JPWO2015170519A1

JPWO2015170519A1 - ガスケット及び密封構造

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Publication number: JPWO2015170519A1
Application number: JP2016517836A
Authority: JP
Inventors: 潤古林
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: US20170184199A1; EP3141781A4; CN106461082B; EP3141781B1; JP6233506B2; EP3141781A1; CN106461082A; WO2015170519A1

Abstract

使用環境が高温となる条件下においても、安定的に密封性能を発揮させることが可能なガスケット及び密封構造を提供する。第１部材（２００）に設けられた環状の装着溝（２１０）に装着され、この装着溝（２１０）の溝底面（２１１）と第２部材（３００）の端面（３１０）にそれぞれ密着することにより、第１部材（２００）と第２部材（３００）との間の隙間を封止するガスケット（１００）において、使用環境における最高温度の環境下で、ガスケット（１００）の外周面（１３０）の周長が、装着溝（２１０）の外周側の側壁面（２１２）の周長以下となるように設計されていることを特徴とする。

Description

本発明は、２部材間の隙間を封止するガスケット及び密封構造に関する。

ハイブリッドカー（ＨＶ），電気自動車（ＥＶ），燃料電池車（ＦＣＶ）などに搭載されるインバータやコンバータにおいては、ケース本体とカバーとの間に防水用のガスケットが設けられている。すなわち、これらケース本体とカバーのうちの一方の部材に設けられた環状の装着溝にガスケットが装着され、装着溝の溝底面と他方の部材の端面にガスケットが密着することにより、ケース本体とカバーとの間の隙間が封止される。そして、これらのケース本体やカバーは、アルミダイキャストにより構成されることが多い。一般的に、アルミダイキャストの場合には、寸法精度はあまり高くない。このような場合、ガスケットの断面形状を縦長とすることで、ガスケットの圧縮量の誤差が比較的大きくなってしまっても、密封性能を安定的に発揮させることができる。

このように、断面形状が縦長のガスケットの場合には、内圧（密封対象流体の圧力）によって、装着溝内で倒れてしまい易いという欠点がある。そのため、ガスケットは、装着溝の外周側の側壁面に沿うように装着させるのが一般的である。この従来例に係る密封構造について、図７を参照して説明する。図７は従来例に係るガスケットが装着溝に装着された状態を示す平面図である。

図示のように、ガスケット５００は、２部材（例えば、ケース本体とカバー）のうちの一方の部材（第１部材２００）に設けられた環状の装着溝２１０に装着される。このとき、ガスケット５００は、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２に沿うように装着される。これにより、ガスケット５００の外周面５３０と、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２とが密着した状態となる。このようにガスケット５００を装着させることにより、内圧を受けた場合でも、ガスケット５００が装着溝２１０内で倒れてしまうことが抑制される。

しかしながら、上記のようなインバータやコンバータに用いられるガスケット５００においては、使用環境温度が最高１００℃にも達する。このような環境下においては、ガスケット５００及び第１部材２００は熱により膨張する。ここで、ガスケット５００と一方の部材２００は、材料が異なるため（例えば前者はゴムで後者はアルミニウム）、線膨張係数の違いにより、膨張量が異なる。つまり、ガスケット５００の膨張量の方が、第１部材２００の膨張量よりも大きくなる。従って、使用環境における最高温度の環境下においては、ガスケット５００の外周面の周長が、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２の周長よりも長くなる。これにより、図８に示すように、装着溝２１０内において、ガスケット５００が蛇行した状態となり、密封性能が不安定になってしまうことがあった。なお、図８は従来例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。また、図７及び図８においては、説明の便宜上、ガスケット５００と装着溝２１０の側壁面との間の隙間を誇張して広めに描いている。

