JP5151241B2 - 密封構造 - Google Patents

Description

本発明は、２部材間の隙間をガスケットによって密封する密封構造に関するものである。

２部材間の隙間を密封する密封装置には、ガスケットやパッキン等種々のものが従来から知られており、その形状も多種多様である。また、それら密封装置が用いられる密封構造も様々である。

例えば、特許文献１には、装着溝の溝底を湾曲面としてガスケットの溝底側が装着溝の側面側に向かってスライドするのを抑制してガスケットの倒れを防止するとともに、断面を対称形状に形成してガスケットの表裏の向きに関係なく装着可能に構成したものが開示されている。

また、特許文献２には、インジェクター用パッキンとして、内外周面の軸方向両側に突起部を設けるとともに、インジェクターの外周面及びハウジングの内周面に対してつぶし代がある部分とない部分とが形成されるように構成したものが開示されている。これにより、パッキンが受ける圧力の高低にかかわらずシール性が発揮されるようにするとともに装着空間に対する充填率の増大を抑制し、隙間へのパッキンのはみ出しを防止している。

さらに、特許文献３には、エンジンのシリンダヘッドとヘッドカバーとの間に装着されるガスケットに関し、締め付けられる前の状態においてガスケットの収容溝の溝底とガスケットとの間に隙間が形成されるように構成し、締め付け時においてはガスケットの一部が収容溝の溝底との間の隙間を埋めるように変形することで、ガスケットの露出部がシリンダヘッドとヘッドカバーとの間の隙間にはみ出すのを抑制したものが開示されている。
特開２００６−２００６４９号公報 特開２００２−３４０１９１号公報 実開平２−１２４３７１号公報

ところで、近年、製造コストの低減を図る目的から、金属製のハウジング等においてはプレス加工によってガスケットの装着溝を形成する場合がある。装着溝をプレス加工によって形成する場合、溝の断面形状を矩形に形成することは実質困難であり、装着溝の側面と溝底との境目や開口部等の角部が湾曲した形状となる。また、係る装着溝の寸法公差は、他の工法によって形成した場合と比べて大きいものとなる。

一方で、装置の小型化の要請から密封装置の構成もより小型のものが求められており、装着溝をプレス加工によって形成する場合においては、その寸法公差の大きさが装置の小型化の大きなネックとなる。

このように装着溝の形状の寸法公差が大きい条件下では、上述した従来技術によっては、ガスケット等の装着時の脱落や倒れを十分に防止できない場合がある。すなわち、上述の従来技術は、ガスケットや装着溝の形状が所定の寸法通りに形成されることを前提としたものであり、装着溝を金属製ハウジングにプレス加工によって形成する場合には、装着溝の形状に細かい制限を加えることは困難である。

この点を、図６を参照して説明する。図６は、従来技術に係る密封構造の模式的断面図を示している。

図に示す密封構造は、不図示の手段により互いに組み付けられる２部材（一方の部材１００と他方の部材２００）間の隙間をガスケット３００によって密封する構造である。一方の部材１００には、断面が略矩形の装着溝１０１が設けられており、この装着溝１０１にガスケット３００が装着される。

ガスケット３００は、本体部３０１と、本体部３０１から幅方向の両側にそれぞれ突出する一対の突出部３０２、３０３とを備えている。本体部３０１は、横断面が縦長の形状であり、ガスケット３００の装着溝１０１への装着性を良くするため、横幅が装着溝１０１の横幅よりも狭くなるように構成されている。

ガスケット３００は、装着溝１０１内に装着された後に、一方の部材１００と他方の部材２００の組み付けによって圧縮される。そして、本体部３０１の縦方向の両端部が、装着溝１０１の溝底面１０２と他方の部材２００の表面２０１とに密着してシール面３０４、３０５が形成される。

ガスケット３００の本体部３０１は、上述のように横断面が縦長に構成されているため、ガスケット３００は装着溝１０１の中で倒れ易い。そこで、本体部１０１の両側に設けられた突出部３０２、３０３が装着溝１０１の両側面にそれぞれ当接することにより、ガスケット３００の倒れが防止されている。

