JPS5917300B2 - ガスケット及びそれを使用した密封継手組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２部材間の密封継手及びか＼る継手の密封に用
いるガスケットに係るが、そのガスケットは金属または
プラスチックのごとき比較的剛性ある材料より成る部分
と、ゴムまたはその他エラストマー材料のごとき比較的
容易に変形し得る部分とを含む。

この型の一般のガスケット及びこれを用いた継手は例え
ば、米国特許明細書第２７１７７９３号、第３６６４６
７６号及び第３７２１４５２号に開示されている。

典型的には、このガスケットの剛性材料はエラストマー
材料を支持するとともに密封すべき部分と係合してこれ
ら部材によりシールのエラストマー材料部分に加えられ
る圧縮力を制限すべく利用される。

同様にエラストマー材料をガスケットの上記剛性部分か
または部材の部分でバックアップして、高い流体圧を受
けたときに継手かぢエラストマー材料の押出されるのを
防ぐのが望ましいが、これは屡々ガスケットの再使用を
疑わしくまたは不可能とするような剛性部分の破壊を含
んでいる。

他の例においては、それは製造困難且つ高価な特殊なガ
スケット形状を要求する。

多くの場合、密封すべき諸部材中の１つ以上の流体通路
を密封する特殊形状をもったガスケットを持つことが望
ましく、例えば米国特許明細書第３６６４６７６号にお
いては、単一のガスケット組立体が内燃機関のシリンダ
ブロックとシリンダヘッドの間の多数の流体通路を密封
している。

かかる場合、種々の流体通路を密封する多数のエラスト
マー材料より成る密封要素を支持するために剛性材料よ
り成る単一の板を用いることが望ましい。

然しなから、この特許においてはエラストマー材料ガス
ケットを支持すべき剛性板はエラストマー材料に対する
バックアップ支持をしないで、各流体通路において別々
のエラストマー密封要素と協力するように別々のバック
アップ部材が設けられている。

本発明の課題は密封すべき両部材間の凹部のない対向平
坦面間の継手とともに、一方の部材がガスケットを収納
する四部をもった部材間の密封継手に用いるガスケット
を提供するにある。

本発明によれば、貫通する開口と、離隔した第１及び第
２端縁と、そして上方面及び下方面とをもった剛性材料
より成る薄い板と、ニジストマー材料のごとき容易に変
形し得るシートを上記薄板の−の面上に有するガスケッ
トは、上記板がその両端縁の間にあって−の面上には凹
部を形成するとともに他の面上には突起リプを形成する
一般にＵ型をした波型をもち、上記波型は連続的に上記
開口の周りに伸びて居ることを特徴とし、更に上記シー
トの一部分が上記リプの各側に配されて平坦な露出面を
もち、上記シートは上記突起リプの１側において上記シ
ートの上記平坦面の上に、上記他の面からの上記突起り
°プの高さより大きい高さまで突出するビードをもっこ
とを特徴とし、そして更にエラストマーのごとき容易に
変形し得る密封要素が上記凹部内に配されてそれから突
出していることを特徴とする。

上記リプはビードをバックアップして流体圧力によって
継手からビードが押出されるのを防止する一方、例えば
エラストマー材料より成る上記リプの各細土の容易に変
形し得る層は継手の隙間を消去し継手を緊密にしめつけ
た場合のリプに加わる押しつぶし力を無くするか減少さ
せる。

また別の配置においては、剛性板には第１の波型のリブ
より高いリブを形成するもう１つの波型を設け、両部材
に接触して彼等が一緒にされたときの寸度を制限しても
よく、よって第１波型と両部材との接触を防止し、かく
して密封すべき部材による第１波型の押しつぶしを防止
する。

密封すべき部材の１つがガスケットを収納すべき凹部を
もっている継手においては、波型は上記凹部の深さより
僅かに浅くしてよい。

何故ならば密封すべき両部材が四部を取り囲む面におい
て一緒になるときは、これら部材は波型の両端と係合し
ないので軸方向に負荷をかけて波型を破壊するようなこ
とはないからである。

相互に密封すべき部材中に２以上の開口を有する応用例
においては、これら２つの開口の間に波型を形成して、
エラストマー材料をバックアップし、この材料が１つの
開口から他の開口へ押し出されるのを防ぐようにしてよ
い。

本発明は内燃機関のごとき、主ガスケツト部分がそれに
附属した１または２以上の補助ガスケット部分をもち、
ガスケットがか＼る部分の内部とともにか＼る部分の間
を密封すべく働くような応用例においては特殊な有効性
を有する。

