特許 7506924 シール部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】シール部材

(51)【国際特許分類】

   B60J 10/16 20160101AFI20240620BHJP

   B60J 10/84 20160101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B60J10/16

B60J10/84

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020210446

(22)【出願日】2020-12-18

(65)【公開番号】P2022097073

(43)【公開日】2022-06-30

【審査請求日】2023-08-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000123549

【氏名又は名称】化成工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002033

【氏名又は名称】弁理士法人東名国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮下 竜也

【審査官】菅 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８７１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０５７７７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２３１９５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｊ １０／００－１０／９０

Ｂ６０Ｒ １３／０６

Ｂ６０Ｊ １０／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車のホイールアーチの曲線形状に沿って取設されるシール部材であって、
前記ホイールアーチの取設面と当接する非筒状のシール基体部と、
前記シール基体部の一端から延設されたシールリップ部と
を具備し、
前記シール基体部及び前記シールリップ部は、
前記シール部材の長手方向に沿って一体的に押し出されることによって形成され、
前記シールリップ部及び前記シールリップ部と接続された前記シール基体部の一部である主基体部、及び、前記シールリップ部から離間した前記シール基体部の残部である副基体部は、
それぞれ材質の異なる材料で形成され、
前記副基体部は、
長手方向に沿って所定の間隔で矩形状に打ち抜き加工され、切り欠きが施された複数の切欠部を更に具備するシール部材。

【請求項2】

前記主基体部は、
軟質スポンジ材料で形成され、
前記副基体部は、
硬質ゴム材料で形成される請求項１に記載のシール部材。

【請求項3】

前記軟質スポンジ材料は、
エチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とするスポンジ状エチレン－プロピレン－ジエンゴムであり、
前記硬質ゴム材料は、
前記エチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とする硬質ゴムである請求項２に記載のシール部材。

【請求項4】

前記軟質スポンジ材料は、
比重が０．２０～０．９０の範囲であり、かつ、硬度が３０°～４０°の範囲であって、
前記硬質ゴム材料は、
比重が１．１０～１．６０の範囲であり、かつ、硬度が４０°～９０°の範囲であって、
前記硬質ゴム材料に対し、前記軟質スポンジ材料の前記比重及び前記硬度の値がいずれも小さく設定される請求項２または３に記載のシール部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シール部材に関する。更に詳しくは、自動車のホイールアーチに沿って取設され、車両内部への水等の侵入を防ぐことが可能なシール機能を有するホイールアーチ用のシール部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車１００のタイヤ１０１の形状に合わせて、車体１０２の一部を曲線状に切り欠いたホイールアーチ１０３が一般的に設けられている（図６参照）。このようなホイールアーチ１０３が車体１０２に設けられることで、タイヤ１０１と車体１０２との間にスペース１０４が形成され、タイヤ１０１の交換作業やチェーン（図示しない）の装着及び脱着作業を容易に行うことができる。また、タイヤ１０１が操舵輪の場合、ハンドル操作に応じてタイヤ１０１の操舵角が変化する場合でも、当該タイヤ１０１と車体１０２とが接触することがない。

【0003】

しかしながら、タイヤ１０１及び車体１０２の間に上記のスペース１０４が形成されることで、車両外部から雨水や泥等が車両内部に侵入しやすくなるおそれがある。そこで、図６に示すように、ホイールアーチ１０３の車体１０２の裏側部分に、主として硬質のゴム材料で形成されたホイールアーチ用のシール部材１０５（ホイールアーチシール）が曲線状のホイールアーチ１０３に沿うようにして取設されている。

【0004】

シール部材１０５は、一般的な構成として、車体１０２のホイールアーチ１０３の装着面と当接するシール基体部（図示しない）と、シール基体部から所定方向に突出し、車体１０２の一部と先端が当接可能なシールリップ部（図示しない）とを具備している。これにより、雨水等の車両内部への侵入を防ぐことが可能となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のシール部材の場合、下記に示すような不具合を生じる可能性があった。すなわち、一般的なホイールアーチ用のシール部材の場合、予め所定温度で加熱され、溶融状態となったエチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム材料を、シール部材の外観形状に基づいて型彫りされ、製作された成形用金型のキャビティ内に流し込み、当該成形用金型内でゴム材料を冷却して固化させることによって主に製造されていた。すなわち、成形用金型を用いる型成形加工によって製造されていた。

