JP6172625B1 - 密封装置のバネ部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

内周押圧部のピッチ間隔を狭めることができる密封装置のバネ部材の製造方法を提供する。金属材料から形成された板材(ａ)に対して打ち抜き加工を施し、外周側の輪郭と、内周側の円空間を形成して中間板材(ｂ)を形成する内円及び外周打ち抜き工程を行う。内周曲げ工程においては、形成された中間板材(ｂ)において、内円端部(１２)と外円(１３)との間の円である基円(１５)から内側の部分を一方の側に曲げる曲げ加工を行う。内周打ち抜き工程においては、内周曲げ工程によって形成された中間板材(ｃ)において、内円端部(１２)から放射状に延びる部分である内周放射状部分(１８)を打ち抜いて、放射片(１４)に外円(１３)よりも内側まで延びる内周切込(１９)を形成する打ち抜き加工を行う。外周曲げ工程においては、形成された中間板材(ｄ)において、基円(１５)から外側の部分を基円(１５)から一方の側に曲げる曲げ加工を行いバネ部材(１)が形成される。

Description

本発明は、密封装置のバネ部材の製造方法に関し、特に互いに相対移動可能な２つの部材間の環状の空間を密封するための密封装置のバネ部材の製造方法に関する。

従来から、互いに相対移動可能な２つの部材間の環状の空間、例えば、軸やピストン等の運動部材とこの運動部材を外周側において覆うハウジングやシリンダ等の部材との間の環状の空間を密封するために密封装置が用いられている。図７は、この種の従来の密封装置の概略構成を示す部分断面図である。図７に示す従来の密封装置１００は、ハウジング１１１の開口１１２とこの開口１１２に相対移動可能に挿通された軸１１３との間の環状の空間を密封するために、ハウジング１１１の開口１１２と軸１１３との間に取り付けられて使用される。密封装置１００は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料から形成された軸線周りに環状のリップ部材１０１と、金属材料から形成された軸線周りに環状のバネ部材１０２とを有している。リップ部材１０１において、環状のリップ基部１０４の高圧側（図７において右側）の端部において外周側から、環状の外周側リップ１０５が高圧側に延びており、また、リップ基部１０４の高圧側の端部において内周側から、環状の内周側リップ１０６が高圧側に延びており、軸線方向において低圧側（図７において左側）に凹んだ環状の収容溝１０３が形成されている。バネ部材１０２は、図８に示すように断面略Ｖ字状の環状の部材であり、収容溝１０３内に収容されており、バネ部材１０２の低圧側から高圧側及び外周側に傾斜して延びる外周押圧部１０７が外周側リップ１０５に内周側から接触しており、バネ部材１０２の低圧側から高圧側及び内周側に傾斜して延びる内周押圧部１０８が内周側リップ１０６に外周側から接触している。

使用状態において、密封装置１００は、外周側リップ１０５がハウジング１１１の開口１１２に密接し、内周側リップ１０６が軸１１３に密接し、外周側リップ１０５と内周側リップ１０６とは互いに近づく方向に締め代幅を押圧され、バネ部材１０２が圧縮される。これにより、使用状態における密封装置１００において、外周側リップ１０５は外周押圧部１０７の反力によってハウジング１１１の開口１１２に押し付けられ、また、内周側リップ１０６は内周押圧部１０８の反力によって軸１１３に押し付けられて、ハウジング１１１と軸１１３との間の空間の密封が図られている。

リップ部材１０１の材料としてのＰＴＦＥは、高温高圧下において用いることができ、また、耐薬品性及び耐油性に優れており、リップ部材として適した特性を有しているが、塑性変形（へたり）が生じやすい。このため、ＰＴＦＥ製のリップ部材が要求されるシール性能（締め代）を長期間維持し続けることは難しい。特に、高温下においてはＰＴＦＥ製のリップ部材は塑性変形し易く、高温環境はシール性能に対する影響が大きい。このため、密封装置１００には上述のようにバネ部材１０２が設けられており、リップ部材１０１に高温によって塑性変形（へたり）が生じて締め代が低下してもバネ部材１０２がリップ部材１０１を押圧することにより、密封装置１００の密封性能を維持するようにしている。しかしながら、密封装置１００を高温側の使用限度温度域（約２６０℃）の近傍の温度において使用した場合、ハウジング１１１の金属材料とリップ部材１０１の材料との線膨張係数の差から、外周側リップ１０５がハウジング１１１に強く押し付けられ、外周側リップ１０５に塑性変形が生じ、外周側リップ１０５のハウジング１１１に対する締め代が低下してしまう場合がある。このため、密封装置１００においては、高温下での外周側リップ１０５の塑性変形による締め代の低減を補償するために、外周側リップ１０５の剛性を低下させて、バネ部材１０２の外周押圧部１０７の外周側リップ１０５に対する影響（押圧の程度）を大きくしている（例えば、特許文献１参照。）。内周側リップ１０６に対しても、同様に、高温下での内周側リップ１０６の塑性変形による締め代の低減を補償するために、内周側リップ１０６の剛性を低下させて、バネ部材１０２の内周押圧部１０８の内周側リップ１０６に対する影響（押圧の程度）を大きくすることが考えられる。

