JP2003021241A - シール機構及びシール機構を備えた燃料ポンプ - Google Patents
シール機構及びシール機構を備えた燃料ポンプInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
- F16J15/3216—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip supported in a direction parallel to the surfaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/56—Other sealings for reciprocating rods
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、高圧燃料ポンプに使用するオ
イルシールに加わる圧力を減圧するための、燃料タンク
への戻し配管を廃止すべく、オイルシールの耐圧性を向
上させることにある。 【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、オ
イルシールの保持部材と軟質部材の接合部に発生する応
力を緩和する応力緩和機構を備えることにある。
イルシールに加わる圧力を減圧するための、燃料タンク
への戻し配管を廃止すべく、オイルシールの耐圧性を向
上させることにある。 【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、オ
イルシールの保持部材と軟質部材の接合部に発生する応
力を緩和する応力緩和機構を備えることにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、オイルや燃料等の
密封流体をシールするオイルシールに関するものであ
り、例えば、２液流体を用いる往復動軸用のオイルシー
ルに係わり、特には、自動車ガソリンエンジン用，筒内
直接噴射装置の高圧ポンプに使用するオイルシールに関
する。
密封流体をシールするオイルシールに関するものであ
り、例えば、２液流体を用いる往復動軸用のオイルシー
ルに係わり、特には、自動車ガソリンエンジン用，筒内
直接噴射装置の高圧ポンプに使用するオイルシールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】筒内噴射装置用の高圧燃料ポンプにあた
っては特願２０００−０９７８２６に示すように従来の
オイルシールを用いており、オイルシールの耐圧性を考
慮して、オイルシールに燃料圧力がかからないよう燃料
タンクへの戻し配管を必要としていた。
っては特願２０００−０９７８２６に示すように従来の
オイルシールを用いており、オイルシールの耐圧性を考
慮して、オイルシールに燃料圧力がかからないよう燃料
タンクへの戻し配管を必要としていた。
【０００３】また、従来の耐圧性を考慮したオイルシー
ルは、例えば特開平10-141508号に示されるように、前
記保持部材と前記軟質部材の間にバックアップリングが
必要であった。
ルは、例えば特開平10-141508号に示されるように、前
記保持部材と前記軟質部材の間にバックアップリングが
必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、オ
イルシールに燃料圧力がかからないよう、減圧のための
タンクへの戻し配管が必要となり、部品点数の増加，コ
ストの増加，配管取り回しの工数増加等の問題があっ
た。
イルシールに燃料圧力がかからないよう、減圧のための
タンクへの戻し配管が必要となり、部品点数の増加，コ
ストの増加，配管取り回しの工数増加等の問題があっ
た。
【０００５】また、前記減圧のための戻し配管を用いな
い、高い圧力下でのオイルシールの使用については、オ
イルシールにバックアップリング等が必要であり、オイ
ルシール構造の複雑化の問題があった。さらに、片側に
高圧が加わる為、シール部材全体に負荷が加わり、保持
部材が移動する現象も生じた。
い、高い圧力下でのオイルシールの使用については、オ
イルシールにバックアップリング等が必要であり、オイ
ルシール構造の複雑化の問題があった。さらに、片側に
高圧が加わる為、シール部材全体に負荷が加わり、保持
部材が移動する現象も生じた。
【０００６】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ために、高圧力下でのオイルシールの耐久性を向上させ
ることを目的としており、さらには、燃料ポンプが使用
されるシステム全体を簡略化することを目的とする。
ために、高圧力下でのオイルシールの耐久性を向上させ
ることを目的としており、さらには、燃料ポンプが使用
されるシステム全体を簡略化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、保持部材の形状、及び軟質部材の形状を
変更したものである。または、軟質部材の材料に、対象
流体による軟質部材の膨潤が抑制される材料を使用した
もの、または、膨潤を抑制するために軟質部材に表面処
理を施したものである。さらには、軟質部材のシール面
或いは前記シール面の相手面に低摩擦材を用いたもの
や、前記シール面或いは前記相手面の摩擦力を低減させ
るために、軟質部材或いは相手部材に低摩擦化を目的と
した表面処理を施したものである。さらに、シール部材
が圧力により動くことを防ぐため、シール部材の外周で
規制を設けるものである。
成するために、保持部材の形状、及び軟質部材の形状を
変更したものである。または、軟質部材の材料に、対象
流体による軟質部材の膨潤が抑制される材料を使用した
もの、または、膨潤を抑制するために軟質部材に表面処
