JPWO2017135091A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる密封装置を提供する。密封装置(１)は、樹脂材料製の環状のリップ部材(１０)と、金属材料製の環状のバネ部材(２０)とを備えている。リップ部材(１０)は、リップ基部(１１)と、外周側リップ(１２)と、内周側リップ(１３)とを有している。バネ部材(２０)は、軸線(ｘ)周りに環状のバネ基部(２１)と、外周側リップ(１２)を押圧するための外周押圧部(２２)と、内周側リップ(１３)を押圧するための内周押圧部(２３)とを有しており、収容溝(１４)内に収容されている。外周押圧部(２２)は外周押圧片(２４)を複数有しており、内周押圧部(２３)は内周押圧片(２５)を複数有している。外周押圧片(２４)は、軸線(ｘ)に沿って延びる、外周押圧片(２２)の高圧側縁(２４ａ)に達しない切込(２６)を有しており、内周押圧片(２５)は、軸線(ｘ)に沿って延びる、内周押圧片(２５)の高圧側縁(２５ａ)に達しない切込(２７)を有している。

Description

本発明は、密封装置に関し、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５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５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５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５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６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、高温下においては塑性変形し易い。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に塑性変形が生じて外周側リップ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。）。

特開２０１５−１３５１３７号公報

近年、車両のエンジン等の原動機やその構成装置等の軸１１３の駆動装置の低燃費化が求められている。従来の密封装置１００においては、バネ部材１０２の低圧側（図５において左側）の端部は、収容溝１０４内において外周押圧部１０７の反力と内周押圧部１０８の反力とが釣り合う位置に位置するようになっており、外周押圧部１０７の反力を内周押圧部１０８の反力に独立して低下させることができない。このため上述のように、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、内周側リップ１０６と軸１１３との間に発生する摩擦抵抗を小さくするために、バネ部材１０２の反力を小さくすると外周側リップ１０５の接触面圧が低下して上述の塑性変形に対する補償機能が低下し、シール性能の低下を招く場合がある。

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、リップ部材１０１に生じる摩擦抵抗を低減す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、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる密封装置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は、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であって、樹脂材料から形成された軸線周りに環状の部材であるリップ部材と、金属材料から形成された前記軸線周りに環状の部材であるバネ部材とを備え、前記リップ部材は、前記軸線周りに環状の部分であるリップ基部と、該リップ基部の前記軸線方向における一方の側の端部において外周側から前記一方の側に延びる環状のリップである外周側リップと、前記リップ基部の前記一方の側の前記端部において内周側から前記一方の側に延びる環状のリップである内周側リップとを有しており、前記一方の側から前記軸線方向における他方の側に凹む環状の溝である収容溝が形成されており、前記バネ部材は、前記収容溝内に収容されており、前記軸線周りに環状の部分であるバネ基部と、前記外周側リップを内周側から押圧するための外周押圧部と、前記内周側リップを外周側から押圧するための内周押圧部とを有しており、前記外周押圧部は、前記バネ基部の外周側の端部から前記一方の側に向かって外周側に傾斜して延びる部分であり、前記外周側リップに内周側から接触する外周押圧片を複数有しており、前記内周押圧部は、前記バネ基部の内周側の端部から前記一方の側に向かって内周側に傾斜して延びる部分であり、前記内周側リップに外周側から接触する内周押圧片を複数有しており、前記外周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記外周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有しており、前記内周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記内周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置においては、前記外周押圧部において、前記外周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されており、前記内周押圧部において、前記内周押圧片は、前記軸線を中心として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において、前記外周押圧片の各々と前記内周押圧片の各々とは、前記軸線に直交する方向において互いに正対して対向しないように配列されている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記バネ部材の前記バネ基部は、前記軸線に沿う断面における形状が、前記一方の側に向かって凸に湾曲した形状を呈している。

本発明に係る密封装置によれば、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材とその接触部との間に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態に係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断面図である。 図１に示す密封装置におけるバネ部材の概略構造を示すための斜視図である。 図２に示すバネ部材の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。 使用状態における図１に示す密封装置を示すための軸線に沿う部分拡大断面図である。 従来の密封装置の概略構成を示す部分断面図である。 従来の密封装置が備える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概略構成を示すため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１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。具体的には、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１は用いられる。本実施の形態に係る密封装置１は、後述するように、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用いられるものとする。

