(57)【要約】【課題】密封空間内の圧力負荷が高まった場合であっても、軸に対するリップの接触面積を過度に増大させないようにすること。【解決手段】シール対象となる軸２０１に締め代ｂ１〜ｂ３（締め代ｂ１は図１参照）をもって密接する低圧用リップ１３１を設け、低圧用リップ１３１よりも密封空間Ａ側に、内周側に弾性変形することによって軸２０１に締め代をもって密接可能な高圧用リップ１５１を軸２０１に非接触で対面させて設け、密封空間Ａと連絡空間ＣＳとを連絡する貫通孔１９２を高圧用リップ１５１に設けておき、密封空間Ａ内の圧力上昇によって弾性変形する開閉弁１９３で貫通孔１９２を開閉するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部から大気側に向けて延び、シール対象となる軸に締め代をもって密接する円環状の低圧用リップと、
前記低圧用リップよりも密封空間側に配置されて前記基部から前記密封空間側に向けて延び、前記軸に非接触で対面し、内周側に弾性変形することによって前記軸に締め代をもって密接可能な円環状の高圧用リップと、
前記高圧用リップに設けられ、前記高圧用リップと前記低圧用リップとが前記軸との間に形成する連絡空間に前記密封空間を連絡させる貫通孔と、
前記密封空間側で前記貫通孔に対面し、前記密封空間内の圧力上昇によって弾性変形して前記貫通孔を塞ぐ開閉弁と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記開閉弁は、前記基部における前記高圧用リップの根元の部分から延びている、
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、相対的に運動をしている表面間の密封を行う密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲバルブなどの吸排気系のシール材として用いられる従来の密封装置としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがある（特許文献１の［０００２］参照）。この文献には、密封空間側に向けてリップを湾曲させて延ばした密封装置が記載されている。
【０００３】
この種の密封装置は、例えば図３及び図４に例示するように、ハウジング（図示せず）に装着される円環状の基部１１の内周側にリップ１２を成形している。リップ１２は、密封空間Ａの側に向けて延び、シール対象となる軸１３に先端部を密接させている。このときリップ１２は弾性変形し、図４中に一点鎖線で示す領域を締め代ｒとする。したがって実際には、図４中において、弾性変形したリップ１２は軸１３よりも左側に位置づけられる。
【０００４】
特許文献１に記載された密封装置は、耐熱性を考慮して、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）などの樹脂製リップを用いている。これに対して図３及び図４に例示する密封装置は、ゴム状弾性材料によって生成されている。つまり円環状の金属環１４を封入してゴム状弾性材料を加硫成形したもので、基部１１とリップ１２とを一体に成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−９０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３、図４に例示したような密封装置では、リップ１２の長さを比較的長く設定し、軸１３が偏心している場合の偏心追従性を向上させているが、次の点で改良の余地がある。
【０００７】
リップ１２の長さを比較的長く設定しているため、密封空間Ａ内の圧力Ｐ（図４中、白抜き矢印で模式的に示す）が高まると、軸１３に対するリップ１２の接触面積が増大する。このため軸１３に与えるフリクションが増大し、またリップ１２の摩耗も進みやすくなる傾向がある。
【０００８】
本発明の課題は、密封空間内の圧力負荷が高まった場合であっても、軸に対するリップの接触面積を過度に増大させないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の密封装置は、基部から大気側に向けて延び、シール対象となる軸に締め代をもって密接する円環状の低圧用リップと、前記低圧用リップよりも密封空間側に配置されて前記基部から前記密封空間側に向けて延び、前記軸に非接触で対面し、内周側に弾性変形することによって前記軸に締め代をもって密接可能な円環状の高圧用リップと、前記高圧用リップに設けられ、前記高圧用リップと前記低圧用リップとが前記軸との間に形成する連絡空間に前記密封空間を連絡させる貫通孔と、前記密封空間側で前記貫通孔に対面し、前記密封空間内の圧力上昇によって弾性変形して前記貫通孔を塞ぐ開閉弁と、を備えることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、密封空間内の圧力負荷が高まったときにのみ高圧用リップが締め代をもってシール対象となる軸に密接するので、密封空間内の圧力負荷が高まった場合であっても、軸に対するリップの接触面積を過度に増大させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】密封装置の実施の一形態を示す垂直断面にした部分の縦断正面図。
