JP4834657B2 - ガスケットによる密封構造 - Google Patents

Description

本発明は、収納部を有するベースと、このベースに前記収納部を閉塞するように取り付けられるカバーとの間を、ゴム状弾性材料からなるガスケットを介して密封する密封構造に関し、例えばハードディスクドライブ装置（以下、ＨＤＤという）におけるベースとカバーとの間の密封構造として有用なものに関する。

ＨＤＤは、磁気ディスクへのデータの書き込み及び読み出しの妨げとなる塵埃や水分が外部から侵入するのを、極力防止しなければならない。このため、磁気ディスクや、データ読み出し及び書き込み用のヘッド及びその駆動装置等が収められているベースと、これを密閉するカバーとの間には、ガスケットが介在されている。

図９は、ガスケットによる密封構造の従来技術を示す部分断面図である。この図９において、参照符号１０１は、ＨＤＤにおけるベース、参照符号１０２はカバーである。ベース１０１は、不図示の磁気ディスクや磁気ヘッド及びその駆動装置等が収められる収納部１０１ａが、側板部１０１ｂによって囲まれている。また、カバー１０２は、例えばステンレス鋼やアルミニウム等の金属板のプレス成形により製作されたものであって、その内面における外周部に、ゴム状弾性材料からなる無端形状のガスケット１０４が一体的に成形されている。ガスケット１０４は、ベース１０１の側板部１０１ｂの上面に密接されるシールリップ１０４ａを有する（例えば特許文献１の図面参照）。
特開２００４−３６６３０号公報

ところが、上記特許文献１のような従来の密封構造によれば、ガスケット１０４がベース１０１の側板部１０１ｂの上面に密接されるものであるため、ベース１０１とカバー１０２による装置外殻の厚さ（高さｈ）が大きくなってしまい、装置の薄型化の要求に対応することが困難であった。

図１０は、従来の技術においてカバー１０２の撓みが発生した状況を誇張して示す断面図である。すなわち、この図１０に示されるように、カバー１０２は、その外周部が、ベース１０１の側板部１０１ｂの上面に、複数の螺子部材１０３で結合されることにより取り付けられるため、ベース１０１の側板部１０１ｂとカバー１０２との間で圧縮を受けるガスケット１０４の反発力によって、カバー１０２が、螺子部材１０３による結合部の間の位置で外側へうねるように変形される。このため、ベース１０１の側板部１０１ｂの上面に対するガスケット１０４の面圧が不均一となり、螺子部材１０３による結合部の間の位置で密封に必要な面圧が不足しやすかった。

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、その技術的課題とするところは、ベースとカバーによる装置外殻の薄型化を容易にすると共に、ガスケットの反発力によるカバーの不均一な変形及びこれによるガスケットの部分的な面圧不足を防止することにある。

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の発明に係るガスケットによる密封構造は、収納部を有するベースと、このベースに前記収納部を閉塞するように嵌合されるカバーとの間を、ゴム状弾性材料からなるガスケットを介して密封する密封構造であって、前記ガスケットは、前記カバーの外周縁及び下面外周部に一体的に接着されてその接着部から外周側かつ前記収納部側へ斜めに延びる基部と、この基部における前記接着部と反対側の端部から外周側へ、前記収納部と反対側が凹形状となるように延びるシールリップからなり、前記ベースと前記カバーが互いに嵌合されたときに、前記シールリップが、前記カバーの側周面を包囲するように延びる前記ベースの側板部に、前記基部に対して前記収納部と反対側へ折り返されるように座屈した状態で密接されるものである。

この構成によれば、シールリップが、座屈状態でベースの側板部に密接されるので、シールリップの応力が座屈によって吸収され、その結果、ガスケットが柔らかくなって、ベース及びカバーに対する変形力が緩和される。また、シールリップが、ベースにおける収納部と反対側が凹形状となるように延びることにより、ベースの収納部と反対側へシールリップが倒れるように座屈しているので、カバーをベースの収納部と反対側へ（ベースとカバーを互いに開く方向へ）相対移動させる過程では、他方の側周面との摩擦によってシールリップが起立方向へ変形し、シール面の面圧が増大するので、離脱抵抗が増大する。

また、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に記載の構成において、ガスケットの基部とベースの側板部の間の隙間の断面積をＳ_Ａ、シールリップの断面積をＳ_Ｂ、シールリップの凹形状の底部からカバーの上面までの高さをＨ、ガスケットの基部から外周側へのシールリップの突出幅をＷとすると、次の２式、
Ｓ_Ａ≧Ｓ_Ｂ ・・・（１）
Ｈ＞Ｗ ・・・・（２）
の一方又は双方を満足するものである。