特開２０１５−１３５１３７号公報

上述のように、従来の密封装置１００においては、外周側リップ１０５及び／又は内周側リップ１０６（以下、「リップ１０５，１０６」ともいう。）の塑性変形の影響を低減し密封性能の維持を図ることができるが、リップ１０５，１０６の剛性を低下させてバネ部材１０２の反力がリップ１０５，１０６に大きく作用するようになっており、このため、リップ１０５，１０６の接触状態にばらつきが生じる場合がある。従来のバネ部材１０２においては、図８に示すように、バネ部材１０２のリップ１０５，１０６に夫々接触する部分の周方向における間隔（ピッチ間隔）は大きく、バネ部材１０２が接触するリップ１０５，１０６の夫々の部分には大きな荷重が加わり、外周側リップ１０５及び内周側リップ１０６のハウジング１１１及び軸１１３との夫々の接触部分における面圧に大きなばらつきが生じる。このため、特に、長期間の使用において、これらの接触部分における面圧の大きなばらつきにより、リップ１０５，１０６の夫々の接触部分の締め代が均一とならず、面圧の低い接触部分は、密封性能に悪影響を及ぼす場合がある。

外周側リップ１０５及び内周側リップ１０６の夫々の接触部における面圧の均一化を図るためには、外周側リップ１０５及び内周側リップ１０６のピッチ間隔を狭めることが考えられる。バネ部材１０２は、平板を打ち抜き加工によって外周押圧部１０７及び内周押圧部１０８に対応する部分を形成し、その後、外周押圧部１０７及び内周押圧部１０８に対応する部分を折り曲げることにより製造される。打ち抜き加工においては、打ち抜く板片の幅は、加工される平板の厚さに対して十分に広い幅（通常、平板の厚さの３倍）が必要となる。また、打ち抜き加工された平板において、隣接する内周押圧部１０８に対応する部分の間のピッチ間隔は内周押圧部１０８に対応する部分が折り曲げられることにより大きくなる。このため、密封装置１００において、内周押圧部１０８のピッチ間隔は、打ち抜き加工に必要な打ち抜き幅よりも大きくなっており、密封装置１００の内周側リップ１０６の接触部分の面圧にばらつきが生じてしまい、内周側リップ１０６の密封性能が低下してしまう場合がある。

このように、従来の密封装置１００においては、高温下における使用によるリップ部材１０１の塑性変形に基づく密封性能の低下を抑制しつつ、内周側リップ１０６の密封性能の低下を抑制可能にするために、内周押圧部１０８のピッチ間隔を狭めることが求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内周押圧部のピッチ間隔を狭めることができる密封装置のバネ部材の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置のバネ部材の製造方法は、密封装置のバネ部材の製造方法であって、金属材料から形成された板材から円部分を打ち抜いて円空間を画定する内円を有する内円端部を形成する内円打ち抜き工程と、前記板材から前記内円端部の外側の円である外円よりも外側の部分、及び前記内円端部よりも外側において放射状に前記外円まで延びる部分である外周放射状部分を打ち抜いて放射状に配列された複数の放射片を形成する外周打ち抜き工程とを有する内円及び外周打ち抜き工程と、前記内円及び外周打ち抜き工程後の前記板材において、前記内円端と前記外円との間の円である基円から内側の部分を前記基円から前記板材の面する一方の側に曲げる内周曲げ工程と、前記内周曲げ工程後の前記板材において、前記内円端部から前記外円よりも内側まで放射状に延びる部分である内周放射状部分を打ち抜いて前記内円端部を分断するとともに前記放射片の各々に前記外円よりも内側まで延びる切込を形成する内周打ち抜き工程と、前記内周打ち抜き工程後の前記板材において、前記基円から外側の部分を前記基円から前記一方の側に曲げる外周曲げ工程とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置のバネ部材の製造方法において、前記内円及び外周打ち抜き工程において、前記外周放射状部分は、前記内円端部よりも外側において等角度間隔に放射状に前記外円まで延びる部分であり、前記放射片は、等角度間隔に配列されている。

本発明の一態様に係る密封装置のバネ部材の製造方法において、前記内周打ち抜き工程において、前記内周放射状部分は、前記内円から等角度間隔に放射状に延びる部分である。

本発明の一態様に係る密封装置のバネ部材の製造方法においては、前記内周打ち抜き工程において、前記切込を形成するために前記内円端部及び前記放射片において打ち抜かれる部分の周方向の幅は１ｍｍ以下である。

本発明の一態様に係る密封装置のバネ部材の製造方法において、前記内周打ち抜き工程において、前記切込を形成するために前記放射片において打ち抜かれる部分は、前記放射片の周方向の幅の中央に位置している。

