JP4158042B2 - 高圧ポンプシール - Google Patents

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Description

本発明は、高圧燃料ポンプの往復動用シールとして直噴式エンジン用燃料噴射ポンプに用いられ、その他の低潤滑密封対象液のポンプに用いられる高圧ポンプシールに関する。
直噴式エンジンは、近年の排ガス規制や燃費改善等を目的として、シリンダ内に高圧力の燃料を直接噴射して燃焼させるものであり、高圧力の燃料を直接噴射するために用いられる燃料噴射ポンプは高圧性が要求されるので、その燃料噴射ポンプに用いられるポンプシールには高圧に耐える性能が要求される。
従来、この燃料噴射ポンプに用いられる高圧ポンプシールとしては、燃料であるガソリン等を高圧にしたものを密封対象側でシールする燃料シールリップと、反密封対象側に存在する冷却や潤滑を目的としたオイルをシールするオイルシールリップを一体に有したゴムリップタイプのシール部材が知られている（下記特許文献１を参照）。しかし、シールリップの材質がゴムであるので、高圧化による耐圧性不足および燃料のアルコール含有率増加に伴う耐燃料油性不足に対して、シール機能を充分に満足しないという問題点があった。
この問題点を解決するために、シール部材の材質を樹脂に変更することが試みられたが、樹脂製にすることにより軸への密着性の不足から密封対象の完全封止が難しく、永久変形や摩耗面の筋などによる漏れ増加が起き易いとの問題点があった。また、燃料シールリップを樹脂製にして、ゴム製のオイルシールリップとは別体に設ける分割シールや燃料側に圧力カット用樹脂シールを設定することなどが提案されている（下記特許文献２を参照）。しかし、シール及び装着相手であるハウジングの構成が複雑となるため製造コストが高くなるとともに組付け工数が増加すること、また、燃料側の樹脂シールでの完全封止が難しく、ゴムシールとの間に蓄圧しゴムシールが早期に摩耗するとの問題点があった。
特開平８−６８３７０号公報 ＷＯ０２／０９９３２０Ａ１公報
本発明は以上の点に鑑みて、直噴式エンジン用燃料噴射ポンプに用いられる高圧ポンプシールにおいて、シール部材の一部に耐圧性、耐熱性を目的として樹脂材を用いても、相手部材であるハウジングの構成を単純化でき組付け工数の低減を図ることができるとともにゴムシールの摩耗性を向上することができる高圧ポンプシールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる高圧ポンプシールは、高圧ポンプ内で相対動する軸とハウジング間の環状空間に設けられ密封対象である高圧燃料をシールするとともに大気側のオイルをシールする高圧ポンプシールにおいて、前記ハウジングと嵌合している補強環に加硫接着し前記軸と密接に摺動するゴムシールと、前記補強環と嵌合し軸方向に可動するとともに前記軸と密接に摺動する樹脂シールと、前記補強環と前記樹脂シールとの間に装着される弾性部材とが一体化されていることを特徴とするものである。
また、請求項２における高圧ポンプ用シールは、前記請求項１記載の高圧ポンプシールであって、前記ゴムシールが密封対象側に位置する場合であって、前記樹脂シールの中の密封対象側に延びるシールリップが前記ゴムシールを支持することを特徴とするものである。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち、上記構成を備えた本発明の高圧ポンプシールは、ゴムシールと樹脂シールとが一体化されているので、高圧ポンプシールをハウジングに組付ける際にハウジングの構成を単純化することができるとともに、組付け工数を減少することができる。
また、樹脂シールがゴムシールより密封対象側に位置する場合には、樹脂シールからの微量の燃料漏れをゴムシールが更にシールすることができる。また、樹脂シールが軸方向に可動できるように嵌合しているので、樹脂シールからの微量の燃料漏れによる蓄圧時に、樹脂シールが密封対象側に可動し蓄圧をリリーフするためにゴムシールの摩耗を低減することができる。更に、樹脂シールが過大圧力や変動圧作用を制御し、ゴムシールが樹脂シールを通過した微量の燃料をシールするので、シール性を向上することができる。
逆に、ゴムシールが樹脂シールより密封対象側に位置する場合には、樹脂シールの中の密封対象側に延びるシールリップがゴムリップを支持して高圧時の圧力変形を防止し、ゴムリップの軸への接触状態を安定させることができる。また、樹脂シールは軸方向へ可動するので、圧力下でのゴムシールとの密着状態を変化させてゴムシールのシール性を長期にわたり維持することができる。
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示して説明する。ただし、この発明の範囲は、特に限定的記載がないかぎりは、この実施の形態に記載されている内容に限定する趣旨のものではない。
（第１実施例）
図１は、本発明の実施例１に係る高圧ポンプシール１を高圧燃料噴射ポンプ内で往復動する軸２とハウジング３とで形成された環状空間に装着した状態を示した断面図である。
高圧ポンプシール１は、直噴式エンジン用燃料噴射ポンプに用いられ、密封対象側Ａに存在するガソリン等の燃料を高圧にしたものをシールする機能と、反密封対象側Ｂに存在する冷却や潤滑を目的としたオイルをシールする機能とを有している。
図１において、高圧ポンプシール１は、ハウジング３の内周に嵌合している補強環４に加硫接着しているゴムシール１１と、補強環４の内周に嵌合している樹脂シール２１と、補強環４と樹脂シール２１との間に装着されるフィンガースプリング５が一体化されて形成されている。