理を施したものである。さらには、軟質部材のシール面
或いは前記シール面の相手面に低摩擦材を用いたもの
や、前記シール面或いは前記相手面の摩擦力を低減させ
るために、軟質部材或いは相手部材に低摩擦化を目的と
した表面処理を施したものである。さらに、シール部材
が圧力により動くことを防ぐため、シール部材の外周で
規制を設けるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて説明する。実施例のオイルシールは、例えば、自
動車用筒内噴射ガソリンエンジンの高圧燃料ポンプに対
して使用されるものである。
用いて説明する。実施例のオイルシールは、例えば、自
動車用筒内噴射ガソリンエンジンの高圧燃料ポンプに対
して使用されるものである。
【０００９】図１〜図７は、本発明のオイルシールの実
施例、図８は前記高圧燃料ポンプの構造図、図９は前記
筒内噴射ガソリンエンジンの燃料システム図、図１０は
オイルシールの軟質部材に加わる応力を示したものであ
る。
施例、図８は前記高圧燃料ポンプの構造図、図９は前記
筒内噴射ガソリンエンジンの燃料システム図、図１０は
オイルシールの軟質部材に加わる応力を示したものであ
る。
【００１０】まず図９を用いて、筒内噴射エンジンの燃
料システムの構成を説明する。燃料タンク９０と低圧ポ
ンプ９１の吸入口９１ａが接続されている。低圧ポンプ
９１の吐出口９１ｂと高圧燃料ポンプ９２の吸入口９２
ａが低圧配管９３によって接続されており、高圧燃料ポ
ンプ９２の吐出口９２ｂと燃料噴射弁９４が高圧配管９
５によって接続されている。
料システムの構成を説明する。燃料タンク９０と低圧ポ
ンプ９１の吸入口９１ａが接続されている。低圧ポンプ
９１の吐出口９１ｂと高圧燃料ポンプ９２の吸入口９２
ａが低圧配管９３によって接続されており、高圧燃料ポ
ンプ９２の吐出口９２ｂと燃料噴射弁９４が高圧配管９
５によって接続されている。
【００１１】本燃料システムの動作について説明する。
燃料タンク９０から低圧ポンプ９１により圧送される燃
料は、圧力調圧弁９６により０.２〜０.７ＭＰａに調圧
され、高圧燃料ポンプ９２に供給される。高圧燃料ポン
プ９２により昇圧された燃料は、圧力調整弁９７により
必要燃圧３〜１２ＭＰａに制御され、高圧配管９５を介
して燃料噴射弁９４へ供給される。高圧燃料ポンプ９２
と低圧調圧弁９６下流とを連通させるための通路、又は
高圧燃料ポンプ９２と燃料タンク９０とを連通させるた
めの通路（戻り配管）はなく、燃料システムを簡略化し
ている。
燃料タンク９０から低圧ポンプ９１により圧送される燃
料は、圧力調圧弁９６により０.２〜０.７ＭＰａに調圧
され、高圧燃料ポンプ９２に供給される。高圧燃料ポン
プ９２により昇圧された燃料は、圧力調整弁９７により
必要燃圧３〜１２ＭＰａに制御され、高圧配管９５を介
して燃料噴射弁９４へ供給される。高圧燃料ポンプ９２
と低圧調圧弁９６下流とを連通させるための通路、又は
高圧燃料ポンプ９２と燃料タンク９０とを連通させるた
めの通路（戻り配管）はなく、燃料システムを簡略化し
ている。
【００１２】次に図８を用いて、本発明のオイルシール
を用いた、高圧燃料ポンプの構造及び動作を説明する。
エンジンのカム軸からの駆動力をシャフト５３に伝える
カップリング５１は、カップリング５１に勘合したピン
５２を介して、シャフト５３に連結されている。シャフ
ト５３は、ラジアル軸受５４及びスラスト軸受５５を介
して、回転自在にボディ５６に支持されている。シャフ
ト５３にはシャフト５３の軸線に対し傾斜した平面を有
する斜板面５３ａが設けられ、シャフト５３の回転に伴
い斜板面５３ａが回転揺動運動を行う。
を用いた、高圧燃料ポンプの構造及び動作を説明する。
エンジンのカム軸からの駆動力をシャフト５３に伝える
カップリング５１は、カップリング５１に勘合したピン
５２を介して、シャフト５３に連結されている。シャフ
ト５３は、ラジアル軸受５４及びスラスト軸受５５を介
して、回転自在にボディ５６に支持されている。シャフ
ト５３にはシャフト５３の軸線に対し傾斜した平面を有
する斜板面５３ａが設けられ、シャフト５３の回転に伴
い斜板面５３ａが回転揺動運動を行う。
【００１３】ボディ５６内にはシリンダ６０が固定され
ている。シリンダ６０の半径方向に複数配置されたシリ
ンダボア６０ａにより往復動自在に支持されたプランジ
ャ７０は、斜板面５３ａが回転揺動運動を行うことで、
ガイド部材としての球継手機構を有するスリッパ５７を
介して、プランジャ７０とシリンダ６０間に設けられた
プランジャスプリング７１の伸縮作用と合間って往復動
を行う。
ている。シリンダ６０の半径方向に複数配置されたシリ
ンダボア６０ａにより往復動自在に支持されたプランジ
ャ７０は、斜板面５３ａが回転揺動運動を行うことで、
ガイド部材としての球継手機構を有するスリッパ５７を
介して、プランジャ７０とシリンダ６０間に設けられた
プランジャスプリング７１の伸縮作用と合間って往復動
を行う。
【００１４】前記プランジャ７０とシリンダ６０により
囲まれた容積は、ポンプ室７２を形成する。プランジャ
７０が往復運動を行うとプランジャ７０に設けられた吸
入弁とシリンダ６０に設けられた吐出弁を介して、燃料
は吸入，圧縮，吐出される。すなわち、低圧ポンプ９１
から０.２〜０.７ＭＰａの圧力で供給される燃料は、前
記ポンプ室７２によって、３〜１２ＭＰａまで昇圧し吐
出される。前記吸入弁は、ボール７３とスプリング７４
及びスプリング７４を支持するスプリングストッパ７５
で形成される。前記スプリングストッパ７５は、プラン
ジャ７０の内面にプランジャスプリング７１の一端を圧
入することで固定される。また、前記ポンプ室７２へ燃
料を供給可能なように、前記シリンダ６０の中央部に