か＼る場合、ガスケットの剛性板は２つの部分を連結す
るための架橋部分を有してよく、この架橋部分は２部分
の間を密封するニジストマー材料をバックアップするた
めの波型をそなえてもよい。

本発明は剛性板の内方端及び外方端に、そして波型に沿
って、これらの場所の密封を容易とするタメニエラスト
マー材料より成るビードを形成することをも意図するも
のである。

以下本発明を実施例につき図面を参照しつ＼詳細に説明
しよう。

第１図のフランジパイプ継手はそれぞれに溶接されたフ
ランジ１２と１３及び本発明に係るガスケット１５をそ
の間に間装したパイプ１０を含む。

ボルト１６は慣習通りフランジを連結する。

第２図に示すごとく、ガスケット１５は内径を１９に外
径を２０にもつ環状の薄い金属板１８を有し、一般にＵ
断面形状をもった円形波型２１を設け、その下方向２３
上には凹部２２を上方面２５上には突起リブ２４をそな
えている。

上記金属板１８の上方面２５には、ニジストマー材料よ
り成る薄いシートまたは層２８がリブ２４の内側に、エ
ラストマー材料より成るもう１つのシートまたは層２９
がリブ２１の半径方向外側に付着される。

層２８には、リブ２４に密接して突出する円形ビード３
１がある。

層２８及び２９の頂面はリブ２４の頂面と略同一平面に
あるか、またはそれから約０．１ ｍｍ突出してよい。

凹部２２はパッキン輪３３を形成するエラストマー材料
によって略々充填され、この輪は最初面２３を超えて外
方に突出する円形ビード３４を除いて金属板の下方表面
２３と略々同一平面上にある。

金属板１８と外方シート２９とはボルト１６を通すため
の一連の同軸上の孔を有する。

ボルト１６が締められるとき、フランジ１２゜１３は一
緒になり、リブ３１及び３４を変形させて、フランジ１
２はシート２８，２９及び波型２１の上方面と接触し、
そしてフランジ１３は金属板１８及びガスケット３３の
下方面と接触すること、第３図に示すとおシである。

ビード３１は強制変形を受けるために、これはエラスト
マーシー）２８，２９の上方表面の残りの部分より一層
緊密にフランジ１２と接触するに至る。

パイプ内の高い流体圧力を受けて、流体はシート２８の
上方面とフランジ１２どの間を押しわけて出て来るかも
知れないが、変形したビード３１の部分は通過しない。

然しながら、流体はこの変形したビード部分に半径方向
の外方向への力を及ぼす、しかし後者は隣接する金属リ
ブ２４によって半径外方向への撓みまたは押出しに対し
て支持されているので、漏洩を生ずるかも知れないこれ
ら変形は生じない。

同様に、第３図図示のごとく変形したビード３４はフラ
ンジ１３と高圧力接触を行いかつ凹部２２の半径外側壁
により外方への撓みまたは押出しに対し支持されている
。

更にボルト１６を締めるとガスケットを押しつぶす傾向
を生ずるがボルトからの力の大部分はエラストマーシー
ト２８゜２９及びパツキン３３と共に金属板１８の軸方
向に反対方向の部分に伝達される。

合成ゴムのごときニジストマー材料は比較的非圧縮性で
ありまたニジストマーシート２８，２９及びパツキン３
３の比較的広い面積がフランジに当るため、ニジストマ
一部分を薄くすることに対し、かなりな抵抗がある。

かくしてボルトから波型をつぶしまたはその高さを減少
しようとする力は殆んどまたは全熱作用しない。

かくして、通常使用に於ける組立の際の力によってはガ
スケットは損傷を受けないし継手はガスケットを交換す
ることなく何回も開いたり閉じたりできる。

第５図の変形例においては、ガスケット４０は第１の半
径方向内側の円形波型４２と第２の半径方向外側の円形
波型４３とをもった金属板４１を有するが、第２の波型
は軸方向に僅かに例えば約０．１２７ｍｍ大きく、また
ガスケットはボルト１６用の孔を有する。

ガスケット４０は波型４２の凹部にパッキン輪４５をも
ち、そして波型４２の半径方向反対両側上にエラストマ
ー材料より成る内方及び外方エラストマーシート４６，
４７と波型４３の外方にもう１つのエラストマーシート
４８がある。

