JP6363351B2 - ガスケットによる密封構造 - Google Patents

Description

本発明は、管体の接合部やエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドとの接合部等において、金属板を基材とするガスケットにより密封を行う構造に関するものである。

エンジンの排気マニホールドと排気管あるいは吸気マニホールドと吸気管との接合部等のシール手段としては、金属板を基材とするガスケット、すなわち金属板単体からなるメタルガスケット、あるいはメタルガスケットの表面を弾性体層で被覆したメタル−ラバー複合ガスケットが広く知られている。

すなわち図５（Ａ）に示すように、この種のガスケット１００は、金属板単体又は表面を弾性体層で被覆した金属板からなり、内外周の鍔部１０１，１０２と、この鍔部１０１，１０２の間にエンボス加工により断面形状が頂部１０３ａの両側で互いに対称の山形をなすように打ち出し形成されたフルビード状のシールビード１０３を有する。そして図５（Ｂ）に示すように、このガスケット１００は、互いに対向する接合対象のフランジ２００，３００間に、シールビード１０３の頂部１０３ａがフランジ２００側を向いた状態で介装されると共に、シールビード１０３が適当に圧縮されることによって、内部空間Ｓ１のガスなどがフランジ２００，３００間から外部空間Ｓ２へ漏れるのを防止すると共に、外部空間Ｓ２から内部空間Ｓ１への水などの浸入を防止するものである。

そしてこの種のガスケット１００では、シールビード１０３は、その頂部１０３ａが一方のフランジ２００に対して線接触され、裾部１０３ｂ，１０３ｃがフランジ２００，３００に対して線接触されることによって、局部的にシール面圧を高めると共に、フランジ２００，３００の平面度に追随させて良好な密接状態を得るといった、重要な機能を有するものである。なお、金属板を基材としシールビードを有するガスケットの典型的な従来技術としては、下記の特許文献のようなものが知られている。

特開昭６２−２６１７５５号公報

ところで近年、燃費向上のためにエンジンや補機類、ＥＶ（Electric Vehicle；電気自動車）、ＨＥＶ（Hybrid Electric
Vehicle；ハイブリッド車）用のインバータ等は、小型・高出力化が進み、これに伴い、インバータ・ユニットを収納するケーシングの収容本体とカバーも小型・軽量化が必須となっており、このようなケーシングの本体とカバーの接合フランジ間に介装されるガスケットについても、フランジの厚みの減少による低剛性化への対応が要求されている。

しかしながらガスケット１００による従来の密封構造では、図５（Ｂ）に示すように、フランジ２００，３００を結合する複数のボルト（不図示）による各締結部付近では、各ボルトの軸力によって、シールビード１０３はその頂部１０３ａが一方のフランジ２００に圧接すると共に裾部１０３ｂ，１０３ｃが他方のフランジ３００に圧接し、さらに、シールビード１０３の圧縮に伴って、鍔部１０１，１０２がシールビード１０３の裾部１０３ｂ，１０３ｃを支点として跳ね上がるように変形し、その縁部１０１ａ，１０２ａがフランジ２００と圧接している。そしてこの場合、フランジ３００に対するシールビード１０３の裾部１０３ｂ，１０３ｃの面圧Ｐ_４，Ｐ_５による荷重の和は、フランジ２００に対するシールビード１０３の頂部１０３ａと鍔部１０１，１０２の縁部１０１ａ，１０２ａの面圧Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３による荷重の和と等しいため、圧縮に対する反力が大きく、したがって、フランジ２００，３００の剛性が低いほど、あるいは前記ボルトによる締結部の間隔が長いほど、隣り合う締結部の間ではフランジ２００，３００の変形が大きくなって（フランジ２００，３００間の対向距離Ｘが大きくなって）ボルトの軸力が損なわれ、ガスケット１００のシールビード１０３の圧縮量、言い換えればフランジ２００，３００に対する面圧が不足し、十分なシール性が確保されないおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ガスケットによる密封構造において、隣り合うボルト締結部の間での相手フランジの変形に起因するシールビードの圧縮不足によるシール性低下を抑制することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明は、金属板単体又は表面を弾性体層で被覆した金属板からなり、内外周のそれぞれに縁部を向けた一対の鍔部及びこれらの鍔部の間に形成されたフルビード状のシールビードを有するガスケットが、複数のボルトによって互いに固定される一対のフランジ間に挟み込まれ、前記一対のフランジのうちの一方が、前記シールビードの頂部と密接すると共に、前記シールビードの圧縮に伴ってこのシールビードの裾部を支点として跳ね上がるように変形した前記鍔部のうちの一方の鍔部が当該一方のフランジに圧接するガスケットによる密封構造であって、前記一方のフランジが他方の鍔部と非接触である。

