JP2012149725A - 密封装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密封装置の製造コストが安価で、ハウジングの損傷に配慮する必要が無く、密封性能が良好な密封装置を提供することを目的としている。
【解決手段】軸の周面と密封摺動可能に、前記軸が貫通するハウジング側に圧入固定される金属材製の保持環にその外周側部が保持された円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップを有する密封装置において、
前記保持環が、前記ハウジング内周面に嵌合される円筒状部と、前記円筒状部の一端から径方向内方に伸びる第１の径方向部と、前記円筒状部の他端から前記円筒状部の内周面に沿って伸びる折り曲げ部と、前記折り曲げ部の端部から前記第１の径方向部と略平行に径方向内方に伸びる第２の径方向部とより構成され、前記シールリップの前記外周側部が、前記第１の径方向部と前記第２の径方向部との間で挟持されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は軸周を密封する密封装置及びその製造方法に関するものであって、特に、車両の排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムという）に使用して有用な密封装置及びその製造方法に関する。

車両のＥＧＲシステムに用いられるバルブは、弁体を動作させる弁軸が、流路を形成するハウジングを貫通して設けられているため、このハウジングに開設した弁軸挿入孔と、この弁軸挿入孔に挿通した弁軸との隙間を通じて前記流路から流体が漏出することのないように、両者間には密封装置を設ける必要がある。

特に、流路内は排ガスによる２００℃の高温で、かつ強酸性の凝縮水を生じる環境になることから、密封装置のシールリップには、フッ素樹脂材であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が用いられている。
また、密封装置が取り付けられるハウジングはアルミ材製である為、密封装置をハウジングに装着する際に生ずる、ハウジングの損傷に配慮する必要が有った。

この様な環境に使用する密封装置としては、図８乃至図１０に示す密封装置が知られている。
図８に示す密封装置は、ＳＵＳ等の金属材製である断面略Ｌ字形状の外周側保持環４５０と断面略Ｌ字形状の内周側保持環４６０との間で、円盤状に形成されたフッ素樹脂材製シールリップ３００の外周側部３１０を挟持する構成となっている。（特許文献１）
そして、外周側保持環４５０の軸方向端部（図上右端）を内周側保持環４６０にカシメ固定するカシメ部４５１を設ける事により、外周側保持環４５０と内周側保持環４６０との一体化を図っている。

しかし、このカシメ部４５１は、表面状態が荒れた状態とならざるを得ず、このままの状態でアルミ材製のハウジング２００に嵌合装着した場合には、ハウジング２００が損傷を受け、外周側保持環４５０とハウジング２００の嵌合内周面との間から流体が漏洩する問題を惹起した。
この為、ＮＣ加工等によりカシメ部４５１の表面状態の精度を上げる必要があり、加工コストが嵩んだ。
また、外周側保持環４５０と内周側保持環４６０の２種類の保持環を使用している点も、密封装置の製造コストのアップに繋がっている。

この改善策として、図９及び図１０に示す密封装置が提案された。（特許文献２）
この種密封装置は、１枚の保持環４００により、円盤状に形成されたフッ素樹脂材製シールリップ３００の外周側部３１０を挟持する構成となっている。
そして、保持環４００全体をゴム被覆層５００により覆い、密封装置は、このゴム被覆層５００を介してアルミ材製のハウジング２００に嵌合装着される構成となっている。
しかし、ゴム被覆層５００を設ける為、製造コストのアップに繋がった。

更に、図１０に示す様に、保持環４００をまず（ａ）に示す様に断面Ｌ字状に形成し、
この第１の径方向部４２０の上にフッ素樹脂材製シールリップ３００を配置した後、折り曲げ部４３０及び第２径方向部４４０を形成して、第１の径方向部４２０と第２径方向部４４０との間で、シールリップ３００の外周側部３１０を挟持する構成となっている。
この為、シールリップ３００の外周側部３１０を、第１の径方向部４２０と第２径方向部４４０との間で挟持する押圧力に、大きなバラツキが不可避的に生じる。

