WO2017135091A1 - 密封装置 - Google Patents

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WO2017135091A1
WO2017135091A1 PCT/JP2017/002194 JP2017002194W WO2017135091A1 WO 2017135091 A1 WO2017135091 A1 WO 2017135091A1 JP 2017002194 W JP2017002194 W JP 2017002194W WO 2017135091 A1 WO2017135091 A1 WO 2017135091A1
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lip
outer peripheral
inner peripheral
pressing
axis
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渉 徳永
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Nok株式会社
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    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
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    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3208—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings
    • F16J15/3212—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip provided with tension elements, e.g. elastic rings with metal springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device for sealing an annular space between two members movable relative to each other.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional sealing device of this type.
  • the conventional sealing device 100 shown in FIG. 5 has an opening 112 and an axis of the housing 111 in order to seal an annular space between the opening 112 of the housing 111 and an axis 113 relatively movably inserted in the opening 112. It is attached between 113 and used.
  • the sealing device 100 has an annular lip member 101 around an axis formed of a resin material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and an annular spring member 102 around an axis formed of a metal material.
  • a resin material such as PTFE (polytetrafluoroethylene)
  • an annular spring member 102 around an axis formed of a metal material.
  • an annular outer peripheral side lip 105 extends from the outer peripheral side at the end on the high pressure side (right side in FIG. 5) of the annular lip base 104 to the high pressure side.
  • An annular inner peripheral side lip 106 extends from the inner peripheral side at the end to the high pressure side, and an annular housing groove 103 recessed in the low pressure side (left side in FIG. 5) in the axial direction is formed.
  • the spring member 102 is an annular member having a substantially V-shaped cross section as shown in FIG.
  • the outer peripheral pressing portion 107 is in contact with the outer peripheral side lip 105 from the inner peripheral side, and the inner peripheral pressing portion 108 obliquely extending from the low pressure side of the spring member 102 to the high pressure side and the inner peripheral side is the outer peripheral lip 106 Contact from the side.
  • the outer peripheral lip 105 is in close contact with the opening 112 of the housing 111, the inner peripheral lip 106 is in close contact with the shaft 113, and the outer peripheral lip 105 and the inner peripheral lip 106 approach each other. And the spring member 102 is compressed.
  • the outer circumferential lip 105 is pressed against the opening 112 of the housing 111 by the reaction force of the outer circumferential pressing portion 107, and the inner circumferential lip 106 is caused by the reaction force of the inner circumferential pressing portion 108. Pressed against the shaft 113, the space between the housing 111 and the shaft 113 is sealed.
  • PTFE as a material of the lip member 101 can be used under high temperature and high pressure, is excellent in chemical resistance and oil resistance, and has characteristics suitable as a lip member, but is plastic at high temperatures. It is easy to deform. For this reason, as described above, the sealing member 100 is provided with the spring member 102, and even if the lip member 101 is plastically deformed (set) due to high temperature and the interference is reduced, the spring member 102 is the lip member 101. The sealing performance of the sealing device 100 is maintained by pressing the However, when the sealing device 100 is used at a temperature near the use limit temperature range on the high temperature side, the outer peripheral side lip 105 is attached to the housing 111 because of the difference in linear expansion coefficient between the metal material of the housing 111 and the material of the lip member 101.
  • the end on the low pressure side (left side in FIG. 5) of the spring member 102 is a position where the reaction force of the outer peripheral pressing portion 107 and the reaction force of the inner peripheral pressing portion 108 balance in the accommodation groove 104.
  • the reaction force of the outer peripheral pressing portion 107 can not be reduced independently to the reaction force of the inner peripheral pressing portion 108. For this reason, as described above, in the conventional sealing device 100, the influence of plastic deformation of the outer peripheral side lip 105 can be reduced and the sealing performance can be maintained, but between the inner peripheral side lip 106 and the shaft 113.
