JPH09229197A - シール材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取扱い及び取付けが比較的容易なシール材を
提供すること、例えば、エンジンのシリンダー・ヘッド
とマニホルドのように膨張度に違いがある場合に対処可
能な柔軟性の高いシール材を提供すること。加えて、元
の状態への回復度に優れ、かつ密封されたシール面に傷
やその他のダメージを残さないシール材を提供するこ
と。 【解決手段】 略平行な相対峙する２つの面を密封する
シール材は、前記相対峙する２つの面の間に挟まれる支
持層１０と、該支持層１０により支持され、かつ該支持
層１０の終端２０よりも突出して、前記シール材２が前
記相対峙する２つの面の間に挟まれた時に、それら２つ
の面の間を密封する一対のシール層６，８とを備えた構
成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シール材さらには
略平行な２つの面の間を密封するシール材に関し、例え
ば、ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンのシリ
ンダー・ヘッドとシリンダー・ブロックとの間を密封す
るシール材に関する。

【０００２】さらには、本発明には、吸気マニホルドや
排気マニホルドと、ポンプやバルブとの間の気密封止に
対する適用をも含む。

【０００３】

【従来の技術】圧力をかけられた流体（例えば、ガスや
オイル）を密封する技術では、相対的に薄い金属板（シ
ート）の、密封される孔の周囲に相当する部分を波形状
に成形することによって、その孔を密封することが検討
されてきている。そのようなシール材は、１９３０年頃
から検討されている。

【０００４】その波形状に成形された部分（以下、波状
部と称する）が設けられていることにより、限定された
領域に締付け力が集中するようになっている。これは、
“high unit loading ”として知られている。その結
果、シリンダー・ヘッドとシリンダー・ブロックとがし
っかり締め付けられている場合に、高圧接触による密封
領域が孔の周りに生じる。

【０００５】波状部については、種々の形態のものが開
発されてきており、単一層の構成のものや、図１８、図
１９および図２０に示すように、複数層を組合わせてな
る構成のものがある。これらのシール材では、永年の
間、非常に優れた密封性を有することが証明されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシール材はすべて、密封性を確保するために、波状
部を押し潰すような構成となっている。従って、そのよ
うな波状部を押し潰すシール材では、締付け力から解放
された時の柔軟性の欠如と密封性の回復という点に問題
がある。さらには、高出力化と絶え間ない大気汚染の減
少が終始要求され続ける今日の殆どのエンジンに対し
て、上記従来のシール材はすべて、十分な密封性能を具
備していない。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、取扱いおよび取付けが比較的容易なシー
ル材を提供することを目的とする。特に、本発明は、例
えば、エンジンのシリンダー・ヘッドとマニホルドのよ
うに膨張度に違いがある場合に対処可能な柔軟性の高い
シール材を提供することを目的とする。

【０００８】加えて、本発明は、元の状態への回復度に
優れ、かつ密封されたシール面に傷やその他のダメージ
を残さないシール材を提供することをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係るシール材によれば、略平行な相対
峙する２つの面の間を密封するシール材において、前記
相対峙する２つの面の間に挟まれる支持手段と、該支持
手段により支持され、かつ該支持手段の終端よりも突出
して、当該シール材が前記相対峙する２つの面の間に挟
まれた時にそれら２つの面の間を密封する一対の対向す
るシール層と、を備えているものである。

【００１０】また、請求項２に係るシール材によれば、
前記支持手段は支持層を有し、また前記各シール層の対
応する部分は、相対峙する面のそれぞれの面に当接して
それらの面の間を密封する密封領域に膨出部を有してお
り、その密封領域は前記支持層の終端領域と一部重なっ
ているとともに、前記支持層から遠ざかる方向に、該終
端領域を越えて略平行に延びているものである。

【００１１】また、請求項３に係るシール材によれば、
前記各膨出部は、密封領域内にシール層が突出する方向
に沿って選択された断面形状が弧状に成形されているも
のである。

【００１２】また、請求項４に係るシール材によれば、
前記膨出部の弧状形状はいずれも、荷重が印加される前
においては、円弧状をなしているものである。

【００１３】また、請求項５に係るシール材によれば、
前記膨出部は、向かい合わされ、一緒になって溝（chan
nel ）をなすように形成されており、前記溝は、少なく
とも支持層の前記終端を部分的に取り囲んでいるもので
ある。

【００１４】また、請求項６に係るシール材によれば、
支持層の前記終端は、実質的に、当該シール材に荷重が
印加される前の前記溝の中心線上に位置するようになっ
ているものである。

【００１５】また、請求項７に係るシール材によれば、
前記各膨出部は、異なる曲率半径を有しているものであ
る。

【００１６】また、請求項８に係るシール材によれば、
荷重が印加される前の曲率半径が相対的に大きい第１の
膨出部の終端部分は、曲率半径が相対的に小さい第２の
膨出部の終端部分を部分的に取り囲んでおり、荷重が印
加された時に、第１の膨出部の内側で、第２の膨出部が
動き得るような配置となっているものである。

【００１７】また、請求項９に係るシール材によれば、
荷重が印加された時に、第１の膨出部の内側で、第２の
膨出部が伸びるような配置となっているものである。

【００１８】また、請求項１０に係るシール材によれ
ば、第１の膨出部は、荷重が印加されている間、該第１
の膨出部の終端が前記相対峙する面に対して実質的に垂
直になるように形成されているものである。

【００１９】また、請求項１１に係るシール材によれ
ば、第１の膨出部の終端は、荷重が印加されている間、
前記相対峙する面のうちの一方に近接するようにされて
いるものである。

【００２０】また、請求項１２に係るシール材によれ
ば、さらに、いずれのシール層も、前記膨出部よりも支
持層からさらに先へ位置された末端の膨出部を有してい
るものである。

【００２１】また、請求項１３に係るシール材によれ
ば、前記末端の膨出部のいずれも、密封領域内にシール
層が突出する方向に沿って選択された断面形状が弧状形
状をなしているものである。

【００２２】また、請求項１４に係るシール材によれ
ば、末端の膨出部の前記弧状形状の部分はいずれも、荷
重が印加される前において、円弧状の部分を有している
ものである。

