JP2022007493A

JP2022007493A - パッキン

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Publication number: JP2022007493A
Application number: JP2020110507A
Authority: JP
Inventors: 啓貴山本; Hirotaka Yamamoto
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: JP7488129B2

Abstract

【課題】使用時における異常変形を抑制することでシール性に優れるパッキンを提供すること。【解決手段】パッキン３０は、互いに嵌合されることになる外周側部材２１と内周側部材１３との間に挟まれ、外周側部材２１の内周面及び内周側部材１３の外周面の双方と当接する。パッキン３０は、外周側部材２１と内周側部材１３との嵌合方向における一方側に位置する環状の第１シール部３３と、第１シール部３３よりも嵌合方向の他方側に位置する環状の第２シール部３４と、第１シール部３３の径方向外側の表面に連続するとともに第１シール部３３から一方側に向けて離れるにつれて径方向内側に向かうように傾斜する傾斜面３５を有し、第１シール部３３の一方側に位置する、環状の傾斜部３６と、傾斜部３６の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第１窪み部３７と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、互いに嵌合されることになる外周側部材と内周側部材との間に挟まれて外周側部材の内周面及び内周側部材の外周面の双方と当接することになる、環状のパッキンに関する。

従来から、互いに嵌合される外周側部材と内周側部材との間に挟まれるように用いられ、それら両者間の止水などを図るための環状のパッキンが提案されている（例えば、特許文献１～６を参照。）。例えば、この種のパッキンは、外周側部材の内周面および内周側部材の外周面の双方と当接するシール部を有しており、上述した内周面及び外周面の双方にシール部を当接させることで、外周側部材の内周面と内周側部材の外周面との間を封止するようになっている。

特開２０１０－２５１１９３号公報特開２０１３－８５９８号公報特開２０１４－１３９８９０号公報特開２０１６－２１２９６９号公報国際公開第２０１４／１０４１２２号特許第５４１７８００号公報

上述した環状のパッキンを実際に使用する際、パッキンのシール部には、通常、本来のシール性を発揮するべく外周側部材と内周側部材との間で押し潰される方向（即ち、径方向）の外力に加え、外周側部材と内周側部材との嵌合に伴う嵌合方向の外力も及ぼされる。特に、シール性を高める目的でシール部の肉厚を大きくした場合、後者の外力（即ち、嵌合方向の外力）が大きくなる傾向がある。後者の外力が過度に大きくなると、パッキンのめくれ上がり等に伴うパッキンの噛み込みや、パッキン自体の座屈変形などが生じる可能性がある。このようなパッキンの異常変形が生じることは、パッキンが設計通りのシール性を発揮する妨げになり得るため、出来る限り抑制されることが望ましい。

本発明は、上述した状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、使用時における異常変形を抑制することでシール性に優れるパッキン、の提供である。

前述した目的を達成するために、本発明に係るパッキンは、下記［１］～［３］を特徴としている。
［１］
互いに嵌合されることになる外周側部材と内周側部材との間に挟まれ、前記外周側部材の内周面及び前記内周側部材の外周面の双方と当接することになる、環状のパッキンであって、
前記外周側部材と前記内周側部材との嵌合方向における一方側に位置する環状の第１シール部と、
前記第１シール部よりも前記嵌合方向の他方側に位置する環状の第２シール部と、
前記第１シール部の径方向外側の表面に連続するとともに前記第１シール部から前記一方側に向けて離れるにつれて径方向内側に向かうように傾斜する傾斜面を有し、前記第１シール部の前記一方側に位置する、環状の傾斜部と、
前記傾斜部の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第１窪み部と、を備える、
パッキンであること。
［２］
上記［１］に記載のパッキンであって、
前記第２シール部の前記他方側に位置する環状の端末部と、
前記端末部の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第２窪み部と、を更に備える、
パッキンであること。
［３］
上記［２］に記載のパッキンにおいて、
前記第２窪み部の窪み寸法は、前記第１窪み部の窪み寸法よりも小さい、
パッキンであること。

