JP2013119946A - ビード付きガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 二つの部材間に挟持されるガスケットにおいて、圧縮初期から高圧縮時まで安定して広い接触幅を得る。
【解決手段】 ガスケットＧに形成された畝状のビード１５は、第１〜第５屈曲部１６Ａ〜１６Ｅで接続された第１〜第４ビード面１４Ａ〜１４Ｄで構成される。ビード１５の第５屈曲部１６Ｅを一方の部材で他方の部材に向けて下向きに圧縮したとき、鋭角の傾斜角θＡ，θＢが大きい第１、第２屈曲部１６Ａ，１６Ｂの曲げ剛性は鋭角の傾斜角θＣ，θＤが小さい第３、第４屈曲部１６Ｃ，１６Ｄの曲げ剛性よりも高いため、曲げ剛性が低い第３、第４屈曲部１６Ｃ，１６Ｄが先に押し曲げられて、第３、第４ビード面１４Ｃ，１４Ｄが平坦になる。ここから更に圧縮していっても、第５屈曲部１６Ｅは元々上向きに凸に屈曲しているため、その第５屈曲部１６Ｅが下向きに凸に中折れして一方の部材から離れることが防止され、第３、第４ビード面１４Ｃ，１４Ｄの全域が一方の部材に接触し続ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、二つの部材間に挟持されるガスケットが、第１、第２平坦面間に形成されて前記二つの部材の一方側に突出するビードを有するビード付きガスケットに関する。

ガスケットに畝状のビードを形成することでシール性を高めるものにおいて、ビードの横断面形状を台形状としたものが、下記特許文献１により公知である。

また特許文献１の断面台形状のビードの上底部分を円弧に変えたものが、下記特許文献２により公知である。

また特許文献１の断面台形状のビードの上底部分を三角形に変え、台形の二つの脚部の傾斜角よりも三角形の二辺の傾斜角を大きくすることで、三角形の部分を上向きに尖らせたものが、下記特許文献３により公知である。

特開平８−１５９２８４号公報 実開平６−７３５３９号公報 特開２００１−３２９３９号公報

ところで上記特許文献１に記載されたものは、［発明を実施するための形態］の欄で詳述するように、ガスケットに圧縮力が作用すると台形状のビードの上底部分が下向きに中折れしてしまい、その上底部の両端だけが二つの部材の一方に接触する。そのため、高圧縮時にはシール機能を発揮する接触面の幅が小さくなる。

また上記特許文献２に記載されたものは、［発明を実施するための形態］の欄で詳述するように、ガスケットに圧縮力が作用しても、ビードの円弧状部分がアーチとして機能して高い剛性を発揮するため、その部分が潰れ難くなって二つの部材の一方に小さい接触面で当接する。そのため、ガスケットを圧縮してもシール機能を発揮する接触面の幅が小さいまま、大きくならない。

また上記特許文献３に記載されたものは、ガスケットに圧縮力が作用すると剛性の低いビードの台形部分が変形し易く、剛性の高いビードの三角形部分が変形し難いため、三角形部分の頂点だけが二つの部材の一方に当接する。そのため、ガスケットを圧縮しても、シール機能を発揮する接触面の幅が小さいまま、大きくならない。

ガスケットの接触幅が小さいと、例えば、被シール面に傷や鋳造時の鋳巣が存在するような場合に、傷や鋳巣の径がガスケットの接触幅を超えてしまってシール性が損なわれる可能性がある。また薄肉の部材の被シール面をボルトで締結するような場合には、ボルトの座面の近傍と座面間とでガスケットの圧縮ストロークが異なることがある。そのような場合においても部材間をシールするためには、ガスケットの圧縮初期（低圧縮時）から高圧縮時まで安定して広い接触幅を得る必要がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、二つの部材間に挟持されるガスケットにおいて、圧縮初期から高圧縮時まで安定して広い接触幅を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、二つの部材間に挟持されるガスケットが、第１、第２平坦面間に形成されて前記二つの部材の一方側に突出するビードを有するビード付きガスケットであって、前記ビードの横断面は、前記第１、第２平坦面からそれぞれ第１、第２屈曲部を介して屈曲する第１、第２ビード面と、前記第１、第２ビード面からそれぞれ第３、第４屈曲部を介して屈曲して第５屈曲部において相互に接続する第３、第４ビード面とを備え、前記第１屈曲部における前記第１ビード面の前記第１、第２平坦面の方向に対する傾斜角は、前記第３屈曲部における前記第３ビード面の前記第１、第２平坦面の方向に対する傾斜角よりも大きく、前記第２屈曲部における前記第２ビード面の前記第１、第２平坦面の方向に対する傾斜角は、前記第４屈曲部における前記第４ビード面の前記第１、第２平坦面の方向に対する傾斜角よりも大きく、前記四つの傾斜角は何れも鋭角であることを特徴とするビード付きガスケットが提案される。

