JP2023118308A

JP2023118308A - ガスケット

Info

Publication number: JP2023118308A
Application number: JP2022021198A
Authority: JP
Inventors: 紀章安田; Kisho Yasuda
Original assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Current assignee: Ishikawa Gasket Co Ltd
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2023-08-25
Anticipated expiration: 2042-02-15
Also published as: JP7260209B1

Abstract

【課題】シール対象穴の周縁端部に形成された一対のハーフビードに作用する応力を低減するガスケットを提供する。【解決手段】上層２、下層３、および、中間層４が積層し、シール対象穴５が形成されていて、シール対象穴５の周縁端部には、中間層４が間に介在して上下に対向する一対のハーフビード１１が形成されているガスケット１において、中間層４のシール対象穴５の周縁端１６は、一対のハーフビード１１の各々のシール対象穴５の周縁端１５よりもシール対象穴５の径方向外側に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスケットに関し、より詳細には、三枚以上の金属板が積層し、シール対象穴が形成されているガスケットに関する。

シール対象穴に隣接させた上下に対向した一対のハーフビードの間に中間板が介在したガスケットが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されているガスケットは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に挟持されると、ハーフビード（平坦部に対して傾いた屈曲部分）の弾性により燃焼室孔に隣接する平坦部の各々がシリンダブロックとシリンダヘッドとに密着するとともに、平坦部の各々の縁部が中間板に密着することになる。

しかしながら、平坦部の各々の縁部が中間板に密着すると、ハーフビードの圧縮性が阻害されることになる。この結果、ハーフビードに作用する応力が増して、ガスケットの耐久性が低下してしまうおそれがある。このように、ハーフビードに作用する応力を低減するには、更なる改良が必要になる。

特開２０１５－１７８８９１号公報

本発明の目的は、シール対象穴の周縁端部に形成された一対のハーフビードに作用する応力を低減するガスケットを提供することである。

上記の目的を達成する本発明のガスケットは、三枚以上の金属板が積層し、シール対象穴が形成されていて、前記シール対象穴の周縁端部には、少なくとも一枚の前記金属板を含む中間層が間に介在して上下に対向する一対のハーフビードが形成されているガスケットにおいて、前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記一対のハーフビードの各々の前記シール対象穴の周縁端よりも前記シール対象穴の径方向外側に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、一対のハーフビードの間に介在している中間層の周縁端の位置を調節することにより、ガスケットを上下の二部材の間に組み付けたときに、一対のハーフビードを互いに非接触で、かつ、間に介在している中間層にも非接触にできる。それ故、一対のハーフビードの圧縮性を確保するには有利になり、一対のハーフビードに掛かる応力を低減することができる。

ガスケットの実施形態を例示する説明図である。上下の二部材の間に組み付けたガスケットの状態を例示する説明図である。

以下、本発明のガスケットを、図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、図１～図２は、構成が分かり易いように寸法を変化させており、寸法は必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。図中では、金属板の積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面において互いに直交する方向をＸ方向、Ｙ方向とする。

図１に例示するガスケット１は、例えば、公知の配管どうしの間に介在する配管用のガスケットである。ガスケット１は、三枚以上の金属板が積層した上層２、下層３、および中間層４の三層構造を成し、シール対象穴５とシール部１０とが形成されている。金属板の枚数は三枚～六枚から適宜選択可能であり、上層２、下層３、中間層４のそれぞれは一枚以上の金属板で構成されてもよい。ガスケット１には、図示しない締結用穴も形成されている。なお、ガスケット１に形成されるシール対象穴５、シール部１０、および、締結用穴の数は特に限定されるものではなく、用途に応じて多数のシール対象穴、シール部、および、締結用穴が形成されていてもよい。

金属板を構成する金属や合金は、ステンレス鋼、銅、アルミニウムなどの公知の金属や合金を用いることができる。上層２、下層３、および、中間層４は、各々の金属板が異なる金属や合金で構成されていてもよいが、上層２および下層３を構成する金属板は同一の金属や合金で構成されることが望ましい。