【0006】

したがって、取設対象となる自動車の車種やホイールアーチの形状、或いはサイズ等に応じて、それぞれに適合するシール部材を製造するために、複数の成形用金型を予め準備する必要があり、当該成形用金型の製作コストを含むシール部材の製造開始までの初期コスト（イニシャルコスト）が高くなるといった問題があった。

【0007】

また、成形用金型への溶融状態のゴム材料の流し込みのための工程、ゴム材料を冷却固化させるための工程、及び、固化したシール部材を成形用金型から取り出す工程等の各工程を経る必要があり、それぞれの工程のための必要な作業時間が多くなることがあった。

【0008】

そのため、短時間で大量のシール部材を製造することができない場合もあり、作業効率や生産効率の点で問題となったり、作業工程が複雑化したりするなどの種々の課題を生じる場合があった。また、成形用金型によって製造された成形加工品には、一般的に所謂「バリ」が生じる可能性が高く、当該バリを取り除くバリ除去工程が必要となることもあった。

【0009】

成形用金型による型成形加工の場合、製造されるシール部材は、基本的には一種類の素材、例えば、硬質のＥＰＤＭ等で構成されていた。すなわち、上述したシール基体部及びシールリップ部は、同一の素材で一体的に形成されていた。しかしながら、シール基体部に求められる、例えば、シール部材全体の強度の向上やホイールアーチの取設面に対する装着性や密着性を良好にする特性と、シールリップ部による水等の止水効果を発揮するための特性とは、互いに相反する材料を用いる場合もあった。

【0010】

更に具体的に説明すると、シール部材の強度を強くしようとした場合、シール基体部をホイールアーチの曲線状に沿って変形させることが困難となる。換言すれば、ホイールアーチの曲線形状に対するシール部材の追従性が低下し、ホイールアーチとシール部材との間に隙間が生じ、十分な密着性を維持することができず、高いシール性を得ることができないおそれがあった。一方、上記のシール部材の変形性や追従性を良好に使用とした場合、シール部材全体の強度が低下するおそれがあった。その結果、強度及び変形性のバランスを勘案し、シール部材を構成するゴム材料等の素材を選定する必要があった。

【0011】

また、シール部材のシールリップ部の一端は、自動車の車体と当接するように取設されている。そのため、シールリップ部が硬質のゴム材料で形成されている場合、当該車体とシールリップ部とが点接触し、走行時の振動等によって車体にダメージを与える可能性があった。加えて、硬質のゴム材料の場合、その他の樹脂成形品と比較して比重が高くなる傾向があり、自動車の車両全体の重量増に影響する可能性があった。

【0012】

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、成形用金型を用いることなく製造することが可能であり、かつ取設対象となるホイールアーチの曲線形状に沿って良好な追従性や変形性を有し、かつ、高いシール性（止水性）を発揮可能なシール部材の提供を課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明者は、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、押出成形技術を用いてシール部材を製造することにより、良好な追従性や強度を備え、かつ、高いシール性を発揮可能なことを見出し、下記に示す本発明を完成するに至ったものである。

【0014】

［１］ 自動車のホイールアーチの曲線形状に沿って取設されるシール部材であって、前記ホイールアーチの取設面と当接するシール非筒状の基体部と、前記シール基体部の一端から延設されたシールリップ部とを具備し、前記シール基体部及び前記シールリップ部は、前記シール部材の長手方向に沿って一体的に押し出されることによって形成され、前記シールリップ部及び前記シールリップ部と接続された前記シール基体部の一部である主基体部、及び、前記シールリップ部から離間した前記シール基体部の残部である副基体部は、それぞれ材質の異なる材料で形成され、前記副基体部は、長手方向に沿って所定の間隔で矩形状に打ち抜き加工され、切り欠きが施された複数の切欠部を更に具備するシール部材。

【0015】

［２］ 前記主基体部は、軟質スポンジ材料で形成され、前記副基体部は、硬質ゴム材料で形成される前記［１］に記載のシール部材。

【0016】

［３］ 前記軟質スポンジ材料は、エチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とするスポンジ状エチレン－プロピレン－ジエンゴムであり、前記硬質ゴム材料は、前記エチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とする硬質ゴムである前記［２］に記載のシール部材。