上記［１］の構成のパッキンによれば、嵌合方向に並んだ第１シール部と第２シール部とが、外周側部材の内周面と内周側部材の外周面との間の隙間を、二重に封止することができる。更に、例えば、内周側部材にパッキンを取り付ける際、パッキンの傾斜部が外周側部材に向かい合うようにパッキンを設置すれば、外周側部材と内周側部材との嵌合時に傾斜部（特に、傾斜部の傾斜面）に外周側部材から大きな外力が及ぼされても、第１窪み部の窪みを小さくするように傾斜部自体が変形することで、そのような外力に対応できる。即ち、第１窪み部の働きにより、嵌合時にパッキンに及ぼされる外力を吸収することができる。これにより、例えば、シール性を高める目的でシール部の肉厚を大きくした場合であっても、嵌合時におけるパッキンの異常変形（即ち、噛み込みや座屈など）が生じることが抑制される。したがって、本構成のパッキンは、上述した従来のパッキンに比べ、使用時における異常変形が抑制されるとともにシール性に優れている。

上記［２］の構成のパッキンによれば、第２シール部の嵌合方向の他方側にある端末部に第２窪み部が設けられることで、嵌合時にパッキンに及ぼされる嵌合方向の外力により、パッキンの端末部が上述した隙間の角に押し込まれたとき、端末部が第２窪み部を基点に折れ曲がるように変形し得る。発明者による実験および検討によれば、パッキンの端末部が上述したように折れ曲がることで、上述した外力に対する適度な反力を端末部が第２シール部などに及ぼすことで、パッキンの姿勢や位置が安定することが明らかになっている。したがって、本構成のパッキンは、従来のパッキンに比べ、シール性に更に優れる。

上記［３］の構成のパッキンによれば、第２窪み部の窪み寸法は、第１窪み部の窪み寸法よりも小さい。第２窪み部は、上述した折れ曲がりの起点になりさえすればよく、第１窪み部のように外力を吸収する必要はない。第２窪み部を第１窪み部よりも小さく設計することで、パッキンの形状を求められる機能に対して最適化できる。なお、「窪み寸法」とは、例えば、窪みの深さ、窪みの開口面積、及び、窪みが画成する中空部分の体積などとして定義され得る。

このように、本発明によれば、使用時における異常変形を抑制することでシール性に優れるパッキンを提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係るパッキンが装着されたメスハウジングとオスハウジングとの嵌合が完了してパッキンが封止機能を発揮した状態を示す主要断面図である。図２は、図１に示したパッキンを示し、図２（ａ）はその斜視図であり、図２（ｂ）はその側面図である。図３（ａ）は、メスハウジングとオスハウジングとの嵌合が途中の状態（パッキンが封止機能を発揮していない状態）における図１のＡ部の拡大図に対応する図であり、図３（ｂ）は、図１のＡ部（パッキンが封止機能を発揮した状態）の拡大図である。

＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るパッキン３０について説明する。図１に示す例では、パッキン３０が装着されたメスハウジング１０が、オスハウジング２０と嵌合することで、パッキン３０が封止機能を発揮している。

以下、説明の便宜上、図１に示すように、「前後方向」、「上下方向」、「上」及び「下」を定義し、図１の紙面奥行方向を「幅方向」と定義する。「前後方向」、「幅方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。前後方向は、メスハウジング１０及びオスハウジング２０の嵌合方向と一致している。メスハウジング１０及びオスハウジング２０の各々に関し、嵌合方向正面側（相手側ハウジングに近づく側）を「前側」と呼び、嵌合方向解除側（相手側ハウジングから遠ざかる側）を「後側」と呼ぶ。具体的には、図１において、メスハウジング１０に関して、左方向及び右方向がそれぞれ前側及び後側であり、オスハウジング２０に関しては、右方向及び左方向がそれぞれ前側及び後側である。