この構成によれば、ベースの側板部とガスケットの基部との間に挟み込まれたシールリップが、前記ガスケットの基部とベースの側板部の間から外側へはみ出すのを防止できる。

請求項１の発明に係るガスケットによる密封構造によれば、ガスケットが柔らかくなって、ベース及びカバーに対する変形力が緩和されるので、機器の小型化により小型化・薄肉化され剛性の低下したベース及びカバーの変形を、有効に抑制することができる。しかも離脱抵抗の増大によって、螺子などによる結合手段への依存度を減少させ、コストを低減することができる。

請求項２の発明に係るガスケットによる密封構造によれば、請求項１による効果に加え、ベースとカバーの間からシールリップが外側へはみ出すのを有効に防止することができる。更に、このことは、厚み方向寸法を減少させることによる装置の薄型化の観点でも有効である。

本発明に係るガスケットによる密封構造の第一の形態を、ベースとカバーの未嵌合状態で示す部分断面図である。 第一の形態を、ベースとカバーの嵌合状態で示す部分断面図である。 第一の形態に対する比較形態を示す部分断面図である。 第一の形態におけるカバーの形状変更例を、ベースとカバーの未嵌合状態で示す部分断面図である。 第一の形態におけるカバーの形状変更例を、ベースとカバーの嵌合状態で示す部分断面図である。 本発明に係るガスケットによる密封構造において、ベース、カバー及びガスケットの隅部を示す平面図である。 ガスケットを図６におけるXX−XX位置で切断した断面図である。 ガスケットを図６におけるXXI−XXI位置で切断した断面図である。 ガスケットによる密封構造の従来の技術を示す断面図である。 ガスケットによる密封構造の従来の技術においてカバーの撓みが発生した状況を誇張して示す断面図である。

符号の説明

１ ベース
１１ 収納部
１２，２２ 側板部
１２ａ 内側面
２２ａ 外側面
２２ｃ 先端部
２ カバー
２ａ 外周縁
２１ 天板部
４ ガスケット
４１ シールリップ
４１ａ シール面
４１ｂ 溝
４２ 基部
Ａ 隅部
Ｂ ストレート部（隅部Ａ以外の部分）

図１は、本発明に係るガスケットによる密封構造の第一の形態を、ベース１とカバー２の未嵌合状態で示す部分断面図、図２は、同じくベース１とカバー２の嵌合状態で示す部分断面図である。この第一の形態において、カバー２は平板状のものであって、ベース１の収納部１１に内嵌めされ、外周縁２ａが、ベース１の側板部１２の内側面１２ａに、不図示の螺子部材によるベース１とカバー２の結合方向（図１及び図２における上下方向）と略垂直な方向に対向するようになっている。

カバー２の外周部には、ゴム状弾性材料からなるガスケット４が一体的に設けられている。このガスケット４は、例えば、金型を用いた射出成形等によってカバー２の外周部に一体的に加硫成形されたものであって、図１に示されるように、前記カバー２の外周縁２ａから下面外周部２ｂにかけて一体的に接着された基部４２と、この基部４２の外周側へ、ベース１の収納部１１と反対側（図における上側）が凹形状となるように延びるシールリップ４１からなり、このシールリップ４１が、カバー２の外周縁２ａの外周側を包囲するように延びるベース１の側板部１２の内側面１２ａに、図２に示されるように、座屈状態で密接されるようになっている。

詳しくは、ガスケット４は、図１に示される未嵌合状態において、基部４２が、カバー２の外周縁２ａ及び下面外周部２ｂとの接着部から外周かつ下方（ベース１の収納部１１側）へ斜めに延びており、シールリップ４１はそこから外周側へ鍔状に張り出している。そして、シールリップ４１における上面（ベース１の収納部１１と反対側の面）には、基部４２の外周面と共に断面略Ｊ字形をなすように延びるＲ面状の溝４１ｂが周設されている。

ここで、シールリップ４１を、基部４２の外周面４２ａよりも外周側の部分として定義すると、ベース１の断面上でカバー２及びガスケット４の断面を一点鎖線で示されるようにその嵌合位置に投影した場合、ベース１の側板部１２と、投影したガスケット４の基部４２との間の隙間の断面積をＳ_Ａ、図中に点々を付して示されるシールリップ４１の断面積をＳ_Ｂとすると、
Ｓ_Ａ≧Ｓ_Ｂ ・・・（１）
となっており、また、溝４１ｂの溝底からカバー２の上面までの高さをＨ、基部４２から外周側へのシールリップ４１の突出幅をＷとすると、
Ｈ＞Ｗ ・・・・（２）
である。なお、ここでいう「溝４１ｂの溝底」は、請求項２に記載された「凹形状の底部」に相当する。また、カバー２の外周縁２ａとベース１の側板部１２の内側面１２ａとの間の寸法をＬ_Ａ、前記外周縁２ａからのガスケット４の張り出し長さをＬ_Ｂとすると、当然ながら、
Ｌ_Ｂ＞Ｌ_Ａ ・・・（３）
である。

