WO2018173763A1 - アクチュエータのシール構造 - Google Patents

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WO2018173763A1
WO2018173763A1 PCT/JP2018/008901 JP2018008901W WO2018173763A1 WO 2018173763 A1 WO2018173763 A1 WO 2018173763A1 JP 2018008901 W JP2018008901 W JP 2018008901W WO 2018173763 A1 WO2018173763 A1 WO 2018173763A1
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WO
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packing
shaft
casing
contact
actuator
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PCT/JP2018/008901
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English (en)
French (fr)
Inventor
和仁 下村
洋治 佐藤
大友 外賀
宮川　拓也
Original Assignee
日本サーモスタット株式会社
Ｔｐｒ株式会社
Ｔｐｒサンライト株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a seal structure of an actuator that is attached to an engine, for example, and advances and retracts a driving shaft by expansion and contraction of wax accompanying a temperature change on the engine side.
  • thermoactuator in which the drive shaft advances and retreats when the wax contained in the element case expands and contracts due to a temperature change.
  • thermoactuator it has been proposed to use this thermoactuator as a drive source for an engine radiator shutter (shielding plate).
  • Patent Literature 1 discloses a thermoactuator proposed by the present applicant.
  • the thermoactuator is shown in FIG. 6, and a conventional thermoactuator and an example of its use will be described with reference to FIG.
  • the thermoactuator 1 includes an element case 3 in which wax 2 is stored, and a support portion 5 that supports the element case 3 on the rear end side and holds the retainer 4 on the front end side so as to be able to advance and retract.
  • the element case 3 and the support portion 5 are connected by caulking to constitute a thermo element 6, and a temperature change is converted into a lift amount (a movement amount of the retainer 4) in the thermo element 6.
  • the element case 3 and the support part 5 which comprise the said thermo element 6 are formed, for example with brass.
  • the retainer 4 surrounds a substantially cylindrical guide portion 7 formed integrally with the support portion 5, and a columnar piston 8 is disposed in the guide portion 7 in the front-rear direction (axial direction). Is held movable. And when the wax 2 expands and contracts due to temperature change, the diaphragm 9 is deformed. Furthermore, the retainer 4 is configured to advance and retract by moving the piston 8 back and forth with respect to the guide portion 7 in accordance with the deformation of the diaphragm 9.
  • the shaft 12 is provided coaxially with the retainer 4 so as to protrude from the distal end side of the retainer 4, and the shaft 12 is connected to an opening / closing mechanism 20 having a plurality of shielding plates 21 at the distal end. Thereby, the shaft 12 moves forward and backward in the axial direction in synchronization with the forward and backward movement of the retainer 4, and operates to rotate (open and close) the plurality of shielding plates 21 in conjunction with each other.
  • a cylindrical casing 10 is provided around the retainer 4 and the support portion 5 so as to surround them, and a return spring 11 that can expand and contract in the axial direction is provided in a gap space between the retainer 4 and the casing 10.
  • a return spring 11 that can expand and contract in the axial direction is provided in a gap space between the retainer 4 and the casing 10.
  • the front end portion of the return spring 11 is seated on the inner front end portion of the casing 10, and the rear end portion is in contact with the flange portion 4 a protruding in the circumferential direction at the base end portion of the retainer 4, whereby the return spring 11 is The retainer 4 and the shaft 12 are urged in the backward direction.
  • a ring-shaped packing 13 is provided in the opening 10 e on the front end side of the casing 10, and the inside of the casing 10 is sealed by the packing 13 regardless of the advance / retreat operation of the retainer 4.
  • the casing 10 has the casing main body 10a which covers the circumference
  • the flange 10b is provided with a through hole 10c used for screwing.
  • a support portion 5 is press-fitted and connected to the casing main body 10a from an opening 10d on the base end portion side, and is connected to the flange 10b from the peripheral surface of the support portion 5 to the outer periphery.
  • the one side (front side) of the flange 5a that protrudes in contact is in contact.
  • thermoactuator 1 In order to attach the above-described thermoactuator 1 to the engine, first, the rear portion of the element case 3 and the support portion 5 that supports the element case 3 is inserted into a storage hole (not shown) formed in the engine. Further, the casing 10 is fixed to the engine using a screw (not shown) inserted through the through hole 10c in a state where the flange portion 5a of the support portion 5 is pressed against the engine side by the flange 10b of the casing 10.
  • the shaft 12 By attaching the thermoactuator 1 to the engine in this way, the shaft 12 can be advanced and retracted by the expansion and contraction of the wax 2 accompanying the temperature change on the engine side, thereby opening and closing the shielding plate 21 for ventilation control. Can be realized.
  • thermoactuator 1 shown in FIG. 6 disclosed in Patent Document 1 a packing 13 is attached along the opening 10 e on the front end side of the casing 10, and the retainer moves in the axial direction by the packing 13. 4 is configured so that, for example, dust or rainwater from the outside of the casing is prevented from entering the thermoactuator 1.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a specific configuration of the thermoactuator 1 in the vicinity of the opening 10e on the front end side of the casing 10 to which the above-described packing 13 is applied, with a part thereof broken, as shown in FIG. Parts corresponding to the respective parts are denoted by the same reference numerals.