【0017】

［４］ 前記軟質スポンジ材料は、比重が０．２０～０．９０の範囲であり、かつ、硬度が３０°～４０°の範囲であって、前記硬質ゴム材料は、比重が１．１０～１．６０の範囲であり、かつ、硬度が４０°～９０°の範囲であって、前記硬質ゴム材料に対し、前記軟質スポンジ材料の前記比重及び前記硬度の値がいずれも小さく設定される前記［２］または［３］に記載のシール部材。

【発明の効果】

【0019】

本発明のシール部材は、押出成形技術を用い、性状の異なる材料を一体的に押出成形することで形成され、シールリップ部及びシール基体部の一部である主基体部と、シール基体部の残部である副基体部との性状を異ならせ、ホイールアーチの曲線状に沿った良好な追従性を維持しつつ、かつ、高いシール性を発揮可能なものである。特に、成形用金型の製作にかかる製作コストを抑え、シール部材の製造における初期コストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態のシール部材の概略構成を示す参考斜視図である。

【図2】シール部材の概略構成を示す正面図である。

【図3】シール部材の概略構成を示す平面図である。

【図4】シール部材の概略構成を示す底面図である。

【図5】図２におけるＡ－Ａ’線拡大断面図である。

【図6】ホイールアーチに対するシール部材の取設の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明のシール部材の実施の形態について説明する。なお、本発明のシール部材は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、及び改良等を加え得るものである。

【0022】

１．シール部材
本発明の一実施形態のシール部材１は、図１～図５に示すように、長手形状を呈し、自動車１００のタイヤ１０１の形状に合わせて車体１０２の一部を曲線状に切り欠いて形成されたホイールアーチ１０３に沿って弾性変形させながら取設可能なものである。なお、取設対象となるホイールアーチ１０３の構成等については既に説明した図６と略同一のものであり、同一符号を付してここでは詳細な説明は省略する。更に、図５において、取設対象となるホイールアーチ１０３の取設面１０６、及びシール部材１を取設面１０６に貼着するための両面テープ１０７に係る構成を併せて図示している。

【0023】

本実施形態のシール部材１は、ホイールアーチ１０３の取設面１０６（図５参照）と当接可能なシール基体部２と、当該シール基体部２の一端部２ａから延設されたシールリップ部３とを具備して主に構成されている。更に具体的に説明すると、シール基体部２は、取設面１０６と両面テープ１０７を介して貼着される主基体部４と、主基体部４と接続する副基体部５とを備えている。すなわち、シール基体部２は、主基体部４及び副基体部５の二つの部材を組み合わせて一体的に構成されている。

【0024】

ここで、主基体部４は略平板状を呈する部材であり、一方、副基体部５は、取設面１０６と点接触で当接可能となるように副基体部５のベース体６から所定方向（図５における紙面下方向に相当）に突出してなる一対の当接脚部７ａ，７ｂ、及び、当該当接脚部７ａ，７ｂの突出方向と相対する方向（図５における紙面上方向に相当）に突出してなる一対の凸部８ａ，８ｂを有している。当接脚部７ａ，７ｂの高さは、貼着用の両面テープ１０７のテープ厚さと略同一となるように設定されている。

【0025】

一方、シールリップ部３は、シール基体部２の一端部２ａ（主基体部４の一端に相当）から所定方向（図５における略鉛直上方向に相当）に延設された主リップ部９と、主リップ部９の先端から副基体部５側に向かって斜めに屈曲した第一副リップ部１０と、第一副リップ部１０の先端から更に副基体部５から離間する側に向かって斜めに屈曲した第二副リップ部１１とを備えている。すなわち、シールリップ部３は、二箇所で互い異なる方向に屈曲した断面形状を有している。更に、シールリップ部３は、その他の構成として、主リップ部９の途中から斜め下方に枝分かれした分枝リップ部１２を備えている（図５参照）。

【0026】

本実施形態のシール部材１は、図１～図４に示すように、長手形状を呈し、上述したシール基体部２の副基体部５に係る構成は、長手方向の全体に亘って形成されているものではなく、シール部材１の全長の略半分に設けられている（図２における紙面右部分）。シール部材１の残りの部分（図２における紙面左部分）は、前述したシール基体部２の主基体部４及びシールリップ部３のみが形成されている。また、主基体部４の一部にはホイールアーチ１０３の取設面１０６に固定するための固定用孔１３が二箇所に設けられている。