【００２３】また、請求項１５に係るシール材によれ
ば、末端の各膨出部の円弧状部分は、荷重が印加される
前においては、実質的に中心角が１２０°をなす弧状部
分を有しているものである。

【００２４】また、請求項１６に係るシール材によれ
ば、末端の各膨出部の円弧状部分は、荷重が印加される
前においては、実質的に中心角が９０°をなす弧状部分
を有しているものである。

【００２５】また、請求項１７に係るシール材によれ
ば、末端の各膨出部は、それぞれのシール層に設けられ
た前記膨出部の曲率半径と実質的に同じ曲率半径を有し
ているものである。

【００２６】また、請求項１８に係るシール材によれ
ば、前記末端の各膨出部の曲率半径は、それぞれのシー
ル層に設けられた前記膨出部の曲率半径よりも大きいも
のである。

【００２７】また、請求項１９に係るシール材によれ
ば、前記末端の各膨出部の曲率半径は、それぞれのシー
ル層に設けられた前記膨出部の曲率半径よりも小さいも
のである。

【００２８】また、請求項２０に係るシール材によれ
ば、末端の各膨出部は、該末端の膨出部の末端から、荷
重が印加される前における前記相対峙する面に実質的に
平行な方向に延びる真直な部分を有しているものであ
る。

【００２９】また、請求項２１に係るシール材によれ
ば、いずれのシール層も、膨出部と末端の膨出部との間
に挟まれた領域を備えているものである。

【００３０】また、請求項２２に係るシール材によれ
ば、膨出部と末端の膨出部との間に挟まれた領域は、何
れも平坦な表面を有しており、相対峙しているものであ
る。

【００３１】また、請求項２３に係るシール材によれ
ば、荷重が印加される前においては、膨出部と末端の膨
出部との間に挟まれた各領域の平坦な表面は、実質的に
互いに平行になっているとともに、前記相対峙する密封
される面に実質的に平行になっているものである。

【００３２】また、請求項２４に係るシール材によれ
ば、荷重が印加される前においては、膨出部と末端の膨
出部との間に挟まれた各領域は、互いに接触するように
されているものである。

【００３３】また、請求項２５に係るシール材によれ
ば、荷重が印加される前においては、膨出部と末端の膨
出部との間に挟まれた各領域の前記平坦な表面は、密封
領域から支持層に向かっていくに連れて互いに離れてい
くようにされているものである。

【００３４】また、請求項２６に係るシール材によれ
ば、荷重が印加される前においては、膨出部と末端の膨
出部との間に挟まれた各領域は、間隙によって分離され
ているものである。

【００３５】また、請求項２７に係るシール材によれ
ば、シール層は、前記相対峙する面に実質的に平行な対
称軸に対して、互いに対称になっているものである。

【００３６】また、請求項２８に係るシール材によれ
ば、支持手段は、シール層の間に挟まれた支持層を有し
ているものである。

【００３７】また、請求項２９に係るシール材によれ
ば、支持層は、前記膨出部の間の箇所まで、前記相対峙
する面に略平行な方向に延びる第１の相対的に厚い部分
と、膨出部の間の前記箇所から前記膨出部の末端部分ま
で延びる第２の相対的に薄い部分とを有しているもので
ある。

【００３８】また、請求項３０に係るシール材によれ
ば、相対的に薄い部分は、膨出部と末端の膨出部との間
に挟まれた前記領域の間に位置しているものである。

【００３９】また、請求項３１に係るシール材によれ
ば、支持手段は、実質的に平行な一対の支持層を有して
おり、該一対の支持層の間に前記シール層が挟まれてい
るものである。

【００４０】また、請求項３２に係るシール材によれ
ば、支持手段は、一対の支持層を有しており、各支持層
は、対応するそれぞれの前記シール層と複合的に形成さ
れているものである。

【００４１】また、請求項３３に係るシール材によれ
ば、前記支持層のうちの少なくとも一方は、荷重が印加
されている間、前記相対峙する面による過剰な密封圧力
に耐えるための支持膨出部を備えているものである。

【００４２】また、請求項３４に係るシール材によれ
ば、前記支持層は、いずれも前記支持膨出部を備えてお
り、前記支持膨出部は、相対しているとともに、当該シ
ール材の使用位置において前記相対峙する面に略平行で
かつ該面の間に延びる面に対して対称となっているもの
である。

【００４３】また、請求項３５に係るシール材によれ
ば、一またはそれぞれの支持膨出部は、断面形状が略矩
形状をなしているものである。

【００４４】また、請求項３６に係るシール材によれ
ば、一またはそれぞれの前記支持膨出部は、断面形状が
弧状形状をなしているものである。

【００４５】また、請求項３７に係るシール材によれ
ば、一またはそれぞれの前記支持膨出部は、断面形状が
Ｖ字形状をなしているものである。

【００４６】また、請求項３８に係るシール材によれ
ば、くさびは、支持膨出部もしくは少なくとも１つの支
持膨出部の内側に設けられるものである。

【００４７】また、請求項３９に係るシール材によれ
ば、前記支持層のうちの少なくとも一方は、さらに、使
用時に前記相対峙する面の一方の面に対して当接する控
え（buttress）の膨出部を備えており、それによって前
記支持層の分離を妨げるようになっているものである。

【００４８】また、請求項４０に係るシール材によれ
ば、前記支持層は、いずれも前記控えの膨出部を備えて
おり、前記控えの膨出部は、相対しているとともに、当
該シール材の使用位置において前記相対峙する面に略平
行でかつ該面の間に延びる面に対して対称となっている
ものである。

【００４９】また、請求項４１に係るシール材によれ
ば、一またはそれぞれの控えの膨出部は、断面形状が略
鋸歯状をなしているものである。

【００５０】また、請求項４２に係るシール材によれ
ば、控えの膨出部もしくは前記控えの膨出部の少なくと
も１つは、該控えの膨出部内にくさびを有しているもの
である。

【００５１】また、請求項４３に係るシール材によれ
ば、前記シール層の間に、該シール層の間にものが入り
込むのを防ぐ閉塞部材（blocking member)を有するもの
である。

