CN111828638B - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种密封装置。降低对保持环施加的内部应力，提高保持环的耐久性。唇形密封件(22)将具有中空孔(13)的外壳(11)与插入于该中空孔(13)的驱动轴(16)之间密封。唇形密封件(22)包括压入于中空孔(13)的金属材料制的保持环(30)和配置于保持环(30)的内侧的橡胶材料制的密封唇(40)。密封唇(40)具有圆环状的主体部(41)和能够与驱动轴(16)的外周面滑动接触的唇部(45)。保持环(30)具有周壁部(31)，该周壁部(31)为圆筒状，在该周壁部(31)的一端部具有经由弯曲部朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部，在该周壁部(31)的另一端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。在周壁部(31)接合有主体部(41)。
Description
技术领域
本说明书中公开的技术涉及一种密封装置。详细而言，涉及一种将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封的密封装置。
背景技术
以往，作为将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封的密封装置，存在例如专利文献1所记载的唇形密封件。图7是表示唇形密封件的剖视图。如图7所示，唇形密封件120用于将具有中空孔101的外壳100与插入于中空孔101的轴构件110之间密封。唇形密封件120包括压入于中空孔101的金属材料制的保持环130和配置于保持环130的内侧的橡胶材料制的密封唇140。密封唇140形成为圆环板状。保持环130具有圆筒状的周壁部131。在周壁部131的一端部形成有经由第1弯曲部133朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部134。在周壁部131的另一端部形成有经由第2弯曲部136朝向径向内侧呈截面U字状弯曲的圆筒状的内壁部137。在端壁部134与内壁部137的顶端部137a之间夹持有密封唇140的外周部。
专利文献1：日本特开2012－149725号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据以往的唇形密封件120，对保持环130的第1弯曲部133和第2弯曲部136施加由弯曲产生的内部应力。另外，由于第2弯曲部136弯曲到接近180°，因此，与第1弯曲部133相比，对第2弯曲部136施加更高的内部应力。另外，通过将保持环130向外壳100压入，而使对两弯曲部133、136施加的应力变得更高。因此，可能导致保持环130的耐久性下降。
本说明书中公开的技术要解决的课题在于削减保持环的弯曲部，提高保持环的耐久性。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，本说明书所公开的技术采用以下的方案。
第1方案为一种密封装置，该密封装置将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封，其中，该密封装置包括：金属材料制的保持环，其压入于所述中空孔；以及橡胶材料制的密封唇，其配置于所述保持环的内侧，所述密封唇具有圆环状的主体部和能够与所述轴构件的外周面滑动接触的唇部，所述保持环具有周壁部，该周壁部为圆筒状，在该周壁部的一端部具有经由弯曲部朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部，在该周壁部的另一端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部，在所述周壁部接合有所述主体部。
