JP2011149526A

JP2011149526A - ガスケットのシール構造

Info

Publication number: JP2011149526A
Application number: JP2010012777A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Ogata; 忠之尾形
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】相手部材の寸法バラツキや表面のうねりを吸収できる締め代を確保し、かつ、ガスケットの反力を抑制して相手部材に変形を生じることがない安価で安定したシール性を維持できるガスケットのシール構造を提供すること。
【解決手段】第１部材１０に形成された環状の第１凹部１２と、第２部材２０に形成され、環状の第２凹部２２と、第１凹部に保持され、両部材間をシールするガスケット３０とよりなり、ガスケットは、第１凹部内に配置されて第１凹部に保持される中実シール部３２と、中実シール部と一体に形成され、圧接方向に対して傾斜して延伸するシールリップ３４と、周方向に連続する密閉中空部３８を区画する中空シール部とを備え、第２凹部は、リップシールの先端部が第２凹部の底面に当接した状態で、シールリップの全てと円弧状側壁部の一部とを収容し、両部材が密着した状態では、圧縮変形された中空シール部の全体を収容可能に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二つの部材の間にガスケットを介在させて、両部材を気密的、水密的に封止する、特に、樹脂製の容器やカバーなどに用いられるガスケットのシール構造に関する。

近年ガスケットを装着するハウジング又はケースなどの装着部材においては、その材質を金属から樹脂へと変更して軽量化を図ることがなされるようになった。

しかしながら、このように装着部材を樹脂製とした場合には、ガスケットの高さのバラツキやへたり、あるいは、樹脂製部材の寸法のバラツキ（例えば溝公差）や表面のうねり、クリープ変形などが比較的大きいことから、実質的な締め代が減少して締め代に余裕がなくなってしまう部位が生じることがある。このため、全周に亘って必要な締め代を確保するにはガスケットの高さ寸法を大きく形成しなければならない。

しかし、例えば、図３に示すような従来のガスケットのシール構造１００では、装着部材６２に装着されたガスケット６０の反力が高いために相手部材である樹脂カバー６４を変形させて、周方向で隙間を生じることがある。そこで、変形抑止のために樹脂カバー６４を金属リテーナで補強すると高価な仕様になってしまう。また、設定される潰し代Ｄがその最大値において大きくなりすぎて、ガスケット６０が装着部材間で倒れやすくなるという不都合が生じる。一方、装着時に発生する反力を小さく抑えるべくガスケットのゴム材料を低硬度の仕様とすれば、なおさら倒れやすくなるので、ガスケットの姿勢安定性と更なる低荷重・高締め代を達成できるガスケットのシール構造が望まれている。

特許文献１は、先端にリップ状のシールを形成したガスケットを開示し、特許文献２は、ガスケットの一部を中空としたガスケットを開示している。

特許文献１に開示されたガスケット７０は、図４に示すように、一方の部材７２の装着溝７１に挿入される本体部７４と、本体部７４から他方の部材７３に向かって突出する突起部７６とを有し、突起部７６が二つの部材が密接する方向に対して交差する方向にのびるように設けられている。このため、他方の部材７３が密接すると、傾斜角αが拡がる方向にのみ突起部７６が倒れる。つまり、このガスケット７０は、二つの部材が密接した時の装着溝７１内での変形方向が一定となっている。この結果周方向位置によって倒れる方向が変化することによるシール性の低下が抑えられる。

また、特許文献２に開示されたガスケット８０は弾性体よりなり、図５に示されるように、樹脂製の被取付部材８１の取付溝８２に装着されている。このガスケット８０は、ガスケット８０が圧縮される方向（図５（ａ）の上下方向で、Ｙ矢印方向）に沿う断面形状が圧縮方向に長い長円形をなしており、この長円形の断面形状が周方向に連続する無端の環状体となっている。そして、ガスケット８０は、長円形断面の中央に周方向に連続する円形断面の中空部８３を有している。

