JP6769155B2 - パッキン - Google Patents

Description

本発明は、互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体とを接続するパッキンに関する。

配線や配管を挿通する通孔として、省スペース化を図るために、長円形、楕円形、又は角丸長方形等の、長軸と短軸を有する非正円形状の通孔が用いられる（例えば、長円形状の通孔として、特許文献１の貫通孔５、及び特許文献２の通孔１１参照）。
ここで、特許文献２の自動車用配管のシール構造は、車室ＣＲと車室外ＥＲを区画するダッシュパネル１の車室内側に取り付けられたクーラユニットケース２内の内側配管４と、車室外における他の機器の外側配管７とを、径方向断面形状が長円形である、配管接続用のブロックコネクタ６により連結している。そして、ブロックコネクタ６の外周面に接触する突起部１４を介してブロックコネクタ６に保持された、長円形環状でＥＰＤＭ製のパッキン材１０のシール基部１２を、パネル１の長円形状の通孔１１及びケース２の長円形状の開口部２ａの径方向外方位置で、パネル１及びケース２により挟んでいる。

実用新案登録第２５３０４３５号公報 特開平１０−８６６５１号公報

特許文献２のようなシール構造におけるパッキン材１０は、そのシール基部１２の軸方向前後をダッシュパネル１とクーラユニットケース２により挟むことによりシール性を保持しているので、接続する部材間の軸方向の相対的位置ずれが大きい場合には、前記位置ずれを吸収しにくい。
その上、互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体とをパッキンで接続し、液体や気体の流路にする場合、特許文献２のような構造のＥＰＤＭ製のパッキン材では、内部の流体圧が高い場合や、外部から高圧洗浄機等の高い流体圧が掛かる場合には、シール性を保持できない場合がある。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体とを接続するパッキンにおいて、径方向の相対的位置ずれ及び軸方向の相対的位置ずれを吸収できるとともに、内部の流体圧が高い場合や外部から高い流体圧が掛かる場合であってもシール性を保持できるパッキンを提供する点にある。

本発明に係るパッキンは、前記課題解決のために、
互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体とを接続するパッキンであって、
前記第１管体及び前記第２管体の接続部は、前記第１管体の第１通孔内に前記第２管体の管部が入り、
前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合する、金属製の第１芯金及び前記第１芯金を被覆するゴム製の第１被覆体を含む第１接続体と、
前記第２管体の管部の外周面に嵌合する、金属製の第２芯金及び前記第２芯金を被覆するゴム製の第２被覆体を含む第２接続体と、
前記第１接続体及び前記第２接続体を繋ぐ、前記第１被覆体及び前記第２被覆体と一体であるゴム製の連結体と、
を備え、
前記連結体は、
前記第１接続体が前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合し、且つ、前記第２接続体が前記第２管体の管部の外周面に嵌合した、
前記パッキンの使用状態、及び、
前記第１接続体が前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合せず、且つ、前記第２接続体が前記第２管体の管部の外周面に嵌合しない、
前記パッキンの非使用状態
の両方の状態において、
軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状であることを特徴とする。

このような構成によれば、第１接続体を第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合した状態では、第１接続体の金属製の第１芯金が第１芯金を被覆するゴム製の第１被覆体を介して第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に圧接し、ゴム製の第１被覆体が前記内周面に密着する。
また、第２接続体を第２管体の管部の外周面に嵌合した状態では、第２接続体の金属製の第２芯金が第２芯金を被覆するゴム製の第２被覆体を介して第２管体の管部の外周面に圧接し、ゴム製の第２被覆体が前記外周面に密着する。
よって、内部の流体圧が高い場合や外部から高い流体圧が掛かる場合であっても、シール性を保持できる。

その上、第１接続体のゴム製の第１被覆体及び第２接続体のゴム製の第２被覆体と一体である、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状のゴム製の連結体により、第１接続体及び第２接続体を繋いでいる。
よって、第１管体及び第２管体の組付け時における、径方向の相対的位置ずれ、軸方向の相対的位置ずれ、及び倒れ方向の相対的位置ずれ等、様々な方向の位置ずれを、前記形状のゴム製の連結体の弾性変形により吸収できる。
その上さらに、電気機械装置間における第１管体及び第２管体をパッキンにより接続した場合であっても、電気機械装置の運転状態で常時負荷される、径方向の振動、軸方向の振動、及び倒れ方向の振動等、様々な方向の振動を、前記形状のゴム製の連結体の弾性変形により吸収できる。