根据第1方案，在保持环的周壁部接合有密封唇的主体部，虽然在周壁部的一端部形成有弯曲部，但在周壁部的另一端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。因而，相比于以往的密封装置，能够削减保持环的弯曲部，提高保持环的耐久性。另外，在保持环的周壁部的一端部形成有经由弯曲部33朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部34。因而，在将保持环向外壳压入时，利用弯曲部的外侧的R面部容易将周壁部向外壳的中空孔压入，由此能够提高保持环的压入性。
根据第1方案的密封装置，其中，第2方案的密封装置在所述周壁部的另一端部形成有随着朝向前方(日文：先方)去而使外径逐渐减小的锥形面部。
根据第2方案，在将保持环向外壳压入时，利用锥形面部容易将周壁部向外壳的中空孔压入，由此能够提高保持环的压入性。
根据第1或2方案的密封装置，其中，第3方案的密封装置在所述主体部形成有覆盖所述端壁部的内周侧端部的盖部。
根据第3方案，能够抑制密封唇的主体部相对于保持环的端壁部侧的剥离。
第4方案为一种密封装置，该密封装置将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封，该密封装置包括：金属材料制的保持环，其压入于所述中空孔；以及橡胶材料制的密封唇，其配置于所述保持环的内侧，所述密封唇具有圆环状的主体部和能够与所述轴构件的外周面滑动接触的唇部，所述保持环具有周壁部，该周壁部为圆筒状，在该周壁部的两端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部，在所述周壁部接合有所述主体部。
根据第4方案，在保持环的周壁部接合有密封唇的主体部，在周壁部的两端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。因而，与以往的密封装置相比，能够削减保持环的弯曲部，提高保持环的耐久性。
根据第4方案的密封装置，其中，第5方案的密封装置在所述周壁部的至少一端部形成有随着朝向前方去而使外径逐渐减小的锥形面部。
根据第5方案，在将保持环向外壳压入时，利用锥形面部容易将周壁部向外壳的中空孔压入，因而能够提高保持环的压入性。另外，当在两端部形成有锥形面部的情况下，能够从保持环的周壁部的任一锥形面部侧将该保持环的周壁部压入于外壳。
根据第1～5中任一方案所述的密封装置，其中，第6方案的密封装置的所述保持环的金属材料为SUS材料。
根据第6方案，能够利用SUS材料的耐腐蚀性抑制保持环的腐蚀。由此，例如能够在排气气体冷凝水环境恰当地使用密封装置。
发明的效果
根据本说明书中公开的技术，能够削减保持环的弯曲部，提高保持环的耐久性。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的EGR阀的剖视图。
图2是表示唇形密封件的周边部的剖视图。
图3是表示唇形密封件的剖视图。
图4是表示图3的IV部的剖视图。
图5是表示实施方式2所涉及的唇形密封件的剖视图。
图6是表示实施方式3所涉及的唇形密封件的剖视图。
图7是表示以往例所涉及的唇形密封件的剖视图。
附图标记说明
10、EGR阀；11、外壳；13、中空孔；16、驱动轴(轴构件)；22、唇形密封件(密封装置)；30、保持环；31、周壁部；31b、锥形面部；33、弯曲部；34、端壁部；40、密封唇；41、主体部；45、唇部；47、盖部。
具体实施方式
以下使用附图说明用于实施本说明书中公开的技术的实施方式。
[实施方式1]
在本实施方式中，例示作为EGR阀所使用的密封装置的唇形密封件。EGR阀是在使内燃机即所谓的发动机的排气气体的一部分作为EGR气体返回到进气通路的排气气体回流装置(EGR(Exhaust Gas Recirculation排气再循环)装置)中调节EGR气体流量的装置。
(EGR阀的概要)
图1是表示EGR阀的剖视图，图2是表示唇形密封件的周边部的剖视图。以图1为基准规定EGR阀的上下左右，但并不用于指定EGR阀的配置方向。如图1所示，EGR阀10包括外壳11和致动器15。在外壳11的下部形成有供EGR气体流动的倒L字状的气体通路12。气体通路12的一侧的开口部(图1中的下表面侧开口部)成为EGR气体的入口12a，另一侧的开口部(图1中的侧面侧开口部)成为EGR气体的出口12b。外壳11为金属材料制，例如为铝材料制。EGR阀10例如通过利用紧固等将外壳11安装于发动机的发动机头而进行设置。
