JP2946194B2

JP2946194B2 - ガスケットおよびその製造方法

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Publication number: JP2946194B2
Application number: JP10341696A
Authority: JP
Inventors: 光行中野; 孝浩大堀; 雄規上田; 浩司藤井; 正美松田; 陽二浜崎; 茂土屋
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09269069A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管の継手部、特
に自動車用排気系部品等の差し込み型構造のフランジ継
手に使用する場合に有用なガスケットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等のエキゾーストマニホー
ルドや触媒コンバータやマフラーをつなぐための排気管
どうしの接続には、通常、排気管の端部にフランジを溶
接して、フランジとフランジの間にガスケットを挾み、
ボルトで締め付ける構造のものが多用されている。この
ようなフランジ構造の排気管の接合部用のガスケットと
しては、各種のメタルガスケットやセミメタリックガス
ケットが使用部位や温度条件等に応じて使用されてい
る。

【０００３】このうち、メタルガスケットとしては、メ
タル中空Ｏリングが優れた耐熱性やシール性を有する点
から使用されているが、フランジにＯリングを装着する
ための溝を切る必要があることや充分なシール性を保持
するためには高い締め付け面圧が必要であることなどか
ら、フランジの製造コストが高くなり、重量が大きくな
るという問題がある。

【０００４】セミメタリックガスケットとしては、石綿
繊維等の無機繊維や鱗片構造の充填材を多量の水と共に
ビーター（叩解機）中で湿式開綿し、そのスラリーに結
合剤であるゴムラテックスおよび加硫剤などの添加剤を
加えて均一に混合し、それを抄造機で抄き上げた後、乾
燥、圧搾、加硫などの行程を経て製造されるミルボード
と言われる無機質材料が主体であるシートと、爪立て加
工された金属薄板を積層させたガスケットが使用されて
いる。

【０００５】また、このミルボードの代わりに、黒鉛原
石に薬品を浸透させ、これを加熱して薬品の急激な蒸発
・膨張力により黒鉛積層面を剥離し、これを均一に並
べ、ロール圧搾等の力を加えてシート状に製造する膨張
黒鉛シートを用いたタイプも比較的温度の低い部位や大
気を遮断できるフランジ構造のところには使用されてい
る。

【０００６】さらに、別のタイプのセミメタリックガス
ケットとしては、テープ状の金属製波形薄板のフープ材
と無機繊維や鱗片構造の充填材を主成分とするペーパー
をスリットしたフィラー材を重ね合わせて渦巻形に成巻
して構成する渦巻形ガスケットがあり、これが最も多く
使われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近時、自動
車排気系の継手にあっては、軽量化やコスト削減等の要
求から、従来の排気管の端部にフランジを溶接するフラ
ンジ構造に代わり、図７に示すように、接続される排気
管の１，２のうち、一方の排気管１の管端部分を拡開変
形させて円錐形フランジ１ａとなし、他方の排気管２の
管端近傍部分を膨出変形させて円錐形フランジ２ａとな
し、両排気管の円錐形フランジ１ａ，２ａ間にガスケッ
ト材３を装填させた後、クランプ部材４で締め付ける、
いわゆる差し込み型フランジ構造が提案されている。

【０００８】上記差し込み型のフランジ構造には、従来
のフランジを溶接するフランジ構造のようにシール面が
管軸線に直交する平面状ではなく、管軸線に対して傾斜
する円錐面状となるために、従来タイプの平面形状のガ
スケット材では対応できない。また、前記差し込み型フ
ランジ構造は製作の都合上、円錐形シール面の傾斜角度
が多少ばらつくことや、クランプ部材の力だけで締め付
けるため、挟持させるガスケット材には柔軟で圧縮量が
大きく、追従性の良好な特性を有するものが必要とされ
ている。

【０００９】そこで、前記差し込み型フランジ構造用ガ
スケットとして種々のガスケット材が提案されており、
たとえば、金属網を膨張黒鉛等によって被覆して所定形
状に加圧成形したものがあるが、このような構成のガス
ケット材の場合、圧縮性は良いが、復元性が劣るため、
追従性に欠けることやコストが高くなるなどの問題があ
る。

【００１０】また、他のガスケット材としては、図７に
示すように、金属製の平帯板状のフープ材とテープ状の
フィラー材を重ね合わせて渦巻型に成巻して構成した渦
巻型ガスケット（特開平６−９９４２号参照）を用い、
そのガスケット端面が差し込み型フランジの円錐面に沿
うように軸線方向にずれ変形可能にしたものが知られて
いるが、成巻時に変形しないように製造する必要がある
ため生産性が悪いことや、シール材を円錐形フランジに
取り付ける時の作業性にも多少難点がある。