  • the reaction force of the spring member 102 is reduced in order to reduce the frictional resistance to be generated, the contact surface pressure of the outer peripheral lip 105 is reduced, the above-mentioned compensation function for plastic deformation is reduced, and the sealing performance may be reduced. is there.
  • the conventional sealing device 100 it is required to reduce the frictional resistance generated in the lip member 101 while suppressing the decrease in the sealing performance due to the plastic deformation of the lip member 101 due to use under high temperature. .
  • This invention is made in view of the above-mentioned subject,
  • the object is to provide the sealing device which can aim at reduction of the frictional resistance which arises in a lip member, avoiding the fall of sealing performance. .
  • a sealing device for sealing an annular space between two members movable relative to each other, the annular device around an axis formed of a resin material.
  • a lip member as a member, and a spring member as an annular member around the axis formed of a metal material, the lip member including a lip base as an annular portion around the axis, and the lip base And an outer peripheral lip that is an annular lip extending from the outer peripheral side to the one side at an end on one side in the axial direction, and an inner peripheral side from the inner peripheral side at the one end of the lip base And a receiving groove which is an annular groove recessed from the one side to the other side in the axial direction from the one side, and the spring member is formed.
  • a spring base which is accommodated in the accommodation groove and which is an annular portion around the axis, an outer peripheral pressing portion for pressing the outer peripheral lip from the inner peripheral side, and an outer peripheral side of the inner peripheral lip
  • the outer circumferential pressing portion is a portion extending obliquely from the end portion on the outer circumferential side of the spring base toward the outer circumferential side toward the one side
  • the outer peripheral side lip has a plurality of outer peripheral pressing pieces in contact with the inner peripheral side from the inner peripheral side, and the inner peripheral pressing portion is from the end on the inner peripheral side of the spring base toward the one inner peripheral side
  • a plurality of inner peripheral pressing pieces which are inclined and extend and contact the inner peripheral side lip from the outer peripheral side, and the outer peripheral pressing pieces extend along the axis, the one of the outer peripheral pressing pieces And the inner circumferential pressing piece is formed on the axis line.
  • Extending I characterized in that it has a cut which does not reach the edge of the one side of the inner circumferential pressing piece.
  • the outer circumferential pressing pieces are arranged at equal angular intervals centering on the axis, and in the inner circumferential pressing portion, the inner circumferential pressing pieces Are arranged at equal angular intervals about the axis.
  • each of the outer circumferential pressing pieces and each of the inner circumferential pressing pieces are arranged so as not to face each other in the direction orthogonal to the axis.
  • the spring base of the spring member has a shape in a cross section along the axis curved in a convex shape toward the one side.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along an axis, showing a schematic configuration of a sealing device according to an embodiment of the present invention.
  • the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention is attached to this space in order to seal an annular space between two members movable relative to each other.
  • the sealing device 1 is used to seal an annular space between a moving member such as a shaft or a piston and a member such as a housing or a cylinder covering the moving member on the outer peripheral side.
  • the sealing device 1 according to the present embodiment is used to seal a space between a shaft of an EGR valve and a housing as a packing of an EGR valve disposed in an engine of a vehicle, as described later. Do.
  • the sealing device 1 includes a lip member 10 which is an annular member around an axis x formed of a resin material, and a spring member 20 which is an annular member around an axis x formed of a metal material. And have.
  • the resin material of the lip member 10 include PTFE (polytetrafluoroethylene) and polyamide. More specifically, as the resin material of the lip member 10, PTFE with a filler such as carbon fiber, glass fiber, bronze powder and the like can be suitably used. Further, as a metal material of the spring member 20, there is, for example, stainless steel.
  • the lip member 10 has a lip base 11, an outer peripheral lip 12, and an inner peripheral lip 13.
  • the lip member 10 has an axis x from one side (right side in FIG. 1) in the axis x direction.
  • a housing groove 14 is formed which is an annular groove recessed on the other side in the direction (left side in FIG. 1). As described later, when the sealing device 1 is in use, one side described above is the high pressure side in which the fluid as the object to be sealed is confined, and the other side described above is the low pressure side.