まず、メスハウジング１０について説明する。メスハウジング１０は、樹脂成形体であり、図１に示すように、前方に開口し且つ後方に窪む嵌合凹部１１を有している。嵌合凹部１１には、オスハウジング２０の後述するフード部２１が挿入されることになる。嵌合凹部１１の内部には、嵌合凹部１１の底面（後端面）を画成する底壁１２から前方に向けて突出して前後方向に延びる端子収容部１３が設けられている。端子収容部１３の外周は、前後方向からみて、幅方向に長い長孔状の形状を有している。

端子収容部１３の内部には、前後方向に延びる複数の端子収容孔（図示省略）が、幅方向に並ぶように形成されている。各端子収容室には、後側から、メス端子（図示省略）が挿入されて収容されている。

メスハウジング１０の上部には、嵌合凹部１１に面するように、底壁１２から前方に延びる片持ち梁状のロックアーム１４が形成されている。ロックアーム１４は、上下方向に弾性変形可能となっている。ロックアーム１４の先端部（前端部）には、上下方向に貫通する係止孔１５が形成されている。係止孔１５には、メスハウジング１０及びオスハウジング２０の嵌合時、オスハウジング２０の後述するロック突起２４が係止されることになる。

次いで、オスハウジング２０について説明する。オスハウジング２０は、樹脂成形体であり、図１に示すように、前方に開口し且つ前後方向に延びる筒状のフード部２１を有している。フード部２１の内部には、前方に開口し且つ後方に窪む嵌合凹部２２が形成されている。嵌合凹部２２には、メスハウジング１０の端子収容部１３が挿入されることになる。フード部２１の環状の前端面２１ａは、全周に亘って、径方向内側に移動するにつれて後方に向かうように傾斜している。

嵌合凹部２２の内部には、複数のメス端子に対応して、オスハウジング２０に幅方向に並ぶように収容された複数のオス端子（図示省略）が、複数の嵌合凹部２２の底面（後端面）を画成する底壁２３から前方に向けて突出して前後方向に延びている。フード部２１の上部には、ロックアーム１４に対応して、上方に突出するロック突起２４が形成されている。

次いで、パッキン３０について説明する。パッキン３０は、樹脂（ゴム）の成形体であり、図２（特に、図２（ａ）参照）に示すように、メスハウジング１０の端子収容部１３の外周形状に対応して、長孔状の環状形状を有している。パッキン３０は、図１に示すように、メスハウジング１０の前側から端子収容部１３の外周に挿入されて、端子収容部１３の外周面と底壁１２の前端面とが交差する隅部に係止される。パッキン３０の詳細形状については後に詳述する。

パッキン３０が装着されたメスハウジング１０には、オスハウジング２０が嵌合される。メスハウジング１０とオスハウジング２０とを嵌合させるためには、まず、両ハウジング１０，２０を、前端部同士が前後方向に向かい合うように配置する。次いで、端子収容部１３が嵌合凹部２２に挿入され、且つ、フード部２１が嵌合凹部１１に挿入され、且つ、フード部２１と端子収容部１３との間の環状隙間にパッキン３０が挟まれるように、ロック突起２４がロックアーム１４の係止孔１５に係止されるまで、両ハウジング１０，２０を前後方向に互いに近づける。

ロック突起２４がロックアーム１４の係止孔１５に係止されると、メスハウジング１０及びオスハウジング２０の嵌合が完了する（図１参照）。嵌合完了状態では、ロック突起２４と係止孔１５との係止によって、メスハウジング１０及びオスハウジング２０の分離が防止される。

嵌合完了状態では、パッキン３０の後述する第１シール部３３及び第２シール部３４が、端子収容部１３及びフード部２１の間で径方向に押し潰されて、端子収容部１３の外周面及びフード部２１の内周面の双方と押圧接触している。この結果、パッキン３０は、端子収容部１３の外周面とフード部２１の内周面との間の環状隙間を液密的に封止している。

