CN110603394A - 致动器的密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过单体的填料能够在与轴杆之间以及与壳体之间的两处确保良好的密封性的致动器的密封构造。具备：轴杆（12），沿致动器的轴向移动；壳体（10），沿着轴向覆盖轴杆；填料（16），配置在轴杆（12）与壳体（10）之间的空间部，且配置于在壳体的前端部形成的轴杆插通用的开口（10e）周边；以及填料保持件（17），在前表面侧支承填料，在背面侧受到对轴杆向后退方向施力的复位弹簧（11）的抵接。填料（16）一体地形成有与轴杆滑动接触的滑动接触面（16a）和在滑动接触面的外侧与壳体的前端部内表面的一部分抵接的抵接部（16c），受到由复位弹簧引起的填料保持件（17）的前进作用，填料的抵接部（16c）抵接于壳体（10）的前端部内表面。

Description

致动器的密封构造

技术领域

本发明涉及例如安装于发动机、并借助伴随发动机侧的温度变化的蜡的膨胀、收缩来使驱动用的轴杆（shaft）进退的致动器的密封构造。

背景技术

已知有一种借助被收容于元件盒（element case）的蜡因温度变化而膨胀、收缩来使驱动用轴杆进退的热致动器。此外，以往以来提出了将该热致动器利用为发动机的散热器用挡板（遮蔽板）的驱动源。

例如，在专利文献1中公开了一种本申请人提出的热致动器。将该热致动器表示于图6，并且基于该图6对以往的热致动器和其利用例进行说明。

如图6所示，热致动器1具备：收纳有蜡2的元件盒3；和在后端侧支承该元件盒3并且在前端侧将保持器（retainer）4保持为能够进退的支承部5。前述元件盒3与支承部5通过敛缝加工被连结而构成热元件6，在该热元件6中温度变化被转换成抬升（lift）量（保持器4的移动量）。

另外，构成前述热元件6的元件盒3、支承部5例如由黄铜形成。

前述保持器4包围与前述支承部5一体地形成的大致圆筒状的引导部7的周围，在前述引导部7内，圆柱状的活塞8被保持为能够沿前后方向（轴向）移动。

而且，借助前述蜡2因温度变化而膨胀、收缩，来使隔膜9变形。进而，构成为通过前述活塞8根据前述隔膜9的变形而相对于前述引导部7进行前后移动，来使保持器4进退。

而且，具备以与保持器4同轴状从保持器4的前端侧突出的轴杆12，前述轴杆12的前端与具备多个遮蔽板21的开闭机构20连接。由此，轴杆12与保持器4的进退移动同步而沿轴向进退移动，进行动作以使前述多个遮蔽板21联动而转动（开闭）。

在保持器4以及支承部5的周围以包围该保持器4以及支承部5的方式设置有筒状的壳体10，在保持器4与壳体10之间的间隙空间配置有能够沿轴向伸缩的复位弹簧11。

前述复位弹簧11的前端部就坐于壳体10的内侧前端部，后端部与在保持器4的基端部向周向突出的凸边部4a抵接，由此，复位弹簧11对保持器4以及轴杆12向后退方向施力。

即，保持器4总是被复位弹簧11向后退方向施力，但在前述保持器4相对于热元件6前进之际，以使复位弹簧11缩短的方式进行作用。另外，在壳体10的前端侧的开口10e设置有环状的填料（packing）13，无论保持器4的进退动作如何，都通过前述填料13对壳体10内进行密封。

此外，壳体10具有如前述那样覆盖保持器4以及热元件6的周围的壳体主体10a、和从壳体主体10a的基端部向外侧扩展的凸缘10b。在前述凸缘10b设置有螺钉固定时所利用的贯通孔10c。

此外，从前述壳体主体10a的基端部侧的开口10d向该壳体主体10a压入支承部5并连结，成为从支承部5的周面向外周方向遍及整周突出的凸边部5a的一面侧（前表面侧）与前述凸缘10b抵接的状态。