このようなガスケット８０に被取付部材８１の相手部材８４が圧接されて締め付け荷重が作用すると、図５（ｂ）に示されるように、ガスケット８０は中空部８３がつぶれる方向に圧縮されて、長円形断面の長軸長さが短くなる。この時、圧縮分の反力がガスケット８０の内部に発生するが、この反力は中空部８３が設けられている分だけ小さくなる。このため、被取付部材８１及び相手部材８４間で圧縮されたガスケット８０の反力による、樹脂製の被取付部材８１などのクリープ変形を押さえることができる。また、中空部８３内に封じ込められた空気によって復元力が得られるので、ガスケット８０のへたりを抑制することができる。

特開２００９−２５７４５９号公報特開２００２−３４９７１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示のガスケット７０では、圧縮されて反力を生じる本体部７４は、装着溝７１内に埋設されており、突起部７６のみが装着溝７１から突出して他方の部材７３に圧接するようになっている。従って、他方の部材７３やガスケット７０の寸法バラツキに対して余裕度をもった締め代を確保することができない。

また、特許文献２に開示のガスケット８０では、圧縮方向における半分以上の部分が取付溝８２内に配置された状態で取付溝８２に保持されている。そして、被取付部材８１の相手部材８４からの締め付け荷重がガスケット８０に作用していない無荷重状態では、中空部８３の大部分が取付溝８２内に存在しており、実質的に中実部分のみが取付溝８２の外に存在している。

このため、例えば、樹脂製の被取付部材８１や相手部材８４の寸法のバラツキ（例えば溝公差）や表面のうねりなどにより、締め付け荷重付与状態では取付溝８２の外に存在するガスケット８０の中実部分がねじれるように変形して歪んだり、あるいは傾いて倒れたりすることが考えられる。そうすると、取付溝８２および相手部材８４間で圧縮されるガスケット８０の中実部分の圧縮度合いが減少することで、シール面圧が低下して安定的なシール性を確保することができない。

本発明は上記の実状に鑑みてなされたものであり、相手部材の寸法バラツキや表面のうねりを吸収できる締め代を確保し、かつ、ガスケットの反力を抑制して相手部材に変形を生じることがない安価で安定したシール性を維持できるガスケットのシール構造を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、本発明に係るガスケットのシール構造は、第１部材に形成された環状の第１凹部と、該第１部材の相手部材である第２部材に形成され、該第１凹部に対向する環状の第２凹部と、該第１凹部に保持され、該第１部材に該第２部材が圧接されることにより両該部材間をシールするガスケットとよりなり、前記ガスケットは、前記第１凹部内に配置されて該第１凹部に保持される中実シール部と、該中実シール部と一体に形成され、該中実シール部が該第１凹部に保持された状態にあるときに該第１凹部の外に位置し、圧接方向に対して傾斜して延伸するシールリップと周方向に連続する密閉中空部を区画する円弧状側壁部とよりなる中空シール部とを備え、該第２凹部は、該リップシールの先端部が該第２凹部の底面に当接した状態で、該シールリップの全てと該円弧状側壁部の少なくとも一部とを収容し、両該部材が密着した状態で、圧縮変形された該中空シール部の全体を収容可能に形成されていることを特徴とするものである。

このガスケットのシール構造において、ガスケットは、その中実シール部が第１凹部に保持された状態にあるときにその中空シール部が該第１凹部の外に位置するように構成されている。

中実シール部は、第１凹部内に配置されてこの第１凹部に保持される。すなわち、このガスケットのうち中実シール部のみが第１凹部に保持されるわけであり、第１凹部に対してガスケットを確実に保持させることができ、ガスケットの姿勢安定性を向上させる。

中空シール部は、リップシールと周方向に連続する密閉中空部とを有しているので、ガスケットに締め付け荷重を付与した場合には、中実シール部は圧縮変形されることなく、主としてこの中空シール部が圧縮変形される。これ故、このガスケットでは、中空シール部の密閉中空部の存在により低反発力となり、相手部材である第２部材のクリープ変形を良好に抑えることができる。また、密閉中空部に封入された空気により復元力が得られるので、経時的に弾性が低下するへたりを良好に抑えることができる。