この結果、保持環４００とシールリップ３００との間から漏洩が生ずる問題を惹起した。

特開２０１０−６５７２９号公報 特開平９−２５７１３３ 号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、密封装置の製造コストが安価で、ハウジングの損傷に配慮する必要が無く、密封性能が良好な密封装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明にあっては、軸の周面と密封摺動可能に、前記軸が貫通するハウジング側に圧入固定される金属材製の保持環にその外周側部が保持された円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップを有する密封装置において、
前記保持環が、前記ハウジング内周面に嵌合される円筒状部と、前記円筒状部の一端から径方向内方に伸びる第１の径方向部と、前記円筒状部の他端から前記円筒状部の内周面に沿って伸びる折り曲げ部と、前記折り曲げ部の端部から前記第１の径方向部と略平行に径方向内方に伸びる第２の径方向部とより構成され、前記シールリップの前記外周側部が、前記第１の径方向部と前記第２の径方向部との間で挟持されていることを特徴とする。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の密封装置によれば、密封装置の製造コストが安価で、ハウジングの損傷に配慮する必要が無く、密封性能が良好である。
また、請求項２記載の発明の密封装置によれば、特別な後加工を施す事無く、ハウジングを損傷することなく、円滑に密封装置をハウジングに装着できる。

更に、請求項３記載の発明の密封装置によれば、密封装置の保持環の嵌合部の強度を高める事が出来る為、保持環の薄肉化が図れると共に、密封装置のハウジングに対する嵌合力を高める事が出来る為、密封装置とハウジングとの嵌合面の密封性能を高める事が出来る。
また、請求項４記載の発明の密封装置によれば、排ガスによる２００℃の高温で、かつ強酸性の凝縮水を生じる排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムという）に好適に用いられる。

更に、請求項５記載の発明の密封装置の製造方法によれば、密封性能が良好な密封装置を安価に製造出来る。
更に、請求項６記載の発明の密封装置の製造方法によれば、保持環の折り曲げが精度良く簡単に行える為、第１の径方向部と第２径方向部との間で挟持する押圧力に、大きなバラツキが生じる事が無く、保持環とシールリップとの間から流体の漏洩が生ずる問題が無い。

更に、請求項７記載の発明の密封装置の製造方法によれば、より製造コストを低く抑える事が出来ると共に、密封性能が良好な密封装置とする事が出来る。

本発明に係る密封装置の第１の態様を示す断面図。 本発明に係る密封装置の第２の態様を示す断面図。 本発明に係る密封装置の第３の態様を示す断面図。 本発明に係る密封装置の成形工程を説明する図。 本発明に係る密封装置の成形工程を説明する図。 本発明に係る密封装置の成形工程を説明する図。 本発明に係る密封装置の成形工程を説明する図。 従来技術に係る密封装置の断面図。 従来技術に係る他の密封装置の断面図。 図９の密封装置の成形工程を説明する図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１に基づき発明を実施するための第１の形態について説明する。

本発明に係る密封装置は、軸１の周面と密封摺動可能に、軸１が貫通するハウジング２側に圧入固定される金属材製の保持環４に、その外周側部３１が保持された円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップ３を有する構成を備えている。

そして、この保持環４は、ハウジング２内周面に嵌合される円筒状部４１と、円筒状部４１の一端から径方向内方に伸びる第１の径方向部４２と、円筒状部４１の他端から円筒状部４１の内周面に沿って伸びる折り曲げ部４３と、折り曲げ部４３の端部から第１の径方向部４２と略平行に径方向内方に伸びる第２の径方向部４４とより構成され、シールリップ３の外周側部３１が、第１の径方向部４２と第２の径方向部４４との間で挟持される態様となっている。