この第一の形態によれば、カバー２を、図１に実線で示される未装着状態から、一点鎖線で示されるようにベース１の側板部１２の内周に、その上端と面一となる位置まで押し込む過程で、図２に示されるように、ガスケット４が、基部４２に対してシールリップ４１が溝４１ｂを境にして外側へ座屈した状態で、ベース１の側板部１２の内側面１２ａと、カバー２の外周縁２ａとの間に介在される。これは、Ｌ_Ｂ＞Ｌ_Ａであること、及びシールリップ４１にベース１の側板部１２との摩擦力が作用することによって、溝４１ｂにおいて屈曲されるからである。このため、先に説明した図９のように、ベース１０１とカバー１０２の結合方向に対してガスケット１０４を直列に介在させた場合に比較して、ベース１とカバー２による装置外殻の厚さ（高さｈ）を減少させることができる。更にこのことは、厚み方向寸法を減少させることによる装置の薄型化の観点でも有効である。

ここで、図３は、第一の形態に対する比較形態を示す部分断面図である。この比較形態によるガスケット４０は、カバー２の外周縁２ａから外周側へ張り出した、単純な突出形状とすることによって、ベース１の側板部１２とガスケット４０の基部４２との間で圧縮されてシールを行うようにしたものである。

この比較形態によれば、ベース１の側板部１２の寸法精度のばらつきに起因するガスケット４０の面圧のばらつきが大きく、また、カバー２を、図３に実線で示される未装着状態から、一点鎖線で示されるようにベース１の側板部１２の内周に、その上端と面一となる位置まで押し込む過程で、ガスケット４０が圧縮されると共に、前記側板部１２の内側面１２ａとの摩擦によって曲げ変形を受けるので、その先端４０ａがはみ出してしまう。しかも、曲げ変形に対するガスケット４０の復元力は、カバー２をベース１の収納部１１から外側へ押し戻す方向へ作用することになる。

これに対し、第一の形態によれば、カバー２をベース１に内嵌めする過程でガスケット４が図２のように座屈されるので反発力が比較的小さく、このため装着が容易であると共に、ＨＤＤの小型化により小型・薄肉化されたベース１及びカバー２がガスケット４の反発力で変形するのを有効に抑制することができる。しかもベース１の側板部１２の厚さ方向に対する寸法精度のばらつきに対してシールリップ４１が良好に追随可能であると共に、シールリップ４１が外向きとなるため、外部ダストに対する優れた密封性を奏する。

更に、図２の状態からベース１とカバー２とを互いに上下に開こうとした場合は、ベース１の側板部１２が、ガスケット４に対して相対的に下方へ移動することになるので、シールリップ４１が前記側板部１２の内側面１２ａとの摩擦力により起立変形しようとすることによって、シール面４１ａの面圧が増大すると共に、シールリップ４１の傾斜方向への復元力は、ベース１の底板部１３とカバー２とを互いに近接させる方向に作用するため、ガスケット４自体がベース１とカバー２間の結合力を発現することになる。したがって、ベース１とカバー２の結合を螺子部材に依存する割合を減少させ、螺子部材の数を減少させて、部品コストや組立時の作業コストを低減することができる。

また、（１）式及び／又は（２）式を満足する寸法関係とすれば、シールリップ４１が、ベース１の側板部１２とガスケット４の基部４２との間で圧縮されることにより前記側板部１２の上端とカバー２の上面との間から外側へはみ出すのを、有効に防止することができる。

図４は、上記第一の形態におけるカバーの形状変更例を、ベースとカバーの未嵌合状態で示す部分断面図、図５は、同じくベースとカバーの嵌合状態で示す部分断面図である。この例のものは、カバー２が、天板部２１と、その外周縁に沿って略垂直に屈曲形成された側板部２２からなるものである点で、図１及び図２と異なっている。

ゴム状弾性材料からなるガスケット４は、図４に示されるように、カバー２の側板部２２の外側面２２ａから先端部（下端面）２２ｃにかけて一体的に接着された基部４２と、この基部４２の外周側へ、ベース１の収納部１１と反対側（図における上側）が凹形状となるように延びるシールリップ４１からなり、このシールリップ４１が、カバー２の側板部２２の外周側を包囲するように延びるベース１の側板部１２の内側面１２ａに、図５に示されるように、座屈状態で密接されるようになっている。