  • the retainer 4 shown in FIG. 6 is molded integrally with the shaft 12 attached to the tip thereof, and the portion corresponding to the retainer 4 shown in FIG.
  • the large diameter part 12a is comprised.
  • the large-diameter portion 12a is formed with a hollow portion 12b along the axial center.
  • the guide portion 7 is accommodated in the hollow portion 12b, and the tip portion of the piston 8 protruding from the guide portion 7 is the hollow portion 12b. It is fitted and attached to the shaft 12 inside.
  • the casing body 10a is mounted between the first mold A and the second mold B, and the space between the first mold A and the second mold B formed along the opening 10e on the front end side thereof.
  • a rubber material that functions as the packing 13 is injected into the part and is injection-molded as indicated by the white arrow.
  • heat is applied to a rubber material including the first mold A and the second mold B (denoted by the same reference numeral 13 as the packing) to cause a chemical reaction (vulcanization).
  • the packing 13 can be formed along the opening 10e.
  • the thickness of the casing body 10a is not uniform or the casing body 10a is partially deformed.
  • the injection molding using a mold cannot raise productivity and also has a problem that the production cost increases.
  • FIG. 9 shows, as a reference example, an enlarged cross-sectional view with a U-shaped packing 32 in the center. 9 also shows a configuration in which the packing 32 is disposed along the large-diameter portion 12a of the shaft, similarly to the example shown in FIG.
  • a ring-shaped packing holder 31 that receives the expansion pressure of the return spring 11 is provided, and the cross-section is U-shaped in an annular space formed between the packing holder 31 and the large-diameter portion 12a of the shaft.
  • the ring-shaped packing 32 made is arranged.
  • a configuration for sealing between the casing 10 and the large-diameter portion 12a of the shaft using the packing 32 having a U-shaped cross section is disclosed in Patent Document 2, for example.
  • one leg portion of the packing 32 having a U-shaped cross section slides in contact with the large-diameter portion 12a of the shaft that relatively moves in the axial direction.
  • a seal against the shaft can be secured.
  • the configuration shown in FIG. 9 since the seal between the outer side surface of the packing holder 31 and the inner side surface of the casing body 10a is incomplete, for example, an O-ring indicated by reference numeral 33 is mounted between them. Other measures such as are necessary. Therefore, the configuration shown in FIG. 9 also includes the U-shaped packing 32 and the O-ring 33, and thus the increase in the number of parts and the number of assembly steps is unavoidable. Similarly to the example shown in FIG. The problem of up cannot be solved.
  • the problem to be solved by the present invention is that a single packing can ensure good sealing performance at two locations between the shaft and the casing, and productivity including assembly man-hours and the like. It is an object of the present invention to provide a seal structure for an actuator that is excellent in performance and can sufficiently reduce the product cost.
  • An actuator seal structure made to solve the above-described problems includes a shaft that moves in the axial direction of the actuator, a casing that covers the shaft along the axial direction, the shaft, and the casing. And a packing disposed around the opening for inserting the shaft formed in the front end of the casing, and supporting the packing on the front side, and urging the shaft in the backward direction on the back side
  • a packing holder that receives the contact of the return spring, and the packing includes a sliding contact surface that is in sliding contact with the shaft on an inner peripheral side, and an inner surface of the front end portion of the casing on the outer peripheral side of the sliding contact surface.
  • the abutting part that abuts the part, and the advancing action of the packing holder by the return spring causes the abutting of the packing. But it characterized in that it is in contact with the front end inner surface of the casing.
  • the packing disposed around the shaft insertion opening formed at the front end portion of the casing has a sliding surface that slides on the shaft moving in the axial direction, and this sliding contact.
  • a contact portion that contacts a part of the inner surface of the front end portion of the casing is integrally formed on the outer side of the surface.
  • the contact part formed in the said packing receives the advancing action of the packing holder by a return spring, and it is comprised so that it may contact
  • the packing has a U-shaped cross-sectional shape perpendicular to the circumferential direction on the inner peripheral side, and a U-shaped inner leg portion is in sliding contact with the shaft.
  • a contact portion with the casing is formed in a disk shape continuously to the U-shaped outer leg portion, and protrudes in the axial direction of the actuator on at least one of the front surface or the back surface of the contact portion.
  • a configuration in which the protruding portion is formed integrally with the packing is employed.
  • a concave portion is formed along a circumference at a connection portion between the U-shaped outer leg portion and the contact portion of the casing, and the packing holder is formed on the packing. It is desirable that a protruding portion that fits into the recess is formed on the front side.
  • a single seal can ensure good sealing performance between the shaft moving in the axial direction of the actuator and the casing. Accordingly, it is possible to provide an actuator seal structure that is excellent in productivity including assembly man-hours and the like and can achieve a sufficient reduction in product cost.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view in the vicinity of a front end portion of a casing in the actuator shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which showed the example of the conventional thermoactuator (patent document 1).