また波型４３の中にはエラストマーシート５１がある。

シート４６，４７及び４８の厚さは、それらの上方表面
が波型４２の上方表面より僅かに上にあるが、波型４３
の上方表面と略々同一面内にある。

パツキン４５及びシート５１はその下方面ば板４１の下
方面と略々同一面内にある。

パツキン４５は最初それから突出しているビード４４を
もちまたビード４４の両側に小さい凹部５３．５４をも
ってもよいがこれらは板４１の下方面より内側にある。

同様に、ビード４９，５０の反対側にも小さい四部５３
，５４をもってもよい。

第６図に示すごとく、第５図の継手が締め付けられると
き、ビード４４．４９及び５０は変形して略々それぞれ
の隣接溝５３，５４を充填するし、それぞれのフランジ
１２′または１３′と緊密な密封接触をなす。

フランジはまた直接に金属板４１の下方面と係合し、更
に強い締め付げに対して波型４３の上方面と係合する。

この時点で波型４２の上方表面は、波型４２をつぶす傾
向のある軸方向圧縮が起きないようにフランジ１２′か
ら僅かに離れている。

この軸方向距離は約０．１２７ｍｍとしてよく、これは
継手が高い流体内圧を受けたときにビード４９またはシ
ート４６の他の部分を押出スには不十分である。

ビード５０は、装置が継手に高い外からの流体圧力が加
わるとき、外側から内側へ漏洩がないように設ける。

反対に装置のフランジ継手の内部が交互に圧力及び真空
を受ける場合には、ビード４９は圧力状態に対し、ビー
ド５０は真空状態に対して密封する。

明らかに、もし継手が単に真空のみを受けるときはビー
ド４９は省略してよくまた継手が単に圧力のみを受ける
ときはビード５０は省略してよい。

本発明は例えば往復動またはロータリー何れの型の内燃
機関でもよいが、そのシリンダブロックとシリンダヘッ
ドの間に使用されるガスケットの如き特殊用途において
は一層有利である。

ロータリー機関に使用するガスケット６０の一部を第７
゜８及び９図に示す。

この場合、ロータリー機関はブロック６１を有し、これ
にはブロック中のカウンタボア即ち凹部の底面６１と交
差する複数個の流体通路６２，６３，６４及び６５を有
する。

カウンタボア即ち四部は側壁６８をもちこれは平坦な取
付面６９により取り囲まれる。

凹部の上にヘッド７２が横たわり、これには平坦面７３
があり、開口６２’、 ６３’、 ６４’及び６５′が
ブロック６１のそれぞれの開口と同軸に交差している。

ガスケット６０は開口６５，６５’を取囲む主要部分子
５をもち、更に開口６２，６２’を取囲む付加物があり
、これは架橋部分即ち連結部分子７によって主要部分７
５に連結される。

本例においては、ガスケット６０は金属板８０ヲ有し、
これにはブロックの開口６２，６３゜６４及び６５に対
応し、それと同軸上に設けた開口１６２，１６３，１６
４及び１６５をもつ。

架橋部分７７は波型８２をもち、主要部分７５と付加物
７６の間に拡がる。

波型８２の凹部内にはエラストマー材料より成るパツキ
ン８３が付着されて居るが、それには四部から突出する
ビード８４がある。

シールの主要部分７５上の金属板８０の上方表面の波型
８２の１側上に、エラストマー材料より成る薄いシート
８５を付着し、そしてもう１つのエラストマーシート８
８を付加部分７６の上方面に付着する。

これらシートは金属板８０の開口１６２ 、１６３ 、
１６４及び１６５に対応しそれと同軸上に開口をもって
いる。

エラストマーシート８５はその内方縁にその上方面より
上方に突出し、また金属板８０の下方面より下方に突出
するビード９０を有する。

同様など一ド９１がシート８８の外方端に沿って付加物
部分７６の所にあるが、これは架橋部分７７の外縁を通
り主ガスケツト部分の外縁７５へと続く。

シート８５は架橋部分７１を横切り波型８２に極めて接
近してそれに平行に拡がる突起ビード９２を有する。

第７図に示すごとく、ビード９２はビード９１及び９０
の上方突出部分と同一の軸方向高さを有し、ビード９１
に連続して溶は込む。

同様に、ビード８４は板８０からビード９０及び９１と
同一距離だけ下方に突出して同様にビード９１に連続し
て溶は込む。

ガスケット６０の主要部分７５はブロック６１及びカバ
ー７２にある同様な開口と同軸上にある１つあるいはそ
れ以上の追加の開口１０２及び１０３を有してよく、こ
れらは必ずしも開口６２゜６２′及び１６２から密封さ
れる必要はないが、このガスケットにあってブロック６
１及びヘッドＴ２にある同様な開口（図示せず）に対応
し、それと同軸上にあるもう１つの開口１０１からは密
封されるべきである。

