(57)【要約】【課題】耐久寿命を延ばすことのできる密封装置を提供する。【解決手段】金属環１１０と、板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が軸２００の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シール１２０と、板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が樹脂製シール１２０に沿って湾曲するように変形し、樹脂製シール１２０の内周側を径方向内側に向かって押圧する押圧部材１３０と、を備え、押圧部材１３０に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、樹脂製シール１２０に用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図４
2019199927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される金属環と、
板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が前記金属環に固定されて、内周側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で前記軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が前記金属環に固定されて、内周側が前記樹脂製シールに沿って湾曲するように変形し、該樹脂製シールの内周側を径方向内側に向かって押圧する押圧部材と、
を備え、
前記押圧部材に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、前記樹脂製シールに用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記樹脂製シールに用いられる樹脂材料は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記押圧部材に用いられる樹脂材料は、ポリエーテルエーテルケトンまたはポリイミドであ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、樹脂製シールを備える密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、ＥＧＲなどの排気ガス系統の他、高温環境下で用いられる場合には、ゴム製の密封装置では品質を維持することが困難な場合がある。このような場合、従来、耐熱性，耐圧性及び耐薬品性に優れ、かつ摺動摩耗の少ないＰＴＦＥなどの樹脂製シールを用いた密封装置が用いられている。図５及び図６を参照して、このような従来例に係る密封装置について説明する。図５及び図６は従来例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【０００３】
この従来例に係る密封装置６００は、金属環６１０と、ＰＴＦＥ製の樹脂製シール６２０と、樹脂製シール６２０を金属環６１０に固定するための固定環６３０とから構成される。金属環６１０は、ハウジング３００に設けられた軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される。また、樹脂製シール６２０は、板状かつ環状の樹脂部材により構成される。そして、この樹脂製シール６２０は、固定環６３０によって、外周側が金属環６１０に固定されて、内周側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で軸２００の外周面に摺動自在に密着する。
【０００４】
以上のように構成される密封装置６００によって、相対的に移動する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間が密封される。しかしながら、この密封装置６００の場合には、樹脂製シール６２０に用いられる樹脂材料がＰＴＦＥであるため、その性質上、高温環境下で長期間使用されると、樹脂製シール６２０にへたりが生じる。すなわち、高温環境下で、樹脂製シール６２０の内周側に、図５中矢印に示す方向に力が加わった状態で長期間使用されることで、経時的に塑性変形が生じてしまう。このような塑性変形が生じた状態で、環境温度が低下すると、樹脂製シール６２０は、図６中矢印に示す方向に収縮するため、樹脂製シール６２０と軸２００との間に隙間Ｘが生じてしまう。
【０００５】
従って、上記のように構成される密封装置６００の場合には、高温環境下で長期間使用されるとシール性が低下してしまい、耐久寿命が短くなってしまう。なお、樹脂製シールを金属製の板バネで押圧することにより、樹脂製シールにへたりが生じても、シール性を維持させる技術も知られている（特許文献１参照）。しかしながら、金属製の板バネは、耐酸性や耐塩素性が必要な環境下では用いることができないため、当該技術は、そのような環境下では用いることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２０３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、耐久寿命を延ばすことの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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００９】
すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される金属環と、
板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が前記金属環に固定されて、内周側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で前記軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が前記金属環に固定されて、内周側が前記樹脂製シールに沿って湾曲するように変形し、該樹脂製シールの内周側を径方向内側に向かって押圧する押圧部材と、
を備え、
前記押圧部材に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、前記樹脂製シールに用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さいことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、押圧部材に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、樹脂製シールに用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さいため、高温環境下においては、樹脂製シールよりも押圧部材の変形量は少なくなる。従って、樹脂製シールにへたり（経時的な塑性変形）が生じてしまった後において、低温環境下となっても、押圧部材によって、樹脂製シールの内周側の径方向外側への変形量を抑制することができる。
【００１１】
前記樹脂製シールに用いられる樹脂材料は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記押圧部材に用いられる樹脂材料は、ポリエーテルエーテルケトンまたはポリイミドであるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、耐久寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例に係る密封装置の正面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る密封装置の背面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【図５】図５は従来例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【図６】図６は従来例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、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。
【００１５】
（実施例）
図１〜図４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。なお、本実施例に係る密封装置は、相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する役割を担っている。なお、軸とハウジングとの相対的な移動の具体例として、軸とハウジングが相対的に回転する場合、軸とハウジングが相対的に揺動する場合、及びこれらの動作が複合的に行われる場合を挙げることができる。
