JP5190339B2 - 環状ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、２部材間の接合面などをシールするために用いられる環状ガスケットであって、例えば内燃機関のヒートエクスチェンジャーカバーとヒートエクスチェンジャーとの接合面間、シリンダブロックとオイルパンとの接合面間等に介装してシールする為に用いられる環状ガスケットに関する。

上述のような接合面等には、接合面の形状に応じて形成された環状ガスケットが介装され、上記２部材間を締結することによって、環状ガスケットを挟圧してそのシールがなされる。このような環状ガスケットとしては、環状に形成された金属基板の内周側にゴム等の弾性シール層を被着一体としたものが知られており、上記金属基板は、金属板を所定の環状形状に打抜き加工などして製造される。

上記金属板を打抜き加工する場合には、環状体の内側部分は抜きかすとなり廃棄されるが、環状ガスケットによってシールしたい開口部の面積が大きくなると、環状体の内側部分の占める割合が大きくなるため、この廃棄部分が多くなり、生産歩留まりが悪くなる。下記特許文献１には、このような生産性の問題点を解消する為に、金属板を複数のガスケット構成材に打抜き加工し、これら構成材を接合して形成された環状のガスケットが開示されている。

下記特許文献１には、鋼板の打ち抜きによって得た複数のガスケット構成部材を所望の形状（所定のガスケット形状）に仮組し、ガスケット構成部材同士の突合せ部分をレーザー溶接等により固着一体として環状の金属基板を作製し、その後、金属基板の両面に圧縮性繊維を含有するゴム材等を塗布し被覆材を形成して上記のような金属ガスケットを得ることが開示されている。このように、環状の金属基板を構成する複数のガスケット構成部材を、鋼板から打ち抜き形成するようにしているから、原板としての鋼板の抜きかすが少なくなり、生産歩留まりが向上する。
しかし、レーザー溶接等による接合部分には溶接特有の凹凸が生じ、また金属基板の面域方向には溶接時の熱等による歪みやうねり等が生じ易く、これがガスケットとして要求されるシール性を損なう原因になることがあった。またこのようにして形成された金属ガスケットの内周側には、弾性シール層を被着一体とする場合が多いので、弾性シール層を形成するとともに、複数のガスケット構成部材の接合部分に弾性材を流し込み、複数のガスケット構成部材を加硫接合して形成されたものがある。

下記特許文献２、３には、複数のガスケット構成部材の端部を対向させて接合し環状体をなし、該環状体の内周側にシール層を備えるとともに、複数のガスケット構成部材の接合部分にシール体が及んでいるものが開示されている。
特開２００３−３３６７４３号公報 特開２００５−２１４２２２号公報 米国特許第５，６１８，０４７号明細書

これによれば、ガスケットの生産効率をより向上させることができ、接合部分のシール体によってガスケット構成部材の公差を吸収することができるが、複数のガスケット構成部材に形成された接合部分（ガスケット構成部材同士の突合せ部分に相当）にシール体を形成するためには、弾性材を接合部分に流し込むことが必要となる。そこで、流動性のある弾性材は、ガスケット構成部材の接合部分を通過してガスケット構成部材の外周側へと流れ出てしまう点が問題となっていた。
そこでこの問題を解消するために、ガスケット構成部材を配置し、弾性材を流し込む成型金型側に弾性材の流れ出しを防ぐ機構を設けたものがある。しかしながら、これではガスケット構成部材を成型金型内に配置する際に、上記機構が形成されている位置に精度よくガスケット構成部材を配置する必要があった。またガスケット構成部材の接合部分が配置される位置や弾性材が流れ出る場所に応じて成型金型を作製する必要が生じるため、コスト高になる懸念もあった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、弾性材の流れ出しを規制し、製造が容易な環状ガスケットを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る環状ガスケットは、複数の金属基板用分割構成材を互いに突合せて接合し、環状に形成した金属基板の内周側に、弾性シール層を被着一体とした環状ガスケットであって、上記金属基板は、複数の上記金属基板用分割構成材をわずかな隙間をもって突合せて環状形状に仮組して環状体となし、この環状体の内周側に弾性材を被着一体化して弾性シール層を形成するとともに、上記金属基板用分割構成材の突合せ部分に上記弾性材を流し込み、該弾性材を硬化させて上記金属基板用分割構成材を接合することにより形成され、上記金属基板用分割構成材が接合される上記突合せ部分の少なくとも１箇所には、上記弾性材の外周側への流れ出しを規制し、対向する突合せ部分との上記隙間を狭めた絞り突起部が形成されていることを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、上記絞り突起部は、複数設けられ、互いに異なる方向に突出して構成されているものとすることができる。また請求項３の発明のように、複数の絞り突起部は、互いに直交する方向に突出しているものとすることができる。更に請求項４の発明のように、上記突合せ部分の隙間は、上記金属基板の外周側に向かって狭くなっているものとすることができる。