図１に示すように、密封装置１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１０と、金属材料から形成された軸線ｘ周りに環状の部材であるバネ部材２０とを備えている。リップ部材１０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１０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。また、バネ部材２０の金属材料としては、例えばステンレス鋼がある。

リップ部材１０は、リップ基部１１と、外周側リップ１２と、内周側リップ１３とを有しており、リップ部材１０には、軸線ｘ方向における一方の側（図１において右側）から軸線ｘ方向における他方の側（図１において左側）に凹む環状の溝である収容溝１４が形成されている。なお、後述するように、密封装置１の使用状態において、上述の一方の側が密封対象物としての流体が閉じ込められている高圧側となり、上述の他方の側が低圧側となる。

リップ基部１１は、軸線ｘ周りに環状の部分である。リップ基部１１は、具体的には図１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、軸線ｘに沿う断面（以下、単に「断面」という。）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１１において、低圧側の端面である端面１１ａ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１１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１２は、リップ基部１１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１２は、具体的には図１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１２ａが形成されている。外周側リップ１２において、リップ先端部１２ａ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１１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。

内周側リップ１３は、リップ基部１１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１３は、具体的には図１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１３ａが形成されている。また、内周側リップ１３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１３ｂが形成されており、突起部１３ｂは、後述のように収容溝１４内に収容されたバネ部材２０の抜け止めとして機能する。

リップ部材１０において、リップ基部１１、外周側リップ１２、及び内周側リップ１３は、同一材料から一体に形成されており、リップ基部１１の高圧側の端面、外周側リップ１２の内周側の周面、及び内周側リップ１３の外周側の周面が、上述の収容溝１４を画成している。つまり、リップ基部１１の高圧側の端面が収容溝１４の底面である底面１４ａを形成し、外周側リップ１２の内周側の周面が収容溝１４の外周側の周面である外周面１４ｂを形成し、内周側リップ１３の外周側の周面が収容溝１４の内周側の周面である内周面１４ｃを形成している。また、図１に示すように、外周側リップ１２は、内周側リップ１３よりも根元部分における径方向の幅が薄くなっていてもよい。これにより、外周側リップ１２に対するバネ部材２０の影響を大きくすることができ、塑性変形に対する補償を図ることができる。

バネ部材２０は、軸線ｘ周りに環状の部分であるバネ基部２１と、外周側リップ１２を内周側から押圧するための外周押圧部２２と、内周側リップ１３を外周側から押圧するための内周押圧部２３とを有している。バネ部材２０は、リップ部材１０の収容溝１４内に収容可能に形成されており、密封装置１において収容溝１４内に収容されている。

具体的には、図１及びバネ部材２０の斜視図である図２に示すように、バネ基部２１は、軸線ｘを中心又は略中心とする無端の円環状の形状を有しており、断面形状が低圧側に向かって凸に湾曲した形状を呈している。例えば、バネ基部２１の断面形状は、図１に示すように、略Ｕ字状又は略Ｖ字状の形状となっている。外周押圧部２２は、外周押圧片２４を複数有しており、内周押圧部２３は、内周押圧片２５を複数有している。外周押圧片２４は、外周側リップ１２に内周側から接触しており、内周押圧片２５は、内周側リップ１３に外周側から接触している。

外周押圧片２４は、具体的には、図２に示すように、バネ基部２１の外周側の端部から高圧側に向かって外周側に傾斜して延びる板片状の部分であり、軸線ｘに沿って延びている。また、外周押圧片２４は、外周側に向かって凸に湾曲しており、軸線ｘに直交する断面において、バネ基部２１の外周側の端部に沿って湾曲した輪郭を有しており、より具体的には、軸線ｘを中心とする円周における弧に沿った輪郭を有している。