また、ガスケット３００の形状は、装着性の向上を図るため表裏で対称となるように構成されているため、突出部３０２、３０３は、ガスケット本体部３０１の側面中央部に設けられている。

しかしながら、このような構成において、装着溝１０１をプレス加工によって形成する場合には、図６において実線で示すように、装着溝１０１の溝底１０２や溝底１０２と側面１０３との境目が大きく湾曲した構成となって、装着溝１０１の側面１０３において平面状に形成される領域が狭くなってしまう。

突出部３０２、３０３は、装着溝１０１が図６において破線１０４で示す略矩形断面の形状に形成されることを前提として、装着溝１０１の平面上に形成された側面１０３と当接するように構成されている。そのため、装着溝１０１の側面１０３の平面状の領域が減少することで装着溝１０１の溝底側において突出部３０２、３０３と装着溝１０１との間につぶし代Ｉが形成される。

このようなつぶし代が発生すると、ガスケット３００が装着溝１０１に収まらなかったり、装着時に装着溝１０１から受ける反発力が大きくなって装着姿勢が不安定となり、脱落を生じる原因となる。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、装着溝の寸法公差が大きい場合でも、ガスケットの装着性が安定する密封構造を提供することにある。

また、本発明の目的は、装着溝の寸法公差にかかわらずガスケットの装着性が安定することにより、製作コストの削減を図ることができる密封構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
２部材間の隙間をガスケットによって密封する密封構造であって
前記ガスケットは、前記２部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に装着されてお
り、
前記ガスケットは、前記装着溝の幅方向における寸法が前記装着溝の溝幅よりも小さい本体部を備えるとともに、前記装着溝の深さ方向における前記本体部の両端に、前記２部材のうちの他方の部材の表面と前記装着溝の溝底面にそれぞれ密着する一対のシール面を有する密封構造において、
前記装着溝は、プレス加工によって形成され、溝底面が溝幅方向の中央部で溝深さが最も深くなる湾曲面で構成された溝であり、
前記ガスケットの本体部における前記装着溝の溝底側には、本体部から幅方向の両側にそれぞれ突出するとともに前記装着溝の開口部側に倒れるように変形して前記装着溝の表面に当接する一対の溝底側突出部が、前記装着溝の溝底面に密着するシール面を挟んで前記ガスケットの長手方向に沿って設けられ、
前記ガスケットの本体部における前記装着溝の開口部側に、本体部から幅方向の両側にそれぞれ突出するとともに前記装着溝の側面に当接する一対の開口部側突出部が、前記一対の溝底側突出部が開口部側に倒れることが阻害されないように、前記一対の溝底側突出部に対し所定の間隔を空けて、前記ガスケットの長手方向に沿って設けられ、
前記ガスケットの横断面は、一対のシール面間の中心線に対して対称な形状であることを特徴とする。

本発明によれば、装着溝に装着されたガスケットは、装着溝の溝底面に密着する本体部の端部と、その両側で装着溝の溝底側の表面に当接する一対の突出部とにより、溝底側において三点で支持される構成となり、縦長に構成されたガスケットの装着状態の姿勢が安定する。

また、装着溝の製作時における寸法誤差によって装着溝の溝底の湾曲面の曲率等が変化し、その大きさによっては突出部と装着溝との間につぶし代が発生する場合があるが、そのような場合には、突出部が装着溝の開口部側に倒れるように変形することにより装着溝からの反発力が吸収され、ガスケットの装着姿勢が不安定となるのが抑制される。すなわち、装着溝の寸法公差が大きいために溝の側面において平面状に形成される領域が狭くなってしまった場合でも、装着溝の寸法誤差を吸収してガスケットの装着姿勢が維持され、ガスケットが装着溝から脱落するのが抑制される。