請求項１の発明に係るガスケットは、弾性シール層を形成すると同時に複数の金属基板用分割構成材の突合せ部分に弾性材を流し込み、硬化させて接合することにより金属基板を形成することができるので、突合せ部分を別途レーザー溶接など行う必要がなくなり、生産効率を向上させることができる。
また金属基板用分割構成材が接合される突合せ部分の少なくとも１箇所には、弾性材の外周側への流れ出しを規制し、対向する突合せ部との上記隙間を狭めた絞り突起部が形成されているので、弾性材が金属基板の内周側から外周側へと流れ出すことを抑え、良好に突合せ部分の接合を行うことができ、加硫に必要な内部圧力も保持することができる。更に突合せ部分に絞り突起部が形成されていることにより、ガスケット全体に屈折させるような力が加わっても、突合せ部分の形状が直状のものと比べて、突合せ部分にかかる力が分散され、脆弱になりがちな突合せ部分で折れにくい構造とすることができる。そして絞り突起部が弾性材の流れ出しを抑えることができるので、従来のように成型金型側に弾性材の流れ出しを防ぐ機構を設ける必要がなくなり、コストアップとなる懸念がない。

請求項２の発明のように、絞り突起部は、複数設けられ、互いに異なる方向に突出して構成されたものとすれば、金属基板の内周側から突合せ部分に浸入してくる弾性材の流れ出しが異なる方向に突出して構成された絞り突起部によって蛇行するように流れる。すなわち、弾性材が直線方向に一気に金属基板の外周側に流れ出てしまうことがなく、互いに異なる方向に突出した絞り突起部によって効果的に堰止められながら、弾性材を突合せ部分に行渡らせることができる。よって弾性材が金属基板の内周側から外周側へ流れ出ることを一層効果的に抑えることができる。
請求項３の発明のように、複数の絞り突起部は、互いに直交する方向に突出しているものとした場合も請求項２の発明のように弾性材が金属基板の内周側から外周側へ流れ出すことを効果的に規制することができる。また絞り突起部を直交する方向に突出させた場合は、金属基板用分割構成材を突合せて成型金型内に配置させる際に、絞り突起部が位置決め機能も発揮する。
請求項４の発明のように、突合せ部分の隙間は、金属基板の外周側に向かって狭くなっているので、突合せ部分に流れ込んできた弾性材の流れは外周側に向かって次第に衰え、金属基板の外周側に流れ出てしまうことを効果的に規制することができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明のガスケットの一実施形態を示す概略的平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図、図３は同ガスケットの製造方法における一例のフロー図、図４は同ガスケットの変形例を示す一部拡大平面図、図５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）は本発明のガスケットにおける別の実施形態の一部拡大平面図、図７は本発明のガスケットの更に別の実施形態を示す概略的平面図である。

図１に示すガスケット１Ａは、２部材からなる金属基板用分割構成材（以下、第１の構成材１０ａ、第２の構成材１０ｂという）を互いに突合せて接合し、環状に形成した金属基板１０の内周側にシール層２を被着一体とした環状ガスケットであって、２部材間に介装され、該２部材間をシールするものである。
第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂとは、わずかな隙間をもって突合せがなされ、その突合せ部分には、シール層２を形成する弾性材が流れ込み加硫接合され、接合部２１を形成している。第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂの突合せ部分には、弾性材の外周側４への流れ出しを規制する絞り突起部１１が２つ形成されている。図中、３はガスケット１Ａ或いは金属基板１０の内周側、４はその外周側を示している。

