JP6748111B2

JP6748111B2 - 金属ガスケット

Info

Publication number: JP6748111B2
Application number: JP2017555151A
Authority: JP
Inventors: 功丹治; 健渡邉; 主弥相原
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: WO2017099206A1; US11248704B2; US20180347699A1; JPWO2017099206A1; CN108351028A

Description

本発明は、シール技術に係るガスケットに関し、更に詳しくは、平面上にビード構造を備える平板状の金属ガスケットに関する。本発明の金属ガスケットは例えば、自動車関連の分野で用いられ、または一般産業機械の分野などで用いられる。

例えば自動車関連の分野で用いられる金属ガスケットでは、自動車が海浜地帯や寒冷地で融雪剤が散布された地帯を走行する状況などに備え、スペック評価項目として、塩水噴霧試験が実施されることがある（特に筐体内部に電子部品などが格納される場合や、エンジンルーム内に塩水・融雪剤などが付着する可能性がある場合など）。この場合、金属ガスケットを装着する相手側の筐体（ハウジング）がアルミ合金（ＡＤＣ１２など）製であると、金属ガスケットおよび筐体間の隙間に塩水が滞留（付着）して乾燥および湿潤を繰り返すことにより、塩水（イオン濃度の差）によるアルミ合金の腐食（隙間腐食）が発生する。金属ガスケットは、筐体に接触するビード構造の反力でシール機能を発揮するが、筐体の腐食部分がビード構造によるシールラインを貫通すると、シール機能が損なわれることになる。尚、筐体は鉄系の材質であっても腐食が発生するが、アルミは鉄系よりイオン化傾向が大きいため、特に腐食が発生しやすい。

図５（Ａ）は、従来例に係る金属ガスケット５１を示し、この金属ガスケット５１は、平板状のストレート部５２を有し、このストレート部５２の平面上にビード部５３が一体に設けられている。図５（Ｂ）はこの金属ガスケット５１が一対の筐体６１，６２間に狭着されて弾性変形した状態を示し、このとき図示するようにストレート部５２および一方（図では下方）の筐体６１間に、筐体外部Ｏに対し開放された断面くさび状の隙間ｃが形成される。したがってこの隙間ｃに筐体外部Ｏの塩水など（図示せず）が浸入することにより筐体６１の平面上に腐食（隙間腐食）が発生し、腐食部分ＦがシールラインＳＬを貫通すると、シール機能が損なわれる。

上記筐体６１の腐食によるシール機能の低下を抑制するため、本願出願人は先に図６（Ａ）に示す金属ガスケット５１を提案している（特許文献１参照）。

しかして、この図６（Ａ）の金属ガスケット５１では、ストレート部５２の平面上にビード部５３が設けられるとともにストレート部５２の外周縁部に曲げビード部５４が設けられている。図６（Ｂ）に示すようにこの金属ガスケット５１が一対の筐体６１，６２間に狭着されて弾性変形すると曲げビード部５４がその先端部５４ａをもって一方の筐体６１に接触するため、ストレート部５２および一方の筐体６１間の隙間ｃを閉塞する。したがってこの隙間ｃに筐体外部Ｏの塩水など（図示せず）が浸入しないため、筐体６１に腐食が発生せず、シール機能が低下するのを抑制することができる。

特開２０１３−６１００２号公報

上記図６（Ａ）（Ｂ）の金属ガスケット５１では、ストレート部５２の平面上に設けられたビード部５３が筐体６１，６２の内部空間をシールする内向きシールとして機能するとともに、ストレート部５２の外周縁部に設けられた曲げビード部５４が、塩水などの外部異物がストレート部５２および一方の筐体６１間の隙間ｃに侵入するのを抑制する外向きシールとして機能する。したがってこのような二重ビードによる二重のシール構造により筐体６１，６２の内部空間に対し優れたシール効果を発揮するとともに、外部異物に対しても優れたシール効果を発揮することができるが、この金属ガスケット５１が装着使用される状況として、要求シール圧力が低く、よって二重ビードによる二重のシール構造を必要としない場合がある。