特開２０１０−１７８５３７号公報

本発明の目的は、使用環境が高温となる条件下においても、安定的に密封性能を発揮させることが可能なガスケット及び密封構造を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のガスケットは、
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状の装着溝に装着され、該装着溝の溝底面と前記２部材のうちの他方の部材の端面にそれぞれ密着することにより、前記２部材間の隙間を封止するガスケットにおいて、
使用環境における最高温度の環境下で、ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長以下となるように設計されていることを特徴とする。

また、本発明の密封構造は、
互いに固定される２部材と、
これら２部材のうちの一方の部材に設けられた環状の装着溝に装着され、該装着溝の溝底面と前記２部材のうちの他方の部材の端面にそれぞれ密着することにより、前記２部材間の隙間を封止するガスケットと、
を備える密封構造において、
使用環境における最高温度の環境下で、前記ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長以下となるように設計されていることを特徴とする。

ここで、本発明における「使用環境における最高温度」とは、ガスケットが装着される機器の稼働時にガスケットが曝される環境温度の最大値を意味する。

本発明によれば、使用環境における最高温度の環境下で、ガスケット及び一方の部材が熱により膨張した状態となっても、ガスケットの外周面の周長は、装着溝の外周側の側壁面の周長以下となっている。従って、ガスケットが装着溝内で蛇行してしまうことを抑制することができる。

また、使用環境における最高温度の環境下で、ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長に対して、９８％以上９９％以下となるように設計されているとよい。

これにより、ガスケットが装着溝内で蛇行してしまうことを抑制しつつ、装着溝内でガスケットが内圧により倒れてしまうことを抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、使用環境が高温となる条件下においても、安定的に密封性能を発揮させることができる。

図１は本発明の実施例に係るガスケットの平面図である。図２は本発明の実施例に係るガスケットの模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係るガスケットの使用時の状態を示す模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係るガスケットの室温時における装着溝内の状態を示す図である。図５は本発明の実施例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。図６は本発明の変形例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。図７は従来例に係るガスケットが装着溝に装着された状態を示す平面図である。図８は従来例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、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。

（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係るガスケット及び密封構造について説明する。図１は本発明の実施例に係るガスケットの平面図である。図２は本発明の実施例に係るガスケットの模式的断面図であり、図１中のＡＡ断面図である。図３は本発明の実施例に係るガスケットの使用時の状態を示す模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係るガスケットの室温時における装着溝内の状態を示す図である。図５は本発明の実施例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。なお、図４及び図５においては、装着溝２１０内のガスケット１００の様子を平面的に見た図により示している。また、図４及び図５中の第１部材２００（一方の部材）においては、装着溝２１０以外の構成については省略し、簡略的に示している。

＜ガスケット＞
特に、図１及び図２を参照して、本実施例に係るガスケット１００の構成について説明する。本実施例に係るガスケット１００は、平面形状が略矩形の環状の部材により構成される。そして、このガスケット１００は、合成ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性材料により構成される。また、このガスケット１００は、断面形状が縦長となるように構成される。つまり、ガスケット１００の高さ（一方の端面１１０から他方の端面１２０までの距離）Ｈが、ガスケット１００の幅Ｗよりも大きくなるように構成される。より具体的には、Ｈ／Ｗが２以上４以下となるように設計される。例えば、高さＨは４ｍｍ以上７ｍｍ以下の範囲となり、幅Ｗは１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲となるように設計された上で、Ｈ／Ｗが２以上４以下となるように設計されると好適である。

＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本実施例に係る密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、互いに固定される２部材を備えている。以下、２部材のうちの一方の部材を「第１部材２００」と称し、２部材のうちの他方の部材を「第２部材３００」と称する。なお、これらの部材の具体例としては、ＨＶ，ＥＶ，ＦＣＶなどに搭載されるインバータやコンバータにおけるケース本体（第１部材２００）とカバー（第２部材３００）を挙げることができる。