図１のＡ部の拡大図に示すように、第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂとの端部は、互いにわずかな隙間をもって突合せがなされるよう切欠段部１０ａａ、１０ｂａと、延出部１０ａｂ、１０ｂｂとが形成されている。第１の構成材１０ａの切欠段部１０ａａは第２の構成材１０ｂの延出部１０ｂｂと対向するように突合せがなされ、第１の構成材１０ａの延出部１０ａｂは、第２の構成材１０ｂの切欠段部１０ｂａと対向するように突合せがなされる。
第１の構成材１０ａにおける延出部１０ａｂの外側部１０ａｃには、ガスケット１Ａの外周側４に向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。また第２の構成材１０ｂの延出部１０ｂｂには第１の構成材１０ａの切欠段部１０ａａに向かって突出する絞り突起部１１が形成されており、これら絞り突起部１１は互いに直交する方向に突出している。
ここに示す第１の構成材１０ａ、第２の構成材１０ｂの全体形状は、図１のものに限定されるものではない。なお、第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂとを後記するように鋼板から打抜き形成するものとすれば、生産効率を向上させることができる。

図２は図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。シール層２は２部材間に介装された際に圧縮弾性変形するビード部２０を備えており、ビード部２０はシール層２の厚み方向両側に形成されている。
金属基板１０の内周側３の表面には凹部１０ｃが金属基板１０の表裏両面に形成されており、凹部１０ｃにもシール層２を形成することにより、シール層２の接着性を高めている。また金属基板１０の内周側端面に、接着剤を塗布した上で加硫成型を行い、シール層２との接着性を一層向上させるものとすることもできる。

金属基板１０は、冷間圧延鋼板或いはステンレス鋼板からなり、弾性シール層２を構成する弾性材としてゴム材が用いられる場合には、NBR、スチレンブタジエンゴム（SBR）、イソプレンゴム（IR）、クロロプレンゴム（CR）、ブタジエンゴム（BR）、ブチルゴム（IIR）、エチレン−プロピレンゴム（EPM）、フッ素ゴム（FKM）、シリコーンゴム（VMQ）、クロロスルフォン化ポリエチレン（CSM）、エチレン酢酸ビニルゴム（EVA）、塩化ポリエチレン（CPE）、塩化ブチルゴム（CIR）、エピクロルヒドリンゴム（ECO）、ニトリルイソプレンゴム（NIR）、天然ゴム（NR）等が挙げられる。また上記弾性材としては、ガラス繊維やセラミックス繊維などの圧縮性繊維を混合した弾性コンパウンド材或いは合成樹脂材などとすることもできる。

次に図３に基づいて上記ガスケット１Ａの製造要領について説明する。尚、ここでは弾性材としてゴム材が用いられた場合について説明する。
まず原板としての鋼板（金属板）の打抜きによって、所定の形状の構成材を多数作製する（ステップＳ１）。このとき、同じ形状の構成材１０ａ、１０ｂを原板としての鋼板から、互いに近接配列した状態で打抜きを行えば、環状体を直接打ち抜きする場合に比べて抜きかす部分が少なく、その歩留まりを向上させることができる。
そして、２枚の構成材１０ａ、１０ｂを成型金型（不図示）内に配置する（ステップＳ２）。このとき、いずれか一方を第１の構成材１０ａ、もう一方を第２の構成材１０ｂとしこれらの突合せ部分は、わずかな隙間をもって仮組して環状体となす（ステップＳ３）。
それぞれの構成材１０ａ、１０ｂには、絞り突起部１１が直交する方向に突出しているので、成型金型内に配置させる際には、該絞り突起部１１が直交するように配置すればよい。すなわちこの絞り突起部１１が成型金型内に配置する際の位置決め機能を果たす。

