特許 7572302 封止構造及びその製造方法

(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】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】封止構造及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 13/14 20060101AFI20241016BHJP

【ＦＩ】

F16J13/14

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021082210

(22)【出願日】2021-05-14

(65)【公開番号】P2022175628

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2023-12-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390025243

【氏名又は名称】ポップリベット・ファスナー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】竹永 智裕

(72)【発明者】

【氏名】内田 圭亮

(72)【発明者】

【氏名】岡本 竜也

(72)【発明者】

【氏名】安藤 悟

(72)【発明者】

【氏名】成田 登志雄

(72)【発明者】

【氏名】今泉 博司

(72)【発明者】

【氏名】山口 直樹

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３７９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０８３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２８１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２１１７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０７９３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３８４８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １３／１４

Ｆ１６Ｊ １５／００

Ｆ１６Ｊ １３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定部材の貫通孔を封止する封止構造であって、
前記貫通孔内に挿入され、第１厚さの薄板で形成された円筒形状の一方が開口し他方が塞がれた本体部と、
前記本体部の開口側端に接続され、前記本体部から離れるに従って徐々に外側へ拡径するテーパ部と、
前記テーパ部に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成され、内側に屈曲することで外側に張り出した張出部が前記貫通孔の内周面に弾性的に当接する第１屈曲部と、
前記第１屈曲部に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成され、外側に屈曲することで先端部が前記貫通孔の内周面に弾性的に当接する第２屈曲部と、
を備える封止構造。

【請求項2】

請求項１記載の封止構造であって、
前記貫通孔の内周面に凹状の切欠け部が形成されており、
前記第１屈曲部の張出部及び第２屈曲部の先端部うちの少なくとも一方が前記切欠け部に嵌っている、封止構造。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の封止構造であって、
前記第２屈曲部の先端部の厚さは、前記第１屈曲部の張出部の厚さよりも厚く形成されている、又は、
前記第２屈曲部の先端部は、外側へ拡径するテーパ形状となっている、封止構造。

【請求項4】

請求項１乃至３のうちのいずれか１項記載の封止構造であって、
前記本体部の内周面には、前記本体部を軸線方向へ引っ張るための引張り用治具に形成された雄ネジ山が噛み合う雌ネジ山が形成されている、封止構造。

【請求項5】

所定部材の貫通孔を封止する封止構造の製造方法であって、
第１厚さの薄板で形成された円筒形状の一方が開口し他方が塞がれた本体部と、前記本体部の開口側端に一端が接続され前記本体部から離れるに従って徐々に外側へ拡径するテーパ部と、前記テーパ部の他端に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成された円筒形状の円筒部と、を有する封止部材を前記貫通孔内に挿入するステップと、
前記貫通孔内の前記円筒部の先端側に押え用治具を配置するステップと、
前記本体部を前記円筒部側へ押圧しつつ又は引っ張りつつ、前記円筒部の先端を前記押え用治具で押さえることで、前記円筒部を外側に座屈させ、外側に張り出した張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させるステップと、
を含む、封止構造の製造方法。

【請求項6】

請求項５記載の封止構造の製造方法であって、
前記本体部を前記円筒部側へ押圧し又は引っ張り、前記円筒部の先端を前記押え用治具に当接させることで、該円筒部の先端を押さえる、
封止構造の製造方法。

【請求項7】

請求項５記載の封止構造の製造方法であって、
前記押え用治具によって前記円筒部の先端を前記貫通孔の内周面に押し付けるように前記押え用治具を配置し、
前記本体部を前記円筒部側へ押圧する又は引っ張ることで、前記円筒部を外側に座屈させ、外側に張り出した第１屈曲部の張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させると共に、前記第１屈曲部の先端側を外側に屈曲させて第２屈曲部を形成する、
封止構造の製造方法。

【請求項8】

請求項５乃至７のうちのいずれか１項記載の封止構造の製造方法であって、
前記本体部の内周面に形成された雌ネジ山に引張り用治具の雄ネジ山を螺合させて、あるいは、前記本体部の内周面に形成された凹部又は凸部に引張り用治具を引っ掛けて、
前記引張り用治具を引っ張りつつ、前記円筒部の先端を前記押え用治具で押さえることで、前記円筒部を外側に座屈させ外側に張り出した張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させる、
封止構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、貫通孔を封止する封止構造及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