は、プランジャ７０へ連通する吸入空間６２及び横穴６
３を設けている。
囲まれた容積は、ポンプ室７２を形成する。プランジャ
７０が往復運動を行うとプランジャ７０に設けられた吸
入弁とシリンダ６０に設けられた吐出弁を介して、燃料
は吸入，圧縮，吐出される。すなわち、低圧ポンプ９１
から０.２〜０.７ＭＰａの圧力で供給される燃料は、前
記ポンプ室７２によって、３〜１２ＭＰａまで昇圧し吐
出される。前記吸入弁は、ボール７３とスプリング７４
及びスプリング７４を支持するスプリングストッパ７５
で形成される。前記スプリングストッパ７５は、プラン
ジャ７０の内面にプランジャスプリング７１の一端を圧
入することで固定される。また、前記ポンプ室７２へ燃
料を供給可能なように、前記シリンダ６０の中央部に
は、プランジャ７０へ連通する吸入空間６２及び横穴６
３を設けている。
【００１５】必要以上に昇圧することを防ぐために、前
記シリンダ６０内に安全弁を設けている。安全弁は、吐
出室８１に連通する通路３０と、ボール３１と、スプリ
ング３３と、ボールとスプリングを保持するボールオサ
エ３２と、ボールに加わるスプリング反力を支持するス
トッパ３４と、ストッパを固定するためのリング３６に
よって構成している。ストッパ３４は、燃料をシールす
るためのＯリング３５を備えている。ボール３１の下流
は、通路６３ａにより、吸入空間６２と連通している。
吐出室８１が必要以上に昇圧すると、ボール３１に加わ
る力が、スプリング力に打ち勝ち、開弁することによっ
て減圧する構成となっている。
記シリンダ６０内に安全弁を設けている。安全弁は、吐
出室８１に連通する通路３０と、ボール３１と、スプリ
ング３３と、ボールとスプリングを保持するボールオサ
エ３２と、ボールに加わるスプリング反力を支持するス
トッパ３４と、ストッパを固定するためのリング３６に
よって構成している。ストッパ３４は、燃料をシールす
るためのＯリング３５を備えている。ボール３１の下流
は、通路６３ａにより、吸入空間６２と連通している。
吐出室８１が必要以上に昇圧すると、ボール３１に加わ
る力が、スプリング力に打ち勝ち、開弁することによっ
て減圧する構成となっている。
【００１６】吸入空間６２へ燃料を導くために、軽量化
を考慮し、加工と生産性に優れたアルミダイカスト製の
リアボディ８０を設けている。リアボディ８０には、吸
入ポート９２ａから吸入空間６２へ燃料を導く吸入通路
８３と、前記吐出弁から吐出室８１を介して吐出ポート
９２ｂへ燃料を導く吐出通路８４と、吐出される燃料の
圧力を制御するために設けられた圧力調整弁９７へ燃料
を導く通路９８と、圧力調整弁９７から吸入通路９３へ
燃料を戻すためのリターン通路９９が設けられている。
前記リアボディ８０内の吸入通路８３には、外部から流
入する燃料の特定サイズ以上の異物進入を防止するフィ
ルタ８５を設けている。
を考慮し、加工と生産性に優れたアルミダイカスト製の
リアボディ８０を設けている。リアボディ８０には、吸
入ポート９２ａから吸入空間６２へ燃料を導く吸入通路
８３と、前記吐出弁から吐出室８１を介して吐出ポート
９２ｂへ燃料を導く吐出通路８４と、吐出される燃料の
圧力を制御するために設けられた圧力調整弁９７へ燃料
を導く通路９８と、圧力調整弁９７から吸入通路９３へ
燃料を戻すためのリターン通路９９が設けられている。
前記リアボディ８０内の吸入通路８３には、外部から流
入する燃料の特定サイズ以上の異物進入を防止するフィ
ルタ８５を設けている。
【００１７】荷重を支持する駆動部（前記スリッパと前
記斜板面及び軸受部を総称して以下駆動部と略す）は、
回転自在に荷重を支持する部分であり、オイル潤滑する
ことで、軸受寿命は向上する。前記駆動部へ供給する潤
滑油には、エンジンの潤滑オイルを利用し、ボディ５６
には潤滑オイルを導入するためのオイル供給路５７が形
成され、ボディ５６とシリンダ６０との間で形成された
オイル室５８へ前記エンジンの潤滑オイルが流入する構
造となっている。また、オイル供給路５７には、エンジ
ンからの供給油量を調整する絞り部５７ａを設けてい
る。前記絞り部５７ａの内径はエンジンからの異物など
による閉鎖が発生しないよう考慮している。
記斜板面及び軸受部を総称して以下駆動部と略す）は、
回転自在に荷重を支持する部分であり、オイル潤滑する
ことで、軸受寿命は向上する。前記駆動部へ供給する潤
滑油には、エンジンの潤滑オイルを利用し、ボディ５６
には潤滑オイルを導入するためのオイル供給路５７が形
成され、ボディ５６とシリンダ６０との間で形成された
オイル室５８へ前記エンジンの潤滑オイルが流入する構
造となっている。また、オイル供給路５７には、エンジ
ンからの供給油量を調整する絞り部５７ａを設けてい
る。前記絞り部５７ａの内径はエンジンからの異物など
による閉鎖が発生しないよう考慮している。
【００１８】オイルシール１は、前記オイル室５８内の
オイル４０と、前記シリンダ６０内の燃料４１を隔絶す
るために、前記プランジャ７０とシリンダ６０の間に配
置している。
オイル４０と、前記シリンダ６０内の燃料４１を隔絶す
るために、前記プランジャ７０とシリンダ６０の間に配
置している。
【００１９】オイルシール１が、斜板面５３ａ方向への
ずれ或いは抜けることを重ねて防止するために、抜止板
４５を設けている。抜止板４５は、ねじ４６にてシリン
ダ６０にねじ止めしている。複数個のプランジャを有す
るポンプにおいても、抜け止め板１枚にて、構成するこ
とができる。また、ねじを使用せずとも、シリンダ６０
に溝を有する突起を設け、止め輪等でも抜け止め板を固
定することができるし、止め輪自体を抜け止め板に使用
することもできる。ところで、この抜止板４５は、前記
安全弁を構成し、ストッパ３４を固定しているリング３
６に置き代わって、ストッパを固定することも可能であ