【0027】

更に、シール基体部２は、副基体部５の長手方向に沿って所定の間隔で切り欠きが施され、当該副基体部５が設けられていない複数の切欠部１４を更に具備している。かかる切欠部１４を有することにより、シール基体部の副基体部５における変形性が良好となる。

【0028】

本実施形態のシール部材１は、図５に示すように、シールリップ部３及び当該シールリップ部３と接続されたシール基体部２の一部に相当する主基体部４と、シールリップ部３から理解したシール基体部２の残部に相当する副基体部５がそれぞれ材質の異なる材料で形成されている。

【0029】

具体的に説明すると、本実施形態のシール部材１は、シールリップ部３及びシール基体部２の主基体部４は、エチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とし、内部に複数の空隙を有し、応力に対して弾性変形可能なスポンジの特性を有するスポンジ状エチレン－プロピレン－ジエンゴム（以下、「スポンジＥＰＤＭ」と称す。）によって形成されている。一方、シール基体部２の副基体部５は、応力に対して弾性変形可能なゴムの特性を有するエチレン－プロピレン－ジエンゴムを原材料とする硬質ゴム（以下、「硬質ゴムＥＰＤＭ」と称す。）によって形成されている。スポンジＥＰＤＭが本発明における軟質スポンジ材料に相当し、硬質ゴムＥＰＤＭが硬質ゴム材料に相当する。

【0030】

本発明のシール部材において、軟質スポンジ材料は、上記したエチレン－プロピレン－ジエンゴムに限定されるものではなく、軟質スポンジ材料として、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系熱可塑性エラストマー、或いはその他のゴム材料、またはゴム様弾性を有するその他の弾性材料を挙げることができる。その際、部分的、または全体をソリッド状の材料で構成するものであってもよい。一方、硬質ゴム材料として、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系熱可塑性エラストマー、或いはその他のゴム材料、またはゴム様弾性を有するその他の弾性材料を挙げることができる。その際、部分的または全体をスポンジ状の材料で構成するものであってもよい。

【0031】

上記のように、スポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭのように性状の異なる二種類の材料を用いて本実施形態のシール部材１が形成される。なお、スポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭは、自動車用の樹脂成形部品の製造において使用される周知の材料であり、ここではその詳細についての説明は省略する。

【0032】

本実施形態のシール部材１において、軟質スポンジ材料であるスポンジＥＰＤＭは、その比重が０．２０～０．９０の範囲となるように調整され、好ましくは０．４５～０．７５の範囲に調整される。加えて、スポンジＥＰＤＭの硬度は、３０°～４０°の範囲となるように調整される。

【0033】

一方、硬質ゴム材料である硬質ゴムＥＰＤＭは、その比重が１．００～１．６０の範囲となるように調整され、好ましくは１．１５～１．４５の範囲に調整される。加えて、硬質ゴムＥＰＤＭの硬度は、４０°～９０°の範囲となるように調整され、好ましくは、６５°～７５°の範囲に調整される。

【0034】

すなわち、硬質ゴムＥＰＤＭに対して、スポンジＥＰＤＭの比重及び硬度の値がいずれも小さくなるように設定される。その結果、ホイールアーチ１０３と当接脚部７ａ，７ｂを介して当接するシール基体部２の副基体部５は、比重及び硬度が高くなり、シール部材１に対して求められる十分な強度を有することができる。

【0035】

これにより、ホイールアーチ１０３に対する取設状態が安定する。加えて、副基体部５は、前述したように、所定の間隔で複数の切欠部１４が設けられている。そのため、応力に対する変形性も十分に確保することができる。その結果、曲線状のホイールアーチ１０３に沿って弾性変形させながらシール部材１を当接する場合、ホイールアーチ１０３に対する追従性が良好となり、ホイールアーチ１０３の取設面１０６とシール部材１（シール基体部２）との密着性が良好となる。

【0036】

その結果、ホイールアーチ１０３及びシール部材１の間から雨水等が車両内部へ侵入することを防ぐことができる。すなわち、シール部材１によるシール性（止水性）の効果を高くすることができる。

【0037】

一方、シールリップ部３及びシール基体部２の主基体部４は、硬質ゴムＥＰＤＭに対して、比重及び硬度が低いスポンジＥＰＤＭが用いられる。その結果、硬質ゴムＥＰＤＭを用いた副基体部５よりも応力に対して柔軟に変形する変形性が良好となる。そのため、曲線状のホイールアーチ１０３に対する変形性を阻害することがない。