在外壳11以贯通状形成有中空圆筒状的中空孔13，该中空孔13呈与气体通路12的入口12a同心状。中空孔13形成为三层的带阶梯的孔状，具有自上方朝向下方使内径阶梯性增大的上层孔部13a、中层孔部13b以及下层孔部13c。在气体通路12的入口12a配置有圆环状的阀座25。
如图2所示，在上层孔部13a的下部固定地嵌合有圆筒状的轴承衬套21。轴承衬套21为金属材料制，例如为铜材料制。在中层孔部13b配置有唇形密封件22。在中空孔13的下层孔部13c固定地嵌合有圆环状的防沉积插塞(日文：デポガードプラグ)23。防沉积插塞23为金属材料制，例如为SUS材料制。
如图1所示，致动器15设置在外壳11上。致动器15包括沿着轴向(图1中的上下方向)往复移动的驱动轴16。致动器15包括电动马达和将电动马达的旋转运动转换为驱动轴16的直线运动的进给丝杠机构。驱动轴16自壳体17向下方突出。致动器15包括将驱动轴16支承为能够沿着轴向移动的圆筒状的轴承衬套18。轴承衬套18的下部自壳体17突出。
壳体17利用紧固等安装在外壳11上。驱动轴16插入于外壳11的中空孔13。轴承衬套18固定地嵌合于中空孔13的上层孔部13a。驱动轴16为金属材料制，例如为SUS材料制。轴承衬套18为金属材料制，例如为铜材料制。驱动轴16相当于本说明书中所说的“轴构件”。
驱动轴16贯穿于外壳11的轴承衬套21的中空部。利用轴承衬套21将驱动轴16支承为能够沿着轴向移动。驱动轴16贯穿于唇形密封件22的中空部。利用唇形密封件22抑制EGR气体、异物、水分等自气体通路12向致动器15侧泄漏。关于唇形密封件22，后述说明。
驱动轴16隔开略微的间隙地贯穿于防沉积插塞23的中空部。防沉积插塞23用于防护自气体通路12向唇形密封件22侧侵入的沉积物。
驱动轴16的顶端部(下端部)隔开规定间隙地贯穿于阀座25的中空部。在驱动轴16的顶端部安装有具有中空孔的圆锥状的阀芯27。阀芯27与驱动轴16一起移动，而对气体通路12进行开闭。即，阀芯27通过从图1所示的闭阀状态向下方离开而打开气体通路12，通过从该开阀状态向上方移动并落座于阀座25而关闭气体通路12。驱动轴16兼用作EGR阀10的阀轴。也可以在驱动轴16使用专用的阀轴。
(唇形密封件22)
说明唇形密封件22。如图2所示，唇形密封件22包括：金属材料制的保持环30，其压入于外壳11的中空孔13的中层孔部13b；以及橡胶材料制的密封唇40，其配置于保持环30的内侧。保持环30的金属材料为耐腐蚀性良好的SUS304等SUS材料。另外，密封唇40的橡胶材料为耐酸性良好的PTFE(聚四氟乙烯)等氟橡胶材料。图3是表示唇形密封件的剖视图，图4是表示图3的IV部的剖视图。
如图3所示，保持环30具有圆筒状的周壁部31。周壁部31的下端部以圆筒状的状态延伸到下端开口端。因此，在周壁部31的下端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。周壁部31具有比外壳11的中空孔13的中层孔部13b(参照图2)的内径大了与规定的压入量对应的量的外径。在周壁部31的外周面31a的下端部形成有随着朝向前方(下方)去而使外径逐渐减小的锥形面部31b。
如图4所示，锥形面部31b相对于周壁部31的外周面31a具有规定的锥角θ。锥形面部31b的最小外径略小于外壳11的中空孔13的中层孔部13b(参照图2)的内径。
在周壁部31的上端部形成有经由弯曲部33朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部34。在弯曲部33的外侧在整周上形成有截面圆弧状的R面部33a。R面部33a具有规定的曲率半径。R面部33a的最小外径略小于外壳11的中空孔13的中层孔部13b(参照图2)的内径。
密封唇40具有圆环状的主体部41。主体部41形成为截面倒L字状的圆环状。主体部41具有形成为圆筒状的圆筒部42和自圆筒部42的上端部向径向内侧突出的圆环板状的凸缘部43。圆筒部42的内周面形成为随着朝向下方去而使内径逐渐增大的锥形状。
