(57)【要約】  密封装置とは別に軸受を設けることなく、回転軸の偏心を抑制可能とする密封装置を提供する。  円筒部１１１と、円筒部１１１の端部に設けられる内向きフランジ部１１２とを有する金属環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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シール１２０と、板状かつ環状の金属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板バネ１３０と、樹脂製シール１２０と内向きフランジ部１１２との間に挟み込まれ、かつ、前記回転軸の外周面に摺動自在に設けられる金属製のすべり軸受１４０と、を備える。
2020090180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気に排気の一部を還流する排気再循環装置に備えられる密封装置において、
還流させる排気の量を制御する制御弁の弁体を回転させる回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部と、該円筒部の端部に設けられる内向きフランジ部とを有する金属環と、
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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の金属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板バネと、
前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれ、かつ、前記回転軸の外周面に摺動自在に設けられる金属製のすべり軸受と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
吸気に排気の一部を還流する排気再循環装置に備えられる密封装置において、
還流させる排気の量を制御する制御弁の弁体を回転させる回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部と、該円筒部の端部に設けられる内向きフランジ部とを有する金属環と、
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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の金属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板バネと、
前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれる金属製の環状のスペーサと、
前記スペーサの内周面側に備えられ、前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれ、かつ、前記回転軸の外周面に摺動自在に設けられる樹脂製のすべり軸受と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環装置に備えられる密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気再循環装置に備えられる密封装置においては、高温環境条件となるため、ゴム製の密封装置では品質を維持するのが難しく、耐熱性及び耐圧性に優れたＰＴＦＥなどの樹脂製のシールが用いられている。一方、ＰＴＦＥの場合には、高温環境下で長期使用されることで、クリープ現象により経時的に塑性変形（へたり）が生じ、密封性が低下していくという欠点を有している。そこで、本出願人は、樹脂製のシールを押圧する金属製の板バネを設ける技術を提案している（特許文献１参照）。図１０を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図１０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】
従来例に係る密封装置７００は、回転軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。この密封装置７００は、金属環７１０と、樹脂製シール７２０と、板バネ７３０と、金属環７１０の内周面側に固定される金属製の固定環７４０とから構成される。そして、板バネ７３０は、外周側が金属環７１０に固定されて、内周側が樹脂製シール７２０に沿って湾曲するように変形し、樹脂製シール７２０の内周側の端部付近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。以上のように構成される密封装置７００によれば、高温環境下で長時間使用されることによって、樹脂製シール７２０自体にへたりが生じても、長期に亘って安定した密封性を維持することができる。【０００４】
しかしながら、密封装置７００が適用される装置によっては、回転軸２００がハウジング３００に対して高頻度で偏心する場合がある（図中、矢印Ｐ参照）。特に、回転軸２００が高速度で偏心する場合には、樹脂製シール７２０の内周側の端部の追随動作（図中、矢印Ｑ参照）が回転軸２００の偏心動作に追い付いていくことができずに、シール性が不安定になってしまう。この対策として、回転軸２００の偏心を抑制する軸受を設けることが考えられる。しかしながら、密封装置とは別に軸受を設ける構成を採用する場合には、徒に、設置スペースが大きくなったり、コストが高くなったりしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明の目的は、密封装置とは別に軸受を設けることなく、回転軸の偏心を抑制可能とす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】
【０００７】
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。【０００８】
すなわち、本発明の密封装置は、
吸気に排気の一部を還流する排気再循環装置に備えられる密封装置において、
還流させる排気の量を制御する制御弁の弁体を回転させる回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部と、該円筒部の端部に設けられる内向きフランジ部とを有する金属環と、
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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の金属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板バネと、
前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれ、かつ、前記回転軸の外周面に摺動自在に設けられる金属製のすべり軸受と、
を備えることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の他の密封装置は、
吸気に排気の一部を還流する排気再循環装置に備えられる密封装置において、
還流させる排気の量を制御する制御弁の弁体を回転させる回転軸と、該回転軸の軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸孔の内周面に密着した状態で嵌合される円筒部と、該円筒部の端部に設けられる内向きフランジ部とを有する金属環と、
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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シールと、