また、この例においても、先に説明した図１と同様、好ましくは（１）式及び／又は（２）式と、（３）式による寸法関係が適用される。

したがって、この場合も、ガスケット４が低反発であるため、カバー２の装着が容易で、ベース１及びカバー２への変形力も小さく、それにも拘らず外部ダストに対する密封性に優れ、ベース１とカバー２の結合を螺子部材に依存する割合を減少させることができ、更には、ベース１の側板部１２とガスケット４の基部４２との間からシールリップ４１が外側へはみ出すのを有効に防止することができる。

なお、ベース１及びカバー２がＨＤＤ用であって、外観が直方体状をなしているものは、平面投影形状における各隅部を丸く形成し、その曲率半径が大きいほど密封性が向上する。ここでは、隅部における密封性を向上させるための方法を説明する。

図６は、この方法を説明するための、ベース１、カバー２及びガスケット４の隅部Ａを示す平面図、図７は、ガスケット４を図６におけるXX−XX位置で切断した断面図、図８は、ガスケット４を図６におけるXXI−XXI位置で切断した断面図である。すなわち図６に示される例では、ベース１の側板部１２の内側面１２ａと、これに密接されるガスケット４の外周シール面４１ａは、平面投影形状が長方形の四つの隅部（図では一つの隅部のみ示される）Ａを丸めた形状をなしている。

ガスケット４は、基本的には先に説明した図１と同様のものであって、すなわち図７及び図８に示されるように、カバー２の外周部一体的に接着された基部４２と、この基部４２の外周側へ、ベース１の収納部と反対側が凹形状となるように断面略Ｊ字形をなして延びるシールリップ４１からなり、このシールリップ４１の外周シール面４１ａが、カバー２の外周縁２ａの外周側を包囲するように延びるベース１の側板部１２の内側面１２ａに座屈状態で密接されるようになっている。

ガスケット４の外周シール面４１ａは、図６に一点鎖線で示される未装着状態では、各隅部Ａにおける湾曲面の曲率半径ｒ_１が、この隅部Ａにおけるベース１の側板部１２の内側面１２ａの曲率半径ｒ_２よりも小さいものとなっている。

またこのガスケット４は、図７と図８の比較からも明らかなように、隅部Ａでは、カバー２の外周縁２ａからの突出長さＬ_２が、隅部Ａ以外の部分であるストレート部Ｂ（多角形の各辺に相当する部分）における突出長さＬ_１よりも大きいものとなっている。

上記構成によれば、ベース１及びガスケット４の平面投影形状が、隅部Ａを丸めた多角形をなすものにおいて、ガスケット４のつぶし量δが、ストレート部Ｂよりも隅部Ａで大きくなる。そして、プレス成形により製作されるベース１は、ＨＤＤの小型化に伴い、隅部Ａを高精度に成形することが困難になるが、上述のように、ガスケット４のつぶし量δが隅部Ａで大きくなることによって、この隅部Ａでの良好な密封性を確保することができる。

本発明は、例えばＨＤＤにおけるベースとトップカバーとの間の密封構造として有用である。

Claims (2)

1. 収納部（１１）を有するベース（１）と、このベース（１）に前記収納部（１１）を閉塞するように嵌合されるカバー（２）との間を、ゴム状弾性材料からなるガスケット（４）を介して密封する密封構造であって、前記ガスケット（４）は、前記カバー（２）の外周縁（２ａ）及び下面外周部（２ｂ）に一体的に接着されてその接着部から外周側かつ前記収納部（１１）側へ斜めに延びる基部（４２）と、この基部（４２）における前記接着部と反対側の端部から外周側へ、前記収納部（１１）と反対側が凹形状となるように延びるシールリップ（４１）からなり、前記ベース（１）と前記カバー（２）が互いに嵌合されたときに、前記シールリップ（４１）が、前記カバー（２）の側周面を包囲するように延びる前記ベース（１）の側板部（１２）に、前記基部（４２）に対して前記収納部（１１）と反対側へ折り返されるように座屈した状態で密接されることを特徴とするガスケットによる密封構造。
2. ガスケット（４）の基部（４２）とベース（１）の側板部（１２）の間の隙間の断面積をＳ_Ａ、シールリップ（４１）の断面積をＳ_Ｂ、シールリップ（４１）の凹形状の底部からカバー（２）の上面までの高さをＨ、ガスケット（４）の基部（４２）から外周側へのシールリップ（４１）の突出幅をＷとすると、次の２式、
   Ｓ_Ａ≧Ｓ_Ｂ ・・・（１）
   Ｈ＞Ｗ ・・・・（２）
   の一方又は双方を満足する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。

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