TWI735758B

TWI735758B - 致動器的密封構造

Info

Publication number: TWI735758B
Application number: TW107109265A
Authority: TW
Inventors: 下村和仁; 佐藤洋治; 外賀大友; 宮川拓也
Original assignee: 日商日本恆溫器股份有限公司; 日商帝伯愛爾股份有限公司
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2021-08-11
Also published as: CN110603394B; JP6778141B2; TW201840939A; JP2018159435A; CN110603394A; WO2018173763A1

Abstract

本發明提供一種致動器的密封構造，其可藉由單體之襯墊於與主軸之間及與罩殼之間的兩處確保良好之密封性。該致動器的密封構造具備：主軸12，沿致動器之軸方向移動；罩殼10，沿著軸方向而覆蓋主軸；襯墊16，配置於主軸12與罩殼10之間的空間部，且配置於形成在罩殼之前端部的主軸穿插用之開口10e周邊；以及襯墊固持器17，於前面側支持襯墊，且於背面側承受對主軸向後退方向施壓之返回彈簧11之抵接。襯墊16中，與主軸滑動接觸之滑動接觸面16a、與於滑動接觸面之外側抵接於罩殼之前端部內面之一部分的抵接部16c係一體地形成，受到由返回彈簧所致之襯墊固持器17之前進作用，襯墊之抵接部16c抵接於罩殼10之前端部內面。

Description

致動器的密封構造

本發明例如係關於一種致動器的密封構造，上述致動器係安裝於引擎，且藉由伴隨著引擎側之溫度變化的蠟之膨脹、收縮而使驅動用之主軸(shaft)前進後退。

藉由收容於元件盒(element case)之蠟因溫度變化發生膨脹、收縮而使驅動用主軸前進後退之熱致動器已為人所知。另外，習知以來已提出將該熱致動器用作引擎之散熱器(radiator)用擋板(遮蔽板)之驅動源。

例如於日本特開2015-105645號公報中係揭示有本申請人所提出之熱致動器。將該熱致動器顯示於圖6，並且根據該圖6對習知之熱致動器及其利用例進行說明。

如圖6所示，熱致動器1具備收納有蠟2之元件盒3、以及於後端側支持該元件盒3並且於前端側以可前進後退之方式保持保持器(retainer)4的支持部5。前述元件盒3與支持部5係藉由斂縫加工加以連結而構成熱元件6，於該熱元件6中將溫度變化變換為抬升量(保持器4之移動量)。

此外，構成前述熱元件6之元件盒3、支持部5例如係藉由黃銅而形成。

前述保持器4將與前述支持部5一體地形成之大致圓筒狀之導引部7之周圍包圍，於前述導引部7內，以可沿前後方向(軸方向)移動之方式保持有圓柱狀之活塞8。

而且，前述蠟2藉由溫度變化而膨脹、收縮，藉此膜片(diaphragm)9變形。進而以如下方式構成：前述活塞8對應於前述膜片9之變形而相對於前述導引部7前後移動，藉此使保持器4前進後退。

而且，具備與保持器4為同軸狀且自保持器4之前端側突出的主軸12，前述主軸12之前端連接於具備複數個遮蔽板21之開閉機構20。藉此，主軸12以如下方式動作：與保持器4之前進後退移動同步地沿軸方向前進後退移動，以使前述複數個遮蔽板21連動地轉動(開閉)。

於保持器4及支持部5之周圍，以將該等包圍之方式設有筒狀之罩殼10，於保持器4與罩殼10之間的間隙空間配置有可沿軸方向伸縮之返回彈簧11。

前述返回彈簧11之前端部支撐於罩殼10之內側前端部，後端部抵接於在保持器4的基端部沿圓周方向突出之帽檐部4a，藉此，返回彈簧11對保持器4及主軸12向後退方向施壓。

即，藉由返回彈簧11對保持器4一直向後退方向施壓，但於前述保持器4相對於熱元件6而前進時，以壓縮返回彈簧11之方式作用。此外，於罩殼10之前端側之開口10e，設有環狀之襯墊13，與保持器4之前進後退動作無關而藉由前述襯墊13將罩殼10內密封。