【００１６】
＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１００の構成について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の正面図である。図２は本発明の実施例に係る密封装置の背面図である。図３は
本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。なお、図３は図１におけるＡＡ断面図である。図４は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【００１７】
本実施例に係る密封装置１００は、金属環１１０と、樹脂製シール１２０と、押圧部材１３０と、金属環１１０の内周面側に固定される金属製の固定環１４０とから構成される。金属環１１０は、ハウジング３００に設けられた軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部１１１を備えている。また、金属環１１０には、円筒部１１１の一端側から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１１２と、円筒部１１１の他端側において径方向内側に向かって折り曲げられることにより形成される加締め部１１３が設けられている。なお、密封装置１００の使用時においては、上記の「一端側」は密封対象領域とは反対側（低圧側（Ｌ））に相当し、上記の「他端側」は密封対象領域側（高圧側（Ｈ））に相当する。
【００１８】
樹脂製シール１２０は、板状かつ環状の樹脂部材により構成される。また、本実施例に係る樹脂製シール１２０は、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が密封対象領域側（高圧側（Ｈ））に向かって湾曲するように変形した状態で軸２００の外周面に摺動自在に密着するように構成されている。
【００１９】
押圧部材１３０は、板状かつ環状の樹脂部材により構成される。また、押圧部材１３０の厚みは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定するのが好適である。そして、押圧部材１３０は、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が樹脂製シール１２０に沿って湾曲するように変形し、樹脂製シール１２０の内周側を径方向内側に向かって押圧するように構成されている。なお、樹脂製シール１２０と押圧部材１３０とは接着等により接着されておらず、互いに拘束されないように構成されている。
【００２０】
そして、押圧部材１３０に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、樹脂製シール１２０に用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さくなるように、各材料が選択されている。本実施例においては、樹脂製シール１２０に用いられる樹脂材料としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が採用されている。このＰＴＦＥは、耐熱性，耐圧性及び耐薬品性に優れ、かつ摺動摩耗が少ないといった特性を有している。これに対して、押圧部材１３０に用いられる樹脂材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）またはポリイミドが採用されている。ＰＥＥＫまたはポリイミド材料により構成される押圧部材１３０は、摺動性は低いが、線膨張係数が小さいため、熱による変形量が小さいといった特性を有している。
【００２１】
固定環１４０は、金属環１１０の内周面側に固定される円筒部１４１と、円筒部１４１の一端側から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部１４２とから構成される。そして、この固定環１４０が金属環１１０の内周面側に配置された状態で、金属環１１０における他端側（密封対象領域側）の端部が固定環１４０の端部に突き当たるように径方向内側に向かって折り曲げられて加締め部１１３が形成される。これにより、樹脂製シール１２０の外周側の端部と、押圧部材１３０の外周側の端部が、内向きフランジ部１１２と固定環１４０との間に圧縮されることによって、これら樹脂製シール１２０の外周側と押圧部材１３０の外周側が金属環１１０に固定される。
【００２２】
＜密封装置の装着方法及び使用時の状態＞
特に、図４を参照して、本実施例に係る密封装置１００の装着方法及び使用時の状態（密封構造）について説明する。まず、密封装置１００の装着方法について説明する。上記のように構成される密封装置１００は、ハウジング３００に設けられた軸孔内に挿入され、この軸孔内に嵌合される。このとき、密封装置１００における金属環１１０の円筒部１
１１の外周面が、軸孔の内周面に密着した状態となる。そして、軸２００が図４中左側（使用時における密封対象領域とは反対側（低圧側（Ｌ）））から右側（使用時における密封対象領域側（高圧側（Ｈ）））に挿入される。これにより、樹脂製シール１２０及び押圧部材１３０は、その内周側の端部が軸２００により押される。そのため、これら樹脂製シール１２０及び押圧部材１３０は、内向きフランジ部１１２と固定環１４０との間に圧縮されている位置よりも内周側が密封対象領域側（高圧側（Ｈ））に向かって湾曲するように変形する。これにより、樹脂製シール１２０の湾曲した部分における先端付近の内周面が軸２００の外周面に密着した状態となる。また、押圧部材１３０の湾曲した部分における先端付近の内周面が、樹脂製シール１２０の湾曲した部分における先端付近の外周面に密着した状態となる。そして、押圧部材１３０の弾性復元力によって、押圧部材１３０の先端付近の部分により、樹脂製シール１２０の湾曲した部分における先端付近が径方向内側に向かって押圧される。
【００２３】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００は、ハウジング３００に設けられた軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部１１１を有する金属環１１０を備える構成を採用している。これにより、金属環１１０の外周面とハウジング３００の軸孔の内周面との間に十分な密封性を得ることができる。
【００２４】
また、本実施例に係る密封装置１００は、板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で軸２００の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シール１２０を備える構成を採用している。これにより、ゴム状弾性体製のシールを用いた場合に比べて、耐熱性等に優れ、かつ摺動摩耗を少なくすることができる。
【００２５】
そして、本実施例に係る密封装置１００は、板状かつ環状の樹脂部材により構成され、外周側が金属環１１０に固定されて、内周側が樹脂製シール１２０に沿って湾曲するように変形し、樹脂製シール１２０の内周側を径方向内側に向かって押圧する押圧部材１３０を備えている。この押圧部材１３０に用いられる樹脂材料の線膨張係数は、樹脂製シール１２０に用いられる樹脂材料の線膨張係数よりも小さいため、高温環境下においては、樹脂製シール１２０よりも押圧部材１３０の変形量は少なくなる。従って、樹脂製シール１２０にへたり（経時的な塑性変形）が生じてしまった後において、低温環境下となっても、押圧部材１３０によって、樹脂製シール１２０の内周側の径方向外側への変形量を抑制することができる。これにより、高温環境下で長期間使用されることで、樹脂製シール１２０にへたりが生じてしまっても、樹脂製シール１２０によるシール性の低下を抑制することができるので、密封装置１００の耐久寿命を延ばすことができる。また、本実施例に係る密封装置１００においては、金属製の板バネを用いていないため、耐酸性や耐塩素性が必要な環境下でも適用可能である。なお、金属環１１０及び固定環１４０については、金属環１１０がハウジング３００の軸孔内周面に固定されている限り、露出部分が腐食してしまってもシール性には影響がない。
【符号の説明】
【００２６】
１００  密封装置
１１０  金属環
１１１  円筒部
１１２  内向きフランジ部
１１３  加締め部
１２０  樹脂製シール
１３０  押圧部材
１４０  固定環
１４１  円筒部
１４２  内向きフランジ部
２００  軸
３００  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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