JP7408328B2

JP7408328B2 - ガスケット

Info

Publication number: JP7408328B2
Application number: JP2019172516A
Authority: JP
Inventors: 智彦池之谷; 礼中澤
Original assignee: キーパー株式会社
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2024-01-05
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: JP2021050754A

Description

本発明は、圧力流体を使用する各種機器において、内部に圧力流体の流路が形成されている二つの部材の間に装着されて使用されるガスケットに関する。さらに詳述すると、本発明は、特に油圧機器のシールに用いて有用なガスケットに関するものである。

例えば油圧機器においては、図４に示すように、それぞれ油路１０５を備えた一方の部材１０１と他方の部材１０２の油路の合わせ面（シールハウジング１０４の内側）には、二部材１０１，１０２間の隙間１０３から作動油が漏れないようにガスケット１０６が装着される。この種の用途において、ガスケット１０６は、最大油圧約５ＭＰａが掛かっても機能に影響するような変形を起さないこと、及び油圧によるリップの異常変形を防止することが要求される。このため、図３に示すような金属環１０７で補強されたゴム製のリップを備えたものが使用されている。

しかしながら、金属環を備えることで、金属環単価、接着剤単価、金属環及び接着剤の管理コスト、ガスケット成形のための金型構造の複雑化、成形工数増加（接着剤塗布、金属環組み込み）、検査ポイント増加、不良数増加（接着不良）などによりコストアップとなる問題を有する。加えて、金属環により重量が増加する問題も伴う。

かかる問題を解決するため、金属環の無い、ＯリングやＤリング、リップパッキンの使用も考えられる。しかし、Ｏリング、Ｄリングの場合には、ゴムのボリュームが多いため、二部材間に装着されて潰されたときに油路側へのはみ出しの危険があり、また、二部材間の隙間のばらつきに対応するためには潰し率を大きくする必要があるが反力が過大となりガスケットの耐久性、油圧機器の組立性に影響を生じる危険がある。特に、二部材間の隙間のばらつきが大きい場合には大きな問題となる。さらに、リップを持たないため油圧によるシール性向上効果（セルフシール）が得られず、シール性を向上するためにはつぶし率を大きくしなければならない。

また、Ｖパッキンなどのリップパッキンの場合には、一般的に無圧～低圧用であり、組み込み性、追随性、セルフシール性等を考慮しリップの厚さが薄い全体に華奢な構造であり、ゴムも６０度程度の硬度のものを使用している。このため油圧機器に使用した場合には、リップパッキン全体およびリップの変形による破損、耐久性低下、シール性低下の問題が生じる。また、耐圧性を持たせるためにリップパッキンを複数重ねて使用することやリップパッキンにバックアップリングを装着すること等も考えられるが、いずれもコストアップ要因となる。

本発明は、十分な耐圧性を備えつつコストを抑えたガスケットを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためのガスケットは、内部に流体の流路が形成されている二部材間に装着されて二部材間の隙間から圧力流体が漏洩するのを防止するガスケットであって、ゴム硬度が７０度以上１００度以下のゴム材料で構成され、且つ二部材のシール面と当接する両端面と外周部との角に面取りを設けるとともに、内周面中央に凹部を設けて略くの字状の縦断面形状に形成され、ガスケットの縦断面形状において、縦幅寸法Ｖと横厚さ寸法Ｈとの比を、１．３～２：１の範囲内とする一方、凹部の深さＤを横厚さ寸法Ｈの２５～４５％とし、両端面に、相手部材への装着時に相手部材に接触する平面部を設け、平面部の外径を凹部の外径よりも大きくすると共に、平面部の径方向の長さ寸法Ｌを横厚さ寸法Ｈの３５～５０％とするようにしている。

また、ガスケットの縦断面形状は、凹部を先細とし、開口幅Ｗを縦幅寸法Ｖの３０～５０％とすることが好ましい。

請求項１記載のガスケットによれば、ゴム硬度が７０度以上１００度以下のゴム材料で製作するので、ガスケットの剛性が上がり圧力が付加されてもガスケットの外径方向への変形、二部材間の隙間へのはみ出しを抑制することができる。また、面取りと凹部とで形成されるリップの変形も抑制することができる。