次いで、シール層２が加硫成型されるキャビティ内に未加硫のゴムを注入していく（ステップＳ４）。すると突合せ部分のわずかな隙間にもこのゴム材が流れこむ。このとき、ゴム材が、突合せ部分を通過し、金属基板１０の内周側３から外周側４へと流れ出してしまわないよう絞り突起部１１が堰止め効果を発揮し、ゴム材の流れ出しを規制する。
ゴム材がシール層２の形成部位と突合せ部分に行渡ったら、所定時間加熱・加圧を行って、シール層２を金属基板１０に一体加硫成型すると共に、突合せ部分を加硫接合し（ステップＳ５、Ｓ６）、脱型して（ステップＳ７）ガスケット１Ａを得る。

以上によれば、金属基板１０の内周側３にシール層２を形成すると同時に第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂの突合せ部分にゴム材を流し込み、加硫接合させて接合部２１を形成することができるので、生産効率を向上させることができる。また上述のようにゴム材の外周側４への流れ出しを規制する絞り突起部１１が形成されているので、ゴム材が突合せ部分を通過して金属基板１０の内周側３から外周側４へと流れ出すことなく、良好に突合せ部分の加硫接合を行うことができ、加硫に必要な内部圧力も保持することができる。そして突合せ部分に絞り突起部１１が形成されていることにより、ガスケット１Ａ全体に屈折させるような力が加わっても、突合せ部分の形状が直状のものと比べて、突合せ部分にかかる力が分散され、脆弱になりがちな突合せ部分（接合部２１）が折れにくい構造とすることができる。更に絞り突起部１１が弾性材の流れ出しを抑えることができるので、従来のように成型金型側に弾性材の流れ出しを防ぐ機構を設ける必要がなくなり、コストアップとなる懸念がない。

図４は同ガスケットの変形例を示す一部拡大平面図である。
ここに示すガスケット１Ｂは、第１の構成材１０ａ及び第２の構成材１０ｂの夫々に絞り突起部１１を備えている点はガスケット１Ａと同様であるが、それに加えて、金属基板１０の外周側４に向かって接合部２１が次第に狭くなるよう第２の構成材１０ｂの外周側４端部に傾斜部１２を備えている点で異なる例である。
このように傾斜部１２を備えたものとすれば、第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂとの突合せ部分（接合部２１）に流れ込んできた弾性材の流れは外周側４に向かって次第に衰え、金属基板１０の外周側４に流れ出てしまうことをないよう効果的に規制することができる。
その他の構成、効果はガスケット１Ａと同様であるので、その説明は割愛する。

上述では絞り突起部１１が第１の構成材１０ａ、第２の構成材１０ｂの夫々に設けられた例について説明したが、絞り突起部１１が設けられる位置は上述の実施形態に限定されるものではない。図５（ａ）（ｂ）は、絞り突起部１１が第２の構成材１０ｂにおける夫々の端部に、２箇所形成されている点で上述の実施形態とは異なる例を示している。
図５（ａ）には、第２の構成材１０ｂにおける延出部１０ｂｂの内側部１０ｂｃに、ガスケット１Ｃの内周側３に向かって突出する絞り突起部１１が形成されている例を示している。また同延出部１０ｂｂには、第１の構成材１０ａの切欠段部１０ａａ側に向かって突出する絞り突起部１１が更に形成されており、これら絞り突起部１１は互いに直交する方向に突出している。
絞り突起部１１をこのように形成した場合でも、接合部２１に浸入してきた弾性材が突合せ部分を通過し金属基板１０の外周側４へ流れて出てしまうことなく、効果的にその流れ出しを規制することができる。
その他の構成、効果はガスケット１Ａと同様であるので、その説明は割愛する。