【図２】（ａ）は低圧時、（ｂ）は高圧時の動作状態をそれぞれ示す縦断正面図。
【図３】従来の密封装置の一例として、垂直断面にした部分を示す縦断正面図。
【図４】動作状態を示す縦断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の一形態を図１及び図２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
【００１３】
本実施の形態の密封装置１０１は、図示しないハウジング内に固定的に収容され、ハウジング内に設けられたシール対象である軸２０１をシールし、密封空間Ａを大気Ｂ側から密封するための装置である。軸２０１をシールするための構造として、密封装置１０１は円環状の基部１１１の内周側に、低圧用リップ１３１と高圧用リップ１５１とを設けている。
【００１４】
このような密封装置１０１は、円環状の金属環１７１にゴム状弾性材料を一体に加硫成形することで製造され、低圧用リップ１３１と高圧用リップ１５１とを基部１１１と一体に成形している。
【００１５】
金属環１７１は、低圧用リップ１３１を高圧用リップ１５１よりも下方に位置させた図１に例示する向きで密封装置１０１を垂直断面にしたとき、垂直部分１７１ａの下端がＪ字形状に屈曲し、さらに先端部分１７１ｂが水平方向に屈曲した形状を有している。
【００１６】
基部１１１は、このような金属環１７１の全体を覆っており、外周面に突出部１１２を突出形成している。突出部１１２は、密封装置１０１がハウジング（図示せず）に収容されたとき、ハウジングと密封装置１０１とのシール性を高める役割を担っている。基部１１１はまた、金属環１７１の先端部分１７１ｂから枝分かれするような位置と形状で低圧用リップ１３１と高圧用リップ１５１とを突出させている。
【００１７】
低圧用リップ１３１は、基部１１１から大気Ｂ側に向けて延びる円環状の部材であり、締め代ｂ１をもって軸２０１に密接する。したがって低圧用リップ１３１は軸２０１に常時密接するが、密封空間Ａ内の圧力が低圧から高圧に移行するにしたがいその接触圧を低下させる。これを実現させているのは、後述する切替機構１９１である。
【００１８】
高圧用リップ１５１は、低圧用リップ１３１よりも密封空間Ａ側に配置され、基部１１１から密封空間Ａ側に向けて延びる円環状の部材である。高圧用リップ１５１は軸２０１に非接触であり、したがって締め代をもって密接することなく軸２０１に対面する。このような高圧用リップ１５１は、内周側に弾性変形することによって締め代をもって軸２０１に密接可能であり、密封空間Ａ内の圧力が高圧になったときには軸２０１に密接する。これを実現させているのは、後述する切替機構１９１である。
【００１９】
切替機構１９１は、高圧用リップ１５１を貫通する貫通孔１９２と、この貫通孔１９２を開閉する開閉弁１９３とによって構成されている。
【００２０】
貫通孔１９２は、高圧用リップ１５１の略中央位置に設けられ、高圧用リップ１５１と低圧用リップ１３１とが軸２０１との間に形成する連絡空間ＣＳに密封空間Ａを連絡させている。貫通孔１９２は、例えばスリット状の孔の形態を有しているが、例えば真円形状の孔であってもよく、あるいはより面積が大きい窓形状の孔であってもよい。その個数や位置についても特段の制限はない。
【００２１】
貫通孔１９２の形状、大きさ、個数及び位置は、密封空間Ａ内の圧力変動に伴う低圧用リップ１３１と高圧用リップ１５１との動作状態に影響を与えるので、低圧用リップ１３１と高圧用リップ１５１とに所望の動作を実行させるという観点から適宜選択される。
【００２２】
開閉弁１９３は、低圧用リップ１３１及び高圧用リップ１５１と同様に、基部１１１と一体に成形されるゴム状弾性部材であり、密封空間Ａ側で貫通孔１９２に対面し、密封空間Ａ内の圧力上昇によって弾性変形して貫通孔１９２を塞ぐ。弾性変形した開閉弁１９３は、基部１１１と同じゴム状弾性材料であるので、密封空間Ａ内の圧力が低下すれば、元の形状に復元し、貫通孔１９２を開放する。
【００２３】
このような開閉弁１９３は、基部１１１における高圧用リップ１５１の根元の部分から延びている。したがって垂直断面形状としては、開閉弁１９３と高圧用リップ１５１とはＶ字形状をなしている。
【００２４】