そして、密封装置が軸１上に挿入された段階で、シールリップ３は、図上破線で示す様に折れ曲がり、軸１の周面と密着した状態で、軸１上に保持される。

シールリップ３の材質は、フッ素樹脂材の中で、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好適に用いられている。
保持環４の材質は、耐蝕性の良好なＳＵＳ材が使用されている。
また、ハウジング２の材質は、アルミ材である。

この事により、排ガスによる２００℃の高温で、かつ強酸性の凝縮水を生じる排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムという）に好適に用いられる。

ついで、図２に基づき発明を実施するための第２の形態について説明する。
第１の形態と相違する点は、円筒状部４１の折り曲げ部４３との接合部側端部４１１において、縮径するテーパ形状のテーパ面４１２を形成している点である。

具体的には、このテーパ面４１２の保持環４の円筒状部４１に対する傾斜角αは、８°〜１６°の範囲に設定される事が好ましい。
この事により、特別な後加工を施す事無く、ハウジングを損傷することなく、より円滑に密封装置をハウジングに装着できる。

ついで、図３に基づき発明を実施するための第３の形態について説明する。
第２の形態と相違する点は、折り曲げ部４３の第２の径方向部４４との接合部側端部４４１が、円筒状部４１の内周面に当接している点である。

この事により、密封装置の保持環４の嵌合部の強度を高める事が出来る為、保持環４の薄肉化が図れると共に、密封装置のハウジング２に対する嵌合力を高める事が出来る為、密封装置とハウジング２との嵌合面の密封性能を高める事が出来る。

また、結果として、テーパ面４１２の保持環４の円筒状部４１に対する傾斜角αは、第２の形態に比べより大きくなっている。

ついで、本発明に係る密封装置の製造方法につき、図４乃至図７に基づき説明する。
まず、図４に示す様に、ＳＵＳ材からなる金属材製の素材より、保持環４の円筒状部４１と、この円筒状部４１の他端（図上下端側）から円筒状部４１の内周面に沿って図上上方に伸びる折り曲げ部４３と、この折り曲げ部４３の端部から径方向内方に伸びる第２の径方向部４４とを形成する。

また、円筒状部４１の折り曲げ部４３との接合部側端部４１１において、縮径するテーパ形状のテーパ面４１２が形成されている。
具体的には、このテーパ面４１２の保持環４の円筒状部４１に対する傾斜角αは、８°〜１６°の範囲に設定される。
また、最後の工程で形成される第１の径方向部４２と円筒状部４１との接合部内周面に環状溝４１３が形成されている。

この環状溝４１３の存在により、保持環の折り曲げが、簡単に、精度良く簡単に行える為、第１の径方向部４２と第２径方向部４４との間で挟持する押圧力に、大きなバラツキが生じる事が無い為、保持環４とシールリップ３との間から漏洩が生ずる問題が無い。

ついで、図５に示す円盤状に成形されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）材製のシールリップ３を準備しておく。
このシールリップ３は、ペレット化したＰＴＦＥ又は充填材入りＰＴＦＥ材料で円筒状に圧縮・加熱成形し、それを所定の厚さにスライスした後、脱脂し、保持環４の第１の径方向部４２と第２径方向部４４との間で挟持される箇所に接着剤を塗布しておく。
尚、シールリップ３の外周側部３１を治具で保持し、中心部をコーン状の治具で軸方向に癖付け加工しておいても良い。

ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の充填材としては、相手部材となる軸１の材質や使用環境条件に応じて、ガラスファイバー、カーボンファイバー、グラファイト粉末、ＭｏＳ２、耐熱性高分子等の単体又はそれらを組み合わせた材料を選択して使用する。

また、シールリップ３の挟持される箇所に接着剤を塗布しておく事により、保持環４とシールリップ３との間から漏洩をより確実に阻止出来る。

ついで、図６に示す様に、第２の径方向部４４上に円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップ３を配置する。
シールリップ３の外周端部は、環状溝４１２近傍の円筒状部４１の内周面に当接している。
この事により、シールリップ３の位置決めをより確実に行う事が出来る。