本発明は以上の点に鑑みて、塩水などの外部異物に対して優れたシール効果を発揮することができ、しかもそのうえで、金属ガスケットが装着使用される状況として要求シール圧力が低い場合に対応して低反力の構造を備えた金属ガスケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の金属ガスケットは、一対の筐体間に挟着される金属ガスケットであって、前記筐体の内部空間をシールするとともに外部異物が前記筐体および当該ガスケット間の隙間に侵入するのを抑制する金属ガスケットにおいて、平面状のストレート部を有し、前記ストレート部の外周縁部に、斜め外方へ向け設けられ一方の前記筐体に接触する曲げビード部を一体に設け、前記曲げビード部によって、前記筐体の内部空間をシールする内向きシールと、外部異物が前記筐体および当該ガスケット間の隙間に侵入するのを抑制する外向きシールとを兼用し、前記曲げビード部は当該金属ガスケットにおける唯一のビードとされるとともに前記ストレート部および前記曲げビード部間の屈曲点は当該金属ガスケットにおける唯一の屈曲点とされ、前記曲げビード部は、そのビード幅を０．５〜１．３ｍｍの範囲内、その立ち上がり高さを０．２５〜０．７ｍｍの範囲に設定され、前記ストレート部、前記屈曲点および前記曲げビード部の表面にゴム層が被着されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の金属ガスケットにおいては、ストレート部の外周縁部に斜め外方へ向け設けられ一方の筐体に接触する曲げビード部が一体に設けられており、ストレート部はその内周縁部から外周縁部に至るまで全面を平面状とされているので、このストレート部に曲げビード部以外のビード部は設けられていない。したがって曲げビード部は当該金属ガスケットにおける唯一のビードとされ、この唯一のビードが、筐体の内部空間をシールする内向きシールと、外部異物が筐体および当該ガスケット間の隙間に侵入するのを抑制する外向きシールとを兼ねることになる。唯一（単一）のビードによるシール構造は二重ビードによるシール構造と比較して、低反力とされるものである。したがって本発明によれば、ストレート部の外周縁部に曲げビード部が設けられているため、塩水などの外部異物に対して優れたシール効果を発揮することができ、しかもそのうえで、金属ガスケットが装着使用される状況として要求シール圧力が低い場合に対応して低反力の、単一ビードによるシール構造を備えた金属ガスケットを提供することができる。

唯一（単一）のビードとして設けられる曲げビード部の大きさとしては、そのビード幅を０．５〜１．３ｍｍの範囲内、立ち上がり高さを０．２５〜０．７ｍｍの範囲内に設定するのが好適である（理由後述）。

また、金属ガスケットの全体としては、金属板のみよりなる金属単体のガスケットであっても良いが、金属板の表面にゴム層を被着した積層タイプの金属ガスケットとするのが好適であり、これによれば、装着の相手方である筐体に対しゴム層が接触するため、ゴム層による弾性的なシール効果の発揮を期待することができる。

本発明によれば、塩水などの外部異物に対して優れたシール効果を発揮することができ、しかもそのうえで、金属ガスケットが装着使用される状況として要求シール圧力が低い場合に対応して低反力の構造を備えた金属ガスケットを提供することができる。

要求シール圧が低い場合には、外周ビード（または内外周ビード）のみとすることで圧縮性を向上させ、塩水シール性、鋳巣シール性を向上させることが期待できる。

ビード圧縮性に優れるため、接触幅を広く確保することができる。塩水侵入によるスキマ腐食については、ガスケットの接触幅も要因としてあるため、メインビードを無くすことで塩水シール性も向上することが確認されている。また、相手面に鋳巣等が有る場合にも接触幅に優れていることから効果を発揮する。

本発明の実施例に係る金属ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図同金属ガスケットの要部拡大断面図比較例に係る金属ガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図比較試験の結果を示すグラフ図従来技術に係る金属ガスケットを示す図で、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態を示す要部断面図先行技術に係る金属ガスケットを示す図で、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態を示す要部断面図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施例に係る金属ガスケット１１を示している。当該実施例に係る金属ガスケット１１は、平面円形であって環状に形成された平板状の金属ガスケットである。またこの金属ガスケット１１は、一対の筐体（ハウジング、図示せず、図５または図６参照）間に挟着使用されるガスケットであって、その機能として、筐体の内部空間をシールするとともに塩水や融雪剤などの外部異物をシールし、外部異物が筐体および当該ガスケット１１間の隙間に侵入するのを抑制する。

金属ガスケット１１は、内周縁部１２ａから外周縁部１２ｂに至るまで全面に亙って平面状に形成された環状のストレート部１２を有している。ストレート部１２の外周側には円周上複数（図では４等配）の鍔部１３がこのストレート部１２の一部として同一平面上に一体に設けられており、鍔部１３ごとに、組立てボルト（図示せず）を差し通すためのボルト穴１４が設けられている。

鍔部１３を含むストレート部１２の外周縁部１２ｂに、この外周縁部１２ｂから斜め外方（径方向外方であってかつ厚み方向一方の向き）へ向けて立ち上げ形成された曲げビード部１５が一体に設けられている。曲げビード部１５は外周縁部１２ｂの全周に亙って設けられている。

また、金属ガスケット１１は、金属板（鋼板層）２１を備え、この金属板２１の厚み方向両面にそれぞれゴム層（表面ゴム層）２２，２３が全面に亙って被着（接着）されている。したがって金属ガスケット１１は、金属板２１の表面にゴム層２２，２３が被着された金属板２１およびゴム層２２，２３の組み合わせよりなる積層タイプの金属ガスケット（ラバーコーティングメタルガスケット）とされている。

上記曲げビード部１５の大きさとしては、図２に示すように、そのビード幅ｗを０．３〜５ｍｍの範囲内に設定するとともに、立ち上がり高さｈを０．１〜５ｍｍの範囲内に設定するのが好適であり、更に、ビード幅ｗを０．５〜１．３ｍｍの範囲内に設定するとともに、立ち上がり高さｈを０．２５〜０．７ｍｍの範囲内に設定するのが一層好適である。その理由は以下のとおりである。

