JP2012121237A - 金属成形品のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール体の組み付けの手間を省略して金属成形品の全体コストを削減でき、さらに常に均一で安定したシール性能を発揮できる金属成形品のシール構造を提供する。
【解決手段】金属成形品１が、接合対象２の開口を覆う主壁５と、主壁５の周囲に突設される周囲壁６を一体に備えている。主壁５の内面に区画リブ１９を突設して、区画リブ１９と周囲壁６との間にシール体３用のシール溝１７を形成する。周囲壁６の内面にシール座１８を形成する。シール座１８は、周囲壁６の内面に沿って３次元平面状に形成してある。周囲壁６の突端面１３と区画リブ１９の突端面２２のそれぞれに、リブ状の微小突起２３・２４を無端状に突設する。固定金型２５と可動金型２６との間に金属成形品１を装填し、型締めされた可動金型２６で微小突起２３・２４を押し潰し、キャビティ３１を封止した状態でシール体３を金属成形品１に対してアウトサート成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、防水および防塵を目的とするシール体が一体に設けてある金属成形品のシール構造に関する。

近年、部品の軽量化のためにマグネシウム合金製の成形品の導入事例が拡大しつつある。この種の金属成形品は、例えば携帯電話やカメラの筐体やカバーなどに適用されるが、筐体内に設けた電子部品などの防水や防塵のために、筐体あるいはカバーにシール体が設けてある。従来のシール体は射出成形法やゴム成形法で予め成形してあり、筐体あるいはカバーに形成したシール溝に人手で接着固定していた。

筐体あるいはカバーとシール体のシール面が２次元平面状である場合のシール体の組み付けは容易であり、シール機能がばらつくこともなく、安定したシール性能を発揮できる。しかし、筐体あるいはカバーとシール体のシール面が３次元平面状に変化し、さらにシール体の断面が複雑に変化するような場合には、人手でシール体を組み付けるのが煩雑であるうえ、シール性能を安定的に発揮させることが困難となる。シール性能がばらつくのは、シール溝にシール体を嵌め込む際に、シール体が周方向や幅方向へ位置ずれした状態で装着されるのが原因であり、装着位置の僅かな位置ずれによってシール体の潰れ代が大きく変化するからである。

本発明においては、金属成形品に対してシール体をアウトサートすることにより、シール体の位置ずれを一掃する。シール体を成形する過程では、可動金型と金属成形品の接合面から、液状のシリコーンゴムが漏れ出るのを防ぐために、金属成形品に設けたリブ状の微小突起を型締め時に潰してキャビティを封止するが、この種の成形法は特許文献１、２に開示されている。特許文献１においては、ブッシュ状のインサート金具の側端面の外周にリング状の突起を設けておき、インサート金具を金型に装填した状態において、先のリング状の突起を金型で押し潰してキャビティを密封している。インサート金具は金属焼結成形品であるが、成形後のインサート金具に別途サイジング加工を施して、リング状の突起の潰し代を規定値の範囲内に調整している。

特許文献２においては、リードフレームを金型内でクランプする際に、リードフレームの端部を潰し部インサートの凹部に収容し、潰し部インサートと対向する潰し部上型の突起部でリードフレームの端部を押し潰して樹脂漏れを防いでいる。押し潰されたリードフレームの端部は、潰し部インサートの凹部とリードフレームの外側面との間の隙間を閉止する。

特許第３１３１７０７号公報（段落番号００１０、図１） 特許平０５−３３７９９１号公報（段落番号００１１、図１）

特許文献１のインサート成形品は、金属焼結成形法で形成したインサート金具にサイジング加工を施して、リング状の突起の突出寸法（潰し代）を厳密に調整する。そのため、型締時に金型が破損し、あるいはインサート金具が破壊されるのを確実に防止しながら、溶融樹脂がリング状の突起の内側へ浸入するのを防止できる。しかし、金属焼結成形法で形成したインサート金具に対して、別途サイジング加工を施す必要があるので、その分だけコストが嵩むのを避けられない。また、シール面が３次元平面状に変化する金属成形品において、リブ状の微小突起の突出寸法を厳密に調整するには、サイジング用の金型の構造が複雑になるのを避けられず、サイジング用の金型のコストが嵩む不利もある。