る。
ずれ或いは抜けることを重ねて防止するために、抜止板
４５を設けている。抜止板４５は、ねじ４６にてシリン
ダ６０にねじ止めしている。複数個のプランジャを有す
るポンプにおいても、抜け止め板１枚にて、構成するこ
とができる。また、ねじを使用せずとも、シリンダ６０
に溝を有する突起を設け、止め輪等でも抜け止め板を固
定することができるし、止め輪自体を抜け止め板に使用
することもできる。ところで、この抜止板４５は、前記
安全弁を構成し、ストッパ３４を固定しているリング３
６に置き代わって、ストッパを固定することも可能であ
る。
【００２０】以下、本発明のオイルシールの具体的実施
例を図１により説明する。オイルシール１は、吸入燃料
をシールする第一オイルシール１０と、オイルをシール
する第二オイルシール２０で構成している。
例を図１により説明する。オイルシール１は、吸入燃料
をシールする第一オイルシール１０と、オイルをシール
する第二オイルシール２０で構成している。
【００２１】第一オイルシール１０は、断面がＬ字形で
環状の第一保持部材１１と、第一保持部材１１に一体成
形された第一軟質部材１２によって構成され、シリンダ
勘合穴６４に挿入され、シリンダ勘合穴６４と第一オイ
ルシール１０との径方向の緊迫力によって固定されてい
る。径方向の直径締代は０.１〜０.４mmとしている。第
一オイルシール１０は、第一保持部材１１から内径方向
に第一軟質部材である第一リップ１３を有しており、第
一リップ１３は、プランジャ７０と自在に摺動できるよ
うに構成し、密封対象流体である燃料４１をシールして
いる。第一軟質部材は、第一保持部材１１の外径側１４
全周にも成形され、シリンダ勘合穴内表面６４ａと密着
することによって、第一オイルシール１０とシリンダ６
０との間をシールしている。
環状の第一保持部材１１と、第一保持部材１１に一体成
形された第一軟質部材１２によって構成され、シリンダ
勘合穴６４に挿入され、シリンダ勘合穴６４と第一オイ
ルシール１０との径方向の緊迫力によって固定されてい
る。径方向の直径締代は０.１〜０.４mmとしている。第
一オイルシール１０は、第一保持部材１１から内径方向
に第一軟質部材である第一リップ１３を有しており、第
一リップ１３は、プランジャ７０と自在に摺動できるよ
うに構成し、密封対象流体である燃料４１をシールして
いる。第一軟質部材は、第一保持部材１１の外径側１４
全周にも成形され、シリンダ勘合穴内表面６４ａと密着
することによって、第一オイルシール１０とシリンダ６
０との間をシールしている。
【００２２】シリンダ勘合穴６４には、シリンダ勘合穴
小径部６５を設けることにより、シリンダ勘合穴端面６
４ｂを形成し、第一オイルシール１０が軸方向にずれる
ことを防止している。軟質部材１２が密封流体である燃
料によって膨潤しても、軟質部材に過度な外力が加わら
ないようにするために、第一軟質部材端面１５と、シリ
ンダ勘合穴端面６４ｂには隙間を設けている。図２に示
すように、シリンダ勘合穴小径部６５を比較的大きくし
て、軸方向にずれることを防止し、かつ前記膨潤によっ
ても、過度な外力が加わらないようにする方法もある。
図３に示すように前記軟質部材の膨潤の影響を考慮しな
くて済む場合は、前記隙間を設けなくても良いし、その
場合、燃料のシールは、第一オイルシール外周部に限ら
ず、第一オイルシール１０に第一軟質部材端面１５を形
成し、前記第一軟質部材端面１５とシリンダ勘合穴小径
部６５とを密着させることによっても、密封を行うこと
ができる。また、前記軸方向のずれを考慮しなくても済
む場合は、シリンダ勘合穴小径部６５を設ける必要はな
い。
小径部６５を設けることにより、シリンダ勘合穴端面６
４ｂを形成し、第一オイルシール１０が軸方向にずれる
ことを防止している。軟質部材１２が密封流体である燃
料によって膨潤しても、軟質部材に過度な外力が加わら
ないようにするために、第一軟質部材端面１５と、シリ
ンダ勘合穴端面６４ｂには隙間を設けている。図２に示
すように、シリンダ勘合穴小径部６５を比較的大きくし
て、軸方向にずれることを防止し、かつ前記膨潤によっ
ても、過度な外力が加わらないようにする方法もある。
図３に示すように前記軟質部材の膨潤の影響を考慮しな
くて済む場合は、前記隙間を設けなくても良いし、その
場合、燃料のシールは、第一オイルシール外周部に限ら
ず、第一オイルシール１０に第一軟質部材端面１５を形
成し、前記第一軟質部材端面１５とシリンダ勘合穴小径
部６５とを密着させることによっても、密封を行うこと
ができる。また、前記軸方向のずれを考慮しなくても済
む場合は、シリンダ勘合穴小径部６５を設ける必要はな
い。
【００２３】また、図４に示すように、第一オイルシー
ル自体を強固に固定するために、第一オイルシールの最
外径部を保持部材１１ｃと軟質部材１２ｃで構成する方
法もあるし、図３に示す考えかたと合わせて、最外径部
を保持部材とし、外径側の燃料のシールは第一軟質部材
端面１５と、シリンダ勘合穴６４ｂで構成する方法もあ
る。
ル自体を強固に固定するために、第一オイルシールの最
外径部を保持部材１１ｃと軟質部材１２ｃで構成する方
法もあるし、図３に示す考えかたと合わせて、最外径部
を保持部材とし、外径側の燃料のシールは第一軟質部材
端面１５と、シリンダ勘合穴６４ｂで構成する方法もあ
る。
【００２４】第二オイルシール２０は、断面Ｌ字形で環
状の第二保持部材２１と、第二保持部材２１に一体成形
された第二軟質部材２２によって構成され、第一オイル
シール１０と密着してシリンダ勘合穴６４に圧入され、
シリンダ勘合穴６４と第二オイルシール２０の第二保持
部材２１との径方向の緊迫力によって固定されている。
径方向の締代は０.０５〜０.２mmとしている。同様に第
二保持部材２１から内径方向に第二軟質部材である第二