貫通孔をプラグ栓で封止する封止構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２５２５１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記封止構造においては、プラグ栓に内圧がかかった場合に、プラグ栓が抜け、貫通孔のシール性を担保できない虞がある。

【0005】

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、貫通孔のシール性が十分に担保できる封止構造及びその製造方法を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
所定部材の貫通孔を封止する封止構造であって、
前記貫通孔内に挿入され、第１厚さの薄板で形成された円筒形状の一方が開口し他方が塞がれた本体部と、
前記本体部の開口側端に接続され、前記本体部から離れるに従って徐々に外側へ拡径するテーパ部と、
前記テーパ部に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成され、内側に屈曲することで外側に張り出した張出部が前記貫通孔の内周面に弾性的に当接する第１屈曲部と、
を備える封止構造
である。
この一態様において、前記第１屈曲部に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成され、外側に屈曲することで先端部が前記貫通孔の内周面に弾性的に当接する第２屈曲部を、更に備えていてもよい。
この一態様において、前記貫通孔の内周面に凹状の切欠け部が形成されており、前記第１屈曲部の張出部及び第２屈曲部の先端部うちの少なくとも一方が前記切欠け部に嵌っていてもよい。
この一態様において、前記第２屈曲部の先端部の厚さは、前記第１屈曲部の張出部の厚さよりも厚く形成されている、又は、前記第２屈曲部の先端部は、外側へ拡径するテーパ形状となっていてもよい。
この一態様において、前記本体部の内周面には、前記本体部を軸線方向へ引っ張るための引張り用治具に形成された雄ネジ山が噛み合う雌ネジ山が形成されていてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
所定部材の貫通孔を封止する封止構造の製造方法であって、
第１厚さの薄板で形成された円筒形状の一方が開口し他方が塞がれた本体部と、前記本体部の開口側端に一端が接続され前記本体部から離れるに従って徐々に外側へ拡径するテーパ部と、前記テーパ部の他端に接続され、前記第１厚さよりも薄い薄板で形成された円筒形状の円筒部と、を有する封止部材を前記貫通孔内に挿入するステップと、
前記貫通孔内の前記円筒部の先端側に押え用治具を配置するステップと、
前記本体部を前記円筒部側へ押圧しつつ又は引っ張りつつ、前記円筒部の先端を前記押え用治具で押さえることで、前記円筒部を外側に座屈させ、外側に張り出した張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させるステップと、
を含む、封止構造の製造方法
であってもよい。
この一態様において、前記本体部を前記円筒部側へ押圧し又は引っ張り、前記円筒部の先端を前記押え用治具に当接させることで、該円筒部の先端を押さえてもよい。
この一態様において、前記押え用治具によって前記円筒部の先端を前記貫通孔の内周面に押し付けるように前記押え用治具を配置し、前記本体部を前記円筒部側へ押圧する又は引っ張ることで、前記円筒部を外側に座屈させ、外側に張り出した第１屈曲部の張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させると共に、前記第１屈曲部の先端側を外側に屈曲させて第２屈曲部を形成してもよい。
この一態様において、前記本体部の内周面に形成された雌ネジ山に引張り用治具の雄ネジ山を螺合させて、あるいは、前記本体部の内周面に形成された凹部又は凸部に引張り用治具を引っ掛けて、前記引張り用治具を引っ張りつつ、前記円筒部の先端を前記押え用治具で押さえることで、前記円筒部を外側に座屈させ外側に張り出した張出部を前記貫通孔の内周面に弾性的に当接させてもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、貫通孔のシール性が十分に担保できる封止構造及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態１に係る封止構造の構成を示す断面図である。