請求項１の構成によれば、ガスケットの第１、第２平坦面間に形成された畝状のビードは、第１〜第５屈曲部で接続された第１〜第４ビード面で構成される。ビードの第５屈曲部を一方の部材で他方の部材に向けて圧縮したとき、傾斜角が大きい第１、第２屈曲部の曲げ剛性は傾斜角が小さい第３、第４屈曲部の曲げ剛性よりも高いため、曲げ剛性が低い第３、第４屈曲部が先に押し曲げられて、第３、第４ビード面が平坦になる。ここから更に圧縮していっても、第５屈曲部は元々上向きに凸に屈曲しているため、その第５屈曲部が下向きに凸に中折れして一方の部材から離れることが防止され、第３、第４ビード面が全域で一方の部材に接触し続ける。これにより、ガスケットの圧縮初期から高圧縮時まで安定して広い接触幅を得ることができる。

ミッションケースおよびオイルパン間に挟持されたガスケットを示す図。 ガスケットの横断面形状を示す図。 ガスケットの圧縮ストロークと接触幅との関係を示すグラフ。 ガスケットを圧縮したときの横断面形状および面圧の分布を示す図。

以下、図１〜図４に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、自動車のトランスミッションのミッションケース１１のフランジ１１ａと、オイルパン１２のフランジ１２ａとの間に金属製のガスケットＧが挟持されており、このガスケットＧによりオイルパン１２内のオイルが外部に漏出しないようにシールされる。

図２はガスケットＧの横断面の形状を示すもので、荷重が加わらない自由状態にあるガスケットＧは、第１平坦面１３Ａおよび第２平坦面１３Ｂの間に、各々が平面状の第１ビード面１４Ａ、第２ビード面１４Ｂ、第３ビード面１４Ｃおよび第４ビード面１４Ｄからなる畝状のビード１５を備える。第１平坦面１３Ａおよび第１ビード面１４Ａの境界となる第１屈曲部１６Ａは傾斜角θ１で屈曲し、第２平坦面１３Ｂおよび第２ビード面１４Ｂの境界となる第２屈曲部１６Ｂは傾斜角θ２で屈曲し、第１ビード１面４Ａおよび第３ビード面１４Ｃの境界となる第３屈曲部１６Ｃは傾斜角θＣで屈曲し、第２ビード面１４Ｂおよび第４ビード面１４Ｄの境界となる第４屈曲部１６Ｄは傾斜角θＤで屈曲し、第３ビード面１４Ｃおよび第４ビード面１４Ｄの境界となる第５屈曲部１６Ｅは頂角θＥで屈曲する。

尚、本明細書における傾斜角θＡ〜θＤとは、第１、第２平坦面１３Ａ，１３Ｂの方向に対する傾斜角度として定義される。実施の形態のビード１５は、第５屈曲部１６Ｅを通って第１、第２平坦面１３Ａ，１３Ｂに直交する平面に対して左右対称形状であり、従ってθＡ＝θＢ、かつθＣ＝θＤである。

ビード１５はガスケットＧの片面側に突出するもので、第１屈曲部１６Ａの傾斜角θＡは第３屈曲部１６Ｃの傾斜角θＣよりも大きく設定され（θＡ＞θＣ）、かつ第２屈曲部１６Ｂの傾斜角θＢは第４屈曲部１６Ｄの傾斜角θＤよりも大きく設定される（θＢ＞θＤ）。また傾斜角θＡ，θＢ，θＣ，θＤは何れも鋭角される。従って、第１平坦面１３Ａおよび第２平坦面１３Ｂを結ぶ仮想的な面と、第１〜第４ビード面１４Ａ〜１４Ｄとは、第１〜第５屈曲部１６Ａ〜１６Ｅを頂点とする凸五角形を構成する。