シール対象穴５は、上層２、下層３、および、中間層４の各々をＺ方向に貫通した穴のうちのガスなどの気体あるいは水および油などの液体が流通する穴である。シール対象穴５としては、シリンダボア、水油穴、および、排ガス流路穴が例示される。

シール部１０は、シール対象穴５の周縁端部に形成されている。詳述すると、シール部１０は、Ｚ方向視で円環状を成しており、シール対象穴５にその径方向に隣接して、シール対象穴５を囲繞している。シール部１０は、中間層４が間に介在してＺ方向に対向する一対のハーフビード１１で構成される。本開示において、Ｚ方向に対向するとは、Ｚ方向の一方側に突出平坦部１２が突出したハーフビード１１とＺ方向の他方側に突出平坦部１２が突出したハーフビード１１との、突出平坦部１２が突出した側の反対側の面どうしが対向した状態を示す。本実施形態においては、Ｚ方向上側のハーフビード１１がＺ方向の上側に突出した突出平坦部１２を有し、Ｚ方向下側のハーフビード１１がＺ方向の下側に突出した突出平坦部１２を有し、Ｚ方向上側のハーフビード１１のＺ方向の下側の面とＺ方向下側のハーフビード１１のＺ方向の上側の面とが対向している。

一対のハーフビード１１のそれぞれは、上層２および下層３のそれぞれに形成されている。一対のハーフビード１１は、中間層４を対称面として、互いに面対称であることが望ましい。一対のハーフビード１１が互いに面対称になることで、上下の二部材の間に挟持された場合にそれらの二部材に作用する面圧の均等化には有利になる。特に、配管どうしの間に組み付けられる配管用のガスケット１では、一対のハーフビード１１が面対称になることで、配管どうしの間のシール性能の向上に有利になる。

ハーフビード１１は、シール対象穴５からその径方向外側に向かって順に並んだ、突出平坦部１２と、屈曲部１３と、非突出平坦部１４と、を有している。ハーフビード１１は、屈曲部１３により突出平坦部１２が非突出平坦部１４からＺ方向の一方側に突出した階段状を成している。公知の文献では、本実施形態の屈曲部１３のみをハーフビードと呼称しているものもあるが、本実施形態では、突出平坦部１２、屈曲部１３、および、非突出平坦部１４を有する構造をハーフビード１１と呼称する。突出平坦部１２は、シール対象穴５に隣接していて、Ｚ方向視で円環状を成している。突出平坦部１２のシール対象穴５の径方向内側の一端が、ハーフビード１１のシール対象穴５の周縁端１５となっている。屈曲部１３は、突出平坦部１２と非突出平坦部１４との間に配置されていて、シール対象穴５の径方向内側の端部が外側の端部よりもＺ方向に立ち上がった断面形状を成していて、Ｚ方向視で円環状を成している。非突出平坦部１４は、屈曲部１３に隣接していて、Ｚ方向視で円環状を成している。

図１に例示する断面視において、中間層４のシール対象穴５の周縁端１６は、一対のハーフビード１１の各々のシール対象穴５の周縁端１５よりもシール対象穴５の径方向外側に配置されている。中間層４の周縁端１６は、ガスケット１が上下の二部材の間に組み付けられたときに、一対のハーフビード１１の各々に接触しない位置であることが望ましい。ガスケット１が二部材の間に組み付けられた状態で、中間層４の周縁端１６が一対のハーフビード１１の各々の周縁端１５よりもシール対象穴５の径方向外側に配置されることで、一対のハーフビード１１が中間層４に非接触となる。

中間層４の周縁端１６の位置が一対のハーフビード１１の各々の周縁端１５の位置に近接すると、ガスケット１が組み付けられる二部材の振動による位置ずれなどにより、一対のハーフビード１１と中間層４とが接触する可能性がある。そこで、中間層４の周縁端１６の位置を一対のハーフビード１１の各々の周縁端１５から徐々に離間させながら、ガスケット１が二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１と中間層４との接触状態を調査した。調査の結果、中間層４の周縁端１６が突出平坦部１２の中央位置１７からシール対象穴５の径方向外側に位置すると、一対のハーフビード１１と中間層４とが接触しないことが判明した。中央位置１７は、一対のハーフビード１１の各々の周縁端１５から突出平坦部１２の環幅Ｌの１／２分、離間した位置である。それ故、より確実に一対のハーフビード１１と中間層４との非接触を維持するには、中間層４の周縁端１６が中央位置１７からシール対象穴の径方向外側に配置されることが望ましい。なお、中央位置１７から径方向外側には、中央位置１７を含むものとする。