【図2】貫通孔の内周面に形成した切欠け部を示す図である。

【図3】本実施形態１に係る封止構造の製造方法のフローを示すフローチャートである。

【図4】本実施形態１に係る封止構造の製造工程を説明する図である。

【図5】貫通孔の耐圧を検証した結果を示す図である。

【図6】本実施形態２に係る封止構造の構成を示す断面図である。

【図7】本実施形態２に係る封止構造の製造方法を説明するための図である。

【図8】押え用治具を円筒部内のより深い位置に挿入した状態を示す図である。

【図9】貫通孔の内周面に形成した切欠け部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態１
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態１に係る封止構造の構成を示す断面図である。なお、図１及び後述の図２乃至図９において、構造を分かり易くするため、封止構造１、２０の左側部分のみを示している。封止構造１、２０の右側部分は、中心軸線を中心にして左側部分と対称の形状を有している。

【0010】

本実施形態１に係る封止構造１は、例えば、トランスアクスル用ケースの潤滑用穴などの所定部材の貫通孔５を封止する。

【0011】

本実施形態１に係る封止構造１は、本体部２と、本体部２に接続されたテーパ部３と、テーパ部３に接続された第１屈曲部４と、を備えている。本体部２、テーパ部３、及び、第１屈曲部４は、金属で一体成形されている。本体部２、テーパ部３、及び、第１屈曲部４は、例えば、ＳＵＳ４１０などのステンレス鋼で成形されている。貫通孔５を構成するケースなどの部材は、例えば、ＡＤＣ１２などのアルミニウム合金で形成されている。

【0012】

本体部２は、貫通孔５内に挿入され、第１厚さの薄板で形成された円筒形状の部材である。円筒形状の一方は開口し、他方が塞がれている。本体部２の内周面には、後述の引張り用治具（引張り治具）の雄ネジ山が噛み合う雌ネジ山２１が形成されていてもよい。

【0013】

テーパ部３の一端は、本体部２の開口側端に接続されている。テーパ部３は、本体部２から離れるに従って徐々に外側へ拡径する。テーパ部３は、本体部２側から離れるに従って徐々に薄くなる薄板で形成されている。

【0014】

第１屈曲部４は、テーパ部３の他端に接続されている。第１屈曲部４は、第１厚さよりも薄い薄板で形成されている。第１屈曲部４は、内側（中心軸線側）に屈曲することで外側（貫通孔５の内周面５１側）に張り出した張出部４１を有する。張出部４１は、貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接している。

【0015】

ところで、従来、例えば、貫通孔を塞ぐプラグ栓に圧力がかかった場合に、プラグ栓が抜け、貫通孔のシール性を担保できないという問題が生じていた。

【0016】

これに対し、本実施形態１に係る封止構造１において、上述の如く、テーパ部３に接続され、第１厚さよりも薄い薄板で形成され、内側に屈曲することで外側に張り出した第１屈曲部４の張出部４１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接する。

【0017】

このように、第１屈曲部４の張出部４１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接することで、封止構造１が貫通孔５から抜け出すのを防止できる。これにより、貫通孔５のシール性を十分に担保できる。また、第１屈曲部４の張出部４１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接して、貫通孔５を塞ぐため、貫通孔５の公差の影響を受けない。

【0018】

貫通孔５の内周面５１において、図２に示す如く、第１屈曲部４の張出部４１が当接する部分に凹状の切欠け部５２が形成されていてもよい。切欠け部５２は、貫通孔５の内周面５１において、周方向に溝状に形成されている。第１屈曲部４の張出部４１は、切欠け部５２に嵌っている。これにより、封止構造１が貫通孔５から抜け出すのをより確実に防止できる。

【0019】

続いて、本実施形態１に係る封止構造の製造方法について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施形態１に係る封止構造の製造方法のフローを示すフローチャートである。図４は、本実施形態１に係る封止構造の製造工程を説明する図である。

【0020】

図４（ａ）に示す如く、封止部材１０は、本体部１１と、テーパ部１２と、円筒部１３を有している。本体部１１は、第１厚さの薄板で形成された円筒形状の部材である。その円筒形状の一方は開口し、他方が塞がれている。本体部１１の開口側端に、テーパ部１２の一端が接続されている。テーパ部１２は、本体部１１から離れるに従って徐々に外側へ拡径する。テーパ部１２の他端に円筒部１３が接続されている。円筒部１３は、第１厚さよりも薄い薄板で形成された円筒形状の部材である。

