CN112334688B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供无需相对于密封装置另外设置轴承就能够抑制旋转轴的偏心的密封装置。密封装置包括：金属环(110)，具有圆筒部(111)和设于圆筒部(111)的端部的朝内凸缘部(112)；树脂制密封件(120)，由板状且环状的树脂构件构成，并在外周侧固定于金属环(110)、内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与旋转轴的外周面紧贴；板簧(130)，由板状且环状的金属构件构成，外周侧固定于金属环(110)，内周侧变形成沿着树脂制密封件(120)弯曲，将树脂制密封件(120)的内周侧朝向径向内侧按压；和金属制的滑动轴承(140)，夹入在树脂制密封件(120)与朝内凸缘部(112)之间，且以滑动自如的方式设于所述旋转轴的外周面。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及配备于废气再循环装置的密封装置。
背景技术
在配备于废气再循环装置的密封装置中，由于为高温环境条件，所以橡胶制的密封装置难以维持品质，而使用耐热性和耐压性优异的PTFE等树脂制的密封件。另一方面，在PTFE的情况下，由于在高温环境下长期使用，所以因蠕变现象而经时性地产生塑性变形(弹性衰减)，具有密封性降低下去这样的缺点。对此，申请人提出设置按压树脂制的密封件的金属制的板簧的技术(参照专利文献1)。参照图10，对现有例的密封装置进行说明。图10是包括现有例的密封装置的密封结构的示意性剖视图。
现有例的密封装置700起到封闭旋转轴200与壳体300之间的环状间隙的作用。该密封装置700由金属环710、树脂制密封件720、板簧730和固定于金属环710的内周面侧的金属制的固定环740构成。并且，板簧730构成为，外周侧固定于金属环710，内周侧变形成沿着树脂制密封件720弯曲，并将树脂制密封件720的内周侧的端部附近朝向径向内侧按压。根据如上构成的密封装置700，即使由于在高温环境下长期使用而使树脂制密封件720本身产生弹性衰减，也能够长期地维持稳定的密封性。
但是，根据适用了密封装置700的装置的不同，有时旋转轴200相对于壳体300以高频度偏心(图中，参照箭头P)。特别是在旋转轴200以高速偏心的情况下，树脂制密封件720的内周侧的端部的追随动作(图中，参照箭头Q)无法追赶上旋转轴200的偏心动作，导致密封性变得不稳定。作为该对策，考虑设置抑制旋转轴200偏心的轴承。但是，在采用相对于密封装置另外设置轴承的结构的情况下，或徒然增大设置空间或徒然提高成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-203491号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供无需相对于密封装置另外设置轴承就能够抑制旋转轴的偏心的密封装置。
用于解决技术问题的手段
本发明为了解决上述技术问题采用以下的手段。
即，本发明的密封装置是配备于使废气的一部分回流到进气中的废气再循环装置的密封装置，其特征在于，
所述密封装置封闭旋转轴与壳体之间的环状间隙，所述旋转轴使控制阀的阀芯旋转，所述控制阀控制所回流的废气的量，所述壳体具有所述旋转轴的轴孔，
所述密封装置包括：
金属环，该金属环具有：圆筒部，以与所述轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面；和朝内凸缘部，设于所述圆筒部的端部；
树脂制密封件，由板状且环状的树脂构件构成，并在外周侧固定于所述金属环、内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与所述旋转轴的外周面紧贴；
板簧，由板状且环状的金属构件构成，外周侧固定于所述金属环，内周侧变形成沿着所述树脂制密封件弯曲，将该树脂制密封件的内周侧朝向径向内侧按压；和
金属制的滑动轴承，被夹入在所述树脂制密封件与所述朝内凸缘部之间，且以滑动自如的方式设于所述旋转轴的外周面。
另外，本发明的另一密封装置是配备于使废气的一部分回流到进气中的废气再循环装置的密封装置，其特征在于，
所述密封装置封闭旋转轴与壳体之间的环状间隙，所述旋转轴使控制阀的阀芯旋转，所述控制阀控制所回流的废气的量，所述壳体具有所述旋转轴的轴孔，
所述密封装置包括：
金属环，该金属环具有：圆筒部，以与所述轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面；和朝内凸缘部，设于所述圆筒部的端部；
树脂制密封件，由板状且环状的树脂构件构成，并在外周侧固定于所述金属环、内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与所述旋转轴的外周面紧贴；