リップ２３を有しており、第二リップ２３は、プランジ
ャ７０と自在に摺動できるように構成し、密封対象流体
であるエンジンオイル４０をシールしている。最外径部
は、第二保持部材２１であり、第二保持部材２１を直接
シリンダ６０に圧入することによって強固に固定されて
いる。そのため、第一オイルシール１０に密封対象流体
である燃料による大きい圧力が負荷され、第二オイルシ
ール方向への大きい軸方向の力が発生しても、第一、及
び第二オイルシールは、ずれや抜けが発生し難い構成と
している。
状の第二保持部材２１と、第二保持部材２１に一体成形
された第二軟質部材２２によって構成され、第一オイル
シール１０と密着してシリンダ勘合穴６４に圧入され、
シリンダ勘合穴６４と第二オイルシール２０の第二保持
部材２１との径方向の緊迫力によって固定されている。
径方向の締代は０.０５〜０.２mmとしている。同様に第
二保持部材２１から内径方向に第二軟質部材である第二
リップ２３を有しており、第二リップ２３は、プランジ
ャ７０と自在に摺動できるように構成し、密封対象流体
であるエンジンオイル４０をシールしている。最外径部
は、第二保持部材２１であり、第二保持部材２１を直接
シリンダ６０に圧入することによって強固に固定されて
いる。そのため、第一オイルシール１０に密封対象流体
である燃料による大きい圧力が負荷され、第二オイルシ
ール方向への大きい軸方向の力が発生しても、第一、及
び第二オイルシールは、ずれや抜けが発生し難い構成と
している。
【００２５】オイルシールは、第一リップ１３と第二リ
ップ２３の間３０に、プランジャ７０とオイルシールと
の初期なじみを助けるため、或いは対摩耗性を向上させ
るため、燃料に溶けない材質のグリス、例えばフッ素系
グリスを充填している。また、第一，第二リップの材料
として使用温度が広く、燃料中でも使用可能なフッ素系
ゴムを使用している。第一，第二リップの摩耗量が過大
でない場合は、上記グリスを充填する必要はない。
ップ２３の間３０に、プランジャ７０とオイルシールと
の初期なじみを助けるため、或いは対摩耗性を向上させ
るため、燃料に溶けない材質のグリス、例えばフッ素系
グリスを充填している。また、第一，第二リップの材料
として使用温度が広く、燃料中でも使用可能なフッ素系
ゴムを使用している。第一，第二リップの摩耗量が過大
でない場合は、上記グリスを充填する必要はない。
【００２６】高圧燃料ポンプ作動時、第一オイルシール
１０の第一リップ１３は、密封対象流体である燃料４１
の圧力が加わることによって、第一リップ１３に荷重が
加わり変形し、第一保持部材内径角部１１ａ近傍におい
て、軟質部材に過大な応力が発生する。また、第一リッ
プ１３はプランジャ７０と接触しており、前記圧力が加
わることによって、第一リップ１３とプランジャ７０と
の間に接触力が発生する。この際、プランジャ７０は、
プランジャ７０の軸方向に往復運動を行うことで、前記
接触力に伴う軸方向の摩擦力が発生する。この摩擦力
が、第一リップ１３を引張り、又は圧縮することによ
り、第一保持部材内径角部１１ａ近傍において、軟質部
材に過大な応力が発生する場合がある。また、第一軟質
部材１２のシール対象流体による膨潤に伴う変形によ
り、第一保持部材内径角部１１ａ近傍において、軟質部
材に過大な応力が発生する場合がある。
１０の第一リップ１３は、密封対象流体である燃料４１
の圧力が加わることによって、第一リップ１３に荷重が
加わり変形し、第一保持部材内径角部１１ａ近傍におい
て、軟質部材に過大な応力が発生する。また、第一リッ
プ１３はプランジャ７０と接触しており、前記圧力が加
わることによって、第一リップ１３とプランジャ７０と
の間に接触力が発生する。この際、プランジャ７０は、
プランジャ７０の軸方向に往復運動を行うことで、前記
接触力に伴う軸方向の摩擦力が発生する。この摩擦力
が、第一リップ１３を引張り、又は圧縮することによ
り、第一保持部材内径角部１１ａ近傍において、軟質部
材に過大な応力が発生する場合がある。また、第一軟質
部材１２のシール対象流体による膨潤に伴う変形によ
り、第一保持部材内径角部１１ａ近傍において、軟質部
材に過大な応力が発生する場合がある。
【００２７】これら第一保持部材内径角部１１ａ近傍に
加わる、軟質部材の応力を低減させるために、以下のよ
うな構成とした。
加わる、軟質部材の応力を低減させるために、以下のよ
うな構成とした。
【００２８】第一オイルシール１０の第一保持部材１１
の最内径と、プランジャ７０外径との隙間（半径隙間）
を、０.９mm 以下に設定する構成とする。なぜなら、第
一オイルシール１０（第一リップ１３）に圧力が加わっ
た時、前記第一リップの変形が抑制され、第一保持部材
内径角部１１ａ近傍に発生する、軟質部材の応力を緩和
することができるためである。図１０は、第一オイルシ
ール（第一リップ）に燃料の圧力である０.５ＭＰａ が
加わったときの、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に発
生する、第一軟質部材の応力を示したものであり、第一
保持部材１１内径とプランジャ７０外径との隙間、すな
わち第一保持部材内径をφＤ，プランジャの外径をφｄ
とすると、（φＤ−φｄ）／２を横軸にとり、前記第一
軟質部材に発生するの応力を縦軸にとって、解析を行っ
た結果を示したものである。従来のあるオイルシール
は、前記(φＤ−φｄ）／２が０.９mmであり、その仕様
での解析結果では、前記第一軟質部材に発生する応力は
０.７ＭＰａ となった。この仕様において、第一リップ
に圧力を負荷する寿命試験を行った結果、安全率は１倍
となり、規定寿命に対し全く余裕がない実験結果となっ
た。改善策の一例として、前記(φＤ−φｄ）／２が０.
