JP7183880B2

JP7183880B2 - 封止構造

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Publication number: JP7183880B2
Application number: JP2019047148A
Authority: JP
Inventors: 雅宣横井
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020148278A

Description

本発明は、第１部材と第２部材との間をガスケットで封止する封止構造に関するものである。

特許文献１に開示の密封構造においては、溝に装着されたガスケットの挿着性が安定するように、ガスケットを、溝底面と密着する部位と溝側面に当接する一対の突出部による三点で支持することによりガスケットを溝に装着したときの姿勢を安定させることができるようになっている。

特許第５１５１２４１号公報

ところで、溝形状は板金プレスにて製作することが一般的であるが、コーナーでの曲線部（コーナーＲ部）は直線部に比べてプレス加工の際に絞りにくく溝の開口角度が開きやすい。即ち、溝幅が溝底側から開口部に向かって広くなりやすい。溝の開口角度が開くと、ガスケットの反力によりガスケット浮き方向に分力が発生する。これにより、ガスケットが溝から脱落しやすくなる。

本発明の目的は、環状溝からガスケットを脱落しにくい封止構造を提供することにある。

上記課題を解決するための封止構造は、第１部材と、プレス加工による直線部と曲線部とを有する環状溝が形成された第２部材と、前記環状溝に入り、前記第１部材と前記第２部材との間をシールするガスケットと、を備え、前記ガスケットは、本体部と、前記本体部の左右に突出して前記環状溝の側面に接触する突出部と、前記本体部の下で前記環状溝の底部に接触するとともに前記本体部の上で前記第１部材に接触するシール部と、を有し、前記ガスケットのガスケット幅が前記直線部に対応する部分より前記曲線部に対応する部分の方が小さくなっていることを要旨とする。

これによれば、溝形状について曲線部は直線部に比べてプレス加工の際に絞りにくく溝の開口角度が開きやすいが、ガスケット幅が直線部に対応する部分より曲線部に対応する部分の方が小さくなっているので、環状溝からガスケットを脱落しにくくすることができる。

また、封止構造において、前記ガスケット幅が前記直線部に対応する部分と前記曲線部に対応する部分との間で徐々に変化しているとよい。
また、封止構造において、前記直線部に対応する突出部と前記曲線部に対応すると突出部の突出量は一定であり、前記直線部に対応する本体部の幅と前記曲線部に対応する本体部の幅を変化させることにより、ガスケット幅を変化させているとよい。

本発明によれば、環状溝からガスケットを脱落しにくい封止構造を提供することができる。

（ａ）は実施形態における封止構造の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ線での断面図。封止構造の一部拡大断面図。封止構造の一部拡大断面図。（ａ），（ｂ）はガスケットの断面図。比較のための封止構造の一部拡大断面図。（ａ），（ｂ）は別例のガスケットの断面図。（ａ），（ｂ）は別例のガスケットの断面図。別例の封止構造の平面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。

図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、封止構造１０は、第１部材２０と、第２部材３０と、ガスケット４０と、を備える。
第２部材３０の上に第１部材２０が配置される。第１部材２０の下面は平坦面となっている。第２部材３０は、金属板、例えば鉄板よりなり、プレス成形品である。第２部材３０の上面は平坦面となっている。第２部材３０の上面において、下方（Ｚ方向）に窪む環状溝３５がプレス加工により形成されている。環状溝３５は、底面が溝幅方向の中央部で深さが最も深くなる。図１（ａ）に示すように、環状溝３５は、長方形状の環状をなしている。環状溝３５は、４つの直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄと四隅の曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄとを有する。詳しくは、環状溝３５の平面構成として、Ｘ方向に延びる平行なる直線部３６ａ，３６ｂ、Ｙ方向に延びる平行なる直線部３６ｃ，３６ｄ、及び、四隅の曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを有する。図２、図３に示すように、環状溝３５は、断面形状において長方形状をなし、左右の側面３５ａ，３５ｂと底部３５ｃを有する。