  • the lip base 11 is an annular portion around the axis x. Specifically, as shown in FIG. 1, the lip base 11 has a cylindrical or annular shape centered on or substantially at the axis x, and a cross section along the axis x (hereinafter simply referred to as “cross section”
  • the shape in (A) has a rectangular shape or a substantially rectangular shape.
  • an end surface 11a which is an end surface on the low pressure side is a hollow disk surface extending on a plane orthogonal to or substantially perpendicular to the axis x.
  • the cross-sectional shape of the lip base 11 may be another shape such as another polygon or a circle.
  • the outer peripheral side lip 12 is an annular lip extending from the outer peripheral side to the high pressure side at the end on the high pressure side of the lip base 11, and the outer peripheral side is formed in close contact with the housing in use.
  • the outer peripheral side lip 12 has an annular shape centering on or substantially at the axis x, and a convex portion convex toward the outer peripheral side toward the outer peripheral side.
  • a lip tip 12a is formed.
  • the width in a direction (hereinafter also referred to as "radial direction”) orthogonal to the axis x at the lip tip 12a is thicker than the radial width at the base of the lip base 11 There is.
  • the inner side lip 13 is an annular lip extending from the inner side to the high side at the high pressure side end of the lip base 11, and the inner side is in close contact with the shaft so that the shaft can slide in use. It is done.
  • the inner peripheral side lip 13 has an annular shape centering on or substantially at the axis x, and is convex toward the inner peripheral side toward the inner peripheral side.
  • a lip tip 13a which is a convex portion is formed.
  • the inner peripheral lip 13 is formed with a projection 13b which is an annular portion which protrudes in the outer peripheral direction from the end on the high pressure side in the inner peripheral surface, and the projection 13b is an accommodation groove as described later. It functions as a retainer for the spring member 20 housed in the housing 14.
  • the lip base 11, the outer peripheral lip 12 and the inner peripheral lip 13 are integrally formed of the same material, and the high pressure end face of the lip base 11 and the inner peripheral side of the outer peripheral lip 12
  • the circumferential surface and the circumferential surface on the outer circumferential side of the inner circumferential lip 13 define the above-mentioned receiving groove 14. That is, the end face on the high pressure side of the lip base 11 forms the bottom face 14a which is the bottom face of the accommodation groove 14, and the outer circumferential face 14b is the circumferential face on the outer circumference side of the accommodation groove 14
  • the peripheral surface on the outer peripheral side of the inner peripheral side lip 13 forms an inner peripheral surface 14 c which is the peripheral surface on the inner peripheral side of the accommodation groove 14.
  • the outer peripheral side lip 12 may have a smaller radial width at the root portion than the inner peripheral side lip 13. Thereby, the influence of the spring member 20 on the outer peripheral side lip 12 can be increased, and compensation for plastic deformation can be achieved.
  • the spring member 20 has a spring base 21 which is an annular portion around the axis x, an outer peripheral pressing portion 22 for pressing the outer peripheral lip 12 from the inner peripheral side, and an inner peripheral lip 13 from the outer peripheral side. And the inner circumferential pressing portion 23 of the The spring member 20 is formed so as to be accommodated in the accommodation groove 14 of the lip member 10, and is accommodated in the accommodation groove 14 in the sealing device 1.
  • the spring base 21 has an endless annular shape centering on or substantially at the axis x, and has a cross section The shape is convexly curved toward the low pressure side.
  • the cross-sectional shape of the spring base 21 is substantially U-shaped or substantially V-shaped.
  • the outer peripheral pressing portion 22 has a plurality of outer peripheral pressing pieces 24, and the inner peripheral pressing portion 23 has a plurality of inner peripheral pressing pieces 25.
  • the outer circumferential pressing piece 24 is in contact with the outer circumferential side lip 12 from the inner circumferential side
  • the inner circumferential pressing piece 25 is in contact with the inner circumferential side lip 13 from the outer circumferential side.