板状かつ環状の金属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板バネと、
前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれる金属製の環状のスペーサと、
前記スペーサの内周面側に備えられ、前記樹脂製シールと前記内向きフランジ部との間に挟み込まれ、かつ、前記回転軸の外周面に摺動自在に設けられる樹脂製のすべり軸受と、
を備えることを特徴とする。【００１０】
本発明の密封装置は、板状かつ環状の樹脂部材により構成され、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回転軸の外周面に摺動自在に密着する樹脂製シール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。そして、本発明の密封装置は、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板バネを備えているので、樹脂製シール自体にへたりが生じても、長期に亘って安定した密封性を維持することができる。また、本発明によれば、密封装置にすべり軸受が備えられているので、密封装置とは別に軸受を設けなくても、回転軸の偏心を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、密封装置とは別に軸受を設けることなく、回転軸の偏心を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は排気再循環装置を備える内燃機関の概略構成図である。
【図２】図２は制御弁の概略構成図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封装置の平面図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る密封装置の底面図である。
【図５】図５は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例１に係る板バネの平面図である。
【図７】図７は本発明の実施例１に係る密封装置を備える密封構造を示す模式的断面図である。
【図８】図８は本発明の実施例１に係る密封装置の使用状態を示す一部破断斜視図である。
【図９】図９は本発明の実施例２に係る密封装置を備える密封構造を示す模式的断面図である。
【図１０】図１０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】
【００１３】
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。
【００１４】
本実施例に係る密封装置は、吸気に排気の一部を還流する排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）に備えられる。本実施例に係る密封装置の説明に先立って、ＥＧＲ装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１はＥＧＲ装置を備える内燃機関の概略構成図である。図２はＥＧＲ装置に備えられる制御弁の概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、内燃機関５００には、吸気管５１０と排気管５２０が接続されている。そして、吸気に排気の一部を還流することによって、ＮＯＸの発生を制御するために、ＥＧＲ装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路５３０と、ＥＧＲ通路５３０上に設けられる制御弁（ＥＧＲ弁）６００とを備えている。制御弁６００は、還流させる排気の量を制御する機能を有している。なお、図１中の矢印は、吸気と排気の流れる方向を示している。
【００１６】
制御弁６００は、弁体２２０を回転させる回転軸２００と、回転軸２００の軸孔を有するハウジング３００とを備えている（図２参照）。回転軸２００は、回転機構２１０により回転するように構成されている。そして、ＥＧＲ通路５３０を流れる排気が、ＥＧＲ通路５３０の外部に漏れてしまうことを抑制するために、回転軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する密封装置１００が設けられている。
【００１７】
（実施例１）
＜密封装置＞
図３〜図８を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置１００の構成について説明する。図３は本発明の実施例１に係る密封装置の平面図である。図４は本発明の実施例１に係る密封装置の底面図である。図５は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。なお、図５は図４中のＡＡ断面図である。図６は本発明の実施例１に係る板バネの平面図である。図７は本発明の実施例１に係る密封装置を備える密封構造（密封装置の使用状態）を示す模式的断面図である。図８は本発明の実施例１に係る密封装置の使用状態を示す一部破断斜視図である。なお、図８は、本発明の実施例１に係る密封装置を切断した断面付近を斜めから見た様子を模式的に示した図である。また、図８においては、本発明の実施例１に係る密封装置の使用時の状態について、軸及びハウジングを省略して示している。
【００１８】
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、板バネ１３０と、金属製のすべり軸受１４０と、金属環１１０の内周面側に固定される金属製の固定環１５０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の一端側の端部に設けられ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とが設けられている。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。
【００１９】
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。なお、本実施例で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。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回転軸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。
【００２０】
板バネ１３０は、板状かつ環状の金属部材により構成される。また、板バネ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の内周側の端部付近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。また、この板バネ１３０には、内周端から外周端側に向かって伸びる内周側スリット１３１が周方向に間隔を空けて複数設けられている。本実施例では、これら複数の内周側スリット１３１は、周方向に等間隔に設けられている。なお、本実施例において示す板バネ１３０の構成については、一例に過ぎない。本発明に係る板バネについては、例えば、上述した特許文献１の図１１に開示されている構成の他、各種公知技術を採用し得る。
【００２１】
すべり軸受１４０は、ＳＵＳなどの金属製の環状部材により構成される。このすべり軸受１４０は、樹脂製シール１２０と金属環１１０における内向きフランジ部１１２との間に挟み込まれ、かつ、回転軸２００の外周面に摺動自在に設けられる。これにより、回転軸２００のハウジング３００に対する偏心が抑制される。なお、本実施例に係るすべり軸受１４０は、上記の通り、ＳＵＳなどの金属により構成されるため、耐熱性及び耐凝縮水に優れており、ＥＧＲ装置に適用されても品質が維持される。