板簧，由板状且环状的金属构件构成，外周侧固定于所述金属环，内周侧变形成沿着所述树脂制密封件弯曲，并将该树脂制密封件的内周侧朝向径向内侧按压；
金属制的环状的间隔件，被夹入在所述树脂制密封件与所述朝内凸缘部之间；和
树脂制的滑动轴承，配备于所述间隔件的内周面侧，被夹入在所述树脂制密封件与所述朝内凸缘部之间，且以滑动自如的方式设于所述旋转轴的外周面。
本发明的密封装置采用包括树脂制密封件的结构，该树脂制密封件由板状且环状的树脂构件构成，并在内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与旋转轴的外周面紧贴。由此，与使用橡胶状弹性体制的密封件的情况相比，耐热性等优异，且能够减少滑动磨损。并且，本发明的密封装置由于包括将树脂制密封件的内周侧朝向径向内侧按压的板簧，所以即使树脂制密封件本身产生弹性衰减，也能够长期地维持稳定的密封性。另外，根据本发明，由于滑动轴承配备于密封装置，所以即使不相对于密封装置另外设置轴承，也能够抑制旋转轴的偏心。
发明效果
如上所述，根据本发明，无需相对于密封装置另外设置轴承就能够抑制旋转轴的偏心。
附图说明
图1是包括废气再循环装置的内燃机的概略结构图。
图2是控制阀的概略结构图。
图3是本发明的实施例一的密封装置的俯视图。
图4是本发明的实施例一的密封装置的仰视图。
图5是本发明的实施例一的密封装置的示意性剖视图。
图6是本发明的实施例一的板簧的俯视图。
图7是示出包括本发明的实施例一的密封装置的密封结构的示意性剖视图。
图8是示出本发明的实施例一的密封装置的使用状态的局部剖切立体图。
图9是示出包括本发明的实施例二的密封装置的密封结构的示意性剖视图。
图10是包括现有例的密封装置的密封结构的示意性剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，基于实施例来例示性地详细说明用于实施本发明的方式。其中，记载于本实施例的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别特定性的记载，则并不是将本发明的范围仅限于此的含义。
本实施例的密封装置配备于使废气的一部分回流到进气中的废气再循环装置(以下，称为EGR装置)。在说明本实施例的密封装置之前，参照图1和图2说明EGR装置。图1是包括EGR装置的内燃机的概略结构图。图2是配备于EGR装置的控制阀的概略结构图。
如图1所示，在内燃机500连接有进气管510和排气管520。并且，为了通过使废气的一部分回流到进气中来控制NOx的产生而设有EGR装置。EGR装置包括EGR通路530和设于EGR通路530上的控制阀(EGR阀)600。控制阀600具有控制所回流的废气的量的功能。需要说明的是，图1中的箭头示出进气和废气的流动方向。
控制阀600包括使阀芯220旋转的旋转轴200和具有旋转轴200的轴孔的壳体300(参照图2)。旋转轴200构成为通过旋转机构210进行旋转。并且，为了抑制流经EGR通路530的废气向EGR通路530的外部泄漏，设有封闭旋转轴200与壳体300之间的环状间隙的密封装置100。
(实施例一)
<密封装置>
参照图3～图8，对本发明的实施例一的密封装置100的结构进行说明。图3是本发明的实施例一的密封装置的俯视图。图4是本发明的实施例一的密封装置的仰视图。图5是本发明的实施例一的密封装置的示意性剖视图。需要说明的是，图5是图4中的AA剖视图。图6是本发明的实施例一的板簧的俯视图。图7是示出包括本发明的实施例一的密封装置的密封结构(密封装置的使用状态)的示意性剖视图。图8是示出本发明的实施例一的密封装置的使用状态的局部剖切立体图。需要说明的是，图8是示意性地示出从斜向观察到的、将本发明的实施例一的密封装置剖切而成的剖面附近的情形的图。另外，在图8中，对于本发明的实施例一的密封装置使用时的状态，省略轴和壳体地示出。
本实施例的密封装置100由金属环110、树脂制密封件120、板簧130、金属制的滑动轴承140和固定于金属环110的内周面侧的金属制的固定环150构成。金属环110包括圆筒部111，该圆筒部111以与设于壳体300的轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面。另外，在金属环110设有：朝内凸缘部112，设于圆筒部111的一端侧的端部；和铆紧部113，通过在圆筒部111的另一端侧处朝向径向内侧弯折而形成。需要说明的是，在密封装置100使用时，上述的“一端侧”相当于与密封对象区域相反的一侧(低压侧(L))，上述的“另一端侧”相当于密封对象区域侧(高压侧(H))。