另外，罩殼10具有如前述般覆蓋保持器4及熱元件6之周圍的罩殼本體10a、以及自罩殼本體10a之基端部向外側擴展的凸緣10b。於前述凸緣10b設有螺固時利用之貫通孔10c。

另外，使前述罩殼本體10a成為以下狀態：自該罩殼本體10a之基端部側之開口10d壓入支持部5並連結，且自支持部5之周面向外周方向遍及全周而突出之帽檐部5a之一面側(前面側)抵接於前述凸緣10b。

於將前述熱致動器1安裝於引擎時，首先將元件盒3及支持該元件盒3之支持部5之後部插入至形成於引擎之收納孔(未圖示)。另外，於藉由罩殼10之凸緣10b將支持部5之帽檐部5a按壓於引擎側之狀態下，利用穿插至貫通孔10c的未圖示之螺桿將罩殼10固定於引擎。

藉由如此般將熱致動器1安裝於引擎，可藉由伴隨著引擎側之溫度變化的蠟2之膨脹、收縮而使主軸12前進後退，藉此可實現用以進行通風控制之遮蔽板21之開閉動作。

再者，日本特開2015-105645號公報中所揭示之圖6所示之熱致動器1係以如下方式構成：沿著罩殼10之前端部側之開口10e而安裝有襯墊13，藉由該襯墊13而於與沿軸方向移動的保持器4之間實現密封，阻止來自罩殼外之例如灰塵或雨水等侵入熱致動器1內。

圖7係將施加有前述襯墊13的罩殼10之前端部側之開口10e附近的熱致動器1之具體構成截斷一部分而顯示之立體圖，對相當於圖6所示之各部的部分以相同符號進行顯示。

此外，圖7所顯示之例中，圖6所顯示之保持器4係與安裝於該保持器4之前端部的主軸12一體地成型，相當於圖6所顯示之保持器4的部分構成主軸12之大徑部12a。而且，於大徑部12a沿著主軸芯而形成有中空部12b，於該中空部12b內收容有導引部7，使自導引部7突出之活塞8之前端部於中空部12b內嵌合於主軸12而進行安裝。

如圖7所示，為了沿著罩殼10之前端部之開口(主軸穿插用之開口)10e施加環狀之襯墊13，係例如利用如圖8所示般使用第一模具A與第二模具(芯構件)B之射出成型。

亦即，於第一模具A與第二模具B之間安裝罩殼本體10a，於沿著該罩殼本體10a之前端部側之開口10e而形成的第一模具A與第二模具B之空間部，如中空箭頭所示，注入作為襯墊13發揮功能之橡膠素材而進行射出成型。

繼而，對包含第一模具A及第二模具B之橡膠素材(以與襯墊相同之符號13顯示)進行加熱而引起化學反應(硫化)，藉此可沿著罩殼本體10a之開口10e形成襯墊13。

於如前述般使用第一模具A及第二模具B於罩殼本體10a形成襯墊13之情形時，存在受到罩殼本體10a之板厚之不均勻、或罩殼本體10a之局部變形等之影響，而使襯墊13之成形容易產生不均一之問題。而且，使用模具進行之射出成型亦有無法提高生產性，且生產成本亦上升之問題。

因此，亦想到採用以下構成：於其他步驟中成形環狀襯墊之單體，並藉由環狀之襯墊固持器保持前述襯墊。該構成中，可較佳地利用剖面經成形為U字狀之襯墊。

圖9作為上述構成之參考例，以將剖面為U字狀之襯墊32設為中央的放大剖面圖來顯示。於該圖9所顯示之例中，亦顯示出與圖7所示之例同樣地沿著主軸之大徑部12a配置襯墊32的構成。

除此以外，具備承受返回彈簧11之擴展壓力的環狀之襯墊固持器31，於形成於襯墊固持器31與主軸的大徑部12a之間的環狀之空間部，係配置有使剖面成為U字狀之環狀之襯墊32。