５mmのもので解析をおこなった結果、第一保持部材内径
角部１１ａ近傍に発生する、第一軟質部材の応力は、
０.３ＭＰａ まで減少した。すなわち、第一保持部材内
径角部１１ａに発生する、軟質部材の応力は、第一保持
部材１１内径とプランジャ７０外径との半径隙間（φＤ
−φｄ）／２に大きく依存していることが明らかとなっ
た。また、この仕様においても、第一リップに圧力を負
荷する寿命試験を行ったが、規定寿命にたいする安全率
が２倍となり、前記応力が大幅に緩和されることが明ら
かとなった。
の最内径と、プランジャ７０外径との隙間（半径隙間）
を、０.９mm 以下に設定する構成とする。なぜなら、第
一オイルシール１０（第一リップ１３）に圧力が加わっ
た時、前記第一リップの変形が抑制され、第一保持部材
内径角部１１ａ近傍に発生する、軟質部材の応力を緩和
することができるためである。図１０は、第一オイルシ
ール（第一リップ）に燃料の圧力である０.５ＭＰａ が
加わったときの、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に発
生する、第一軟質部材の応力を示したものであり、第一
保持部材１１内径とプランジャ７０外径との隙間、すな
わち第一保持部材内径をφＤ，プランジャの外径をφｄ
とすると、（φＤ−φｄ）／２を横軸にとり、前記第一
軟質部材に発生するの応力を縦軸にとって、解析を行っ
た結果を示したものである。従来のあるオイルシール
は、前記(φＤ−φｄ）／２が０.９mmであり、その仕様
での解析結果では、前記第一軟質部材に発生する応力は
０.７ＭＰａ となった。この仕様において、第一リップ
に圧力を負荷する寿命試験を行った結果、安全率は１倍
となり、規定寿命に対し全く余裕がない実験結果となっ
た。改善策の一例として、前記(φＤ−φｄ）／２が０.
５mmのもので解析をおこなった結果、第一保持部材内径
角部１１ａ近傍に発生する、第一軟質部材の応力は、
０.３ＭＰａ まで減少した。すなわち、第一保持部材内
径角部１１ａに発生する、軟質部材の応力は、第一保持
部材１１内径とプランジャ７０外径との半径隙間（φＤ
−φｄ）／２に大きく依存していることが明らかとなっ
た。また、この仕様においても、第一リップに圧力を負
荷する寿命試験を行ったが、規定寿命にたいする安全率
が２倍となり、前記応力が大幅に緩和されることが明ら
かとなった。
【００２９】また、前記応力が発生する第一保持部材内
径角部１１ａを、Ｒ０.１ 以上の曲面形状とした。すな
わち、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に集中して発生
する、軟質部材の応力を分散させ、過大な応力を防ぐ役
割を果たす形状とするものである。この形状に関して
も、解析と実験により、明らかに第一保持部材内径角部
１１ａの応力が緩和されることが明らかとなった。
径角部１１ａを、Ｒ０.１ 以上の曲面形状とした。すな
わち、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に集中して発生
する、軟質部材の応力を分散させ、過大な応力を防ぐ役
割を果たす形状とするものである。この形状に関して
も、解析と実験により、明らかに第一保持部材内径角部
１１ａの応力が緩和されることが明らかとなった。
【００３０】また、第一軟質部材１２の材料には、シー
ル対象流体による膨潤を防ぐために、シール対象流体に
対する膨潤率が３０％以下の材料、たとえばフッ素系ゴ
ムを使用している。なぜなら、第一軟質部材の膨潤によ
って、第一保持部材１１の体積は変化しないにも関わら
ず、第一軟質部材１２の体積のみ増加するため、特に第
一保持部材内径角部１１ａにおいて、軟質部材に過大な
応力が発生するためである。また、この応力発生の原因
となる膨潤を防ぐために、第一軟質部材１２表面にシー
ル対象流体の浸透を妨げる、表面処理を施す方法も有
る。この膨潤率は、前記応力を緩和するためだけでな
く、オイルシール本来のシール機能を果たすべく、リッ
プ形状を変化させないためにも、小さくするべき要素の
一つである。
ル対象流体による膨潤を防ぐために、シール対象流体に
対する膨潤率が３０％以下の材料、たとえばフッ素系ゴ
ムを使用している。なぜなら、第一軟質部材の膨潤によ
って、第一保持部材１１の体積は変化しないにも関わら
ず、第一軟質部材１２の体積のみ増加するため、特に第
一保持部材内径角部１１ａにおいて、軟質部材に過大な
応力が発生するためである。また、この応力発生の原因
となる膨潤を防ぐために、第一軟質部材１２表面にシー
ル対象流体の浸透を妨げる、表面処理を施す方法も有
る。この膨潤率は、前記応力を緩和するためだけでな
く、オイルシール本来のシール機能を果たすべく、リッ
プ形状を変化させないためにも、小さくするべき要素の
一つである。
【００３１】また、第一軟質部材１２とプランジャとの
摩擦力を低減させるために、第一軟質部材１２の材料に
は、より低摩擦となる材料を使用している。また、低摩
擦材料を用いなくとも、第一軟質部材１２に低摩擦とな
るよう、表面処理を施したり、プランジャ７０に低摩擦
となるよう、表面処理を施す方法も考えられる。すなわ
ち、このように、摩擦力を低減することによって、第一
リップに加わる軸方向の引張り、圧縮の荷重を小さくす
ることができ、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に発生
する、第一軟質部材１２力を緩和することができる。そ
の他、摩擦力を低減することは、第一リップ及びプラン
ジャの摩耗をも低減することができる。
摩擦力を低減させるために、第一軟質部材１２の材料に
は、より低摩擦となる材料を使用している。また、低摩
擦材料を用いなくとも、第一軟質部材１２に低摩擦とな
るよう、表面処理を施したり、プランジャ７０に低摩擦
となるよう、表面処理を施す方法も考えられる。すなわ
ち、このように、摩擦力を低減することによって、第一
リップに加わる軸方向の引張り、圧縮の荷重を小さくす
ることができ、第一保持部材内径角部１１ａ近傍に発生
する、第一軟質部材１２力を緩和することができる。そ
の他、摩擦力を低減することは、第一リップ及びプラン
ジャの摩耗をも低減することができる。
【００３２】図５は、前記過大な応力の発生する第一保
持部材内径角部１１ａ近傍から、第一軟質部材を除去し
た構造である。すなわち、第一軟質部材１２と、第一保
持部材内径角部１１ａとの接触部分が無い構造とするこ
とで、第一保持部材内径角部１１ａに発生する、第一軟
質部材１２の応力を防ぐこととなり、耐圧性が向上する
構造となる。
持部材内径角部１１ａ近傍から、第一軟質部材を除去し
た構造である。すなわち、第一軟質部材１２と、第一保
持部材内径角部１１ａとの接触部分が無い構造とするこ
とで、第一保持部材内径角部１１ａに発生する、第一軟
質部材１２の応力を防ぐこととなり、耐圧性が向上する
構造となる。
【００３３】オイルシールを二つに分割することは、本
高圧燃料ポンプの様な二液流体をシールすることにおい
て、それぞれのシール流体の特性に合った軟質部材の材