【００５２】また、請求項４４に係るシール材によれ
ば、閉塞部材は、長いワイヤもしくはＰＴＦＥでできて
いるものである。

【００５３】また、請求項４５に係るシール材によれ
ば、さらに、末端の膨出部の間に配置された耐火層を有
するものである。

【００５４】また、請求項４６に係るシール材によれ
ば、本質的に、添付図面の図１乃至図４、もしくは図
５、もしくは図６、もしくは図７、もしくは図８および
図９、もしくは図１０、もしくは図１１、もしくは図１
２乃至図１５、もしくは図１６および図１７を参照しつ
つ、以下の実施の形態において説明するシール材であ
る。

【００５５】すなわち、本発明は、略平行な相対峙する
２つの面の間を密封するシール材において、前記相対峙
する２つの面の間に挟まれる支持手段と、該支持手段に
より支持された一対の対向するシール層とを備えてな
り、該一対のシール層は、前記支持手段の終端よりも突
出し、当該シール材が前記相対峙する２つの面の間に挟
まれた時に、それら２つの面の間を密封するようになっ
ているものである。

【００５６】そのようなシール材は、上述した目的を満
たすものである。前記支持手段は、シール材に適当な硬
さを付与するために設けられており、それによってシー
ル材の取扱いおよび取付けが容易になっている。前記一
対のシール層は、締付け力による圧縮中、支持手段から
独立して動き得るようになっているとともに、支持手段
から独立して動いて伸び、それによってシール機能を果
たすようになっている。その結果、密封される表面同士
の膨張度に違いがある場合にも対処可能であり、また適
度な締付け力で締め付けられるだけで圧縮され具合を自
ら調整し得るような柔軟性の高いシール材が得られる。
また、シール材は弾性復帰し得るようになっている。

【００５７】密封される表面に対してシール層が（潰れ
るというよりもむしろ）伸びるように変形可能になって
いることによって、密封される表面に傷を付けることな
くそれらの表面を密封することができる。さらには、
（シール層の、）元の状態への回復度がよく、密封され
た表面はダメージを受けない。

【００５８】特許請求の範囲における請求項２乃至４６
には、本発明のより好ましい特徴が述べられている。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るシール材の
実施の形態について図１〜図１７を参照しつつ詳細に説
明する。

【００６０】（実施の形態１）図１には、中央に円形状
の孔４を有するガスケット（シール材）２が示されてい
る。使用状態においては、そのガスケット２は、相対峙
する平行な面の間に介装される。そして、ガスケット２
は、その両側に配設され、かつ孔４を介して連通された
それぞれの通路からの漏れを防いでいる。

【００６１】図２には、図１のＡ−Ａ線におけるガスケ
ット２の縦断面が示されている。同図に示すように、こ
のガスケット２は、３層構造になっていることがわか
る。外側（シール）層（以下、シール層と称する）６，
８は、孔４の領域にて膨出させられており、その部分的
な断面形状が互いに鏡像をなす、すなわち対称な形状を
なすようにされている。いずれのシール層６，８も２つ
の膨出部１２，１４を有している。

【００６２】それらの膨出部１２，１４はそれぞれ、同
じ曲率半径の弧状の断面形状をなしており、その弧状形
状の中心が同じになるように配置されている。いずれの
シール層６，８においても、それぞれ放射形状をなす外
側および内側の膨出部１２，１４は、それぞれ中間の平
坦部１６によって分離されている。平坦部１６は、お互
いにぴったりと当接されており、ガスケットとして組み
立てられた部品の状態では、相互に押圧されている。

【００６３】放射形状をなす外側の膨出部１２は、対と
なった形状が略“Ｏ”字状をなすように形成されてい
る。内側（すなわち、末端）の膨出部１４は、対となっ
た形状が略“Ｃ”字状をなすように先端を切断したよう
な形状に成形されている。つまり、内側の膨出部１４
は、それぞれ中心角が１２０°の弧状をなしている。

【００６４】放射形状をなす外側の膨出部１２は、放射
状に拡がる平面に対して平行な平板部１８に連結してい
る。外側の膨出部１２は、いずれも、前記平坦部１６か
ら、中心角が１８０°以下の弧状をなすように延びてい
る。それによって、対向する平板部１８の間に空隙がで
きる。この空隙に、第３の（中間の）層（以下、中間層
と称する）１０が設けられている。

【００６５】図２からも明らかなように、中間層１０
は、各シール層６，８よりも厚い。それによって、この
中間層１０は、支持板として機能しており、シール材の
構造に強度と硬度を付与している。中間層１０の終端２
０は、弧状部分の内側で、外側の膨出部１２の中心線上
に位置している。

【００６６】具体的には、例えば中間層１０の厚さは
０．３８mmであり、シール層６，８のそれぞれの厚さは
０．２５mmである。また、孔４の直径は例えば４６mmで
ある。なお、これらの各寸法は、この具体例にのみ限定
されるものではなく、実施の際に適当な寸法に選択され
るのは勿論である。

【００６７】つぎに、ガスケット２の作用について、図
３および図４を参照しつつ、より詳細に説明する。図３
は、圧縮状態となる直前のガスケット２に押圧力（Ｐ）
が作用している状態を示している。図４は、ガスケット
２が圧縮された状態を示している。図４中の矢印は、ガ
スケット２の高圧による密封点を指し示している。図３
と図４とを比較すると、圧縮状態においては、ガスケッ
ト２の形状がかなり変形していることがわかる。ガスケ
ット２に互いに反発する種々の反る（hoop）力がある結
果、このような変形が起こる。

【００６８】図４では、Ｏ字状部の外側の四分円ＡＡ
（図３参照：図３および図４における膨出部１２の左半
部（平板部１８に続く側の四分円）のことである）が、
荷重が印加されている状態では、中間層１０に沿って内
側へ伸びている。これは、平板部１８が、それら変形し
た四分円よりも高い強度を有していることに起因してい
る。

【００６９】両平坦部１６は、お互いに対してしっかり
と押圧されているので、たくさんのさらなる反発が保証
されている。この平坦部１６における反る力によって、
四分円ＢＢ（図３参照）と四分円ＤＤが圧縮時にそれぞ
れ図３の矢印の方向に伸びる。同様に、ＥＥ点（図３参
照）もそれぞれ図３に示された矢印の方向に曲がる。

