(57)【要約】【課題】第１シール部と第２シール部との間の空間に蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる密封装置を提供する。【解決手段】燃料ポンプ用の密封装置１の第１シール部１１の低圧側Ｌに配置され、軸３００の表面３０１に摺動自在に接触するシールリップ１６、１７を有する第２シール部１２に、密封空間Ｓに開口する第１開口部２１と低圧側Ｌに開口する第２開口部２２との間を塞ぐように設けられ、密封空間Ｓの圧力が低圧側Ｌの圧力に対して上昇したときに密封空間Ｓの圧力がシールリップの破損を生ぜしめる程度の圧力まで上昇する前に第１開口部２１と第２開口部との間を疎通させる膜部２３を有し、膜部２３が第１開口部２１と第２開口部との間を疎通させることによって密封空間Ｓと低圧側Ｌとを連通可能となる連通孔２０を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2010014205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプにおいて軸方向に相対的に往復移動するように設けられた軸と該軸が挿通される軸孔とを有するハウジングとの間に形成される環状隙間において、軸方向一方側の第１密封領域に存在する燃料が軸方向他方側の第２密封領域に侵入するのを防止するとともに、前記第２密封領域に存在するオイルが前記第１密封領域に侵入するのを防止すべく、第１密封領域側に配置される第１シール部と、第２密封領域側に配置される第２シール部と、を備える密封装置であって、
前記第２シール部が、
前記軸と前記軸孔のうちの一方の表面に摺動自在に接触するシールリップと、
前記第１シール部と前記第２シール部との間の密封空間に開口する第１開口部、前記第２密封領域に開口する第２開口部、及び、前記第１開口部と前記第２開口部との間を塞ぐように設けられるとともに、前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると前記密封空間の圧力が前記シールリップの破損を生ぜしめる高さにまで上昇する前に前記第１開口部と前記第２開口部との間を疎通させる膜部、を有し、前記膜部が前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通することによって前記密封空間と前記第２密封領域とを連通可能となる連通孔と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記膜部が、前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通しうるように破損を生じる厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記膜部の厚みが、前記シールリップの厚みよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記膜部が、
前記オイルが表面張力により保持されることによって塞がるような大きさの小孔を有しており、
前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記小孔が拡大するような変形を生じることで前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料を高圧力に加圧するための燃料ポンプ用の密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関では、低燃費や高出力等の性能向上を図るために、シリンダ内に高圧力の燃料を直接噴射して燃焼させる方式のものが多く採用されている。このような内燃機関には、燃料を高圧化するためのポンプが搭載されており、その高圧燃料ポンプのプランジャ（軸）部には、図３に示すような密封装置が使用されている。図３は、従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。
【０００３】
密封装置１０１は、プランジャ（軸）の摺動部側からカム側へ燃料が流出するのを防止するとともに、カム側からプランジャ摺動部側へオイルが侵入するのを防止するために用いられるものである。
【０００４】
密封装置１０１は、ハウジング１１１の端部に設置されており、密封対象側である高圧側Ｈには高圧燃料（ガソリン、アルコール、軽油等）が供給され、反密封対象側である低圧側Ｌには潤滑や冷却を目的とするオイルが密封されている。
【０００５】
密封装置１０１は、ハウジング１１１の端部外周に嵌合する筒部１０２ａを有する金属環１０２と、この金属環１０２の筒部１０２ａ低圧側Ｌ端に設けられた内向きフランジ部１０２ｂから高圧側Ｈ及び低圧側Ｌにそれぞれ延出して軸１１０に摺動自在に接触するゴム状弾性体製の第１、第２シールリップ１０３，１０４と、を備えている。
