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1. WO2017135091 - SEALING DEVICE

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明 細 書

発明の名称 密封装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010   0011   0012  

発明の効果

0013  

図面の簡単な説明

0014  

発明を実施するための形態

0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054  

符号の説明

0055  

請求の範囲

1   2   3   4  

補正された請求の範囲(条約第19条)

1  *   2   3   4  

図面

1   2   3   4   5   6  

明 細 書

発明の名称 : 密封装置

技術分野

[0001]
 本発明は、密封装置に関し、特に互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間を密封するための密封装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来から、互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間、例えば、軸やピストン等の運動部材とこの運動部材を外周側において覆うハウジングやシリンダ等の部材との間の環状の空間を密封するために密封装置が用いられている。図5は、この種の従来の密封装置の概略構成を示す部分断面図である。図5に示す従来の密封装置100は、ハウジング111の開口112とこの開口112に相対移動可能に挿通された軸113との間の環状の空間を密封するために、ハウジング111の開口112と軸113との間に取り付けられて使用される。密封装置100は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂材料から形成された軸線周りに環状のリップ部材101と、金属材料から形成された軸線周りに環状のバネ部材102とを有している。リップ部材101において、環状のリップ基部104の高圧側(図5において右側)の端部において外周側から、環状の外周側リップ105が高圧側に延びており、また、リップ基部104の高圧側の端部において内周側から、環状の内周側リップ106が高圧側に延びており、軸線方向において低圧側(図5において左側)に凹んだ環状の収容溝103が形成されている。バネ部材102は、図6に示すように断面略V字状の環状の部材であり、収容溝103内に収容されており、バネ部材102の低圧側から高圧側及び外周側に傾斜して延びる外周押圧部107が外周側リップ105に内周側から接触しており、バネ部材102の低圧側から高圧側及び内周側に傾斜して延びる内周押圧部108が内周側リップ106に外周側から接触している。
[0003]
 使用状態において、密封装置100は、外周側リップ105がハウジング111の開口112に密接し、内周側リップ106が軸113に密接し、外周側リップ105と内周側リップ106とは互いに近づく方向に締め代幅を押圧され、バネ部材102が圧縮される。これにより、使用状態における密封装置100において、外周側リップ105は外周押圧部107の反力によってハウジング111の開口112に押し付けられ、また、内周側リップ106は内周押圧部108の反力によって軸113に押し付けられて、ハウジング111と軸113との間の空間の密封が図られている。
[0004]
 リップ部材101の材料としてのPTFEは、高温高圧下において用いることができ、また、耐薬品性及び耐油性に優れており、リップ部材として適した特性を有しているが、高温下においては塑性変形し易い。このため、密封装置100には上述のようにバネ部材102が設けられており、リップ部材101に高温によって塑性変形(へたり)が生じて締め代が低下してもバネ部材102がリップ部材101を押圧することにより、密封装置100の密封性能を維持するようにしている。しかしながら、密封装置100を高温側の使用限度温度域の近傍の温度において使用した場合、ハウジング111の金属材料とリップ部材101の材料との線膨張係数の差から、外周側リップ105がハウジング111に強く押し付けられ、外周側リップ105に塑性変形が生じて外周側リップ105のハウジング111に対する締め代が低下してしまう場合がある。