JP7418641B1

JP7418641B1 - ウェザーストリップ

Info

Publication number: JP7418641B1
Application number: JP2023103801A
Authority: JP
Inventors: 圭吾松本; 克則中島; 優一縫部
Original assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Priority date: 2023-06-24
Filing date: 2023-06-24
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2043-06-24

Abstract

【課題】透過音低減効果に優れたウェザーストリップを提供する。【解決手段】車両の開閉体１周縁又はボディ２開口周縁に取付けられる取付基部１０と、その取付基部１０に一体成形され前記開閉体１の閉時にボディ２側の開口周縁又は開閉体１側の開口周縁に弾接するスポンジゴム製で表面に塗料５０が施された中空シール部２０を備えたウェザーストリップ２００であって、前記中空シール部２０の前記塗料５０の硬度が、４０．０ＭＰａ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のサイドドア，バックドア，トランクリッド，フード等の開閉体の周縁又はボディの開口周縁に取付けられ、開閉体の閉時にボディ側又は開閉体に弾接して開閉体とボディとの間をシールするウェザーストリップに関する。

従来、図７に示すように、車両のドアなどの開閉体１の周縁に取付けられる取付基部１０と、その取付基部１０に一体成形され開閉体１の閉時にボディ２側の開口周縁に弾接するスポンジゴム製の中空シール部２０を備えたウェザーストリップ（ドアウェザーストリップ）１００が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなウェザーストリップ１００においては、スポンジゴム材料を低密度化、すなわち低比重化することができれば、製品原料の削減となり、資源の節約が図れ、環境にも優しい。
ただし、スポンジゴム材料を低比重化すると、質量則に従って、車外側から車内側に中空シール部２０を透過する音（以後、透過音という。）が増大してしまう傾向があることも知られている。

例えば、ドアウェザーストリップに使用される押出成形用のスポンジゴム材の比重としては、一般的に０．４５～０．７０の範囲にあることが知られているが、さらなる軽量化を目指して比重０．４０のスポンジゴム材にした場合、図８に示すように、比重０．５３，比重０．４５のものと比較して、特に人間の耳に対して大きく影響する周波数となる、２０００～４０００Ｈｚの間において透過音低減性能は大きく低下する。

このような場合、例えば中空シール部２０の厚みを増大させることによって透過音低減効果は得られるが、ウェザーストリップの圧縮荷重が増大しドア閉じ性が悪くなるので好ましくない。
また、他の透過音低減手段として、中空シール部を高比重のスポンジゴム材、あるいはソリッドゴム材で形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。こちらも全てスポンジゴム材で形成された中空シール部と比べると、圧縮荷重の増大によりドア閉じ性の悪化が懸念されるとともに、材料が複数になることや押出成形に使用する口金構造が複雑になることによりコスト高になるため更なる改良の余地があった。

特許第６４７０８２７号公報特開平１０－２３６１６３号公報

そこで、本発明の目的とするところは、透過音低減効果に優れたウェザーストリップを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のウェザーストリップは、車両の開閉体（１）周縁又はボディ（２）開口周縁に取付けられる取付基部（１０）と、前記取付基部（１０）に一体成形され前記開閉体（１）の閉時にボディ（２）開口周縁又は開閉体（１）周縁に弾接するスポンジゴム製で表面に塗料（５０）が施されたシール部（２０）を備えたウェザーストリップ（２００）であって、
前記スポンジゴムは、比重０．３０～０．５５の範囲にあり、
前記シール部（２０）の塗膜をナノインデンテーションテスタで圧子の最大押込み荷重を２０μＮに設定して計測した場合の硬度が、４０．０ＭＰａ以上であることを特徴とする。

また本発明は、前記シール部の硬度が、前記ナノインデンテーション法によって計測された前記シール部の硬度と透過音の関係式から得られるもので、透過音を１ｄＢ値以上低減させる硬度であることを特徴とする。

なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に記載された対応要素または対応事項を示す。

本発明によれば、車両の開閉体周縁又はボディ開口周縁に取付けられる取付基部と、前記取付基部に一体成形され前記開閉体の閉時にボディ開口周縁又は開閉体周縁に弾接するスポンジゴム製で表面に塗料が施されたシール部を備えたウェザーストリップにおいて、前記シール部の塗膜をナノインデンテーションテスタで圧子の最大押込み荷重を２０μＮに設定して計測した場合の硬度が、４０．０ＭＰａ以上にしたので、シール部の透過音を確実に１ｄＢ値以上低減させることができる。

すなわち、ウェザーストリップのシール部の表面に単に塗料を施して表面処理したものは、従来から存在するものであるが、自動車用ウェザーストリップのシール部の硬度と、シール部の透過音との関係に注目した技術は一切なく、そのシール部の硬度と透過音との関係を、図３に示したような関係式から導き出し、シール部の透過音を確実に１ｄＢ値以上低減させることを明確に意識して、シール部の硬度、すなわち塗膜の硬度を４０．０ＭＰａ以上にするといった発想は一切在存するものではなく、極めて特徴的な事項である。