依って、金属環を用いないにも拘わらず十分な耐圧性を備えることができると共に、金属環を用いないことによるコストカットを期待できる。つまり、十分な耐圧性を備えつつコストを抑えたガスケットを実現できる。

また、ガスケットの両端面と外周部との角をとって面取りを設けることにより、相手部材との接触面積が過大になり過ぎず良好な接触圧を保つとともに、圧力が付加された際に両端面が相手部材と面で強接触することができる。このため、ガスケット端面が反転しようとしても抵抗が高まり反転を防止することができる。また、ガスケットの面取りの分だけゴムのボリュームが減るので、圧力が付加されてガスケットが外径方向へ変形しても、二部材間の隙間まで変形が達することが無くなる。

また、ガスケットの内周面中央に凹部を設け、圧力が付加された際に凹部を広げる方向に凹部の周りのアーム部を撓ませるようにしているので、両端面を相手部材に強く押し当ててシール性を向上させ得る。

さらに、面取りと凹部によりガスケットを断面略くの字状に形成することで、二部材の組付け時のばらつき等による隙間の大小に対して、ガスケットが潰れ易くなることで接触圧の変動を抑制することができる。

また、ガスケットの断面寸法縦横比（縦幅寸法Ｖと横厚さ寸法Ｈとの比）を１．３～２：１とすることで、相手部材間に装着された際の潰し代に対する潰し量を適切にすることができ、シール性を維持するとともにガスケットの耐久性、油圧機器の組立性を向上させることができる。また、凹部により形成されるガスケット両端面のアーム部の長さが相対的に長くなり、圧力が付加された際にアーム部が相手部材により強く押し付けられてシール性を向上させることができる(セルフシール）。

また、凹部の深さをガスケットの横厚さ寸法Ｈの２５～４５％とすることで、ガスケット両端面のアーム部の長さを確保し圧力が付加された際にアーム部が相手部材により強く押し付けられてシール性を向上させることができる(セルフシール）。また、ガスケットの形状を保持するのに十分な剛性を備えるとともにガスケットに必要な潰し量も確実に確保できる。
さらに、ガスケットの両端面に、相手部材への装着時に相手部材に接触する平面部を設け、平面部の外径を凹部の外径よりも大きくすることで、ガスケットに必要な潰し量を確実に確保することができる。
さらに、ガスケットの縦断面形状における平面部の径方向の長さ寸法Ｌをガスケットの横厚さ寸法Ｈの３５～５０％とすることで、相手部材との接触面積が過大になり過ぎず良好な接触圧を保つとともに、圧力が付加された際には両端面が相手部材と面で強接触することでガスケット端面が反転しようとしても抵抗が高まり反転を防止する効果がより高まる。

また、請求項２記載のガスケットによれば、凹部を先細とすることでアーム部の先端側が薄肉となり圧力が付加された際に相手部材との接触圧が高くなるのでシール性を高め得る。また、開口幅Ｗをガスケットの縦幅寸法Ｖの３０～５０％とすることで、ガスケット両端面のアーム部の肉厚を十分に確保して、圧力が付加された際にアーム部が変形しにくく反転を防止することができる。

本発明にかかるガスケットの一実施形態を示す中央縦断面図である。同ガスケットを使用する状態を示す説明図である。従来のガスケットの一例を示す中央縦断面図であり、半分だけを示す。従来のガスケットの使用例を示す説明図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明のガスケットの実施形態の一例を示す。この実施形態にかかるガスケット１は、図２に示すように、圧力流体を使用する各種機器特に油圧機器において、内部に圧力流体の流路１６が形成されている二つの部材（本明細書においては、相手部材１０，１１と呼ぶ）の間に装着されて、二部材（相手部材１０，１１）間の隙間１２から圧力流体が漏洩するのを防止するものである。ガスケット１は、二つの部材のうちの少なくとも一方の相手部材例えば相手部材１１に形成されているシールハウジング１３に収容され、ガスケット１の外周部３がシールハウジング１３の周壁部１７で径方向に受け支えられると共に軸方向の両端面２が相手部材１０，１１のシール面１４，１５にそれぞれ挟み付けられて二部材（相手部材１０，１１）間を密封するように設けられている。