本発明の一態様に係る密封装置のバネ部材の製造方法において、前記内円及び外周打ち抜き工程において、内円打ち抜き工程は外周打ち抜き工程と共に行われる。

本発明に係る密封装置の製造方法によれば、内周押圧部のピッチ間隔を狭めることができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材の概略構造を示すためバネ部材の斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内円及び外周打ち抜き工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内周曲げ工程を説明するための図であり、図３（ａ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材の斜視図であり、図３（ｂ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材の平面図であり、図３（ｃ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材の軸線に沿う断面における断面図である。 本発明の実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内周打ち抜き工程を説明するための図であり、図４（ａ）は、内周打ち抜き工程によって形成される中間板材の斜視図であり、図４（ｂ）は、内周打ち抜き工程によって形成される中間板材の平面図である。 本発明の実施の形態に係るバネ部材の製造方法における外周曲げ工程を説明するための図であり、図５（ａ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材の斜視図であり、図５（ｂ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材の平面図であり、図５（ｃ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材の軸線に沿う断面における断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材を備える密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における密封装置の断面図である。 従来の密封装置の概略構成を示す部分断面図である。 従来のバネ部材の概略形状を示すための斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材の概略構造を示すためのバネ部材の斜視図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材１は、金属材料から形成された板材から製造された軸線ｘ周りに環状の部材である。

バネ部材１は、複数の外周押圧部２と、複数の内周押圧部３とを備えており、外周押圧部２は、軸線ｘ周りに環状に並んでおり、内周押圧部３は、外周押圧部２の内側において軸線ｘ周りに環状に並んでいる。外周押圧部２と内周押圧部３とは、軸線ｘ方向における一方の側（図１において下方側）において接続しており、一体となっている。外周押圧部２は、軸線ｘにおいて他方の側（図１において上方側）に向かって外周側に傾いており、内周押圧部３は、軸線ｘにおいて他方の側に向かって内周側に傾いている。具体的には、外周押圧部２は、例えば、軸線ｘを中心として周方向に等角度間隔に位置しており、隣接する外周押圧部２の間の間隔（ピッチ間隔）が一定となっている。また、外周押圧部２は、他方の側の縁部（自由縁部２ａ）が軸線ｘを中心又は略中心とする円周上又は略円周上に位置している。また、具体的には、内周押圧部３は、例えば、軸線ｘを中心として周方向に等角度間隔に位置しており、隣接する内周押圧部３の間の間隔（ピッチ間隔）が一定となっている。また、内周押圧部３は、他方の側の縁部（自由縁部３ａ）が軸線ｘを中心又は略中心とする円周上又は略円周上に位置している。

後述するように、バネ部材１は、密封装置において、樹脂材料から形成されたリップ部材の環状の溝内に収容されて、外周押圧部２がリップ部材の外周側リップを押圧するため外周側リップに接触し、内周押圧部３がリップ部材の内周側リップを押圧するため内周側リップに接触する。

次いで、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法について説明する。図２〜５は、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法を説明するための図であり、図２は、本実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内円及び外周打ち抜き工程を説明するための図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内周曲げ工程を説明するための図であり、図４（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るバネ部材の製造方法における内周打ち抜き工程を説明するための図であり、図５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態に係るバネ部材の製造方法における外周曲げ工程を説明するための図である。

本実施の形態に係るバネ部材の製造方法においては、先ず、金属材料から形成された板材である板材ａを用意し、この板材ａに対して打ち抜き加工を施し、図２に示すように、外周側の輪郭と、内周側の円空間を形成して中間板材ｂを形成する内円及び外周打ち抜き工程を行う。板材ａの金属材料は、例えばステンレス鋼がある。また、板材ａは、例えば、均一な又は略均一な厚さの平らな板材である。内円及び外周打ち抜き工程は、内円打ち抜き工程と外周打ち抜き工程とを有している。内円打ち抜き工程においては、板材ａから円部分を打ち抜いて円形の空間である円空間１１を画定する部分である内円端部１２を形成する。外周打ち抜き工程においては、板材ａから内円端部１２の外側（外周側）の円である外円１３よりも外側の部分（部分ａ１）、及び内円端部１２よりも外側において放射状に外円１３まで延びる部分である外周放射状部分ａ２を打ち抜いて放射状に配列された複数の部分である放射片１４を形成する。

