JP2023061716A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、ベロー部の反転を防止する密封装置を提供する。【解決手段】密封装置は、孔を有するエンジンのヘッドカバーと、孔に挿入される円筒部材の間に配置される。密封装置は、孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、固定部から径方向内側に向けて延びるリップと、反転防止部を有する。リップは、固定部に連結され円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、ベロー部に連結され円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有する。反転防止部は、剛性材料から形成され、円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、円弧状凹部がリップのベロー部の少なくとも一部を覆い、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、リップの反転を防止する。【選択図】図3

Description

本発明は、密封装置に関する。
特許文献1は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバーに設けられたインジェクションパイプまたは点火装置のプラグチューブと、ヘッドカバーとの間の環状の隙間を密封する密封装置を開示する。密封装置は、ヘッドカバーの孔に装着され、インジェクションパイプまたはプラグチューブの外周面に接触する。
特許文献1に開示された密封装置は、円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、インジェクションパイプまたはプラグチューブ(以下、「円筒部材」と呼ぶ)の外周面に接触するシールリップを有する。ベロー部の弾性変形によって、ヘッドカバーの孔に対して円筒部材が偏心している場合であっても、リップは円筒部材との接触を維持することができる。
特開2015-152042号公報
エンジンのシリンダーヘッドの定位置に、密封装置と円筒部材を配備する場合、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する。密封装置を先に定位置に配備する場合、静止した密封装置に対して、円筒部材を摺動させることになる。円筒部材を先に定位置に配備する場合、静止した円筒部材に対して、密封装置を摺動させることになる。
円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、湾曲した形状を有する薄肉のベロー部が初期の形状から反転しないことが望ましい。
そこで、本発明は、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時、ベロー部の反転を防止する密封装置を提供する。
本発明のある態様においては、孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置が提供される。前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブである。この密封装置は、前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部とを有する。
この態様においては、反転防止部における湾曲した形状を有する円弧状凹部が、リップの湾曲した形状を有するベロー部の少なくとも一部を覆う。したがって、円筒部材と密封装置が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、反転防止部がリップの反転を防止する。
本発明の第1実施形態に係る密封装置を有する密封構造の断面図である。 本発明の第1実施形態に係る密封装置の断面図である。 円筒部材が挿入される時の第1実施形態に係る密封装置の断面図である。 円筒部材が挿入される時の反転防止部を有しない密封装置の断面図である。 固定された円筒部材に対して、配備される時の反転防止部を有しない密封装置の断面図である。 本発明の第2実施形態に係る密封装置の断面図である。 本発明の第2実施形態の変形例に係る密封装置の断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例に係る密封構造の断面図である。
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る密封装置を有する密封構造1を示す。は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバー2と、円筒状のインジェクターパイプ(インジェクションパイプ、インジェクターチューブ、円筒部材)3と、インジェクター(被挿入部材)4と、密封装置10を有する。
ヘッドカバー2は、剛性材料、例えば金属製であり、孔2aを有する。孔2aの開口部は、他の部分より直径が大きい大径部2bを有する。
インジェクターパイプ3は、剛性材料、例えば金属製であり、ヘッドカバー2の孔2aに挿入されている。
インジェクター4は、インジェクターパイプ3に挿入される円筒状の被挿入部分を有する。
密封装置10は、ヘッドカバー2とインジェクターパイプ3の間に配置されて、ヘッドカバー2の孔2aの内周面とインジェクターパイプ3の外周面の間の隙間を封止する。具体的には、密封装置10の後述するシール部材10Aは、孔2aの大径部2bに締まり嵌め方式で嵌め入れられ、インジェクターパイプ3の外周面に周方向全体にわたって接触する。このようにして、密封装置10のシール部材10Aは、密封構造1の外部からインジェクターパイプ3への異物(例えば、泥水、ダスト)の侵入を防止する。