【００７０】従って、ガスケット２の断面形状の変形
は、圧縮中に起こる複合的な伸展動作によって、引き起
こされる。その結果、もし締め付ける鋲の解放が必要に
なるならば、実質的な回復が起こる。

【００７１】上述したように、中間層１０の弧状部内側
の終端２０は、“Ｏ”字状部の中心線へ延びている。し
かし、終端２０がその中心線に沿って遠方まで延びてい
ることは重要なことではない。中間層１０の終端２０
が、外側の膨出部１２の外側の終端部分と平板部１８と
の連結部よりも先に延びていることが極めて好ましいの
である。もし、中間層１０がこのようになっていない、
すなわち中間層１０の終端２０が、外側の膨出部１２の
外側の終端部分と平板部１８との連結部よりも先（内
側）に延びていなければ、いくつかの適用において、鋭
い角部上に腐食が生じ、その結果金属疲労によりクラッ
クが発生する可能性がある。

【００７２】（実施の形態２）図５には、実施の形態２
が示されている。この実施の形態２は、図２および図４
に示す実施の形態１と略同様な構成となっているが、実
施の形態１と異なるのは、中間層１０の代わりに、該中
間層１０と本質的に同じ機能を果たす一対の外側層１０
ａ，１０ｂが設けられている点である。それによって、
両平板部１８は直接当接されており、また外側の膨出部
１２は、中心角が１８０°より大きい弧状をなすように
延びている。

【００７３】（実施の形態３）図６には、実施の形態３
が示されている。この実施の形態３は、図２および図４
に示す実施の形態１と略同様な構成となっているが、実
施の形態１と異なるのは、中間層１０がわずかに薄い点
と、非圧縮状態において間隙により両平坦部１６が分離
されている点と、末端すなわち内側の膨出部１４がより
広がって膨出している点である。

【００７４】膨出部１４がより広がっている点について
は、膨出部１４は、非圧縮状態においては中心角が９０
°の弧状をなすように延びている。しかし、膨出部１４
は、実施の形態１よりも軸方向にさらに広がっている。
つまり、上記実施の形態よりも、膨出部１４の曲率半径
がより大きくなっている。

【００７５】このシール材は、密封される表面の反対が
極めて弱いような配置において使用されるものである。
すなわち、図６に示すシール材は、密封される表面を有
するフランジが相対的に薄く、またその密封される表面
を小径のボルトで固定するために、密封される表面の反
対が極めて弱いような場合に使用される。そのような場
合、より小さい締付け力が必要とされる。この場合、よ
り小さい締付け力を補償するために、好ましくは、当接
される表面が高品質に仕上げられているとよい。

【００７６】（実施の形態４）図７には、実施の形態４
が示されている。この実施の形態４は、図６に示す実施
の形態３と略同様な構成となっているが、実施の形態３
と異なるのは、末端すなわちの内側の膨出部１４が内側
に向かって延びていて、ファイア・リング（fire ring)
２２を収容している点である。このシール材が自動車に
使用される場合には、ファイア・リング２２は、薄い金
属製のシール材が白熱するのを防ぐのに使用される。そ
れによって、早すぎるタイミングでの点火や誤爆発が起
こるのを防ぐ。

【００７７】（実施の形態５）図８には、実施の形態５
が示されている。この実施の形態５では、中間層１０が
先の実施の形態とは異なる形状をしている。この中間層
１０は、放射形状をなす相対的に厚い外側部２４と、放
射形状をなす相対的に薄い内側部２６を有している。中
間層１０の放射形状をなす外側部２４は、先の実施の形
態において示された本来の中間層１０と同じ機能を奏す
るものである。

【００７８】つまり、その外側部２４は、放射形状をな
す外側の膨出部１２の中心線に沿って延びている。この
外側部２４は、先の実施の形態の中間層１０の厚さより
も厚くなっている。それによって、このガスケットは、
エンジンの種々の圧縮比に対する要求に対応することが
できるようになっている。例えば世界中の種々の品質の
ガソリンに対処するために、このシール材が必要とされ
るかもしれない。

【００７９】中間層１０の放射形状をなす外側部２４の
厚さの増大により、両平坦部１６の間の距離は広がって
いる。従って、放射形状をなす薄い内側部２６は、荷重
が印加されている間、膨出部１２，１４および平坦部１
６の伸展動作の抑制を維持するために設けられている。
この点について、図９に圧縮状態のシール材の様子が示
されている。

【００８０】（実施の形態６）図１０には、図６に示す
実施の形態３と略同じ構成の他の実施の形態（実施の形
態６）が示されている。しかし、中間層１０は、図６に
示す実施の形態よりもわずかに厚く、そして末端すなわ
ち内側の膨出部１４が、中心角がわずかに大きい角度を
なす位置まで延びている。

【００８１】（実施の形態７）図１１には、さらに他の
実施の形態（実施の形態７）が示されている。この実施
の形態７では、両平坦部１６が、それら平坦部１６の放
射形状をなす最も内側の端部で当接し、かつ放射形状の
外側に向かうに連れて離れるようになっている。この場
合には、先の実施の形態よりも、平坦部１６が少し幅広
になっているとともに、末端すなわち内側の膨出部１４
の曲率半径が幾分小さくなっている。

【００８２】（実施の形態８）図１２乃至図１５には、
さらに他の実施の形態（実施の形態８）が示されてい
る。この実施の形態８では、一枚のガスケット２に一対
の密封領域が一緒に組み合わされて設けられている。あ
る状況において、膨出部の形成に利用できる空間が限ら
れている場合がある。この実施の形態８は、上述したこ
とに加えて、この特別な問題に対処するものである。

【００８３】この場合には、図１４および図１５に示す
ように、シール層６，８はそれぞれ単一の膨出部１２を
有している。さらには、これらの膨出部１２は、互いに
対称な形状すなわち鏡像をなすような断面形状になって
いない。第１のシール層６（図１４において上側の層）
の膨出部１２は、第２のシール層８（図１４において下
側の層）の膨出部１２よりも曲率半径が小さくなってい
る。

【００８４】両膨出部１２は、放射形状をなす最も内側
部分において一部重なり合っている。すなわち、上側の
シール層６の膨出部１２の外径は、下側のシール層８の
膨出部１２の内径よりもわずかに小さくなっている。