このため、密封装置100においては、高温下での外周側リップ105の塑性変形による締め代の低減を補償するために、外周側リップ105の剛性を低下させて、バネ部材102の外周押圧部107の外周側リップ105に対する影響(押圧の程度)を大きくしている(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2015-135137号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 近年、車両のエンジン等の原動機やその構成装置等の軸113の駆動装置の低燃費化が求められている。従来の密封装置100においては、バネ部材102の低圧側(図5において左側)の端部は、収容溝104内において外周押圧部107の反力と内周押圧部108の反力とが釣り合う位置に位置するようになっており、外周押圧部107の反力を内周押圧部108の反力に独立して低下させることができない。このため上述のように、従来の密封装置100においては、外周側リップ105の塑性変形の影響を低減し密封性能の維持を図ることができるが、内周側リップ106と軸113との間に発生する摩擦抵抗を小さくするために、バネ部材102の反力を小さくすると外周側リップ105の接触面圧が低下して上述の塑性変形に対する補償機能が低下し、シール性能の低下を招く場合がある。
[0007]
 このように、従来の密封装置100においては、高温下における使用によるリップ部材101の塑性変形に基づく密封性能の低下を抑制しつつ、リップ部材101に生じる摩擦抵抗を低減することが求められていた。
[0008]
 本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる密封装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009]
 上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間を密封するための密封装置であって、樹脂材料から形成された軸線周りに環状の部材であるリップ部材と、金属材料から形成された前記軸線周りに環状の部材であるバネ部材とを備え、前記リップ部材は、前記軸線周りに環状の部分であるリップ基部と、該リップ基部の前記軸線方向における一方の側の端部において外周側から前記一方の側に延びる環状のリップである外周側リップと、前記リップ基部の前記一方の側の前記端部において内周側から前記一方の側に延びる環状のリップである内周側リップとを有しており、前記一方の側から前記軸線方向における他方の側に凹む環状の溝である収容溝が形成されており、前記バネ部材は、前記収容溝内に収容されており、前記軸線周りに環状の部分であるバネ基部と、前記外周側リップを内周側から押圧するための外周押圧部と、前記内周側リップを外周側から押圧するための内周押圧部とを有しており、前記外周押圧部は、前記バネ基部の外周側の端部から前記一方の側に向かって外周側に傾斜して延びる部分であり、前記外周側リップに内周側から接触する外周押圧片を複数有しており、前記内周押圧部は、前記バネ基部の内周側の端部から前記一方の側に向かって内周側に傾斜して延びる部分であり、前記内周側リップに外周側から接触する内周押圧片を複数有しており、前記外周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記外周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有しており、前記内周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記内周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有していることを特徴とする。
[0010]
 本発明の一態様に係る密封装置においては、前記外周押圧部において、前記外周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されており、前記内周押圧部において、前記内周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されている。
[0011]
 本発明の一態様に係る密封装置において、前記外周押圧片の各々と前記内周押圧片の各々とは、前記軸線に直交する方向において互いに正対して対向しないように配列されている。
[0012]
 本発明の一態様に係る密封装置において、前記バネ部材の前記バネ基部は、前記軸線に沿う断面における形状が、前記一方の側に向かって凸に湾曲した形状を呈している。