また、図２に示すように、外周押圧片２４は、軸線ｘに沿って延びる、外周押圧片２４の高圧側の縁である高圧側縁２４ａに達しない切込（スロット）である切込２６を有している。具体的には、切込２６は、外周押圧片２４の内周側の面である内周面２４ｂ又は外周側の面である外周面２４ｃへの軸線ｘの投影線に沿って延びており、外周押圧片２４の内周面２４ｂと外周面２４ｃとの間を貫通している。外周押圧片２４は、切込２６によって、高圧側縁２４ａよりも低圧側が２つの部分に分断されているが、高圧側縁２４ａ及びその近傍の高圧側の端部は分断されておらず連結されている。つまり、外周押圧片２４において、切込２６を介して周方向において互いに対向する延び方向に延びる一対の外周押圧片脚部２４ｄは、高圧側において周方向に延びる外周押圧片連結部２４ｅによって連結されている。切込２６の周方向の幅は、所望の幅に設定されており、例えば、外周押圧片２４の後述するリップ部材１０の外周側リップ１２を押圧する力が所望の値となるような分断された２つの部分（外周押圧片脚部２４ｄ）の幅となるように設定されている。また、外周押圧片２４において、切込２６は、周方向において中間の位置に形成されており、切込２６によって分断された２つの部分の周方向の幅は同じ幅となっている。外周押圧片２４の周方向の幅は、切込２６を考慮して、外周押圧片２４の外周側リップ１２を押圧する力が所望の値となるような幅となっている。バネ部材２０が径方向において圧縮された際に、外周押圧片２４に発生する反力の周方向における均一性を図るためには、切込２６は外周押圧片２４において周方向の中間に延びていることが好ましい。

内周押圧片２５は、具体的には、図２に示すように、バネ基部２１の内周側の端部から高圧側に向かって内周側に傾斜して延びる板片状の部分であり、軸線ｘに沿って延びている。また、内周押圧片２５は、外周側に向かって凸に湾曲しており、軸線ｘに直交する断面において、バネ基部２１の内周側の端部に沿って湾曲した輪郭を有しており、より具体的には、軸線ｘを中心とする円周における弧に沿った輪郭を有している。

また、図２に示すように、内周押圧片２５は、軸線ｘに沿って延びる、内周押圧片２５の高圧側の縁である高圧側縁２５ａに達しない切込（スロット）である切込２７を有している。具体的には、切込２７は、内周押圧片２５の内周側の面である内周面２５ｂ又は外周側の面である外周面２５ｃへの軸線ｘの投影線に沿って延びており、内周押圧片２５の内周面２５ｂと外周面２５ｃとの間を貫通している。内周押圧片２５は、切込２７によって、高圧側縁２５ａよりも低圧側が２つの部分に分断されているが、高圧側縁２５ａ及びその近傍の高圧側の端部は分断されておらず連結されている。つまり、内周押圧片２５において、切込２７を介して周方向において互いに対向する延び方向に延びる一対の内周押圧片脚部２５ｄは、高圧側において周方向に延びる内周押圧片連結部２５ｅによって連結されている。切込２７の周方向の幅は、所望の幅に設定されており、例えば、内周押圧片２５の後述するリップ部材１０の内周側リップ１３を押圧する力が所望の値となるような分断された２つの部分（内周押圧片脚部２５ｄ）の幅となるように設定されている。また、内周押圧片２５において、切込２７は、周方向において中間の位置に形成されており、切込２７によって分断された２つの部分の周方向の幅は同じ幅となっている。内周押圧片２５の周方向の幅は、切込２７を考慮して、内周押圧片２５の内周側リップ１３を押圧する力が所望の値となるような幅となっている。バネ部材２０が径方向において圧縮された際に、内周押圧片２５に発生する反力の周方向における均一性を図るためには、切込２７は内周押圧片２５において周方向の中間に延びていることが好ましい。

外周押圧部２２において、外周押圧片２４は、好ましくは、軸線ｘを中心として互いに等角度間隔に配列されている。外周押圧片２４の個数又は隣接する外周押圧片２４の間の間隔は、外周側リップ１２を押圧する力（面圧）の分布が所望の値になるような数又は間隔となっている。

同様に、内周押圧部２３において、内周押圧片２５は、好ましくは、軸線ｘを中心として互いに等角度間隔に配列されている。内周押圧片２５の個数又は隣接する内周押圧片２５の間の間隔は、内周側リップ１３を押圧する力（面圧）の分布が所望の値になるような数又は間隔となっている。