図３のグラフは、実施の形態のガスケットＧと、比較例１のガスケットＧと、比較例２のガスケットＧとを２枚の部材の間に挟んで圧縮したときの、圧縮ストローク（横軸）と接触幅（縦軸）との関係を示すものである。接触幅とは、ガスケットＧのビード１５が圧縮されて一方の部材に密着する部分の幅であり、広い圧縮ストロークの範囲で接触幅が大きいほどガスケットＧのシール性が高いと判断される。

比較例１のガスケットＧのビード１５は図４（Ｂ）に示すもので、上記特許文献２に記載されたものに相当する。比較例２のガスケットＧのビード１５は図４（Ｃ）に示すもので、上記特許文献１に記載されたものに相当する。

図３の表から明らかなように、実施の形態、比較例１および比較例２のテストピースは、それらの高さ、幅、上部高さ、上部幅、傾斜角θ１，θ２および傾斜角θ３，θ４が揃えられており、実施の形態に対する比較例１の相違点は、実施の形態の第３ビード面１４Ｃおよび第４ビード面１４Ｄが比較例１では円弧に変更された点であり、実施の形態に対する比較例２の相違点は、実施の形態の第３ビード面１４Ｃおよび第４ビード面１４Ｄが比較例１では一つの平面に変更された点である。

図３のグラフから明らかなように、実施の形態のガスケットＧは、圧縮ストロークが８０μｍ〜２２０μｍの広い領域で３ｍｍ〜４ｍｍの広い接触幅を得ることができる。その理由は、図４（Ａ）に示すように、ガスケットＧの第５屈曲部１６Ｅを上側の部材で下向きに圧縮したとき、傾斜角θＡ，θＢが大きい第１、第２屈曲部１６Ａ，１６Ｂの曲げ剛性は傾斜角θＣ，θＤが小さい第３、第４屈曲部１６Ｃ，１６Ｄの曲げ剛性よりも高いため、曲げ剛性が低い第３、第４屈曲部１６Ｃ，１６Ｄが先に押し曲げられて、第３、第４ビード面１４Ｃ，１４Ｄが平坦に変形する。ここから更に圧縮していっても、第５屈曲部１６Ｅは元々上向きに凸に屈曲しているため、その第５屈曲部１６Ｅが下向きに凸に中折れして上側の部材から離れることが防止され、第３、第４ビード面１４Ｃ，１４Ｄが全域で上側の部材に接触して広い接触面を構成するからである。

一方、比較例１のガスケットＧは、圧縮ストロークの増加に伴って接触幅が緩やかに増加するが、圧縮ストロークが２２０μｍに達した時点でも僅かに１ｍｍ強の接触幅しか得られない。その理由は、図４（Ｂ）に示すように、ビード１５の円弧状の部分はアーチ構造になって上からの荷重に対して極めて高い剛性を示すため、圧縮ストロークが増加しても円弧形状が保持されて上側の部材に狭い面積で接触するためである。

また、比較例２のガスケットＧは、圧縮ストロークが７０μｍの近傍で３ｍｍの接触幅が得られるが、圧縮ストロークがそれ以上大きい領域では接触幅が１ｍｍ程度まで大幅に減少してしまう。その理由は、図４（Ｃ）に示すように、ビード１５の頂部の平坦面は剛性が極めて低いため、上側の部材に押圧されたときに下向きに簡単に中折れしてしまい、第１、第２ビード面１４Ａ，１４Ｂの上端の第３、第４屈曲部１６Ｃ，１６Ｄの近傍に分離した二つの小さい接触部が形成される。比較例２のものは、中折れした頂部の平坦面が下側の部材に当接して新たな接触面を構成する。

ガスケットＧと下側の部材との間に形成される接触部は、実施の形態、比較例１および比較例２で大差はなく、第１、第２平坦面平坦面１３Ａ，１３Ｂと第１、第２ビード面１４Ａ，１４Ｂとの境界の第１、第２屈曲部１６Ａ，１６Ｂの近傍に二つの小さい接触部が形成されるだけである。

また圧縮ストロークが２２０μｍを超えると、実施の形態、比較例１および比較例２の何れのものも接触幅が急激に増加するが、それはガスケットＧのビード１５が完全に潰れるためであり、ビード１５の形状は意味をなさなくなる。このような圧縮ストロークの領域では、ビード１５の弾性が失われてシール機能が低下するために使用することができない。