【００１１】本発明は、以上の点を鑑み、差し込み型の
フランジ構造のような円錐面状のシール面を有するフラ
ンジ構造に用いて良好なシール性能を発揮するガスケッ
トおよびその製造方法を提供することを課題としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるガスケット
は、金属材料からなる薄板材と、無機質材料を主材とす
る柔軟なシート材とが積層されたリング状の積層体であ
って、前記積層体の最上層と最下層が前記柔軟なシート
材とされ、かつその両層面が円錐状シール面に成形され
ていることを要旨としている。

【００１３】また、本発明によるガスケットの製造方法
は、金属材料からなる薄板材と無機質材料を主材とする
柔軟なシート材とを、最上層および最下層に前記柔軟な
シート材が置かれるように積層し、その積層体を成形加
工によりリング状にすると共に最上層および最下層の層
面を円錐状シール面に成形することを要旨としている。

【００１４】前記金属材料からなる薄板材の厚さとして
は、使用する金属の延性や展性にも影響されるが、通常
は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましい。すなわち、０．
１ｍｍより薄い金属板材を用いると、型による絞り加工
する際に金属板材に亀裂あるいはシワが発生する場合が
多く、０．５ｍｍより厚い金属板材では絞り加工するこ
とが困難である。

【００１５】前記無機質材料からなる柔軟なシート材と
しては、差し込み型フランジ構造や使用条件に応じて、
無機繊維や充填材などを成分とするシート材や膨張黒鉛
シート材などを適宜に組み合わせて使用するが、積層体
の円錐状シール面となる最上層および最下層は膨張黒鉛
シートやバインダー量の多い無機質シートなどの柔軟性
の高いものとし、中間層のシート材はバインダー量の少
ない無機シートなどの圧縮性と耐熱性の高いものとする
ことが望ましい。そして、シート材と金属薄板材の組み
合わせ枚数は通常５層とし、要求されるガスケット材の
厚さの調整は中間の第３層のシート材で行なわれるが、
使用条件によっては７層以上を組み合わせる場合があ
り、厚さが薄い場合は３層のものを使用しても一向に差
し支えない。

【００１６】本発明によるガスケットは、前述したよう
に無機繊維や充填材を主材とした組成物あるいは膨張黒
鉛からなるシート材と、金属薄板材とを積層し、その積
層体の最上層および最下層の柔軟なシート材の層面が円
錐面状になるように成形加工した構造であるから、差し
込み型フランジ構造のフランジシール面への馴染み性が
良く、必要最小限の締め付け力にてシール性を確保する
ことができる。

【００１７】そして、前記積層体の最上層および最下層
の柔軟なシート材の層面を円錐面状に成形加工する際に
シート材料の密度増大が図れるので、ガスケット自体の
シール性も良好となっている。さらに、金属薄板材のバ
ネ効果により、振動等の負荷に対しても追従することが
できるので、フランジシール面への密着性の向上が図れ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】請求項１の発明の実施の態様とし
ては、図１〜図２に示すように、無機繊維を主材とした
柔軟なシート材１０を中芯とし、これに爪立て金属薄板
材１１を重ね合わせ、その両面に膨張黒鉛シート材１２
を貼り合わせて成る積層体Ａを成形加工により、リング
状にすると共にその積層体の最上層および最下層のシー
ト材１２の層面を円錐状シール面イ，ロとしたガスケッ
トを構成した。

【００１９】

【実施例】図１〜図２に、本発明によるガスケット実施
例を示す。図１はガスケットの斜視図、図２はその断面
図であって、実施例１は、無機繊維や無機充填材などを
成分とした中間シート材１０を中芯として、これに爪立
て加工した金属製薄板１１を組み合わせ、さらに両面に
膨張黒鉛の外側シート材１２を貼り合わせた積層体を型
治具により絞りながら打ち抜き、積層体の最上層および
最下層のシート材１２の層面が円錐状シール面イ，ロと
なるようにリング状に成形加工すると同時に前記中芯シ
ート材１０の密度を増大したものである。

【００２０】上記ガスケットを製造するには、まず２ｍ
³の配合水を満たした混合槽にパルプ等の有機繊維５
％、セラミック繊維１５％を投入し５分間攪拌して開綿
した後、充填材７０％を投入し、さらに１０分間混合し
スラリーをつくる。それに５０％酢酸ビニル１０％を加
え、これに凝集剤を加えて濾水性を大きくし、抄造機で
シート状に抄き上げ、乾燥させて厚さ４．０ｍｍの中芯
シート材とする。次に、爪を立てた厚さ０．２ｍｍの金
属薄板材を前記中芯シート材の両側に組み合わせ、さら
にその両面に厚さ０．８ｍｍの膨張黒鉛の外側シート材
を貼り合わせて積層体とした後、図６に示した型治具を
用い、絞りながら打ち抜き、内径４４．０ｍｍ、外径５
４．０ｍｍで前記膨張黒鉛シート材の層面が傾斜角４５
°の円錐状になるように成形加工して厚さ５．０ｍｍの
リング状ガスケットとした。

