JP7028665B2 - ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、複数の締結具で締結される部材の接合面間に配置されるガスケットに関する。

従来、複数の部材の接合部をシールするためにガスケットが用いられている。例えば、車両のアクスルハウジングおよびディファレンシャルキャリヤの接合部では、接合面間にガスケットを配置して接合部をシールし、潤滑油漏れ等を防いでいる。

アクスルハウジングおよびディファレンシャルキャリヤの接合部に配置されたガスケットは、接合部が複数の締結具（例えばボルトおよびナット）で締結されて所定の面圧が加えられることで、シール性を発揮する。

特開平１１－０３６９８０号公報

アクスルハウジングおよびディファレンシャルキャリヤは、車両への搭載スペースを抑制するために外形の小型化が要求されている。このため、ガスケットおよび締結具を配置するための接合部の寸法を十分に確保することが難しい。また、接合部の構造上、締結具を一定ピッチで配置できない場合もある。ガスケットおよび締結具を配置するための接合部の寸法を十分に確保できない場合や、接合部に締結具を一定ピッチで配置できない場合、締結具によってガスケットに加えられる面圧が均一になりにくく、シール性を確保することが難しくなる。

そこで、面圧を上昇させてシール性を確保するため、ビードが形成されたメタルガスケットを用いることが考えられる。例えば、特許文献１には、連通口が穿設された基板に複数のボルト穴が形成され、連通口を囲むようにビードが形成された金属ガスケット（メタルガスケット）が開示されている。

しかしながら、連通口を囲むようにビードが形成されたメタルガスケットを用いると、接合部の寸法を十分確保できていない場合、締結具とビードが接近して配置されることとなる。締結具とビードが接近して配置されると、締結具からビード各部までの距離が不均一となり、締結具の軸力がビード全体に均一に加わりにくくなってビードを潰し切れない部分が生じる場合がある。また、接合部に締結具を一定ピッチで配置できない場合も、締結具による面圧が均一になりにくいために、ビードを潰し切れない部分が生じる場合がある。このように、ビードの一部を潰し切れない状態で、ビードにへたりが生じると、締結具の軸力が損失されて締結具の緩みが生じ、シール性が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、シール性を向上させることができるガスケットを提供することである。

本発明のガスケットは、複数の締結具で締結される部材の接合面間に配置されるガスケットであって、基板と、前記基板に形成された開口部と、前記開口部の周囲に配置され、前記各締結具を構成するボルトが挿通する複数の締結孔とを備えていると共に、相互に隣り合う前記各締結孔の中心間距離を締結孔間距離とした場合に、互いに長さが異なる前記締結孔間距離が複数存在しており、複数の前記締結孔間距離のうち最も長い締結孔間距離となっている一対の締結孔を離隔締結孔として、該各離隔締結孔同士の間の領域と、前記ボルトの挿通方向から見た場合に前記離隔締結孔に挿通される前記ボルトに適用されるナットに重なる領域または該ボルトに適用されるワッシャに重なる領域とに亘って形成されるビードを備えており、複数の前記締結孔間距離のうち最も短い締結孔間距離となっている一対の締結孔を接近締結孔として、該各接近締結孔同士の間の領域と、前記ボルトの挿通方向から見た場合に前記接近締結孔に挿通される前記ボルトに適用されるナットに重なる領域および該ボルトに適用されるワッシャに重なる領域それぞれにはビードが形成されておらず、前記ビードの長手方向の両端部それぞれは、前記ナットまたは前記ワッシャに重なる領域から前記開口部の内縁に達していることを特徴とする。

このように構成することにより、締結力による面圧を上昇させにくい領域にビードが形成されることとなり、面圧を上昇させにくい領域での面圧を上昇させることができ、シール性を向上させることができる。

アクスルハウジングおよびディファレンシャルキャリヤの分解側面図である。 図１のＡ―Ａ線の方向から見たアクスルハウジングの正面図である。 図１のＢ―Ｂ線の方向から見た実施形態に係るガスケットの正面図である。 ガスケットに形成されたビード付近の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車のディファレンシャル装置のケーシング２００に用いられるガスケット１００に本発明を適用している。本実施形態のガスケット１００は、膨潤タイプのメタルガスケットとして説明する。