また、バネ部材２０において、外周押圧片２４と内周押圧片２５との間の相対位置関係は、いずれの位置関係であってもよい。つまり、外周押圧片２４の各々が、バネ基部２１を介して内周押圧片２５の各々と径方向において対向するように配列されていてもよく、また、外周押圧片２４の各々が、バネ基部２１を介して内周押圧片２５の各々と部分的に径方向において対向するように配列されていてもよい。また、外周押圧片２４の各々は、バネ基部２１を介して内周押圧片２５の各々と径方向において対向しないように配列されていてもよい。

外周押圧片２４と内周押圧片２５との間の相対位置関係は、図２に示すように、外周押圧片２４の各々と内周押圧片２５の各々とが、互いに径方向において正対して対向しないように配列されているものが好ましい。互いに正対して対向しているとは、外周押圧片２４の軸線ｘ周りの周方向における幅の中心線と、内周押圧片２５の軸線ｘ周りの周方向における幅の中心線とが、径方向において互いに重なり合うように外周押圧片２４と内周押圧片２５とがバネ基部２１を介して対向している状態である。この正対して対向しない相対位置関係が好ましい理由は、後述するように、バネ部材２０が径方向において圧縮された場合に、外周押圧片２４に発生する反力と内周押圧片２５に発生する反力とをより独立させることができるからである。

外周押圧片２４のバネ基部２１への付け根から高圧側縁２４ａまでの軸線ｘの投影線方向の長さである延び方向の長さは、内周押圧片２５のバネ基部２１への付け根から高圧側縁２５ａまでの軸線ｘの投影線方向の長さである延び方向の長さと同一であってもよく、また、異なっていてもよい。

密封装置１において、バネ部材２０は、図１に示すように、リップ部材１０の収容溝１４内に収容されており、バネ基部２１が収容溝１４の底面１４ａに着座（接触）しており、外周押圧片２４が高圧側縁２４ａ及びその近傍において収容溝１４の外周面１４ｂに接触しており、内周押圧片２５が高圧側縁２５ａ及びその近傍において収容溝１４の内周面１４ｃに接触している。

密封装置１において、バネ部材２０の外周押圧片２４は、外周側リップ１２のリップ先端部１２ａに背向する位置又はその近傍において収容溝１４の外周面１４ｂ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２０の内周押圧片２５は、内周側リップ１３のリップ先端部１３ａに背向する位置又はその近傍において収容溝１４の内周面１４ｃ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、外周押圧片２４及び内周押圧片２５は、その延び方向の長さやバネ基部２１又は軸線ｘに対する傾斜角度が夫々設定されている。ここで、外周押圧片２４の傾斜角度とは、外周押圧片２４の延び方向（軸線ｘの外周押圧片２４への投影線）がバネ基部２１又は軸線ｘに対して傾斜する角度であり、内周押圧片２５の傾斜角度とは、内周押圧片２５の延び方向（軸線ｘの内周押圧片２５への投影線）がバネ基部２１又は軸線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１０において、内周側リップ１３の高圧側の端部には突起部１３ｂが形成されており、密封装置１において突起部１３ｂは、図１に示すように、バネ部材２０の内周押圧片２５の高圧側縁２５ａよりも高圧側に位置している。このため、バネ部材２０が収容溝１４内で高圧側に移動すると、内周押圧片２５の高圧縁部２５ａが内周側リップ１３の突起部１３ｂに突き当たり、バネ部材２０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１３の突起部１３ｂは、バネ部材２０の高圧側方向へのストッパーとして機能する。

次いで、バネ部材２０の製造方法の一例を説明する。バネ部材２０は、所望の板厚の金属製の平板から製造されている。図３は、図２に示すバネ部材２０の折り曲げ加工前の状態を示す平面図である。金属製の平板が切削加工、または、打ち抜き加工されることにより、図３に示すように、平面状の折り曲げ加工前の状態のバネ部材２０の中間製品２０ａが作られる。そして、外周押圧片２４に対応する部分２４ｆ及び内周押圧片２５に対応する部分２５ｆが、バネ基部２１又は軸線ｘに対して所定の角度傾斜するように同一方向（同一面側）に夫々曲げ加工されることにより、図２に示すバネ部材２０が形成される。中間製品２０ａにおいてバネ基部２１に対応する部分が湾曲に曲げ加工されることにより、バネ基部２１又は軸線ｘに対して夫々所定の角度を傾斜して延びる外周押圧片２４及び内周押圧片２５が形成されるようにしてもよい。この曲げ加工の際に、外周押圧部２２において、各外周押圧片２４が軸線ｘを中心とする又は略中心とする円錐面内に含まれるように、外周押圧片２４に対応する部分２４ｆは周方向において曲げられる。同様に、この曲げ加工の際に、内周押圧部２３において、各内周押圧片２５が軸線ｘを中心とする又は略中心とする円錐面内に含まれるように、内周押圧片２５に対応する部分２５ｆは周方向において曲げられる。リップ部材１０は、射出成形等の成型品の切削加工により製造される。