  • FIG. 7 It is sectional drawing explaining the state which injection-molds packing to opening of the casing shown in FIG. 7 including a metal mold
  • thermoactuator shown in FIGS. 1 to 5 using a thermoelement that operates according to the coolant temperature of the engine as an example.
  • 1 to 5 used in the following description, the same parts are indicated by the same reference numerals.
  • some drawings are given reference numerals and the detailed configuration thereof is shown. The description may be made with reference to the reference numerals attached to other drawings.
  • thermoactuator 1 a portion corresponding to the retainer 4 shown in FIG. 6 is formed integrally with the shaft 12 to constitute a large-diameter portion 12a of the shaft. That is, the same configuration as the example shown in FIG. 7 is adopted. And the hollow part 12b is formed in the axial center part of the large diameter part 12a, the guide part 7 is accommodated in this hollow part 12b, and the front-end
  • a flange portion 12c is formed at the base end portion of the large diameter portion 12a, and the rear end portion of the return spring 11 is in contact with the flange portion 12c, and urges the shaft 12 in the backward direction. Further, the front end portion of the return spring 11 applies a biasing force to push the packing 16 toward the front end portion side of the casing 10 via the packing holder 17.
  • thermoactuator 1 As shown in FIG. 1, an O-ring 15 is attached around the thermo element 6 including the element case 3, and coolant leaks from the engine (not shown) side to which the thermo actuator 1 is attached. It is configured to prevent it.
  • the other basic configuration of the thermoactuator 1 shown in FIG. 1 is the same as the configuration shown in FIG. 6. Therefore, the same reference numerals as those in FIG. .
  • the packing 16 is formed in a ring shape from a rubber material, and a packing holder 17 formed in the same ring shape that supports the packing 16 overlaps the back side of the packing 16. Be placed.
  • the packing 16 and the packing holder 17 are disposed in a space between the large diameter portion 12a of the shaft 12 and the casing 10 as shown in FIG.
  • the packing 16 is disposed immediately below a shaft insertion opening 10 e formed at the front end of the casing 10.
  • the ring-shaped packing 16 has a U-shaped cross-sectional shape orthogonal to the circumferential direction, and the U-shaped inner leg portion 16 a is formed on the inner circumferential side.
  • a sliding contact surface that is in sliding contact with the shaft is configured. That is, as shown in FIG. 5 described later, the packing 16 is deformed in a direction in which the U-shaped inner leg portion 16a is in contact with the large diameter portion 12a of the shaft 12 and the inner diameter is expanded, It acts so that a seal is effectively made between the large-diameter portion 12a of the shaft 12.
  • the contact portion 16c to the casing 10 described above is formed in a disc shape continuously to the outer leg portion 16b formed in the U shape of the packing 16. Then, on the front surface and the back surface of the disk-shaped contact portion 16 c, protrusions 16 d and 16 e having a circular cross section are formed integrally with the packing 16. In this embodiment, the protrusions 16d and 16e are continuously formed in a ring shape along the circumferential direction of the disk-like contact portion 16c. Further, a recess 16f is formed along the circumference on the back side facing the packing holder 17 side at the connecting portion between the outer leg portion 16b of the packing 16 and the contact portion 16c.
  • FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the ring-shaped packing holder 17 cut along a plane orthogonal to the circumferential direction.
  • the packing holder 17 has an inner circumferential surface on the front surface (upper surface) side.
  • a housing portion 17a for housing the inner peripheral portion of the packing 16 formed in a U shape is formed.
  • a press-contact portion 17b that protrudes in a step shape is formed in a ring shape on the outside of the storage portion 17a, and a press-contact portion extends along the inside of the press-contact portion 17b between the storage portion 17a and the press-contact portion 17b.
  • a protruding portion 17c that slightly protrudes further forward than 17b is formed in a ring shape.
  • a flat spring receiving portion 17d is formed in a ring shape along the outer periphery thereof, and as described above, the front end portion of the return spring 11 contacts the spring receiving portion 17d. Touched.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a state in which the packing 16 and the packing holder 17 are assembled to the front end portion in the casing 10. That is, the packing holder 17 supports the packing 16 on the front surface side and receives contact with the return spring 11 that urges the shaft 12 in the backward direction on the back surface side.
  • the pressure contact portion 17b of the packing holder 17 receives the urging force of the return spring 11 and presses against the contact portion 16c of the packing 16 so that the front surface of the contact portion 16c is in close contact with the inner wall surface of the front end portion of the casing 10. Acts as follows.
  • the protrusions 16d and 16e on the front side and the back side formed on the packing contact portion 16c are protruded from the contact portion 16c as shown by broken lines in FIG. Under force, it is made flat. Thereby, it contributes to improving the sealing effect
  • the packing holder 17 formed in a ring shape relatively moves around the large-diameter portion 12a of the shaft, and a part thereof slides along the large-diameter portion 12a.
  • a composite material in which carbon fiber and filler are filled in polyphenylene sulfide is used as a material constituting the shaft 12 (large diameter portion 12a), preferably PPS- (CF + MH) 50, and its Rockwell hardness. Is approximately HRM105.
  • a composite material in which polyphenylene sulfide is filled with Teflon (registered trademark) and filler is used, preferably PPS-PTFE-MH30, and its Rockwell hardness is approximately HRM75. It is.