在凸缘部43的内周侧端部形成有唇部45。唇部45形成为随着自凸缘部43侧朝向下方去而使直径逐渐减小的锥形筒状。唇部45的径向上的厚度大致一定。在图3和图4中，唇部45以自由状态示出。
主体部41以嵌合状配置于保持环30内。在凸缘部43的内周侧端部形成有截面倒L字状的盖部47，该盖部47覆盖保持环30的端壁部34的内周侧端部。包含盖部47在内的主体部41与保持环30之间的界面利用硫化粘接而接合。凸缘部43的内周侧端部相当于凸缘部43与唇部45之间的连接部。
(唇形密封件22相对于外壳11的安装)
如图2所示，通过将保持环30自下方压入于外壳11的中空孔13的中层孔部13b，从而将唇形密封件22安装于外壳11。利用唇部45的弹性变形而将驱动轴16贯穿于唇形密封件22的中空部，从而使唇部45的顶端部能够与驱动轴16的外周面滑动接触。
(实施方式1的优点)
根据所述唇形密封件22，在保持环30的周壁部31接合有密封唇40的主体部41，虽然在保持环30的周壁部31的一端部(上端部)形成有弯曲部33，但在保持环30的周壁部31的另一端部(下端部)没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。因而，削减以往的唇形密封件120(参照图7)的第2弯曲部136，能够提高保持环30的耐久性。另外，能够削减以往的唇形密封件120(参照图7)的两个弯曲部133、136中的内部应力较高的第2弯曲部136。
另外，在保持环30的周壁部31的一端部(上端部)形成有经由弯曲部33朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部34。因而，在将保持环30向外壳11压入时，利用弯曲部33的R面部33a容易将周壁部31向外壳11的中空孔13压入，因而能够提高保持环30的压入性。
另外，在周壁部31的另一端部(下端部)形成有随着朝向前方去而使外径逐渐减小的锥形面部31b。因而，在使保持环30上下颠倒的状态下将保持环30向外壳11压入时，利用锥形面部31b容易将周壁部31向外壳11的中空孔13压入，因而能够提高保持环30的压入性。
另外，例如，在将保持环30的周壁部31的外径设为11.0mm、将轴向长度设为3.7mm、将保持环30的相对于外壳11的中空孔13的中层孔部13b的压入量设为0.16mm的情况下，R面部33a的曲率半径可以设定为1.2mm±0.2mm。由此，能够降低保持环30相对于外壳11的中空孔13的压入载荷并且能够抑制卡挂的发生。另外，锥形面部31b的锥角θ可以设定为20°±5°。由此，能够降低保持环30相对于外壳11的中空孔13的压入载荷并且能够抑制卡挂的发生。
另外，在密封唇40的主体部41形成有覆盖保持环30的端壁部34的内周侧端部的盖部47。因而，能够抑制密封唇40的主体部41相对于保持环30的端壁部34侧的剥离。
另外，保持环30的金属材料为SUS材料。因而，能够利用SUS材料的耐腐蚀性抑制保持环30的腐蚀。由此，能够在排气气体冷凝水环境中恰当地使用唇形密封件22。例如，能够恰当地用作EGR装置所使用的EGR阀10用唇形密封件22。
另外，唇形密封件22通过将保持环30的周壁部31压入于外壳11的中空孔13的中层孔部13b而安装于外壳11。由此，抑制冷凝水在外壳11与周壁部31之间积存，能够抑制由冷凝水导致的外壳11的腐蚀。
对外壳11的腐蚀的抑制效果进行补充。例如，存在在外壳11与周壁部31之间夹入有密封唇40的橡胶部的情况。在该情况下，冷凝水容易在外壳11与橡胶部之间积存，由于该冷凝水而外壳11容易被腐蚀。因该腐蚀而产生的腐蚀产物使橡胶部变形，因而外壳11与橡胶部之间的间隙增大，而持续进行由冷凝水导致的外壳11的腐蚀。相对于此，根据本实施方式，由于将保持环30的周壁部31向外壳11的中空孔13压入，因而在外壳11与周壁部31之间没有夹入密封唇40的橡胶部。由此，能够抑制冷凝水在外壳11与周壁部31之间积存，抑制由冷凝水导致的外壳11的腐蚀。进而，通过降低EGR气体导入时的发动机冷却水温，从而能够提高EGR气体的使用频率。
[实施方式2]