如此般利用使剖面成為U字狀之襯墊32將罩殼10與主軸之大徑部12a之間密封的構成例如係揭示於日本特開2010-249144號公報中。

再者，根據圖9所顯示之參考例之構成，將剖面形成為U字狀之襯墊32之一個腳部與沿軸方向相對移動的主軸之大徑部12a接觸並滑動，故而藉此可確保相對於主軸之密封。

然而，圖9所示之構成中，由於襯墊固持器31之外側面與罩殼本體10a之內側面之間的密封不完全，故需要於兩者間安裝符號33所顯示之例如O環等其他應對方法。因此，於圖9所顯示之構成中，亦具備剖面為U字狀之襯墊32及O環33，故無法避免零件數及組裝工數之增加，與圖7所顯示之例同樣地無法消除成本上漲之問題。

因此，本發明所欲解決之課題在於提供一種致動器的密封構造，該致動器之密封構造可藉由單體之襯墊於與主軸之間及與罩殼之間的兩處確保良好之密封性，並且包含組裝工數等之生產性優異，可充分達成降低製品成本。

為了解決前述課題而成之本發明之致動器的密封構造之特徵在於具備：主軸，沿致動器的軸方向移動；罩殼，沿著前述軸方向而覆蓋前述主軸；襯墊，配置於前述主軸與前述罩殼之間的空間部，且配置於形成在罩殼之前端部的主軸穿插用之開口周邊；以及襯墊固持器，於前面側支持前述襯墊，且於背面側承受對前述主軸向後退方向施壓之返回彈簧之抵接；並且，於前述襯墊中，於內周側與前述主軸滑動接觸之滑動接觸面、與於前述滑動接觸面之外周側抵接於前述罩殼之前端部內面之一部分的抵接部係一體地形成，受到由前述返回彈簧所致之前述襯墊固持器之前進作用，前述襯墊之前述抵接部抵接於前述罩殼之前端部內面。

亦即，根據前述致動器的密封構造，於配置於形成在罩殼之前端部的主軸穿插用之開口周邊的襯墊中，與沿軸方向移動之主軸滑動接觸之滑動接觸面、與於該滑動接觸面之外側抵接於罩殼之前端部內面之一部分的抵接部係一體地形成。而且以如下方式構成：受到由返回彈簧所致之襯墊固持器之前進作用，形成於前述襯墊之抵接部抵接於前述罩殼之前端部內面。

於該情形時，於一個較佳形態中採用以下構成：前述襯墊之與圓周方向正交之剖面形狀於內周側形成為U字狀，U字狀之內側之腳部為與前述主軸滑動接觸之滑動接觸面，與前述U字狀之外側之腳部連續而以圓板狀形成有與前述罩殼間之抵接部，於前述抵接部之前面或背面之至少一側，與前述襯墊一體地成形有沿致動器軸方向突出之突起部。

另外，較理想為於前述襯墊之背面，於前述U字狀之外側之腳部和與前述罩殼間之抵接部的連結部分沿著圓周而形成有凹部，前述襯墊固持器於前面側形成有突出部，該突出部嵌入至形成於前述襯墊之凹部。

