JP2010014205A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば燃料を高圧力に加圧するための燃料ポンプ用の密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device for a fuel pump, for example, for pressurizing fuel to a high pressure.
近年、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関では、低燃費や高出力等の性能向上を図るために、シリンダ内に高圧力の燃料を直接噴射して燃焼させる方式のものが多く採用されている。このような内燃機関には、燃料を高圧化するためのポンプが搭載されており、その高圧燃料ポンプのプランジャ(軸)部には、図3に示すような密封装置が使用されている。図3は、従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。 2. Description of the Related Art In recent years, internal combustion engines such as diesel engines and gasoline engines have often employed a method in which high pressure fuel is directly injected into a cylinder and burned in order to improve performance such as low fuel consumption and high output. . Such an internal combustion engine is equipped with a pump for increasing the pressure of the fuel, and a sealing device as shown in FIG. 3 is used for a plunger (shaft) portion of the high-pressure fuel pump. FIG. 3 is a schematic half sectional view of a sealing device according to the prior art.
密封装置101は、プランジャ(軸)の摺動部側からカム側へ燃料が流出するのを防止するとともに、カム側からプランジャ摺動部側へオイルが侵入するのを防止するために用いられるものである。
The
密封装置101は、ハウジング111の端部に設置されており、密封対象側である高圧側Hには高圧燃料(ガソリン、アルコール、軽油等)が供給され、反密封対象側である低圧側Lには潤滑や冷却を目的とするオイルが密封されている。
The
密封装置101は、ハウジング111の端部外周に嵌合する筒部102aを有する金属環102と、この金属環102の筒部102a低圧側L端に設けられた内向きフランジ部102bから高圧側H及び低圧側Lにそれぞれ延出して軸110に摺動自在に接触するゴム状弾性体製の第1、第2シールリップ103,104と、を備えている。
The
しかしながら、このような密封装置では、薄肉形状のゴム状弾性体からなるシールリップの過大摩耗、破損等のおそれがあるため、高圧のポンプ用として採用するためには、ドレーンポートの追加等により高圧燃料の圧力を常用0〜0.6MPaに抑えることが必要となる。したがって、ポンプ構造が複雑となりコストが高くなってしまう。 However, in such a sealing device, there is a risk of excessive wear and damage of the seal lip made of a thin rubber elastic body. It is necessary to keep the fuel pressure within the range of 0 to 0.6 MPa. This complicates the pump structure and increases the cost.
一方、ドレーンポートの追加等を要することなく高圧下で使用可能な密封装置として、特許文献1には、図4に示すようなものが提案されている。図4は、従来技術に係る他の密封装置の模式的半断面図である。 On the other hand, as a sealing device that can be used under high pressure without requiring addition of a drain port or the like, Patent Document 1 proposes a sealing device as shown in FIG. FIG. 4 is a schematic half sectional view of another sealing device according to the prior art.
図4に示すように、密封装置201は、内径が拡径されたハウジング111の端部に、高圧側Hから第1シール部202、第2シール部203の順に取り付けられている。
As shown in FIG. 4, the
第1シール部202は、軸110に摺動自在に密封接触する樹脂製シール部材としての樹脂リング221と、樹脂リング221を軸110に付勢する付勢部材としてのOリング222と、から構成される。
The
シール押さえ204の取付溝には、第2シール部203が嵌め込まれ、第2シール部203が軸110に当接・摺動して低圧側Lのシールを行っている。第2シール部203は、スクィーズパッキンであるXリング231を用いている。
The
しかしながら、この密封装置201は、第1シール部202と第2シール部203との間の密封空間に蓄圧が発生するのを回避するための機構を備えていないため、蓄圧の発生によって摺動抵抗が増大し、シール破損等を生じてシール機能を維持することができなく
なるおそれがある。
However, since this
また、特許文献1には、第2シール部として、断面略U字状のリップパッキンを採用した構成も開示されているが、該構成においては、第2シール部のシールリップがリップパッキンの低圧側Lに延びるシールリップのみとなるため、作動条件によっては高圧側Hの液体を低圧側Lにかき出してしまう可能性がある。したがって、シール破損のおそれは少ないものの漏れが多く生じてしまうことになり、シール機能を維持するためには作動条件が制約されてしまう。
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、第1シール部と第2シール部との間の密封空間に蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる密封装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a sealing function even if pressure accumulation occurs in the sealed space between the first seal portion and the second seal portion. An object of the present invention is to provide a sealing device capable of maintaining the above.