  • thermoactuator which can reduce the temporal change about the sealing performance by the packing 16 always slidably contacting the shaft 12 can be provided.
  • the disk-like contact portion 16c provided in the packing 16 has protrusions 16d and 16e each having an arcuate cross section on the front surface and the back surface thereof along the circumferential direction. It is formed in a ring shape.
  • the front side and rear side projections 16d and 16e formed on the packing contact part 16c are between the shaft 12 (the large diameter part 12a of the shaft) and the casing 10. As long as a good sealing property can be ensured at two locations, a configuration in which only the protruding portion 16d is provided or a configuration in which only the protruding portion 16e is provided may be provided, and the protruding portions 16d and 16e may be omitted.
  • thermoactuator driven by the thermoelement Although the embodiment described above has exemplified the thermoactuator driven by the thermoelement, the seal structure according to the present invention is not limited to the thermoactuator, but can be similarly applied to other actuators. Can be obtained.

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Abstract

単体のパッキンによって、シャフトとの間およびケーシングとの間の２か所において良好なシール性を確保できるアクチュエータのシール構造を提供すること。アクチュエータの軸方向に移動するシャフト１２と、シャフトを軸方向に沿って覆うケーシング１０と、シャフト１２とケーシング１０との間の空間部に配置され、ケーシングの前端部に形成されたシャフト挿通用の開口１０ｅ周辺に配置されたパッキン１６と、パッキンを前面側において支持し、背面側においてシャフトを後退方向に付勢する戻しばね１１の当接を受けるパッキンホルダ１７とが備えられる。パッキン１６は、シャフトに摺接する摺接面１６ａと、摺接面の外側にケーシングの前端部内面の一部に当接する当接部１６ｃとが一体に形成され、戻しばねによるパッキンホルダ１７の前進作用を受けて、パッキンの当接部１６ｃが、ケーシング１０の前端部内面に当接される。

Description

アクチュエータのシール構造
　この発明は、例えばエンジンに取り付けられ、エンジン側の温度変化に伴うワックスの膨張、収縮により駆動用のシャフトを進退させるアクチュエータのシール構造に関する。
　エレメントケースに収容されたワックスが温度変化によって膨張、収縮することにより、駆動用シャフトが進退するサーモアクチュエータが知られている。また従来からこのサーモアクチュエータを、エンジンのラジエータ用シャッタ（遮蔽板）の駆動源として利用することが提案されている。
　例えば、特許文献１には、本出願人が提案したサーモアクチュエータが開示されている。このサーモアクチュエータを図６に示すと共に、この図６に基づいて従来のサーモアクチュエータとその利用例について説明する。
　図６に示すように、サーモアクチュエータ１は、ワックス２が収納されたエレメントケース３と、このエレメントケース３を後端側に支持すると共に、前端側においてリテーナ４を進退可能に保持する支持部５とを備える。前記エレメントケース３と支持部５とはカシメ加工により連結されてサーモエレメント６を構成し、このサーモエレメント６において温度変化がリフト量（リテーナ４の移動量）に変換される。
　なお、前記サーモエレメント６を構成するエレメントケース３、支持部５は、例えば真鍮により形成されている。
　前記リテーナ４は、前記支持部５に一体的に形成された略円筒状のガイド部７の周りを囲っており、前記ガイド部７内には、円柱状のピストン８が前後方向（軸方向）に移動可能に保持されている。