図５（ｂ）には、図５（ａ）と同じく第２の構成材１０ｂ側にのみ、２箇所に絞り突起部１１が形成された点が共通し、形成されている位置が互いに直交する位置ではない点で異なるガスケット１Ｄを示している。
第２の構成材１０ｂにおける延出部１０ｂｂの内側部１０ｂｃ側の角部には、第１の構成材１０ａにおける延出部１０ａｂの内側部１０ａｃと切欠段部１０ａａの角部１０ａｄに向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。
よって該絞り突起部１１はやや斜め上方に向かって突出されている。
また第２の構成材１０ｂにおける延出部１０ｂｂの外側部１０ｂｄ側の角部にも、第１の構成材１０ａの切欠段部１０ａａに向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。
絞り突起部１１はガスケット１Ａ〜１Ｃのように必ずしも直交させて設ける必要はなく、このように形成した場合でも、接合部２１に浸入してきた弾性材が突合せ部分を通過し金属基板１０の外周側４へ流れて出てしまうことなく、効果的にその流れ出しを規制することができる。特に延出部１０ｂｂの外側部１０ｂｄ側の角部に絞り突起部１１を設ければ、未加硫状態の弾性材が金属基板１０の外周側４へ流れ出る前に確実に規制することができる。
その他の構成、効果はガスケット１Ａと同様であるので、その説明は割愛する。

上述では絞り突起部１１が設けられる位置についての種々実施形態を説明したが、第１の構成材１０ａと第２の構成材１０ｂとの突合せ部分（接合部２１）の形状は上述の実施形態に限定されるものではない。図６（ａ）（ｂ）は、上記突合せ部分の形状が上述の実施形態とは異なる例を示しており、一部を破断して示したガスケット１Ｅ、１Ｆの一部拡大平面図である。
図６（ａ）には、第１の構成材１０ａの端部の中央に凸状の延出部１０ａｂが形成され、第２の構成材１０ｂの端部は第１の構成材１０ａの延出部１０ａｂと突合せがなされるよう凹状の切欠凹部１０ｂｅが形成されているガスケット１Ｅを示している。
第１の構成材１０ａの端部は、上述のように凸状の延出部における延出部１０ａｂが形成されるとともに、その両側には、切欠段部１０ａａが形成されている。
両側に備えた切欠段部１０ａａのうち、金属基板１０の外周側４の切欠段部１０ａａには、第２の構成材１０ｂの外周側４の延出部１０ｂｂに向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。

一方、第２の構成材１０ｂの端部は、上述のように凹状の切欠凹部１０ｂｅが形成されるとともに、その両側には、第１の構成材１０ａが配置される側に延出した延出部１０ｂｂが形成されている。
両側に備えた延出部１０ｂｂのうち、金属基板１０の外周側４の延出部１０ｂｂの内側部１０ｂｃに、金属基板１０の内周側３に向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。第１の構成材１０ａ、第２の構成材１０ｂの夫々に形成された２つの絞り突起部１１は、互いに直交する方向に突出している。
突合せ部分（接合部２１）の形状をこのように形成した場合は、弾性材が延出部１０ａｂ、切欠凹部１０ｂｅの間を蛇行するように流れ込むので、金属基板１０の外周側４へと一気に流れ出てしまうことがない。もちろん、絞り突起部１１によっても、効果的に流れ出しを規制することができる。
その他の構成、効果はガスケット１Ａと同様であるので、その説明は割愛する。また、絞り突起部１１が必ずしも直交する方向に突出したものでもなくてもよい点は、ガスケット１Ｄと同様である。

図６（ｂ）には、図６（ａ）と同じく突合せ部分の形状がガスケット１Ａ〜１Ｄとは異なる例を示しており、図６（ａ）とは、第２の構成材１０ｂ側にのみ、絞り突起部１１が形成された点が異なるガスケット１Ｆを示している。
第１の構成材１０ａの端部の中央に凸状の延出部１０ａｂが形成され、第２の構成材１０ｂの端部は第１の構成材１０ａの延出部１０ａｂと突合せがなされるよう凹状の切欠凹部１０ｂｅが形成されている点は図６（ａ）と同様である。
第２の構成材１０ｂの両側に備えた延出部１０ｂｂのうち、金属基板１０の外周側４の延出部１０ｂｂの内側部１０ｂｃに、金属基板１０の内周側３に向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。また同じ延出部１０ｂｂには、第１の構成材１０ａの切欠段部１０ａａ側に向かって突出する絞り突起部１１が形成されている。
このように絞り突起部１１を第２の構成材１０ｂ側の２箇所に設けた場合でも、図６（ａ）と同様の効果を奏することができる。
その他の構成、効果はガスケット１Ａと同様であるので、その説明は割愛する。また、絞り突起部１１が必ずしも直交する方向に突出したものでもなくてもよい点は、ガスケット１Ｄと同様である。