【００２２】
固定環１５０は、金属環１１０の内周面側に固定される円筒部１５１と、円筒部１５１の一端側に設けられる内向きフランジ部１５２とから構成される。そして、この固定環１５０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１５０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、板バネ１３０の外周側の端部と、すべり軸受１４０が、内向きフランジ部１１２と固定環１５０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の外周側と板バネ１３０の外周側とすべり軸受１４０が金属環１１０に固定される。
【００２３】
＜密封装置の装着方法及び使用時の状態＞
特に、図７及び図８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１１１の外周面が、軸孔の内周面に密着した状態となる。そして、回転軸２００が図７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及び板バネ１３０は、その内周側の端部が回転軸２００に押される。そのため、これら樹脂製シール１２０及び板バネ１３０は、すべり軸受１４０と固定環１５０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回転軸２００の外周面に密着した状態となる。また、板バネ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、板バネ１３０の弾性復元力によって、板バネ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。
【００２４】
＜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、ハウジング３００が鋳物（例えば、アルミニウム製の鋳物）で構成される場合であっても、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。つまり、ハウジング３００の軸孔の内周面に鋳巣のような微小の凹部が複数存在していても、密封性を発揮させることができる。
【００２５】
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回転軸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。
【００２６】
そして、本実施例に係る密封装置１００は、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板バネ１３０を備えている。従って、高温環境下で長時間使用されることによって、樹脂製シール１２０自体にへたりが生じても、長期に亘って安定した密封性を維持することができる。
【００２７】
また、本実施例に係る密封装置１００においては、密封装置１００にすべり軸受１４０が備えられているので、密封装置１００とは別に軸受を設けなくても、回転軸２００の偏心を抑制することができる。これにより、回転軸２００の偏心を起因とするシール性の低下を抑制しつつ、設置スペースが大きくなったり、コストが高くなったりしてしまうことを抑制することができる。
【００２８】
（実施例２）
図９には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、すべり軸受に関する構成が、上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００２９】
図９は本発明の実施例２に係る密封装置を備える密封構造（密封装置の使用状態）を示す模式的断面図である。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、板バネ１３０と、金属製の環状のスペーサ１４１と、樹脂製のすべり軸受１４２と、金属環１１０の内周面側に固定される金属製の固定環１５０とから構成される。金属環１１０，樹脂製シール１２０，板バネ１３０及び固定環１５０については、上記実施例１に示す構成と同一であるので、その説明は省略する。
【００３０】
スペーサ１４１は、ＳＵＳなどの金属製の環状部材により構成される。このスペーサ１４１は、樹脂製シール１２０と金属環１１０における内向きフランジ部１１２との間に挟み込まれる。このスペーサ１４１は、上記の通り、ＳＵＳなどの金属により構成されるため、耐熱性及び耐凝縮水に優れており、ＥＧＲ装置に適用されても品質が維持される。
【００３１】
すべり軸受１４２は、樹脂製の環状部材により構成される。このすべり軸受１４２は、スペーサ１４１の内周面側に備えられ、樹脂製シール１２０と金属環１１０における内向きフランジ部１１２との間に挟み込まれ、かつ、回転軸２００の外周面に摺動自在に設けられる。これにより、回転軸２００のハウジング３００に対する偏心が抑制される。
【００３２】
密封装置１００の装着方法、及び密封装置１００の使用時の状態については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００３３】
以上のように構成される本実施例に係る密封装置１００においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例に係る密封装置１００の場合には、すべり軸受１４２が樹脂材により構成されるため、摺動抵抗を実施例１の場合に比べて低減させることができる。また、本実施例に係るすべり軸受１４２は、上記実施例１における金属製のすべり軸受１４０に比べると耐熱性等は劣るものの、すべり軸受１４２が劣化した場合には、スペーサ１４１が固定されたまま、すべり軸受１４２を交換することができるので、ＥＧＲ装置に適用されても問題はない。例えば、環状のすべり軸受１４２における周方向の１箇所に合口部（例えば、バイアスカット）を設けることにより、交換の際にはすべり軸受１４２を径方向内側に縮ませることによって、すべり軸受１４２を簡単に外したり取り付けたりすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
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  板バネ
１３１  内周側スリット
１４０  軸受
１４１  スペーサ
１４２  軸受
１５０  固定環
１５１  円筒部
１５２  内向きフランジ部
２００  回転軸
２１０  回転機構
２２０  弁体
３００  ハウジング
５００  内燃機関
５１０  吸気管
５２０  排気管
５３０  ＥＧＲ通路
６００  制御弁
【図１】
2020090180.tif 000003
【図２】
2020090180.tif 000004
【図３】
2020090180.tif 000005
【図４】
2020090180.tif 000006
【図５】
2020090180.tif 000007
【図６】
2020090180.tif 000008
【図７】
2020090180.tif 000009
【図８】
2020090180.tif 000010
【図９】
2020090180.tif 000011
【図１０】
2020090180.tif 000012
【国際調査報告】
2020090180.tif 000013
2020090180.tif 000014
2020090180.tif 000015
2020090180.tif 000016