料を選択できる長所を有している。例えば、第一軟質部
材には、燃料の圧力が加わるために、剛性が大きく、耐
燃料性を有する材料を用い、第二軟質部材には、加わる
圧力は大気圧程度であるために、剛性はさほど大きくな
く、耐オイル性のある材料を用いるような構成とするこ
とができ、設計の自由度を増すことができる長所であ
る。また、第一オイルシール１０および第二オイルシー
ル２０の軸方向の設置位置を変更することによって、第
一リップ１３と第二リップ２３の距離を容易に変更する
ことができ、往復運動するプランジャ７０のストローク
量の変更に対し、設計の自由度が増す長所を有してい
る。
高圧燃料ポンプの様な二液流体をシールすることにおい
て、それぞれのシール流体の特性に合った軟質部材の材
料を選択できる長所を有している。例えば、第一軟質部
材には、燃料の圧力が加わるために、剛性が大きく、耐
燃料性を有する材料を用い、第二軟質部材には、加わる
圧力は大気圧程度であるために、剛性はさほど大きくな
く、耐オイル性のある材料を用いるような構成とするこ
とができ、設計の自由度を増すことができる長所であ
る。また、第一オイルシール１０および第二オイルシー
ル２０の軸方向の設置位置を変更することによって、第
一リップ１３と第二リップ２３の距離を容易に変更する
ことができ、往復運動するプランジャ７０のストローク
量の変更に対し、設計の自由度が増す長所を有してい
る。
【００３４】図６は、第一オイルシールと第二オイルシ
ールの機能を統合させ、一体に構成したものである。外
径部に、軟質部材の部分１７と保持部材２５の部分との
両方を兼ね備え、シリンダ６０とのシール機能と、シリ
ンダ６０への強固な固定との両機能を持つ。保持部材２
５に対し、第一リップと第二リップ両方を構成してい
る。また、保持部材の開口方向は、小型化のためにシリ
ンダ勘合穴６４の開口方向としているが、その反対方向
としてもなんら差し支えない。
ールの機能を統合させ、一体に構成したものである。外
径部に、軟質部材の部分１７と保持部材２５の部分との
両方を兼ね備え、シリンダ６０とのシール機能と、シリ
ンダ６０への強固な固定との両機能を持つ。保持部材２
５に対し、第一リップと第二リップ両方を構成してい
る。また、保持部材の開口方向は、小型化のためにシリ
ンダ勘合穴６４の開口方向としているが、その反対方向
としてもなんら差し支えない。
【００３５】図７は、図６に示すオイルシールの製造を
容易とするために、保持部材に複数の穴２５ａを開口さ
せたものである。すなわち、オイルシールの製造時、軟
質部材を保持部材に一体成形することにおいて、片側す
なわちリップ１８からのみ加硫成形する場合、軟質部材
の流動を助けるために、保持部材に複数の穴を開口させ
たものである。
容易とするために、保持部材に複数の穴２５ａを開口さ
せたものである。すなわち、オイルシールの製造時、軟
質部材を保持部材に一体成形することにおいて、片側す
なわちリップ１８からのみ加硫成形する場合、軟質部材
の流動を助けるために、保持部材に複数の穴を開口させ
たものである。
【００３６】前記穴を開口させずとも、リップ１８と、
リップ２６の両方から加硫成形して、製造することもで
きる。
リップ２６の両方から加硫成形して、製造することもで
きる。
【００３７】
【発明の効果】筒内噴射エンジンの燃料システムにおい
て、オイルシールに圧力をかけることができるので、高
圧燃料ポンプから、タンクに連通する戻し通路を廃止す
ることができ、燃料システムを簡略化することができ
る。また、オイルシールの耐圧性を増すことができる。
て、オイルシールに圧力をかけることができるので、高
圧燃料ポンプから、タンクに連通する戻し通路を廃止す
ることができ、燃料システムを簡略化することができ
る。また、オイルシールの耐圧性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオイルシールの第一実施例。
【図２】第一実施例の補足図。
【図３】第一実施例の補足図。
【図４】本発明のオイルシールの第二実施例。
【図５】本発明のオイルシールの第三実施例。
【図６】本発明のオイルシールの第四実施例。
【図７】第四実施例の補足図。
【図８】高圧燃料ポンプの構造図。
【図９】筒内噴射エンジンの燃料システム図。
【図１０】軟質部材に発生する応力を示したグラフ。
１…オイルシール、１０…第一オイルシール、１１…第
一保持部材、１１ａ…第一保持部材角部、１２…第一軟
質部材、１３…第一リップ、２０…第二オイルシール、
２１…第二保持部材、２２…第二軟質部材、２３…第二
リップ、２５…保持部材、２５ａ…貫通穴、６０…シリ
ンダ、６４…シリンダ勘合穴、７０…プランジャ。
一保持部材、１１ａ…第一保持部材角部、１２…第一軟
質部材、１３…第一リップ、２０…第二オイルシール、
２１…第二保持部材、２２…第二軟質部材、２３…第二
リップ、２５…保持部材、２５ａ…貫通穴、６０…シリ
ンダ、６４…シリンダ勘合穴、７０…プランジャ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０４Ｂ 53/14 Ｆ０４Ｂ 21/04 Ｂ
(72)発明者 山内 英明
茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株
式会社日立製作所自動車機器グループ内
(72)発明者 小瀧 理好
茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株
式会社日立製作所自動車機器グループ内
(72)発明者 山村 武史
茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株
式会社日立製作所自動車機器グループ内
Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB02 AD02 AD12 BA36
CA08 CA09 CD10 CD17
3H070 AA02 BB04 BB07 CC07 CC29
DD96 EE15
3H071 AA07 BB01 CC26 CC28 DD53
EE15
3J006 AB01 AB08 AE49 CA01
Claims (10)
- 【請求項１】環状の保持部材と、保持部材に一体成形さ
れたシール機能を有する軟質部材とからなるシール機構
において、前記保持部材の内径側近傍に発生する、前記
軟質部材の応力を緩和する応力緩和機構を備えたことを
特徴とするシール機構。 - 【請求項２】前記応力緩和機構は、前記保持部材の最内
径と、前記軟質部材内側にあって、軟質部材と、自在に
摺動する相手軸外径の隙間を０.９mm 以下に設定したこ
とを特徴とする請求項１のシール機構。 - 【請求項３】前記応力緩和機構は、前記保持部材の内径
側角部にＲ０.１ 以上の曲面を設けた構造であることを
特徴とする請求項１のシール機構。 - 【請求項４】前記応力緩和機構は、前記保持部材の角部
に接する前記軟質部材の材料をシール対象流体に対して
３０％以下の膨潤率を有する材料で構成したことを特徴