ここで、前記第１芯金は、前記第１管体の第１通孔を形成する壁の内周面に対して、前記第１被覆体を介して添う第１筒部、及び、前記第１管体の軸方向端面に対して、前記第１被覆体を介して添う、径方向外方へ延びる第１フランジ部を含む、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状であり、
前記第２芯金は、前記第２管体の管部の外周面に対して、前記第２被覆体を介して添う第２筒部、及び、径方向外方へ延びる第２フランジ部を含む、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状であるのが好ましい。
このような構成によれば、第１芯金及び第２芯金が、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状であるので、第１芯金及び第２芯金の径方向の剛性が高くなる。
よって、内部の流体圧や外部から掛かる流体圧がより高い場合であっても、第１芯金及び第２芯金が径方向へ変形しにくいので、シール性がより高くなる。
その上、第１芯金の第１フランジ部が、第１被覆体を介して第１管体の軸方向端面に添うので、パッキンを軸方向に位置決めできる。

また、前記第１被覆体の前記第１筒部の外周面を被覆する部分は、その外周面に周溝を備え、前記第２被覆体の前記第２筒部の内周面を被覆する部分は、その内周面に周溝を備えるのが一層好ましい。
このような構成によれば、外周面に周溝を備えたゴム製の第１被覆体が第１管体の第１通孔を形成する壁の内周面に面圧がより高い状態で密着するとともに、内周面に周溝を備えたゴム製の第２被覆体が第２管体の管部の外周面に面圧がより高い状態で密着することから、内部の流体や外部から掛かる流体の圧力変動に対する密封作用が安定するので、シール性が一層高くなる。

さらに、前記第１被覆体の前記第１フランジ部を被覆する部分は、前記第１管体の軸方向端面に向かって突出するリップを備えるのがより一層好ましい。
このような構成によれば、第１芯金の第１フランジ部を被覆するゴム製の第１被覆体の、第１管体の軸方向端面に向かって突出する、くさび状の断面形状のリップが第１管体の軸方向端面に圧接することから、内部の流体や外部から掛かる流体の圧力変動に対する密封作用がさらに安定するので、シール性がより一層高くなる。

以上のように、本発明に係るパッキンによれば、主に以下に示すような効果を奏する。
（１）第１接続体の金属製の第１芯金が第１芯金を被覆するゴム製の第１被覆体を介して第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に圧接するとともに、第２接続体の金属製の第２芯金が第２芯金を被覆するゴム製の第２被覆体を介して第２管体の管部の外周面に圧接するので、内部の流体圧が高い場合や外部から高い流体圧が掛かる場合であっても、シール性を保持できる。
（２）第１管体及び第２管体の組付け時における、径方向の相対的位置ずれ、軸方向の相対的位置ずれ、及び倒れ方向の相対的位置ずれ等、様々な方向の位置ずれを、第１接続体のゴム製の第１被覆体及び第２接続体のゴム製の第２被覆体と一体である、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状のゴム製の連結体の弾性変形により吸収できる。
（３）電気機械装置間における第１管体及び第２管体をパッキンにより接続した場合であっても、電気機械装置の運転状態で常時負荷される、径方向の振動、軸方向の振動、及び倒れ方向の振動等、様々な方向の振動を、前記形状のゴム製の連結体の弾性変形により吸収できる。

（ａ）は本発明の実施の形態に係るパッキンを長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体及び長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体の接続部に装着した状態を示す縦断面側面図、（ｂ）は同じく要部拡大縦断面側面図である。 本発明の実施の形態に係るパッキンを示す部分縦断面斜視図である。 （ａ）は本発明の実施の形態に係るパッキンを示す正面図、（ｂ）は同じく背面図である。 第１芯金及び第２芯金のみを示す正面図である。 （ａ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線切断部端面図、（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線切断部端面図、（ｃ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線切断部端面図である。 （ａ）は図３（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は図３（ｂ）におけるＹ−Ｙ線断面図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
本発明における「長軸と短軸を有する非正円形状」は、長円形（半径の等しい二つの円を共通外接線で繋いだ形）、楕円形、若しくは角丸長方形等、又はこれらの形状に近い形状を含む。
なお、本明細書において、第１管体及び第２管体の管路方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」とし、第２管体から第１管体に向かって軸方向から見た図を正面図とする。