【０００６】
しかしながら、このような密封装置では、薄肉形状のゴム状弾性体からなるシールリップの過大摩耗、破損等のおそれがあるため、高圧のポンプ用として採用するためには、ドレーンポートの追加等により高圧燃料の圧力を常用０〜０．６ＭＰａに抑えることが必要となる。したがって、ポンプ構造が複雑となりコストが高くなってしまう。
【０００７】
一方、ドレーンポートの追加等を要することなく高圧下で使用可能な密封装置として、特許文献１には、図４に示すようなものが提案されている。図４は、従来技術に係る他の密封装置の模式的半断面図である。
【０００８】
図４に示すように、密封装置２０１は、内径が拡径されたハウジング１１１の端部に、高圧側Ｈから第１シール部２０２、第２シール部２０３の順に取り付けられている。
【０００９】
第１シール部２０２は、軸１１０に摺動自在に密封接触する樹脂製シール部材としての樹脂リング２２１と、樹脂リング２２１を軸１１０に付勢する付勢部材としてのＯリング２２２と、から構成される。
【００１０】
シール押さえ２０４の取付溝には、第２シール部２０３が嵌め込まれ、第２シール部２０３が軸１１０に当接・摺動して低圧側Ｌのシールを行っている。第２シール部２０３は、スクィーズパッキンであるＸリング２３１を用いている。
【００１１】
しかしながら、この密封装置２０１は、第１シール部２０２と第２シール部２０３との間の密封空間に蓄圧が発生するのを回避するための機構を備えていないため、蓄圧の発生によって摺動抵抗が増大し、シール破損等を生じてシール機能を維持することができなく
なるおそれがある。
【００１２】
また、特許文献１には、第２シール部として、断面略Ｕ字状のリップパッキンを採用した構成も開示されているが、該構成においては、第２シール部のシールリップがリップパッキンの低圧側Ｌに延びるシールリップのみとなるため、作動条件によっては高圧側Ｈの液体を低圧側Ｌにかき出してしまう可能性がある。したがって、シール破損のおそれは少ないものの漏れが多く生じてしまうことになり、シール機能を維持するためには作動条件が制約されてしまう。
【特許文献１】ＷＯ２００２／０９９３２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、第１シール部と第２シール部との間の密封空間に蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
燃料ポンプにおいて軸方向に相対的に往復移動するように設けられた軸と該軸が挿通される軸孔とを有するハウジングとの間に形成される環状隙間において、軸方向一方側の第１密封領域に存在する燃料が軸方向他方側の第２密封領域に侵入するのを防止するとともに、前記第２密封領域に存在するオイルが前記第１密封領域に侵入するのを防止すべく、第１密封領域側に配置される第１シール部と、第２密封領域側に配置される第２シール部と、を備える密封装置であって、
前記第２シール部が、
前記軸と前記軸孔のうちの一方の表面に摺動自在に接触するシールリップと、
前記第１シール部と前記第２シール部との間の密封空間に開口する第１開口部、前記第２密封領域に開口する第２開口部、及び、前記第１開口部と前記第２開口部との間を塞ぐように設けられるとともに、前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると前記密封空間の圧力が前記シールリップの破損を生ぜしめる高さにまで上昇する前に前記第１開口部と前記第２開口部との間を疎通させる膜部、を有し、前記膜部が前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通することによって前記密封空間と前記第２密封領域とを連通可能となる連通孔と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、第１シール部と第２シール部との間の密封空間に蓄圧が生じても、摺動抵抗の増大等によってシールリップが破損を生じる前に、膜部が連通孔の第１開口部と第２開口部との間を疎通することにより第１シール部と第２シール部との間の空間と第２密封領域とが連通する。これにより、第１シール部と第２シール部との間の密封空間の圧力の上昇が抑制され、シールリップの破損を防止することができる。
【００１６】
第１シール部と第２シール部との間の密封空間に蓄圧が生じたときに、膜部が連通孔の第１開口部と第２開口部との間を疎通する構成としては、以下のような構成にするとよい。
【００１７】
すなわち、前記膜部が、前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通しうるように破損を生じる厚みを有するとよい。