ここで、本実施形態にかかるガスケット１は、ゴム材料で製作され、相手部材１０，１１のシール面１４，１５に接触する両端面２とシールハウジング１３の周壁部１７と接触する外周部３との間の角をとった面取り７を設けるとともに、内周面中央に凹部５を設けて略くの字状の縦断面形状を成している。

具体的には、本実施形態のガスケット１は、例えば図１に示すように円環状であり、軸方向の両端面２が相手部材１０，１１のシール面１４，１５と接触してシールを構成するものである。このため、少なくとも両端面２には相手部材１０，１１のシール面１４，１５に接触する平面部６が設けられている。また、ガスケット１の内周面側には、内周面中央に凹部５が設けられると共に、内周面４と端面２との間の角でリップ９が形成されている。他方、ガスケット１の外周面側には、外周部３と、端面２と外周部３との角をとった面取り７とが形成されている。そして、面取り７と凹部５により断面略くの字状に形成されたガスケット１には、端面２を相手部材１０，１１のシール面１４，１５に押しつける弾性力を付与するアーム部８が構成され、相手部材１０，１１の組付け時のばらつき等による隙間１２の大小に対して、ガスケット１が潰れ易くなることで接触圧の変動を抑制することができるようにされている。さらに、流路１６側から圧力が付加された際にガスケット１の内周面中央に設けられる凹部５を広げる方向に凹部５の周りのアーム部８を撓ませることにより、リップ９及び端面２を相手部材１０，１１の接触面１４，１５に強く押し当ててシール性を向上することができる。ここで、本実施形態では、ガスケット１を軸方向（図１の上下方向）に対称に形成しているが、これによりガスケット１の装着時に向きを考慮する必要が無く作業性を向上することができる。尚、アーム部８は、本実施形態の場合、凹部５の底部と面取り７の外周部３側の縁とを結ぶ線分Ａよりも端面２側の領域を指すものである。

ガスケット１に使用するゴム材料には特に限定は無く、ニトリルゴムやアクリルゴム、シリコーンゴムなどシール材料として一般的に使用されるあらゆるゴムを使用条件に応じて選択できる。

また、ゴム材料は７０度以上１００度以下のゴム硬度のものが使用される。このゴム硬度の範囲内のゴム材料でガスケット１を製作すれば、ガスケット１の剛性が上がり、圧力が付加されてもガスケット１の外径方向への変形、相手部材１０，１１間の隙間１２へのはみ出しを抑制することができる。また、リップ９の変形も抑制することができる。他方、７０度未満の硬度では、例えば最大油圧約５ＭＰａが掛かるような条件下では形状保持性に難があり、補強環等の補助部材を用いる必要が生じる危険がある。なお、ガスケット１の変形をより確実に抑制するために、ゴム硬度を９０度以上とすることがより好ましい。また、１００度を超えると、硬すぎて相手シール面１４，１５と十分に密着できず、シール性が悪くなったり、相手部材１０，１１間に装着された際に反力が高くなり過ぎてガスケットの耐久性、油圧機器の組立性に影響を生じる危険がある。

面取り７の大きさは、例えば使用条件、ガスケットのその他の部位とのバランス等を考慮し適宜決定されるが、相手部材１０，１１との接触面積が過大になり過ぎず良好な接触圧を保つとともに、圧力が付加された際に両端面２が相手部材１０，１１と面で強接触することでガスケット端面２が反転しようとしても抵抗が高まり反転を防止しし得る大きさとすることが好ましい。この面取り７により取り除かれた角の分だけゴムのボリュームが減るので、圧力が付加されてガスケット１が外径方向へ変形しても、相手部材１０，１１間の隙間１２まで変形することが無くなる。また、角が取り除かれることでアーム部８の変形もし易くなる。