【００８５】下側のシール層８の膨出部１２は、その膨
出部１２が平板部１８に連結する箇所から、シール材の
膨出部１２の中心を通る放射状の平面まで円弧状に延
び、さらに、そこから終端２８まで略真直に延びてい
る。上側のシール層６の膨出部１２は、平板部１８との
連結箇所から、下側のシール層８の膨出部１２の放射状
をなす内側面に最初に接触する点から中心角にして１５
°広がった点まで、円弧状の断面形状をなすように延び
ている。

【００８６】中間層１０の放射状をなす内側終端２０
は、上側のシール層６の膨出部１２の中心線まで延びて
いる。

【００８７】荷重が印加されている間は、上側のシール
層６の膨出部１２は、下側のシール層８の膨出部１２の
内側で伸びる。それによって、上側のシール層６の膨出
部１２は、図１５に示すように、丸まって元の方向に戻
る。また、下側のシール層８の膨出部１２も曲がり、そ
して下側のシール面に近接してやや平坦になる。

【００８８】しかし、下側のシール層８の膨出部１２の
末端部分は軸方向に向いたままである。それによって、
シール材の強度が維持される。実際に、下側のシール層
８の膨出部１２の終端２８は、図１５の上側のシール面
に極めて近接した位置に配置されることになるかもしれ
ない。そのような場合に、下側のシール層８の膨出部１
２の終端２８は、ジャッキのように持ち上げる力を及ぼ
すことになるかもしれない。

【００８９】シール材は、圧縮が作用された時に、上述
したような挙動を示す。その理由は、中間層（支持板）
１０により、両膨出部１２の２つの放射状をなす外側の
四分円が中間層１０の両面に沿って伸展させられるから
である。この過程において、両シール層６，８の平板部
１８は、極めて強度が高く、膨出部１２の圧縮に耐え
る。同様に、両膨出部１２の２つの放射状をなす内側の
四分円も、膨出部１２の圧縮に耐える。この圧縮に対す
る耐力は、四分円の内側への丸まりとシール材に本来具
わっている反る力によって、さらに高められる。

【００９０】実際には、下側のシール層８の膨出部１２
の湾曲部内で上側のシール層６が丸く延び易いように、
上側のシール層６は下側のシール層８よりも薄くてもよ
い。あるいは、上側のシール層６が、下側のシール層８
の材質よりも、より柔軟性に富む材質でできていてもよ
い。

【００９１】図１２に示すように、この実施の形態で
は、両密封領域の間に熱膨張および熱収縮のための溝４
０が設けられている。この溝４０によって、シール材は
図１２の左右方向に収縮し得るようになっている。これ
は、シール材が、溝４０のある中央領域においてシール
層６，８を省き得るような積層構造になっていることに
よって容易となっている。この構造のさらなる重要性
は、２つのシール面の間での動きを避けるように、曲が
ることである。この実施の形態において示されたような
熱膨張および熱収縮のための溝４０は、他の如何なる実
施の形態において使用される如何なるシール材の構造に
も適用可能である。

【００９２】（実施の形態９）図１６および図１７に
は、さらに他の実施の形態（実施の形態９）が示されて
いる。この実施の形態９は、図５に示す実施の形態２の
変形例である。図５に示す実施の形態２は、密封効果の
高いシール材である。あまり多くのこと、すなわち、密
封性や材料コストや製造コストなどの種々のスペックが
要求されない状況において使用されるシール材にあって
は、図２に示すような３片からなるシール材は、（密封
性の点で）十分に満足して使用され、かつ必要とされる
材料の２５％程度を節約できるという利点を有する。

【００９３】しかしながら、できる限り製造コストを下
げることは、明らかに、極めて好ましいことである。図
１６および図１７に示す実施の形態は、２片からなる構
造であるため、この要求を最も効果的に満足させる。

【００９４】図１６および図１７に示す実施の形態の機
能および作用は、基本的には、図５に示す実施の形態２
と同様である。しかし、図５に示す例の外側層１０ａ，
１０ｂは、省かれている。その代わりに、シール層６，
８は、それぞれ、一対の膨出部１１０ａ，１１０ｃおよ
び一対の膨出部１１０ｂ，１１０ｄを備えている。図１
７に示すように、各シール層６，８に設けられた膨出部
は、他方のシール層に設けられた膨出部と対称な断面形
状になっている。

【００９５】シール層６，８は、孔４から（図１７にお
いて右方に向かって）離れた位置に、それぞれ、略矩形
状の断面形状をなす膨出部１１０ｃ，１１０ｄを有して
いる。従って、それら膨出部１１０ｃ，１１０ｄは、シ
ール材が間に介装される相対峙する面に対して垂直な一
連の立上り部１１１を有している。これらの垂直な立上
り部１１１は、極めて強度の高い支柱として機能してお
り、それゆえ、シール材の圧縮の程度を高精度に制御す
ることが可能となっている。その結果、シール材が過剰
に圧縮されるのが防止されている。

【００９６】矩形断面形状の膨出部の代わりに、Ｖ字状
もしくは弧状の膨出部を用いることもできる。その場合
には、矩形断面形状の膨出部と同程度の強度は得られな
い。しかしながら、そのようなＶ字状もしくは弧状の膨
出部はより製造容易であるので、圧縮荷重がより低いよ
うな所に使用されるシール材にあっては、Ｖ字状もしく
は弧状の膨出部を使用することは好ましいかもしれな
い。

【００９７】また、このシール材の各シール層６，８
は、断面形状が鋸歯状の控え（buttress）の膨出部１１
０ａ，１１０ｂを有している。これらの膨出部１１０
ａ，１１０ｂは、それぞれ、荷重が作用する面（loadin
g faces)に対して垂直な立上り部１１２を有している。
膨出部１１０ａ，１１０ｂは、孔４と断面矩形状の膨出
部１１０ｃ，１１０ｄとの間に設けられている。