とする請求項１のシール機構。 - 【請求項５】前記応力緩和機構は、前記保持部材の内径
側角部から前記軟質部材を除去した構造であることを特
徴とする請求項１のシール機構。 - 【請求項６】前記応力緩和機構は、前記軟質部材のシー
ル対象流体と接する表面に、対象流体の浸透を防止する
表面改質或いはコーティングを施した構造であることを
特徴とする請求項１のシール機構。 - 【請求項７】前記応力緩和機構は、前記軟質部材のシー
ル面或いは前記シール面と摺動する相手面に低摩擦材を
用いた、或いは表面改質又はコーティングを施した構造
であることを特徴とする請求項１のシール機構。 - 【請求項８】請求項２のシール機構において、保持部材
と軟質部材と有するシール機構を、複数用いることを特
徴とするシール機構。 - 【請求項９】請求項２のシール機構において、保持部材
に複数の貫通穴を有することを特徴とするシール機構。 - 【請求項１０】往復動プランジャと、このプランジャが
滑合するシリンダを有し、前記プランジャの往復運動に
よってシリンダ内に容積の変化する加圧室が形成される
燃料ポンプにおいて、プランジャとシリンダとの間に、
請求項１〜９の何れかのシール機構を備えたことを特徴
とする燃料ポンプ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205538A JP3890925B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | シール機構を備えた高圧燃料ポンプ及びそのシール機構 |
| EP01119740A EP1273835A3 (en) | 2001-07-06 | 2001-08-27 | Seal mechanism and fuel pump provided therewith |
| US09/942,120 US6783130B2 (en) | 2001-07-06 | 2001-08-30 | Seal mechanism and fuel pump provided therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205538A JP3890925B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | シール機構を備えた高圧燃料ポンプ及びそのシール機構 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006216364A Division JP2007010156A (ja) | 2006-08-09 | 2006-08-09 | シール機構及びシール機構を備えた燃料ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021241A true JP2003021241A (ja) | 2003-01-24 |
| JP3890925B2 JP3890925B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=19041827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001205538A Expired - Fee Related JP3890925B2 (ja) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | シール機構を備えた高圧燃料ポンプ及びそのシール機構 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6783130B2 (ja) |
| EP (1) | EP1273835A3 (ja) |
| JP (1) | JP3890925B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005147317A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Nok Corp | 密封装置及び燃料噴射ポンプ |
| JP2005337424A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Nok Corp | 密封装置 |
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| DE102006055298A1 (de) * | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Elringklinger Ag | Dichtungsanordnung |
| US20090102135A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Tsun-Sheng Chen | Front cover of manual rotary pump |
| GB2454038B (en) * | 2008-04-15 | 2012-04-18 | Alper Shevket | Extra high pressure oil seal |
| US8387990B2 (en) * | 2008-09-09 | 2013-03-05 | Trelleborg Sealing Solutions Americas | Seal assembly |
| US9062773B2 (en) * | 2011-03-08 | 2015-06-23 | Federal-Mogul Corporation | Radial shaft seal, radial shaft seal assembly and method of installation |
| USD906485S1 (en) | 2017-09-27 | 2020-12-29 | Natural Gas Solutions North America, Llc | Shaft seal |
| US11339779B2 (en) | 2017-09-27 | 2022-05-24 | Natural Gas Solutions North America, Llc | Containing fluid leaks on additive pumps |
| US10941829B2 (en) | 2018-06-29 | 2021-03-09 | Freudenberg-Nok General Partnership | Damper system with a high performance plastic wiper seal |
Family Cites Families (29)
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|---|---|---|---|---|
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