図１（ａ）の縦断面側面図、及び図１（ｂ）の要部拡大縦断面側面図に示すように、本発明の実施の形態に係るパッキン１０は、互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔Ａを有する第１管体Ｔ１と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔Ｂを有する第２管体Ｔ２とを接続するものである。
第１管体Ｔ１及び第２管体Ｔ２の接続部Ｃは、第１管体Ｔ１の第１通孔Ａ内に第２管体Ｔ２の管部Ｄが入る。
ここで、第１通孔Ａ及び第２通孔Ｂは、例えば長円形（半径の等しい二つの円を共通外接線で繋いだ形）である。

図１（ａ）の縦断面側面図、及び図１（ｂ）の要部拡大縦断面側面図、並びに、図２の部分縦断面斜視図、図３（ａ）の正面図、及び図３（ｂ）の背面図に示すように、パッキン１０は、第１管体Ｔ１の第1通孔Ａを形成する壁の内周面Ｅに嵌合する第１接続体１、及び第２管体Ｔ２の管部Ｄの外周面Ｇに嵌合する第２接続体２、並びに、第１接続体１及び第２接続体２を繋ぐ、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状のゴム製の連結体３を備える。
第１接続体１は、金属製の第１芯金１１及び第１芯金１１を被覆するゴム製の第１被覆体４を含み、第２接続体２は、金属製の第２芯金１２及び第２芯金１２を被覆するゴム製の第２被覆体５を含む。
連結体３は、第１接続体１のゴム製の第１被覆体４及び第２接続体２のゴム製の第２被覆体５と一体に成形される。

第１芯金１１及び第２芯金１２は、ステンレス鋼等の金属製であり、プレス加工により成形される。
また、ゴム製の第１被覆体４及び第２被覆体５は、第１芯金１１及び第２芯金１２に加硫接着して一体化される。

金属製の芯金１１，１２に対するゴム製の第１被覆体４及び第２被覆体５の加硫接着は、金属製の芯金１１，１２の表面の所定範囲に熱硬化性樹脂接着剤を塗布し、加熱した下部金型に芯金１１，１２をセットした状態で、上部金型を閉じて生ゴム材料を加圧して硬化させる直圧成形（コンプレッション（加硫）成形）により行うことができる。
あるいは、前記加硫接着は、金属製の芯金１１，１２の表面の所定範囲に熱硬化性樹脂接着剤を塗布し、下部金型に芯金１１，１２をセットして上部金型を閉じた状態で、液状化した生ゴム材料をキャビティに充填する射出成形（インジェクション（加硫）成形）によっても行うことができる。

なお、前記熱硬化性樹脂接着剤としては、フェノール樹脂系接着剤やシラン系接着剤等のゴム用加硫接着剤全般が使用できる。
また、前記ゴムの材料としては、耐油性の良好なゴム素材として、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン・アクリルゴム（ＡＥＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ、ＦＰＭ）、シリコーンゴム（ＶＱＭ）等のゴムから、１種、あるいは２種以上のゴムを適当にブレンドして使用することができる。
また、ゴム材料の練り加工性、加硫成形性、芯金２，３との接着性を考慮した場合、他種のゴム、例えば、液状ＮＢＲ、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等とブレンドして使用することも好ましい使用態様である。

図４の正面図、図５（ａ）の図３（ａ）におけるＡ−Ａ線切断部端面図、図５（ｂ）の図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線切断部端面図、及び図５（ｃ）の図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線切断部端面図に示すように、第１接続体１の第１芯金１１は、第１筒部１１Ａ及び径方向外方へ延びる第１フランジ部１１Ｂからなり、第２接続体２の第２芯金１２は、第２筒部１２Ａ及び径方向外方へ延びる第２フランジ部１２Ｂからなり、第１芯金１１及び第２芯金１２は、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状である。
このように、第１芯金１１及び第２芯金１２が、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状であるので、第１芯金１１及び第２芯金１２の径方向の剛性が高くなる。
よって、内部の流体圧や外部から掛かる流体圧がより高い場合であっても、第１芯金１１及び第２芯金１２が径方向へ変形しにくい。