为了将前述的热致动器1安装于发动机，首先将元件盒3以及支承该元件盒3的支承部5的后部插入到形成于发动机的收纳孔（未图示）。此外，在通过壳体10的凸缘10b将支承部5的凸边部5a推压到发动机侧的状态下，利用插通于贯通孔10c的未图示的螺纹件将壳体10固定于发动机。

这样将热致动器1安装于发动机，能够借助伴随发动机侧的温度变化的蜡2的膨胀、收缩来使轴杆12进退，由此能够实现用于通风控制的遮蔽板21的开闭动作。

可是，在专利文献1所公开的图6所示的热致动器1中，沿着壳体10的前端部侧的开口10e安装有填料13，通过该填料13在与沿轴向移动的保持器4之间实现密封，构成为阻止来自壳体外的例如灰尘或雨水等侵入至热致动器1内的情况。

图7是针对前述的施加有填料13的壳体10的前端部侧的开口10e附近处的热致动器1的具体结构将其一部分截断而表示的立体图，对与图6所示的各部相当的部分用同一附图标记进行表示。

另外，在图7所示的例子中，图6所示的保持器4与在其前端部安装的轴杆12一体地成型，与图6所示的保持器4相当的部分构成轴杆12的大径部12a。而且，在大径部12a沿轴芯形成有中空部12b，在该中空部12b内收容引导部7，从引导部7突出的活塞8的前端部在中空部12b内嵌合安装于轴杆12。

为了如图7所示沿着壳体10的前端部的开口（轴杆插通用的开口）10e施加环状的填料13，例如可利用如图8所示那样使用了第1金属模A和第2金属模（芯部件）B的注射模塑成型。

即，在第1金属模A与第2金属模B之间安装壳体主体10a，并在沿着其前端部侧的开口10e而形成的第1金属模A与第2金属模B的空间部，如空白的箭头所示那样，注入作为填料13发挥功能的橡胶原材料来进行注射模塑成型。

接着，通过对包含第1金属模A和第2金属模B的橡胶原材料（以与填料相同的附图标记13表示。）施加热来引起化学反应（硫化），能够沿着壳体主体10a的开口10e形成填料13。

当如前述那样使用第1金属模A和第2金属模B来在壳体主体10a形成填料13的情况下，受到壳体主体10a的板厚的不均匀、或者壳体主体10a的局部变形等的影响，存在填料13的成形容易产生偏差这一问题。进而，还存在使用金属模进行的注射模塑成型无法提高生产率、生产成本也上升这一问题。

鉴于此，可考虑在其他工序中成形环状的填料的单体，并通过环状的填料保持件（packing holder）来保持前述填料的结构。在该结构中能够适宜地利用剖面成形为U字状的填料。

图9作为其参考例，通过以剖面呈U字状的填料32为中央的放大剖视图进行了表示。在该图9所示的例子中，也与图7所示的例子同样地表示沿着轴杆的大径部12a配置了填料32的结构。

而且，具备承受复位弹簧11的扩开压力的环状的填料保持件31，在形成于填料保持件31与轴杆的大径部12a之间的环状的空间部配置有剖面呈U字状的环状的填料32。

使用这样剖面呈U字状的填料32来将壳体10与轴杆的大径部12a之间密封的结构例如公开于专利文献2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－105645号公报

专利文献2：日本特开2010－249144号公报。

发明内容

发明要解决的课题

可是，根据图9所示的参考例的结构，由于剖面形成为U字状的填料32的一方的脚部与沿轴向相对移动的轴杆的大径部12a接触而滑动，所以由此能够确保相对于轴杆的密封。

但是，在图9所示的结构中，由于填料保持件31的外侧面与壳体主体10a的内侧面之间的密封不完全，所以需要进行在两者之间安装由附图标记33表示的例如O型环等其它的应对。因此，在图9所示的结构中，由于具备剖面为U字状的填料32和O型环33，所以不能避免部件个数与组装工时的增加，与图7所示的例子相同，无法消除成本上升的问题。

因此，本发明要解决的课题在于，提供能够通过单体的填料在与轴杆之间以及与壳体之间的两处确保良好的密封性、并且包括组装工时等的生产率出色且能实现充分的产品成本的降低的致动器的密封构造。