次いで、パッキン３０の詳細形状について説明する。パッキン３０は、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、弾性変形していない状態において、前後方向に延びる環状の基準外周面３０ａ及び前後方向に延びる環状の基準内周面３０ｂにより画成され且つ肉厚が全域に亘って一定の基準筒形状に対して、外周面に、径方向外側に突出する環状の第１突起部３１及び環状の第２突起部３２が設けられ、且つ、内周面に、径方向外側に窪む環状の第１窪み部３７、環状の第３窪み部３８及び環状の第２窪み部４１が設けられた、筒形状を有している。

第１突起部３１は、パッキン３０の前側領域に設けられ、第２突起部３２は、第１突起部３１の後側にて第１突起部３１と前後方向に並ぶように設けられている。パッキン３０の前後方向における第１突起部３１の頂部に対応する部分が、本発明の第１シール部３３を構成し、パッキン３０の前後方向における第２突起部３２の頂部に対応する部分が、本発明の第２シール部３４を構成している。第１シール部３３及び第２シール部３４の肉厚（径方向の長さ）は、同等であり、且つ、パッキン３０の前後方向における他の部分の肉厚より大きい。

第１突起部３１の外周面における第１シール部３３より前側の部分は、本発明の傾斜面３５を構成している。傾斜面３５は、第１シール部３３の外周面に連続するとともに第１シール部３３から前側に向けて離れるにつれて径方向内側に向かうように傾斜している。パッキン３０の前後方向における傾斜面３５に対応する部分は、本発明の環状の傾斜部３６を構成している。

第１窪み部３７は、傾斜部３６の内周面に設けられている。即ち、第１窪み部３７は、第１シール部３３より前側に位置している。第３窪み部３８は、パッキン３０の前後方向における第１シール部３３と第２シール部３４との間に対応する部分の内周面に設けられている。よって、第３窪み部３８は、第１シール部３３より後側且つ第２シール部３４より前側に位置している。

パッキン３０の前後方向における第２突起部３２より後側の後端部は、本発明の端末部３９を構成している。端末部３９の外周面の全域は、基準外周面３０ａとなっている。第２窪み部４１は、端末部３９における第２突起部３２との境界部の近傍の内周面に設けられている。第２窪み部４１の窪み寸法は、第１窪み部３７の窪み寸法より小さい。「窪み寸法」とは、例えば、窪みの深さ、窪みの開口面積、及び、窪みが画成する中空部分の体積の何れか一つとして定義される。

以上説明した形状を有するパッキン３０は、本例では、図３（ａ）に示すように、パッキン３０の後端面（即ち、端末部３９の後端面）が、端子収容部１３の外周面と底壁１２の前端面とが交差する隅部に係止されるように、メスハウジング１０の端子収容部１３の外周に装着される。

パッキン３０が装着されたメスハウジング１０へのオスハウジング２０の嵌合の進行に伴い、まず、オスハウジング２０のフード部２１の環状の前端面２１ａが、パッキン３０の傾斜面３５に当接する。以降、前端面２１ａが傾斜面３５を押圧することで、傾斜部３６に前端面２１ａから大きな外力が及ぼされる。このとき、第１窪み部３７の窪みを小さくするように傾斜部３６自体が径方向内側に押し潰されるように変形し、これに伴い、第１シール部３３も径方向内側に押し潰されるように変形する（図３（ｂ）参照）。このような第１窪み部３７の働きにより、傾斜部３６が前端面２１ａから受ける大きな外力が効果的に吸収されて、フード部２１の前端部が、第１シール部３３を滑らかに乗り越えることができる。この結果、フード部２１の前端部が第１シール部３３を乗り越える際において、パッキン３０の異常変形（即ち、噛み込みや座屈など）が生じることが抑制される。