図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、ゴム材よりなるガスケット４０は、環状をなし、環状溝３５に入り、第１部材２０と第２部材３０との間をシールする。つまり、第１部材２０と第２部材３０との間の隙間が、環状溝３５に装着される環状のガスケット４０により封止される。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ガスケット４０は、本体部５０と、突出部６０，６１，６２，６３と、シール部７０，７１を有する。
本体部５０は、環状溝３５の幅方向における寸法が環状溝３５の溝幅よりも小さい。本体部５０は、ガスケット４０の長手方向に延びている。

突出部６０，６１，６２，６３は、本体部５０の左右に突出して環状溝３５の側面３５ａ，３５ｂに接触する。詳しくは、突出部６０，６１は、一対の溝底側突出部であり、ガスケット４０の本体部５０における環状溝３５の溝底側に本体部５０から幅方向の両側にそれぞれ突出しており、環状溝３５の側面３５ａ，３５ｂに当接する。突出部６０，６１は、ガスケットの長手方向に沿って設けられている。突出部６２，６３は、一対の開口部側突出部であり、ガスケット４０の本体部５０における環状溝３５の開口部側に本体部５０から幅方向の両側にそれぞれ突出しており、環状溝３５の側面３５ａ，３５ｂに当接する。突出部６２，６３は、ガスケットの長手方向に沿って設けられている。

図２、図３に示すように、シール部７０は、本体部５０の下で環状溝３５の底部３５ｃに接触する。シール部７１は、本体部５０の上で第１部材２０に接触する。この一対のシール部７０，７１は、環状溝３５の深さ方向における本体部５０の両端において第１部材２０の下面と第２部材３０の環状溝３５の溝底面にそれぞれ密着する。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ガスケット４０の縦断面形状は本体部５０の中心に対して左右対称であり、突出部６０，６１，６２，６３及びシール部７０，７１はガスケット４０の延設方向において同一形状・同一寸法である。

図４（ａ）は、ガスケット４０における、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分での断面図である。図４（ａ）において、突出部６０，６２の突出量はｄ１であり、突出部６１，６３の突出量はｄ２である。突出部６０，６２の先端と突出部６１，６３の先端との距離であるガスケットの幅はＷ１である。

図４（ｂ）は、ガスケット４０における、曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分での断面図である。図４（ｂ）において、突出部６０，６２の突出量はｄ１であり、突出部６１，６３の突出量はｄ２である。突出部６０，６２の先端と突出部６１，６３の先端との距離であるガスケット幅はＷ１より小さいＷ２である。

図４（ａ）及び図４（ａ）に示すように、ガスケット幅Ｗ２は、ガスケット幅Ｗ１よりも小さくなっている。つまり、ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっている。

このように、ガスケット４０における、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する突出部６０，６１，６２，６３と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応すると突出部６０，６１，６２，６３の突出量ｄ１，ｄ２は一定であり、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する本体部５０の幅Ｗ１０と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する本体部５０の幅Ｗ１１を変化させることにより、ガスケット幅（Ｗ１，Ｗ２）を変化させている。

また、ガスケット４０における直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の境界部分Ｃ（図１（ａ）参照）において、突出部６０，６１，６２，６３の突出量は一定のまま、ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分との間で徐々に変化している。即ち、図４（ａ）に示すガスケット４０における、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分でのガスケット幅Ｗ１から、図４（ｂ）に示すガスケット４０における、曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分でのガスケット幅Ｗ２に急に変わるのではなく徐々に本体部５０の幅が変化する。

次に、作用について説明する。
第１部材２０と第２部材３０とをガスケット４０を介してシールする前段階において、第２部材３０の環状溝３５にガスケット４０を挿入する。この状態において、例えば、逆さまにして運ぼうとする際に、ガスケット４０が第２部材３０の環状溝３５から脱落しないようにする。

そのために、ガスケット４０は環状溝３５の側面３５ａ，３５ｂに接触する突出部６０，６１，６２，６３を有し、ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。