用来解决课题的手段

为了解决前述的课题而做出的本发明涉及的致动器的密封构造的特征在于，具备：轴杆，沿致动器的轴向移动；壳体，沿着前述轴向覆盖前述轴杆；填料，配置在前述轴杆与前述壳体之间的空间部，且配置于在壳体的前端部形成的轴杆插通用的开口周边；以及填料保持件，在前表面侧支承前述填料，在背面侧受到对前述轴杆向后退方向施力的复位弹簧的抵接，在前述填料，在内周侧与前述轴杆滑动接触的滑动接触面、和在前述滑动接触面的外周侧与前述壳体的前端部内表面的一部分抵接的抵接部一体地形成，受到由前述复位弹簧引起的前述填料保持件的前进作用，前述填料的前述抵接部抵接于前述壳体的前端部内表面。

即，根据前述的致动器的密封构造，在形成于壳体的前端部的轴杆插通用的开口周边所配置的填料，与沿轴向移动的轴杆滑动接触的滑动接触面和在该滑动接触面的外侧与壳体的前端部内表面的一部分抵接的抵接部一体地形成。而且，构成为受到由复位弹簧引起的填料保持件的前进作用，形成于前述填料的抵接部与前述壳体的前端部内表面抵接。

该情况下，在一个优选方式中，采用下述结构：前述填料的与周向正交的剖面形状在内周侧形成为U字状，U字状的内侧的脚部是与前述轴杆滑动接触的滑动接触面，与前述U字状的外侧的脚部连续而以圆板状形成有与前述壳体的抵接部，在前述抵接部的前表面或者背面的至少一方，与前述填料一体地成形有沿致动器轴向突出的突起部。

此外，优选在前述填料的背面，在前述U字状的外侧的脚部和与前述壳体的抵接部的连结部分沿圆周形成有凹部，前述填料保持件在前表面侧形成有突出部，所述突出部嵌入在形成于前述填料的凹部。

进而，优选前述轴杆的原材料使用硬度比前述填料保持件的原材料高的材料。

发明效果

根据前述的本发明涉及的致动器的密封构造，能够通过单体的填料在与沿致动器的轴向移动的轴杆之间以及与壳体之间的两处确保良好的密封性。

因此，能够提供包括组装工时等在内的生产率出色、且能实现充分的产品成本的降低的致动器的密封构造。

附图说明

图1是针对采用了本发明涉及的密封构造的致动器将其一部分切断来进行表示的立体图。

图2是表示填料与填料保持件的外观结构的立体图。

图3是将填料以与周向正交的面切断后的状态的放大剖视图。

图4是将填料保持件以与周向正交的面切断后的状态的放大剖视图。

图5是图1所示的致动器中的壳体的前端部附近处的放大剖视图。

图6是表示了以往（专利文献1）的热致动器的例子的剖视图。

图7是针对在壳体的开口注射模塑成型了填料的以往例将一部分切断来进行表示的立体图。

图8是包括金属模在内对向图7所示的壳体的开口注射模塑成型填料的状态进行说明的剖视图。

图9是作为参考例的密封构造的壳体的前端部附近处的放大剖视图。

具体实施方式

以下，以使用了借助发动机的冷却液温度而进行动作的热元件的图1～图5所示的热致动器为例，来对本发明涉及的实施方式的致动器的密封构造进行说明。

另外，在以下的说明所使用的图1～图5中，用相同的附图标记表示相同部分，但也存在根据纸面的情况而关于一部分的附图针对代表性的部分标记附图标记，其详细的结构引用在其他附图中标注的附图标记来进行说明的情况。

对于图1所示的热致动器1的形态而言，与图6所示的保持器4相当的部分和轴杆12一体地成形而构成轴杆的大径部12a。即，采用了与图7所示的例子相同的结构。而且，在大径部12a的轴芯部分形成有中空部12b，在该中空部12b内收容引导部7，从引导部7突出的活塞8的前端部在中空部12b内与轴杆12嵌合而以同轴状安装。

此外，在前述大径部12a的基端部形成有凸边部12c，复位弹簧11的后端部与凸边部12c抵接，对轴杆12向后退方向施力。此外，复位弹簧11的前端部经由填料保持件17相对于填料16赋予朝向壳体10的前端部侧推出的作用力。