本实施方式是对实施方式1的唇形密封件22施加变更而成的，因而对该变更部分进行说明，对与实施方式1相同的部位标注相同的附图标记而省略重复的说明。图5是表示唇形密封件的剖视图。如图5所示，本实施方式是从实施方式1的唇形密封件22的密封唇40省略了盖部47而成的。
[实施方式3]
本实施方式是对实施方式2的唇形密封件22施加变更而成的，因而对该变更部分进行说明，对与实施方式2相同的部位标注相同的附图标记而省略重复的说明。图6是表示唇形密封件的剖视图。如图6所示，本实施方式是从实施方式2的唇形密封件22的保持环30省略了弯曲部33和端壁部34而成的。即，保持环30具有在两端部未形成向径向内侧弯曲的弯曲部的周壁部31。
另外，在周壁部31的外周面31a的上端部形成有随着朝向上方去而使外径逐渐减小的锥形面部31b。即，在周壁部31的外周面31a的两端部以上下对称状形成有锥形面部31b。
根据本实施方式，在保持环30的周壁部31的两端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部。因而，能够削减以往的唇形密封件120(参照图7)的两弯曲部133、136，提高保持环30的耐久性。
另外，能够从保持环30的周壁部31中的任一锥形面部31b侧将该保持环30的周壁部31压入于外壳11。此外，可以省略两个锥形面部31b中的任一锥形面部31b。
[其他实施方式]
本说明书中公开的技术并不限定于所述的实施方式，而能够以其他各种形态来实施。例如，本说明书中公开的唇形密封件22还能够应用于EGR阀10以外的流量控制阀，例如能够应用于节流阀。另外，EGR阀10的驱动轴16也可以绕轴线旋转。
Claims (6)
1.一种密封装置，其将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封，其中，
该密封装置包括：
金属材料制的保持环，其压入于所述中空孔；以及
橡胶材料制的密封唇，其配置于所述保持环的内侧，
所述密封唇具有圆环状的主体部和能够与所述轴构件的外周面滑动接触的唇部，
所述保持环具有周壁部，该周壁部为圆筒状，在该周壁部的一端部具有经由弯曲部朝向径向内侧呈截面L字状弯曲的圆环板状的端壁部，在该周壁部的另一端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部，
在所述周壁部接合有所述主体部，
所述主体部具有形成为圆筒状的圆筒部和自所述圆筒部的上端部向径向内侧突出的圆环板状的凸缘部，
所述周壁部接合所述圆筒部，
所述唇部的径向上的厚度大致一定，并且所述唇部的顶端具有越靠近外径侧锥形角度越小的2段锥形部。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，
在所述周壁部的另一端部形成有随着朝向前方去而使外径逐渐减小的锥形面部。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其中，
在所述主体部形成有覆盖所述端壁部的内周侧端部的盖部。
4.一种密封装置，其将具有中空孔的外壳与插入于该中空孔的轴构件之间密封，其中，
该密封装置包括：
金属材料制的保持环，其压入于所述中空孔；以及
橡胶材料制的密封唇，其配置于所述保持环的内侧，
所述密封唇具有圆环状的主体部和能够与所述轴构件的外周面滑动接触的唇部，
所述保持环具有周壁部，该周壁部为圆筒状，在该周壁部的两端部没有形成向径向内侧弯曲的弯曲部，
在所述周壁部接合有所述主体部，
所述主体部具有形成为圆筒状的圆筒部和自所述圆筒部的上端部向径向内侧突出的圆环板状的凸缘部，
所述周壁部位于所述圆筒部外侧，
所述唇部的径向上的厚度大致一定，并且所述唇部的顶端具有越靠近外径侧锥形角度越小的2段锥形部。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其中，
在所述周壁部的至少一端部形成有随着朝向前方去而使外径逐渐减小的锥形面部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其中，
所述保持环的金属材料为SUS材料。
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