上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
燃料ポンプにおいて軸方向に相対的に往復移動するように設けられた軸と該軸が挿通される軸孔とを有するハウジングとの間に形成される環状隙間において、軸方向一方側の第1密封領域に存在する燃料が軸方向他方側の第2密封領域に侵入するのを防止するとともに、前記第2密封領域に存在するオイルが前記第1密封領域に侵入するのを防止すべく、第1密封領域側に配置される第1シール部と、第2密封領域側に配置される第2シール部と、を備える密封装置であって、
前記第2シール部が、
前記軸と前記軸孔のうちの一方の表面に摺動自在に接触するシールリップと、
前記第1シール部と前記第2シール部との間の密封空間に開口する第1開口部、前記第2密封領域に開口する第2開口部、及び、前記第1開口部と前記第2開口部との間を塞ぐように設けられるとともに、前記密封空間の圧力が前記第2密封領域の圧力に対して上昇すると前記密封空間の圧力が前記シールリップの破損を生ぜしめる高さにまで上昇する前に前記第1開口部と前記第2開口部との間を疎通させる膜部、を有し、前記膜部が前記第1開口部と前記第2開口部とを疎通することによって前記密封空間と前記第2密封領域とを連通可能となる連通孔と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sealing device according to the present invention comprises:
A first seal on one side in the axial direction is formed in an annular gap formed between a shaft provided so as to reciprocate relatively in the axial direction in the fuel pump and a housing having a shaft hole through which the shaft is inserted. In order to prevent the fuel existing in the region from entering the second sealed region on the other side in the axial direction, and to prevent the oil present in the second sealed region from entering the first sealed region. A sealing device comprising: a first seal portion disposed on a sealed region side; and a second seal portion disposed on a second sealed region side,
The second seal portion is
A seal lip that slidably contacts one surface of the shaft and the shaft hole;
A first opening that opens into a sealed space between the first seal portion and the second seal portion; a second opening that opens into the second sealing region; and the first opening and the second opening. And when the pressure in the sealed space rises relative to the pressure in the second sealed region, the pressure in the sealed space rises to a height that causes damage to the seal lip. A membrane portion that communicates between the first opening and the second opening, and the membrane portion communicates between the first opening and the second opening to thereby provide the sealed space. And a communication hole capable of communicating with the second sealing region,
It is characterized by providing.
かかる構成によれば、第1シール部と第2シール部との間の密封空間に蓄圧が生じても、摺動抵抗の増大等によってシールリップが破損を生じる前に、膜部が連通孔の第1開口部と第2開口部との間を疎通することにより第1シール部と第2シール部との間の空間と第2密封領域とが連通する。これにより、第1シール部と第2シール部との間の密封空間の圧力の上昇が抑制され、シールリップの破損を防止することができる。 According to such a configuration, even if pressure accumulation occurs in the sealed space between the first seal portion and the second seal portion, the membrane portion has the communication hole before the seal lip is damaged due to an increase in sliding resistance or the like. By communicating between the first opening and the second opening, the space between the first seal part and the second seal part and the second sealing region communicate with each other. Thereby, the rise in the pressure of the sealed space between the first seal portion and the second seal portion is suppressed, and damage to the seal lip can be prevented.
第1シール部と第2シール部との間の密封空間に蓄圧が生じたときに、膜部が連通孔の第1開口部と第2開口部との間を疎通する構成としては、以下のような構成にするとよい。 When pressure builds up in the sealed space between the first seal part and the second seal part, the film part communicates between the first opening part and the second opening part of the communication hole. It is good to have such a configuration.
すなわち、前記膜部が、前記密封空間の圧力が前記第2密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記第1開口部と前記第2開口部とを疎通しうるように破損を生じる厚みを有するとよい。 That is, when the pressure in the sealed space rises with respect to the pressure in the second sealed region, the membrane portion has the first opening and the second opening before the seal lip is damaged. It is good to have a thickness that causes breakage so that it can communicate.
この場合、前記膜部の厚みが、前記シールリップの厚みよりも小さいと好適である。 In this case, it is preferable that the thickness of the film portion is smaller than the thickness of the seal lip.