進而，前述主軸之素材較理想為使用硬度高於前述襯墊固持器之素材的素材。

根據前述本發明之致動器的密封構造，可藉由單體之襯墊於與沿致動器之軸方向移動的主軸之間及與罩殼之間的兩處確保良好之密封性。

因此，可提供一種包括組裝工數等之生產性優異，可充分達成降低製品成本之致動器的密封構造。

1‧‧‧熱致動器

2‧‧‧蠟

3‧‧‧元件盒

4‧‧‧保持器

4a、5a、12c‧‧‧帽檐部

5‧‧‧支持部

6‧‧‧熱元件

7‧‧‧導引部

8‧‧‧活塞

9‧‧‧膜片

10‧‧‧罩殼

10a‧‧‧罩殼本體

10b‧‧‧凸緣

10c‧‧‧貫通孔

10d‧‧‧基端部開口

10e‧‧‧前端部開口

11‧‧‧返回彈簧

12‧‧‧主軸

12a‧‧‧大徑部

12b‧‧‧中空部

13、16、32‧‧‧襯墊

15、33‧‧‧O環

16a‧‧‧內側腳部

16b‧‧‧外側腳部

16c‧‧‧抵接部

16d、16e‧‧‧突起部

16f‧‧‧凹部

17、31‧‧‧襯墊固持器

17a‧‧‧收容部

17b‧‧‧壓接部

17c‧‧‧突出部

17d‧‧‧彈簧承接部

20‧‧‧開閉機構

21‧‧‧遮蔽板

A‧‧‧第一模具

B‧‧‧第二模具

圖1係顯示採用本發明的密封構造之致動器將該致動器之一部分截斷的立體圖。

圖2係顯示襯墊及襯墊固持器之外觀構成的立體圖。

圖3係將襯墊以與圓周方向正交的面切斷之狀態之放大剖面圖。

圖4係將襯墊固持器以與圓周方向正交的面切斷之狀態之放大剖面圖。

圖5係圖1所顯示之致動器中之罩殼之前端部附近的放大剖面圖。

圖6係顯示習知(日本特開2015-105645號公報)之熱致動器之例的剖面圖。

圖7係顯示在罩殼之開口將襯墊射出成型之習知例將一部分截斷的立體圖。

圖8為包括模具而對圖7所顯示之在罩殼之開口將襯墊射出成型之狀態進行說明的剖面圖。

圖9為作為參考例之密封構造之罩殼之前端部附近的放大剖面圖。

以下，針對本發明之實施形態之致動器的密封構造，以使用藉由引擎之冷卻液溫度而動作的熱元件之圖1至圖5所示之熱致動器為例進行說明。

此外，以下之說明中所用之圖1至圖5中，以相同符號表示相同部分，但有時亦因紙面之原因而於一部分圖式中對代表性部分標注符號，並引用對其他圖式標注之符號對該部分之詳細構成進行說明。

圖1所示之熱致動器1之形態中，相當於圖6所示之保持器4的部分與主軸12一體地成形，從而構成主軸之大徑部12a。亦即，採用與圖7所示之例相同之構成。而且，於大徑部12a之主軸芯部分形成有中空部12b，於該中空部12b內收容有導引部7，將自導引部7突出之活塞8之前端部於中空部12b內嵌合於主軸12而安裝成同軸狀。

另外，於前述大徑部12a之基端部形成有帽檐部12c，返回彈簧11之後端部抵接於帽檐部12c，對主軸12向後退方向施壓。另外，返回彈簧11之前端部經由襯墊固持器17而對襯墊16施加朝向罩殼10之前端部側擠出的施壓力。

而且如圖1所示，於包含元件盒3之熱元件6之周圍安裝有O環15，以可防止自安裝有熱致動器1之引擎(未圖示)側的冷卻液之漏液的方式構成。

圖1所示之熱致動器1之其他基本構成與圖6所示之構成相同，因此對相應之各部標注與圖6相同之符號，省略各部之重複說明。

前述襯墊16係藉由如圖2所示之橡膠素材而形成為環狀，於該襯墊16之背面側，以重疊之方式配置有支持該襯墊16且同樣地形成為環狀之襯墊固持器17。

如圖1所示，前述襯墊16及襯墊固持器17係配置於主軸12之大徑部12a與罩殼10之間的空間部。而且，前述襯墊16係配置於形成在罩殼10之前端部的主軸穿插用之開口10e之正下方。

另外，環狀之襯墊16如圖3中以放大剖面圖所示，與圓周方向正交之剖面形狀於內周側形成為U字狀，U字狀之內側之腳部16a構成與前述主軸滑動接觸之滑動接觸面。亦即，襯墊16如下文將說明之圖5所示，U字狀之內側之腳部16a與主軸12之大徑部12a接觸，該腳部16a之內徑沿擴展之方向變形，藉此以將與主軸12之大徑部12a之間有效地密封之方式作用。

另外，如圖3所示，與前述襯墊16中之形成為U字狀之外側之腳部16b連續，而以圓板狀形成有對前述罩殼10之抵接部16c。

而且，於圓板狀之抵接部16c之前面及背面，與前述襯墊16一體地成形有剖面為圓弧狀之突起部16d、16e。

此外，本實施形態中，前述突起部16d、16e係沿著圓板狀之抵接部16c之圓周方向而分別連續地形成為環狀。

另外，於前述襯墊16之外側腳部16b與前述抵接部16c之連結部分中的面向襯墊固持器17側之背面側，沿著圓周而形成有凹部16f。

圖4係顯示將前述環狀之襯墊固持器17以與圓周方向正交之面切斷的放大剖面圖，於該襯墊固持器17，沿著該襯墊固持器17之前面(上面)側之內周面而形成有收容部17a，該收容部17a係收容前述襯墊16中之形成為U字狀之內周部。