【００９８】それによって、シール層６，８が膨らまな
い（すなわち、離れない）ようになっており、高い密封
性が得られるようになっている。もし、シール層６とシ
ール層８が、孔４と膨出部１１０ｃ，１１０ｄとの間
で、お互いに離れるように曲がってしまうと、末端の膨
出部１４はお互いに向かって傾き、そして反対側の密封
されるべき表面から離れてしまうであろう。そうする
と、相対峙し密封される表面の間に介装されたシール材
による密封効果が下がってしまうことになる。

【００９９】この実施の形態において、控えの膨出部１
１０ａ，１１０ｂは、鋸歯状の断面形状を有している。
その理由は、シール材を経済的に製造できるように、垂
直な立上り部１１２を一つしか設けていないからであ
る。垂直な立上り部によって、移動に対して特に高い耐
力が具わる。膨出部１１０ａ，１１０ｂの代わりに、Ｖ
字状もしくは弧状のような断面形状をなす膨出部を用い
てもよい。

【０１００】シール材の用途によって、膨出部は様々な
位置に設けられる。ある用途において、これらの膨出部
を重要な位置に設けることによって、図５に示す実施の
形態２の性能を越える性能がもたらされる。実際に、図
１６に示すように、控えの膨出部１１０ａ，１１０ｂ
は、孔４の全周を取り巻くようには延びていない。その
代わりに、膨出部１１０ａ，１１０ｂは、シール層６，
８の間で曲がりが最も起こりそうな所にのみ設けられて
いる。これには、新たな材料をさらに節約できるという
利点がある。

【０１０１】この実施の形態では、各シール層６，８に
それぞれ２つの膨出部１１０ａ，１１０ｃおよび膨出部
１１０ｂ，１１０ｄが設けられているが、どちらかの膨
出部が不必要であったり、両方の膨出部を設けるだけの
十分な空間がない場合には、一方または他方を省いても
よい。膨出部は、特に膨らんだりシール材に過剰な圧縮
力が作用する可能性のある特定の用途において設けられ
る。

【０１０２】例外的な状況においては、密封される表面
を圧迫するために、極端に大きい圧力が伴われ、極めて
しっかりしたボルトが要求される場合に、極めて高い圧
縮荷重を支えるために、膨出部の内側にくさびを挿入し
てもよい。

【０１０３】上述した全ての実施の形態は、用途に応じ
て選択されたある範囲の材料群で製造される。

【０１０４】例えば、自動車に使用されるシール材の場
合には、シール材のすべての層がステンレス鋼で作られ
ていてもよい。あるいは、シール層がステンレス鋼で作
られていて、支持板が炭素鋼で作られていてもよい。

【０１０５】ステンレス鋼製のシール層は、優れた耐熱
性と優れた弾性を具えている。

【０１０６】必要であれば、Ｖiton（商標）もしくはＮ
itrile（商標）ゴムで被覆された柔らかい金属を用いる
ことによって、シール材の密封特性を改善することがで
きる。例えば、特に優れた密封特性を得るために、中間
層１０の両面および外側のシール層６，８の外側面をＶ
iton（商標）およびＮitrile（商標）の一方または両方
で被覆することもできる。

【０１０７】使用される他の材料群には、Ｎimonics
（商標）やＩnconels （商標）のような高ニッケル合金
が含まれている。

【０１０８】ある状況においては、シール材の浮きぼり
にされた部分により、ぴったりと当接した時の金属の積
層体の厚さに等しい厚さに対して圧縮力が低下しないこ
とが要求される。重要な位置において所定の厚さのくさ
びを溶接することによって、例えばボルト締め部分にお
いて、圧縮力が制御される。これは、特に設計者が最も
好ましいガスケットのボルト締めパターンを得ることが
できない場合に、シール材の反射特性［？］を非常に高
めることができる。

【０１０９】時折、シリンダー・ヘッドやシリンダー・
ブロックにおける孔よりも径の小さい孔をガスケットに
設けることが必要となることがある。そのような小径の
孔を設けるのは、局部的なオーバー・ヒートを克服する
目的のためである。この問題を解決するために、図６に
示す実施の形態３のシール材が使用される。そして、中
間層１０は密封部分を通って延びており、それによって
必要な放射状の領域（dimension)が提供される。

【０１１０】もし、上述したシール材のどれかが食物に
適用された場合には、ワイヤもしくはＰＴＦＥ（polyte
trafluoroethylene)製の環が、末端の膨出部間に挿入さ
れる。これは、食物がシール材と一緒に封入されてしま
うのを防ぐためである。

【０１１１】勿論、本発明は、種々の用途に使用される
種々のシール材やガスケットに適用可能である。これら
の種々のシール材やガスケットには、とりわけ、円形状
以外にも不規則な形状を含む孔を密閉するために、一つ
あるいは複数の孔を有するガスケットやシール材が含ま
れている。

【０１１２】上述した実例となる実施の形態は、単なる
例に過ぎず、付加されたクレームによって明らかとなる
本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、
それら実施の形態に言及することにより、技術に精通し
ている人々にとって、多くのさらなる変更や差異が明ら
かになる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
取扱いおよび取付けが比較的容易なシール材を提供でき
る、特に、本発明は、例えば、エンジンのシリンダー・
ヘッドとマニホルドのように膨張度に違いがある場合に
対処可能な柔軟性の高いシール材を提供することがで
き、加えて、本発明は、元の状態への回復度に優れ、か
つ密封されたシール面に傷やその他のダメージを残さな
いシール材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる排気マニホルド用のガス
ケットの実施の形態１を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における要部拡大縦断面図であ
る。

【図３】図１および図２に示すシール材の圧縮前の状態
の一部を示す縦断面図である。

【図４】図１および図２に示すシール材の圧縮中の状態
の一部を示す縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２を示す要部縦断面図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態３を示す要部縦断面図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態４を示す要部縦断面図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態５を示す要部縦断面図であ
る。

【図９】図８に示すシール材の圧縮状態時の一部を示す
縦断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態６を示す要部縦断面図で
ある。

【図１１】本発明の実施の形態７を示す要部縦断面図で
ある。

【図１２】本発明の実施の形態８のシール材を示す平面
図である。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ線における縦断面図である。