か＼る場合、ガスケット開口１０２，１６４及び１０３
の間には密封のためのビードまたは波型はないが、開口
１０１及び１０２の間に金属板を横切って拡がる波型１
０５がある。

波型の中の四部はパツキン１０６により充填され、これ
は凹部からのびるビード１０７をもち、その両端はビー
ド９１及び９０に連続して溶は込む。

同様にシート８５は波型１０５に極めて密接して突起ビ
ード１０８を有し、これはビード９０及び９１の間にの
びて、それらに連続して溶は込む。

シート８５はかように波型１０５の所で中断されるが、
波型１０５のもう１つの側の同様なシート１１０に接続
する。

それは連続したビード９１及び９０によってそれに接続
される。

かように、波型１０５は金属板８０の下方側面上で開口
１０２及び１０１間の密封のためパツキン１０６を役立
たせるとともにシート８５上のビード１０８のバックア
ップとして働くが、これはこれら２個の開口を板８０の
上方側面において密封する。

この場合、開口１０２内の圧力は開口１０１内のそれよ
り高い。

もし反対としたら、ビード１０８は波型１０５の反対側
に置かれたであろう。

同様に、開口１０２内の圧力が交互に開口１０１内のそ
れより高くあるいは低くなり得るとしたら、１０８に対
応するもつ１つのビードを波型１０５の反対側に置くべ
きである。

ボルト１１２を締めてヘッド７２とブロック６１を緊密
に接触させたときは、ビード９０゜９Ｌ８４，９２，１
０６，１０７及び１０８は変形してヘッドとブロックの
それぞれの部分と密封をなす。

波型８２及び１０５は最初、その頂面６９と同一面内で
、継手が十分篩めつげられるときはヘッド７２と軽く接
触し金属面８０の底面がブロック凹部の底壁面６７と係
合するような高さを持つか、あるいは波型はこれら波型
の上方部分が、継手が締められたとき、ヘッド７２から
約０．１闘隔っているようにブロック四部の深さから僅
かに短かくすることができる。

板１８，４１及び８０は適宜任意の金属としてよいがま
たフェノリック、メラミン、ナイロン、テフロン、ガラ
ス充填材料その他の硬いプラスチックとすることができ
る。

第１図から第６図に示す実施例は２個の平坦表面１２及
び１３または１２′及び１３′間に配したガスケットを
示し、上記表面の１つは第７乃至１０図に示す実施例と
同様凹部を設けて、その中にガスケットを配設してもよ
いことに注意すべきである。