第１部材２００には、環状の装着溝２１０が設けられている。この装着溝２１０の平面形状はガスケット１００の平面形状と相似形状であり（図４，５参照）、装着溝２１０の断面形状は矩形である。この装着溝２１０にガスケット１００が装着される。そして、ガスケット１００は、一方の端面１１０が装着溝２１０の溝底面２１１に密着し、他方の端面１２０が第２部材３００の端面３１０に密着する。これにより、ガスケット１００は、第１部材２００と第２部材３００との間の隙間を封止する。ここで、第１部材２００と第２部材３００がアルミダイキャストにより構成される場合、これらの寸法精度はあまり高くない。しかしながら、本実施例に係るガスケット１００は、上記の通り、断面形状が縦長であるので、ガスケット１００の圧縮量の誤差が比較的大きくなってしまっても、密封性能を安定的に発揮させることができる。

＜ガスケットと装着溝の寸法関係＞
特に、図４及び図５を参照して、本実施例に係るガスケット１００と装着溝２１０の寸法関係について説明する。図４及び図５は装着溝２１０にガスケット１００を装着した際の様子を平面図にて示しており、図４においては室温時の状態を示し、図５においては高温時（使用環境における最高温度の時）の状態を示している。なお、図４及び図５においては、説明の便宜上、ガスケット１００と装着溝２１０の側壁面との間の隙間を誇張して広めに描いている。

室温（２５℃）時においては、ガスケット１００の内周面及び外周面１３０は、装着溝２１０の内周側の側壁面及び外周側の側壁面２１２との間に、それぞれ隙間が形成される（図４参照）。これに対して、高温時においては、ガスケット１００の外周面１３０は、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２に接触する（図５参照）。このように、本実施例においては、ガスケット１００の外周面１３０が、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２に対して、室温時には接触せず、高温時には接触するように、ガスケット１００が設計されている。この点について、以下、より詳細に説明する。なお、本実施例において、「使用環境における最高温度」とは、ガスケットが装着される機器の稼働時にガスケットが曝される環境温度の最大値を意味する。また、説明の便宜上、適宜、「室温」を「室温Ｔ（ＲＴ）」と称し、「使用環境における最高温度」を「最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）」と称する。

本実施例においては、最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）の状態におけるガスケット１００の外周面の周長Ｌ１（ＭＡＸ）が、最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）の状態における装着溝２１０の外周側の側壁面２１２の周長Ｌ２（ＭＡＸ）以下となるように設計されている。ここで、室温Ｔ（ＲＴ）の状態におけるガスケット１００の外周面の周長をＬ１（ＲＴ）とし、ガスケット１００の線膨張係数をα１とすると、
Ｌ１（ＭＡＸ）＝Ｌ１（ＲＴ）×｛１＋α１（Ｔ（ＭＡＸ）−Ｔ（ＲＴ））｝
となる。

また、室温Ｔ（ＲＴ）の状態における装着溝２１０の外周側の側壁面２１２の周長をＬ２（ＲＴ）とし、第１部材２００の線膨張係数をα２とすると、
Ｌ２（ＭＡＸ）＝Ｌ２（ＲＴ）×｛１＋α２（Ｔ（ＭＡＸ）−Ｔ（ＲＴ））｝
となる。

なお、室温Ｔ（ＲＴ）は２５℃とすることができる。また、ＨＶ，ＥＶ，ＦＣＶなどに搭載されるインバータやコンバータにガスケット１００が用いられる場合に、ガスケット１００が曝される環境温度の最大値は約１００℃となる。従って、上記の式においては、例えば、Ｔ（ＭＡＸ）を１００℃とすることができる。

ここで、内圧（密封対象流体の圧力）を受けた場合でも、ガスケット１００が装着溝２１０内で倒れてしまうことを、より確実に抑制させるためには、ガスケット１００の外周面１３０が、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２に密着させるのが望ましい。従って、理想的には、Ｌ１（ＭＡＸ）＝Ｌ２（ＭＡＸ）を満たすのが望ましい。しかしながら、現実的には、各種部材の寸法誤差等を踏まえて、
９８［％］≦Ｌ１（ＭＡＸ）÷Ｌ２（ＭＡＸ）×１００≦９９［％］
を満たすように設計するのが好適である。