発明の効果

[0013]
 本発明に係る密封装置によれば、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材とその接触部との間に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる。

図面の簡単な説明

[0014]
[図1] 本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
[図2] 図1に示す密封装置におけるバネ部材の概略構造を示すための斜視図である。
[図3] 図2に示すバネ部材の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。
[図4] 使用状態における図1に示す密封装置を示すための軸線に沿う部分拡大断面図である。
[図5] 従来の密封装置の概略構成を示す部分断面図である。
[図6] 従来の密封装置が備えるバネ部材の概略形状を示すための斜視図である。

発明を実施するための形態

[0015]
 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
[0016]
 図1は、本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置1は、互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間の密封を図るためにこの空間に取り付けられる。具体的には、軸やピストン等の運動部材とこの運動部材を外周側において覆うハウジングやシリンダ等の部材との間の環状の空間を密封するために密封装置1は用いられる。本実施の形態に係る密封装置1は、後述するように、車両のエンジンに配設されたEGRバルブのパッキンとして、EGRバルブの軸とハウジングとの間の空間を密封するために用いられるものとする。
[0017]
 図1に示すように、密封装置1は、樹脂材料から形成された軸線x周りに環状の部材であるリップ部材10と、金属材料から形成された軸線x周りに環状の部材であるバネ部材20とを備えている。リップ部材10の樹脂材料としては、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)や、ポリアミド等がある。より具体的には、リップ部材10の樹脂材料としては、炭素繊維、ガラス繊維、ブロンズ粉末などの充填剤入りのPTFEを好適に用いることができる。また、バネ部材20の金属材料としては、例えばステンレス鋼がある。
[0018]
 リップ部材10は、リップ基部11と、外周側リップ12と、内周側リップ13とを有しており、リップ部材10には、軸線x方向における一方の側(図1において右側)から軸線x方向における他方の側(図1において左側)に凹む環状の溝である収容溝14が形成されている。なお、後述するように、密封装置1の使用状態において、上述の一方の側が密封対象物としての流体が閉じ込められている高圧側となり、上述の他方の側が低圧側となる。
[0019]
 リップ基部11は、軸線x周りに環状の部分である。リップ基部11は、具体的には図1に示すように、軸線xを中心又は略中心とする円筒状又は円環状の形状を有しており、軸線xに沿う断面(以下、単に「断面」という。)における形状が矩形又は略矩形を呈している。リップ基部11において、低圧側の端面である端面11aは、軸線xに直交する又は略直交する平面上に拡がる中空円盤面となっている。なお、リップ基部11の断面形状は、他の多角形や円形等他の形状であってもよい。
[0020]
 外周側リップ12は、リップ基部11の高圧側の端部において外周側から高圧側に延びる環状のリップであり、使用状態において外周側がハウジングに密接するように形成されている。外周側リップ12は、具体的には図1に示すように、軸線xを中心又は略中心とする円環状の形状を有しており、外周側に、外周側に向かって凸の凸部であるリップ先端部12aが形成されている。外周側リップ12において、リップ先端部12aにおける軸線xに直交する方向(以下、「径方向」ともいう。)の幅は、リップ基部11への付け根の部分における径方向の幅よりも厚くなっている。
[0021]
 内周側リップ13は、リップ基部11の高圧側の端部において内周側から高圧側に延びる環状のリップであり、使用状態において内周側が軸に軸が摺動可能に密接するように形成されている。内周側リップ13は、具体的には図1に示すように、軸線xを中心又は略中心とする円環状の形状を有しており、内周側に、内周側に向かって凸の凸部であるリップ先端部13aが形成されている。また、内周側リップ13には、内周面において高圧側の端部から外周方向に突出する環状の部分である突起部13bが形成されており、突起部13bは、後述のように収容溝14内に収容されたバネ部材20の抜け止めとして機能する。
[0022]
 リップ部材10において、リップ基部11、外周側リップ12、及び内周側リップ13は、同一材料から一体に形成されており、リップ基部11の高圧側の端面、外周側リップ12の内周側の周面、及び内周側リップ13の外周側の周面が、上述の収容溝14を画成している。つまり、リップ基部11の高圧側の端面が収容溝14の底面である底面14aを形成し、外周側リップ12の内周側の周面が収容溝14の外周側の周面である外周面14bを形成し、内周側リップ13の外周側の周面が収容溝14の内周側の周面である内周面14cを形成している。また、図1に示すように、外周側リップ12は、内周側リップ13よりも根元部分における径方向の幅が薄くなっていてもよい。これにより、外周側リップ12に対するバネ部材20の影響を大きくすることができ、塑性変形に対する補償を図ることができる。