請求項２の発明に係るガスケットによる密封構造は、請求項１に記載された構成において、前記一方のフランジの前記シールビードの頂部と密接する面の幅を、他方のフランジの幅よりも狭くすることによって前記他方の鍔部と非接触としたものである。
請求項３の発明に係るガスケットによる密封構造は、請求項１又は２に記載された構成において、前記一方のフランジは、相対的に低剛性側のフランジである。

本発明に係るガスケットによる密封構造によれば、一方のフランジが、他方の鍔部と非接触であることによって、ガスケットの圧縮反力が低減されるので、隣り合うボルト締結部の間でのフランジの変形が抑制され、このためシールに必要な十分な面圧を確保することができる。

本発明に係るガスケットによる密封構造の好ましい実施の形態において、ガスケットを単体で示す平面図である。 本発明に係るガスケットによる密封構造の好ましい実施の形態を、図１のII−II線の位置で切断して示すもので、（Ａ）は、ガスケットを単体で示す断面図、（Ｂ）は、ガスケットをフランジ間で圧縮した状態を示す断面図である。 本発明に係るガスケットによる密封構造の好ましい他の実施の形態を示す断面図である。 本発明に係るガスケットによる密封構造の好ましい他の実施の形態を示す断面図である。 従来技術に係るガスケットによる密封構造の一例を示すもので、（Ａ）は、ガスケットを単体で示す断面図、（Ｂ）は、ガスケットをフランジ間で圧縮した状態を示す断面図である。

以下、本発明に係るガスケットによる密封構造の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

まず図１及び図２に参照符号１で示すガスケットは、金属板単体又は表面を弾性体層で被覆した金属板からなるものであって、後述のフランジと対応する額縁状に延びている。そしてこのガスケット１は、図２（Ａ）に示すように、内外周の鍔部１１，１２と、この鍔部１１，１２の間にエンボス加工により断面形状が頂部１３ａの両側で互いに対称の山形をなすように打ち出し形成されたフルビード状のシールビード１３を有し、外周側の鍔部１１に所定間隔で形成された複数の突片部１４には、それぞれボルト挿通孔１５が開設されている。

そしてこのガスケット１は、図２（Ｂ）に示すように、互いに対向する接合対象のフランジ２，３間に、シールビード１３の頂部１３ａがフランジ２側を向いた状態で介装されると共に、シールビード１３が適当に圧縮されることによって、フランジ２，３に所要のシール面圧で密接させ、内部空間Ｓ１のガスなどがフランジ２，３間から外部空間Ｓ２へ漏れるのを防止すると共に、外部空間Ｓ２から内部空間Ｓ１への水などの浸入を防止するものである。

なお、フランジ２，３は、例えばＥＶやＨＥＶに搭載されるインバータ等のケーシングの接合部に形成されており、図１に示す各ボルト挿通孔１５と対応する不図示のボルト挿通孔を有し、このボルト挿通孔に挿通される複数の不図示のボルトによって互いに結合され、このボルトの軸力によって、ガスケット１がフランジ２，３間で挟圧されるようになっているものである。

フランジ２，３のうち、接合方向の肉厚ｔが相対的に薄肉で低剛性のフランジ２は、その幅が他方のフランジ３よりも狭く、より詳しくは、図２（Ｂ）に示す組み付け状態において、フランジ２の内周縁２ａがガスケット１の内周側の鍔部１２の縁部１２ａより外周側に位置しており、したがってこの鍔部１２の縁部１２ａは、シールビード１３の圧縮に伴って変形してもフランジ２と非接触状態に保たれるようになっている。