【００１８】
この場合、前記膜部の厚みが、前記シールリップの厚みよりも小さいと好適である。
【００１９】
あるいは、前記膜部が、
前記オイルが表面張力により保持されることによって塞がるような大きさの小孔を有しており、
前記密封空間の圧力が前記第２密封領域の圧力に対して上昇すると、前記シールリップが破損を生じるよりも前に、前記小孔が拡大するような変形を生じることで前記第１開口部と前記第２開口部とを疎通するようにしてもよい。
【００２０】
かかる構成によれば、第１シール部と第２シール部との間の密封空間に蓄圧が生じたときに、好適に連通孔の第１開口部と第２開口部との間を疎通することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明により、第１シール部と第２シール部との間の密封空間に蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２３】
（実施例）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は、本実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図２は、本実施例に係る密封装置の第２シール部の構成を説明する模式図であって、（ａ）は第２シール部の半断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は第２シール部の斜視図ある。
【００２４】
本実施例に係る密封装置１は、ガソリン直噴エンジン等の内燃機関に備えられる燃料ポンプのプランジャシールとして使用され、プランジャ（軸）の摺動部側からカム側へ燃料が流出するのを防止するとともに、カム側からプランジャ摺動部側へオイルが侵入するのを防止する、いわゆる２液シールである。
【００２５】
図１に示すように、密封装置１は、ハウジング２００と、ハウジング２００の軸孔２０１に挿通される軸３００との間の環状隙間を密封する。環状隙間の軸方向一方側の第１密封領域である高圧側Ｈには、燃料ポンプにおける加圧対象流体である燃料（ガソリン、アルコール、軽油等）が存在する。また、軸方向他方側の第２密封領域である低圧側Ｌには、潤滑や冷却を目的とするオイルが密封されている。
【００２６】
密封装置１は、概略、高圧側Ｈに配置される第１シール部１１と、低圧側Ｌに配置される第２シール部１２と、から構成されている。第１シール部１１及び第２シール部１２は、ハウジング２００の軸孔２０１の内周面に設けられた第１環状溝２１１及び第２環状溝２１２にそれぞれ装着される。
【００２７】
第１シール部１１は、軸３００の外周面３０１に摺動自在に接触する断面略矩形の樹脂製のシールリング１３と、シールリング１３と第１環状溝２１１の溝底２１３との間に装着されるゴムリング１４と、から構成されている。ゴムリング１４は、シールリング１３と溝底２１３との間に圧縮された状態で装着されており、その弾性反発力によってシールリング１３を軸３００の外周面３０１に向かって付勢してシールリング１３のシール性を高めている。
【００２８】
第２シール部１２は、環状のシール本体１５の軸方向両端の各内外周両側からそれぞれ４つのシールリップが延びた断面略Ｘ字状のシールリングであり、例えば、フッ素系ゴム、アクリルゴム等のゴム材料からなる。シール本体１５から高圧側Ｈかつ軸３００側に延びるシールリップ１６及び低圧側Ｌかつ軸３００側に延びるシールリップ１７は、軸３００の外周面３０１に摺動自在に接触する。シール本体１５から高圧側Ｈかつ溝底２１４側に延びるシールリップ１８及び低圧側Ｌかつ溝底２１４側に延びるシールリップ１９は、溝底２１４に密着する。
【００２９】
上述のように構成された密封装置１においては、第１シール部１１が、燃料ポンプのプランジャシールにおける燃料シール部として、主として、ガソリン等の高圧の燃料が高圧側Ｈから低圧側Ｌ（第１シール部１１と第２シール部１２との間の密封空間Ｓ）へ侵入するのを防止する。また、第２シール部１２は、オイルシール部として、主として、エンジンオイル等のオイルが低圧側Ｌから高圧側Ｈ（密封空間Ｓ）へ侵入するのを防止する。
【００３０】
なお、図１では、第１シール部１１及び第２シール部１２は、ハウジング２００及び軸３００との寸法関係をわかり易くするために、それぞれハウジング２００と軸３００とに挟まれて圧縮変形を生じる前の状態で図示している。
【００３１】
ここで、本実施例に係る密封装置１においては、第２シール部１２のシール本体１５に軸方向に延びる穴２０が設けられている。穴２０は、密封空間Ｓに開口する第１開口部２１と、低圧側Ｌに開口する第２開口部２２と、第１開口部２１と第２開口部２２との間を塞ぐ膜部２３と、を有している。