まず、本実施形態に係るガスケット１００が配置されるディファレンシャル装置のケーシング２００の全体構成について説明する。図１は、ケーシング２００を構成するアクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０の分解側面図である。図１に示すように、ケーシング２００は、アクスルハウジング２１０、ディファレンシャルキャリヤ２２０、締結具２５０、およびガスケット１００を含んで構成されている。

アクスルハウジング２１０の内部には収容部２１１が形成されており、ディファレンシャルキャリヤ２２０の内部には収容部２２１が形成されている。アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０が接合されることにより、収容部２１１および収容部２２１が連通されてディファレンシャルギヤおよび潤滑油等を収容するための収容空間が構成される。

アクスルハウジング２１０の収容部２１１の端部には、フランジ２１３が形成されている。フランジ２１３は略円筒状であり、ディファレンシャルキャリヤ２２０の収容部２２１に連通する連通孔２１４が形成されている。フランジ２１３の端部には、ディファレンシャルキャリヤ２２０と接合するための接合面２１５が形成されている。接合面２１５には、締結具２５０のスタッドボルトＢ（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１１）を取り付けるための取付孔２１６（図２参照）が形成されている。

ディファレンシャルキャリヤ２２０の収容部２２１の端部には、フランジ２２３が形成されている。フランジ２２３はアクスルハウジング２１０の接合面２１５に対応した形状を有しており、アクスルハウジング２１０の収容部２１１に連通する連通孔２２４が形成されている。フランジ２２３の端部には、アクスルハウジング２１０の接合面２１５と接合するための接合面２２５が形成されている。接合面２２５には、締結具２５０のスタッドボルトＢ（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１１）を挿通させるための貫通孔２２６がアクスルハウジング２１０の取付孔２１６に対応する位置に形成されている。

締結具２５０は、スタッドボルトＢ（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１１）、ワッシャＷ（Ｗ１、Ｗ２・・・Ｗ１１）およびナットＮ（Ｎ１、Ｎ２・・・Ｎ１１）から構成されている。前述のように、スタッドボルトＢは、アクスルハウジング２１０の取付孔２１６に取り付けられている。ワッシャＷおよびナットＮは、ガスケット１００の締結孔Ｈ（Ｈ1、Ｈ２・・・Ｈ１１）（図３参照）およびディファレンシャルキャリヤ２２０の貫通孔２２６に挿通させたスタッドボルトＢに取り付けられて、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０を締結させる。

ガスケット１００は、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合部をシールする部材である。ガスケット１００は、アクスルハウジング２１０の接合面２１５およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合面２２５の間に配置される。この状態で、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０が締結具２５０によって締結されることで、ガスケット１００に所定の面圧が加わる。これにより、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合部がシールされ、ケーシング２００の潤滑油漏れ等が防止される。ガスケット１００の構成については後に詳細に説明する。

図２は、図１のＡ―Ａ線の方向から見たアクスルハウジング２１０の正面図である。図２に示すように、フランジ２１３は略円筒状であるが、ディファレンシャル装置の構造上、フランジ２１３の内周面（連通孔２１４の内縁）および外周面には凹部や平坦部が形成されている。具体的には、環状の接合面２１５の内側部には、半径方向に窪んだ第１凹部２１４１、第２凹部２１４２および第３凹部２１４３が形成されている。また、接合面２１５の外側部には、第１凹部２１４１付近に平坦部２１３１が形成されている。このため、接合面２１５の半径方向の幅は一定ではなく、第１凹部２１４１、第２凹部２１４２および第３凹部２１４３の付近では、半径方向の幅が狭くなっている。

接合面２１５には、取付孔２１６が形成されており、この取付孔２１６にスタッドボルトＢ（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１１）が取り付けられている。取付孔２１６は、連通孔２１４の周囲に配置されているが、取付孔２１６が配置される位置は、ディファレンシャル装置の構造上、一定の間隔（ピッチ）ではない。例えば、スタッドボルトＢ１およびＢ２が取り付けられる取付孔２１６は、第１凹部２１４１を挟むように配置されているため、スタッドボルトＢ１およびＢ２の間隔は、他のスタッドボルトＢの間隔よりも比較的大きくなっている。