【0021】

最初に、図４（ａ）に示す如く、封止部材１０の本体部１１の内周面の雌ネジ山１１１に引張り用治具１００の雄ネジ山を螺合させ、封止部材１０及び引張り用治具１００を貫通孔５内に挿入する（ステップＳ１０１）。

【0022】

図４（ｂ）に示す如く、貫通孔５内の円筒部１３の先端側に押え用治具（押え治具）１１０を配置する（ステップＳ１０２）。

【0023】

引張り用治具１００で本体部１１を引っ張りつつ、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえることで、円筒部１３を外側に座屈（塑性変形）させる（ステップＳ１０３）。 これにより、図４（ｃ）に示す如く、外側に張り出した張出部４１を貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接させる（ステップＳ１０４）。

【0024】

円筒部１３は、第１厚さよりも薄い薄板で形成されているため、引張り用治具１００により本体部１１を引っ張りつつ、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえることで、上述の如く、円筒部１３を座屈させることができる。

【0025】

本体部１１の内周面に、雌ネジ山１１１の代わりに、凹部又は凸部が形成されている構成であってもよい。本体部１１の内周面の凹部又は凸部に引張り用治具を引っ掛け、上述の如く、引張ってもよい。このように、本体部１１を容易に引張り、円筒部１３を外側に座屈させ張出部４１を貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接させることができる。

【0026】

なお、本体部１１を、開口の反対側から押圧することで、円筒部１３を外側に座屈させ張出部４１を貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接させてもよい。

【0027】

図４（ｄ）に示す如く、本体部２から引張り治具１００を取り外し、第１屈曲部４の先端から押え用治具１１０を離間させる（ステップＳ１０５）。

【0028】

第１屈曲部４の先端から押え用治具１１０を離間させると、第１屈曲部４の張出部４１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接する力（以下、スプリングバック力）により、封止構造１は、貫通孔５内に固定される。さらに、このスプリングバック力を大きくすることにより、封止構造１が貫通孔５からより抜け出し難くなる。

【0029】

ここで、スプリングバック力の調整方法について説明する。例えば、貫通孔５や第１屈曲部４における厚さ、ヤング率などを調整することで、スプリングバック力を大きくすることができる。

【0030】

図５は、貫通孔の肉厚を変化させ、その耐圧を検証した結果を示す図である。図５に示す耐圧検証結果によれば、貫通孔５側をアルミニウム合金（ＡＤＣ１２：線膨張係数２１×１０^－６）で構成して、貫通孔５の肉厚を薄くして、封止構造１を収縮し難いステンレス鋼（ＳＵＳ４１０：線膨張係数９．９×１０^－６）で構成できる。これにより、上記スプリングバック力を大きくし、封止構造１のシール性を向上させることができる。なお、低温及び常温では、上記調整により、スプリングバック力を大きくすることができるが、高温時には線膨張差により締め代が減ってしまう為、全域でシール性を確保できるように調整を行うのが好ましい。

【0031】

以上、本実施形態１に係る封止構造１は、貫通孔５内に挿入され、第１厚さの薄板で形成された円筒形状の一方が開口し他方が塞がれた本体部２と、本体部２の開口側端に接続され、本体部２から離れるに従って徐々に外側へ拡径するテーパ部３と、テーパ部３に接続され、第１厚さよりも薄い薄板で形成され、内側に屈曲することで外側に張り出した張出部４１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接する第１屈曲部４と、を備える。これにより、第１屈曲部４の張出部４１を貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接させ、封止構造１が貫通孔５から抜け出すのを防止できる。したがって、貫通孔５のシール性が十分に担保できる。

【0032】

実施形態２
図６は、本実施形態２に係る封止構造の構成を示す断面図である。本実施形態２に係る封止構造２０は、第１屈曲部４に接続され、第１厚さよりも薄い薄板で形成され、外側に屈曲することで先端部６１が貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接する第２屈曲部６を、更に備えている。第１屈曲部４及び第２屈曲部６は一体的に成形されている。