[0023]
 バネ部材20は、軸線x周りに環状の部分であるバネ基部21と、外周側リップ12を内周側から押圧するための外周押圧部22と、内周側リップ13を外周側から押圧するための内周押圧部23とを有している。バネ部材20は、リップ部材10の収容溝14内に収容可能に形成されており、密封装置1において収容溝14内に収容されている。
[0024]
 具体的には、図1及びバネ部材20の斜視図である図2に示すように、バネ基部21は、軸線xを中心又は略中心とする無端の円環状の形状を有しており、断面形状が低圧側に向かって凸に湾曲した形状を呈している。例えば、バネ基部21の断面形状は、図1に示すように、略U字状又は略V字状の形状となっている。外周押圧部22は、外周押圧片24を複数有しており、内周押圧部23は、内周押圧片25を複数有している。外周押圧片24は、外周側リップ12に内周側から接触しており、内周押圧片25は、内周側リップ13に外周側から接触している。
[0025]
 外周押圧片24は、具体的には、図2に示すように、バネ基部21の外周側の端部から高圧側に向かって外周側に傾斜して延びる板片状の部分であり、軸線xに沿って延びている。また、外周押圧片24は、外周側に向かって凸に湾曲しており、軸線xに直交する断面において、バネ基部21の外周側の端部に沿って湾曲した輪郭を有しており、より具体的には、軸線xを中心とする円周における弧に沿った輪郭を有している。
[0026]
 また、図2に示すように、外周押圧片24は、軸線xに沿って延びる、外周押圧片24の高圧側の縁である高圧側縁24aに達しない切込(スロット)である切込26を有している。具体的には、切込26は、外周押圧片24の内周側の面である内周面24b又は外周側の面である外周面24cへの軸線xの投影線に沿って延びており、外周押圧片24の内周面24bと外周面24cとの間を貫通している。外周押圧片24は、切込26によって、高圧側縁24aよりも低圧側が2つの部分に分断されているが、高圧側縁24a及びその近傍の高圧側の端部は分断されておらず連結されている。つまり、外周押圧片24において、切込26を介して周方向において互いに対向する延び方向に延びる一対の外周押圧片脚部24dは、高圧側において周方向に延びる外周押圧片連結部24eによって連結されている。切込26の周方向の幅は、所望の幅に設定されており、例えば、外周押圧片24の後述するリップ部材10の外周側リップ12を押圧する力が所望の値となるような分断された2つの部分(外周押圧片脚部24d)の幅となるように設定されている。また、外周押圧片24において、切込26は、周方向において中間の位置に形成されており、切込26によって分断された2つの部分の周方向の幅は同じ幅となっている。外周押圧片24の周方向の幅は、切込26を考慮して、外周押圧片24の外周側リップ12を押圧する力が所望の値となるような幅となっている。バネ部材20が径方向において圧縮された際に、外周押圧片24に発生する反力の周方向における均一性を図るためには、切込26は外周押圧片24において周方向の中間に延びていることが好ましい。
[0027]
 内周押圧片25は、具体的には、図2に示すように、バネ基部21の内周側の端部から高圧側に向かって内周側に傾斜して延びる板片状の部分であり、軸線xに沿って延びている。また、内周押圧片25は、外周側に向かって凸に湾曲しており、軸線xに直交する断面において、バネ基部21の内周側の端部に沿って湾曲した輪郭を有しており、より具体的には、軸線xを中心とする円周における弧に沿った輪郭を有している。
[0028]
 また、図2に示すように、内周押圧片25は、軸線xに沿って延びる、内周押圧片25の高圧側の縁である高圧側縁25aに達しない切込(スロット)である切込27を有している。具体的には、切込27は、内周押圧片25の内周側の面である内周面25b又は外周側の面である外周面25cへの軸線xの投影線に沿って延びており、内周押圧片25の内周面25bと外周面25cとの間を貫通している。内周押圧片25は、切込27によって、高圧側縁25aよりも低圧側が2つの部分に分断されているが、高圧側縁25a及びその近傍の高圧側の端部は分断されておらず連結されている。つまり、内周押圧片25において、切込27を介して周方向において互いに対向する延び方向に延びる一対の内周押圧片脚部25dは、高圧側において周方向に延びる内周押圧片連結部25eによって連結されている。切込27の周方向の幅は、所望の幅に設定されており、例えば、内周押圧片25の後述するリップ部材10の内周側リップ13を押圧する力が所望の値となるような分断された2つの部分(内周押圧片脚部25d)の幅となるように設定されている。また、内周押圧片25において、切込27は、周方向において中間の位置に形成されており、切込27によって分断された2つの部分の周方向の幅は同じ幅となっている。内周押圧片25の周方向の幅は、切込27を考慮して、内周押圧片25の内周側リップ13を押圧する力が所望の値となるような幅となっている。バネ部材20が径方向において圧縮された際に、内周押圧片25に発生する反力の周方向における均一性を図るためには、切込27は内周押圧片25において周方向の中間に延びていることが好ましい。