あるいは、前記膜部が、
前記オイルが表面張力により保持されることによって塞がるような大きさの小孔を有しており、
前記密封空間の圧力が前記第2密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記小孔が拡大するような変形を生じることで前記第1開口部と前記第2開口部とを疎通するようにしてもよい。
Alternatively, the membrane part is
The oil has a small hole that is blocked by being held by surface tension,
When the pressure in the sealed space rises with respect to the pressure in the second sealed region, the first opening portion is deformed so that the small hole expands before the seal lip is damaged. You may make it communicate with the said 2nd opening part.
かかる構成によれば、第1シール部と第2シール部との間の密封空間に蓄圧が生じたときに、好適に連通孔の第1開口部と第2開口部との間を疎通することができる。 According to such a configuration, when pressure accumulation occurs in the sealed space between the first seal portion and the second seal portion, the first opening portion and the second opening portion of the communication hole are preferably communicated. Can do.
以上説明したように、本発明により、第1シール部と第2シール部との間の密封空間に蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to maintain the sealing function even if pressure accumulation occurs in the sealed space between the first seal portion and the second seal portion.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
(実施例)
図1及び図2を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図1は、本実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図2は、本実施例に係る密封装置の第2シール部の構成を説明する模式図であって、(a)は第2シール部の半断面図、(b)は(a)のA矢視図、(c)は第2シール部の斜視図ある。
(Example)
With reference to FIG.1 and FIG.2, the sealing device based on the Example of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing device according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the second seal portion of the sealing device according to the present embodiment, where (a) is a half sectional view of the second seal portion, and (b) is an arrow A in (a). FIG. 4C is a perspective view of the second seal portion.
本実施例に係る密封装置1は、ガソリン直噴エンジン等の内燃機関に備えられる燃料ポンプのプランジャシールとして使用され、プランジャ(軸)の摺動部側からカム側へ燃料が流出するのを防止するとともに、カム側からプランジャ摺動部側へオイルが侵入するのを防止する、いわゆる2液シールである。 The sealing device 1 according to this embodiment is used as a plunger seal of a fuel pump provided in an internal combustion engine such as a gasoline direct injection engine, and prevents fuel from flowing out from the sliding portion side of the plunger (shaft) to the cam side. In addition, it is a so-called two-liquid seal that prevents oil from entering from the cam side to the plunger sliding portion side.
図1に示すように、密封装置1は、ハウジング200と、ハウジング200の軸孔201に挿通される軸300との間の環状隙間を密封する。環状隙間の軸方向一方側の第1密封領域である高圧側Hには、燃料ポンプにおける加圧対象流体である燃料(ガソリン、アルコール、軽油等)が存在する。また、軸方向他方側の第2密封領域である低圧側Lには、潤滑や冷却を目的とするオイルが密封されている。
As shown in FIG. 1, the sealing device 1 seals an annular gap between the
密封装置1は、概略、高圧側Hに配置される第1シール部11と、低圧側Lに配置される第2シール部12と、から構成されている。第1シール部11及び第2シール部12は、ハウジング200の軸孔201の内周面に設けられた第1環状溝211及び第2環状溝212にそれぞれ装着される。
The sealing device 1 is generally composed of a