  • the outer circumferential pressing piece 24 is a plate-like portion extending obliquely from the end on the outer circumferential side of the spring base 21 toward the high pressure side toward the high pressure side. It extends along the Further, the outer circumferential pressing piece 24 is convexly curved toward the outer circumferential side, and has a contour curved along the outer circumferential end of the spring base 21 in a cross section orthogonal to the axis x Specifically, it has an outline along an arc at a circumference centered on the axis line x.
  • the outer circumferential pressing piece 24 is a notch 26 extending along the axis x and not reaching the high pressure side edge 24 a which is the high pressure side edge of the outer circumferential pressing piece 24. have. Specifically, the notch 26 extends along the projection line of the axis x to the inner peripheral surface 24 b which is the surface on the inner peripheral side of the outer peripheral pressing piece 24 or the outer peripheral surface 24 c which is the surface on the outer peripheral side It penetrates between the inner peripheral surface 24 b and the outer peripheral surface 24 c of the outer peripheral pressing piece 24.
  • the outer peripheral pressing piece 24 is divided into two parts on the low pressure side than the high pressure side edge 24 a by the cut 26, but the high pressure side edge 24 a and the high pressure side end in the vicinity are not divided and connected. ing. That is, in the outer peripheral pressing pieces 24, a pair of outer peripheral pressing single leg portions 24d extending in mutually extending directions opposed to each other in the circumferential direction through the notches 26 are connected by the outer peripheral pressing piece joint 24e extending in the circumferential direction on the high pressure side. ing.
  • the circumferential width of the notches 26 is set to a desired width, and for example, it is divided such that the force pressing the outer peripheral side lip 12 of the lip member 10 described later of the outer peripheral pressing piece 24 has a desired value.
  • the width of the two parts (the outer peripheral pressing one leg 24d) is set. Further, in the outer circumferential pressing piece 24, the cut 26 is formed at an intermediate position in the circumferential direction, and the circumferential width of the two parts divided by the cut 26 is the same width.
  • the circumferential width of the outer circumferential pressing piece 24 is set such that the force pressing the outer circumferential side lip 12 of the outer circumferential pressing piece 24 takes a desired value in consideration of the notch 26.
  • the notch 26 extends in the circumferential middle on the outer circumferential pressing piece 24. Is preferred.
  • the inner circumferential pressing piece 25 is a plate-like portion extending obliquely from the end on the inner circumferential side of the spring base 21 toward the high pressure side toward the high pressure side. , Extends along an axis x. Further, the inner peripheral pressing piece 25 is convexly curved toward the outer peripheral side, and has a contour curved along the end on the inner peripheral side of the spring base 21 in a cross section orthogonal to the axis x. More specifically, it has an outline along an arc at a circumference centered on the axis line x.
  • the inner circumferential pressing piece 25 is a notch (slot) extending along the axis x that does not reach the high pressure side edge 25 a which is the high pressure side edge of the inner circumferential pressing piece 25.
  • the notch 27 extends along the projection line of the axis x to the inner peripheral surface 25 b which is the surface on the inner peripheral side of the inner peripheral pressing piece 25 or the outer peripheral surface 25 c which is the surface on the outer peripheral side. And between the inner peripheral surface 25b of the inner peripheral pressing piece 25 and the outer peripheral surface 25c.
  • the inner peripheral pressing piece 25 is divided into two parts on the low pressure side than the high pressure side edge 25 a by the cut 27, but the high pressure side edge 25 a and the high pressure side end in the vicinity thereof are not divided and connected It is done. That is, in the inner peripheral pressing piece 25, the pair of inner peripheral pressing one leg portions 25d extending in the extending direction facing each other in the circumferential direction via the notches 27 is the inner peripheral pressing piece connecting part 25e extending in the circumferential direction on the high pressure side.