すなわち、フランジ２，３を結合する複数の不図示のボルトによる各締結部付近（図１に示す各ボルト挿通孔１５付近）では、各ボルトの軸力によって、シールビード１３はその頂部１３ａが一方のフランジ２に圧接すると共に裾部１３ｂ，１３ｃが他方のフランジ３に圧接し、さらにシールビード１３の圧縮に伴って、鍔部１１，１２がシールビード１３の裾部１３ｂ，１３ｃを支点として跳ね上がるように変形し、これに伴い外周側の鍔部１１の縁部１１ａはフランジ２と圧接するが、フランジ２の内周縁２ａはガスケット１の内周側の鍔部１２の縁部１２ａより外周側に位置しているので、跳ね上がるように変形した内周側の鍔部１２の縁部１２ａは、フランジ２に対して非接触となる。

このため、フランジ３に対するシールビード１３の裾部１３ｂ，１３ｃの面圧Ｐ_１３，Ｐ_１４による荷重の和は、フランジ２に対するシールビード１３の頂部１３ａと鍔部１１の縁部１１ａの面圧Ｐ_１１，Ｐ_１２による荷重の和と等しく、したがってガスケット１が先に説明した図５に示すガスケット１００と同一の仕様で、かつボルトの軸力も同等とした場合、フランジ２，３との接触部の減少によって、圧縮に対する反力も図５に示すガスケット１００より小さくなり、隣り合うボルト締結部の間でのフランジ２，３の変形が抑制され、すなわちボルトの軸力も損なわれにくく、フランジ２，３間の対向距離Ｘが図５に比較して減少してシールビード１３の圧縮量が増大するので、十分なシール性を確保することができる。

なお、フランジ２の幅を狭くした場合、それによってこのフランジ２の剛性がますます低下して、隣り合うボルト締結部の間でボルトの軸力が損なわれてしまう懸念があるが、実際には、フランジ２は、接合方向の肉厚ｔが相対的に薄肉とはいっても、この肉厚ｔは、ガスケット１との比較においては十分に厚いものであるため、幅を狭くすることによる剛性低下の影響を軽微に抑えることができる。

図３及び図４は、本発明に係るガスケットによる密封構造の他の実施の形態を示すもので、このうち図３に示す実施の形態は、フランジ２におけるフランジ３との対向面の内周部に、内周側ほどフランジ３との対向距離が大きくなるような斜面２ｂを形成することによって、フランジ２，３間でガスケット１が挟圧された状態において、シールビード１３の圧縮に伴って裾部１３ｃを支点として跳ね上がるように変形した内周側の鍔部１２の縁部１２ａが、フランジ２と非接触状態に保たれるようにしたものである。

また、図４に示す実施の形態は、フランジ２におけるフランジ３との対向面の内周部に、フランジ３との対向距離が大きくなるような段差面２ｃを形成することによって、フランジ２，３間でガスケット１が挟圧された状態において、シールビード１３の圧縮に伴って裾部１３ｃを支点として跳ね上がるように変形した内周側の鍔部１２の縁部１２ａが、フランジ２と非接触状態に保たれるようにしたものである。

図３及び図４のようにすれば、フランジ２の幅を他方のフランジ３と同等とすることができるので、フランジ２の剛性低下も微小に抑えることができる。したがって、隣り合うボルト締結部の間でのフランジ２，３の変形が一層抑制され、このためシールに必要な十分な面圧を確保することができる。

１ ガスケット
１１，１２ 鍔部
１２ａ 縁部
１３ シールビード
２，３ フランジ
２ａ 内周縁
２ｂ 斜面
２ｃ 段差面

Claims (3)

1. 金属板単体又は表面を弾性体層で被覆した金属板からなり、内外周のそれぞれに縁部を向けた一対の鍔部及びこれらの鍔部の間に形成されたフルビード状のシールビードを有するガスケットが、複数のボルトによって互いに固定される一対のフランジ間に挟み込まれ、前記一対のフランジのうちの一方が、前記シールビードの頂部と密接すると共に、前記シールビードの圧縮に伴ってこのシールビードの裾部を支点として跳ね上がるように変形した前記鍔部のうちの一方の鍔部が当該一方のフランジに圧接するガスケットによる密封構造であって、
   前記一方のフランジが他方の鍔部と非接触であることを特徴とする、ガスケットによる密封構造。
2. 前記一方のフランジの前記シールビードの頂部と密接する面の幅を、他方のフランジの幅よりも狭くすることによって前記他方の鍔部と非接触としたことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットによる密封構造。
3. 前記一方のフランジは、相対的に低剛性側のフランジであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガスケットによる密封構造。

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