第1シール部11は、軸300の外周面301に摺動自在に接触する断面略矩形の樹脂製のシールリング13と、シールリング13と第1環状溝211の溝底213との間に装着されるゴムリング14と、から構成されている。ゴムリング14は、シールリング13と溝底213との間に圧縮された状態で装着されており、その弾性反発力によってシールリング13を軸300の外周面301に向かって付勢してシールリング13のシール性を高めている。
The
第2シール部12は、環状のシール本体15の軸方向両端の各内外周両側からそれぞれ4つのシールリップが延びた断面略X字状のシールリングであり、例えば、フッ素系ゴム、アクリルゴム等のゴム材料からなる。シール本体15から高圧側Hかつ軸300側に延びるシールリップ16及び低圧側Lかつ軸300側に延びるシールリップ17は、軸300の外周面301に摺動自在に接触する。シール本体15から高圧側Hかつ溝底214側に延びるシールリップ18及び低圧側Lかつ溝底214側に延びるシールリップ19は、溝底214に密着する。
The
上述のように構成された密封装置1においては、第1シール部11が、燃料ポンプのプランジャシールにおける燃料シール部として、主として、ガソリン等の高圧の燃料が高圧側Hから低圧側L(第1シール部11と第2シール部12との間の密封空間S)へ侵入するのを防止する。また、第2シール部12は、オイルシール部として、主として、エンジンオイル等のオイルが低圧側Lから高圧側H(密封空間S)へ侵入するのを防止する。
In the sealing device 1 configured as described above, the
なお、図1では、第1シール部11及び第2シール部12は、ハウジング200及び軸300との寸法関係をわかり易くするために、それぞれハウジング200と軸300とに挟まれて圧縮変形を生じる前の状態で図示している。
In FIG. 1, the
ここで、本実施例に係る密封装置1においては、第2シール部12のシール本体15に軸方向に延びる穴20が設けられている。穴20は、密封空間Sに開口する第1開口部21と、低圧側Lに開口する第2開口部22と、第1開口部21と第2開口部22との間を塞ぐ膜部23と、を有している。
Here, in the sealing device 1 according to the present embodiment, a
膜部23は、密封空間Sに蓄圧が発生したときに、密封空間S内の圧力を受けることで破損を生じ、穴20の第1開口部21側と第2開口部22側とを連通するように設けられている。穴20は、シール本体15の円周上に複数個設けられている。
When pressure accumulation is generated in the sealed space S, the
第1シール部11と第2シール部12とによって密閉状態にある密封空間Sは、軸300とハウジング200との間の軸方向の往復移動によって、その内部圧力が徐々に上昇して低圧側Lの圧力に対して高くなることがある(蓄圧の発生)。このような状態になると、密封空間S内の圧力の大きさによっては、シールリップの挙動が不安定となったり、シールリップが相手部材に押し付けられる力が強まることでハウジング200と軸300との間の摺動抵抗が増大し、ひいてはシールリップの破損を生じてしまうことがある。
The sealed space S that is sealed by the
本実施例に係る密封装置1は、第2シール部12のシール本体15に設けられた穴20が、膜部23の破損によって密封空間Sと低圧側Lとを連通する連通孔に変化する構成となっている。これにより、密封空間S内の圧力を低圧側Lに逃がすことができ、密封空間S内の圧力のさらなる上昇が抑制される。したがって、蓄圧の発生によってシールリップが破損を生じるのを防止することができる。すなわち、第1シール部11と第2シール部12との間の密封空間Sに蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる。
The sealing device 1 according to the present embodiment is configured such that the
ここで、膜部23は、各シールリップと同じ材質で形成され、なおかつ、シールリップの厚みよりも十分に薄い厚みで形成されている。したがって、膜部23は、密封空間S内の圧力の上昇によって各シールリップが破損を生じるよりも先に破損を生じることになる。
Here, the
また、燃料ポンプにおいては、通常、低圧側Lのオイルは低圧側Lの空間に大量に充填されるようなものではなく、穴20に侵入しうるオイルは飛沫レベルの量であり、高圧側Hに達する量はわずかである(油膜を介して通過する程度)。すなわち、低圧側Lのオイルが密封空間Sまで貫通した穴20を通過して密封空間S側に侵入する可能性は低い。し
たがって、膜部23が破損した後も、シール性が著しく低下することはなく、継続して使用することが可能である。
Further, in the fuel pump, the oil on the low pressure side L is not normally filled in a large amount in the space on the low pressure side L, and the oil that can enter the
また、膜部23は、穴20を完全に塞いでいる必要は無く、使用する流体がその表面張力によって保持されることで塞がることが可能な大きさのものであれば、膜部23に小さな孔を開けておいてもよい。このような小さな孔であれば、蓄圧が生じていない場合には、流体が表面張力によって保持されて塞ぐことにより、第2シール部12を流体が通過することはなく、また、蓄圧発生時には、孔が拡大することで蓄圧を開放できる。したがって、初期のシール機能を長期的に維持することが可能となる。
Further, the
上記実施例では、密封装置がハウジングの軸孔に設けられた環状溝に装着される構成について説明したが、密封装置が軸の外周面に設けられた環状溝に装着される構成であっても、本発明は好適に適用することができる。 In the above embodiment, the configuration in which the sealing device is mounted in the annular groove provided in the shaft hole of the housing has been described, but the sealing device may be mounted in the annular groove provided in the outer peripheral surface of the shaft. The present invention can be preferably applied.