特許文献２の樹脂成形金型においては、リードフレームを金型内でクランプする際に、リードフレームの端部を押し潰してリードフレームと金型との間の隙間を閉止し、溶融樹脂が漏れ出るのを防止する。しかし、リードフレームの端部と潰し部インサートの凹部の内面壁との間に、押し潰し変形を許す隙間を確保した状態で、リードフレーム端部をクランプしながら押し潰す。そのため、リードフレームの厚みや幅、あるいは材料のばらつきによって、押し潰された端部の形状が一定せず、リードフレームと金型との間の隙間を確実に閉止できない。

本発明の目的は、シール体の組み付けの手間を省略して金属成形品の全体コストを削減でき、さらに常に均一で安定したシール性能を発揮できる金属成形品のシール構造を提供することにある。
本発明の目的は、シール体がごく小さな隙間でも浸入してバリを生じやすい液状のシリコーンゴムで形成してあるにも拘らず、バリが形成されるのを確実に防止してバリ除去の手間を省略できる金属成形品のシール構造を提供することにある。

本発明に係る金属成形品は、接合対象２に対して、シール体３を介して接合される。金属成形品１は、接合対象２の開口を覆う主壁５と、主壁５の周囲に突設される周囲壁６を一体に備えている。図４に示すように主壁５の内面に区画リブ１９を突設して、区画リブ１９と周囲壁６との間にシール体３を装填するためのシール溝１７を形成する。周囲壁６の内面にシール体３のシール部分３５を支持するシール座１８を形成する。シール座１８は、周囲壁６の内面に沿って３次元平面状に形成してある。周囲壁６の突端面１３と区画リブ１９の突端面２２のそれぞれに、溶融樹脂の漏出を防ぐリブ状の微小突起２３・２４を無端状に突設する。固定金型２５と可動金型２６との間に金属成形品１を装填し、型締めされた可動金型２６で微小突起２３・２４を押し潰して、キャビティ３１を封止した状態でシール体３を金属成形品１に対してアウトサート成形する。

シール溝１７は、主壁５と周囲壁６との隣接隅部に沿って周回状に形成する。図３に示すようにシール溝１７の溝底に臨む主壁５に、溶融樹脂の注入口２０を内外貫通状に形成する。金属成形品１の外面側から溶融樹脂を注入して、金属成形品１の内面側にシール体３を成形する。

シール体３は、シール溝１７に装填されるシールベース３４と、シールベース３４に連続してシール座１８を覆うシール部分３５とを含む。シール溝１７、シール座１８、および周囲壁６の内面にプライマーを塗布した状態でシール体３を成形する。

金属成形品１はアルミニウム合金を素材にしてダイキャスト法で成形する。シール体３は液状のシリコーンゴムを素材にして射出成形する。

金属成形品１はマグネシウム合金を素材にしてチクソモールド法で成形する。シール体３は液状のシリコーンゴムを素材にして射出成形する。

本発明においては、シール体３を予め成形しておいた金属成形品１に対してアウトサート成形して、金属成形品１と一体化するので、シール体３の組み付けの手間を省略して金属成形品１の全体コストを削減できる。また、シール体３を成形する過程で金属成形品１と一体化するので、シール体３の寸法および形状の安定性を確保でき、とくに、３次元平面からなるシール部分３５を正確に形成できる。したがって、均一で安定したシール性能を発揮できるシール体３を得ることができる。

型締めされた可動金型２６で微小突起２３・２４を押し潰して、キャビティ３１を封止した状態でシール体３を金属成形品１に対してアウトサート成形するので、金属成形品１と可動金型２６の接合面にバリが形成されるのを確実に防止できる。予め成形した金属成形品１の微小突起２３・２４を可動金型２６で押し潰してキャビティ３１を封止するので、サイジング加工を行う必要もない。したがって、より少ない手間でキャビティ３１を封止できるうえ、シール体３を成形した後のバリ除去の手間を省略して、全体としてシール体３を備えた金属成形品１を低コストで提供できる。可動金型２６を型締めした状態においては、無端状に設けた内外の微小突起２３・２４と主壁５とが、可動金型２６と固定金型２５とで強固に挟持し固定されるので、金属成形品１の固定金型２５に対する突き当て精度を向上してシール体３の成形精度を向上できる。

シール溝１７の溝底に臨む主壁５に、溶融樹脂の注入口２０を内外貫通状に形成すると、金属成形品１の外面側から溶融樹脂を注入して、金属成形品１の内面側にシール体３を成形できる。このように、主壁５に設けた注入口２０を介して、金属成形品１の内面側のキャビティ３１に溶融樹脂を注入すると、金属成形品１の内面側から溶融樹脂を注入してシール体３を成形する場合に比べて、成形用金型の構造を簡素化してその製作コストを削減できる。さらに、可動金型２６の離型を容易化して、シール体３が一体化された金属成形品１の歩留まりを向上できる。