次に説明する図７に示すガスケット１Ｇは、第１の構成材１０ａがＬ字型からなりその端部は直状であり、これに対して突合せて環状体を構成する第２の構成材１０ｂの両端部に絞り突起部１１が１箇所ずつ形成された例を示している。
ガスケット１Ａと共通する点については共通の符号を付し、その説明は割愛する。
これによれば、第１の構成材１０ａの形状が単純なものであるので、原板としての鋼板（金属板）の打抜きによって、所定のＬ字型の構成材を多数作製しやすく、また近接配列した状態で打抜きを行いやすい形状であるので、歩留まりを向上させることができる。
この実施形態においても、絞り突起部１１が第２の構成材１０ｂの端部に形成され、その絞り突起部１１が第１の構成材１０ａの端部が配置される側に向かって突出しているので、弾性材が金属基板１０の内周側３から外周側４へと流れ出ないよう効果的に規制することができる。
この実施形態では、絞り突起部１１は互いに直交する方向に設けられた例を示しているが、必ずしも直交する方向に突出したものでなくてもよく、夫々が同方向に突出したものとすることもできる（不図示）。

尚、ガスケット１の全体形状（例えばガスケット１Ａ、１Ｇ）は、図例のものに限らずその他の形状が採用可能であり、絞り突起部１１の形状や突合せ部分（接合部２１）の形状も図例のものに限定されるものではない。また絞り突起部１１が構成材１０ａ、１０ｂの夫々の端部に１箇所〜２箇所、設けられる例について説明したが、これに限定されるものではなく、弾性材の流れを必要以上に規制するものでなければ、絞り突起部１１は３箇所以上設けられるものとすることもできる。

本発明のガスケットの一実施形態を示す概略的平面図である。 図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。 同ガスケットの製造方法の一例のフロー図である。 同ガスケットの変形例を示す一部拡大平面図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のガスケットにおける別の実施形態の一部拡大平面図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のガスケットにおける別の実施形態の一部拡大平面図である。 本発明のガスケットの更に別の実施形態を示す概略的平面図である。

符号の説明

１（１Ａ〜１Ｇ） ガスケット
２ 弾性シール層
３ 内周側
４ 外周側
１０ 金属基板
１０ａ 第１の構成材（金属基板用分割構成材）
１０ｂ 第２の構成材（金属基板用分割構成材）
１１ 絞り突起部

Claims (4)

1. 複数の金属基板用分割構成材を互いに突合せて接合し、環状に形成した金属基板の内周側に、弾性シール層を被着一体とした環状ガスケットであって、
   上記金属基板は、複数の上記金属基板用分割構成材をわずかな隙間をもって突合せて環状形状に仮組して環状体となし、この環状体の内周側に弾性材を被着一体化して弾性シール層を形成するとともに、上記金属基板用分割構成材の突合せ部分に上記弾性材を流し込み、該弾性材を硬化させて上記金属基板用分割構成材を接合することにより形成され、
   上記金属基板用分割構成材が接合される上記突合せ部分の少なくとも１箇所には、上記弾性材の外周側への流れ出しを規制し、対向する突合せ部分との上記隙間を狭めた絞り突起部が形成されていることを特徴とする環状ガスケット。
2. 請求項１に記載の環状ガスケットにおいて、
   上記絞り突起部は、複数設けられ、互いに異なる方向に突出して構成されていることを特徴とする環状ガスケット。
3. 請求項２に記載の環状ガスケットにおいて、
   上記複数の絞り突起部は、互いに直交する方向に突出していることを特徴とする環状ガスケット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環状ガスケットにおいて、
   上記突合せ部分の隙間は、上記金属基板の外周側に向かって狭くなっていることを特徴とする環状ガスケット。

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