フード部２１の前端部が第１シール部３３を乗り越えた後、フード部２１の前端面２１ａが、第２突起部３２の外周面における第２シール部３４より前側の部分に当接する。前端面２１ａがこの部分を押圧することで、第２突起部３２に前端面２１ａから大きな外力が及ぼされる。このとき、第３窪み部３８の窪みを小さくするように第２突起部３２自体が径方向内側に押し潰されるように変形し、これに伴い、第２シール部３４も径方向内側に押し潰されるように変形する（図３（ｂ）参照）。このような第３窪み部３８の働きにより、フード部２１の前端部が、第２シール部３４も滑らかに乗り越えることができる。この結果、フード部２１の前端部が第２シール部３４を乗り越える際においても、パッキン３０の異常変形（即ち、噛み込みや座屈など）が生じることが抑制される。

以上のようにフード部２１の前端部が第１シール部３３及び第２シール部３４を乗り越えた段階では、図３（ｂ）に示すように、フード部２１の内周面とパッキン３０の外周面との間の押圧接触領域の面積が大きいことに起因して、フード部２１の内周面とパッキン３０の外周面との間の擦動摩擦力が大きくなっている。このため、パッキン３０の端末部３９は、この擦動摩擦力に起因する後向きの大きな外力を受けて、底壁１２の前端面に押し付けられる。

このように底壁１２に押し付けられた端末部３９は、第２窪み部４１を基点にして径方向内向きに折れ曲がるように変形する（図３（ｂ）参照）。発明者による実験および検討によれば、パッキン３０の端末部３９がこのように折れ曲がることで、上述した後向きの外力に対する適度な前向きの反力を端末部３９が第２シール部３４などに及ぼすことで、パッキン３０の姿勢や位置が安定することが明らかになっている。

このように端末部３９が折れ曲がる段階にて、ロック突起２４がロックアーム１４の係止孔１５に係止されることで、メスハウジング１０及びオスハウジング２０の嵌合が完了する。嵌合完了状態では、図３（ｂ）に示すように、パッキン３０の異常変形（即ち、噛み込みや座屈など）が生じることなく、パッキン３０の第１シール部３３及び第２シール部３４が、端子収容部１３及びフード部２１の間で径方向に押し潰されて、端子収容部１３の外周面及びフード部２１の内周面の双方と押圧接触している。この結果、パッキン３０は、端子収容部１３の外周面とフード部２１の内周面との間の環状隙間を液密的に確実に封止している。

＜作用・効果＞
以上、本実施形態に係るパッキン３０によれば、嵌合方向（前後方向）に並んだ第１シール部３３と第２シール部３４とが、フード部２１の内周面と端子収容部１３の外周面との間の隙間を、二重に封止することができる。更に、メスハウジング１０とオスハウジング２０との嵌合時に傾斜部３６（特に、傾斜部３６の傾斜面３５）にフード部２１から大きな外力が及ぼされても、第１窪み部３７の窪みを小さくするように傾斜部３６自体が変形することで、そのような外力に対応できる。即ち、第１窪み部３７の働きにより、嵌合時にパッキン３０に及ぼされる外力を吸収することができる。これにより、例えば、シール性を高める目的で第１、第２シール部３３，３４の肉厚を大きくした場合であっても、嵌合時におけるパッキン３０の異常変形（即ち、噛み込みや座屈など）が生じることが抑制される。したがって、本実施形態に係るパッキン３０は、上述した従来のパッキンに比べ、使用時における異常変形が抑制されるとともにシール性に優れている。

更に、本実施形態に係るパッキン３０によれば、第２シール部３４の後側にある端末部３９に第２窪み部４１が設けられることで、嵌合時にパッキン３０に及ぼされる嵌合方向（後向き）の外力により、パッキン３０の端末部３９が上述した隙間の角（底壁１２の前端面）に押し込まれたとき、端末部３９が第２窪み部４１を基点に折れ曲がるように変形し得る。発明者による実験および検討によれば、パッキン３０の端末部３９が上述したように折れ曲がることで、上述した外力に対する適度な反力を端末部３９が第２シール部３４などに及ぼすことで、パッキン３０の姿勢や位置が安定することが明らかになっている。したがって、本実施形態に係るパッキン３０は、従来のパッキンに比べ、シール性に更に優れる。

