JP4712738B2 - 軸シール保持用リング - Google Patents

Description

この発明は、自動車に搭載される弁、特に排気ガス再循環制御用の弁の構成に用いられる軸シール用リングに関する。

自動車等のエンジンに付帯設置される排気ガス再循環装置において、排気ガス再循環制御用の弁として、弁体が設けられる一端部とアクチュエータからの駆動力が与えられる他端部とを有して軸線方向に往復動する軸と、この軸を前記一端部と前記他端部との間の位置で摺動可能に支持すると共に前記一端部が占める空間部と前記他端部が占める空間部とを該軸との摺動部からの流体洩れがないように仕切る軸摺動支持部と、を有したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

前記一端部が占める前記空間部はハウジングの一部として形成されている排気ガス通路が相当する。また、前記他端部が占める前記空間部も、ハウジングの一部として形成されていて、前記軸が弁の開閉に際して往復動することができる空間であり、この空間には前記アクチュエータの取付け面が露出している。

前記軸摺動支持部には、前記軸にその内径部を挿通されたテーパ付きリング形状のシール部材が設けられている。このシール部材は弾性材からなり排気ガスの圧力によりその内径部が軸との隙間を狭める方向に変形して軸の外径部に密着すると共に、外径部側が前記軸摺動支持に設けられた対向部材に押し付けられるように変形してシール機能を果たし、軸受部まわりの隙間を通して、前記一方の空間部（排気ガス通路）の排気ガス及びこれに含まれる微小な異物などが、弁を駆動する前記アクチュエータの取付け面が露出した他方の空間部へ洩れるのを防止している。

しかし、従来技術は、排気ガスの圧力に依存してシール部材によるシール性能を得る構成であり、一方、排気ガスの圧力は変動する。このため、例えば、排気ガスの圧力が低いタイミングでは前記シール部材の変形量が小さくなるため、特にシール部材の外径部側で前記対向部材とシール部材との間のシール性能が低下して排気ガス等が洩れるおそれがある。

排気ガスにはアクチュエータの機能を損なう成分が含まれているので、これが一方の空間部から他方の空間部へ洩れた場合には、ハウジングを腐食させ、さらに、アクチュエータ取付け面を介してアクチュエータ部分に侵入した場合にはアクチュエータの動作不良の原因となる。

特開２００５−１２０９３２号公報

この発明は上記のような課題を解決するもので、ガスの圧力にのみ依存することなくシール部材によるシール性能を得ることのできる軸シール保持用リングを提供することを目的とする。

この発明に係る軸シール保持用リングは、軸摺動支持部に設けられ軸にその内径部を挿通されたシール部材の外径側を、軸摺動支持部に設けられた対向部材との間で挟んで軸線方向に加圧する与圧部を有した弾性体からなり、与圧部は突出部からなり、突出部は不連続に形成されているものである。

この発明によれば、ガスの圧力にのみ依存することなく、シール部材によるシール性能を得ることができる。

以下に、軸シール保持用リングの実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１において、弁機構が構成されたハウジング１の上端部は取り付け座２１になっていて、接合ラインＸ‐Ｘを境界としてアクチュエータ１３の下端部に形成された基台２０が取付けボルト３０で取付けられている。アクチュエータ１３はモータ本体とこのモータ本体に電気信号を供給するための制御回路を備える。

ハウジング１内の弁の構成を説明する。
ハウジング１は上部空間２２と下部空間２３を有し、これら上部空間２２と下部空間２３との間は軸摺動支持部２４で仕切られている。下部空間２３は排気ガス通路を構成し、バルブシート２が設けられている。

バルブシート２に接離して排気ガス通路を開閉する弁体３は軸４の一端部（本例では下端部）に設けられている。軸摺動支持部２４を挿通する軸４の他端部（本例では上端部）は上部空間２２に位置し、コッタ１２を介してスプリングホルダ１１に連結されている。
軸摺動支持部２４に形成されたばね座とスプリングホルダ１１との間には伸張性のスプリング１０が設置されていて、軸４を上向き（閉弁方向）に付勢している。この付勢力による軸４の移動は弁体３がバルブシート２に当接することにより阻止されている。