なお、図示は省略するが、ディファレンシャルキャリヤ２２０の接合面２２５は、アクスルハウジング２１０の接合面２１５に対応するように略同形状に形成されている。前述のように、接合面２２５には、アクスルハウジング２１０の取付孔２１６に対応する位置に貫通孔２２６が形成されている。

図３は、図１のＢ―Ｂ線の方向から見たガスケット１００の正面図である。ガスケット１００は、アクスルハウジング２１０の接合面２１５およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合面２２５の形状に対応するように形成されており、基板１０、開口部２０、複数の締結孔Ｈ（Ｈ1、Ｈ２・・・Ｈ１１）、およびビード３０を有している。

本実施形態のガスケット１００は、膨潤タイプのメタルガスケットであるため、基板１０は、金属板の表面に膨潤層がコーティングされた素材で構成されている。金属板としては、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）、ＳＰＨＣ（熱間圧延鋼板）、アルミニウム板、ステンレス鋼板等の種々のものを用いることができる。金属板は、単板でもよく、複数の金属板を積層して形成されたものでもよい。また、膨潤層の素材として、例えば油膨潤性を有するニトリルゴム（ＮＢＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。

開口部２０は、アクスルハウジング２１０の連通孔２１４およびディファレンシャルキャリヤ２２０の連通孔２２４の形状に対応するように基板１０に形成されている。具体的には、開口部２０には、アクスルハウジング２１０の接合面２１５の形状に対応するように、半径方向に窪んだ第１凹部２１、第２凹部２２および第３凹部２３が形成されている。また、基板１０の外周には、接合面２１５の平坦部２１３１に対応して、平坦部１１が形成されている。このため、基板１０の幅は一定ではなく、第１凹部２１、第２凹部２２および第３凹部２３の付近では、基板１０の幅が狭くなっている。

複数の締結孔Ｈ（Ｈ１、Ｈ２・・・Ｈ１１）は、開口部２０の周囲に配置されている。複数の締結孔Ｈ（Ｈ１、Ｈ２・・・Ｈ１１）は、アクスルハウジング２１０の取付孔２１６およびディファレンシャルキャリヤ２２０の貫通孔２２６に対応するように基板１０に形成されている。ガスケット１００がアクスルハウジング２１０の接合面２１５およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合面２２５の間に配置された状態では、複数の締結孔Ｈ（Ｈ１、Ｈ２・・・Ｈ１１）には、アクスルハウジング２１０に取り付けられたスタッドボルトＢ（Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ１１）が挿通される。

ここで、相互に隣り合う各締結孔Ｈ（Ｈ１、Ｈ２・・・Ｈ１１）の中心間距離を締結孔間距離Ｌとする。具体的には、締結孔Ｈ１およびＨ２の中心間距離を締結孔間距離Ｌ１とし、締結孔Ｈ２およびＨ３の中心間距離を締結孔間距離Ｌ２とするように順次規定して、各締結孔Ｈ（Ｈ１、Ｈ２・・・Ｈ１１）について、締結孔間距離Ｌ１から締結孔間距離Ｌ１１まで規定する。

その上で締結孔間距離Ｌ１から締結孔間距離Ｌ１１までを比較して、締結孔間距離Ｌが他の締結孔間距離Ｌよりも比較的大である締結孔Ｈを離隔締結孔ＨＤとする。本実施形態のガスケット１００では、締結孔間距離Ｌ１が他の締結孔間距離Ｌよりも比較的大である。このため、締結孔Ｈ１および締結孔Ｈ２をそれぞれ離隔締結孔ＨＤ１および離隔締結孔ＨＤ２とする。