また、装着溝の寸法公差が大きい場合でもガスケットの装着姿勢が不安定とならないので、装着溝の加工精度を落とすことが可能となり、製作コストの削減を図ることができる。

寸法公差が大きくなるプレス加工によって装着溝を形成しても、ガスケットの装着姿勢は不安定とならないので、製作コストの削減を図ることができる。

このようにすれば、突出部によってガスケット本体部における装着溝の開口部側の部分の装着姿勢が安定し、ガスケットの倒れが抑制される。

このようにすれば、ガスケットの表裏に関係なくガスケットを装着溝に装着することができる。したがって、ガスケットの装着時にガスケットの表裏を確認する必要がなくなり、装着性が向上される。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明により、装着溝の寸法公差が大きい場合でも、ガスケットの装着性が安定し、また、装着溝の寸法公差にかかわらずガスケットの装着性が安定することにより、製作コストの削減を図ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（参考例）
図１〜図３を参照して、本発明の参考例に係る密封構造について説明する。図１は本発明の参考例に係る密封構造の模式的断面図である。図２は本発明の参考例に係るガスケットの平面図である。図３は本発明の参考例に係るガスケットの模式的斜視図である。

＜密封構造の概略＞
本参考例に係る密封構造は、２部材（一方の部材１０と他方の部材２０）間の隙間をガスケット３０によって密封する構造である。これら一方の部材１０と他方の部材２０は、不図示の手段（例えば、嵌合、ねじによる締結、接着などの公知の手段）により互いに組み付けられる。なお、図においては、一方の部材１０と他方の部材２０とを組み付ける前の状態を示している。

これらを組み付けた後の状態については、特に図示しないが、対象製品によっては、一方の部材１０に設けられた装着溝１１が塞がるように一方の部材１０の表面と他方の部材２０の表面を密着させて、両者を組み付ける場合もある。また、２部材間にある程度の隙間が形成されるように両者を組み付ける場合もある。

＜装着溝の構成＞
ガスケット３０を装着するための装着溝１１は、一方の部材１０における他方の部材２０との対向面に設けられている。装着溝１１は、溝底１２が湾曲面によって構成されており、溝幅方向における中央部が装着溝１１の深さの最も深い部分となる。また、溝底１２と側面１３との境目や溝開口部と一方の部材１０の表面との境目も湾曲した構成となっている。この溝形状は、製作コストの比較的低廉なプレス加工によって装着溝１１を形成した場合に形成される。

なお、装着溝の制作方法としては、プレス加工に限られるものではなく、例えば、切削加工によって製作してもよい。この場合には、加工精度を落とすことで結果的に溝底が湾曲した形状となるようにしてもよい。すなわち、装着溝を略矩形断面に形成するために必要な加工精度が不要となる。

＜ガスケットの構成＞
ガスケット３０は、本体部３１と、本体部３１における装着溝１１の溝底側から幅方向の両側にそれぞれ突出する一対の突出部３２、３３とを備えている。

本体部３１は、縦方向（装着溝１１の深さ方向）の両端部に一対のシール面３４、３５
を有している。これらのシール面３４、３５のうちの一方が、一方の部材１０に設けられた装着溝１１の溝底１２に密着し、他方が、他方の部材２０の表面２１に密着する。これにより、２部材間の隙間が密封される。

ガスケット３０の平面形状（上面から見た形状）は、ガスケットが適用される対象製品に応じて多種多様であり、図２に示しているのはその一例である。他のガスケットの平面形状としては、例えば、円形のものや多角形のものの他、複雑な形状のものもある。また、装着溝１１の平面形状は、特に図示しないが、ガスケット３０の平面形状と相似する形状である。

ガスケット３０が２部材間で圧縮されていない状態においては、本体部３１の横断面は縦長の形状（シール面３４、３５の先端同士の距離が幅方向の厚みよりも長い形状）に構成されており、その横幅は装着溝１１の溝幅よりも狭くなるように構成される。ここで、横断面とは、ガスケット３０の長手方向に垂直な断面を意味するものであり、例えば、図２におけるＡＡ断面がこれに相当する。

このように、本体部３１の横断面を縦長の形状とすることにより、小型の場合であっても密封性能を満足するようなつぶし率や充填率を達成することができる。また、本体部３１の横幅を装着溝１１の溝幅よりも狭くすることにより、ガスケット３０の装着溝１１への装着性の向上が図られる。