ガスケットＧを、例えばミッションケース１１のフランジ１１ａおよびオイルパン１２のフランジ１２ａ間に挟持してボルトで締結するとき、ボルトの近傍では軸力が強まって圧縮ストロークが増加し、ボルトから離れた位置では軸力が弱まって圧縮ストロークが減少するため、圧縮ストロークの大きさはガスケットＧの各部で不均一になる。しかしながら本実施の形態によれば、圧縮ストロークが８０μｍ〜２２０μｍの広い領域で３ｍｍ以上の広い接触幅を得ることができるので、ボルトの位置とは無関係にガスケットＧの全周に亙って高いシール性を発揮させることができる。

例えば、従来のガスケットでは、ワークのフランジに鋳造時の巣や機械加工時等の傷による凹部１１ｂ（図１参照）が存在する場合、凹部１１ｂの径がガスケットＧのビード１５の接触幅を超えるとシール性が著しく低下してしまっていた。しかしながら本実施の形態によれば、ガスケットＧのビード１５が、圧縮初期から高圧縮時まで、極めて広い接触幅を有するため、従来ならシール性が低下してしまうような凹部１１ｂが存在しても、高いシール性を発揮させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のビード付きガスケットは、ミッションケース１１およびオイルパン１２間のシールに使用するものに限定されず、任意の場所に使用することができる。

また実施の形態では傾斜角θＡ＝傾斜角θＢかつ傾斜角θＣ＝傾斜角θＤに設定しているが．傾斜角θＡ≠傾斜角θＢあるいは傾斜角θＣ≠傾斜角θＤであっても良い。つまり、ビード１５の横断面形状は、第５屈曲部１６Ｅを通って第１、第２平坦面１３Ａ，１３Ｂに直交する平面に対して必ずしも対称である必要はない。

１１ ミッションケース（部材）
１２ オイルパン（部材）
１３Ａ 第１平坦面
１３Ｂ 第２平坦面
１４Ａ 第１ビード面
１４Ｂ 第２ビード面
１４Ｃ 第３ビード面
１４Ｄ 第４ビード面
１５ ビード
１６Ａ 第１屈曲部
１６Ｂ 第２屈曲部
１６Ｃ 第３屈曲部
１６Ｄ 第４屈曲部
１６Ｅ 第５屈曲部
θＡ 第１屈曲部における傾斜角
θＢ 第２屈曲部における傾斜角
θＣ 第３屈曲部における傾斜角
θＤ 第４屈曲部における傾斜角
Ｇ ガスケット

Claims (1)

1. 二つの部材（１１，１２）間に挟持されるガスケット（Ｇ）が、第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）間に形成されて前記二つの部材（１１，１２）の一方側に突出するビード（１５）を有するビード付きガスケットであって、
   前記ビード（１５）の横断面は、前記第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）からそれぞれ第１、第２屈曲部（１６Ａ，１６Ｂ）を介して屈曲する第１、第２ビード面（１４Ａ，１４Ｂ）と、前記第１、第２ビード面（１４Ａ，１４Ｂ）からそれぞれ第３、第４屈曲部（１６Ｃ，１６Ｄ）を介して屈曲して第５屈曲部（１６Ｅ）において相互に接続する第３、第４ビード面（１４Ｃ，１４Ｄ）とを備え、
   前記第１屈曲部（１６Ａ）における前記第１ビード面（１４Ａ）の前記第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）の方向に対する傾斜角（θＡ）は、前記第３屈曲部（１６Ｃ）における前記第３ビード面（１４Ｃ）の前記第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）の方向に対する傾斜角（θＣ）よりも大きく、
   前記第２屈曲部（１６Ｂ）における前記第２ビード面（１４Ｂ）の前記第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）の方向に対する傾斜角（θＢ）は、前記第４屈曲部（１６Ｄ）における前記第４ビード面（１４Ｄ）の前記第１、第２平坦面（１３Ａ，１３Ｂ）の方向に対する傾斜角（θＤ）よりも大きく、
   前記四つの傾斜角（θＡ，θＢ，θＣ，θｄ）は何れも鋭角であることを特徴とするビード付きガスケット。

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