次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図４は、使用状態における密封装置１を示すための軸線ｘに沿う部分断面図である。

上述のように、密封装置１は、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用いられ、使用状態において、図４に示すように、ＥＧＲ装置５０のハウジング５１と、図示しないＥＧＲバルブに連結された軸５２との間に取り付けられる。ＥＧＲ装置５０において、ハウジング５１には軸線ｘ方向に延びる開口５３が形成されており、この開口５３内に軸５２が挿通されており、ハウジング５１と軸５２とは互いに相対移動可能になっている。ＥＧＲ装置５０において、軸５２は、軸線ｘ方向に往復運動可能になっており、軸５２は、ハウジング５１に対して相対移動可能になっている。ハウジング５１の開口５３には、開口５３の外周面５３ａの一部が径方向に凹んだ環状の溝５４が形成されており、密封装置１は、この溝５４内に収容されて取り付けられる。

密封装置１の使用状態において、外周側リップ１２は溝５４の外周側の面である底面５４ａに接触し、内周側リップ１３は軸５２の外周面５２ａに接触し、径方向において互いに近づく方向に押圧されている。外周側リップ１２及び内周側リップ１３は夫々、所望の値に設定された溝５４の底面５４ａ及び軸５２の外周面５２ａに対する締め代に対応して押圧され、外周側リップ１２のリップ先端部１２ａが溝５４の底面５４ａに密接し、内周側リップ１３のリップ先端部１３ａが軸５２の外周面５２ａに軸５２が摺動可能に密接している。

密封装置１の使用状態において、上述のように、外周側リップ１２及び内周側リップ１３が夫々近づく方向に押圧されることにより、バネ部材２０の外周押圧部２２（外周押圧片２４）及び内周押圧部２３（内周押圧片２５）が夫々近づく方向に押圧される。この外周押圧部２２の内周側への押圧に対する反力により、密封装置１においては、外周側リップ１２が径方向において外周側に押圧されて、溝５４の底面５４ａに押し付けられている。また、内周押圧部２３の外周側への押圧に対する反力により、密封装置１においては、内周側リップ１３が径方向において内周側に押圧されて、軸５２の外周面５２ａに押し付けられている。このようにして、ハウジング５１の開口５３と軸５２との間の環状の空間の密封が図られている。

密封装置１の使用状態において、バネ部材２０の外周押圧部２２（外周押圧片２４）には、外周側リップ１２による適切な密閉に加えて、溝５４への押圧による外周側リップ１２の塑性変形の抑制や、軸５２が偏心した場合でも軸５２に密接するようにするための軸５２への追従性能等を考慮した大きさの反力を発生させる必要がある。一方、密封装置１の使用状態において、バネ部材２０の内周押圧部２３（内周押圧片２５）には、内周側リップ１３による適切な密閉に加えて、軸５２と内周側リップ１３との間に発生する摺動抵抗（摩擦抵抗）の低減等を考慮した大きさの反力を発生させる必要がある。このように、外周押圧部２２に求められる反力と、内周押圧部２３に求められる反力とは異なり、密封装置１の使用状態において、夫々異なる大きさの反力が外周押圧部２２と内周押圧部２３とに発生可能であることが密封装置にとって望ましい。

この点、図５，６に示す従来の密封装置１００等においては、バネ部材１０２において外周押圧部１０７と内周押圧部１０８とが低圧側の端部において直接接続されており、バネ部材１０２の外周押圧部１０７の反力と内周押圧部１０８の反力とが釣り合うまで、収容溝１０３内においてバネ部材１０２の低圧側の端部が移動するようになっている。