【００３２】
膜部２３は、密封空間Ｓに蓄圧が発生したときに、密封空間Ｓ内の圧力を受けることで破損を生じ、穴２０の第１開口部２１側と第２開口部２２側とを連通するように設けられている。穴２０は、シール本体１５の円周上に複数個設けられている。
【００３３】
第１シール部１１と第２シール部１２とによって密閉状態にある密封空間Ｓは、軸３００とハウジング２００との間の軸方向の往復移動によって、その内部圧力が徐々に上昇して低圧側Ｌの圧力に対して高くなることがある（蓄圧の発生）。このような状態になると、密封空間Ｓ内の圧力の大きさによっては、シールリップの挙動が不安定となったり、シールリップが相手部材に押し付けられる力が強まることでハウジング２００と軸３００との間の摺動抵抗が増大し、ひいてはシールリップの破損を生じてしまうことがある。
【００３４】
本実施例に係る密封装置１は、第２シール部１２のシール本体１５に設けられた穴２０が、膜部２３の破損によって密封空間Ｓと低圧側Ｌとを連通する連通孔に変化する構成となっている。これにより、密封空間Ｓ内の圧力を低圧側Ｌに逃がすことができ、密封空間Ｓ内の圧力のさらなる上昇が抑制される。したがって、蓄圧の発生によってシールリップが破損を生じるのを防止することができる。すなわち、第１シール部１１と第２シール部１２との間の密封空間Ｓに蓄圧が発生してもシール機能の維持を図ることができる。
【００３５】
ここで、膜部２３は、各シールリップと同じ材質で形成され、なおかつ、シールリップの厚みよりも十分に薄い厚みで形成されている。したがって、膜部２３は、密封空間Ｓ内の圧力の上昇によって各シールリップが破損を生じるよりも先に破損を生じることになる。
【００３６】
また、燃料ポンプにおいては、通常、低圧側Ｌのオイルは低圧側Ｌの空間に大量に充填されるようなものではなく、穴２０に侵入しうるオイルは飛沫レベルの量であり、高圧側Ｈに達する量はわずかである（油膜を介して通過する程度）。すなわち、低圧側Ｌのオイルが密封空間Ｓまで貫通した穴２０を通過して密封空間Ｓ側に侵入する可能性は低い。し
たがって、膜部２３が破損した後も、シール性が著しく低下することはなく、継続して使用することが可能である。
【００３７】
また、膜部２３は、穴２０を完全に塞いでいる必要は無く、使用する流体がその表面張力によって保持されることで塞がることが可能な大きさのものであれば、膜部２３に小さな孔を開けておいてもよい。このような小さな孔であれば、蓄圧が生じていない場合には、流体が表面張力によって保持されて塞ぐことにより、第２シール部１２を流体が通過することはなく、また、蓄圧発生時には、孔が拡大することで蓄圧を開放できる。したがって、初期のシール機能を長期的に維持することが可能となる。
【００３８】
上記実施例では、密封装置がハウジングの軸孔に設けられた環状溝に装着される構成について説明したが、密封装置が軸の外周面に設けられた環状溝に装着される構成であっても、本発明は好適に適用することができる。
【００３９】
また、上記実施例では、燃料ポンプにおけるプランジャシールとしての使用例についてのみ説明したが、２つの密封領域の間をシールする２液シールとしての用途としてはこれに限られるものではない。
【００４０】
また、第１シール部については、いわゆるＵパッキンやＳＰシール、スプリングシールなども適用することができる。しかし、多種の燃料（ガソリン、アルコール、軽油等）に対応するためには、摺動面を樹脂材とするＳＰシール（シールリングとゴムリングとの組み合わせ）が望ましいといえる。また、シールリングの断面形状も上記実施例のような矩形断面のものに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図２】実施例に係る密封装置の第２シール部の構成を説明する模式図である。
【図３】従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。
【図４】従来技術に係る他の密封装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  密封装置
１１  第１シール部
１２  第２シール部
１３  シールリング
１４  ゴムリング
１５  シール本体
１６、１７、１８、１９  シールリップ
２０  穴
２１  第１開口部
２２  第２開口部
２３  膜部
２００  ハウジング
２０１  軸孔
２１１  第１環状溝
２１２  第２環状溝
２１３、２１４  溝底
３００  軸（プランジャ）
３０１  外周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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