具体的には、円空間１１は、板材ａの平面に直交又は略直交する線である軸線ｘを中心とする又は略中心とする円である内円１２ａに囲まれた空間であり、外円１３は、内円１２ａを内部に包含する軸線ｘを中心とする又は略中心とする円である。また、外周放射状部分ａ２は、複数の外周放射状部分片ａ３によって形成される部分であり、外周放射状部分片ａ３は、内円１２ａよりも外側の軸線ｘを中心とする又は略中心とする円から外円１３まで径方向に延びる部分である。外周放射状部分ａ２において、複数の外周放射状部分片ａ３は、軸線ｘを中心として等角度間隔に又は略等角度間隔に配列されている。外周放射状部分片ａ３は、例えば、図２に示すように、径方向に直交する方向の幅が、内円１２ａから外側に向かって所定の位置まで一定であり、その後外側に向かうに連れて拡がっていく形状を呈している。放射片１４は、外周放射状部分ａ２に対応して形作られ、具体的には、径方向に沿って内円端部１２から外側に向かって延びており、例えば、径方向に直交する方向の幅が、内円端部１２から外側に向かって所定の位置まで外側に向かうに連れて拡がっていき、その後一定の幅となる形状を呈している。また、複数の放射片１４は、軸線ｘを中心として等角度間隔に又は略等角度間隔に配列されるように形成される。放射片１４の外円１３に沿う外側の縁が、バネ部材１の外周押圧部２の自由縁部２ａに対応する。本実施の形態においては、図２に示すように、外周放射状部分ａ２は、１２個の外周放射状部分片ａ３を有しており、放射片１４が１２個形成される。本実施の形態において、外周放射状部分ａ２は、上述の形状及び個数の放射片１４が形成されるものとしたが、放射片１４の個数及び形状はこれに限られるものではなく、密封装置において、リップ部材を所望する態様で押圧する形状及び個数であればよい。つまり、打ち抜かれる外周放射状部分ａ２の形状は、形成される放射片１４の形状及び個数に対応して設定される。

内円及び外周打ち抜き工程においては、内円打ち抜き工程と外周打ち抜き工程とが実施されるが、内円打ち抜き工程と外周打ち抜き工程とが実施される順番はいずれの順番であってもよい。つまり、内円打ち抜き工程と外周打ち抜き工程とは同時に実施されてもよく、内円打ち抜き工程が外周打ち抜き工程よりも先に実施されてもよく、また、内円打ち抜き工程が外周打ち抜き工程の後に実施されてもよい。

次いで、内円及び外周打ち抜き工程後の中間板材ｂに対して、内周曲げ工程が実施され、図３に示す中間板材ｃが形成される。図３は、内周曲げ工程を説明するための図であり、図３（ａ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材ｃの斜視図であり、図３（ｂ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材ｃの平面図であり、図３（ｃ）は、内周曲げ工程によって形成される中間板材ｃの軸線ｘに沿う断面図である。

内周曲げ工程においては、内円及び外周打ち抜き工程によって形成された中間板材ｂにおいて、内円端部１２と外円１３との間の円である基円１５（図２、図３（ａ），（ｂ）参照）から内側の部分を基円１５から中間板材ｂ（板材ａ）の面する一方の側（図３（ａ）における矢印ｘ１方向）に曲げる曲げ加工を行う。

具体的には、内周曲げ工程において、中間板材ｂの基円１５よりも内側の部分が、ｘ１方向側に向かって突出するノズル形状となるように、中間板材ｂの基円１５よりも内側の部分を曲げ加工する。中間板材ｃにおいて、軸線ｘに沿う断面（以下、断面形状という。）の形状は、図３（ｃ）に示すように、軸線ｘにおいてｘ１側に基円１５から所定の距離までの部分は、内側に凸に湾曲しており、この所定の距離の部分よりもｘ１側の部分は、軸線ｘ側に傾いて直線状に又は略直線状に延びている。また、中間板材ｃは、軸線ｘにおいて基円１５からｘ１側において、軸線ｘに直交する平面における断面形状が軸線ｘを中心とする又は略中心とする円又は略円に沿う形状となっており、軸線ｘにおいて基円１５からｘ１側に向かうに連れて縮径する円又は略円に沿う形状となっている。つまり、中間板材ｃにおいて、軸線ｘにおいて上記所定の距離の部分よりもｘ１側の部分は、軸線ｘを中心とする又は略中心とするｘ１側に向かって拡がる円錐面又は略円錐面に沿う形状になっている。

中間板材ｃにおいて、放射片１４の内、曲げ加工によってｘ１側に曲げられていない部分である外周押圧部対応部１６が、図１に示すバネ部材１の外周押圧部２に対応し、曲げ加工によってｘ１側に曲げられた放射片１４の部分及び内円端部１２を合わせた部分である内周押圧部対応部１７が、図１に示すバネ部材１の内周押圧部３に対応する。上述のように、内周押圧部対応部１７は、一部が円錐面又は略円錐面に沿う形状であるとしたが、内周押圧部対応部１７の断面形状は、直線の部分を有しておらず全体が内側に向かって凸の曲線状であり、内周押圧部対応部１７は、テーパー面に沿う形状であってもよい。

次いで、内周曲げ工程後の中間板材ｃに対して、内周打ち抜き工程が実施され、図４に示す中間板材ｄが形成される。図４は、内周打ち抜き工程を説明するための図であり、図４（ａ）は、内周打ち抜き工程によって形成される中間板材ｄの斜視図であり、図４（ｂ）は、内周打ち抜き工程によって形成される中間板材ｄの平面図である。