　そして、前記ワックス２が温度変化によって膨張、収縮することにより、ダイヤフラム９が変形する。更に、前記ダイヤフラム９の変形に応じて前記ピストン８が前記ガイド部７に対して前後移動することにより、リテーナ４を進退させるように構成されている。
　そして、リテーナ４と同軸状にリテーナ４の先端側から突出するシャフト１２が備えられ、前記シャフト１２は、その先端が複数の遮蔽板２１を備えた開閉機構２０に接続されている。これにより、シャフト１２はリテーナ４の進退移動に同期して軸方向に進退移動し、前記複数の遮蔽板２１を連動して回動（開閉）させるように動作する。
　リテーナ４および支持部５の周囲には、それらを囲うようにして筒状のケーシング１０が設けられ、リテーナ４とケーシング１０との間の隙間空間には、軸方向に伸縮可能な戻しばね１１が配置されている。
　前記戻しばね１１の前端部はケーシング１０の内側前端部に着座し、後端部はリテーナ４の基端部において周方向に突出した鍔部４ａに当接されており、これによって戻しばね１１は、リテーナ４およびシャフト１２を後退方向に付勢している。
　すなわち、戻しばね１１によりリテーナ４は、常に後退方向に付勢されるが、サーモエレメント６に対し、前記リテーナ４が前進する際には、戻しばね１１を縮めるように作用する。なおケーシング１０の前端側の開口１０ｅには、リング状のパッキン１３が設けられており、リテーナ４の進退動作に拘わらず前記パッキン１３によって、ケーシング１０内をシールしている。
　また、ケーシング１０は、前記したようにリテーナ４およびサーモエレメント６の周囲を覆うケーシング本体１０ａと、ケーシング本体１０ａの基端部から外側に拡がるフランジ１０ｂとを有している。前記フランジ１０ｂには、ねじ留めの際に利用する貫通孔１０ｃが設けられている。
　また、前記ケーシング本体１０ａには、その基端部側の開口１０ｄから、支持部５が圧入されて連結されており、前記フランジ１０ｂに、支持部５の周面から外周方向に全周に亘って突出する鍔部５ａの一面側（前面側）が当接した状態になされている。
　前記したサーモアクチュエータ１をエンジンに取り付けるには、まず、エレメントケース３およびこれを支持する支持部５の後部を、エンジンに形成された収納孔（図示せず）に挿入する。また、ケーシング１０のフランジ１０ｂによって、支持部５の鍔部５ａをエンジン側に押さえ付けた状態で、貫通孔１０ｃに挿通された図示せぬねじを利用してケーシング１０をエンジンに固定する。
　このようにサーモアクチュエータ１をエンジンに取り付けることにより、エンジン側の温度変化に伴うワックス２の膨張、収縮によりシャフト１２を進退させることができ、これにより通風制御のための遮蔽板２１の開閉動作を実現することができる。
　ところで、特許文献１に開示された図６に示すサーモアクチュエータ１においては、ケーシング１０の前端部側の開口１０ｅに沿って、パッキン１３が取り付けられており、このパッキン１３によって軸方向に移動するリテーナ４との間でシールを果たし、ケーシング外からの例えばダストもしくは雨水等がサーモアクチュエータ１内に侵入するのを阻止するように構成されている。
　図７は前記したパッキン１３が施されたケーシング１０の前端部側の開口１０ｅ付近におけるサーモアクチュエータ１の具体的な構成を、その一部を破断して示した斜視図であり、図６に示した各部に相当する部分を同一符号で示している。
　なお、図７に示す例においては、図６に示したリテーナ４がその先端部に取り付けられたシャフト１２と一体に成型されており、図６に示したリテーナ４に相当する部分がシャフト１２の大径部１２ａを構成している。そして、大径部１２ａには軸芯に沿って中空部１２ｂが形成されて、この中空部１２ｂ内にガイド部７が収容され、ガイド部７から突出するピストン８の先端部が、中空部１２ｂ内においてシャフト１２に嵌合されて取り付けられている。
　図７に示したように、ケーシング１０の前端部の開口（シャフト挿通用の開口）１０ｅに沿って、リング状のパッキン１３を施すには、例えば図８に示したように第１金型Ａと第２金型（コア部材）Ｂとを用いた射出成型が利用される。
　すなわち、第１金型Ａと第２金型Ｂの間にケーシング本体１０ａを装着し、その前端部側の開口１０ｅに沿って形成された第１金型Ａと第２金型Ｂとの空間部に、白抜きの矢印で示すように、パッキン１３として機能するゴム素材を注入し射出成型する。
　続いて、第１金型Ａと第２金型Ｂとを含むゴム素材（パッキンと同一の符号１３で示す。）に熱を加えて化学反応（加硫）を起こすことで、ケーシング本体１０ａの開口１０ｅに沿って、パッキン１３を形成することができる。
　前記したように第１と第２の金型Ａ，Ｂを用いてケーシング本体１０ａにパッキン１３を形成する場合には、ケーシング本体１０ａの板厚の不均一、或いはケーシング本体１０ａの部分的な変形などの影響を受けて、パッキン１３の成形にばらつきが生じ易いという問題がある。しかも金型を用いることによる射出成型は、生産性を上げることができず、生産コストも上昇するという問題も抱えることになる。
　そこで、リング状のパッキンの単体を別工程において成形し、リング状のパッキンホルダによって前記パッキンを保持した構成を採用することが考えられる。これには断面がＵ字状に成形されたパッキンを好適に利用することができる。
　図９はその参考例として、断面がＵ字状のパッキン３２を中央にした拡大断面図で示している。この図９に示す例においても、図７に示した例と同様にシャフトの大径部１２ａに沿ってパッキン３２を配置した構成を示している。