中空シール部はシールリップを備えているので、両部材の寸法バラツキや変形などにより中空シール部の変形が少ない低圧縮部位においてもシールリップが有効に追随して良好なシール性を確保することができる。シールリップは圧縮方向に対して傾斜して延伸しているので、ガスケットに締め付け荷重を付与した場合には、中空シール部の変形方向が一定となり、周方向位置によってガスケットの倒れる方向が変化することはない。

また、第２凹部は、リップシールの先端部が第２凹部の底面に当接した状態で、シールリップを含む中空シール部の少なくとも一部を収容するように形成されている。このため、締め付け荷重付与当初の中空シール部の大幅な傾きや倒れを未然に防止することができる。さらに、第２凹部は、両部材が密着した場合には、圧縮変形された中空シール部全体を収容可能に形成されているので、シール性をさらに確実なものとすることができる。

以上のように、締め付け荷重を付与されて変形するのは、主として第１凹部から突出している中空シール部である。従って、圧縮変形後の反力が小さい中空シール部を備える本発明のガスケットのシール構造においては、従来よりも大きな締め代を設定することができる。

本発明のガスケットのシール構造の好適な態様において、周方向に対する直角断面において、前記シールリップは、折れ部を有することなく略前記中空シール部の内周面に沿って該中空シール部の外周側へ向かって延伸するとともに、該シールリップの先端部が該中空シール部の中心軸から該中空シール部の外側半分の１／２の範囲に位置するように形成されていることが望ましい。

シールリップをこのように形成することにより、ガスケットに締め付け荷重を付与した場合には、シールリップはスムースに折り畳まれるとともに、大幅な偏芯を生じることなく中空シール部を圧縮変形させることができ、シール性をより一層確実なものとすることができる。

よって、本発明のガスケットのシール構造によれば、相手部材の寸法バラツキや表面のうねりを吸収できる高締め代を有し、かつ、ガスケットの反力を抑制して相手部材に変形を生じることがない、長期にわたって良好なシール性を確保することができるガスケットのシール構造を提供することができる。また、このガスケットのシール構造によれば、相手部材の変形を抑止するための金属リテーナは不要となり、安価なガスケットのシール構造となる。

実施形態に係るシール構造の締め付け荷重付与前の状態を示す断面図である。実施形態に係るシール構造の締め付け荷重付与後の状態を示す断面図である。従来のガスケットの締め付け荷重付与前の状態を示す断面図である。他の従来のガスケットの締め付け荷重付与前の状態を示す断面図である。他の従来のガスケットに係り、（ａ）は締め付け荷重付与前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は締め付け荷重付与後の状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び２を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態のガスケットのシール構造１は、ハイブリッド車や電気自動車などの電池パックを収納する収納ケースに装着されて、電池パックへの水分の侵入を防止するガスケットのシール構造である。電池パック収納ケースは、ＰＡ６６（ポリアミド６６）等の樹脂材料から射出成形により略矩形の筺状に形成されてなるアッパケース（第２部材）２０とロアケース（第１部材）１０とからなる。アッパケース２０の外周縁端部には環状の収容溝（第２凹部）２２が凹設されている。また、ロアケース１０の外周縁端部には環状の取付溝（第１凹部）１２が凹設されている。収容溝２２は取付溝１２よりも幅広く形成されており、収容溝２２と取付溝１２とは、互いの開口部２２ｂ、１２ｂが対向するように配置される。

収容溝２２と、取付溝１２との間には、取付溝１２の底面１２ａと収容溝２２の底面２２ａによって挟み込まれるようにガスケット３０が配設されている。
図１は、本実施形態に係るガスケット３０を対向する取付溝１２と収容溝２２との間に配設した状態を示す部分断面図であって、環状に延びる周方向に対して直角の断面でガスケット３０に締め付け荷重が作用していない締め付け荷重付与前の状態を示している。図２は、ロアケース１０がアッパケース２０に圧接されて、アッパケース２０からガスケット３０に所定の締め付け荷重が作用している締め付け荷重付与後の状態を示している。