内周打ち抜き工程においては、内周曲げ工程によって形成された中間板材ｃにおいて、内円端部１２から放射状に延びる部分である内周放射状部分１８を打ち抜いて（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）、放射片１４の各々に外円１３よりも内側まで延びる切込である内周切込１９を形成する打ち抜き加工を行う。内周打ち抜き工程において中間板材ｃから打ち抜かれる内周放射状部分１８は、内周切込１９が形成されるために各放射片１４から取り除かれる部分から成る部分であり、例えば、内円端部１２から等角度間隔に放射状に延びる部分である。この内周打ち抜き加工によって、バネ部材１の内周押圧部３（図１参照）が形成される。

具体的には、内周打ち抜き工程において、中間板材ｃの各放射片１４に、内円１２ａから内円端部１２を貫通して外円１３に達しない位置まで軸線ｘに沿って延びる内周切込１９を形成する。つまり、内周切込１９は、各放射片１４において、軸線ｘの放射片１４の投影線に沿って延びている。また、各放射片１４において打ち抜かれる内周放射状部分１８の部分は、放射片１４において内周押圧部対応部１７から外周押圧部対応部１６まで延びており、外周押圧部対応部１６において、外円１３に沿う外周側の端まで達しておらず、この外周側の端から所定の距離を内周側に離れた位置まで延びている。内周切込１９は、放射片１４において、軸線ｘを中心とする円周の方向（以下、「周方向」ともいう。）における幅の中央に位置するように形成されることが好ましい。また、内周切込１９は、上述の軸線ｘの投影線に沿う方向である延び方向に沿って、周方向の幅が均一であることが好ましい。各放射片１４において径方向の押圧に対して発生する反力の周方向の幅に亘る均一化を図れるからである。

本実施の形態においては、内周打ち抜き工程によって、図４（ａ），（ｂ）に示すように、各放射片１４に、放射片１４の周方向の幅において中央又は略中央に延びる、周方向の幅が均一又は略均一な内周切込１９が形成されるようになっている。但し、内周切込１９の外周押圧部対応部１６における外周側の端部においては、周方向の幅が他の部分の周方向の幅と同一又は略同一となっていない。例えば、内周切込１９のこの外周側の端部は、曲線を描く輪郭を形成するようになっており、本実施の形態においては、外周に向かって凸の曲線を描く輪郭を形成するようになっている。内周打ち抜き工程によって中間板材ｃから打ち抜かれる内周放射状部分１８は、上述の内周切込１９が形成されるように内周切込１９に対応する形状となっている。内周切込１９の周方向の幅は、例えば１ｍｍ以下である。つまり、各放射片１４において打ち抜かれる内周放射状部分１８の部分は、周押方向幅が１ｍｍ以下である。後述するように、密封装置の密封性能の向上又は密封性能の低下の抑制を図るためには、内周切込１９の周方向の幅は小さいほどよい。内周切込１９の周方向の幅の下限値は、例えば、内周打ち抜き工程において打ち抜き加工を実施するための装置の能力に依存する。

次いで、内周打ち抜き工程後の中間板材ｄに対して、外周曲げ工程が実施され、図５に示すバネ部材１が形成される。図５は、外周曲げ工程を説明するための図であり、図５（ａ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材１の斜視図であり、図５（ｂ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材１の平面図であり、図５（ｃ）は、外周曲げ工程によって形成されるバネ部材１の断面図である。

外周曲げ工程においては、内周打ち抜き工程によって形成された中間板材ｄにおいて、基円１５（図４（ｂ）参照）から外側の部分を内周曲げ工程と同様に基円１５から一方の側である矢印ｘ１方向（図３（ａ），図５（ａ）参照）に曲げる曲げ加工を行う。

具体的には、外周曲げ工程において、中間板材ｄの基円１５よりも外側の部分である外周押圧部対応部１６が、ｘ１方向側に向かって突出するラッパ形状となるように、中間板材ｄの基円１５よりも外側の外周押圧部対応部１６を曲げ加工する。外周曲げ工程によって曲げられた外周押圧部対応部１６（外周押圧部２）の断面形状は、図５（ｃ）に示すように、軸線ｘにおいてｘ１側に基円１５から所定の距離までの部分は、外側に凸に湾曲しており、この所定の距離の部分よりもｘ１側の部分は、軸線ｘから離れる側に傾いて直線状に又は略直線状に延びている。また、中間部材ｄの外周押圧部対応部１６は、軸線ｘにおいて基円１５からｘ１側において、軸線ｘに直交する平面における断面形状が軸線ｘを中心とする又は略中心とする円又は略円に沿う形状となっており、軸線ｘにおいて基円１５からｘ１側に向かうに連れて拡径する円又は略円に沿う形状となっている。つまり、バネ部材１において、軸線ｘにおいて上記所定の距離の部分よりもｘ１側の部分は、軸線ｘを中心とする又は略中心とする円錐面又は略円錐面に沿う形状になっている。外周押圧部対応部１６が曲げ加工されて形成される外周押圧部２は、一部が円錐面又は略円錐面に沿う形状であるとしたが、外周押圧部２の断面形状は、直線の部分を有しておらず全体が外側に向かって凸の曲線状であり、外周押圧部２は、テーパー面に沿う形状であってもよい。