ここで、ガスケット１の断面寸法縦横比（即ち、縦幅寸法Ｖ：横厚さ寸法Ｈ）は、１．３～２：１の範囲内とすることが好ましい。ガスケット１の断面寸法縦横比Ｖ：Ｈを１．３～２：１の範囲内とすることで、相手部材１０，１１間に装着された際の潰し代に対する潰し量を適切にすることができ、シール性を維持するとともにガスケット１の耐久性、油圧機器の組立性を向上することができる。また、凹部５により形成されるガスケット両端面２のアーム部８の長さが相対的に長くなり、圧力が付加された際にアーム部８が相手部材１０，１１に対してより強く押し付けられてシール性を向上する(セルフシール）ことができる。これに対し、縦幅寸法Ｖを横厚さ寸法Ｈの１．３倍未満にすると、潰し代に対する潰し量(潰し率)が大きくなり過ぎて、異常変形およびはみ出しによるガスケット１の破損、へたりによる面圧低下（シール性悪化）、油圧機器の組み立て作業性が悪化する危険がある。また、縦幅寸法Ｖが横厚さ寸法Ｈの２倍を超えると、ガスケット１が座屈し易くなり、十分な面圧が得られず、また、凹部５により形成されるガスケット両端面２のアーム部８の長さが相対的に短くなり、セルフシール効果が小さくシール性が低下する等の危険がある。

また、凹部５の深さＤは、ガスケット１の横厚さ寸法Ｈの２５～４５％とすることが好ましい。この場合、ガスケット両端面２のアーム部８の長さを確保して圧力が付加された際にアーム部８が相手部材１０，１１のシール面１４，１５により強く押し付けられてシール性を向上することができる(セルフシール）。また、ガスケット１の形状を保持するのに十分な剛性を備えるとともにガスケット１に必要な潰し量も確実に確保できる。他方、凹部５の深さＤを横厚さ寸法Ｈの２５％未満にすると、ガスケット両端面２のアーム部８の長さが短くなり過ぎて、セルフシール効果が小さくシール性が低下する危険がある。また、ガスケット１をつぶす際の反発力が高くなり過ぎてへたりによる面圧低下（シール性悪化）、油圧機器の組み立て作業性が悪化する危険がある。また、凹部５の深さＤがガスケットの横厚さ寸法Ｈの４５％を超えると、アーム部８が長くなり過ぎて圧力が付加された際にアーム部８が反転する危険がある。また、ガスケット１が潰れ易くなり、十分な潰し量を確保できなくなる危険がある。

ここで、凹部５は図１に示すような先細の形状とすることが好ましい。この場合、凹部５により形成されるガスケット両端面２のアーム部８の先端側が薄肉となり、圧力が付加された際に相手部材１０，１１との接触圧が高くなりシール性を高めることができる。しかし、凹部５の形状は必ずしも先細である必要はなく、場合によっては底が平らな深さ方向に同じ幅の溝、あるいは入り口部分よりも中に入るほど幅が広くなる曲面形状、若しくは単なる半円形やＶ形の鋭いくさび型でも良い。いずれの場合にも、凹部５により形成されるガスケット両端面２のアーム部８の長さが十分なものとなる深さであれば足りる。

また、凹部５の開口幅Ｗはガスケット１の縦幅寸法Ｖの３０～５０％とすることが好ましい。この場合、ガスケット両端面２のアーム部８の肉厚を十分に確保して、圧力が付加された際のアーム部８の変形をし難くして反転を防止することができる。他方、凹部５の開口幅Ｗをガスケット１の縦幅寸法Ｖの３０％未満にすると、ガスケット１のボリュームが高くなり潰し量が大きくなり過ぎて異常変形およびはみ出しによるガスケット１の破損、へたりによる面圧低下（シール性悪化）、油圧機器の組み立て作業性が悪化する危険がある。また、アーム部８の剛性が高くなり過ぎてセルフシール効果がほとんど発揮できなくなる危険がある。また、凹部５の開口幅Ｗがガスケット１の縦幅寸法Ｖの５０％を超えると、アーム部８の肉厚が十分に確保できず、圧力が付加された際にアーム部８が異常変形して相手部材１０，１１の間の隙間１２にはみ出してしまいガスケット１が破損することやアーム部８が反転してシール不良となる等の危険がある。