締結孔間距離Ｌ１が他の締結孔間距離Ｌよりも比較的大であるため、離隔締結孔ＨＤ１および離隔締結孔ＨＤ２の間の領域ＡＲ３は、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０を締結具２５０で締結した場合に、他の締結孔Ｈの間の領域と比較して締結具２５０からの距離が大きくなる。締結具２５０からの距離が大きくなる領域では、ガスケットに加えられる面圧が不均一になりやすい。このため、本実施形態のガスケット１００では、面圧を確保するために、ビード３０が形成されている。

また、離隔締結孔ＨＤ１および離隔締結孔ＨＤ２の間の領域ＡＲ３だけにビード３０を形成すると、ガスケットに加えられる面圧が不均一になりやすく、ビード３０を潰し切れない可能性がある。このため、締結具２５０からの距離が小さく、締結具２５０の締結力を確実に加えることができる、離隔締結孔ＨＤ１付近の領域ＡＲ１および離隔締結孔ＨＤ２付近の領域ＡＲ２にもビード３０が配置されるようにしている。つまり、離隔締結孔ＨＤ１付近の領域ＡＲ１、離隔締結孔ＨＤ２付近の領域ＡＲ２、および、離隔締結孔ＨＤ１と離隔締結孔ＨＤ２の間の領域ＡＲ３を含む領域を領域ＡＲとすると、ビード３０は領域ＡＲに形成されている。

ビード３０は、領域ＡＲにおいて、第１凹部２１に沿うように形成されている。ビード３０は、本実施形態ではハーフビードとしているが、フルビードであってもよい。

なお、領域ＡＲ以外の領域については、ビードは形成されていない。これは、領域ＡＲ以外の領域については、締結孔間距離Ｌが締結孔間距離Ｌ１よりも比較的小になるためである。具体的には、領域ＡＲと比較して締結具２５０からの距離が小さい領域では、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０を締結具２５０で締結した場合に、ビードが形成されていなくともガスケットの面圧は比較的上昇しやすく、シール性を確保しやすいためである。また、仮に領域ＡＲ以外の領域にもビードを形成すると、ビードを潰し切れない部分が増大する。ビードを潰し切れない状態で、ビードにへたりが生じると、締結具の軸力が損失されて締結具の緩みが生じ、シール性が低下するおそれがある。

図４は、ガスケット１００に形成されたビード３０付近の拡大図である。図４には、アクスルハウジング２１０およびディファレンシャルキャリヤ２２０の接合部を図１のＣ－Ｃ線の方向から正面視した状態における、ガスケット１００の締結孔Ｈ１（離隔締結孔ＨＤ１）および締結孔Ｈ２（離隔締結孔ＨＤ２）と、締結具２５０（スタッドボルトＢ１，Ｂ２、ワッシャＷ１，Ｗ２、およびナットＮ１，Ｎ２）の位置関係が示されている。図４では、スタッドボルトＢ、ワッシャＷ、およびナットＮは破線で示されている。

図４に示すように、ビード３０は、接合部を正面視した状態において、締結具２５０の一部に重なるように形成されている。具体的には、離隔締結孔ＨＤ１（締結孔Ｈ１）付近では、ビード３０の一部にワッシャＷ１が重なるようにビード３０の位置が設定されている。また、離隔締結孔ＨＤ２（締結孔Ｈ２）付近では、ビード３０の一部にワッシャＷ２が重なるようにビード３０の位置が設定されている。以下、ビード３０と締結具２５０の関係について詳細に説明する。

まず、離隔締結孔ＨＤ１（締結孔Ｈ１）付近において、ビード３０の各部のうち、離隔締結孔ＨＤ１の中心ＨＤＣ１から最も近い部分をビード近接部３０１とし、中心ＨＤＣ１からビード近接部３０１までの距離をビード距離Ｄ１とする。また、離隔締結孔ＨＤ１（締結孔Ｈ１）に配置された締結具２５０のうち軸中心から半径方向に最も離れた部分（図４ではワッシャＷ１の周縁部）までの距離を締結部半径Ｒ１とする。図４に示すように、ビード３０の一部にワッシャＷ１が重なるようにするため、ビード距離Ｄ１が締結部半径Ｒ１より小さくなるようにビード３０の位置が設定されている。図４では、ビード近接部３０１付近にワッシャＷ１の一部が重なっている。