上述のように、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって、図１，５（ａ）〜（ｃ）に示すバネ部材１が製造される。本実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法においては、上述のように、内周切込１９を打ち抜く前に、内周曲げ工程において、内円端部１２及び放射片１４の基円１５よりも内側の部分を曲げて内周押圧部対応部１７を形成し、その後、内周打ち抜き工程において、放射片１４の内周放射状部分１８の部分を打ち抜いて内周切込１９を形成して、内周押圧部３を形成している。つまり、内円及び外周打ち抜き工程によって形成された中間板材ｂ（図２参照）に対して、内周押圧部３に対応する部分を曲げ（図３参照）、次いで内周打ち抜き工程において内周切込１９を形成することにより内円端部１２を分断して内周押圧部３を形成している。このように、バネ部材１において互いに隣接する内周押圧部３の周方向における間隔であるピッチ間隔ｐは、平板からの曲げ加工が行われる内周曲げ加工が行われた後に形成される内周切込１９の周方向の幅となる。このため、バネ部材の製造工程において、内周切込１９が曲げ加工等によって周方向に広げられることがなく、内周押圧部３のピッチ間隔ｐを従来のバネ部材に比べて狭くすることができる。例えば、上述のように、内周切込１９の周方向の幅を１ｍｍ以下にすることができ、内周押圧部３のピッチ間隔ｐを１ｍｍ以下にすることができる。

このように、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によれば、密封装置のバネ部材において、内周押圧部のピッチ間隔ｐを狭めることができる。

なお、上述の本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法において実施される打ち抜き加工や曲げ加工は、従来公知の打ち抜き加工を実施するための装置や従来公知の曲げ加工を実施するための装置によって行うことができる。例えば、内円及び外周打ち抜き工程においては、内円端部１２及び放射片１４が形成されるように、打ち抜かれる部分ａ１及び外周放射状部分ａ２に夫々対応する打ち抜き型が用いられ、内周打ち抜き工程においては、内周切込１９が形成されるように、内周放射状部分１８に対応する打ち抜き型が用いられる。また、内周曲げ工程においては、外周押圧部対応部１６が形成されるような曲げ型が用いられ、外周曲げ工程においては、外周押圧部２が形成されるような曲げ型が用いられる。上述の本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法は、上述のように従来公知の装置によって実施でき、本実施の形態に係るバネ部材の製造方法を実施するための装置の詳細な説明は省略する。

また、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材の形態は、上述のバネ部材１の形態に限定されるものではない。本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法は、他の公知の密封装置のバネ部材を製造するためにも用いることができる。

本発明に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材は、互いに相対移動可能な２つの部材間の環状の空間の密封を図るためにこの空間に取り付けられる密封装置に用いられる。具体的には、密封装置の備える樹脂製の環状のリップ部材に形成された環状の溝内に取り付けられて、密封を図る空間において、リップ部材のリップを外周押圧部２及び内周押圧部３によって夫々押圧してリップを２つの部材に夫々押し付けてこの空間の密封を図る。

具体的には、本発明に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材が用いられる密封装置は、軸やピストン等の往復運動、揺動、又は回動する運動部材とこの運動部材を外周側において覆うハウジングやシリンダ等の部材との間の環状の空間を密封するために用いられる。例えば、車両のエンジンに配設されたＥＧＲバルブのパッキンとして、ＥＧＲバルブの軸とハウジングとの間の空間を密封するために密封装置は用いられる。

ついで、上述の本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材１の利用形態の一例について説明する。図６は、上述の本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されたバネ部材１を備える密封装置５の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における密封装置５の断面図である。

図６に示すように、密封装置５は、樹脂材料から形成された軸線ｘ周りに環状の部材であるリップ部材３０を備えている。リップ部材３０の樹脂材料としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）や、ポリアミド等がある。より具体的には、リップ部材３０の樹脂材料としては、炭素繊維、ガラス繊維、ブロンズ粉末などの充填剤入りのＰＴＦＥを好適に用いることができる。リップ部材３０は、リップ基部３１と、外周側リップ３２と、内周側リップ３３とを有しており、リップ部材３０には、高圧側（図６において右側）から低圧側（図６において左側）に凹む環状の溝である収容溝３４が形成されている。

リップ基部３１は、軸線ｘ周りに環状の部分である。リップ基部３１は、具体的には図６に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする円筒状又は円環状の形状を有しており、断面における形状が矩形又は略矩形を呈している。リップ基部３１において、低圧側の端面である端面３１ａは、軸線ｘに直交する又は略直交する平面上に拡がる中空円盤面となっている。なお、リップ基部３１の断面形状は、他の多角形や円形等他の形状であってもよい。