[0029]
 外周押圧部22において、外周押圧片24は、好ましくは、軸線xを中心として互いに等角度間隔に配列されている。外周押圧片24の個数又は隣接する外周押圧片24の間の間隔は、外周側リップ12を押圧する力(面圧)の分布が所望の値になるような数又は間隔となっている。
[0030]
 同様に、内周押圧部23において、内周押圧片25は、好ましくは、軸線xを中心として互いに等角度間隔に配列されている。内周押圧片25の個数又は隣接する内周押圧片25の間の間隔は、内周側リップ13を押圧する力(面圧)の分布が所望の値になるような数又は間隔となっている。
[0031]
 また、バネ部材20において、外周押圧片24と内周押圧片25との間の相対位置関係は、いずれの位置関係であってもよい。つまり、外周押圧片24の各々が、バネ基部21を介して内周押圧片25の各々と径方向において対向するように配列されていてもよく、また、外周押圧片24の各々が、バネ基部21を介して内周押圧片25の各々と部分的に径方向において対向するように配列されていてもよい。また、外周押圧片24の各々は、バネ基部21を介して内周押圧片25の各々と径方向において対向しないように配列されていてもよい。
[0032]
 外周押圧片24と内周押圧片25との間の相対位置関係は、図2に示すように、外周押圧片24の各々と内周押圧片25の各々とが、互いに径方向において正対して対向しないように配列されているものが好ましい。互いに正対して対向しているとは、外周押圧片24の軸線x周りの周方向における幅の中心線と、内周押圧片25の軸線x周りの周方向における幅の中心線とが、径方向において互いに重なり合うように外周押圧片24と内周押圧片25とがバネ基部21を介して対向している状態である。この正対して対向しない相対位置関係が好ましい理由は、後述するように、バネ部材20が径方向において圧縮された場合に、外周押圧片24に発生する反力と内周押圧片25に発生する反力とをより独立させることができるからである。
[0033]
 外周押圧片24のバネ基部21への付け根から高圧側縁24aまでの軸線xの投影線方向の長さである延び方向の長さは、内周押圧片25のバネ基部21への付け根から高圧側縁25aまでの軸線xの投影線方向の長さである延び方向の長さと同一であってもよく、また、異なっていてもよい。
[0034]
 密封装置1において、バネ部材20は、図1に示すように、リップ部材10の収容溝14内に収容されており、バネ基部21が収容溝14の底面14aに着座(接触)しており、外周押圧片24が高圧側縁24a及びその近傍において収容溝14の外周面14bに接触しており、内周押圧片25が高圧側縁25a及びその近傍において収容溝14の内周面14cに接触している。
[0035]
 密封装置1において、バネ部材20の外周押圧片24は、外周側リップ12のリップ先端部12aに背向する位置又はその近傍において収容溝14の外周面14bに接触するようにその長さや傾斜角度等が設定されていることが好ましく、同様に、バネ部材20の内周押圧片25は、内周側リップ13のリップ先端部13aに背向する位置又はその近傍において収容溝14の内周面14cに接触するように長さや傾斜角度が設定されていることが好ましい。また、後述するように、使用状態において所望の反力を発生するように、外周押圧片24及び内周押圧片25は、その延び方向の長さやバネ基部21又は軸線xに対する傾斜角度が夫々設定されている。ここで、外周押圧片24の傾斜角度とは、外周押圧片24の延び方向(軸線xの外周押圧片24への投影線)がバネ基部21又は軸線xに対して傾斜する角度であり、内周押圧片25の傾斜角度とは、内周押圧片25の延び方向(軸線xの内周押圧片25への投影線)がバネ基部21又は軸線xに対して傾斜する角度である。
[0036]
 上述のように、リップ部材10において、内周側リップ13の高圧側の端部には突起部13bが形成されており、密封装置1において突起部13bは、図1に示すように、バネ部材20の内周押圧片25の高圧側縁25aよりも高圧側に位置している。このため、バネ部材20が収容溝14内で高圧側に移動すると、内周押圧片25の高圧縁部25aが内周側リップ13の突起部13bに突き当たり、バネ部材20がそれ以上高圧側に移動できなくなる。このように、内周側リップ13の突起部13bは、バネ部材20の高圧側方向へのストッパーとして機能する。
[0037]