树脂制密封件120由板状且环状的树脂构件构成。需要说明的是，作为本实施例所使用的树脂材料，可采用PTFE(聚四氟乙烯)。该PTFE具有耐热性、耐压性和耐化学品性优异、且滑动磨损少的特性。另外，本实施例的树脂制密封件120构成为，在外周侧固定于金属环110、内周侧变形成了朝向密封对象区域侧(高压侧(H))弯曲的状态下，以滑动自如的方式与旋转轴200的外周面紧贴。
板簧130由板状且环状的金属构件构成。另外，板簧130构成为，外周侧固定于金属环110，内周侧变形成沿着树脂制密封件120弯曲，并将树脂制密封件120的内周侧的端部附近朝向径向内侧按压。另外，在该板簧130沿周向空开间隔地设有多个内周侧狭缝131，该内周侧狭缝131从内周端朝向外周端侧伸长。在本实施例中，这些多个内周侧狭缝131沿周向等间隔地设置。需要说明的是，本实施例中示出的板簧130的结构只不过是一例。关于本发明的板簧，例如除了上述的专利文献1的图11所公开的结构，还可采用各种公知技术。
滑动轴承140由SUS等金属制的环状构件构成。该滑动轴承140被夹入在树脂制密封件120与金属环110的朝内凸缘部112之间，且以滑动自如的方式设于旋转轴200的外周面。由此，能够抑制旋转轴200相对于壳体300的偏心。需要说明的是，本实施例的滑动轴承140如上所述由SUS等金属构成，因此耐热性和耐冷凝水优异，且即使适用于EGR装置也可维持品质。
固定环150由固定于金属环110的内周面侧的圆筒部151与设于圆筒部151的一端侧的朝内凸缘部152构成。并且，在该固定环150配置于金属环110的内周面侧的状态下，金属环110中的另一端侧(密封对象区域侧)的端部以抵触到固定环150的端部的方式朝向径向内侧弯折而形成铆紧部113。由此，由于树脂制密封件120的外周侧的端部、板簧130的外周侧的端部和滑动轴承140被压缩于朝内凸缘部112与固定环150之间，因而这些树脂密封件120的外周侧、板簧130的外周侧和滑动轴承140被固定于金属环110。
<密封装置的装配方法和使用时的状态>
特别参照图7和图8，对本实施例的密封装置100的装配方法和使用时的状态进行说明。首先，对密封装置100的装配方法进行说明。如上构成的密封装置100被插入于设在壳体300的轴孔内而嵌合于该轴孔内。此时，密封装置100中的金属环110的圆筒部111的外周面成为与轴孔的内周面紧贴的状态。并且，旋转轴200从图7中左侧(与使用时的密封对象区域相反的一侧(低压侧(L)))向右侧(使用时的密封对象区域侧(高压侧(H)))插入。由此，树脂制密封件120和板簧130的内周侧的端部被旋转轴200推压。因此，这些树脂制密封件120和板簧130变形成，与被压缩于滑动轴承140和固定环150之间的位置相比，内周侧朝向密封对象区域侧(高压侧(H))弯曲。由此，树脂制密封件120弯曲了的部分中的前端附近的内周面成为与旋转轴200的外周面紧贴的状态。另外，板簧130弯曲了的部分中的前端附近的内周面成为与树脂制密封件120弯曲了的部分中的前端附近的外周面紧贴的状态。并且，在板簧130的弹性复原力的作用下，通过板簧130的前端附近的部分，树脂制密封件120弯曲了的部分中的前端附近被朝向径向内侧按压。
<本实施例的密封装置的优点>
本实施例的密封装置100采用包括金属环110的结构，该金属环110具有圆筒部111，该圆筒部111以与设于壳体300的轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面。由此，即使在壳体300由铸造件(例如，铝制的铸造件)构成的情况下，也能够在金属环110的外周面与壳体300的轴孔的内周面之间获得充分的密封性。也就是说，即使在壳体300的轴孔的内周面存在多个如砂眼那样的微小的凹部，也能够发挥密封性。
另外，本实施例的密封装置100采用包括树脂制密封件120的结构，该树脂制密封件120由板状且环状的树脂构件构成，并且在外周侧固定于金属环110、内周侧变形成了朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与旋转轴200的外周面紧贴。由此，与使用橡胶状弹性体制的密封件的情况相比，耐热性等优异，并且能够减少滑动磨损。
并且，本实施例的密封装置100包括板簧130，该板簧130将树脂制密封件120的内周侧朝向径向内侧按压。因此，即使由于在高温环境下长期使用而使树脂制密封件120本身产生弹性衰减，也能够长期地维持稳定的密封性。
另外，在本实施例的密封装置100中，在密封装置100中配备有滑动轴承140，因此即使不相对于密封装置100另外设置轴承，也能够抑制旋转轴200的偏心。由此，能够抑制因旋转轴200的偏心所引起的密封性的降低，且同时还能够抑制设置空间变大或成本变高的情况。
(实施例二)
在图9中示出本发明的实施例二。在本实施例中，关于滑动轴承的结构示出不同于上述实施例一的情况的构成。其他结构和作用由于与实施例一相同，所以对于相同的结构部分赋予相同的附图标记，而适当省略其说明。