このような構成において、密封空間Ａが大気圧に等しいとき、低圧用リップ１３１は、軸２０１に対して締め代ｂ１をもって密接する。これに対して高圧用リップ１５１は軸２０１に接触しないので、締め代は零である。
【００２５】
密封装置１０１が用いられる機器、例えばＥＧＲバルブが動作状態におかれると、密封空間Ａ内の圧力が上昇する。ＥＧＲバルブに使用した場合であれば、密封空間Ａ内の圧力は、エンジン（図示せず）から排気される燃焼ガスの量に応じて変動する。排気された燃焼ガスの量が少なければ圧力がさほど上昇せず、燃焼ガスの量が多くなるほど圧力が上昇する。ここでは単純化したモデルとして、「低圧時」「高圧時」の二種類のモデルを想定し、話を進める。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、低圧時には、密封空間Ａ内に圧力Ｐ１が作用する。このとき開閉弁１９３の復元力は、開閉弁１９３を閉じようとする圧力Ｐ１の力よりも大きく設定されている。このため貫通孔１９２は開いたままの状態を維持するので、圧力Ｐ１は連絡空間ＣＳに作用し、連絡空間ＣＳ内の圧力Ｐ３は圧力Ｐ１と均衡する。
【００２７】
このような低圧時において、軸２０１に対する低圧用リップ１３１の締め代は、密封空間Ａが大気圧に等しいときの締め代ｂ１から、より小さな締め代ｂ２へと変動する。連絡空間ＣＳ内の圧力Ｐ３が低圧用リップ１３１に作用し、低圧用リップ１３１が開く方向に変位するからである。
【００２８】
これに対して高圧用リップ１５１は、密封空間Ａが大気圧に等しいときから状態遷移をしない。密封空間Ａ内の圧力Ｐ１が上昇したとしても、貫通孔１９２が開いたままなので、高圧用リップ１５１は圧力変動による影響を受けないからである。
【００２９】
したがって低圧時には、低圧用リップ１３１が締め代ｂ２で軸２０１をシールし、高圧用リップ１５１はシール作用を軸２０１に及ぼさない。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、高圧時には、密封空間Ａ内に、圧力Ｐ１よりも大きな圧力Ｐ２が作用する。このとき開閉弁１９３の復元力は、開閉弁１９３を閉じようとする圧力Ｐ２の力よりも小さく設定されている。このため開閉弁１９３が動作し、貫通孔１９２が閉じられる。
【００３１】
すると高圧用リップ１５１は、密封空間Ａ内の圧力Ｐ２の影響を受けて閉じる方向に変位し、締め代ａをもって軸２０１に密接する。
【００３２】
低圧用リップ１３１の方は、締め代ｂ２よりもさらに小さな締め代ｂ３をもって軸２０１に密接する。開閉弁１９３によって貫通孔１９２が閉じられたとき、連絡空間ＣＳ内には、低圧時の圧力Ｐ３よりも大きな圧力Ｐ４が残存するからである。
【００３３】
以上説明したとおり、本実施の形態によれば、密封空間Ａ内の圧力負荷が圧力Ｐ２にまで高まった高圧時にのみ高圧用リップ１５１が締め代ａをもって軸２０１に密接する。しかも高圧時には、軸２０１に対する低圧用リップ１３１の締め代が低圧時の締め代ｂ２よりも小さな締め代ｂ３となる。したがって密封空間Ａ内の圧力負荷が高まった場合であっても、軸２０１に対するリップ（低圧用リップ１３１，高圧用リップ１５１）の接触面積を過度に増大させないようにすることができる。その結果、密封装置１０１が用いられる実機、例えばＥＧＲバルブが正常に動作しなくなるといった不都合を回避することができる。またリップ（低圧用リップ１３１，高圧用リップ１５１）の摩耗を抑制し、その寿命を延ばすこともできる。
【００３４】
本実施の形態によれば、開閉弁１９３は、基部１１１における高圧用リップ１５１の根元の部分から延びている。これによって開閉弁１９３は無理なく貫通孔１９２を開閉することができ、切替機構１９１の構造の簡略化を図ることができる。
【００３５】
本実施の形態は、上記実施態様に限定されるわけではなく、実施に際しては、各種の変形や変更が許容される。
【符号の説明】
【００３６】
１０１  ・・・密封装置
１１１  ・・・基部
１１２  ・・・突出部
１３１  ・・・低圧用リップ
１５１  ・・・高圧用リップ
１７１  ・・・金属環
１７１ａ・・・垂直部分
１７１ｂ・・・先端部分
１９１  ・・・切替機構
１９２  ・・・貫通孔
１９３  ・・・開閉弁
Ａ  ・・・密封空間
Ｂ  ・・・大気
ＣＳ・・・連絡空間
ａ  ・・・締め代
ｂ１・・・締め代
ｂ２・・・締め代
ｂ３・・・締め代
Ｐ１・・・低圧時における密封空間内の圧力
Ｐ２・・・高圧時における密封空間内の圧力
Ｐ３・・・連絡空間内に作用する圧力
Ｐ４・・・連絡空間に残存する圧力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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