第２表面はかくして一般に平坦とし、凹部内のガスケッ
トに押圧して継手を密封する。

か＼る凹部の存在する場合、密封すべき２個の部材は、
お互いの方向に移動し得る分量内に制限されて、そこで
平坦な表面がガスケットに対接するとき、第１図乃至第
６図に示すごとく、２個の部材はガスケットを押しつぶ
すに十分な程締めつけることができても、この押しつぶ
しは第５図及び第６図に２いて第２の高いリプ４３によ
って防止されるということは評価されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用した管継手の側面図、第２図は第
１図の２−２線に沿った部分断面図で締めない状態、第
３図は第２図と同様で締めた状態、第４図は第１図のガ
スケットの部分頂面図、第５図は改良型の第２図と同様
で締めない状態、第６図は第５図と同様で締めた状態、
第７図は特殊用途用ガスケットの部分頂面図、第８図は
第７図の８−８線に沿った断面図、第９図は第７図の９
−９線に沿った断面１図、第１０図は第７図及び第８図
の１ｏ−ｉｏ線に沿った断面図である。 図において、１５はガスケット、１８は金属板、２１は
波型、２２は凹部、２４は突起リプ、２８゜２９はエラ
ストマーシート、３Ｌ３４は円形ビード、３３はパッキ
ン輪、４０はガスケット、４１は金属板、４２．４３は
円形波型、４４゜４９．５０はビード、４５はパッキン
輪、４６゜４７．４８，５１はエラストマーシート、５
３゜５４は凹部、６０はガスケット、６１はシリンダブ
ロック、６２．６３．６４．６５は流体通路、６９は平
坦取付は面、７２はシリンダヘッド、６２’、 ６３’
、 ６４’、 ６５’は開口、７５は主要部分、７６は
付加物、７７は架橋部分、８０は金属板、１６２．１６
３，１６４，１６５は開口、８２は波型、８３はパツキ
ン、８４はビード、８５゜８８はエラストマーシート、
９０，９Ｌ９２はビード、１０２ 、１０３は開口、１
０５は波型、１０６はパツキン、１０７，１０８はビー
ド、１１０はシートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 貫通する開口と、半径方向に離間した第１端縁及び
   第２端縁と、上方面及び下方面とをもった剛性材料より
   成る薄い板と；上記板上上記両端縁間にあって一面には
   凹部を他面には突起リブを形成した概してＵ形状の波型
   とを有し：上記板の他面上上記リブのそれぞれの側にあ
   って変形容易なエラストマー材料より成り、露呈された
   平坦面をもち、かつ上記突起リブの高さと略々同じ厚さ
   をもったシート部分を有し、上記突起リブの一側の上記
   シート部分は該シートの上記平坦面の上方へ該板の上記
   他の面より上方のある高さまで突出したビードを有し、
   この高さは該板の上記他面から突出している上記突起リ
   ブの高さより大きく；及び変形容易なエラストマー材料
   より成り上記凹部内に配設されかつそれから突出してい
   る密封要素とを有することを特徴とするガスケット。 ２ 貫通する開口と、半径方向に離間した第１端縁及び
   第２端縁と、上方面及び下方面とをもった剛性材料より
   成る薄い板と；上記板上上記両端縁間にあって一面には
   四部を他面には突起リブを形成した概してＵ形状の波型
   とを有し；上記板の他面上上記リブのそれぞれの側にあ
   って変形容易なエラストマー材料より成り、露呈された
   平坦面をもち、かつ上記突起リブの高さと略々同じ厚さ
   をもったシート部分を有し；上記突起リブの一側の上記
   シート部分は該シートの上記平坦面の上方へ該板の上記
   他の面より上方のある高さまで突出したビードを有し、
   この高さは該板の上記他面から突出している上記突起リ
   ブの高さより大きく：及び変形容易なエラストマー材料
   より成り上記凹部内に配設されかつそれから突出してい
   る密封要素とを有し、上記板８０が上記両端縁間の上記
   開口６５の周りに円周方向に相互に離間している一組の
   他の一口１（Ｊｌ、１０２，１０３を有すること；＼、 上記板８・０が上記他の開口の２個１０Ｌ１０２０間で
   上記第１及び第２端縁と交差する方向に伸びる上記Ｕ形
   状波型の一部１０５を有し、上記波型１０５が該板８０
   の一面上に凹部を、該他面上に第１突起リブを形成し、
   而して変形自在のパツキン１０６が、上記凹部内に設け
   られたこと；エラストマー材料より成るシート８５，８
   ８が該板の上記他面上の上記リブのそれぞれの側に配設
   されること；上記材料８５．８８が同様にそれから突起
   している内方及び外方ビード９０，９１を有し、これら
   がそれぞれ上記２個の他の開口１０１゜１０２の半径方
   向の内方及び外方側面に沿って伸びること；及び上記シ
   ート８５上の第１突起交差ビード１０８が上記リブの一
   側に設けられかつ上記２個の他の開口１０Ｌ１０２の間
   に配置され而して上記内方及び外方ビード９０，９１に
   連結されたことを特徴とするガスケット。 ３ 内部に開口６５をもつ第１部材６１を有し；上記開
   口６５は上記第１部材６１内の凹部によシ囲まれ、上記
   凹部は底壁表面６７及び側壁６８を有し、かつ上記部材
   ６１は上記側壁６８の半径外方向に第１而６９を有し；
   上記第１面６９及び上記底壁表面６７の上方に横たわる
   第２表面７３をもった第２部材７２を有し；及び上記凹
   部内にガスケット６０を有し、上記ガスケット６０は第
   一に剛性材料より成る板８０を有し、該板は一般にＵ形
   状の波型を有し、該波型は上記開口６５を囲みかつ軸方
   向で上記両表面間にあり、よって上記波型８２は該板８
   ０の一面上に凹部をそして他面上に突起リブを形成し、
   第二に上記凹部内にあって上記表面の一つ６７と密封係
   合をなすニジストマー材料より成る変形自在のパツキン
   ８３を有し、第三に該板８０の上記他面上、上記リプの
   一側にエラストマー材料より成る第１シート８５を有し
   、そして第四に上記他面上上記リプの他の側にエラスト
   マー材料よシ成る第２シート８８を有し、上記両シー）
   ８５．８８は上記突起リプの上記他面上の高さと略々同
   じ高さの厚さであり、上記シートの一つ８５は該シート
   より軸方向に突出する第１ビード９２を有し、そして上
   記第２表面７３は上記ビード９２と密封係合をなすこと
   を特徴とする密封継手組立体。