 次いで、バネ部材20の製造方法の一例を説明する。バネ部材20は、所望の板厚の金属製の平板から製造されている。図3は、図2に示すバネ部材20の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。金属製の平板が切削加工、または、打ち抜き加工されることにより、図3に示すように、平面状の折り曲げ加工前の状態のバネ部材20の中間製品20aが作られる。そして、外周押圧片24に対応する部分24f及び内周押圧片25に対応する部分25fが、バネ基部21又は軸線xに対して所定の角度傾斜するように同一方向(同一面側)に夫々曲げ加工されることにより、図2に示すバネ部材20が形成される。中間製品20aにおいてバネ基部21に対応する部分が湾曲に曲げ加工されることにより、バネ基部21又は軸線xに対して夫々所定の角度を傾斜して延びる外周押圧片24及び内周押圧片25が形成されるようにしてもよい。この曲げ加工の際に、外周押圧部22において、各外周押圧片24が軸線xを中心とする又は略中心とする円錐面内に含まれるように、外周押圧片24に対応する部分24fは周方向において曲げられる。同様に、この曲げ加工の際に、内周押圧部23において、各内周押圧片25が軸線xを中心とする又は略中心とする円錐面内に含まれるように、内周押圧片25に対応する部分25fは周方向において曲げられる。リップ部材10は、射出成形等の成型品の切削加工により製造される。
[0038]
 次いで、上述の構成を有する密封装置1の作用について説明する。図4は、使用状態における密封装置1を示すための軸線xに沿う部分断面図である。
[0039]
 上述のように、密封装置1は、EGRバルブの軸とハウジングとの間の空間を密封するために用いられ、使用状態において、図4に示すように、EGR装置50のハウジング51と、図示しないEGRバルブに連結された軸52との間に取り付けられる。EGR装置50において、ハウジング51には軸線x方向に延びる開口53が形成されており、この開口53内に軸52が挿通されており、ハウジング51と軸52とは互いに相対移動可能になっている。EGR装置50において、軸52は、軸線x方向に往復運動可能になっており、軸52は、ハウジング51に対して相対移動可能になっている。ハウジング51の開口53には、開口53の外周面53aの一部が径方向に凹んだ環状の溝54が形成されており、密封装置1は、この溝54内に収容されて取り付けられる。
[0040]
 密封装置1の使用状態において、外周側リップ12は溝54の外周側の面である底面54aに接触し、内周側リップ13は軸52の外周面52aに接触し、径方向において互いに近づく方向に押圧されている。外周側リップ12及び内周側リップ13は夫々、所望の値に設定された溝54の底面54a及び軸52の外周面52aに対する締め代に対応して押圧され、外周側リップ12のリップ先端部12aが溝54の底面54aに密接し、内周側リップ13のリップ先端部13aが軸52の外周面52aに軸52が摺動可能に密接している。
[0041]
 密封装置1の使用状態において、上述のように、外周側リップ12及び内周側リップ13が夫々近づく方向に押圧されることにより、バネ部材20の外周押圧部22(外周押圧片24)及び内周押圧部23(内周押圧片25)が夫々近づく方向に押圧される。この外周押圧部22の内周側への押圧に対する反力により、密封装置1においては、外周側リップ12が径方向において外周側に押圧されて、溝54の底面54aに押し付けられている。また、内周押圧部23の外周側への押圧に対する反力により、密封装置1においては、内周側リップ13が径方向において内周側に押圧されて、軸52の外周面52aに押し付けられている。このようにして、ハウジング51の開口53と軸52との間の環状の空間の密封が図られている。
[0042]
 密封装置1の使用状態において、バネ部材20の外周押圧部22(外周押圧片24)には、外周側リップ12による適切な密閉に加えて、溝54への押圧による外周側リップ12の塑性変形の抑制や、軸52が偏心した場合でも軸52に密接するようにするための軸52への追従性能等を考慮した大きさの反力を発生させる必要がある。一方、密封装置1の使用状態において、バネ部材20の内周押圧部23(内周押圧片25)には、内周側リップ13による適切な密閉に加えて、軸52と内周側リップ13との間に発生する摺動抵抗(摩擦抵抗)の低減等を考慮した大きさの反力を発生させる必要がある。このように、外周押圧部22に求められる反力と、内周押圧部23に求められる反力とは異なり、密封装置1の使用状態において、夫々異なる大きさの反力が外周押圧部22と内周押圧部23とに発生可能であることが密封装置にとって望ましい。
[0043]
 この点、図5,6に示す従来の密封装置100等においては、バネ部材102において外周押圧部107と内周押圧部108とが低圧側の端部において直接接続されており、バネ部材102の外周押圧部107の反力と内周押圧部108の反力とが釣り合うまで、収容溝103内においてバネ部材102の低圧側の端部が移動するようになっている。
[0044]
 本発明の実施の形態に係る密封装置1においては、バネ部材20に環状のバネ基部21が形成されており、バネ部材20において外周押圧片24と内周押圧片25とが低圧側の端部において直接接続されておらず、外周押圧部22と内周押圧部23とを低圧側において接続する部分の剛性が高められている。このため、密封装置1の使用状態において、外周押圧部22に発生する反力と、内周押圧部23に発生する反力とが互いに影響を及ぼし合うことを抑制することができ、外周押圧部22に発生する反力と内周押圧部23に発生する反力とを互いに独立させることができる。このように、密封装置1においては、使用状態において外周押圧部22に発生する反力を内周押圧部23に発生する反力とは異なる所望の反力となるように外周押圧部22を形成することができ、また、使用状態において内周押圧部23に発生する反力を外周押圧部22に発生する反力とは異なる所望の反力となるように内周押圧部23を形成することができる。