図１（ａ）の縦断面側面図、及び図１（ｂ）の要部拡大縦断面側面図、並びに図５（ａ）ないし図５（ｃ）の端面図に示すように、第１芯金１１の第１筒部１１Ａは、第１管体Ｔ１の第１通孔Ａを形成する壁の内周面Ｅに対して、第１芯金１１を被覆するゴム製の第１被覆体４を介して添い、第１芯金１１の第１フランジ部１１Ｂは、第１管体Ｔ１の軸方向端面Ｆに対して、第１芯金１１を被覆するゴム製の第１被覆体４を介して添う。
このように、第１芯金１１の第１フランジ部１１Ｂが、第１被覆体４を介して、第１管体Ｔ１の軸方向端面Ｆに添うので、パッキン１０を軸方向に位置決めできる。
また、第２芯金１２の第２筒部１２Ａは、第２管体Ｔ２の管部Ｄの外周面Ｇに対して、第２芯金１２を被覆するゴム製の第２被覆体５を介して添う。

図２の部分縦断面斜視図、図３（ａ）の正面図、及び図３（ｂ）の背面図に示すパッキン１０のような長軸と短軸を有する非正円形状のものは、長軸に略平行な直線状の部分が径方向へ変形しやすいことが知られている（例えば、特許文献１の段落［０００４］、及び特許文献２の段落［００２６］参照）。
そこで、図４の正面図に示すように、第１芯金１１の第１筒部１１Ａを軸方向視楕円形状に形成することにより、第１芯金１１の前記直線状の部分を径方向内方へ変形しにくくするとともに、第２芯金１２の第２筒部１２Ａを軸方向視繭形状に形成することにより、第２芯金１２の前記直線状の部分を径方向外方へ変形しにくくしている。

図２の部分縦断面斜視図、図５（ａ）ないし図５（ｃ）の端面図、並びに、図６（ａ）の図３（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図、及び図６（ｂ）の図３（ｂ）におけるＹ−Ｙ線断面図に示すように、第１被覆体４の第１筒部１１Ａの外周面を被覆する部分４Ａは、その外周面に周溝６，７を備え、第２被覆体５の第２筒部１２Ａの内周面を被覆する部分５Ａは、その内周面に周溝８を備える。
よって、外周面に周溝６，７を備えたゴム製の第１被覆体４が、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第１管体Ｔ１の第１通孔Ａを形成する壁の内周面Ｅに面圧がより高い状態で密着するとともに、内周面に周溝８を備えたゴム製の第２被覆体５が、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第２管体Ｔ２の管部Ｄの外周面Ｇに面圧がより高い状態で密着することから、内部の流体や外部から掛かる流体の圧力変動に対する密封作用が安定する。

また、第１被覆体４の第１フランジ部１１Ｂを被覆する部分４Ｂは、第１管体Ｔ１の軸方向端面Ｆに向かって突出するリップ９を備える。
よって、第１芯金１１の第１フランジ部１１Ｂを被覆するゴム製の第１被覆体４の、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す第１管体Ｔ１の軸方向端面Ｆに向かって突出する、くさび状の断面形状のリップ９が、第１管体Ｔ１の軸方向端面Ｆに圧接することから、内部の流体や外部から掛かる流体の圧力変動に対する密封作用がさらに安定する。

以上のような構成のパッキン１０によれば、第１接続体１を第１管体Ｔ１の第1通孔Ａを形成する壁の内周面Ｅに嵌合した状態では、第１接続体１の金属製の第１芯金１１が第１芯金１１を被覆するゴム製の第１被覆体４を介して第１管体Ｔ１の第1通孔Ａを形成する壁の内周面Ｅに圧接し、ゴム製の第１被覆体４が前記内周面Ｅに密着する。
また、第２接続体２を第２管体Ｔ２の管部Ｄの外周面Ｇに嵌合した状態では、第２接続体２の金属製の第２芯金１２が第２芯金１２を被覆するゴム製の第２被覆体５を介して第２管体Ｔ２の管部Ｄの外周面Ｇに圧接し、ゴム製の第２被覆体５が前記外周面Ｇに密着する。
よって、内部の流体圧が高い場合や外部から高い流体圧が掛かる場合であっても、シール性を保持できる。