  • the width in the circumferential direction of the notches 27 is set to a desired width, and for example, the force for pressing the inner peripheral side lip 13 of the lip member 10 described later of the inner peripheral pressing piece 25 has a desired value.
  • the width is set to be the width of the two divided parts (inner peripheral pressing one leg 25d). Further, in the inner circumferential pressing piece 25, the cut 27 is formed at an intermediate position in the circumferential direction, and the circumferential width of the two parts divided by the cut 27 is the same width.
  • the circumferential width of the inner circumferential pressing piece 25 is such that the force pressing the inner circumferential lip 13 of the inner circumferential pressing piece 25 has a desired value in consideration of the notch 27.
  • the notch 27 is in the circumferential direction on the inner circumferential pressing piece 25. It is preferable to extend.
  • the outer peripheral pressing pieces 24 are preferably arranged at equal angular intervals with respect to the axis x.
  • the number of the outer peripheral pressing pieces 24 or the distance between the adjacent outer peripheral pressing pieces 24 is such that the distribution of the force (surface pressure) for pressing the outer peripheral side lip 12 has a desired value or an interval.
  • the inner peripheral pressing pieces 25 are preferably arranged at equal angular intervals with respect to the axis x.
  • the number of the inner peripheral pressing pieces 25 or the distance between the adjacent inner peripheral pressing pieces 25 is such that the distribution of the force (surface pressure) pressing the inner peripheral side lip 13 has a desired value or an interval There is.
  • the relative positional relationship between the outer circumferential pressing piece 24 and the inner circumferential pressing piece 25 may be any positional relationship. That is, each of the outer peripheral pressing pieces 24 may be arranged to face each of the inner peripheral pressing pieces 25 in the radial direction via the spring base 21. Further, each of the outer peripheral pressing pieces 24 is a spring base 21 may be arranged so as to partially face each of the inner circumferential pressing pieces 25 in the radial direction via 21. Further, each of the outer circumferential pressing pieces 24 may be arranged so as not to face each of the inner circumferential pressing pieces 25 in the radial direction via the spring base 21.
  • the relative positional relationship between the outer peripheral pressing piece 24 and the inner peripheral pressing piece 25 is such that each of the outer peripheral pressing pieces 24 and each of the inner peripheral pressing pieces 25 face each other in the radial direction, as shown in FIG. Those arranged so as not to face each other are preferred.
  • the center line of the width in the circumferential direction around the axis x of the outer peripheral pressing piece 24 and the center line of the width in the circumferential direction around the axis x of the inner peripheral pressing piece 25 mean that they face each other and face each other.
  • the outer peripheral pressing pieces 24 and the inner peripheral pressing pieces 25 are opposed to each other via the spring base 21 so as to overlap each other in the direction.
  • the reason why the relative positional relationship in which the faces do not face each other is preferable is that the reaction force generated on the outer peripheral pressing piece 24 and the inner peripheral pressing piece 25 are generated when the spring member 20 is compressed in the radial direction. This is because the reaction force can be made more independent.
  • the length in the extension direction which is the length in the projection line direction of the axis x from the base of the outer peripheral pressing piece 24 to the spring base 21 to the high pressure side edge 24a, is high from the base of the inner peripheral pressing piece 25 to the spring base 21 It may be the same as or different from the length in the extension direction which is the length in the projection line direction of the axis line x up to the side edge 25a.
  • the spring member 20 is accommodated in the accommodation groove 14 of the lip member 10, and the spring base 21 is seated (contacted) on the bottom surface 14 a of the accommodation groove 14
  • the outer circumferential pressing piece 24 is in contact with the high pressure side edge 24a and the outer circumferential surface 14b of the housing groove 14 in the vicinity thereof
  • the inner circumferential pressing piece 25 is in contact with the high pressure side edge 25a and the inner circumferential surface 14c of the housing groove 14 in the vicinity thereof.