ガスケット３０は、中実に形成された中実シール部３２と、頂部にリップシール３４を備えるとともに周方向に連続する密閉中空部３８を内部に有している中空シール部３６とが一体に形成された環状のゴム弾性体である。ここで、ガスケット３０を構成するゴム弾性体としては、熱可塑性エラストマーなどの弾性材料、例えばＡＣＭ（アクリルゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）やＦＶＭＱ（フルオロシリコン）等を挙げることができるが、ガスケットとしてのシール性を確保できるものであれば特に限定されるものではなく、従来のものを用いることができる。また、ガスケット３０は、環状に延びる周方向に対して直角の断面形状において、ガスケットが圧縮される圧縮方向（図１の上下方向）に延びる中心線Ｌに関してリップシール３４を除いて左右対称の形状を有している。

ガスケット３０の中実シール部３２は、略矩形断面を有しその全体が取付溝１２内に圧入状態で保持されている。図１では、中実シール部３２の外側面と取付溝１２の側壁面１２ｃとの間に若干の隙間が認められるが、実際には、取付溝１２にはその側壁面１２ｃから取付溝１２の内部に向かって突出する突出部が周方向の適宜の位置に対向して設けられており、中実シール部３２は、これら突出部に圧縮されて挟持されている。このように中実シール部３２が取付溝１２の突出部に圧縮されて挟持されていれば、取付溝１２に対する中実シール部３２の姿勢安定性を高めることができ、ガスケット３０を安定な姿勢で保持することができる。また、中実シール部３２は、その底部に取付溝１２の底面１２ａに当接するシールリブ３７を備えており、取付溝１２におけるシール性を一層確かなものとしている。

ガスケット３０の中空シール部３６は、上記の中実シール部３２と一体に形成されており、中実シール部が取付溝１２に保持された状態にあるときにはその全体が取付溝１２の外に位置しており、内部に有している周方向に連続する密閉中空部３８とともに、略円形断面とされている。

また、本実施形態のガスケット３０においては、ガスケット３０が環状に延びる周方向に対して直角の断面において、中実シール部３２の幅ｗ１よりも中空シール部３６の幅ｗ２の方が大きくされている。中空シール部３６は、略均一厚さで円弧状に延びる円弧状側壁部３９を有しており、円弧状側壁部３９は密閉中空部３８を区画している。シールリップ３４は、内周側の円弧状側壁部３９ａの頂部近傍を基部として先端部３４ａが上方外周側を指向するように傾斜して延びている。

以上のように構成される本実施形態のガスケットのシール構造１において、ロアケース１０にアッパケース２０が取り付けられることにより、図２に示されるように、シールリップ３４が折り畳まれるとともに、中空シール部３６と密閉中空部３８が潰される方向に圧縮され、ロアケース１０にアッパケース２０が密着すると中空シール部３６は収容溝２２内に収容される。収容溝２２は変形後の円弧状側壁部３９がその内面に当接する溝幅とされているので、締め付け荷重付与中の中空シール部３６は、収容溝２２の内面２２ｃによって規制されることなく圧縮変形することができる。これ故、このガスケット３０では、中空シール部３６の密閉中空部３８の存在により圧縮量が多い高圧縮部位においても低反発力となり、相手部材であるアッパケース２０のクリープ変形を良好に抑えることができる。また、密閉中空部３８に封入された空気により復元力が得られるので、所定の面圧を確保することができるとともに、経時的に弾性が低下するへたりを抑制して良好なシール性を維持することができる。なお、収容溝２２は必ずしも変形後の円弧状側壁部３９がその内面２２ｃに当接するように形成されることはなく、各部材の寸法精度や部材同士の位置ズレなどを考慮して、さらに溝幅の広い収容溝２２としてもよい。

中空シール部３６は、環状のガスケット３０の内周側から外周側に向かって傾斜して略上方に延びるシールリップ３４を備えている。シールリップ３４は、中空シール部３６の圧縮量が少ない低圧縮部位においても少なくともその先端が収容溝２２の底面２２ａに当接しているので、寸法バラツキなどによる周方向における圧縮量の変化に追随して良好なシール性を保持することができる。また、シールリップ３４は、ガスケット３０の全長にわたって外周側へのみ弾性変形する。このため、周方向位置によって中空シール部３６の倒れる方向が変化することがなく、全周に亘ってシール性を保持することができる。