シールベース３４とシール部分３５などでシール体３を構成し、シール溝１７、シール座１８、および周囲壁６の内面にプライマーを塗布した状態でシール体３を成形すると、シールベース３４およびシール部分３５を金属成形品１に対して強固に固定できる。したがって使用状態において、シール体３が金属成形品１から脱落するのを防止して、長期にわたって適正にシール機能を発揮できる。

アルミニウム合金を素材にして金属成形品１をダイキャスト法で成形し、あるいはマグネシウム合金を素材にして金属成形品１をチクソモールド法で成形すると、微小突起２３・２４を高い寸法精度で形成でき、したがってサイジング加工を行う必要もなく、可動金型２６と金属成形品１の接合隙間を的確に封止できる。したがって、シール体３の形成素材が液状のシリコーンゴムである場合にも、キャビティ３１の内外周縁を確実に封止してバリが形成されるのを確実に防止し、バリ除去の手間を省略できる。

本発明に係る金属成形品の縦断正面図である。 本発明に係る金属成形品の斜視図である。 本発明に係る金属成形品の要部のみの縦断正面図である。 本発明に係る金属成形品と成形用金型の関係を示す分解断面図である。 本発明に係る可動金型を型締めした状態の縦断正面図である。 本発明に係るシール体を成形した状態の縦断正面図である。 本発明に係る金属成形品の使用例を示す縦断正面図である。 本発明に係るシール体の別の成形法を示す縦断正面図である。

（実施例） 図１ないし図７は本発明に係る金属成形品の実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。図１において金属成形品１は、容器状に形成された筐体（接合対象）２の開口を開閉するカバー体であり、その内部にはシール体３が設けてある。金属成形品１および筐体２は、それぞれマグネシウム合金を素材にしてチクソモールド法で形成してある。

図２に示すように、金属成形品１は、概ね長円形状に形成される平坦な主壁５と、主壁５の周囲に突設される周囲壁６とでシェル状に構成してある。周囲壁６は、それぞれ半円状に形成される左側壁７および右側壁８と、前側壁９と、後側壁１０とで構成するが、左側壁７の高さが、右側壁８の高さより大きく設定してある。前側壁９および後側壁１０は、左側壁７の上端と右側壁８の上端を斜めに結んでいる。つまり、周囲壁６の突端面１３は３次元平面状に形成してある。筐体２の側に設けられる接合壁１４（図１参照）の突端面も同様に、周囲壁６の突端面１３と同じ３次元平面状に形成してある。

金属成形品１の内部には、シール体３を装填するためのシール溝１７と、シール座１８が形成してある。シール溝１７は、主壁５の内面に突設した四角枠状の区画リブ１９と周囲壁６との間に形成されて、主壁５と周囲壁６との隣接隅部に沿って周回状に形成してある。シール座１８は周囲壁６の突端寄りの内面から内向きに張り出された段部からなり、先に説明した周囲壁６の突端面１３と同様に３次元平面状に形成してある。突端面１３からシール座１８までの高さは、周囲壁６の周方向で一定である。

シール体３を金属成形品１の内面に成形するために、シール溝１７の溝底に臨む主壁５に、シリコーンゴム（エラストマー）の注入口２０が内外貫通状に形成してある（図３参照）。注入口２０の外開口の周囲には、射出ノズル２７を受け止めるノズル座２１がリング状に形成してある。また、シール体３を成形する過程で、液状のシリコーンゴム（溶融樹脂）の漏出を防ぐために、周囲壁６の突端面１３と、区画リブ１９の突端面２２のそれぞれに、リブ状の微小突起２３・２４が無端状に突設してある。微小突起２３・２４の各突端面１３・２２からの突出寸法は０．１５〜０．２ｍｍの範囲内にあることが好ましく、この実施例では０．１５ｍｍとした。ノズル座２１の突出寸法は微小突起２３・２４の突出寸法と同じである。

以上のように予めチクソモールド法で成形された金属成形品１に対して、シール体３をアウトサート成形する。図４ないし図６において、符号２５は固定金型、符号２６は可動金型、符号２７は射出ノズルである。固定金型２５の内面には、金属成形品１を受け入れる収容部２８が形成され、収容部２８の底壁の外面に射出ノズル２７用の装填穴２９がテーパ穴状に形成してある。可動金型２６の内面には、金属成形品１の内面に嵌り込むコア部３０が形成してある。金属成形品１とコア部３０との間にシール体３を成形するためのキャビティ３１が形成される。