[0045]
 外周押圧部22及び内周押圧部23に発生する反力の設定の仕方としては、外周押圧片24及び内周押圧片25のバネ基部21又は軸線xに対する傾斜角度の大きさや、外周押圧片24及び内周押圧片25の延び方向の長さ、バネ部材20の厚さ(バネ部材20の材料である板材の厚さ)等の値の選択等がある。
[0046]
 外周押圧部22に発生する反力と内周押圧部23に発生する反力とを互いに独立させるためには、密封装置1において、バネ基部21が収容溝14の底面14aに接触するようにしておくことが好ましい。このために、例えば、バネ基部21が収容溝14の底面14aに接触した状態で内周側リップ13の突起部13bが内周押圧片25の高圧側縁25aに当接するように、内周側リップ13を形成してもよい。
[0047]
 密封装置1において、内周押圧部23は、内周側リップ13と軸52との間の摺動抵抗を低減させるために、内周側リップ13による密封に必要な押圧力となるような反力が発生するように、内周押圧片25の形状が設定されており、一方、外周押圧部22は、内周側リップ13の軸52への追従性能等を向上させて密封装置1の密封性能を向上させるために、内周押圧部23の反力よりも大きな反力が外周押圧部22に発生するように、外周押圧片24の形状が設定されている。
[0048]
 また、密封装置1においては、図2に示すように、各外周押圧片24に軸線xに沿って延びる高圧側縁24aに達していない切込26が形成されており、外周側リップ12の周方向の幅を広くするとともに、外周側リップ12に接触する高圧側縁24aの周方向の幅を広くすることができる。このため、各外周押圧片24が外周側リップ12に接触する部分を結ぶ周方向の線上において、外周押圧片24が外周側リップ12に接触していない部分の割合を低減することができ、使用状態において、外周側リップ12と溝54との接触部における面圧をより均一にすることができる。このため、外周押圧片24が外周側リップ12に接触していない箇所からの密封対象物の漏れを抑制することができ、外周側リップ12における密封性能を向上させることができる。また、切込26により、中間製品20aから、滑らかに湾曲する外周押圧片24を容易に形成することができ、外周押圧片24に応力が集中して発生する部分が形成されることを抑制することができ、バネ部材20の耐久性能を向上させることができる。
[0049]
 同様に、密封装置1においては、図2に示すように、各内周押圧片25に軸線xに沿って延びる高圧側縁25aに達していない切込27が形成されており、内周側リップ13の周方向の幅を広くするとともに、内周側リップ13に接触する高圧側縁25aの周方向の幅を広くすることができる。このため、各内周押圧片25が内周側リップ13に接触する部分を結ぶ周方向の線上において、内周押圧片25が内周側リップ13に接触していない部分の割合を低減することができ、使用状態において、内周側リップ13と軸52との接触部における面圧をより均一にすることができる。このため、内周押圧片25が内周側リップ13に接触していない箇所からの密封対象物の漏れを抑制することができ、内周側リップ13における密封性能を向上させることができる。また、切込27により、中間製品20aから、滑らかに湾曲する内周押圧片25を容易に形成することができ、内周押圧片25に応力が集中して発生する部分が形成されることを抑制することができ、バネ部材20の耐久性能を向上させることができる。
[0050]
 このように、切込26を形成して、外周押圧片24の周方向の幅を広くしつつ外周押圧片24の高圧側縁24aの周方向の幅を広くしており、切込27を形成して、内周押圧片25の周方向の幅を広くしつつ内周押圧片25の高圧側縁25aの周方向の幅を広くしているので、密封装置1の密封性能を向上させることができる。また、バネ部材20の耐久性能を向上させることができる。
[0051]
 上述のように、密封装置1においては、使用状態において外周押圧部22及び内周押圧部23に発生する反力を夫々独立した異なる反力とすることができ、密封装置1の密封性能の低下を回避しつつ、密封装置1の摺動抵抗の低減、密封装置1の軸52への追従性能の向上を図ることができる。
[0052]
 このように、本発明の実施の形態に係る密封装置1によれば、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材10とその接触部との間に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる。
[0053]
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封装置1に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
[0054]
 また、本発明に係る密封装置の利用対象は、上述のEGR装置50に限られず、例えば、排気ガス用や高温用途用の密封装置として、本発明の作用を適用することができる他の装置において利用することができる。また、本発明に係る密封装置の利用対象は、上述の軸52のように軸線xに沿って往復動する部材に限られず、軸線xについて回動や揺動する部材に対しても利用することができる。