而且，如图1所示，在包括元件盒3的热元件6的周围安装有O型环15，构成为能够防止从安装有热致动器1的发动机（未图示）侧的冷却液的泄漏。

图1所示的热致动器1的其他基本结构与图6所示的结构相同，因此，对相当的各部赋予与图6相同的附图标记而省略各部的重复说明。

前述的填料16如图2所示通过橡胶原材料形成为环状，在该填料16的背面侧重叠配置有支承该填料16的同样形成为环状的填料保持件17。

前述填料16以及填料保持件17如图1所示那样被配置在轴杆12的大径部12a与壳体10之间的空间部。而且，前述填料16被配置于在壳体10的前端部形成的轴杆插通用的开口10e的正下方。

此外，环状的填料16如图3中用放大剖视图所示那样，与周向正交的剖面形状在内周侧形成为U字状，U字状的内侧的脚部16a构成了与前述轴杆滑动接触的滑动接触面。即，填料16如之后说明的图5所示那样，U字状的内侧的脚部16a与轴杆12的大径部12a接触，而向其内径扩开的方向变形，由此发挥作用以便在与轴杆12的大径部12a之间有效地形成密封。

此外，如图3所示，与前述填料16的形成为U字状的外侧的脚部16b连续地以圆板状形成有向前述的壳体10的抵接部16c。

而且，在圆板状的抵接部16c的前表面以及背面，与前述填料16一体地成形有剖面为圆弧状的突起部16d、16e。

另外，在该实施方式中，前述的突起部16d、16e沿着圆板状的抵接部16c的周向分别连续地形成为环状。

此外，在前述的填料16的外侧脚部16b与前述的抵接部16c的连结部分处的面向填料保持件17侧的背面侧，沿圆周形成有凹部16f。

图4将前述的环状的填料保持件17通过以与周向正交的面切断后的放大剖视图表示，在该填料保持件17，沿着其前表面（上表面）侧的内周面形成有对前述填料16的形成为U字状的内周部进行收容的收容部17a。

而且，在收容部17a的外侧以环状形成有以台阶状突出的压接部17b，并且在前述收容部17a与压接部17b之间，以环状形成有沿着压接部17b的内侧比压接部17b进一步向前方稍微突出的突出部17c。

此外，在填料保持件17的背面侧，沿其外周以环状形成有平坦状的弹簧承接部17d，如前述那样，复位弹簧11的前端部抵接于该弹簧承接部17d。

图5放大表示了将前述的填料16以及填料保持件17组装到壳体10内的前端部的状态。即，填料保持件17在前表面侧支承前述填料16，并且在背面侧受到对前述轴杆12向后退方向施力的复位弹簧11的抵接。

而且，填料保持件17的前述的压接部17b受到复位弹簧11的作用力而压接于填料16的抵接部16c，发挥作用以使抵接部16c的前表面与壳体10的前端部内壁面紧贴。

此时，形成于填料的抵接部16c的前表面侧以及背面侧的各突起部16d、16e如在图5中用虚线所示那样从自抵接部16c突出的状态受到填料保持件17的压接力而变为平坦状。由此，有助于使抵接部16c与壳体10之间的密封作用更有效地提高。

因此，根据该实施方式，通过形成为环状的单体的填料16，能够在与轴杆12（轴杆的大径部12a）之间以及与壳体10之间的两处确保良好的密封性。

另一方面，如果轴杆12（大径部12a）通过因受到例如来自发动机的热所引起的热元件6的作用而前进，则如图5所示填料保持件17的背面17d从复位弹簧11受到的扩开压力也增加，该扩开压力施加于填料16的圆板状的抵接部16c。结果，抵接部16c的沿轴向被压缩的橡胶体部向轴直角方向膨胀。

此时，由于形成于填料保持件17的环状的突出部17c进入至填料16的背面侧的凹部16f，所以能够有效地阻止上述填料16的抵接部16c相对于在填料16的内周侧形成的U字状部分的弹性变形举动的影响。由此，能够使填料16的U字状内侧脚部16a向轴杆的大径部12a的滑动压的变动限制在一定的范围内，能够确保对沿轴向移动的轴杆12的密封压的稳定性。