  • the outer peripheral pressing piece 24 of the spring member 20 has a length and an inclination angle such that the outer peripheral pressing piece 24 contacts the outer peripheral surface 14 b of the accommodation groove 14 at or near a position facing the lip tip 12 a of the outer peripheral side lip 12.
  • the inner circumferential pressing piece 25 of the spring member 20 is the inner circumferential surface of the accommodation groove 14 at or near the position facing the lip tip 13a of the inner circumferential lip 13 in the same manner. It is preferable that the length and the inclination angle be set to contact 14c.
  • the outer circumferential pressing piece 24 and the inner circumferential pressing piece 25 have the length in the extension direction and the inclination angle with respect to the spring base 21 or the axis x set to generate a desired reaction force in use. It is done.
  • the inclination angle of the outer peripheral pressing piece 24 is an angle at which the extension direction of the outer peripheral pressing piece 24 (the projection line of the axis x to the outer peripheral pressing piece 24) is inclined with respect to the spring base 21 or the axis x.
  • the inclination angle of the circumferential pressing piece 25 is an angle at which the extension direction of the inner circumferential pressing piece 25 (the projection line of the axis x to the inner circumferential pressing piece 25) is inclined with respect to the spring base 21 or the axis x.
  • the protrusion 13b is formed at the end on the high pressure side of the inner peripheral lip 13, and in the sealing device 1, the protrusion 13b is a spring member as shown in FIG. It is located on the high pressure side of the high pressure side edge 25 a of the 20 inner circumferential pressing pieces 25. For this reason, when the spring member 20 moves to the high pressure side in the accommodation groove 14, the high pressure edge 25a of the inner peripheral pressing piece 25 abuts against the projection 13b of the inner peripheral side lip 13, and the spring member 20 further on the high pressure side. It can not move. Thus, the projection 13 b of the inner circumferential lip 13 functions as a stopper in the high pressure direction of the spring member 20.
  • FIG. 3 is a plan view showing the state of the spring member 20 shown in FIG. 2 before bending.
  • an intermediate product 20a of the spring member 20 in a flat state before bending is produced.
  • the portion 24f corresponding to the outer peripheral pressing piece 24 and the portion 25f corresponding to the inner peripheral pressing piece 25 are respectively bent in the same direction (same side) so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the spring base 21 or the axis x.
  • the spring member 20 shown in FIG. 2 is formed by processing.
  • the outer peripheral pressing piece 24 and the inner peripheral pressing piece 25 extending at an angle with respect to the spring base 21 or the axis x respectively It may be formed.
  • the portion 24 f corresponding to the outer peripheral pressing piece 24 is circumferential such that each outer peripheral pressing piece 24 is included in a conical surface centered on or substantially centered on the axis x. It is bent in the direction.
  • the inner peripheral pressing pieces 25 are included in the conical surface centering on or substantially centered on the axis line x.
  • the corresponding portion 25f is bent in the circumferential direction.
  • the lip member 10 is manufactured by cutting a molded product such as injection molding.
  • FIG. 4 is a partial sectional view along the axis x for showing the sealing device 1 in use.
  • the sealing device 1 is used to seal the space between the shaft of the EGR valve and the housing, and in use, as shown in FIG. 4, the housing 51 of the EGR device 50 is not shown. It is mounted between the shaft 52 connected to the EGR valve.
  • an opening 53 extending in the direction of the axis x is formed in the housing 51, and the shaft 52 is inserted into the opening 53, and the housing 51 and the shaft 52 can move relative to each other.
  • the shaft 52 can reciprocate in the direction of the axis x, and the shaft 52 can move relative to the housing 51.
  • the opening 53 of the housing 51 is formed with an annular groove 54 in which a part of the outer peripheral surface 53 a of the opening 53 is recessed in the radial direction, and the sealing device 1 is accommodated and attached in the groove 54.
  • the outer peripheral side lip 12 contacts the bottom surface 54a which is the outer peripheral side surface of the groove 54
  • the inner peripheral side lip 13 contacts the outer peripheral surface 52a of the shaft 52 and approaches mutually in the radial direction. It is pressed by.