【0033】

本実施形態２に係る封止構造２０によれば、貫通孔５の内周面５１に対し、第１屈曲部４の張出部４１だけでなく、第２屈曲部６の先端部６１も弾性的に当接する。したがって、封止構造２０が貫通孔５から抜け出すのをより確実に防止でき、貫通孔５のシール性がより十分に担保できる。

【0034】

ここで、本実施形態２に係る封止構造の製造方法について、図７を参照して説明する。
最初に、図７（ａ）に示す如く、封止部材１０の本体部１１の内周面の雌ネジ山１１１に引張り用治具１００の雄ネジ山を螺合させ、封止部材１０及び引張り用治具１００を貫通孔５内に挿入する。このように、封止部材１０を引張り用治具１００と共に貫通孔５内に挿入し、容易に位置決めできるため、作業性が向上する。

【0035】

図７（ｂ）に示す如く、押え用治具１１０によって円筒部１３の先端を貫通孔５の内周面５１に押し付ける。
なお、封止部材１０の本体部１１を貫通孔５内に挿入し、押え用治具１１０によって円筒部１３の先端を貫通孔５の内周面５１に押し付け固定した後、本体部１１の内周面の雌ネジ山１１１に引張り用治具１００の雄ネジ山を螺合させてもよい。

【0036】

図７（ｃ）に示す如く、引張り用治具１００を引っ張りつつ、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえることで、円筒部１３を外側に座屈させて、外側に張り出した第１屈曲部４の張出部４１を貫通孔５の内周面５１に弾性的に当接させると共に、第１屈曲部４の先端を外側に屈曲させて、第２屈曲部６を形成する。

【0037】

円筒部１３は、第１厚さよりも薄い薄板で形成されているため、引張り用治具１００により本体部２を引っ張りつつ、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえることで、上述の如く、円筒部１３を座屈させて第１屈曲部４を形成することができる。さらに、押え用治具１１０によって円筒部１３の先端を貫通孔５の内周面５１に押し付けられているため、第１屈曲部４の先端を外側に屈曲させて第２屈曲部６を形成することができる。

【0038】

図７（ｄ）に示す如く、本体部２から引張り治具１００を取り外し、第２屈曲部６の先端６１から押え用治具１１０を離間させる。

【0039】

なお、本実施形態２において、第２屈曲部６の先端部６１の厚さを第１屈曲部４の張出部４１の厚さよりも厚く形成されていてもよい。また、第２屈曲部６の先端部６１は、外側へ拡径するテーパ形状となっていてもよい。

【0040】

これにより、厚いあるいはテーパ形状の円筒部１３の先端部を押え用治具１１０で押え、屈曲可能な部分を短くすることで、上記第１及び第２屈曲部４、６のスプリングバック力を大きくすることができる。

【0041】

本実施形態２において、図８に示す如く、押え用治具１１０を円筒部１３内のより深い位置に挿入し、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえてもよい。この場合、引張り用治具１００を引っ張りつつ、円筒部１３の先端を押え用治具１１０で押さえることで、円筒部１３を外側に座屈させて、外側に張り出した第１屈曲部４の張出部４１を貫通孔５の内周面５１により強く当接させると共に、第１屈曲部４の先端を貫通孔５の内周面５１に当接させることができる。

【0042】

本実施形態２において、図９に示す如く、貫通孔５の内周面５１において、第１屈曲部４の張出部４１が当接する部分に切欠け部５２を形成すると共に、第２屈曲部６の先端部６１が当接する部分に切欠け部５３を形成してもよい。これにより、封止構造が貫通孔５から抜け出すのをより確実に防止できる。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１ 封止構造、２ 本体部、３ テーパ部、４ 第１屈曲部、５ 貫通孔、６ 第２屈曲部、１０ 封止部材、１２ テーパ部、１３ 円筒部、２０ 封止構造、２１ 雌ネジ山、４１ 張出部、５１ 内周面、５２ 切欠け部、５３ 切欠け部、６１ 先端部、１００ 引張り用治具、１１０ 押え用治具、１１１ 雌ネジ山

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】