また、上記実施例では、燃料ポンプにおけるプランジャシールとしての使用例についてのみ説明したが、2つの密封領域の間をシールする2液シールとしての用途としてはこれに限られるものではない。 Moreover, although the said Example demonstrated only the usage example as a plunger seal in a fuel pump, as a use as a 2 liquid seal | sticker which seals between two sealing area | regions, it is not restricted to this.
また、第1シール部については、いわゆるUパッキンやSPシール、スプリングシールなども適用することができる。しかし、多種の燃料(ガソリン、アルコール、軽油等)に対応するためには、摺動面を樹脂材とするSPシール(シールリングとゴムリングとの組み合わせ)が望ましいといえる。また、シールリングの断面形状も上記実施例のような矩形断面のものに限られるものではない。 For the first seal portion, so-called U packing, SP seal, spring seal, or the like can be applied. However, in order to cope with various fuels (gasoline, alcohol, light oil, etc.), it can be said that an SP seal (combination of a seal ring and a rubber ring) having a sliding surface as a resin material is desirable. Further, the cross-sectional shape of the seal ring is not limited to the rectangular cross-section as in the above embodiment.
1 密封装置
11 第1シール部
12 第2シール部
13 シールリング
14 ゴムリング
15 シール本体
16、17、18、19 シールリップ
20 穴
21 第1開口部
22 第2開口部
23 膜部
200 ハウジング
201 軸孔
211 第1環状溝
212 第2環状溝
213、214 溝底
300 軸(プランジャ)
301 外周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
301 outer peripheral surface
Claims (4)
前記第2シール部が、
前記軸と前記軸孔のうちの一方の表面に摺動自在に接触するシールリップと、
前記第1シール部と前記第2シール部との間の密封空間に開口する第1開口部、前記第2密封領域に開口する第2開口部、及び、前記第1開口部と前記第2開口部との間を塞ぐように設けられるとともに、前記密封空間の圧力が前記第2密封領域の圧力に対して上昇すると前記密封空間の圧力が前記シールリップの破損を生ぜしめる高さにまで上昇する前に前記第1開口部と前記第2開口部との間を疎通させる膜部、を有し、前記膜部が前記第1開口部と前記第2開口部とを疎通することによって前記密封空間と前記第2密封領域とを連通可能となる連通孔と、
を備えることを特徴とする密封装置。 A first seal on one side in the axial direction is formed in an annular gap formed between a shaft provided so as to reciprocate relatively in the axial direction in the fuel pump and a housing having a shaft hole through which the shaft is inserted. In order to prevent the fuel existing in the region from entering the second sealed region on the other side in the axial direction, and to prevent the oil present in the second sealed region from entering the first sealed region. A sealing device comprising: a first seal portion disposed on a sealed region side; and a second seal portion disposed on a second sealed region side,
The second seal portion is
A seal lip that slidably contacts one surface of the shaft and the shaft hole;
A first opening that opens into a sealed space between the first seal portion and the second seal portion; a second opening that opens into the second sealing region; and the first opening and the second opening. And when the pressure in the sealed space rises relative to the pressure in the second sealed region, the pressure in the sealed space rises to a height that causes damage to the seal lip. A membrane portion that communicates between the first opening and the second opening, and the membrane portion communicates between the first opening and the second opening to thereby provide the sealed space. And a communication hole capable of communicating with the second sealing region,
A sealing device comprising:
前記オイルが表面張力により保持されることによって塞がるような大きさの小孔を有しており、
前記密封空間の圧力が前記第2密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記小孔が拡大するような変形を生じることで前記第1開口部と前記第2開口部とを疎通することを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 The membrane part is
The oil has a small hole that is blocked by being held by surface tension,
When the pressure in the sealed space rises with respect to the pressure in the second sealed region, the first opening portion is deformed so that the small hole expands before the seal lip is damaged. The sealing device according to claim 1, wherein the sealing device communicates with the second opening.
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JP2016102425A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 株式会社デンソー | pump |
JP2016148293A (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | High pressure pump |
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