外周側リップ３２は、リップ基部３１の高圧側の端部において外周側から高圧側に延びる環状のリップであり、使用状態において外周側がハウジングに密接するように形成されている。外周側リップ３２は、具体的には図６に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする円環状の形状を有しており、外周側に、外周側に向かって凸の凸部であるリップ先端部３２ａが形成されている。外周側リップ３２において、リップ先端部３２ａにおける軸線ｘに直交する方向（以下、「径方向」ともいう。）の幅は、リップ基部３１への付け根の部分における径方向の幅よりも厚くなっている。外周側リップ３２の径方向の幅は、例えば０．７ｍｍ以下である。密封装置５においては、図６に示すように、外周側リップ３２の径方向の幅は、内周側リップ３３の径方向の幅よりも薄くなっている。このため、外周側リップ３２に対する外周押圧部２の反力の影響を大きくすることができ、外周側リップ３２の塑性変形による密封性能の低下を抑制することができる。なお、内周側リップ３３の径方向の幅が、外周側リップ３２の径方向の幅よりも薄くなっていてもよい。このとき、内周側リップ３３に対する内周押圧部３の反力の影響を大きくすることができ、内周側リップ３３の塑性変形による密封性能の低下を抑制することができる。また、外周側リップ３２の径方向の幅と内周側リップ３３の径方向の幅とがともに、従来の密封装置の外周側リップ又は内周側リップの径方向の幅よりも薄くなっていてもよい。このとき、外周側リップ３２及び内周側リップ３３に対する外周押圧部２及び内周押圧部３の夫々の反力の影響を大きくすることができ、外周側リップ３２及び内周側リップ３３の塑性変形による密封性能の低下を抑制することができる。

内周側リップ３３は、リップ基部３１の高圧側の端部において内周側から高圧側に延びる環状のリップであり、使用状態において内周側が軸に軸が摺動可能に密接するように形成されている。内周側リップ３３は、具体的には図６に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする円環状の形状を有しており、内周側に、内周側に向かって凸の凸部であるリップ先端部３３ａが形成されている。また、内周側リップ３３には、内周面において高圧側の端部から外周方向に突出する環状の部分である突起部３３ｂが形成されており、突起部３３ｂは、後述のように収容溝３４内に収容されたバネ部材１の抜け止めとして機能する。

リップ部材３０において、リップ基部３１、外周側リップ３２、及び内周側リップ３３は、同一材料から一体に形成されており、リップ基部３１の高圧側の端面、外周側リップ３２の内周側の周面、及び内周側リップ３３の外周側の周面が、上述の収容溝３４を画成している。つまり、リップ基部３１の高圧側の端面が収容溝３４の底面である底面３４ａを形成し、外周側リップ３２の内周側の周面が収容溝３４の外周側の周面である外周面３４ｂを形成し、内周側リップ３３の外周側の周面が収容溝３４の内周側の周面である内周面３４ｃを形成している。

密封装置５においてバネ部材１は、リップ部材３０の収容溝３４内に収容されている。密封装置５において、バネ部材１は、図６に示すように、外周押圧部２と内周押圧部３との接合部が収容溝３４の底面３４ａに着座（接触）しており、外周押圧部２が自由縁部２ａ及びその近傍において収容溝３４の外周面３４ｂに接触しており、内周押圧部３が自由縁部３ａ及びその近傍において収容溝３４の内周面３４ｃに接触している。

バネ部材１の外周押圧部２は、外周側リップ３２のリップ先端部３２ａに背向する位置又はその近傍において収容溝３４の外周面３４ｂに接触するようにその長さや傾斜角度等が設定されていることが好ましく、同様に、バネ部材１の内周押圧部３は、内周側リップ３３のリップ先端部３３ａに背向する位置又はその近傍において収容溝３４の内周面３４ｃに接触するように長さや傾斜角度が設定されていることが好ましい。また、後述するように、使用状態において所望の反力を発生するように、外周押圧部２及び内周押圧部３は、その延び方向の長さや軸線ｘに対する傾斜角度が夫々設定されている。ここで、外周押圧部２の傾斜角度とは、外周押圧部２の延び方向（軸線ｘの外周押圧部２への投影線）が軸線ｘに対して傾斜する角度であり、内周押圧部３の傾斜角度とは、内周押圧部３の延び方向（軸線ｘの内周押圧部３への投影線）が軸線ｘに対して傾斜する角度である。

上述のように、リップ部材３０において、内周側リップ３３の高圧側の端部には突起部３３ｂが形成されており、密封装置５において突起部３３ｂは、図６に示すように、バネ部材１の内周押圧部３の自由縁部３ａよりも高圧側に位置している。このため、バネ部材１が収容溝３４内で高圧側に移動すると、内周押圧部３の自由縁部３ａが内周側リップ３３の突起部３３ｂに突き当たり、バネ部材１がそれ以上高圧側に移動できなくなる。このように、内周側リップ３３の突起部３３ｂは、バネ部材１の高圧側方向へのストッパーとして機能する。なお、突起部３３ｂは、外周側リップ３２に設けられていてもよい。ストッパーとしての突起部３３ｂは、外周側リップ３２及び内周側リップ３３のいずれか一方又は両方に設けられていてもよい。