図2以降の図は、密封構造の左側部分のみを示す。図2および図3に示すように、第1実施形態に係る密封装置10は、円環状のシール部材10Aと、円環状の反転防止部材20を有する。シール部材10Aは、固定部11とリップ12を有する。リップ12は、ベロー部13と接触部14を有する
シール部材10Aは、弾性材料、例えばエラストマーで形成された弾性環15と、弾性環15に埋設された剛性環16を有する複合構造である。剛性環16は、剛性材料、例えば金属から形成されており、弾性環15を補強する。剛性環16は、密封装置10の軸線方向を含む断面においてほぼL字形の形状を有する。
固定部11は、円筒状であり、弾性環15と剛性環16から構成されている。固定部11は、ヘッドカバー2の孔2aの大径部2bに締まり嵌め方式で嵌め入れられることによって、ヘッドカバー2に固定されている。固定部11の弾性環15に埋設された剛性環16は、固定部11の弾性環15を孔2aの大径部2bの内周面に周方向全体にわたって密に接触させる力を、固定部11の弾性環15に与える。固定部11の下端面は、大径部2bの底面2cに接触させられ、これにより固定部11、ひいてはシール部材10Aがヘッドカバー2に軸線方向において位置決めされている。
リップ12は、弾性環15のみから構成されており、固定部11から径方向内側に向けて延びる円環である。リップ12のベロー部13は、固定部11に連結され密封装置10の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する。ベロー部13は、固定部11からヘッドカバー2の孔2aの外側(図の上方)に向けて突出している。
リップ12の接触部14は、ベロー部13に連結されインジェクターパイプ3の外周面に周方向全体にわたって接触する。接触部14は、ベロー部13からヘッドカバー2の孔2aの内側(図の下方)に向けて延びている。接触部14は、インジェクターパイプ3の外周面に接触するリップエッジ14aを有する。図3に示すように、リップエッジ14aは、インジェクターパイプ3に接触していない初期状態では、断面三角形の隆起である。
図2に示すように、密封装置10が孔2aの大径部2bに嵌め込まれ、リップ12の接触部14がインジェクターパイプ3の外周面に周方向全体にわたって接触する。したがって、密封装置10のシール部材10Aは、ヘッドカバー2の孔2aの内周面とインジェクターパイプ3の外周面の間の隙間を封止する。他の部分に比べて薄肉で湾曲したベロー部13の弾性変形によって、ヘッドカバー2の孔2aに対してインジェクターパイプ3が偏心している場合であっても、リップ12の接触部14はインジェクターパイプ3との接触を維持することができる。
反転防止部材20は、固定部11およびリップ12が設けられたシール部材10Aと別個の円環状の部材であり、ヘッドカバー2の孔2aの大径部2bに挿入される。反転防止部材20は、剛性材料、例えば金属または樹脂から形成されている。反転防止部材20は、円環板部21と、円環板部21から孔2aの内側(図の下方)に向けて軸線方向に突出する突出円環部22を有する。突出円環部22は、円環板部21の径方向内側部分から突出する。
円環板部21の外径はヘッドカバー2の孔2aの大径部2bの内径とほぼ等しい。反転防止部材20はヘッドカバー2の孔2aの大径部2bに締まり嵌め方式で嵌め入れられることによって、ヘッドカバー2に固定されている。他の方式、例えば固定具を使用して反転防止部材20をヘッドカバー2に固定してもよい。
反転防止部材20には、インジェクターパイプ3が挿入される。円環板部21と突出円環部22の内径は、インジェクターパイプ3の外径より大きい。したがって、ヘッドカバー2に固定された反転防止部材20は、インジェクターパイプ3には接触せず、反転防止部材20とインジェクターパイプ3の間には間隙23が設けられる。
反転防止部材20の円環板部21には、密封装置10の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部24が形成されている。円弧状凹部24は、リップ12のベロー部13の全体を覆う。また、突出円環部22は、ベロー部13から延びる接触部14の一部を覆う。
円弧状凹部24は、リップ12のベロー部13に接触してもよいが、ベロー部13に接着剤またはその他の手段で接合されていない。突出円環部22も、リップ12の接触部14に接触してもよいが、接触部14に接着剤またはその他の手段で接合されていない。
反転防止部材20は、インジェクターパイプ3と密封装置10が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、リップ12の反転を防止する。詳細について、図3を参照して説明する。
図3に示すように、シール部材10Aと反転防止部材20がすでに定位置に配備されており、矢印で示すように、下方からインジェクターパイプ3をシール部材10Aと反転防止部材20に挿入して、定位置に配備しようとすると想定する。
もし、密封装置10が反転防止部材20を有していない場合には、図4に示すように、軸線方向に沿って上昇するインジェクターパイプ3に押されて、リップ12は反転して(めくれて)しまうおそれがある。
しかし、この実施形態では、反転防止部材20における湾曲した形状を有する円弧状凹部24が、リップ12の湾曲した形状を有するベロー部13を覆い、反転防止部材20の突出円環部22が接触部14の一部を覆う。したがって、インジェクターパイプ3と密封装置10が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、反転防止部材20がリップ12の反転を防止する。このため、図3の状態から確実に図2の状態に移行する。