補強環４はハウジング３の内周に嵌合していて密封対象側Ａ端末に突起部４ｄが設けられている第一円筒部４ａと、第一円筒部４ａの反密封対象側Ｂの端末から軸２側に延びるフランジ部４ｂと、フランジ部４ｂの軸２側端末から反密封対象側Ｂに延びる第二円筒部４ｃから構成されている。
ゴムシール１１は、補強環４のフランジ部４ｂから第二円筒部４ｃに接着しているとともにハウジング３の内周側端面に密着しているシール固定部１２と、シール固定部１２と一体成形され反密封対象側Ｂに延びて主にオイルをシールし外周側に付勢力をつけるためのガータスプリング６が装着されている第一シールリップ１４と第一シールリップ１４より密封対象側Ａに位置するサブリップ１５と密封対象側Ａに延びて主に燃料をシールする第二シールリップ１６とを有するリップ部１３と、から構成されている。
樹脂シール２１は、補強環４の第一円筒部４ａ内周側に嵌合しているシール固定部２２と、シール固定部２２と一体で成形され密封対象側に延びて軸と接し主に燃料をシールするシールリップ２４を有するリップ部２３と、から構成されている。シールリップ２４の外周側には、補強環４の第一円筒部４ａ内周側とで形成されるＵ字状の空間にフィンガースプリング５が装着されている。フィンガースプリング５はシールリップ２４の先端部を軸２に向けて付勢力をつけるとともに、フィンガースプリングの先端部５ａを補強環４の第一円筒部４ａの突起部４ｄに当接させ樹脂シール２１が軸方向に可動する距離を規制している。なお、樹脂シール２１の材質としては、耐圧性に優れるＰＴＦＥ等が用いられる。
上記構成を備えた高圧ポンプシール１は、ゴムシール１１と樹脂シール２１とが一体化された構成となっているので、高圧ポンプシール１を相手部材であるハウジング３に組付ける際に、ハウジング３の構成を単純化することが可能となるとともに、組付け工数を減少することが可能となる。また、樹脂シール２１からの微量の燃料漏れによる蓄圧時に、フィンガースプリング５の自由度により樹脂シール２１が密封対象側Ａに可動し蓄圧をリリーフするためにゴムシール１１の摩耗を低減することが可能となる。更に、ゴムシール１１より密封対象側Ａに位置する樹脂シール２１が過大圧力や変動圧作用を制御し、ゴムシール１１の中の密封対象側Ａに伸びているシールリップ１６が樹脂シール２１を通過した微量の燃料をシールするので、シール性を向上することが可能となる。
（第２実施例）
図２は、本発明の実施例２に係る高圧ポンプシール１の要部断面図である。
図２の高圧ポンプシール１では、ゴムシール１１は実施例１と異なり樹脂シール２１より密封対象側Ａに位置し、第一円筒部４ａとフランジ部４ｂから構成される補強環４に加硫接着しているシール固定部１２から密封対象側に延びるリップ部１３にはシールリップ１４が１個形成されている。また、樹脂シール２１のリップ部２３には、反密封対象側Ｂに延びるシールリップ２４と密封対象側Ａに延びるシールリップ２５と２個のシールリップが形成されていて、シールリップ２５がゴムシール１１を支持するようになっている。
上記構成を備えた高圧ポンプシール１は、実施例１と同様に、ゴムシール１１と樹脂シール２１とが一体化された構成となっているので、高圧ポンプシール１を相手部材であるハウジング３に組付ける際に、ハウジング３の構成を単純化することが可能となるとともに、組付け工数を減少することが可能となる。また、密封対象側Ａに延びるシールリップ２５が、燃料によって膨潤したゴムリップ１１を支持して高圧時の圧力変形を防止し、ゴムリップの軸への接触状態を安定させることが可能となる。更に、樹脂シール１１はフィンガースプリング５により軸方向へ一定の距離の可動ができ、圧力下でのゴムシール１１との密着状態を変化させてゴムシールのシール性を長期にわたり維持することが可能となる。なお、この場合において、シールリップ２５の形状をリップ形状とすることより一層のシール性の向上を図ることができる。
なお、シールリップの個数はゴムシール１１と樹脂シール２１に形成されている合計の個数が３個以上であればいくつでもよく、シールリップには圧力補強用のリブを設けても良い。
また、ハウジング３とゴムシール１１の外周部との嵌合は、ゴムシールが加硫接着している補強環を直接ハウジングに嵌合させるほか、密封性を高めるため補強環の外周側に加硫接着させる等の手段を施しゴム部材を介在させて嵌合させても良い。
本発明の実施例１に係る高圧ポンプシールの断面図 本発明の実施例２に係る高圧ポンプシールの断面図
符号の説明
１ 高圧ポンプシール
２ 軸
３ ハウジング
４ 補強環
４ａ，４ｃ 円筒部
４ｂ フランジ部
４ｄ 突起部
５ フィンガースプリング
５ａ 先端部
６ ガータスプリング
１１ ゴムシール
１２，２２ シール固定部
１３，２３ リップ部
１４，１５，１６，２４，２５ シールリップ
２１ 樹脂シール
Ａ 密封対象側
Ｂ 反密封対象側

Claims (2)

  1. 高圧ポンプ内で相対動する軸とハウジング間の環状空間に設けられ密封対象である高圧燃料をシールするとともに大気側のオイルをシールする高圧ポンプシールにおいて、
    前記ハウジングと嵌合している補強環に加硫接着し前記軸と密接に摺動するゴムシールと、前記補強環と嵌合し軸方向に可動するとともに前記軸と密接に摺動する樹脂シールと、前記補強環と前記樹脂シールとの間に装着される弾性部材とが一体化されていることを特徴とする高圧ポンプシール。
  2. 前記ゴムシールが密封対象側に位置する場合であって、前記樹脂シールの中の密封対象側に延びるシールリップが前記ゴムシールを支持することを特徴とする請求項１記載の高圧ポンプシール。
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