【0038】

更に、シールリップ部３の先端のリップ端部３ａは、ホイールアーチ１０３に取設された状態で、車体１０２の一部と接し弾性変形することがある。従来のシール部材１０５（図５参照）のように、硬質ゴムＥＰＤＭ等の硬質ゴム材料のみによって形成されている場合、当該車体１０２と当接する場合、硬質ゴムの性状のため応力による弾性変形は僅かであり、車体１０２とは点接触となる。

【0039】

しかしながら、本実施形態のシール部材１は、シールリップ部３が軟質スポンジ材料で形成されていることにより、応力に対する変形の程度が硬質ゴムよりも大きく、車体１０２との当接によって大きく潰れて変形する。すなわち、車体１０２と面接触することになる。その結果、走行時等に発生する振動等による車体１０２へのダメージを軽減する効果を有する。更に、シール部材１の一部を比重の小さいスポンジＥＰＤＭで構成することにより、シール部材１全体の軽量化を図ることができる。

【0040】

上記のように、シールリップ部３とシール基体部２の一部、及び、シール基体部２の残部をそれぞれの特性に応じた性状の異なる二種類の材料で形成することにより、ホイールアーチ１０３の曲線形状に対する追従性が良好となり、かつ、シール部材１自体の強度を十分なものとすることができる。これにより、雨水等の侵入を防ぐ高いシール性を備えたシール部材１が形成される。加えて、従来の成形用金型を用いた場合と比較して、「バリ」が発生することがないため、かかるバリの除去等を行う工程を省略化することができる。すなわち、シール部材の製造における工数の削減が可能となる。

【0041】

２．シール部材の製造方法
前述したように、本実施形態のシール部材１は、スポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭのように性状の異なる二種類の材料を用いて製造される。このとき、シール部材１の製造には、二種類の材料を同時に成形用口金から押し出す「共押出成形」の技術を用いることができる。かかる共押出成形（または、二色押出成形）は、樹脂加工やゴム加工等において周知のものであり、硬質材と軟質材とを同時押出したり、透明材と着色材とを同時押出したりすることが可能であり、製品の特定の部位の性状を変化させることが可能なものである。

【0042】

更に具体的に説明すると、始めに図５に示すような断面形状を呈する成形用口金を、共押出成形可能な押出装置にセットする。一方、押出装置に設けられた二つの原材料供給部には、それぞれ加熱され、押出可能な粘度に調整され、流動可能な状態のスポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭを準備する。かかる状態で二つの原材料供給部からスポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭを所定の押出圧力によって加圧し、成形用口金から同時に押し出し成形を行う。このとき、スポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭの押出圧力をそれぞれ調整することで、成形用口金の所定の位置にスポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭを押し出すことができる。これにより、シール部材１の断面におけるスポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭの配置及び比率を均一にすることができる。

【0043】

成形用口金から押し出されたスポンジＥＰＤＭ及び硬質ゴムＥＰＤＭは、周囲の外気と接することで冷却され、流動性を失う。そして、所定の長さ（例えば、５００ｍｍ程度）まで押し出した後でカットされる。これにより、二種類の材料で構成された長手形状の加工物が形成される。かかる長手形状の加工物に対してトムソン打ち抜き加工を行うことにより、前述した固定用孔１３や切欠部１４等を形成することができる。その結果、本実施形態のシール部材１の製造が完了する。なお、トムソン打ち抜き加工は、ベースとなる合板に刃を埋め込んだトムソン型を用い、加工材料をプレスして打ち抜く周知の加工方法であり、ここでは詳細な説明は省略する。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明のシール部材は、自動車等の車両に設けられたホイールアーチに適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１，１０５：シール部材、２：シール基体部、２ａ：一端部、３：シールリップ部、３ａ：リップ端部、４：主基体部（シール基体部の一部）、５：副基体部（シール基体部の残部）、６：ベース体、７ａ，７ｂ：当接脚部、８ａ，８ｂ：凸部、９：主リップ部、１０：第一副リップ部、１１：第二副リップ部、１２：分枝リップ部、１３：固定用孔、１４：切欠部、１００：自動車、１０１：タイヤ、１０２：車体、１０３：ホイールアーチ、１０４：スペース、１０６：取設面、１０７：両面テープ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】