軸４の上端部はアクチュエータ１３の動作軸と対向しており、アクチュエータ１３の動力が軸４に伝わり軸４の上端部がスプリング１０の弾性に勝る力で押されるとスプリング１０が圧縮されて軸４が軸線方向で下降移動（開弁方向）し、弁体３がバルブシート２から下方へ離れて弁が開き、下部空間２３を通って排気ガスが流れる（開弁）。

一方、アクチュエータ１３の動力が逆向きに切り換えられると、圧縮されていたスプリング１０の反発力がスプリングホルダ１１とコッタ１２を介して軸４に伝わり、軸４と弁体３が上動して弁体３がバルブシート２に接して排気ガスの流れが遮断される（閉弁）。

ハウジング１の軸摺動支持部２４には、下からフィルタ５、ブッシュからなる滑軸受タイプの軸受６、リング７、シール部材８、プラグ９の各部材が積層状に保持されていて、これら部材の中心部を軸４が貫通している。フィルタ５は軸４の摺動部に付着する排ガス成分を掻き落とすためのもので通気性素材からなり、シール性能は有さない。

軸摺動支持部２４について円Ａで囲んだ部分を拡大して示したのが図２であり、さらにリング７周辺部を拡大して示したのが図３である。プラグ９は本発明における対向部材の一例でありリング状の形状をしていて、軸摺動支持部２４に嵌合し上方に抜けないように抜け止めされて位置保持されている。プラグ９の下端部は凹形に形成された小径座部９ａと、この小径座部９ａに対して下方に環状に突出した大径座部９ｂを有している。

シール部材８は耐熱性と摺動性が良いことから素材としてテフロン（登録商標）系ゴムが用いられ、テーパ付きのリング形状をしている。なお、本例ではシート状の素材を２枚重ねた如き構造であるがこれに限るものではない。シール部材８はテーパ形状により、下にいくほど径が小さくなる漏斗形をしている。シール部材８の内径部は軸４に摺動可能に嵌合し、外径側つまり外縁近傍部の上面部がリング状に小径座部９ａに接するようになっている。

リング７は本発明における軸シール保持用リングの一例であり、弾性材からなり軸４の軸線方向と直交する方向に挟持用の厚みの広がりを有した鍔状部７ａと、シール部材８の外径側に接する与圧部７ｂを有している。リング７は軸受６の上端部に形成された断面形状Ｌ字形の段部６ａに嵌合保持されている。軸受６の下端部は軸摺動支持部２４にリング状に形成された断面形状Ｌ字形の段部２４ａに嵌合保持されて下動が阻止されている。

上動を阻止されたプラグ９の大径座部９ｂと下動を阻止された軸受６の上面とによりリング７の鍔状部７ａは弾性変形する程度に挟圧されて保持されている。さらに、この状態のもとで、リング７の与圧部７ｂとプラグ９の小径座部９ａとの間でシール部材８の外径側を挟んで軸線方向に加圧している。このため、与圧部７ｂとシール部材８との接触部Ｐ１と、これに対向する小径座部９ａとシール部材８との接触部Ｐ１のそれぞれの箇所でのシール性が強化される。

リング７を有しない従来の構成では、開弁により軸４と軸受６との隙間を介して排気圧力がシール部材８に作用すると、シール部材８のテーパ部がこの排気圧力により変形してシール部材８の小径部が軸４に密着し、かつ外径部がプラグ９に密着して矢印で示した流路を絶ち、シール効果を得るのであるが、開弁に際し軸４が動き出す場合にシール部材８は軸４に密着しているために共に動き、シール部材８とプラグ９との間に隙間ができてこの部分から排気ガスが吹き抜けてしまう。

これに対して、本実施の形態では、軸摺動支持部２４に設けられ軸４にその内径部を挿通されたシール部材８の外径側を、与圧部７ｂとプラグ９との間で加圧挟持する構成であるので、上記のように開弁に際し軸４が動き出す場合にシール部材８は軸４に密着していても共に動くことはなく、かつ、挟持部におけるずれや隙も生じないのでシール性が維持される。また、排気ガス圧は有効に作用するので、軸４とシール部材８とのシール性も良好である。リング７は弾性体からなるので、軸４の変位に伴うシール部材８の横振れ（軸直角方向のずれ）に対しても規制せず追従性があるので、シール性が向上する。