本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、バネ部材２０に環状のバネ基部２１が形成されており、バネ部材２０において外周押圧片２４と内周押圧片２５とが低圧側の端部において直接接続されておらず、外周押圧部２２と内周押圧部２３とを低圧側において接続する部分の剛性が高められている。このため、密封装置１の使用状態において、外周押圧部２２に発生する反力と、内周押圧部２３に発生する反力とが互いに影響を及ぼし合うことを抑制することができ、外周押圧部２２に発生する反力と内周押圧部２３に発生する反力とを互いに独立させることができる。このように、密封装置１においては、使用状態において外周押圧部２２に発生する反力を内周押圧部２３に発生する反力とは異なる所望の反力となるように外周押圧部２２を形成することができ、また、使用状態において内周押圧部２３に発生する反力を外周押圧部２２に発生する反力とは異なる所望の反力となるように内周押圧部２３を形成することができる。

外周押圧部２２及び内周押圧部２３に発生する反力の設定の仕方としては、外周押圧片２４及び内周押圧片２５のバネ基部２１又は軸線ｘに対する傾斜角度の大きさや、外周押圧片２４及び内周押圧片２５の延び方向の長さ、バネ部材２０の厚さ（バネ部材２０の材料である板材の厚さ）等の値の選択等がある。

外周押圧部２２に発生する反力と内周押圧部２３に発生する反力とを互いに独立させるためには、密封装置１において、バネ基部２１が収容溝１４の底面１４ａに接触するようにしておくことが好ましい。このために、例えば、バネ基部２１が収容溝１４の底面１４ａに接触した状態で内周側リップ１３の突起部１３ｂが内周押圧片２５の高圧側縁２５ａに当接するように、内周側リップ１３を形成してもよい。

密封装置１において、内周押圧部２３は、内周側リップ１３と軸５２との間の摺動抵抗を低減させるために、内周側リップ１３による密封に必要な押圧力となるような反力が発生するように、内周押圧片２５の形状が設定されており、一方、外周押圧部２２は、内周側リップ１３の軸５２への追従性能等を向上させて密封装置１の密封性能を向上させるために、内周押圧部２３の反力よりも大きな反力が外周押圧部２２に発生するように、外周押圧片２４の形状が設定されている。

また、密封装置１においては、図２に示すように、各外周押圧片２４に軸線ｘに沿って延びる高圧側縁２４ａに達していない切込２６が形成されており、外周側リップ１２の周方向の幅を広くするとともに、外周側リップ１２に接触する高圧側縁２４ａの周方向の幅を広くすることができる。このため、各外周押圧片２４が外周側リップ１２に接触する部分を結ぶ周方向の線上において、外周押圧片２４が外周側リップ１２に接触していない部分の割合を低減することができ、使用状態において、外周側リップ１２と溝５４との接触部における面圧をより均一にすることができる。このため、外周押圧片２４が外周側リップ１２に接触していない箇所からの密封対象物の漏れを抑制することができ、外周側リップ１２における密封性能を向上させることができる。また、切込２６により、中間製品２０ａから、滑らかに湾曲する外周押圧片２４を容易に形成することができ、外周押圧片２４に応力が集中して発生する部分が形成されることを抑制することができ、バネ部材２０の耐久性能を向上させることができる。

同様に、密封装置１においては、図２に示すように、各内周押圧片２５に軸線ｘに沿って延びる高圧側縁２５ａに達していない切込２７が形成されており、内周側リップ１３の周方向の幅を広くするとともに、内周側リップ１３に接触する高圧側縁２５ａの周方向の幅を広くすることができる。このため、各内周押圧片２５が内周側リップ１３に接触する部分を結ぶ周方向の線上において、内周押圧片２５が内周側リップ１３に接触していない部分の割合を低減することができ、使用状態において、内周側リップ１３と軸５２との接触部における面圧をより均一にすることができる。このため、内周押圧片２５が内周側リップ１３に接触していない箇所からの密封対象物の漏れを抑制することができ、内周側リップ１３における密封性能を向上させることができる。また、切込２７により、中間製品２０ａから、滑らかに湾曲する内周押圧片２５を容易に形成することができ、内周押圧片２５に応力が集中して発生する部分が形成されることを抑制することができ、バネ部材２０の耐久性能を向上させることができる。