シール体３を成形する際には、図５に示すように、開口面が可動金型２６の側を向く状態で金属成形品１を固定金型２５の収容部２８に装填し、可動金型２６を固定金型２５に接合し、さらに型締めして、金属成形品１を両金型２５・２６で固定する。なお、成形前に金属成形品１のシール溝１７、シール座１８、および周囲壁６の内面に予めプライマーを塗布しておくことにより、シール体３と金属成形品１を強固に一体化できる。可動金型２６を型締めした状態においては、周囲壁６の突端面１３に設けた微小突起２３と、区画リブ１９の突端面２２に設けた微小突起２４のそれぞれが、可動金型２６によって押し潰されてキャビティ３１の内外周縁をそれぞれ封止する。この封止状態において、微小突起２３・２４の突出部分のうち、突端側のみが押し潰されて可動金型２６に密着している。微小突起２３・２４が可動金型２６で押し潰される寸法は、先に説明した微小突起２３・２４の突出寸法の概ね半分ほどあればよい。

可動金型２６を型締めしたのち、射出ノズル２７の先端を固定金型２５の装填穴２９に装填し、その先端をノズル座２１に密着した状態で、液状のシリコーンゴムを注入口２０を介してキャビティ３１に射出する。射出された液状のシリコーンゴムは、キャビティ３１内に充満するが、その内外周縁が区画リブ１９の突端面２２に設けた微小突起２４と、周囲壁６の突端面１３に設けた微小突起２３によってせき止められるので、キャビティ３１から漏れ出ることはない。この状態のシリコーンゴムを加熱することによりシール体３の全体を固化できる。以後は、可動金型２６を型開きして、金属成形品１を固定金型２５から取り出すことにより、シール体３を一体に備えた金属成形品１を得ることができる。

以上のようにして成形したシール体３は、シール溝１７に装填される厚肉のシールベース３４と、シールベース３４に連続してシール座１８を覆うシール部分３５とを一体に備えている。シール部分３５は、シールベース３４の肉厚に比べて厚みが小さく設定してある。図７に示すように、シールベース３４の内縁には、区画リブ１９の突端面２２の一部を覆う薄端壁３６が形成され、シール部分３５より上側には、周囲壁６の上部内面を周回状に覆う薄内壁３７と、周囲壁６の突端面１３の一部を覆う薄端壁３８が形成されている。

以上のように、シール体３を金属成形品１に対してアウトサート成形して一体化すると、シール体３の組み付けの手間を省くことができるうえ、シール体３の寸法および形状の安定性を確保できる。とくに、３次元平面からなるシール部分３５を正確に形成でき、したがって均一で安定したシール性能を発揮できるシール体３を備えた金属成形品を得ることができる。また、シール体３を成形する過程では、キャビティ３１の内外周縁を押し潰された微小突起２３・２４で封止して、液状のシリコーンゴムが漏出するのを確実に防止するので、バリ除去などの後処理の手間を省いて、シール体３を備えた金属成形品１を低コストで製造できる。固定金型２５に装填した金属成形品１の固定金型２５に対する突き当て精度を向上してシール体３の成形精度を向上できる利点もある。

図７に示すように、得られた金属成形品１を筐体２に被せ付けた状態では、接合壁１４の突端面がシール部分３５をシール座１８へ向かって押圧して、金属成形品１および筐体２の内部空間を密閉している。また、接合壁１４の外面は薄内壁３７に密着して、金属成形品１および筐体２の内部空間を補助的に密閉している。なお、注入口２０の外面は化粧シールや銘板などを貼り付けて覆い隠しておく。

図８はシール体３の成形法の別の実施例を示す。そこでは、開口面が固定金型２５の側を向く状態で、金属成形品１を固定金型２５のコア部４０に装填して、区画リブ１９で囲まれる空間を利用して金属成形品１を位置決めする。次ぎに、可動金型２６を固定金型２５に接合し、さらに型締めして金属成形品１を両金型２５・２６の間に固定する。可動金型２６を型締めすることにより、周囲壁６の突端面１３に設けた微小突起２３と、区画リブ１９の突端面２２に設けた微小突起２４のそれぞれが、固定金型２５によって押し潰されてキャビティ３１の内外周縁をそれぞれ封止する。以後は、先に説明した要領でシール体３を成形する。なお、射出ノズル２７の射出口と正対するキャビティ３１部分では、区画リブ１９を破線で示す位置よりも金属成形品１の中央寄りに湾曲させて、Ｕ字状の射出空間が確保してある。他は先に説明した実施例と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。