その上、第１接続体１のゴム製の第１被覆体４及び第２接続体２のゴム製の第２被覆体と５と一体である、軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状のゴム製の連結体３により、第１接続体１及び第２接続体２を繋いでいる。
よって、第１管体Ｔ１及び第２管体Ｔ２の組付け時における、径方向の相対的位置ずれ、軸方向の相対的位置ずれ、及び倒れ方向の相対的位置ずれ等、様々な方向の位置ずれを、前記形状のゴム製の連結体３の弾性変形により吸収できる。
その上さらに、電気機械装置間における第１管体Ｔ１及び第２管体Ｔ２をパッキン１０により接続した場合であっても、電気機械装置の運転状態で常時負荷される、径方向の振動、軸方向の振動、及び倒れ方向の振動等、様々な方向の振動を、前記形状のゴム製の連結体３の弾性変形により吸収できる。

１ 第１接続体
２ 第２接続体
３ 連結体
４ 第１被覆体
４Ａ 第１被覆体の第１筒部外周面を被覆する部分
４Ｂ 第１被覆体の第１フランジ部を被覆する部分
５ 第２被覆体
５Ａ 第２被覆体の第２筒部内周面を被覆する部分
６，７，８ 周溝
９ リップ
１０ パッキン
１１ 第１芯金
１１Ａ 第１筒部
１１Ｂ 第１フランジ部
１２ 第２芯金
１２Ａ 第２筒部
１２Ｂ 第２フランジ部
Ａ 第１通孔
Ｂ 第２通孔
Ｃ 接続部
Ｄ 管部
Ｅ 内周面
Ｆ 軸方向端面
Ｇ 外周面
Ｔ１ 第１管体
Ｔ２ 第２管体

Claims (4)

1. 互いに対向して配置された、長軸と短軸を有する非正円形状の大径の第１通孔を有する第１管体と、長軸と短軸を有する非正円形状の小径の第２通孔を有する第２管体とを接続するパッキンであって、
   前記第１管体及び前記第２管体の接続部は、前記第１管体の第１通孔内に前記第２管体の管部が入り、
   前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合する、金属製の第１芯金及び前記第１芯金を被覆するゴム製の第１被覆体を含む第１接続体と、
   前記第２管体の管部の外周面に嵌合する、金属製の第２芯金及び前記第２芯金を被覆するゴム製の第２被覆体を含む第２接続体と、
   前記第１接続体及び前記第２接続体を繋ぐ、前記第１被覆体及び前記第２被覆体と一体であるゴム製の連結体と、
   を備え、
   前記連結体は、
   前記第１接続体が前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合し、且つ、前記第２接続体が前記第２管体の管部の外周面に嵌合した、
   前記パッキンの使用状態、及び、
   前記第１接続体が前記第１管体の第1通孔を形成する壁の内周面に嵌合せず、且つ、前記第２接続体が前記第２管体の管部の外周面に嵌合しない、
   前記パッキンの非使用状態
   の両方の状態において、
   軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｕ字状であることを特徴とするパッキン。
   
2. 前記第１芯金は、
   前記第１管体の第１通孔を形成する壁の内周面に対して、前記第１被覆体を介して添う第１筒部、及び、
   前記第１管体の軸方向端面に対して、前記第１被覆体を介して添う、径方向外方へ延びる第１フランジ部を含む、
   軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状であり、
   前記第２芯金は、
   前記第２管体の管部の外周面に対して、前記第２被覆体を介して添う第２筒部、及び、
   径方向外方へ延びる第２フランジ部を含む、
   軸方向及び径方向を含む平面で切断した断面が略Ｌ字状である、
   請求項１記載のパッキン。
3. 前記第１被覆体の前記第１筒部の外周面を被覆する部分は、その外周面に周溝を備え、
   前記第２被覆体の前記第２筒部の内周面を被覆する部分は、その内周面に周溝を備える、
   請求項２記載のパッキン。
4. 前記第１被覆体の前記第１フランジ部を被覆する部分は、前記第１管体の軸方向端面に向かって突出するリップを備える、
   請求項２又は３記載のパッキン。

Images