密封装置５が軸やハウジング等の被取り付け部材に取り付けられた使用状態において、外周側リップ３２及び内周側リップ３３は夫々近づく方向に押圧され、バネ部材１の外周押圧部２及び内周押圧部３が夫々近づく方向に押圧される。この外周押圧部２の内周側への押圧に対する反力により、密封装置５においては、外周側リップ３２が径方向において外周側に押圧されて、被取り付け部材（例えば、ハウジングの開口部）に押し付けられる。また、内周押圧部３の外周側への押圧に対する反力により、密封装置５においては、内周側リップ３３が径方向において内周側に押圧されて、被取り付け部材（例えば、軸）に押し付けられる。このようにして、被取り付け部の環状の空間の密封が図られている。

上述のように、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によれば、バネ部材の内周押圧部のピッチ間隔ｐを従来よりも狭くすることができる。このため、バネ部材１の内周押圧部３のピッチ間隔ｐは従来に比べて狭く、内周押圧部３は、周方向に亘って広い範囲で内周側リップ３３に接触することができ、被取り付け部材に接触する内周側リップ３３のリップ先端部３３ａにおける面圧のばらつきを抑制することができ、リップ先端部３３ａの面圧の均一化を図ることができる。これにより、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法により製造されたバネ部材１を備える密封装置５によれば、高温下における使用によるリップ部材３０の塑性変形に基づく密封性能の低下を抑制しつつ、内周側リップ３３の密封性能の低下を抑制することができる。リップ先端部３３ａの面圧の均一化を図るためには、内周押圧部３のピッチ間隔ｐ（内周切込１９の周方向の幅）は狭ければ狭いほどよい。上述のように、本実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によれば、内周押圧部３のピッチ間隔ｐを１ｍｍ以下にすることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材が用いられる密封装置の構成は上述の密封装置５の構成に限られず、本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法によって製造されるバネ部材は、適用可能なあらゆる密封装置に用いることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封装置のバネ部材の製造方法に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。

１，１０２ バネ部材
２，１０７ 外周押圧部
２ａ，３ａ 自由縁部
３，１０８ 内周押圧部
５，１００ 密封装置
１１ 円空間
１２ 内円端部
１２ａ 内円
１３ 外円
１４ 放射片
１５ 基円
１６ 外周押圧部対応部
１７ 内周押圧部対応部
１８ 内周放射状部分
１９ 内周切込
３０，１０１ リップ部材
３１，１０４ リップ基部
３２，１０５ 外周側リップ
３２ａ，３３ａ リップ先端部
３３，１０６ 内周側リップ
３３ｂ 突起部
３４，１０３ 収容溝
１１１ ハウジング
１１２ 開口
１１３ 軸
ａ 板材
ａ１ 部分
ａ２ 外周放射状部分
ａ３ 外周放射状部分片
ｂ，ｃ，ｄ 中間板材
ｐ ピッチ間隔

Claims (6)

1. 密封装置のバネ部材の製造方法であって、
   金属材料から形成された板材から円部分を打ち抜いて円空間を画定する内円を有する内円端部を形成する内円打ち抜き工程と、前記板材から前記内円端部の外側の円である外円よりも外側の部分、及び前記内円端部よりも外側において放射状に前記外円まで延びる部分である外周放射状部分を打ち抜いて放射状に配列された複数の放射片を形成する外周打ち抜き工程とを有する内円及び外周打ち抜き工程と、
   前記内円及び外周打ち抜き工程後の前記板材において、前記内円端と前記外円との間の円である基円から内側の部分を前記基円から前記板材の面する一方の側に曲げる内周曲げ工程と、
   前記内周曲げ工程後の前記板材において、前記内円端部から前記外円よりも内側まで放射状に延びる部分である内周放射状部分を打ち抜いて前記内円端部を分断するとともに前記放射片の各々に前記外円よりも内側まで延びる切込を形成する内周打ち抜き工程と、
   前記内周打ち抜き工程後の前記板材において、前記基円から外側の部分を前記基円から前記一方の側に曲げる外周曲げ工程とを備えることを特徴とする密封装置のバネ部材の製造方法。
2. 前記内円及び外周打ち抜き工程において、前記外周放射状部分は、前記内円端部よりも外側において等角度間隔に放射状に前記外円まで延びる部分であり、前記放射片は、等角度間隔に配列されていることを特徴とする請求項１記載の密封装置のバネ部材の製造方法。
3. 前記内周打ち抜き工程において、前記内周放射状部分は、前記内円から等角度間隔に放射状に延びる部分であることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置のバネ部材の製造方法。
4. 前記内周打ち抜き工程において、前記切込を形成するために前記内円端部及び前記放射片において打ち抜かれる部分の周方向の幅は１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の密封装置のバネ部材の製造方法。
5. 前記内周打ち抜き工程において、前記切込を形成するために前記放射片において打ち抜かれる部分は、前記放射片の周方向の幅の中央に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の密封装置のバネ部材の製造方法。
6. 前記内円及び外周打ち抜き工程において、内円打ち抜き工程は外周打ち抜き工程と共に行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の密封装置のバネ部材の製造方法。

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