中間層４の周縁端１６が一対のハーフビード１１の各々の非突出平坦部１４に近接すると、一対のハーフビード１１による面圧が低下する可能性がある。そこで、中央位置１７から非突出平坦部１４に向かう方向で中間層４の周縁端１６の位置を変えながら、ガスケット１が二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１による各々の面圧を測定した。測定の結果、中間層４の周縁端１６が、一対のハーフビード１１の各々の突出平坦部１２および屈曲部１３の境界位置１８を超えた位置に配置されると、一対のハーフビード１１による面圧が著しく低下することが判明した。それ故、一対のハーフビード１１による面圧の著しい低下を回避するには、中間層４の周縁端１６が中央位置１７と境界位置１８との間に配置されることが望ましい。なお、中央位置１７と境界位置１８との間には、中央位置１７および境界位置１８を含むものとする。

さらに、中間層４の周縁端１６が一対のハーフビード１１の各々の境界位置１８に近接すると、一対のハーフビード１１により所望する面圧を得られ難いことが判明した。そこで、中央位置１７と境界位置１８との間で中間層４の周縁端１６の位置を変えながら、ガスケット１が二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１による各々の面圧を測定した。測定の結果、中間層４の周縁端１６が、周縁端１５から突出平坦部１２の環幅Ｌの２／３分、離間した位置を超えた位置に配置されると、一対のハーフビード１１により所望する面圧を得られ難いことが判明した。それ故、一対のハーフビード１１により常時、所望する面圧を得るには、中間層４の周縁端１６が中央位置１７と周縁端１５から突出平坦部１２の環幅Ｌの２／３分、離間した位置との間に配置されることが望ましい。なお、中央位置１７と周縁端１５から突出平坦部１２の環幅Ｌの２／３分、離間した位置との間には、中央位置１７および周縁端１５から突出平坦部１２の環幅Ｌの２／３分、離間した位置を含むものとする。

中間層４の板厚Ｄ１が薄いと、ガスケット１が上下の二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１どうしが接触して一対のハーフビード１１の圧縮性が阻害される可能性がある。そこで、中間層４の板厚Ｄ１を変えながら、ガスケット１が二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１どうしの接触状態を調査した。調査の結果、中間層４の板厚Ｄ１が、上層２および下層３の板厚Ｄ２、Ｄ３よりも薄くなると、一対のハーフビード１１どうしの接触が頻発することが判明した。それ故、一対のハーフビード１１どうしの接触を回避するには、中間層４の板厚Ｄ１が上層２および下層３の板厚Ｄ２、Ｄ３以上の厚さであることが望ましい。

中間層４の板厚Ｄ１が厚いと、一対のハーフビード１１による面圧が低下する可能性がある。そこで、中間層４の板厚Ｄ１を変えながら、ガスケット１が二部材の間に組み込まれた状態で、一対のハーフビード１１による各々の面圧を測定した。測定の結果、中間層４の板厚Ｄ１が、上層２および下層３の板厚Ｄ２、Ｄ３の倍の厚さよりも厚くなると、一対のハーフビード１１による面圧が低下することが判明した。それ故、一対のハーフビード１１による面圧の低下を回避するには、中間層４の板厚Ｄ１が上層２および下層３の板厚Ｄ２、Ｄ３の倍の厚さ以下の厚さであることが望ましい。

図２に例示するガスケット１が二部材の間に組み付けられた状態では、一対のハーフビード１１が押し潰されて変形している。このとき、一対のハーフビード１１の各々は、中間層４に非接触である。また、一対のハーフビード１１どうしも非接触である。詳述すると、上層２に形成されたハーフビード１１は、二部材の一方の部材のみに接触した状態であり、下層３に形成されたハーフビード１１は、二部材の他方の部材のみに接触した状態である。それ故、一対のハーフビード１１の各々は、圧縮性が阻害されていない状態に保持されている。