　加えて戻しばね１１の拡開圧力を受けるリング状のパッキンホルダ３１が備えられ、パッキンホルダ３１とシャフトの大径部１２ａとの間に形成された環状の空間部に、断面がＵ字状になされたリング状のパッキン３２が配置される。
　このように断面がＵ字状になされたパッキン３２を用いて、ケーシング１０とシャフトの大径部１２ａとの間をシールする構成は、例えば特許文献２に開示されている。
特開２０１５－１０５６４５号公報 特開２０１０－２４９１４４号公報
　ところで図９に示した参考例の構成によると、断面がＵ字状に形成されたパッキン３２の一方の脚部が、軸方向に相対移動するシャフトの大径部１２ａに接して摺動するので、これによりシャフトに対するシールを確保することができる。
　しかし、図９に示した構成においては、パッキンホルダ３１の外側面とケーシング本体１０ａの内側面との間のシールが不完全になるために、両者間に符号３３で示す例えばＯリングを装着する等の別の対処が必要となる。したがって、図９に示した構成においても、断面がＵ字状のパッキン３２とＯリング３３を備えることから、部品点数と組み立て工数の増加は免れず、図７に示した例と同様に、コストアップの問題を解消することができない。
　したがって、この発明が解決しようとする課題は、単体のパッキンによって、シャフトとの間およびケーシングとの間の２か所において良好なシール性を確保することができると共に、組み立て工数等を含む生産性に優れ、十分な製品コストの低減を果たすことができるアクチュエータのシール構造を提供することにある。
　前記した課題を解決するためになされた、この発明に係るアクチュエータのシール構造は、アクチュエータの軸方向に移動するシャフトと、前記シャフトを前記軸方向に沿って覆うケーシングと、前記シャフトと前記ケーシングとの間の空間部に配置され、ケーシングの前端部に形成されたシャフト挿通用の開口周辺に配置されたパッキンと、前記パッキンを前面側において支持し、背面側において前記シャフトを後退方向に付勢する戻しばねの当接を受けるパッキンホルダとが備えられ、前記パッキンには、内周側に前記シャフトに摺接する摺接面と、前記摺接面の外周側に前記ケーシングの前端部内面の一部に当接する当接部とが一体に形成され、前記戻しばねによる前記パッキンホルダの前進作用を受けて、前記パッキンの前記当接部が、前記ケーシングの前端部内面に当接されることを特徴とする。
　すなわち、前記したアクチュエータのシール構造によると、ケーシングの前端部に形成されたシャフト挿通用の開口周辺に配置されたパッキンには、軸方向に移動するシャフトに摺接する摺接面と、この摺接面の外側にケーシングの前端部内面の一部に当接する当接部とが一体に形成される。そして、戻しばねによるパッキンホルダの前進作用を受けて、前記パッキンに形成された当接部が、前記ケーシングの前端部内面に当接するように構成される。
　この場合、一つの好ましい形態においては、前記パッキンは、周方向に直交する断面形状が内周側においてＵ字状に形成され、Ｕ字状の内側の脚部が前記シャフトに摺接する摺接面であり、前記Ｕ字状の外側の脚部に連続して前記ケーシングとの当接部が円板状に形成され、前記当接部の前面または背面の少なくとも一方に、アクチュエータ軸方向に突出する突起部が前記パッキンと一体に成形された構成が採用される。
　また、前記パッキンの背面において、前記Ｕ字状の外側の脚部と前記ケーシングとの当接部との連結部分に周に沿って凹部が形成され、前記パッキンホルダは、前記パッキンに形成された凹部に嵌入する突出部が前面側に形成されていることが望ましい。
　さらに、前記シャフトの素材は、前記パッキンホルダの素材より硬度が高い素材を用いることが望ましい。
　前記したこの発明に係るアクチュエータのシール構造によると、単体のパッキンによって、アクチュエータの軸方向に移動するシャフトとの間およびケーシングとの間の２か所において良好なシール性を確保することができる。
　したがって、組み立て工数等を含む生産性に優れ、十分な製品コストの低減を果たすことができるアクチュエータのシール構造を提供することができる。
この発明に係るシール構造を採用したアクチュエータについて、その一部を破断して示した斜視図である。 パッキンとパッキンホルダの外観構成を示した斜視図である。 パッキンを周方向に直交する面で切断した状態の拡大断面図である。 パッキンホルダを周方向に直交する面で切断した状態の拡大断面図である。 図１に示したアクチュエータにおけるケーシングの前端部付近における拡大断面図である。 従来（特許文献１）のサーモアクチュエータの例を示した断面図である。 ケーシングの開口にパッキンを射出成型した従来例について一部を破断して示した斜視図である。 図７に示すケーシングの開口にパッキンを射出成型する状態を、金型を含めて説明する断面図である。 参考例であるシール構造のケーシングの前端部付近における拡大断面図である。
　以下、この発明に係る実施形態のアクチュエータのシール構造について、エンジンの冷却液温度によって動作するサーモエレメントを用いた図１～図５に示すサーモアクチュエータを例にして説明する。
　なお、以下の説明に用いる図１～図５においては、同一部分を同一符号で示しているが、紙面の都合により一部の図面については代表的な部分に符号を付け、その詳細な構成はその他の図面に付けた符号を引用して説明する場合もある。