  • the outer peripheral side lip 12 and the inner peripheral side lip 13 are respectively pressed corresponding to the interference with the bottom surface 54a of the groove 54 and the outer peripheral surface 52a of the shaft 52 set to desired values, and the lip tip of the outer peripheral side lip 12 12a is in close contact with the bottom surface 54a of the groove 54, and the lip tip 13a of the inner peripheral lip 13 is in close sliding contact with the outer peripheral surface 52a of the shaft 52.
  • the sealing device 1 When the sealing device 1 is in use, as described above, the outer peripheral side lip 12 and the inner peripheral side lip 13 are respectively pressed in the approaching direction, the outer peripheral pressing portion 22 (the outer peripheral pressing piece 24) of the spring member 20 and the inner The circumferential pressing portions 23 (inner circumferential pressing pieces 25) are respectively pressed in the approaching direction.
  • the outer circumferential lip 12 is pressed radially outward in the sealing device 1 by the reaction force against the pressing of the outer circumferential pressing portion 22 toward the inner circumferential side, and is pressed against the bottom surface 54 a of the groove 54.
  • the inner circumferential lip 13 is pressed toward the inner peripheral side in the radial direction by the reaction force to the outer peripheral side of the inner peripheral pressing portion 23, and is pressed against the outer peripheral surface 52 a of the shaft 52 ing. In this way, the annular space between the opening 53 of the housing 51 and the shaft 52 is sealed.
  • the outer peripheral pressing portion 22 (the outer peripheral pressing piece 24) of the spring member 20 is subjected to plastic deformation of the outer peripheral side lip 12 by the pressure on the groove 54 in addition to appropriate sealing by the outer peripheral side lip 12 It is necessary to generate a reaction force of a magnitude that takes account of the tracking performance to the shaft 52 in order to closely contact the shaft 52 even when the shaft 52 is eccentrically suppressed.
  • the shaft 52 and the inner peripheral lip 13 in addition to the appropriate sealing by the inner peripheral lip 13, the inner peripheral pressing portion 23 (inner peripheral pressing piece 25) of the spring member 20.
  • reaction force of a magnitude that takes into consideration, for example, the reduction of the sliding resistance (frictional resistance) generated between them.
  • reaction forces of different magnitudes are different from each other in the use state of the sealing device 1. It is desirable for the sealing device to be able to be generated on the inner circumferential pressing portion 23.
  • the outer peripheral pressing portion 107 and the inner peripheral pressing portion 108 of the spring member 102 are directly connected at the low pressure end.
  • the low-pressure end of the spring member 102 is moved in the accommodation groove 103 until the reaction force of the outer circumferential pressing portion 107 and the reaction force of the inner circumferential pressing portion 108 are balanced.
  • the annular spring base 21 is formed on the spring member 20, and in the spring member 20, the outer circumferential pressing piece 24 and the inner circumferential pressing piece 25 are end portions on the low pressure side.
  • the rigidity of the portion connecting the outer peripheral pressing portion 22 and the inner peripheral pressing portion 23 on the low pressure side is enhanced. For this reason, it is possible to suppress that the reaction force generated in the outer periphery pressing portion 22 and the reaction force generated in the inner periphery pressing portion 23 affect each other when the sealing device 1 is in use.
  • the reaction force generated at 22 and the reaction force generated at the inner circumferential pressing portion 23 can be made independent of each other.
  • the outer periphery pressing portion 22 is formed so as to be a desired reaction force different from the reaction force generated in the inner periphery pressing portion 23 in the use state.
  • the inner circumferential pressing portion 23 is formed so as to have a desired reaction force different from the reactive force generated in the outer circumferential pressing portion 22 in the use state.
  • the spring base 21 is in contact with the bottom surface 14 a of the accommodation groove 14.