このとき、シール部を構成するスポンジゴムの比重としては、０．３０～０．５５の範囲にあるスポンジゴム材、より好ましくは、比重０．４０～０．５５の範囲にあるスポンジゴム材であり、比重を０．４０以下にすることでウェザーストリップの軽量化が図れるとともに、製品原料の削減となり、資源の節約が図れ、環境にも優しいものとなる。

また本発明によれば、シール部の硬度が、前記ナノインデンテーション法によって計測されたシール部の硬度と透過音の関係式から得られるもので、透過音を１ｄＢ値以上低減させる硬度としたので、効果的に透過音低減を図れる。
また、シール部の硬度は、ナノインデンテーション法によって正確に計測することができる。

本発明の実施形態に係るウェザーストリップ２００を示す断面図である。図１に示すウェザーストリップ２００が撓んだ状態を示す断面図である。シール部の硬度（ＭＰａ）と透過音Ｏ.Ａ．値２０００～４０００（ｄＢ）の関係を示すグラフである。ナノインデンテーション法において最大押し込み荷重を１００μＮにして計測したシール部の硬度を、シール部を構成するスポンジゴムの比重を変えて比較したグラフである。ナノインデンテーション法において最大押し込み荷重を２０μＮにして計測したシール部の硬度を、シール部を構成するスポンジゴムの比重を変えて比較したグラフである。シール部を構成する比重０．４０のスポンジゴムに塗料を施さないときと、本実施形態に係る塗料を施したときの周波数と透過音の関係を示すグラフである。従来例に係るウェザーストリップ１００が撓んだ状態を示す断面図である。シール部を構成するスポンジゴムの比重を変えたときの波数と透過音の関係を示すグラフである。

本発明の実施形態に係るウェザーストリップ２００について、図１及び図２を参照して説明する。
このウェザーストリップ２００は、従来例で示したウェザーストリップ１００（図７）と同様に、車両の開閉体１、ここではサイドドア１に取付けられる取付基部１０と、その取付基部１０に一体成形されサイドドア１の閉時に、ボディ２開口周縁に弾接するスポンジゴム製で、しかも表面に塗料５０が施された中空シール部２０を備えたものである。
なお、従来例（図７）と同様のものについては同一の符号を付した。
また、図面上の塗料５０の厚みは分かりやすくするためのイメージであり、実際の塗料の厚みはμｍ（ミクロン）単位で、中空シール部２０の厚みはｍｍ（ミリ）単位のため、塗料の厚みは中空シール部２０の厚みの約１０００分の１になる。

本発明の実施形態に係るウェザーストリップ２００の中空シール部２０を構成するスポンジゴムとしては、比重０．４０のものを使用した。
中空シール部２０は、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）を主体とするゴム材料を使用したものであるが、ＥＰＤＭに限らず、他の合成ゴムを主体とするゴム材料や、各種熱可塑性エラストマーでもよい。

そして、中空シール部２０の硬度が、４０．０ＭＰａ以上となる塗料５０を使用した。
ここで中空シール部２０の硬度が、４０．０ＭＰａ以上となる塗料５０を使用するのは、これにより中空シール部２０の透過音を１ｄＢ値以上低減させるためである。

これは、図３に示すような、比重０．４０のスポンジゴムからなる中空シール部２０の硬度と、透過音のＯ．Ａ．（オーエー）値（２０００～４０００Ｈｚ）における関係式から得られるものである。
図３は、表１に示すような、５つの塗料（サンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）を中空シール部２０の表面に塗装した後、塗料が乾いた状態における中空シール部２０の硬度を、ナノインデンテーション法によって計測し、それらの硬度に対応した中空シール部２０の透過音のＯ．Ａ．（オーエー）値をそれぞれプロットし、プロットした位置に近似する直線を、ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ（以後、Ｅｘｃｅｌという。）で求めたものである。
透過音の測定は、ウェザーストリップ２００を図示しない２つの治具で挟み込んだ後（例えば、ウェザーストリップ２００を下側の治具に固定し、上側の治具をウェザーストリップ２００の中空シール部２０に押し当てる）、中空シール部２０の一方側（ウェザーストリップ２００を挟んだ上下治具間の隙間の一方側）から音を入れ、他方側（ウェザーストリップ２００を挟んだ上下治具間の隙間の他方側）でその音をマイクで集音するようにして行った。

近似直線の関係式は、Ｅｘｃｅｌの近似式：ｙ＝－０．０２５ｘ＋６８．６０３決定係数：Ｒ²＝０９１６９、であり、透過音と中空シール部２０の硬度間に高い相関がみられた。

なお、ナノインデンテーション法とは、装置によって計測される物理量（荷重と押込み深さ）から、計算のみで硬度を評価する方法で、接触剛性（スチフネス）と接触深さを求め、硬度とヤング率を計算するものである。
電磁コイルに流す電流量を制御することで押し込み荷重（磁気力）を発生させ、圧子を塗料のサンプルの上方から押し込み、サンプルがどれだけ変位するか（圧子をどれだけ押し込みやすいか）を計測する。