　図１に示すサーモアクチュエータ１の形態は、図６に示したリテーナ４に相当する部分がシャフト１２と一体に成形されて、シャフトの大径部１２ａを構成している。すなわち、図７に示した例と同様の構成が採用されている。そして、大径部１２ａの軸芯部分には中空部１２ｂが形成されて、この中空部１２ｂ内にガイド部７が収容され、ガイド部７から突出するピストン８の先端部が、中空部１２ｂ内においてシャフト１２に嵌合されて同軸状に取り付けられている。
　また、前記大径部１２ａの基端部には鍔部１２ｃが形成されて、戻しばね１１の後端部が鍔部１２ｃに当接し、シャフト１２を後退方向に付勢している。また、戻しばね１１の前端部は、パッキンホルダ１７を介して、パッキン１６に対してケーシング１０の前端部側に向かって押し出す付勢力を与えている。
　そして、図１に示すようにエレメントケース３を含むサーモエレメント６の周囲には、Ｏリング１５が取り付けられて、サーモアクチュエータ１が取り付けられるエンジン（図示せず）側からの冷却液の液漏れが防止できるように構成している。
　図１に示したサーモアクチュエータ１のその他の基本構成は、図６に示した構成と同様であり、したがって、相当する各部に図６と同一の符号を付けて、各部の重複する説明は省略する。
　前記したパッキン１６は、図２に示すようにゴム素材によりリング状に形成され、このパッキン１６の背面側に、このパッキン１６を支持する同じくリング状に形成されたパッキンホルダ１７が重なるようにして配置される。
　前記パッキン１６およびパッキンホルダ１７は、図１に示すようにシャフト１２の大径部１２ａとケーシング１０の間の空間部に配置されている。そして、前記パッキン１６は、ケーシング１０の前端部に形成されたシャフト挿通用の開口１０ｅの直下に配置されている。
　また、リング状のパッキン１６は、図３に拡大断面図で示したように、周方向に直交する断面形状が内周側においてＵ字状に形成され、Ｕ字状の内側の脚部１６ａが前記シャフトに摺接する摺接面を構成している。すなわち、パッキン１６は後で説明する図５に示すように、Ｕ字状の内側の脚部１６ａがシャフト１２の大径部１２ａに接して、その内径が拡開する方向に変形することで、シャフト１２の大径部１２ａとの間で効果的にシールがなされるように作用する。
　また、図３に示すように前記パッキン１６のＵ字状に形成された外側の脚部１６ｂに連続して、前記したケーシング１０への当接部１６ｃが円板状に形成されている。
　そして、円板状の当接部１６ｃの前面および背面には、断面が円弧状の突起部１６ｄ，１６ｅが前記パッキン１６と一体に成形されている。
　なお、この実施の形態においては前記した突起部１６ｄ，１６ｅは、円板状の当接部１６ｃの周方向に沿ってそれぞれ連続してリング状に形成されている。
　また、前記したパッキン１６の外側脚部１６ｂと、前記した当接部１６ｃとの連結部分におけるパッキンホルダ１７側に面した背面側には、周に沿って凹部１６ｆが形成されている。
　図４は前記したリング状のパッキンホルダ１７を、周方向に直交する面で切断した拡大断面図で示しており、このパッキンホルダ１７には、その前面（上面）側の内周面に沿って、前記パッキン１６のＵ字状に形成された内周部を収容する収容部１７ａが形成されている。
　そして、収容部１７ａの外側には段状に突出した圧接部１７ｂがリング状に形成されると共に、前記収容部１７ａと圧接部１７ｂとの間には、圧接部１７ｂの内側に沿って圧接部１７ｂよりもさらに前方に若干突出する突出部１７ｃがリング状に形成されている。
　また、パッキンホルダ１７の背面側には、その外周に沿って平坦状のばね受け部１７ｄがリング状に形成されており、前記したとおり、このばね受け部１７ｄに戻しばね１１の前端部が当接される。
　図５は、前記したパッキン１６およびパッキンホルダ１７をケーシング１０内の前端部に組み付けた状態を拡大して示している。すなわち、パッキンホルダ１７は、前記パッキン１６を前面側において支持すると共に、背面側において前記シャフト１２を後退方向に付勢する戻しばね１１の当接を受ける。
　そして、パッキンホルダ１７の前記した圧接部１７ｂは、戻しばね１１の付勢力を受けて、パッキン１６の当接部１６ｃに圧接し、当接部１６ｃの前面をケーシング１０の前端部内壁面に密着させるように作用する。
　この時、パッキンの当接部１６ｃに形成された前面側および背面側の各突起部１６ｄ，１６ｅは、図５に破線で示すように当接部１６ｃから突出した状態から、パッキンホルダ１７の圧接力を受けて、平坦状になされる。これにより、当接部１６ｃとケーシング１０との間のシール作用をより効果的に向上させることに寄与するものとなる。
　したがって、この実施の形態によると、リング状に形成された単体のパッキン１６によって、シャフト１２（シャフトの大径部１２ａ）との間およびケーシング１０との間の２か所において良好なシール性を確保することができる。
　一方、例えばエンジンからの熱を受けることによるサーモエレメント６の作用により、シャフト１２（大径部１２ａ）が前進すると、図５に示すようにパッキンホルダ１７の背面１７ｄが戻しばね１１から受ける拡開圧力も増加することになり、この拡開圧力は、パッキン１６の円板状の当接部１６ｃに加わる。その結果、当接部１６ｃの軸方向に圧縮されるゴム肉部が、軸直角方向に膨張する。