  • the inner peripheral side is arranged such that the projection 13b of the inner peripheral lip 13 abuts on the high pressure side edge 25a of the inner peripheral pressing piece 25 in a state where the spring base 21 contacts the bottom surface 14a of the accommodation groove 14.
  • the lip 13 may be formed.
  • the inner peripheral pressing portion 23 has a pressure that is required for sealing by the inner peripheral lip 13.
  • the shape of the inner peripheral pressing piece 25 is set so that the force is generated, while the outer peripheral pressing portion 22 improves the following performance and the like of the inner peripheral side lip 13 to the shaft 52 to seal the sealing device 1.
  • the shape of the outer circumferential pressing piece 24 is set such that a reaction force larger than that of the inner circumferential pressing portion 23 is generated in the outer circumferential pressing portion 22.
  • each outer circumferential pressing piece 24 is formed with a notch 26 which does not reach the high pressure side edge 24 a extending along the axis x.
  • the width in the direction can be increased, and the width in the circumferential direction of the high-pressure side edge 24 a in contact with the outer peripheral side lip 12 can be increased. Therefore, the ratio of the portion where the outer peripheral pressing piece 24 is not in contact with the outer peripheral lip 12 can be reduced on the line in the circumferential direction connecting the portions where the respective outer peripheral pressing pieces 24 contact the outer peripheral lip 12. In the state, the surface pressure at the contact portion between the outer peripheral side lip 12 and the groove 54 can be made more uniform.
  • the outer circumferential pressing piece 24 which smoothly curves can be easily formed from the intermediate product 20 a by the incision 26, and the formation of a portion where stress is concentrated on the outer circumferential pressing piece 24 is suppressed.
  • the durability of the spring member 20 can be improved.
  • the notches 27 which do not reach the high-pressure side edge 25a extending along the axis x are formed in each inner circumferential pressing piece 25 and the inner circumferential lip
  • the circumferential width of the high-pressure side edge 25a in contact with the inner circumferential side lip 13 can be made wide while the circumferential width of the 13 is wide. Therefore, the ratio of the portion where the inner circumferential pressing piece 25 is not in contact with the inner circumferential lip 13 is reduced on the circumferential line connecting the portions where the respective inner circumferential pressing pieces 25 contact the inner circumferential lip 13. In the use state, the surface pressure at the contact portion between the inner lip 13 and the shaft 52 can be made more uniform.
  • the notch 26 is formed to widen the circumferential width of the high pressure side edge 24 a of the outer circumferential pressing piece 24 while making the circumferential width of the outer circumferential pressing piece 24 wide, and the notch 27 is formed. Since the circumferential width of the high-pressure side edge 25a of the inner circumferential pressing piece 25 is made wide while the circumferential width of the inner circumferential pressing piece 25 is wide, the sealing performance of the sealing device 1 can be improved. it can. Also, the durability of the spring member 20 can be improved.
  • the reaction forces generated in the outer circumferential pressing portion 22 and the inner circumferential pressing portion 23 in the used state can be respectively different different reaction forces, and the sealing performance of the sealing device 1 is deteriorated. While reducing the sliding resistance of the sealing device 1 and improving the follow-up performance of the sealing device 1 to the shaft 52.
  • the sealing device 1 As described above, according to the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the frictional resistance generated between the lip member 10 and the contact portion while avoiding the reduction in the sealing performance.
  • the present invention is not limited to the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, and all aspects included in the concept and claims of the present invention including.
  • the respective configurations may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least a part of the problems and the effects described above.
  • the shape, material, arrangement, size, and the like of each component in the above embodiment can be appropriately changed according to the specific use mode of the present invention.
  • the application target of the sealing device according to the present invention is not limited to the above-described EGR device 50, and, for example, in other devices to which the function of the present invention can be applied as a sealing device for exhaust gas or high temperature applications. It can be used.
  • the use object of the sealing device according to the present invention is not limited to a member reciprocating along the axis x like the above-mentioned shaft 52, but also used for a member pivoting or swinging about the axis x Can.

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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

密封装置
　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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