すなわち、幅ｗが０．５ｍｍより小さくなると、圧縮性が著しく悪化する。幅ｗが１．３ｍｍを超えると、反力特性が著しく低下し、シール面圧が低下する。高さｈが０．２５ｍｍより小さくなると、圧縮性が著しく悪化し、圧縮しにくくなる。高さｈが０．７ｍｍを超えると、高い引張応力がゴムに働き、ゴム割れの発生が懸念される。ストレート部１２に対する曲げビード部１５の曲げ角度θは幅ｗと高さｈの三角比で定められる。

上記構成を備える金属ガスケット１１においては、ストレート部１２の外周縁部１２ｂにこの外周縁部１２ｂから斜め外方へ向けて立ち上げ形成された曲げビード部１５が一体に設けられ、ストレート部１２はその内周縁部１２ａから外周縁部１２ｂに至るまで全面に亙って平面状に形成されているので、このストレート部１２に曲げビード部１５以外のビード部は設けられていない。したがって曲げビード部１５が当該金属ガスケット１１における唯一のシールビードとされ、この唯一のシールビードである曲げビード部１５が、筐体の内部空間をシールする内向きシールと、塩水や融雪剤などの外部異物をシールし、外部異物が筐体および当該ガスケット１１間の隙間に侵入するのを抑制する外向きシールとを兼ねるものとされている。唯一（単一）のビードによるシール構造は、二重ビードによるシール構造と比較して、低反力に設定することが可能とされる。したがってストレート部１２の外周縁部１２ｂに曲げビード部１５が設けられているため、塩水などの外部異物に対して優れたシール効果を発揮することができ、しかもそのうえで、金属ガスケット１１が装着使用される状況として要求シール圧力が低い場合に対応して低反力の、単一ビードによるシール構造を備えた金属ガスケット１１を提供することができる。

上記低反力については、これを比較試験をもって示すと、以下のようになる。

すなわち、図３は比較例に係る金属ガスケット３１を示している。この金属ガスケット３１では、ストレート部３２の外周縁部３２ｂに、この外周縁部３２ｂから斜め外方へ向けて立ち上げ形成された曲げビード部３５が一体に設けられ、加えて、ストレート部３２の平面上にフルビードよりなるビード部３６が設けられている。

この比較例に係る金属ガスケット３１では、装着時に曲げビード部３５およびフルビードよりなるビード部３６が双方共に圧縮されるため、荷重と変位の関係が図４のグラフ図に点線Ｄで示すようになり、これに対し上記実施例に係る金属ガスケット１１では、装着時に曲げビード部１５のみが圧縮されるため、荷重と変位の関係が図４のグラフ図に実線Ｅで示すようになる。したがってこの比較から判るように上記実施例に係る金属ガスケット１１によれば、一定の荷重で大きな変位を得ることができ、よって低反力の特性が設定される。

更にまた、上記実施例に係る金属ガスケット１１によれば、比較例対比でフルビードよりなるビード部３６が省略されるため、ガスケット１１の径方向幅を縮小することが可能とされる。したがってガスケット装着箇所の平面幅が狭い製品においても当該ガスケット１１を装着することができる。

また、同じく比較例対比で、圧縮性に優れることから、一対の筐体の間隔を狭めることができ、これにより塩水などが浸入しにくくなるため、隙間腐食が発生しにくくなる。また、一対の筐体間で圧縮されるのが曲げビード部１５のみであることから、シール面圧を集中させることができ、これによりシール性を高めることができる。ガスケットの成形性については、鋼板を展延させるものでないことから、筐体の平面度が粗悪な場合であってもガスケット反力を高めることなく設計することが可能となる。

１１金属ガスケット
１２ストレート部
１２ａ内周端部
１２ｂ外周端部
１３鍔部
１４ボルト穴
１５曲げビード部
２１金属板
２２，２３ゴム層

Claims

一対の筐体間に挟着される金属ガスケットであって、前記筐体の内部空間をシールするとともに外部異物が前記筐体および当該ガスケット間の隙間に侵入するのを抑制する金属ガスケットにおいて、
平面状のストレート部を有し、
前記ストレート部の外周縁部に、斜め外方へ向け設けられ一方の前記筐体に接触する曲げビード部を一体に設け、
前記曲げビード部によって、前記筐体の内部空間をシールする内向きシールと、外部異物が前記筐体および当該ガスケット間の隙間に侵入するのを抑制する外向きシールとを兼用し、
前記曲げビード部は当該金属ガスケットにおける唯一のビードとされるとともに前記ストレート部および前記曲げビード部間の屈曲点は当該金属ガスケットにおける唯一の屈曲点とされ、
前記曲げビード部は、そのビード幅を０．５〜１．３ｍｍの範囲内、その立ち上がり高さを０．２５〜０．７ｍｍの範囲に設定され、
前記ストレート部、前記屈曲点および前記曲げビード部の表面にゴム層が被着されていることを特徴とする金属ガスケット。