【図１４】図１２および図１３に示すシール材の圧縮前
の状態の一部を示す要部拡大縦断面図である。

【図１５】図１２および図１３に示すシール材の圧縮中
の状態の一部を示す要部拡大縦断面図である。

【図１６】本発明の実施の形態９のシール材を示す平面
図である。

【図１７】図１６のＣ−Ｃ線における要部縦断面図であ
る。

【図１８】従来におけるシール材を示す部分縦断面図で
ある。

【図１９】従来におけるシール材を示す部分縦断面図で
ある。

【図２０】従来におけるシール材を示す部分縦断面図で
ある。

【符号の説明】 ２ ガスケット（シール材） ４ 孔 ６，８ シール層 １０ 中間層（支持手段） １０ａ，１０ｂ 外側層 １２，１４，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ
膨出部 １６ 平坦部 １８ 平板部 ２０ 終端 ２２ ファイア・リング ２４ 外側部 ２６ 内側部 ２８ 終端 ４０ 熱膨張および熱収縮のための溝 １１１，１１２ 立上り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592005135 テレンス・ピーター・ニコルソン ＴＥＲＥＮＣＥ ＰＥＴＥＲ ＮＩＣＨＯ ＬＳＯＮ イギリス国、エヌイー46・３ビーイー、ノ ーサンバーランド、ヘクスハム、リーズィ ズ・レーン、バーズウェル・ハウス（番地 無し) (72)発明者 テレンス ピーター ニコルソン イギリス国，エヌイー46 ３ビーエイ，ノ ーザンバーランド，ヘクスハム，リージズ レーン，バースウェル ハウス（番地な し)