图9是示出包括本发明的实施例二的密封装置的密封结构(密封装置的使用状态)的示意性剖视图。本实施例的密封装置100由金属环110、树脂制密封件120、板簧130、金属制的环状的间隔件141、树脂制的滑动轴承142和固定于金属环110的内周面侧的金属制的固定环150构成。关于金属环110、树脂制密封件120、板簧130和固定环150，由于与上述实施例一示出的结构相同，所以省略它们的说明。
间隔件141由SUS等金属制的环状构件构成。该间隔件141被夹入在树脂制密封件120与金属环110中的朝内凸缘部112之间。该间隔件141如上所述由SUS等金属构成，因此耐热性和耐冷凝水优异，且即使适用于EGR装置也可维持品质。
滑动轴承142由树脂制的环状构件构成。该滑动轴承142被配备于间隔件141的内周面侧，夹入在树脂制密封件120与金属环110中的朝内凸缘部112之间，且以滑动自如的方式设于旋转轴200的外周面。由此，能够抑制旋转轴200相对于壳体300的偏心。
关于密封装置100的装配方法和密封装置100的使用时的状态，由于与上述实施例一的情况相同，所以省略它们的说明。
在如上构成的本实施例的密封装置100中，也能够获得与上述实施例一的情况相同的效果。需要说明的是，在本实施例的密封装置100的情况下，滑动轴承142由树脂材料构成，因此与实施例一的情况相比能够降低滑动阻力。另外，与上述实施例一中的金属制的滑动轴承140相比，本实施例的滑动轴承142的耐热性等虽然差，但是在滑动轴承142劣化的情况下，能够在保持着间隔件141被固定的状态下更换滑动轴承142，因此即使适用于EGR装置也没有问题。例如，通过在环状的滑动轴承142中的周向上的一个部位设置开口部(例如，斜槽)，并且在更换时使滑动轴承142向径向内侧收缩，由此能够简单地卸下或安装滑动轴承142。
附图标记说明
100 密封装置
110 金属环
111 圆筒部
112 朝内凸缘部
113 铆紧部
120 树脂制密封件
130 板簧
131 内周侧狭缝
140 轴承
141 间隔件
142 轴承
150 固定环
151 圆筒部
152 朝内凸缘部
200 旋转轴
210 旋转机构
220 阀芯
300 壳体
500 内燃机
510 进气管
520 排气管
530 EGR通路
600 控制阀

Claims (2)

1.一种密封装置，该密封装置配备于使废气的一部分回流到进气中的废气再循环装置，所述密封装置的特征在于，
所述密封装置封闭旋转轴与壳体之间的环状间隙，所述旋转轴使控制阀的阀芯旋转，所述控制阀控制所回流的废气的量，所述壳体具有所述旋转轴的轴孔，
所述密封装置包括：
金属环，该金属环具有：圆筒部，以与所述轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面；和朝内凸缘部，设于所述圆筒部的端部；
树脂制密封件，由板状且环状的树脂构件构成，并在外周侧固定于所述金属环、内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与所述旋转轴的外周面紧贴；
板簧，由板状且环状的金属构件构成，外周侧固定于所述金属环，内周侧变形成沿着所述树脂制密封件弯曲，并将该树脂制密封件的内周侧朝向径向内侧按压；和
金属制的滑动轴承，不与所述树脂制密封件中的变形为弯曲的部位相接而被夹入在所述树脂制密封件中的不变形为弯曲的部位与所述朝内凸缘部之间，且以滑动自如的方式设于所述旋转轴的外周面。
2.一种密封装置，该密封装置配备于使废气的一部分回流到进气中的废气再循环装置，所述密封装置的特征在于，
所述密封装置封闭旋转轴与壳体之间的环状间隙，所述旋转轴使控制阀的阀芯旋转，所述控制阀控制所回流的废气的量，所述壳体具有所述旋转轴的轴孔，
所述密封装置包括：
金属环，该金属环具有：圆筒部，以与所述轴孔的内周面紧贴的状态嵌合于该轴孔的内周面；和朝内凸缘部，设于所述圆筒部的端部；
树脂制密封件，由板状且环状的树脂构件构成，并在外周侧固定于所述金属环、内周侧变形成朝向密封对象区域侧弯曲的状态下，以滑动自如的方式与所述旋转轴的外周面紧贴；
板簧，由板状且环状的金属构件构成，外周侧固定于所述金属环，内周侧变形成沿着所述树脂制密封件弯曲，并将该树脂制密封件的内周侧朝向径向内侧按压；
金属制的环状的间隔件，不与所述树脂制密封件中的变形为弯曲的部位相接，而被夹入在所述树脂制密封件中的不变形为弯曲的部位与所述朝内凸缘部之间；和
树脂制的滑动轴承，配备于所述间隔件的内周面侧，不与所述树脂制密封件中的变形为弯曲的部位相接，而被夹入在所述树脂制密封件中的不变形为弯曲的部位与所述朝内凸缘部之间，且以滑动自如的方式设于所述旋转轴的外周面。
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