　このとき、パッキンホルダ１７に形成されているリング状の突出部１７ｃがパッキン１６の背面側の凹部１６ｆに入り込んでいるため、パッキン１６の内周側に形成されているＵ字状部分に対する、上記パッキン１６の当接部１６ｃの弾性変形挙動の影響を効果的に阻止することができる。これにより、パッキン１６のＵ字状内側脚部１６ａによるシャフトの大径部１２ａへの摺動圧の変動を、一定の範囲内に収めることができ、軸方向に移動するシャフト１２に対するシール圧の安定性を確保することができる。
　また、図５に示されているように、リング状に形成されたパッキンホルダ１７は、シャフトの大径部１２ａを軸として相対移動し、一部が大径部１２ａに沿って摺動するように作用する。
　実施例では、シャフト１２（大径部１２ａ）を構成する素材としてポリフェニレン・サルファイドにカーボンファイバーおよびフィラーを充填した複合材料が用いられ、好ましくはＰＰＳ－（ＣＦ＋ＭＨ）５０であり、そのロックウェル硬さは、おおよそＨＲＭ１０５である。
　また、パッキンホルダ１７を構成する素材として、ポリフェニレン・サルファイドにテフロン（登録商標）およびフィラーを充填した複合材料が用いられ、好ましくはＰＰＳ－ＰＴＦＥ－ＭＨ３０であり、そのロックウェル硬さは、おおよそＨＲＭ７５である。
　すなわち、この実施の形態においては、パッキンホルダ１７に対して、シャフト１２の硬度がより高い素材が用いられている。これにより、互いに摺接するシャフト１２とパッキンホルダ１７のうち、シャフト１２側の摩耗の度合いを少なくすることができる。
　これにより、常にシャフト１２に摺接するパッキン１６によるシール性について、その経時変化を軽減させることができるサーモアクチュエータを提供できる。
　また、以上説明した実施の形態においては、パッキン１６に備えられた円板状の当接部１６ｃには、その前面および背面にそれぞれ断面が円弧状の突起部１６ｄ，１６ｅが周方向に沿ってリング状に形成されている。他の実施例として、パッキンの当接部１６ｃに形成された前面側および背面側の各突起部１６ｄ，１６ｅについて、シャフト１２（シャフトの大径部１２ａ）との間およびケーシング１０との間の２か所において良好なシール性を確保することができれば、突起部１６ｄのみを設ける構成または突起部１６ｅのみを設ける構成であってもよく、さらに突起部１６ｄ，１６ｅはなくてもよい。
　以上説明した実施の形態は、サーモエレメントにより駆動されるサーモアクチュエータを例にしているが、この発明に係るシール構造は、サーモアクチュエータに限らず、その他のアクチュエータに採用することで、同様の作用効果を得ることができる。
　１　　　サーモアクチュエータ
　２　　　ワックス
　３　　　エレメントケース
　４　　　リテーナ
　５　　　支持部
　５ａ　　鍔部
　６　　　サーモエレメント
　７　　　ガイド部
　８　　　ピストン
　９　　　ダイヤフラム
　１０　　ケーシング
　１０ａ　ケーシング本体
　１０ｂ　フランジ
　１０ｃ　貫通孔
　１０ｄ　基端部開口
　１０ｅ　前端部開口
　１１　　戻しばね
　１２　　シャフト
　１２ａ　大径部
　１２ｂ　中空部
　１２ｃ、４ａ　鍔部
　１５　　Ｏリング
　１３、１６　　パッキン
　１６ａ　内側脚部
　１６ｂ　外側脚部
　１６ｃ　当接部
　１６ｄ　前面側突起部
　１６ｅ　背面側突起部
　１６ｆ　凹部
　１７　　パッキンホルダ
　１７ａ　収容部
　１７ｂ　圧接部
　１７ｃ　突出部
　１７ｄ　ばね受け部

Claims (4)

  1. 　アクチュエータの軸方向に移動するシャフトと、
    　前記シャフトを前記軸方向に沿って覆うケーシングと、
    　前記シャフトと前記ケーシングとの間の空間部に配置され、ケーシングの前端部に形成されたシャフト挿通用の開口周辺に配置されたパッキンと、
    　前記パッキンを前面側において支持し、背面側において前記シャフトを後退方向に付勢する戻しばねの当接を受けるパッキンホルダとが備えられ、
    　前記パッキンには、内周側に前記シャフトに摺接する摺接面と、前記摺接面の外周側に前記ケーシングの前端部内面の一部に当接する当接部とが一体に形成され、前記戻しばねによる前記パッキンホルダの前進作用を受けて、前記パッキンの前記当接部が、前記ケーシングの前端部内面に当接されることを特徴とするアクチュエータのシール構造。
  2. 　前記パッキンは、周方向に直交する断面形状が内周側においてＵ字状に形成され、Ｕ字状の内側の脚部が前記シャフトに摺接する摺接面であり、前記Ｕ字状の外側の脚部に連続して前記ケーシングとの当接部が円板状に形成され、
    　前記当接部の前面または背面の少なくとも一方に、アクチュエータ軸方向に突出する突起部が前記パッキンと一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータのシール構造。
  3. 　前記パッキンの背面において、前記Ｕ字状の外側の脚部と前記ケーシングとの当接部との連結部分に周に沿って凹部が形成され、前記パッキンホルダは、前記パッキンに形成された凹部に嵌入する突出部が前面側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータのシール構造。
  4. 　前記シャフトの素材は、前記パッキンホルダの素材より硬度が高いことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータのシール構造。
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