図４にシール部材８及びリング７の全体形状を例示する。図４（ａ）にシール部材８の外形を例示している。矢印の方向に傾斜したテーパ形状をしている。内径部は軸４が挿通される孔であり、外径部より内側の同心円で示す一点鎖線に沿って与圧部７ｂからの与圧が与えられる。

図４（ｂ）に示したリング７―１は、与圧部７ｂがリング状に突出した突出部からなり、図４（ｃ）に示したリング７−２は、与圧部７ｂが内径部と同心の円上に均等間隔で形成された複数の突出部からなる。何れの例においても、与圧部７ｂが突出部からなるので、接触面積が小さく、軸４の横振れ追従性があるのでシール性が向上する。

図４（ｂ）、（ｃ）何れの例においても、該突出部は軸心に対して均等に形成されていて、シール部材８を軸心から均等な部位で挟圧するのでシール性が向上する。また、リングを構成する弾性体としてテフロン（登録商標）系のゴムを使用することで耐熱性と耐薬品性を向上させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１で説明したリング７とは異なる構成のリングを図５に示した。図５（ａ）のリング７−３は図４におけるリング７−１、図５（ｂ）のリング７−３は図４（ｃ）におけるリング７−２にそれぞれ対応し、基本的な形状および材質的な特徴はそれぞれ対応するリング７−１、７−２と共通である。異なる点は、これらリング７−３、７−４の各外径部にシール用のリング（所謂Ｏリング）２６を一体形成した点である。

このシール用のリング２６は、軸受６とプラグ９との隙間を埋めると共に、上部空間２２への排気ガス洩れを抑制してハウジング１に取付けられたアクチュエータ１３側の腐食も予防することができる。本例のように一体形成した場合には、別体として形成して装着する場合に比べて軸受まわりの構成について部品点数の削減をはかることができる。

アクチュエータと一体的に組み立てられた弁の構造を示した断面図である。 図１において円Ａで示した箇所の部分拡大図である。 軸封部を拡大して示した断面図である。 （ａ）はシール部材の斜視図、（ｂ）、（ｃ）はシール保持用のリングの別例を示した斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はリングと一体形成したシール保持用のリングの別例を示した斜視図である。 リングと一体形成したシール保持用のリングを用いた軸封部を拡大して示した断面図である。

符号の説明

１ ハウジング、２ バルブシート、３ 弁体、４ 軸、５ フィルタ、６ 軸受、 ６ａ 段部、７、７−１、７−２ シール保持用のリング、７ａ 鍔状部、７ｂ 与圧部、８ シール部材、９ プラグ、９ａ 小径座部、９ｂ 大径座部、１０ スプリング、１１ スプリングホルダ、１２ コッタ、１３ アクチュエータ、２０ 基台、２１ 取り付け座、２２ 上部空間、２３ 下部空間、２４ 軸摺動支持部、２４ａ 段部、２５ 与圧部、２６ シール用のリング、Ｘ‐Ｘ 接合ライン。

Claims (4)

1. 弁体が設けられる一端部とアクチュエータからの駆動力が与えられる他端部とを有して軸線方向に移動する軸と、この軸を前記一端部と前記他端部との間の位置で摺動可能に支持すると共に前記一端部が占める空間部と前記他端部が占める空間部との間をシール性を保持しつつ仕切る軸摺動支持部と、を有した弁の構成に用いられる軸シール保持用リングにおいて、
   前記軸摺動支持部に設けられ前記軸にその内径部を挿通されたシール部材の外径側を、前記軸摺動支持部に設けられた対向部材との間で挟んで前記軸線方向に加圧する与圧部を有した弾性体からなり、
   前記与圧部は突出部からなり、
   前記突出部は不連続に形成されていることを特徴とする軸シール保持用リング。
2. 前記突出部は軸心に対して均等に形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸シール保持用リング。
3. 前記与圧部を有した弾性体がテフロン（登録商標）系のゴムであることを特徴とする請求項１から請求項２のうちのいずれか１項記載の軸シール保持用リング。
4. 前記与圧部を有した弾性体がシール用のリングと一体形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の軸シール保持用リング。

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