此外，如图5所示，形成为环状的填料保持件17以轴杆的大径部12a为轴而相对移动，发挥作用以使一部分沿着大径部12a滑动。

在实施例中，作为构成轴杆12（大径部12a）的原材料，可使用对聚苯硫醚填充了碳纤维以及填充物的复合材料，优选是PPS－（CF＋MH）50，其洛氏硬度大约为HRM105。

此外，作为构成填料保持件17的原材料，可使用对聚苯硫醚填充了特氟隆（注册商标）以及填充物的复合材料，优选是PPS－PTFE－MH30，其洛氏硬度大约为HRM75。

即，在该实施方式中，轴杆12使用硬度相对于填料保持件17更高的原材料。由此，能够减少相互滑动接触的轴杆12与填料保持件17中的轴杆12侧的磨损的程度。

由此，能够提供关于总是与轴杆12滑动接触的填料16带来的密封性、可使密封性的随时间变化减轻的热致动器。

此外，在以上说明的实施方式中，在填料16所具备的圆板状的抵接部16c，在其前表面以及背面分别沿周向以环状形成有剖面为圆弧状的突起部16d、16e。作为其他实施例，关于在填料的抵接部16c形成的前表面侧以及背面侧的各突起部16d、16e，只要能够在与轴杆12（轴杆的大径部12a）之间以及与壳体10之间的两处确保良好的密封性，则也可以是仅设置突起部16d的结构或者仅设置突起部16e的结构，进而也可以没有突起部16d、16e。

以上说明的实施方式以被热元件驱动的热致动器为例，但本发明涉及的密封构造并不局限于热致动器，通过应用于其他的致动器，能够得到同样的作用效果。

附图标记说明

1 热致动器

2 蜡

3 元件盒

4 保持器

5 支承部

5a 凸边部

6 热元件

7 引导部

8 活塞

9 隔膜

10 壳体

10a 壳体主体

10b 凸缘

10c 贯通孔

10d 基端部开口

10e 前端部开口

11 复位弹簧

12 轴杆

12a 大径部

12b 中空部

12c、4a 凸边部

15 O型环

13、16 填料

16a 内侧脚部

16b 外侧脚部

16c 抵接部

16d 前表面侧突起部

16e 背面侧突起部

16f 凹部

17 填料保持件

17a 收容部

17b 压接部

17c 突出部

17d 弹簧承接部。

Claims (4)

1.一种致动器的密封构造，其特征在于，

具备：

轴杆，沿致动器的轴向移动；

壳体，沿着前述轴向覆盖前述轴杆；

填料，配置在前述轴杆与前述壳体之间的空间部，且配置于在壳体的前端部形成的轴杆插通用的开口周边；以及

填料保持件，在前表面侧支承前述填料，在背面侧受到对前述轴杆向后退方向施力的复位弹簧的抵接，

在前述填料，在内周侧与前述轴杆滑动接触的滑动接触面、和在前述滑动接触面的外周侧与前述壳体的前端部内表面的一部分抵接的抵接部一体地形成，受到由前述复位弹簧引起的前述填料保持件的前进作用，前述填料的前述抵接部抵接于前述壳体的前端部内表面。

2.根据权利要求1所述的致动器的密封构造，其特征在于，

前述填料的与周向正交的剖面形状在内周侧形成为U字状，U字状的内侧的脚部是与前述轴杆滑动接触的滑动接触面，与前述U字状的外侧的脚部连续而以圆板状形成有与前述壳体的抵接部，

在前述抵接部的前表面或者背面的至少一方，与前述填料一体地成形有沿致动器轴向突出的突起部。

3.根据权利要求2所述的致动器的密封构造，其特征在于，

在前述填料的背面，在前述U字状的外侧的脚部和与前述壳体的抵接部的连结部分沿圆周形成有凹部，前述填料保持件在前表面侧形成有突出部，所述突出部嵌入在形成于前述填料的凹部。

4.根据权利要求1所述的致动器的密封构造，其特征在于，

前述轴杆的原材料的硬度比前述填料保持件的原材料的硬度高。