また、図5に示すように、インジェクターパイプ3がすでに定位置に配備されており、シール部材10Aと反転防止部材20を上方からヘッドカバー2の孔2aの大径部2bに配備しようとすると想定する。この場合も、もし、密封装置10が反転防止部材20を有していない場合には、接触部14のサイズが小さい場合、インジェクターパイプ3の反力に押されて、リップ12は反転して(めくれて)しまうおそれがある。しかし、この実施形態では、反転防止部材20がリップ12の反転を防止する。
リップ12のベロー部13と接触部14の変形は反転防止部材20によりある程度、規制または拘束される。しかし、円弧状凹部24は、リップ12のベロー部13に接着剤またはその他の手段で接合されていない。突出円環部22も、リップ12の接触部14に接着剤またはその他の手段で接合されていない。そのため、リップ12のベロー部13と接触部14は、反転防止部材20に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー2に対してインジェクターパイプ3が偏心している場合であっても、リップ12は全周にわたってインジェクターパイプ3との接触を維持することができる。
リップ12が反転防止部材20に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部材20の円弧状凹部24とリップ12のベロー部13の間には間隙が設けられるよう設計されている。反転防止部材20の突出円環部22とリップ12の接触部14の間にも間隙が設けられるよう設計されている。
この実施形態では、反転防止部は、固定部11およびリップ12と別個の部材であり、ヘッドカバー2の孔2aに挿入される反転防止部材20である。したがって、反転防止部の製造が容易である。
第2実施形態
図6は、本発明の第2実施形態に係る密封装置10Bを示す。この密封装置10Bは反転防止部材20を有していない。密封装置10Bは、反転防止部30を有する。
反転防止部30は、剛性材料、例えば金属から形成された剛性環16の一部であって、固定部11から外に突出する。つまり、反転防止部30は、固定部11の一部から延びた部分である。
反転防止部30は、薄板であって、ベロー部13の外側に配置され、ベロー部13と同様に湾曲した形状を有する。したがって、反転防止部30は、密封装置10の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部34を有する。円弧状凹部34は、リップ12のベロー部13の一部を覆う。
第1実施形態の反転防止部材20と同様に、インジェクターパイプ3と密封装置10が軸線方向に沿って相対的に移動する時に、第2実施形態の反転防止部30は、リップ12の反転を防止する。
この実施形態によれば、反転防止部30は固定部11の一部から延びた部分であり、固定部11ひいては密封装置10Bと一緒に運び、取り扱うことが可能である。
リップ12のベロー部13の変形は反転防止部30によりある程度、規制または拘束される。しかし、反転防止部30の円弧状凹部34は、リップ12のベロー部13に接着剤またはその他の手段で接合されていない。そのため、リップ12のベロー部13と接触部14は、反転防止部30に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー2に対してインジェクターパイプ3が偏心している場合であっても、リップ12は全周にわたってインジェクターパイプ3との接触を維持することができる。
リップ12が反転防止部30に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部30の円弧状凹部34とリップ12のベロー部13の間には間隙が設けられるよう設計されている。
図7は、本発明の第2実施形態の変形例に係る密封装置10Cを示す。この密封装置10Cでは、反転防止部30は、リップ12のベロー部13だけでなく、ベロー部13から延びる接触部14の一部を覆う。したがって、密封装置10Cの反転防止部30は、より確実にリップ12の反転を防止する。
リップ12のベロー部13の変形は反転防止部30によりある程度、規制または拘束される。しかし、反転防止部30の円弧状凹部34は、リップ12のベロー部13に接着剤またはその他の手段で接合されていない。反転防止部30は、リップ12の接触部14にも接合されていない。そのため、リップ12のベロー部13と接触部14は、反転防止部30に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバー2に対してインジェクターパイプ3が偏心している場合であっても、リップ12は全周にわたってインジェクターパイプ3との接触を維持することができる。
リップ12が反転防止部30に対してある程度自由に変形することができるように、反転防止部30の円弧状凹部34とリップ12のベロー部13の間には間隙が設けられるよう設計されている。反転防止部材30とリップ12の接触部14の間にも間隙が設けられるよう設計されている。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
例えば、上記の実施形態に係る密封構造では、ヘッドカバー2の孔2aの上部に大径部2bが形成され、大径部2bに密封装置10または10Bが配置されている。しかし、図8に示す変形例のように、ヘッドカバー2の孔2dの下部に大径部2eが形成され、大径部2eに密封装置10または10Bが配置されてもよい。この場合、好ましくは、密封装置10または10Bの上下の向きは、図2、図6、図7と逆であり、ベロー部13は、固定部11からヘッドカバー2の孔2dの外側(図の下方)に向けて突出する。