このように、切込２６を形成して、外周押圧片２４の周方向の幅を広くしつつ外周押圧片２４の高圧側縁２４ａの周方向の幅を広くしており、切込２７を形成して、内周押圧片２５の周方向の幅を広くしつつ内周押圧片２５の高圧側縁２５ａの周方向の幅を広くしているので、密封装置１の密封性能を向上させることができる。また、バネ部材２０の耐久性能を向上させることができる。

上述のように、密封装置１においては、使用状態において外周押圧部２２及び内周押圧部２３に発生する反力を夫々独立した異なる反力とすることができ、密封装置１の密封性能の低下を回避しつつ、密封装置１の摺動抵抗の低減、密封装置１の軸５２への追従性能の向上を図ることができる。

このように、本発明の実施の形態に係る密封装置１によれば、密封性能の低下を回避しつつ、リップ部材１０とその接触部との間に生じる摩擦抵抗の低減を図ることができる。

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１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。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

また、本発明に係る密封装置の利用対象は、上述のＥＧＲ装置５０に限られず、例えば、排気ガス用や高温用途用の密封装置として、本発明の作用を適用することができる他の装置において利用することができる。また、本発明に係る密封装置の利用対象は、上述の軸５２のように軸線ｘに沿って往復動する部材に限られず、軸線ｘについて回動や揺動する部材に対しても利用することができる。

１，１００ 密封装置
１０，１０１ リップ部材
１１，１０４ リップ基部
１１ａ 端面
１２，１０５ 外周側リップ
１２ａ，１３ａ リップ先端部
１３，１０６ 内周側リップ
１３ｂ 突起部
１４，１０３ 収容溝
１４ａ 底面
１４ｂ 外周面
１４ｃ 内周面
２０，１０２ バネ部材
２０ａ 中間製品
２１ バネ基部
２２，１０７ 外周押圧部
２３，１０８ 内周押圧部
２４ 外周押圧片
２５ 内周押圧片
２４ａ，２５ａ 高圧側縁
２４ｂ，２５ｂ 内周面
２４ｃ，２５ｃ 外周面
２４ｄ 外周押圧片脚部
２４ｅ 外周押圧片連結部
２５ｄ 内周押圧片脚部
２５ｅ 内周押圧片連結部
２６，２７ 切込
５０ ＥＧＲ装置
５１，１１１ ハウジング
５２，１１３ 軸
５３，１１２ 開口
５４ 溝

Claims (4)

1. 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であって、
   樹脂材料から形成された軸線周りに環状の部材であるリップ部材と、
   金属材料から形成された前記軸線周りに環状の部材であるバネ部材とを備え、
   前記リップ部材は、前記軸線周りに環状の部分であるリップ基部と、該リップ基部の前記軸線方向における一方の側の端部において外周側から前記一方の側に延びる環状のリップである外周側リップと、前記リップ基部の前記一方の側の前記端部において内周側から前記一方の側に延びる環状のリップである内周側リップとを有しており、前記一方の側から前記軸線方向における他方の側に凹む環状の溝である収容溝が形成されており、
   前記バネ部材は、前記収容溝内に収容されており、前記軸線周りに環状の部分であるバネ基部と、前記外周側リップを内周側から押圧するための外周押圧部と、前記内周側リップを外周側から押圧するための内周押圧部とを有しており、
   前記外周押圧部は、前記バネ基部の外周側の端部から前記一方の側に向かって外周側に傾斜して延びる部分であり、前記外周側リップに内周側から接触する外周押圧片を複数有しており、
   前記内周押圧部は、前記バネ基部の内周側の端部から前記一方の側に向かって内周側に傾斜して延びる部分であり、前記内周側リップに外周側から接触する内周押圧片を複数有しており、
   前記外周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記外周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有しており、
   前記内周押圧片は、前記軸線に沿って延びる、前記内周押圧片の前記一方の側の縁に達しない切込を有していることを特徴とする密封装置。
2. 前記外周押圧部において、前記外周押圧片は、前記軸線を中心として等角度間隔に配列されており、前記内周押圧部において、前記内周押圧片は、前記軸線を中心として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。
3. 前記外周押圧片の各々と前記内周押圧片の各々とは、前記軸線に直交する方向において互いに正対して対向しないように配列されていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
4. 前記バネ部材の前記バネ基部は、前記軸線に沿う断面における形状が、前記他方の側に向かって凸に湾曲した形状を呈してい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。

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