このように、第２部材３０は板金プレス部品で製作されており、防水シール構造として、第２部材３０に設けられた環状溝３５にガスケット４０を嵌め込む。
ここで、図２に示すように、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄでは、ガスケット４０は環状溝３５にガスケット４０の反力Ｆ１，Ｆ２のみで保持されている。ガスケット４０が脱落しないためには環状溝３５の形状の精度が必要であるが、コーナーでの曲線部（コーナーＲ部）は直線部に比べてプレス加工の際に絞りにくく溝の開口角度が開きやすい。このような状況にてガスケット４０の形状を工夫することによりガスケット４０の脱落を防止することができる。

詳しく説明する。
板金プレス部品である第２部材３０における環状溝３５のコーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの溝形状を精度良く作ることはコストアップとなるため、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対してコーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄのガスケット形状を工夫することにより、図３に示すようにガスケット４０の反力Ｆ１１，Ｆ１２に伴うガスケット浮き方向分力Ｆ２０の発生を抑え、ガスケット脱落を防止する。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、コーナーの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄでのガスケット幅Ｗ２を、直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄでのガスケット幅Ｗ１より小さく設定する。幅Ｗ１，Ｗ２は、ガスケット４０を圧縮したときにシールの必要面圧が確保できるだけの寸法にとどめる。また、ガスケット幅は、ガスケット４０における直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分のつなぎ箇所では徐変する。

コーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄは環状溝３５の開口部角度が大きく、即ち、溝幅が溝底側から開口部に向かって広くなるが、コーナーの曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄでのガスケット幅Ｗ２と直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄでのガスケット幅Ｗ１とが等しい比較例である図５においてはガスケット４０の反力Ｆ３１，Ｆ３２に伴うガスケット４０の浮き方向分力Ｆ４０が大きくなる。

これに対し本実施形態においては、コーナーの曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄでのガスケット幅Ｗ２を直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄでのガスケット幅Ｗ１に対して縮小する。これにより、図３においてガスケット４０の浮き方向分力Ｆ２０を小さくできる。つまり、図５でのガスケット４０の浮き方向分力Ｆ４０に比べ図３においてガスケット４０の浮き方向分力Ｆ２０を抑えることが可能となり、プレス部品のコストアップをすることなくガスケット脱落を防止できる。

また、コーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄのプレス部品精度をゆるくできるため、コストダウンとなる。
また、熱が加わった時において、図１（ｂ）及び図１（ｃ）にδで示すように金属製の第２部材３０は熱が伝わりやすく、ゴム製のガスケット４０より早く延びる為、環状溝３５の側面でガスケット４０が外周側に押される。これによりガスケット４０は縮む力が作用して反力も大きくなり、浮き方向分力も大きくなろうとする。ここで、プレス部品である第２部材３０とガスケット４０との線膨張係数差によって生じる反力Ｆ３１，Ｆ３２の増加をコーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄにおいて吸収できるため、脱落防止改善効果がある。

また、コーナーでの曲線部（コーナーＲ部）３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの反力Ｆ１１，Ｆ１２が小さいため、環状溝３５に対する組み付け性が向上する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）封止構造１０は、第１部材２０と、プレス加工による直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄと曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄとを有する環状溝３５が形成された第２部材３０と、環状溝３５に入り、第１部材２０と第２部材３０との間をシールするガスケット４０と、を備える。ガスケット４０は、本体部５０と、本体部５０の左右に突出して環状溝３５の側面３５ａ，３５ｂに接触する突出部６０，６１，６２，６３と、本体部５０の下で環状溝３５の底部３５ｃに接触するとともに本体部５０の上で第１部材２０に接触するシール部７０，７１と、を有する。ガスケット４０のガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっている（Ｗ１＞Ｗ２）。

これにより、溝形状について曲線部は直線部に比べてプレス加工の際に絞りにくく溝の開口角度が開きやすいが、ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっているので、環状溝３５からガスケット４０を脱落しにくくできる。

また、特許文献１での図５に示されているように溝側面が傾斜している場合には突出部が変形してシールする構成ではコーナー部においてガスケットが溝から脱落しやすい。これに対し本実施形態ではガスケット幅が直線部に対応する部分より曲線部に対応する部分の方が小さくなっているので、環状溝からガスケットを脱落しにくくすることができる。

（２）ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分と曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分との間で徐々に変化している。これによって、より環状溝３５からガスケット４０を脱落しにくくできる。