ここで、シールリップ３４は、折れ部を有することなく略中空シール部３６の内周面に沿って滑らかに外周側へ向かって延伸するとともに、シールリップ３４の先端部３４ａが中空シール部３６の中心軸Ｌから中空シール部３６の外側半分の１／２の範囲ｗ３に位置するように形成されていることが望ましい。シールリップ３４をこのように形成することにより、締め付け荷重付与中にシールリップ３４は円弧状側壁部３９に圧接するようにスムースに折り畳まれ、中空シール部３６を中心線Ｌに関して大幅な偏芯を生じることなく圧縮変形することができる。このように、シールリップ３４は、締め付け荷重付与中の中空シール部３６の姿勢を安定させる姿勢安定機能を有する。また、収容溝２２の深さＢは、リップシール３４の先端部３４ａが収容溝２２の底面２２ａに当接した状態で、収容溝２２が、少なくともリップシール３４の全てと円弧状側壁部３９の一部とを収容するように設定されている。このように設定することで、締め付け荷重付与当初の中空シール部３６の大幅な傾きや倒れを未然に防止することができる。

以上のように構成される本実施形態のガスケットのシール構造１においては、締め代Ｃは、リップシール３４の先端部３４ａが収容溝２２の底面２２ａに当接した状態からガスケット３０に締め付け荷重を付与してロアケース１０にアッパケース２０が密着するまでのガスケット３０の圧縮量である。従って、中空シール部３６の寸法Ａと収容溝２２の深さＢとを適宜に調整することで、ロアケース１０及びアッパケース２０の寸法バラツキや表面のうねり、あるいはガスケット３０の寸法バラツキなどを吸収できる余裕度のある締め代Ｃを定めればよい。

本実施形態において、締め付け荷重を付与されて変形するのは、主として取付溝１２から突出している中空シール部３６であるので、締め代Ｃを従来よりも大きな値としても、すでに述べたとおり中空シール部３６圧縮変形後の反力は小さなものとなる。例えば、従来のシール構造１００（図３）において、締め代Ｄを１．５ｍｍとしてガスケット６０に締め付け荷重を付与したところ、その反力は８．８５Ｎ／ｍｍであった。ところが、本実施形態において、ガスケット３０に締め代Ｃを４ｍｍとして締め付け荷重を付与したところ、その反力は１．４９Ｎ／ｍｍであった。

本発明のガスケットのシール構造は、ハイブリッド車や電気自動車の電源装置である電池パックを収容する樹脂製の大型ケースに好適に用いることができる。

１：ガスケットのシール構造１０：ロアケース（第１部材）１２：取付溝（第１凹部）
２０：アッパケース（第２部材）２２：収容溝（第２凹部）３０：ガスケット３２：中実シール部３４：シールリップ３６：中空シール部３７：シールリブ３８：密閉中空部３９：円弧状側壁部

Claims

第１部材に形成された環状の第１凹部と、該第１部材の相手部材である第２部材に形成され、該第１凹部に対向する環状の第２凹部と、該第１凹部に保持され、該第１部材に該第２部材が圧接されることにより両該部材間をシールするガスケットとよりなり、
前記ガスケットは、前記第１凹部内に配置されて該第１凹部に保持される中実シール部と、該中実シール部と一体に形成され、該中実シール部が該第１凹部に保持された状態にあるときに該第１凹部の外に位置し、圧接方向に対して傾斜して延伸するシールリップと周方向に連続する密閉中空部を区画する円弧状側壁部とからなる中空シール部とを備え、
該第２凹部は、該リップシールの先端部が該第２凹部の底面に当接した状態で、該シールリップの全てと該円弧状側壁部の少なくとも一部とを収容し、両該部材が密着した状態で、圧縮変形された該中空シール部の全体を収容可能に形成されていることを特徴とするガスケットのシール構造。
周方向に対する直角断面において、前記シールリップは、折れ部を有することなく略前記中空シール部の内周面に沿って該中空シール部の外周側へ向かって延伸するとともに、該シールリップの先端部が該中空シール部の中心軸から該中空シール部の外側半分の１／２の範囲に位置するように形成されている請求項１に記載のガスケットのシール構造。