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行な相対峙する２つの面の間を密封
   するシール材において、 前記相対峙する２つの面の間に挟まれる支持手段と、 該支持手段により支持され、かつ該支持手段の終端より
   も突出して、当該シール材が前記相対峙する２つの面の
   間に挟まれた時にそれら２つの面の間を密封する一対の
   対向するシール層と、 を備えていることを特徴とするシール材。
2. 【請求項２】 前記支持手段は支持層を有し、 また前記各シール層の対応する部分は、相対峙する面の
   それぞれの面に当接してそれらの面の間を密封する密封
   領域に膨出部を有しており、 その密封領域は前記支持層の終端領域と一部重なってい
   るとともに、 前記支持層から遠ざかる方向に、該終端領域を越えて略
   平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載のシ
   ール材。
3. 【請求項３】 前記各膨出部は、密封領域内にシール層
   が突出する方向に沿って選択された断面形状が弧状に成
   形されていることを特徴とする請求項２に記載のシール
   材。
4. 【請求項４】 前記膨出部の弧状形状はいずれも、荷重
   が印加される前においては、円弧状をなしていることを
   特徴とする請求項３に記載のシール材。
5. 【請求項５】 前記膨出部は、向かい合わされ、一緒に
   なって溝（channel）をなすように形成されており、前
   記溝は、少なくとも支持層の前記終端を部分的に取り囲
   んでいることを特徴とする請求項２、３または４に記載
   のシール材。
6. 【請求項６】 支持層の前記終端は、実質的に、当該シ
   ール材に荷重が印加される前の前記溝の中心線上に位置
   するようになっていることを特徴とする請求項５に記載
   のシール材。
7. 【請求項７】 前記各膨出部は、異なる曲率半径を有し
   ていることを特徴とする請求項４、５または６に記載の
   シール材。
8. 【請求項８】 荷重が印加される前の曲率半径が相対的
   に大きい第１の膨出部の終端部分は、曲率半径が相対的
   に小さい第２の膨出部の終端部分を部分的に取り囲んで
   おり、荷重が印加された時に、第１の膨出部の内側で、
   第２の膨出部が動き得るような配置となっていることを
   特徴とする請求項７に記載のシール材。
9. 【請求項９】 荷重が印加された時に、第１の膨出部の
   内側で、第２の膨出部が伸びるような配置となっている
   ことを特徴とする請求項８に記載のシール材。
10. 【請求項１０】 第１の膨出部は、荷重が印加されてい
    る間、該第１の膨出部の終端が前記相対峙する面に対し
    て実質的に垂直になるように形成されていることを特徴
    とする請求項８または９に記載のシール材。
11. 【請求項１１】 第１の膨出部の終端は、荷重が印加さ
    れている間、前記相対峙する面のうちの一方に近接する
    ようにされていることを特徴とする請求項１０に記載の
    シール材。
12. 【請求項１２】 さらに、いずれのシール層も、前記膨
    出部よりも支持層からさらに先へ位置された末端の膨出
    部を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
    か一つに記載のシール材。
13. 【請求項１３】 前記末端の膨出部のいずれも、密封領
    域内にシール層が突出する方向に沿って選択された断面
    形状が弧状形状をなしていることを特徴とする請求項１
    ２に記載のシール材。
14. 【請求項１４】 末端の膨出部の前記弧状形状の部分は
    いずれも、荷重が印加される前において、円弧状の部分
    を有していることを特徴とする請求項１３に記載のシー
    ル材。
15. 【請求項１５】 末端の各膨出部の円弧状部分は、荷重
    が印加される前においては、実質的に中心角が１２０°
    をなす弧状部分を有していることを特徴とする請求項１
    ４に記載のシール材。
16. 【請求項１６】 末端の各膨出部の円弧状部分は、荷重
    が印加される前においては、実質的に中心角が９０°を
    なす弧状部分を有していることを特徴とする請求項１４
    に記載のシール材。
17. 【請求項１７】 末端の各膨出部は、それぞれのシール
    層に設けられた前記膨出部の曲率半径と実質的に同じ曲
    率半径を有していることを特徴とする請求項１４、１５
    または１６に記載のシール材。
18. 【請求項１８】 前記末端の各膨出部の曲率半径は、そ
    れぞれのシール層に設けられた前記膨出部の曲率半径よ
    りも大きいことを特徴とする請求項１４、１５または１
    ６記載のシール材。
19. 【請求項１９】 前記末端の各膨出部の曲率半径は、そ
    れぞれのシール層に設けられた前記膨出部の曲率半径よ
    りも小さいことを特徴とする請求項１４、１５または１
    ６に記載のシール材。
20. 【請求項２０】 末端の各膨出部は、該末端の膨出部の
    末端から、荷重が印加される前における前記相対峙する
    面に実質的に平行な方向に延びる真直な部分を有してい
    ることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか一つに
    記載のシール材。
21. 【請求項２１】 いずれのシール層も、膨出部と末端の
    膨出部との間に挟まれた領域を備えていることを特徴と
    する請求項１２〜２０のいずれか一つに記載のシール
    材。
22. 【請求項２２】 膨出部と末端の膨出部との間に挟まれ
    た領域は、何れも平坦な表面を有しており、相対峙して
    いることを特徴とする請求項２１に記載のシール材。
23. 【請求項２３】 荷重が印加される前においては、膨出
    部と末端の膨出部との間に挟まれた各領域の平坦な表面
    は、実質的に互いに平行になっているとともに、前記相
    対峙する密封される面に実質的に平行になっていること
    を特徴とする請求項２２に記載のシール材。
24. 【請求項２４】 荷重が印加される前においては、膨出
    部と末端の膨出部との間に挟まれた各領域は、互いに接
    触するようにされていることを特徴とする請求項２３に
    記載のシール材。
25. 【請求項２５】 荷重が印加される前においては、膨出
    部と末端の膨出部との間に挟まれた各領域の前記平坦な
    表面は、密封領域から支持層に向かっていくに連れて互
    いに離れていくようにされていることを特徴とする請求
    項２２に記載のシール材。
26. 【請求項２６】 荷重が印加される前においては、膨出
    部と末端の膨出部との間に挟まれた各領域は、間隙によ
    って分離されていることを特徴とする請求項２１、２
    ２、２３または２５に記載のシール材。
27. 【請求項２７】 シール層は、前記相対峙する面に実質
    的に平行な対称軸に対して、互いに対称になっているこ
    とを特徴とする請求項１〜６、１２〜２６のいずれか一
    つに記載のシール材。
28. 【請求項２８】 支持手段は、シール層の間に挟まれた
    支持層を有していることを特徴とする請求項１〜２７の
    いずれか一つに記載のシール材。
29. 【請求項２９】 支持層は、前記膨出部の間の箇所ま
    で、前記相対峙する面に略平行な方向に延びる第１の相
    対的に厚い部分と、膨出部の間の前記箇所から前記膨出
    部の末端部分まで延びる第２の相対的に薄い部分とを有
    していることを特徴とする請求項２８に記載のシール
    材。
30. 【請求項３０】 相対的に薄い部分は、膨出部と末端の
    膨出部との間に挟まれた前記領域の間に位置しているこ
    とを特徴とする請求項２９に記載のシール材。
31. 【請求項３１】 支持手段は、実質的に平行な一対の支
    持層を有しており、該一対の支持層の間に前記シール層
    が挟まれていることを特徴とする請求項１〜２７のいず
    れか一つに記載のシール材。
32. 【請求項３２】 支持手段は、一対の支持層を有してお
    り、各支持層は、対応するそれぞれの前記シール層と複
    合的に形成されていることを特徴とする請求項１〜２７
    のいずれか一つに記載のシール材。
33. 【請求項３３】 前記支持層のうちの少なくとも一方
    は、荷重が印加されている間、前記相対峙する面による
    過剰な密封圧力に耐えるための支持膨出部を備えている
    ことを特徴とする請求項３２に記載のシール材。
34. 【請求項３４】 前記支持層は、いずれも前記支持膨出
    部を備えており、前記支持膨出部は、相対しているとと
    もに、当該シール材の使用位置において前記相対峙する
    面に略平行でかつ該面の間に延びる面に対して対称とな
    っていることを特徴とする請求項３３に記載のシール
    材。
35. 【請求項３５】 一またはそれぞれの支持膨出部は、断
    面形状が略矩形状をなしていることを特徴とする請求項
    ３３または３４に記載のシール材。
36. 【請求項３６】 一またはそれぞれの前記支持膨出部
    は、断面形状が弧状形状をなしていることを特徴とする
    請求項３３または３４に記載のシール材。
37. 【請求項３７】 一またはそれぞれの前記支持膨出部
    は、断面形状がＶ字形状をなしていることを特徴とする
    請求項３３または３４に記載のシール材。
38. 【請求項３８】 くさびは、支持膨出部もしくは少なく
    とも１つの支持膨出部の内側に設けられることを特徴と
    する請求項３３〜３７のいずれか一つに記載のシール
    材。
39. 【請求項３９】 前記支持層のうちの少なくとも一方
    は、さらに、使用時に前記相対峙する面の一方の面に対
    して当接する控え（buttress）の膨出部を備えており、
    それによって前記支持層の分離を妨げるようになってい
    ることを特徴とする請求項３２〜３８のいずれか一つに
    記載のシール材。
40. 【請求項４０】 前記支持層は、いずれも前記控えの膨
    出部を備えており、前記控えの膨出部は、相対している
    とともに、当該シール材の使用位置において前記相対峙
    する面に略平行でかつ該面の間に延びる面に対して対称
    となっていることを特徴とする請求項３９に記載のシー
    ル材。
41. 【請求項４１】 一またはそれぞれの控えの膨出部は、
    断面形状が略鋸歯状をなしていることを特徴とする請求
    項３９または４０に記載のシール材。
42. 【請求項４２】 控えの膨出部もしくは前記控えの膨出
    部の少なくとも１つは、該控えの膨出部内にくさびを有
    していることを特徴とする請求項３９、４０または４１
    に記載のシール材。
43. 【請求項４３】 前記シール層の間に、該シール層の間
    にものが入り込むのを防ぐ閉塞部材（blocking member)
    を有することを特徴とする請求項１〜４２のいずれか一
    つに記載のシール材。
44. 【請求項４４】 閉塞部材は、長いワイヤもしくはＰＴ
    ＦＥでできていることを特徴とする請求項４３に記載の
    シール材。
45. 【請求項４５】 さらに、末端の膨出部の間に配置され
    た耐火層を有することを特徴とする請求項１２に記載の
    シール材。
46. 【請求項４６】 本質的に、添付図面の図１乃至図４、
    もしくは図５、もしくは図６、もしくは図７、もしくは
    図８および図９、もしくは図１０、もしくは図１１、も
    しくは図１２乃至図１５、もしくは図１６および図１７
    を参照しつつ、以下の実施の形態において説明するシー
    ル材であることを特徴とするシール材。