（３）ガスケット幅を直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなるようにするために、本体部５０の幅を変更して、突出部６０，６１，６２，６３の突出量を一定にした。これにより、ガスケットの成形型の作成が容易になる。

また、突出部６０，６１，６２，６３の突出量を変化させてガスケット幅を変更した場合に比べ、ガスケット取り付けに伴う突出部の変形について直線部での反力と曲線部での反力との差を抑制できる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ガスケット幅を直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなるようにするために、本体部５０の幅を変更して、突出部６０，６１，６２，６３の突出量を一定にしたものに限らない。本体部５０の幅を一定として、突出部６０，６１，６２，６３の突出量を変更しても良い。

○ガスケットの断面形状は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示したものに限らない。
例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ガスケット４０は、本体部５１と、本体部５１の左右に突出して環状溝３５の側面に接触する突出部６５，６６と、本体部５１の下で環状溝３５の底部に接触するとともに本体部５１の上で第１部材２０に接触するシール部７５，７６と、を有する。ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっている。

他にも、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ガスケット４０は、本体部５２と、本体部５２の左右に突出して環状溝３５の側面に接触する突出部６７ａ，６７ｂ，６８ａ，６８ｂと、本体部５２の下で環状溝３５の底部に接触するとともに本体部５２の上で第１部材２０に接触するシール部７７，７８と、を有する。シール部７７，７８は、それぞれ、先端側が二又に分かれている。ガスケット幅が直線部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄに対応する部分より曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対応する部分の方が小さくなっている。

○ 図１（ａ）に示したように環状溝３５の平面構造は、平行なる直線部３６ａ，３６ｂ、平行なる直線部３６ｃ，３６ｄ、及び、四隅の曲線部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを有する構成でなくてもよい。例えば、図８に示すように、平行なる直線部３８ａ，３８ｂ、及び、直線部３８ａ，３８ｂの両端の曲線部３９ａ，３９ｂを有する構成であってもよい。また、略三角形でも略五角形以上でもよい。

要は、プレス加工による直線部と曲線部とを有する環状溝に対して、反力でガスケットを保持する場合に適用できる。

１０…封止構造、２０…第１部材、３０…第２部材、３５…環状溝、３５ａ，３５ｂ…側面、３５ｃ…底部、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…直線部、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ…曲線部、４０…ガスケット、５０…本体部、６０，６１，６２，６３…突出部、７０，７１…シール部、ｄ１，ｄ２…突出量、Ｗ１，Ｗ２…ガスケット幅、Ｗ１０，Ｗ１１…本体部の幅。

Claims

第１部材と、
プレス加工による直線部と曲線部とを有する環状溝が形成された第２部材と、
前記環状溝に入り、前記第１部材と前記第２部材との間をシールするガスケットと、
を備え、
前記環状溝は、一対の側面と、該一対の側面を繋ぐ底部とを有し、
前記ガスケットは、
本体部と、
前記本体部の左右に突出して前記一対の側面に接触する突出部と、
前記本体部の下で前記底部に接触するとともに前記本体部の上で前記第１部材に接触するシール部と、を有し、
前記突出部のうち、前記環状溝の開口部側において前記本体部から左右に突出して前記一対の側面に当接する一対の突出部を開口部側突出部とするとともに、前記環状溝の底部側において前記本体部から左右に突出して前記一対の側面に当接する一対の突出部を溝底側突出部とし、該溝底側突出部の先端同士の距離をガスケット幅とすると、
前記直線部に対応する部分の前記ガスケット幅より前記曲線部に対応する部分の前記ガスケット幅の方が小さくなっていることを特徴とする封止構造。
前記ガスケット幅が前記直線部に対応する部分と前記曲線部に対応する部分との間で徐々に変化していることを特徴とする請求項１に記載の封止構造。
前記直線部に対応する突出部と前記曲線部に対応する突出部の突出量は一定であり、前記直線部に対応する本体部の幅と前記曲線部に対応する本体部の幅を変化させることにより、前記ガスケット幅を変化させていることを特徴とする請求項１又は２に記載の封止構造。