最後に、図７に示す様に、円筒状部４１の一端を径方向内方に折り曲げる事により第２の径方向部４４と略平行な第１の径方向部４２を形成すると共に、第１の径方向部４２と第２の径方向部４４との間でシールリップ３の外周側部３１を挟持する。

この際、環状溝４１３の部分を起点として容易に折り曲げられる為、シールリップ３の外周側部３１を過不足なく第１の径方向部４２と第２の径方向部４４との間で挟持出来る為、保持環４とシールリップ３との間から漏洩が生ずる問題が無い。

また、シールリップ３の軸１の挿入孔３２をシールリップ３が、保持環４に挟持された後打ち抜きにより形成することにより、より製造コストを低く抑える事が出来ると共に、密封性能が良好な密封装置とする事が出来る。

また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

車両の排気ガス再循環システム（以下、ＥＧＲシステムという）に使用される密封装置として好適に用いられる。

１ 軸
２ ハウジング
３ シールリップ
４ 保持環
３１ 外周側部
４１ 円筒状部
４２ 第１の径方向部
４３ 折り曲げ部
４４ 第２の径方向部
４１１接合部側端部
４１２テーパ部
４１３環状溝
４４１接合部側端部

Claims (7)

1. 軸（１）の周面と密封摺動可能に、前記軸（１）が貫通するハウジング（２）側に圧入固定される金属材製の保持環（４）にその外周側部（３１）が保持された円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップ（３）を有する密封装置において、
   前記保持環（４）が、前記ハウジング（２）内周面に嵌合される円筒状部（４１）と、前記円筒状部（４１）の一端から径方向内方に伸びる第１の径方向部（４２）と、前記円筒状部（４１）の他端から前記円筒状部（４１）の内周面に沿って伸びる折り曲げ部（４３）と、前記折り曲げ部（４３）の端部から前記第１の径方向部（４２）と略平行に径方向内方に伸びる第２の径方向部（４４）とより構成され、前記シールリップ（３）の前記外周側部（３１）が、前記第１の径方向部（４２）と前記第２の径方向部（４４）との間で挟持されていることを特徴とする密封装置。
2. 前記円筒状部（４１）の前記折り曲げ部（４３）との接合部側端部（４１１）において、縮径するテーパ形状のテーパ面（４１２）を備えていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
3. 前記折り曲げ部（４３）の前記第２の径方向部（４４）との接合部側端部（４４１）が、前記円筒状部（４１）の内周面に当接していることを特徴とする請求項１または２記載の密封装置。
4. 前記保持環（４）がＳＵＳ材製であり、前記ハウジング（２）がアルミ材製であることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の密封装置。
5. 金属材製の素材より、保持環（４）の円筒状部（４１）と、前記円筒状部（４１）の他端から前記円筒状部（４１）の内周面に沿って伸びる折り曲げ部（４３）と、前記折り曲げ部（４３）の端部から径方向内方に伸びる第２の径方向部（４４）とを形成する工程と、
   ついで前記第２の径方向部（４４）上に円盤状に成形されたフッ素樹脂材製シールリップ（３）を配置する工程と、ついで前記円筒状部（４１）の一端を径方向内方に折り曲げる事により前記第２の径方向部（４４）と略平行な第１の径方向部（４２）を形成すると共に、前記第１の径方向部（４２）と前記第２の径方向部（４４）との間で前記シールリップ（３）の前記外周側部（３１）を挟持する工程とを有することを特徴とする密封装置の製造方法。
6. 前記第１の径方向部（４２）と前記円筒状部（４１）との接合部内周面に環状溝（４１３）が形成されていることを特徴とする請求項５記載の密封装置の製造方法。
7. 前記シールリップ（３）の軸（１）の挿入孔（３２）を前記シールリップ（３）が
   前記保持環（４）に挟持された後打ち抜きにより形成されることを特徴とする請求項５または６記載の密封装置の製造方法。

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