＜本実施例に係るガスケット及び密封構造の優れた点＞
本実施例によれば、最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）の環境下で、ガスケット１００及び第１部材２００が熱により膨張した状態となっても、ガスケット１００の外周面の周長Ｌ１（ＭＡＸ）は、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２の周長Ｌ２（ＭＡＸ）以下となっている。従って、ガスケット１００が装着溝２１０内で蛇行してしまうことを抑制することができる。

また、本実施例においては、最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）の環境下で、ガスケット１００の外周面の周長Ｌ１（ＭＡＸ）が、装着溝２１０の外周側の側壁面２１２の周長Ｌ２（ＭＡＸ）に対して、９８％以上９９％以下となるように設計されている。これにより、ガスケット１００が装着溝２１０内で蛇行してしまうことを抑制しつつ、装着溝２１０内でガスケットが内圧により倒れてしまうことを抑制することができる。

（その他）
上記実施例においては、ガスケット１００及び装着溝２１０の平面形状が略矩形の場合の構成を示した。しかしながら、本発明におけるガスケット及び装着溝の平面形状は、略矩形に限られることはない。つまり、ガスケットの外周面が、装着溝の外周側の側壁面に対して、室温時には接触せず、高温時には接触するように、ガスケットの設計が可能な限り、様々な形状を採用し得る。例えば、図６に示すように、ガスケット及び装着溝の平面形状を円形にすることも可能である。図６は本発明の変形例に係るガスケットの高温時における装着溝内の状態を示す図である。

図示の変形例においては、ガスケット１００ａは、平面形状が円形の環状の部材により構成される。なお、ガスケット１００ａの材料及び断面形状については、上記実施例の場合と同様である。そして、第１部材２００ａに、平面形状が円形の装着溝２１０ａが設けられている。この変形例においても、ガスケット１００ａの外周面１３０ａが、装着溝２１０ａの外周側の側壁面２１２ａに対して、室温時には接触せず、高温時には接触するように、ガスケット１００ａが設計されている。図６においては、高温環境下（最大環境温度Ｔ（ＭＡＸ）の環境下）において、ガスケット１００ａの外周面１３０ａが、装着溝２１０ａの外周側の側壁面２１２ａに接触した状態を示している。以上のように構成されるガスケット１００ａ及び密封構造においても、上記実施例の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。

１００，１００ａガスケット
１１０，１２０端面
１３０，１３０ａ外周面
２００，２００ａ第１部材
２１０，２１０ａ装着溝
２１１溝底面
２１２，２１２ａ側壁面
３００第２部材
３１０端面

Claims

２部材のうちの一方の部材に設けられた環状の装着溝に装着され、該装着溝の溝底面と前記２部材のうちの他方の部材の端面にそれぞれ密着することにより、前記２部材間の隙間を封止するガスケットにおいて、
使用環境における最高温度の環境下で、ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長以下となるように設計されていることを特徴とするガスケット。
使用環境における最高温度の環境下で、ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長に対して、９８％以上９９％以下となるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載のガスケット。
互いに固定される２部材と、
これら２部材のうちの一方の部材に設けられた環状の装着溝に装着され、該装着溝の溝底面と前記２部材のうちの他方の部材の端面にそれぞれ密着することにより、前記２部材間の隙間を封止するガスケットと、
を備える密封構造において、
使用環境における最高温度の環境下で、前記ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長以下となるように設計されていることを特徴とする密封構造。
使用環境における最高温度の環境下で、前記ガスケットの外周面の周長が、前記装着溝の外周側の側壁面の周長に対して、９８％以上９９％以下となるように設計されていることを特徴とする請求項３に記載の密封構造。