一対のシール面３４、３５のうち溝底１２に密着するシール面３５は、装着溝１１の溝底１２の一番深い部分で当接し、一対の突出部３２、３３は、その両側で装着溝１１の溝底１２側の表面に対してそれぞれ当接する。これにより、本体部３１が装着溝１１に対して溝底１２側において三点で支持される構成となり、ガスケット３０を装着溝１１に装着したときの姿勢が安定する。

また、一対の突出部３２、３３は、図３に示すように、本体部３１の両側面における装着溝１１の溝底１２側に、それぞれガスケット３０の長手方向に沿ってその全域にわたって設けられている。したがって、ガスケット３０の全体にわたって装着時における姿勢を安定させることができる。

一対の突出部３２、３３は、これらの先端部間の幅が、装着溝１１の溝幅と同程度となるよう構成されており、基本的に装着溝１１の側面１３に当接するように構成されている。

しかしながら、装着溝１１の製作時における寸法誤差によっては、図１において破線１４で示した溝底１２と側面１３との境目の傾斜面に当接する構成となる場合もあり、装着溝１１の溝底１２側は、開口部側から溝底側に向うにつれて溝幅が徐々に減少していく構成となっているため、突出部３２、３３の先端部には装着溝１１に対してつぶし代が発生する。この場合、突出部３２、３３は、図１において破線３２ａ、３３ａで示すように、装着溝１１の開口部側に倒れるように変形して装着溝１１の表面に当接する状態となる。

＜本参考例の優れた点＞
図１において破線で示すように、装着溝１１の製作時における寸法誤差によって突出部３２、３３の先端部と装着溝１１との間につぶし代が発生した場合には、装着溝１１の開口部側に倒れるように変形することによって、装着溝１１の寸法誤差を吸収することができる。

すなわち、突出部３２、３３が倒れることによって装着溝１１から受ける反発力をある
程度逃がすことができ、ガスケット３０を装着溝１１に装着したときの姿勢が不安定となるのが抑制される。

したがって、ガスケット３０を装着溝１１に装着する際やガスケット３０を装着してから２部材を組み付ける際にガスケット３０が装着溝１１から脱落するのを抑制することができる。

また、突出部３２、３３が倒れることにより装着溝１１からの反発力が吸収されることで、２部材を組み付けたときにシール面３４、３５に発生する面圧のばらつきが抑制され、密封性能が安定する。

また、本参考例に係る密封装置は、上述のように、装着溝１１の寸法に誤差が生じて装着溝１１の側面において平面上に形成される領域が減少した場合でも、ガスケット３０の装着姿勢が不安定とならないので、装着溝１１の寸法公差が大きくなる条件下において好適に適用することができる。

したがって、装着溝１１の製作において、コストは低廉だが寸法公差が大きくなってしまうプレス加工等の工法を採用した場合でも、ガスケット３０の装着性の低下が抑制され、製造コストの削減を図ることができる。

（実施例１）
次に、図４を参照して、本発明の実施例１について説明する。図４は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。本実施例に係る密封構造は、参考例のガスケット３０における装着溝１１の開口部側に、ガスケット３０の倒れ防止用の一対の突出部３６、３７を設けた構成である。その他の構成及び作用については参考例と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例に係るガスケット３０’は、本体部３１における装着溝１１の開口部側の側面から幅方向の両側にそれぞれ突出する一対の突出部３６、３７を備えている。これにより、装着溝１１内で一対の突出部３６、３７がガスケット３０’を支えることによって、ガスケット３０’の倒れを抑制することができる。

また、これら一対の突出部３６、３７は、溝底側の突出部３２、３３と同様に、それぞれガスケット３０’の長手方向に沿ってその全域にわたって設けられている。したがって、ガスケット３０’の全体にわたって装着時における姿勢を安定させることができる。