ここで、ガスケット１の端面２には、装着時に相手部材１０，１１のシール面１４，１５に接触する平面部６が設けられる。この平面部６の外径は凹部５の外径よりも大きいことが好ましい。この場合、ガスケットの潰し方向に連続したゴム部分が形成されて、ガスケットに必要な潰し量を確実に確保することができる。

また、平面部６の径方向の長さ（以下、平面部寸法Ｌと呼ぶ）はガスケット１の横厚さ寸法Ｈの３５～５０％とすることが好ましい。この場合、相手部材との接触面積が過大になり過ぎず良好な接触圧を保つとともに、圧力が付加された際に両端面２が相手部材１０，１１と面で強接触することでガスケット端面が反転しようとしても抵抗が高まり反転を防止することができる。また、アーム部８に必要とされる剛性が得られるので、異常変形や隙間１２へのはみ出しを防いで破損の危険を少なくする。その反面、平面部寸法Ｌをガスケット１の横厚さ寸法Ｈの３５％未満にすると、アーム部８のボリュームが小さくなってしまい、圧力が付加された際にアーム部８が異常変形して相手部材１０，１１間の隙間１２にはみ出してしまいガスケット１が破損することやアーム部８が反転してシール不良となる等の危険がある。また、５０％を超えるとアーム部８のボリュームが大きくなり過ぎて異常変形およびはみ出しによるガスケット１の破損の危険がある。

以上のように構成されたガスケット１によれば、一方の相手部材のシールハウジング１３に収められて二部材１０，１１間に装着されたとき、ガスケット１の外周部３がシールハウジング１３の周壁部１７で径方向に受け支えられると共に軸方向の両端面２が相手部材１０，１１のシール面１４，１５にそれぞれ挟み付けられてアーム部８を撓ませながら二部材（相手部材１０，１１）間を密封する。しかも、７０度以上１００度以下のゴム硬度のゴム材料でガスケット１が製作されているので、金属環が埋設されていなくとも、ガスケット１の剛性が上がり、圧力が付加されてもガスケット１の外径方向への変形、相手部材１０，１１間の隙間１２へのはみ出しを抑制することができる。また、リップ９の変形も抑制することができることから、隙間１２から圧力流体が漏洩することがない。

また、ガスケット１にかかる流体の圧力によって凹部５が広げられることでアーム部８を撓ませることにより、両端面２を相手部材１０，１１に強く押し当ててシール性を向上させ得る。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、ガスケット１の縦断面形状は、面取り７と凹部５により略くの字状としているが、これに特に限られるものではなく、弓形、Ｕ形、Ｃ形、＞形などの類似した形状、即ち加圧下に二部材に対して端面２が押しつけられるように変形するアーム部を有する形状であれば、特定の形状に限定されるものではない。

１ガスケット
２端面
３外周部
４内周面
５凹部
６平面部
７面取り
８アーム部
Ｖ縦幅寸法
Ｈ横厚さ寸法
Ｄ凹部の深さ
Ｗ凹部の開口幅
Ｌ平面部の寸法
１０一方の相手部材
１１他方の相手部材
１２二部材の間の隙間
１３シールハウジング
１４，１５シール面
１６流路
１７シールハウジングの外周面

Claims

内部に流体の流路が形成されている二部材間に装着されて前記二部材間の隙間から圧力流体が漏洩するのを防止するガスケットであって、
ゴム硬度が７０度以上１００度以下のゴム材料で構成され、
且つ前記二部材のシール面と当接する両端面と外周部との角に面取りを設けるとともに、内周面中央に凹部を設けて略くの字状の縦断面形状に形成され、
さらに前記縦断面形状において、縦幅寸法Ｖと横厚さ寸法Ｈとの比を、１．３～２：１の範囲内とする一方、
前記凹部の深さＤを前記横厚さ寸法Ｈの２５～４５％とし、
前記両端面に、相手部材への装着時に前記相手部材に接触する平面部を設け、前記平面部の外径を前記凹部の外径よりも大きくすると共に、
前記平面部の径方向の長さ寸法Ｌを前記横厚さ寸法Ｈの３５～５０％とする
ことを特徴とするガスケット。
前記縦断面形状において、前記凹部を先細とし、開口幅Ｗを縦幅寸法Ｖの３０～５０％とする請求項１記載のガスケット。