同様に、離隔締結孔ＨＤ２（締結孔Ｈ２）付近において、ビード３０の各部のうち、離隔締結孔ＨＤ２の中心ＨＤＣ２から最も近い部分をビード近接部３０２とし、中心ＨＤＣ２からビード近接部３０２までの距離をビード距離Ｄ２とする。また、離隔締結孔ＨＤ２（締結孔Ｈ２）に配置された締結具２５０のうち軸中心から半径方向に最も離れた部分（図４ではワッシャＷ２の周縁部）までの距離を締結部半径Ｒ２とする。図４に示すように、ビード３０の一部にワッシャＷ２が重なるようにするため、ビード距離Ｄ２が締結部半径Ｒ２より小さくなるようにビード３０の位置が設定されている。図４では、ビード近接部３０２付近にワッシャＷ２の一部が重なっている。

このように、接合部を正面視した状態で、ビード３０に締結具２５０の一部が重なるようにすることで、締結具２５０の締結力による高い面圧をビード３０に加えることができ、ビード３０を確実に潰すことができる。このため、ビード３０が形成されていない部分との間でシールラインを確保し、シール性を向上させることができる。

なお、図４では、接合部を正面視した状態で、ビード３０にワッシャＷ１およびワッシャＷ２が重なる状態を説明したが、ビード３０にナットＮが重なるように、ビード３０の位置を設定してもよい。また、ビード３０の両端部は、それぞれ、開口部２０まで達したものとなっている。

以上説明した実施形態に係るガスケット１００によれば、締結孔間距離Ｌが他の締結孔間距離Ｌよりも比較的大きくなる領域ＡＲ、すなわち締結具２５０のピッチが比較的大きく、締結力による面圧を上昇させにくい領域にビード３０が形成されることとなり、面圧を上昇させにくい領域での面圧を上昇させることができ、シール性を向上させることができる。

―他の実施形態―
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本実施形態のガスケット１００は、膨潤タイプのメタルガスケットとして説明したが、膨潤タイプ以外のメタルガスケットにも本発明を適用することができる。

本実施形態では、自動車のディファレンシャル装置のケーシング２００に用いられるガスケット１００を例に挙げて説明したが、本発明は、他の部材の接合面間に配置されるガスケットにも適用することができる。

本発明は、複数の締結具で締結される部材の接合面間に配置されるガスケットに適用可能である。

１００ ガスケット
１０ 基板
２０ 開口部
３０ ビード
Ｈ 締結孔
Ｌ 締結孔間距離
ＨＤ 離隔締結孔
２１０ アクスルハウジング
２２０ ディファレンシャルキャリヤ
２５０ 締結具

Claims (1)

1. 複数の締結具で締結される部材の接合面間に配置されるガスケットであって、
   基板と、
   前記基板に形成された開口部と、
   前記開口部の周囲に配置され、前記各締結具を構成するボルトが挿通する複数の締結孔とを備えていると共に、
   相互に隣り合う前記各締結孔の中心間距離を締結孔間距離とした場合に、互いに長さが異なる前記締結孔間距離が複数存在しており、
   複数の前記締結孔間距離のうち最も長い締結孔間距離となっている一対の締結孔を離隔締結孔として、
   該各離隔締結孔同士の間の領域と、前記ボルトの挿通方向から見た場合に前記離隔締結孔に挿通される前記ボルトに適用されるナットに重なる領域または該ボルトに適用されるワッシャに重なる領域とに亘って形成されるビードを備えており、
   複数の前記締結孔間距離のうち最も短い締結孔間距離となっている一対の締結孔を接近締結孔として、
   該各接近締結孔同士の間の領域と、前記ボルトの挿通方向から見た場合に前記接近締結孔に挿通される前記ボルトに適用されるナットに重なる領域および該ボルトに適用されるワッシャに重なる領域それぞれにはビードが形成されておらず、
   前記ビードの長手方向の両端部それぞれは、前記ナットまたは前記ワッシャに重なる領域から前記開口部の内縁に達していることを特徴とするガスケット。

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