上記の実施例では、金属成形品１が筐体２の開口を開閉するカバー体である場合について説明したが、筐体２の側にシール体３を設ける場合には、筐体が金属成形品１であってもよい。金属成形品１は、マグネシウム合金以外のアルミニウム合金や銅合金で形成することができ、その場合にはダイキャスト法で金属成形品１を成形するとよい。なお、微小突起２３・２４の各突端面１３・２２からの突出寸法は、金属成形品１の大きさ、構造、形成素材、成形法などの違いに応じて設定すべきであるので、実施例で説明した寸法には限定しない。またシール体３は、シリコーンゴム以外のエラストマーで形成することができる。シール体３のシールベース３４の断面形状は、金属成形品１の内部形状やシール溝１７の形状によって適宜変更すべきであるので、実施例で説明した断面形状には限定しない。注入口２０は、複数箇所に設けることができる。

金属成形品１のシール座１８の形状および構造は、実施例で説明した３次元平面である必要はなく、シール座１８が山谷状に連続するより複雑な構造の３次元平面であってもよい。主壁５の外形形状は四角形である必要はなく自由に変更できる。また、主壁５の外面は平坦である必要はなく、例えば外突状の湾曲面や内凹み状の湾曲面で形成してあってもよい。

１ 金属成形品
２ 接合対象（筐体）
３ シール体
５ 主壁
６ 周囲壁
１３ 周囲壁の突端面
１７ シール溝
１８ シール座
１９ 区画リブ
２２ 区画リブの突端面
２３・２４ 微小突起
２５ 固定金型
２６ 可動金型
３４ シールベース
３５ シール部分

Claims (5)

1. 接合対象（２）に対して、シール体（３）を介して接合される金属成形品（１）であって、
   金属成形品（１）は、接合対象（２）の開口を覆う主壁（５）と、主壁（５）の周囲に突設される周囲壁（６）を一体に備えており、
   主壁（５）の内面に区画リブ（１９）を突設して、区画リブ（１９）と周囲壁（６）との間にシール体（３）を装填するためのシール溝（１７）が形成されており、
   周囲壁（６）の内面にシール体（３）のシール部分（３５）を支持するシール座（１８）が形成されており、
   シール座（１８）は、周囲壁（６）の内面に沿って３次元平面状に形成されており、
   周囲壁（６）の突端面（１３）と区画リブ（１９）の突端面（２２）のそれぞれに、溶融樹脂の漏出を防ぐリブ状の微小突起（２３・２４）が無端状に突設されており、
   固定金型（２５）と可動金型（２６）との間に金属成形品（１）を装填し、型締めされた可動金型（２６）で微小突起（２３・２４）を押し潰して、キャビティ（３１）を封止した状態でシール体（３）を金属成形品（１）に対してアウトサート成形することを特徴とする金属成形品のシール構造。
2. シール溝（１７）が、主壁（５）と周囲壁（６）との隣接隅部に沿って周回状に形成されており、
   シール溝（１７）の溝底に臨む主壁（５）に、溶融樹脂の注入口（２０）が内外貫通状に形成されており、
   金属成形品（１）の外面側から溶融樹脂を注入して、金属成形品（１）の内面側にシール体（３）が成形してある請求項１に記載の金属成形品のシール構造。
3. シール体（３）が、シール溝（１７）に装填されるシールベース（３４）と、シールベース（３４）に連続してシール座（１８）を覆うシール部分（３５）とを含み、
   シール溝（１７）、シール座（１８）、および周囲壁（６）の内面にプライマーを塗布した状態でシール体（３）が成形してある請求項１または２に記載の金属成形品のシール構造。
4. 金属成形品（１）がアルミニウム合金を素材にしてダイキャスト法で成形されており、
   シール体（３）が液状のシリコーンゴムを素材にして射出成形してある請求項１、２または３に記載の金属成形品のシール構造。
5. 金属成形品（１）がマグネシウム合金を素材にしてチクソモールド法で成形されており、
   シール体（３）が液状のシリコーンゴムを素材にして射出成形してある請求項１、２または３に記載の金属成形品のシール構造。

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