本実施形態では、試験機（ナノインデンテーションテスタ）としてアントンパール社製の「ＵＮＨＴ３」、圧子としてバーコビッチ圧子を使用して、圧子の最大押込み荷重を２０μＮに設定し、負荷／除荷速度を６００μＮ／ｍｉｎに設定し、ＩＳＯ１４５７７に準拠して行った。中空シール部２０を縦１０ｍｍ、横１０ｍｍの正方形に切り出し、それを測定検体とした。測定検体の厚みは約１．８ｍｍである。
仮に圧子の最大押込み荷重を１００μＮにした場合は、図４に示すように、同じ塗料を使用したときに、中空シール部２０を構成するスポンジゴムの比重の影響を受けて、比重が０．４０，０．４４，０．５５の場合ではそれぞれ値が大きく変化するものであったが、図５に示すように、圧子の最大押込み荷重を２０μＮにした場合は、比重の影響は極めて小さく、高精度で硬度を計測することができた。

図３に示した関係式（ｙ＝－０．０２５ｘ＋６８．６０３）より、透過音を１ｄＢ値以上低減させる硬度は、１（＝６８．６０３－６７．６０３）＝０．０２５ｘから、ｘ＝４０．０ＭＰａ、すなわち、４０．０ＭＰａ以上となる塗料５０を使用すると中空シール部２０の透過音を１ｄＢ値以上低減させることができる。

例えば、図６に示すように、サンプルＢ，Ｄ，Ｅ（表１）を、比重０．４０のスポンジゴムで構成された中空シール部２０に施した場合、比重０．４０で塗料を施していない場合と比較して、２０００～４０００Ｈｚの間において透過音低減性能は大きく向上する。

このように構成されたウェザーストリップ２００によれば、比重０．４０のスポンジゴムを使用して軽量化を図った中空シール部２０の硬度を４０．０ＭＰａ以上にしたので、中空シール部２０の透過音を確実に１ｄＢ値以上低減させることができる。

すなわち、ウェザーストリップ２００の中空シール部２０の表面に単に塗料を施して表面処理したものは、従来から存在するものであるが、自動車用ウェザーストリップ２００の中空シール部２０の硬度と、中空シール部２０の透過音との関係に注目した技術は一切なく、その硬度と透過音との関係を、図３に示したような関係式から導き出し、中空シール部２０の透過音を確実に１ｄＢ値以上低減させることを明確に意識して、中空シール部２０の硬度を４０．０ＭＰａ以上にするといった発想は一切在存するものではなく、極めて特徴的な事項である。

本実施形態では、軽量化を目指して比重０．４０のスポンジゴム材で中空シール部２０を構成したウェザーストリップ２００の表面に塗料５０を施した例を示したが、比重０．３０～０．５５の範囲にあるスポンジゴム材、より好ましくは、比重０．４０～０．５５の範囲にあるウェザーストリップ２００の表面に塗料５０を施すことでも中空シール部２０の透過音を確実に１ｄＢ値以上低減させることができる。

また、中空シール部２０の硬度と透過音の関係式を得る際にナノインデンテーション法によって計測された中空シール部２０の硬度を利用したが、その他の硬度計測方法を採用してもよい。また、中空シール部２０の硬度と透過音の関係式を、Ｅｘｃｅｌ（エクセル）の近似式から算出したが、その他の方法を用いてもよい。

なお、本実施形態では、サイドドア１の周縁に沿って取付けられ、ボディ２開口周縁に弾接するドアウェザーストリップ２００を例に説明したが、それとは逆に、ボディ２開口周縁に沿って取付けられ、ドア閉時にサイドドア１の周縁に弾接するドアウェザーストリップでもよい。また、中空シール部２０はリップのような中実でもよい。また、自動車のバックドア，トランクリッド，フード等の開閉体に取付けられるウェザーストリップなど、どのようなウェザーストリップにも適用可能である。

１開閉体（サイドドア）
２ボディ
１０取付基部
２０中空シール部
５０塗料
１００ウェザーストリップ
２００ウェザーストリップ

Claims

車両の開閉体周縁又はボディ開口周縁に取付けられる取付基部と、前記取付基部に一体成形され前記開閉体の閉時にボディ開口周縁又は開閉体周縁に弾接するスポンジゴム製で表面に塗料が施されたシール部を備えたウェザーストリップであって、
前記スポンジゴムは、比重０．３０～０．５５の範囲にあり、
前記シール部の塗膜をナノインデンテーションテスタで圧子の最大押込み荷重を２０μＮに設定して計測した場合の硬度が、４０．０ＭＰａ以上であることを特徴とするウェザーストリップ。
前記シール部の硬度が、前記ナノインデンテーション法によって計測された前記シール部の硬度と透過音の関係式から得られるもので、透過音を１ｄＢ値以上低減させる硬度であることを特徴とする請求項１に記載のウェザーストリップ。