以上のように、本実施形態によれば、一対のハーフビード１１の間に介在している中間層４の周縁端１６の位置を調節することにより、ガスケット１を二部材に間に組み付けたときに、一対のハーフビード１１を互いに非接触で、かつ、間に介在している中間層４にも非接触にできる。それ故、一対のハーフビード１１の圧縮性を確保するには有利になり、一対のハーフビード１１の各々の屈曲部１３に作用する応力を低減することができる。この結果、ガスケット１の耐久性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のガスケットは特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明のガスケットは、配管用のガスケットに限定されずに、公知の種々のガスケットに適用可能である。例えば、シリンダヘッドガスケットやマニホールド用のガスケットにも適用可能である。

一対のハーフビード１１は、対称性が低くてもよい。例えば、二部材に作用する面圧が均等化することでシール性能が低下する場合に、一対のハーフビード１１の各々は、面対称ではない形状にして、二部材に作用する面圧を不均一にすることもできる。例えば、一対のハーフビード１１が互いに面対称ではない場合は、各々の周縁端１５のうち、よりシール対象穴５の径方向外側に位置する周縁端１５よりも中間層４の周縁端１６が配置されていればよい。また、本実施形態のより望ましい形態において、一対のハーフビード１１が互いに面対称ではない場合は、各々の周縁端１５の位置関係や各々の突出平坦部１２の環幅Ｌの大小、各々の板厚Ｄ２、Ｄ３が異なる。そのため、各々のハーフビード１１に対して上記に例示した望ましい形態が満たされない場合には、各々のハーフビード１１のどちらか一方に対して上記に例示した望ましい形態を満たし、どちらか他方に対して上記に例示した望ましい形態により近似する形態とすればよい。

１ガスケット
２上層
３下層
４中間層
５シール対象穴
１０シール部
１１ハーフビード
１５ハーフビードの周縁端
１６中間層の周縁端

上記の目的を達成する本発明のガスケットは、三枚以上の金属板が積層し、シール対象穴が形成されていて、前記シール対象穴の周縁端部には、少なくとも一枚の前記金属板を含む中間層が間に介在して上下に対向する一対のハーフビードが形成されているガスケットにおいて、前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記一対のハーフビードの各々の前記シール対象穴の周縁端よりも前記シール対象穴の径方向外側に配置され、前記中間層の板厚は、前記一対のハーフビードが形成されている各々の前記金属板の板厚以上の厚さであることを特徴とする。

Claims

三枚以上の金属板が積層し、シール対象穴が形成されていて、前記シール対象穴の周縁端部には、少なくとも一枚の前記金属板を含む中間層が間に介在して前記金属板の積層方向に対向する一対のハーフビードが形成されているガスケットにおいて、
前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記一対のハーフビードの各々の前記シール対象穴の周縁端よりも前記シール対象穴の径方向外側に配置されることを特徴とするガスケット。
前記一対のハーフビードの各々は、前記シール対象穴の周縁端から順に配置される突出平坦部、屈曲部、および、非突出平坦部を有していて、前記屈曲部により前記突出平坦部が前記非突出平坦部よりも突出していて、前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記一対のハーフビードの各々の前記シール対象穴の周縁端から前記突出平坦部の環幅の１／２分、離間した中央位置から前記シール対象穴の径方向外側に配置される請求項１に記載のガスケット。
前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記中央位置と前記一対のハーフビードの各々の前記突出平坦部および前記屈曲部の境界位置との間に配置される請求項２に記載のガスケット。
前記中間層の前記シール対象穴の周縁端は、前記中央位置と前記一対のハーフビードの各々の前記シール対象穴の周縁端から前記突出平坦部の環幅の２／３分、離間した位置との間に配置される請求項３に記載のガスケット。
前記中間層の板厚は、前記一対のハーフビードが形成されている各々の前記金属板の板厚以上の厚さである請求項１～４のいずれか１項に記載のガスケット。