【００２１】なお図６において、１３は絞り加工用雌
型、１４は雄型、１５は打ち抜き用円筒型カッターであ
って、前記積層体を雌型と雄型によって絞り加工して円
錐状シール面イ，ロを有す皿形状に成形加工すると共に
円筒型カッター１５で中央部分を打ち抜くことにより、
図１〜図２のリング状ガスケットが得られる。

【００２２】実施例２は、図３に示すもので、実施例１
とほぼ同様に製造したガスケットで、実施例１の膨張黒
鉛の外側シート材１２の代わりに無機繊維５％、無機充
填材８５％、バインダー１０％の抄造シート材１６を用
いたものである。

【００２３】実施例１，２については、シート材１０，
１２ないしはシート材１０，１６と金属製薄板１１を貼
り合わせ、打ち抜き、成形加工を同時に行なっている
が、シート材１０，１２ないしはシート材１０，１６と
金属製薄板１１を別々に打ち抜き、貼り合わせた後、成
形加工しても差し支えない。

【００２４】比較例は、図４に示したもので、そのガス
ケットＢは実施例１と同一の材料を貼り合わせた後、内
径４４．０ｍｍ、外径５４．０ｍｍのドーナツ状に打ち
抜いた厚さ６．５ｍｍのリング状に成形加工したもので
ある。

【００２５】実施例１，２および比較例の各ガスケット
を図７に示す差し込み型のフランジに装着し、５００℃
で５０時間焼成した後のシール試験結果を表１に示す。
ただし、使用した差し込み型のフランジ構造の内管の外
径は４３．２ｍｍ、外管の内径は５６．６ｍｍであり、
締め付けはクランプ部材をＭ６ボルト１本でトルク２５
０ｋｇｆ・ｃｍで締め付けることにより行なった。また
試験流体としては５．０ｋｇｆ／ｃｍ²の空気を使用し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、比較例もクラン
プ部材の締め付けにより横断面図が図５のように変形し
たが、シール性は実施例に比べると著しく劣っている。
このように本発明によるガスケットは、静的なシール性
が優れているだけでなく、積層させている金属製薄板材
が補強材の役割を果たすので、ガスケットの形状を保持
すると共に、振動等の負荷に対しても追従することがで
きるため初期の締め付け面圧を保持し、長期間にわたり
高いシール性を保持できることが認められた。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるガスケットは、フランジシール面への馴染み性が
高いものであるから、特に差し込み型フランジ構造のフ
ランジシール面が円錐面状をなす場合に用いて、良好な
シール機能を発揮することができ、また近年のフランジ
形状の多様化傾向にも充分対応することができる。さら
に、本発明によるガスケットの製造方法によれば、軟質
のシート材と金属薄板材を積層させた積層体を所定の大
きさに打ち抜き、積層体の最上層と最下層の層面を円錐
状に成形加工できるので、差し込み型フランジ構造用ガ
スケットを低コストで得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すガスケットの斜視図で
ある。

【図２】前記ガスケットの縦断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示すガスケットの縦断面
図である。

【図４】比較例を示すガスケットの縦断面図である。

【図５】前記比較例のガスケットの締め付け後の縦断面
図である。

【図６】本発明のガスケット製造方法に用いる型治具の
構成図である。

【図７】従来の渦巻型ガスケットを差し込み型フランジ
構造に挿入した状態の断面図である。

【符号の説明】

１，２排気管１ａ，２ａ円錐形フランジ３ガスケット４クランプ部材１０軟質な中芯用シート材１１金属薄板材１２，１６外側シート材イ，ロ円錐状シール面

フロントページの続き (72)発明者松田正美大阪府柏原市石川町１−60 国分工業株式会社内 (72)発明者浜崎陽二大阪府柏原市石川町１−60 国分工業株式会社内 (72)発明者土屋茂大阪府柏原市石川町１−60 国分工業株式会社内 (56)参考文献特開平５−322046（ＪＰ，Ａ) 特開平６−9942（ＪＰ，Ａ) 特開平８−219287（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16J 15/12 C09K 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料からなる薄板材と、無機質材料
を主材とする柔軟なシート材とが積層されたリング状の
積層体であって、前記積層体の最上層と最下層が前記柔
軟なシート材とされ、かつその両層面が円錐状シール面
に成形されていることを特徴とするガスケット。
【請求項２】前記金属薄板材の厚さが０．１ｍｍ〜
０．５ｍｍとされている請求項１に記載のガスケット。
【請求項３】金属材料からなる薄板材と、無機質材料
を主材とする柔軟なシート材とを、最上層および最下層
に前記柔軟なシート材が置かれるように積層し、その積
層体を成形加工によりリング状にすると共に最上層およ
び最下層の柔軟なシート材の層面を円錐状シール面に成
形することを特徴とするガスケットの製造方法。