また、開口部側の突出部３６、３７と溝底側の突出部３２、３３は、溝底側の突出部３２、３３が開口部側に倒れることが阻害されないように、所定の間隔を空けて設けられている。したがって、ガスケット３０’の全体的な形状は、図４に示すように、ガスケット側面の縦方向中央部がくびれたような形状となっている。

また、図４からわかるように、ガスケット３０’は、その横断面が一対のシール面３４、３５間の中心線（シール面３４の先端の接線に平行、かつシール面３５の先端の接線に平行であって、これらの中間にある線）Ｘに対して対称な（つまり、図４において上下対称な）形状となっている。

したがって、ガスケット３０’の平面形状が円形や楕円形や正多角形など、ガスケット３０’の表裏が同一な形状であっても、表裏の向きに関係なくガスケット３０’を装着溝１１に装着することができる。すなわち、表裏が同一形状のガスケット３０’であっても、装着溝１１にガスケット３０’を装着する際に、ガスケット３０’の表裏を確認する必
要がなくなり、ガスケットの装着性が向上される。

（実施例２）
次に、図５を参照して、本発明の実施例２について説明する。図５は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。本実施例に係る密封装置は、上記参考例及び実施例１において、装着溝１１の溝幅が溝底側から開口部側に向って広くなるように側面１３が傾斜した構成である。その他の構成及び作用については上記参考例及び実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

製作コスト削減のため装着溝の加工精度を落とした場合、装着溝の形状は、図５に示すような形状に形成される場合がある。すなわち、装着溝１１’は、溝幅が溝底側から開口部側に向って広くなるように形状となっており、側面１３’が傾斜している。

装着溝１１’がこのような形状であっても、ガスケット３０’は、溝底側の突出部３２、３３が装着溝１１’の開口部側に倒れるように変形することで、装着溝１１’からの反発力を吸収してガスケット３０’を安定した姿勢で装着することができる。したがって、コストの低廉な工法を採用して製造コストの削減を図ることができる。

なお、本実施例では、実施例２に係るガスケット３０’を適用して説明したが、参考例に係るガスケット３０を適用することも可能である。

図１は本発明の参考例に係る密封構造の模式的断面図である。 図２は本発明の参考例に係るガスケットの平面図である。 図３は本発明の参考例に係るガスケットの模式的斜視図である。 図４は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図５は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。 図６は従来例に係る密封構造の模式的断面図である。

符号の説明

１０ 一方の部材
１１ 装着溝
１２ 溝底
１３ 側面
２０ 他方の部材
２１ 表面
３０ ガスケット
３１ 本体部
３２、３３ 突出部
３４、３５ シール面
３６、３７ 突出部

Claims (1)

1. ２部材間の隙間をガスケットによって密封する密封構造であって
   前記ガスケットは、前記２部材のうちの一方の部材に設けられた装着溝に装着されており、
   前記ガスケットは、前記装着溝の幅方向における寸法が前記装着溝の溝幅よりも小さい本体部を備えるとともに、前記装着溝の深さ方向における前記本体部の両端に、前記２部材のうちの他方の部材の表面と前記装着溝の溝底面にそれぞれ密着する一対のシール面を有する密封構造において、
   前記装着溝は、プレス加工によって形成され、溝底面が溝幅方向の中央部で溝深さが最も深くなる湾曲面で構成された溝であり、
   前記ガスケットの本体部における前記装着溝の溝底側には、本体部から幅方向の両側にそれぞれ突出するとともに前記装着溝の開口部側に倒れるように変形して前記装着溝の表面に当接する一対の溝底側突出部が、前記装着溝の溝底面に密着するシール面を挟んで前記ガスケットの長手方向に沿って設けられ、
   前記ガスケットの本体部における前記装着溝の開口部側に、本体部から幅方向の両側にそれぞれ突出するとともに前記装着溝の側面に当接する一対の開口部側突出部が、前記一対の溝底側突出部が開口部側に倒れることが阻害されないように、前記一対の溝底側突出部に対し所定の間隔を空けて、前記ガスケットの長手方向に沿って設けられ、
   前記ガスケットの横断面は、一対のシール面間の中心線に対して対称な形状であることを特徴とする密封構造。
   

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