図8に示す変形例では、シール部材10Aと反転防止部材20がすでに大径部2eに配備されており、上方からインジェクターパイプ3をシール部材10Aと反転防止部材20に挿入して、定位置に配備しようとする場合、反転防止部材20がリップ12の反転を防止する。図示しないが、密封装置10Bがすでに大径部2eに配備されており、上方からインジェクターパイプ3を密封装置10Bに挿入して、定位置に配備しようとする場合、反転防止部30がリップ12の反転を防止する。
上記の実施形態では、密封構造は、エンジンのシリンダーヘッドのヘッドカバー2と、円筒状のインジェクターパイプ(円筒部材)3と、インジェクター(被挿入部材)4と、密封装置を有する。密封装置は、ヘッドカバー2とインジェクターパイプ3の間に配置されて、ヘッドカバー2の孔2aの内周面とインジェクターパイプ3の外周面の間の隙間を封止する。
しかし、上記の実施形態を修正し、ヘッドカバーと、円筒状のプラグチューブ(円筒部材)と、給電装置ケース(被挿入部材)と、密封装置を有する密封構造に、本発明を適用してもよい。この場合、密封装置は、ヘッドカバーとプラグチューブの間に配置されて、ヘッドカバーの孔の内周面とプラグチューブの外周面の間の隙間を封止し、密封構造の外部からインジェクターチューブへの異物(例えば、泥水、ダスト)泥水の侵入を防止する。
前記の実施形態および変形例は、矛盾しない限り、組み合わせてもよい。
本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。
条項1. 孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置であって、前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブであって、
前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、
弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、
剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部と
を有する密封装置。
条項2. 前記反転防止部は、前記固定部および前記リップと別個の円環状の部材であり、前記ヘッドカバーの前記孔に挿入される反転防止部材である
ことを特徴とする条項1に記載の密封装置。
この条項によれば、反転防止部の製造が容易である。
条項3. 前記固定部は、弾性材料から形成されて、前記ヘッドカバーの前記孔の内周面に周方向全体にわたって接触する弾性部と、剛性材料から形成されて前記弾性部に埋設された剛性部を有しており、
前記反転防止部は、前記剛性部の一部であって、前記固定部から外に突出する
ことを特徴とする条項1に記載の密封装置。
この条項によれば、反転防止部は固定部の一部から延びた部分であり、固定部と一緒に運び、取り扱うことが可能である。
条項4. 前記反転防止部の前記円弧状凹部は、前記リップの前記ベロー部に接合されていない
ことを特徴とする条項1から3のいずれか1項に記載の密封装置。
リップのベロー部の変形は反転防止部によりある程度、規制または拘束される。しかし、この条項によれば、リップのベロー部は、反転防止部に対してある程度自由に変形することができる。したがって、ヘッドカバーに対して円筒部材が偏心している場合であっても、リップは全周にわたって円筒部材との接触を維持することができる。
1 密封構造
2 ヘッドカバー
2a 孔
2b 大径部
3 インジェクターパイプ(円筒部材)
4 インジェクター(被挿入部材)
10,10B,10C 密封装置
10A シール部材
11 固定部
12 リップ
13 ベロー部
14 接触部
15 弾性環(弾性部)
16 剛性環(剛性部)
20 反転防止部材(反転防止部)
24,34 円弧状凹部
30 反転防止部

Claims (4)

  1. 孔を有する剛性材料製のエンジンのヘッドカバーと、前記孔に挿入される剛性材料製の円筒部材の間に配置される密封装置であって、前記円筒部材はインジェクターパイプまたはプラグチューブであって、
    前記孔に嵌め入れられて固定される円筒状の固定部と、
    弾性材料から形成され、前記固定部から径方向内側に向けて延びるリップであって、前記固定部に連結され密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有するベロー部と、前記ベロー部に連結され前記円筒部材の外周面に周方向全体にわたって接触する接触部を有するリップと、
    剛性材料から形成され、密封装置の軸線方向を含む断面において円弧状に湾曲した形状を有する円弧状凹部を有し、前記円弧状凹部が前記リップの前記ベロー部の少なくとも一部を覆い、前記円筒部材と密封装置が前記軸線方向に沿って相対的に移動する時に、前記リップの反転を防止する反転防止部と
    を有する密封装置。
  2. 前記反転防止部は、前記固定部および前記リップと別個の円環状の部材であり、前記ヘッドカバーの前記孔に挿入される反転防止部材である
    ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  3. 前記固定部は、弾性材料から形成されて、前記ヘッドカバーの前記孔の内周面に周方向全体にわたって接触する弾性部と、剛性材料から形成されて前記弾性部に埋設された剛性部を有しており、
    前記反転防止部は、前記剛性部の一部であって、前記固定部から外に突出する
    ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  4. 前記反転防止部の前記円弧状凹部は、前記リップの前記ベロー部に接合されていない
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の密封装置。
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