更に、本実施形態に係るパッキン３０によれば、第２窪み部４１の窪み寸法は、第１窪み部３７の窪み寸法よりも小さい。第２窪み部４１は、上述した折れ曲がりの起点になりさえすればよく、第１窪み部３７のように外力を吸収する必要はない。第２窪み部４１を第１窪み部３７よりも小さく設計することで、パッキン３０の形状を求められる機能に対して最適化できる。

＜他の態様＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用できる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、パッキン３０の端末部３９の内周面に第２窪み部４１が設けられている。これに対し、このような第２窪み部４１が設けられていなくてもよい。また、上記実施形態では、第２窪み部４１の窪み寸法が第１窪み部３７の窪み寸法よりも小さい。これに対し、第２窪み部４１の窪み寸法が第１窪み部３７の窪み寸法より大きくてもよい。

更に、上記実施形態では、パッキン３０の前後方向における第１シール部３３と第２シール部３４との間に対応する部分の内周面に第３窪み部３８が設けられている。これに対し、このような第３窪み部３８が設けられていなくてもよい。

ここで、上述した本発明に係るパッキン３０の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
互いに嵌合されることになる外周側部材（２１）と内周側部材（１３）との間に挟まれ、前記外周側部材（２１）の内周面及び前記内周側部材（１３）の外周面の双方と当接することになる、環状のパッキン（３０）であって、
前記外周側部材（２１）と前記内周側部材（１３）との嵌合方向における一方側に位置する環状の第１シール部（３３）と、
前記第１シール部（３３）よりも前記嵌合方向の他方側に位置する環状の第２シール部（３４）と、
前記第１シール部（３３）の径方向外側の表面に連続するとともに前記第１シール部（３３）から前記一方側に向けて離れるにつれて径方向内側に向かうように傾斜する傾斜面（３５）を有し、前記第１シール部（３３）の前記一方側に位置する、環状の傾斜部（３６）と、
前記傾斜部（３６）の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第１窪み部（３７）と、を備える、
パッキン（３０）。
［２］
上記［１］に記載のパッキン（３０）であって、
前記第２シール部（３４）の前記他方側に位置する環状の端末部（３９）と、
前記端末部（３９）の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第２窪み部（４１）と、を更に備える、
パッキン（３０）。
［３］
上記［２］に記載のパッキン（３０）において、
前記第２窪み部（４１）の窪み寸法は、前記第１窪み部（３７）の窪み寸法よりも小さい、
パッキン（３０）。

１３端子収容部（内周側部材）
２１フード部（外周側部材）
３０パッキン
３３第１シール部
３４第２シール部
３５傾斜面
３６傾斜部
３７第１窪み部
３９端末部
４１第２窪み部

Claims

互いに嵌合されることになる外周側部材と内周側部材との間に挟まれ、前記外周側部材の内周面及び前記内周側部材の外周面の双方と当接することになる、環状のパッキンであって、
前記外周側部材と前記内周側部材との嵌合方向における一方側に位置する環状の第１シール部と、
前記第１シール部よりも前記嵌合方向の他方側に位置する環状の第２シール部と、
前記第１シール部の径方向外側の表面に連続するとともに前記第１シール部から前記一方側に向けて離れるにつれて径方向内側に向かうように傾斜する傾斜面を有し、前記第１シール部の前記一方側に位置する、環状の傾斜部と、
前記傾斜部の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第１窪み部と、を備える、
パッキン。
請求項１に記載のパッキンであって、
前記第２シール部の前記他方側に位置する環状の端末部と、
前記端末部の径方向内側の面に設けられる径方向外側に窪む第２窪み部と、を更に備える、
パッキン。
請求項２に記載のパッキンにおいて、
前記第２窪み部の窪み寸法は、前記第１窪み部の窪み寸法よりも小さい、
パッキン。