符号の説明

[0055]
1,100 密封装置
10,101 リップ部材
11,104 リップ基部
11a 端面
12,105 外周側リップ
12a,13a リップ先端部
13,106 内周側リップ
13b 突起部
14,103 収容溝
14a 底面
14b 外周面
14c 内周面
20,102 バネ部材
20a 中間製品
21 バネ基部
22,107 外周押圧部
23,108 内周押圧部
24 外周押圧片
25 内周押圧片
24a,25a 高圧側縁
24b,25b 内周面
24c,25c 外周面
24d 外周押圧片脚部
24e 外周押圧片連結部
25d 内周押圧片脚部
25e 内周押圧片連結部
26,27 切込
50 EGR装置
51,111 ハウジング
52,113 軸
53,112 開口
54 溝

請求の範囲

[請求項1]
 互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間を密封するための密封装置であって、
 樹脂材料から形成された軸線周りに環状の部材であるリップ部材と、
 金属材料から形成された前記軸線周りに環状の部材であるバネ部材とを備え、
 前記リップ部材は、前記軸線周りに環状の部分であるリップ基部と、該リップ基部の前記軸線方向における一方の側の端部において外周側から前記一方の側に延びる環状のリップである外周側リップと、前記リップ基部の前記一方の側の前記端部において内周側から前記一方の側に延びる環状のリップである内周側リップとを有しており、前記一方の側から前記軸線方向における他方の側に凹む環状の溝である収容溝が形成されており、
 前記バネ部材は、前記収容溝内に収容されており、前記軸線周りに環状の部分であるバネ基部と、前記外周側リップを内周側から押圧するための外周押圧部と、前記内周側リップを外周側から押圧するための内周押圧部とを有しており、
 前記外周押圧部は、前記バネ基部の外周側の端部から前記一方の側に向かって外周側に傾斜して延びる部分であり、前記外周側リップに内周側から接触する外周押圧片を複数有しており、
 前記内周押圧部は、前記バネ基部の内周側の端部から前記一方の側に向かって内周側に傾斜して延びる部分であり、前記内周側リップに外周側から接触する内周押圧片を複数有しており、
 前記外周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記外周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有しており、
 前記内周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記内周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有していることを特徴とする密封装置。
[請求項2]
 前記外周押圧部において、前記外周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されており、前記内周押圧部において、前記内周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されていることを特徴とする請求項1記載の密封装置。
[請求項3]
 前記外周押圧片の各々と前記内周押圧片の各々とは、前記軸線に直交する方向において互いに正対して対向しないように配列されていることを特徴とする請求項1又は2記載の密封装置。
[請求項4]
 前記バネ部材の前記バネ基部は、前記軸線に沿う断面における形状が、前記他方の側に向かって凸に湾曲した形状を呈していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の密封装置。

補正された請求の範囲(条約第19条)
[ 2017年6月14日 ( 14.06.2017 )  国際事務局受理 ]

[1]
[補正後] 互いに相対移動可能な2つの部材間の環状の空間を密封するための密封装置であって、
樹脂材料から形成された軸線周りに環状の部材であるリップ部材と、
金属材料から形成された前記軸線周りに環状の部材であるバネ部材とを備え、
前記リップ部材は、前記軸線周りに環状の部分であるリップ基部と、該リップ基部の前記軸線方向における一方の側の端部において外周側から前記一方の側に延びる環状のリップである外周側リップと、前記リップ基部の前記一方の側の前記端部において内周側から前記一方の側に延びる環状のリップである内周側リップとを有しており、前記一方の側から前記軸線方向における他方の側に凹む環状の溝である収容溝が形成されており、
前記バネ部材は、前記収容溝内に収容されており、前記軸線周りに環状の無端の部分であるバネ基部と、前記外周側リップを内周側から押圧するための外周押圧部と、前記内周側リップを外周側から押圧するための内周押圧部とを有しており、
前記外周押圧部は、前記バネ基部の外周側の端部から前記一方の側に向かって外周側に傾斜して延びる部分であり、前記外周側リップに内周側から接触する外周押圧片を複数有しており、
前記内周押圧部は、前記バネ基部の内周側の端部から前記一方の側に向かって内周側に傾斜して延びる部分であり、前記内周側リップに外周側から接触する内周押圧片を複数有しており、
前記外周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記外周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有しており、
前記内周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記内周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有していることを特徴とする密封装置。
[2]
 前記外周押圧部において、前記外周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されており、前記内周押圧部において、前記内周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されていることを特徴とする請求項1記載の密封装置。
[3]
 前記外周押圧片の各々と前記内周押圧片の各々とは、前記軸線に直交する方向において互いに正対して対向しないように配列されていることを特徴とする請求項1又は2記載の密封装置。
[4]
 前記バネ部材の前記バネ基部は、前記軸線に沿う断面における形状が、前記他方の側に向かって凸に湾曲した形状を呈していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の密封装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]