而且，於收容部17a之外側以環狀而形成有以階狀突出之壓接部17b，並且於前述收容部17a與壓接部17b之間，沿著壓接部17b之內側而以環狀形成有較壓接部17b進一步稍向前方突出的突出部17c。

另外，於襯墊固持器17之背面側，沿著該襯墊固持器17之外周而以環狀形成有平坦狀之彈簧承接部17d，如前述般，返回彈簧11之前端部抵接於該彈簧承接部17d。

圖5係放大顯示將前述襯墊16及襯墊固持器17安裝於罩殼10內之前端部的狀態。亦即，襯墊固持器17於前面側支持前述襯墊16，並且於背面側承受對前述主軸12向後退方向施壓之返回彈簧11之抵接。

而且，襯墊固持器17之前述壓接部17b以如下方式作用：受到返回彈簧11之施壓力，壓接於襯墊16之抵接部16c，使抵接部16c的前面密接於罩殼10之前端部內壁面。

此時，形成於襯墊之抵接部16c的前面側及背面側之各突起部16d、16e自圖5中以虛線所示般從抵接部16c突出之狀態起受到襯墊固持器17之壓接力而成為平坦狀。藉此，有助於進一步提高抵接部16c與罩殼10之間的密封作用。

因此，根據本實施形態，可利用經形成為環狀之單體之襯墊16，於與主軸12(主軸之大徑部12a)之間及與罩殼10之間的兩處確保良好之密封性。

另一方面，例如主軸12(大徑部12a)因受到來自引擎之熱所致的熱元件6之作用而前進時，則如圖5所示，襯墊固持器17之背面17d自返回彈簧11受到之擴展壓力亦增加，該擴展壓力施加於襯墊16之圓板狀之抵接部16c。結果，抵接部16c之沿軸方向被壓縮之橡膠厚部向軸直角方向膨脹。

此時，形成於襯墊固持器17的環狀之突出部17c進入襯墊16之背面側之凹部16f，故可有效地阻止上述襯墊16之抵接部16c之彈性變形行為對形成於襯墊16之內周側的U字狀部分之影響。藉此，可將襯墊16之U字狀內側腳部16a對主軸之大徑部12a的滑動壓之變動限制於一定範圍內，可確保對沿軸方向移動之主軸12之密封壓之穩定性。

另外，如圖5所示，形成為環狀之襯墊固持器17係以如下方式作用：以主軸之大徑部12a為軸而相對移動，一部分沿著大徑部12a滑動。

於實施例中，作為構成主軸12(大徑部12a)之素材，係使用於聚苯硫醚中填充碳纖維及填料而成之複合材料，較佳為PPS-(CF+MH)50，該PPS-(CF+MH)50之洛氏硬度(Rockwell hardness)大致為HRM105。

另外，作為構成襯墊固持器17之素材，係使用於聚苯硫醚中填充有鐵氟龍(註冊商標)及填料之複合材料，較佳為PPS-PTFE-MH30，該PPS-PTFE-MH30之洛氏硬度大致為HRM75。

亦即，於本實施形態中，對主軸12使用較襯墊固持器17之硬度更高之素材。藉此，可於互相滑動接觸之主軸12與襯墊固持器17中減少主軸12側之磨耗程度。

藉此，關於利用一直與主軸12滑動接觸之襯墊16的密封性，可提供一種可減輕該密封性之經時變化之熱致動器。

另外，於以上所說明之實施形態中，於襯墊16所具備之圓板狀之抵接部16c中，於該抵接部16c之前面及背面分別沿著圓周方向而以環狀形成有剖面為圓弧狀之突起部16d、16e。作為其他實施例，關於形成於襯墊之抵接部16c的前面側及背面側之各突起部16d、16e，只要可於與主軸12(主軸之大徑部12a)之間及與罩殼10之間的兩處確保良好之密封性，則亦可為僅設置突起部16d之構成或僅設置突起部16e之構成，進而亦可並無突起部16d、16e。

以上說明之實施形態係以藉由熱元件而驅動之熱致動器為例，但本發明之密封構造不限於熱致動器，亦可藉由用於其他致動器而獲得相同之作用效果。