JP2006348995A - リップタイプシール - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製のリップタイプシールであって略楔形状凹部先端Ａ点を中心に屈曲している板状リップについて、剛性を低減し、これによりＡ点での応力集中を軽減し破壊に対する安全率を向上し、かつクリープの低減によるシール性の低下を抑制されると共に、軸偏心に対する追随性を向上したリップタイプシールを提供する。
【解決手段】板状リップ４の摺接面４１または／および反摺接面４２に切り込みを形成した。また内周リップ２の傾斜摺接面２１にも切り込み７を形成し、更に切り込み７が形成されている部分の割合は、リップの表面積に対して１／２以上になるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧燃料ポンプのシールとしてガソリン直噴エンジン用噴射ポンプに用いられ、その他の油圧・空圧・水圧機器全般に用いられるＰＴＦＥ等の樹脂製のリップタイプシールに関する。

ガソリン直噴エンジン用噴射ポンプの高性能化に伴い、ポンプのプランジャ部に使用されるガソリンとエンジンオイルとをシールする２液シールの使用環境は益々厳しくなる傾向にある。シールとしては、耐圧性および粗悪燃料対応としての対薬品性の向上が要求され、昨今では従来のオイルシールからＰＴＦＥ等の樹脂製のリップタイプシールに変更する検討が進められている。

従来のリップタイプシール１０１は、図７に示すように、第１密封流体側Ａに面して開口した略円筒形状凹部１０２を有し、該円筒形状凹部１０２の内外周に設けた軸およびハウジングに摺接する内周リップ１０３および外周リップ１０４と、第二密封流体側Ｂに軸に面して開口した略楔形状凹部１０６を有し、該楔形状凹部１０６の第２密封流体側Ｂに設けた板状リップ１０５と、が樹脂により一体で成形されており、この板状リップ１０５は、内周側へ軸１０７を太線矢印Ｘ方向に挿入したとき、略楔形状凹部１０６の先端Ａ点を支点として矢印Ｙ方向に大きく屈曲し、原状回復しようとする反力により締め代が確保されている。しかし、リップタイプシール１０１は樹脂で成形されているので、板状リップ１０５は、樹脂に起因するクリープ特性の悪さが原因で締め代低下によるシール性が低下する欠点があった。すなわち、板状リップ１０５は、Ａ点を支点に屈曲させてその反力でシールしているのでＡ点に応力が集中して破損するおそれがあり、また破損を考慮しないまでもクリープによるリップの締め代が低下するとの欠点があった。更に、ゴム材料等を用いたリップタイプシールと比較すると、樹脂であるので弾性特性が乏しく、軸に対する密着性能が劣り、シール性も劣るとの欠点があった。

なお、下記特許文献では支持リングに固定されているオイルシールについて、リップに鋸状のパターンを形成することが開示されているが、樹脂製のリップタイプシールについては何も開示されていなかった。

実開昭６１−１１７９６２号公報 特開２０００−３２０６８９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、樹脂製のリップタイプシールで略楔形状凹部先端Ａ点を中心に屈曲している板状リップについて、剛性を低減することを目的とし、これによりＡ点での応力集中を軽減し破壊に対する安全率を向上し、かつクリープの低減によるシール性の低下を抑制すると共に、軸偏心に対する追随性を向上することを目的とする。

また、樹脂製のリップタイプシールにおいて、シール性能を向上することを目的とする。

更に、樹脂製のリップタイプシールにおいて、リップ剛性のコントロールにより摺動抵抗をコントロールすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るリップタイプシールは、作動部材と固定部材との間の環状隙間に設置され、第１密封流体側に面して開口した略円筒形状凹部を有し、該円筒形状凹部の内外周に設けた前記作動部材および固定部材に摺接する内周リップおよび外周リップと、前記第１密封流体側とは軸方向反対側に位置する第２密封流体側に、作動部材側に面して開口した径方向に延びる略楔形状凹部を有し、該楔形状凹部の第２密封流体側に設けた第２密封流体側に延び前記作動部材に摺接する板状リップと、が一体で成形されている樹脂製のシール本体５と、前記円筒形状凹部６に内装されている断面Ｕ字形状のスプリング６１とを備えたリップタイプシールであって、前記板状リップの前記作動部材への摺接面または／および反摺接面に切り込みを形成したことを特徴とするものである。

また、上記リップタイプシールは、内周リップの傾斜摺接面に切り込みが形成されていてもよく、少なくとも一面はリップの表面積に対して前記切り込みが形成されている部分の割合が１／２以上であってもよい。更に、切り込みは、断面形状が三角形若しくは半円形であってもよく、切り込みの断面形状が三角形であるときには、シール対象物側の方が反シール対象物側より大きい角度勾配が付与されていてもよい。

また、上記リップタイプシールにおいては、第１密封流体側をガソリン等の燃料側とし、前記第２密封流体側をエンジンオイル側としてもよい。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明に係るＰＴＦＥ等の樹脂製のリップタイプシールは、板状リップの摺接面または／および反摺接面に切り込みが形成されているので、樹脂で成形されていてもリップ剛性を低減することができ、略楔形状凹部先端Ａ点に発生する応力集中を軽減し破損に対する安全率を向上することができる。

また、板状リップは、リップ剛性が低減することでクリープが低減し締め代低下によるシール性の低下を軽減することができると共に、軸の偏心に対する追随性を向上することができる。

更に、内周リップの傾斜摺接面および板状リップの摺接面に切り込みが形成されているので多段リップとなり、シール性能を向上することができる。

また、板状リップの両面および内周リップに形成されている切り込みのリップの表面積に対する割合を変えることでリップ剛性をコントロールし、摺動抵抗をコントロールすることができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示して説明する。ただし、この発明の範囲は、特に限定的記載がないかぎりは、この実施の形態に記載されている内容に限定する趣旨のものではない。

本発明の実施形態に係るリップタイプシールは、ハウジングと軸との間の環状空間に設置されている。

図１に示す通り、本発明の実施形態１に係るリップタイプシール１は、第１密封流体側Ａに面して開口した略円筒形状凹部６を有し、円筒形状凹部６の内外周に設けた軸およびハウジングに摺接する内周リップ２および外周リップ３と、第１密封流体側Ａとは軸方向反対側に位置する第２密封流体側Ｂに、軸側に面して開口した径方向に延びる略楔形状凹部８を有し、楔形状凹部８の第２密封流体側Ｂに設けた板状リップ４と、が一体で樹脂であるＰＴＦＥで成形されているシール本体５と、円筒形状凹部６に内装されている断面Ｕ字形状のスプリング６１とを備えている。

内周リップ２は、軸と摺接する図上右側の傾斜摺接面２１に断面略三角の切り込み７が形成されていて、略円筒形状凹部６に内装されているスプリング６１によりクリープするのが抑制されるようになっている。なお、この場合に傾斜摺接面２１の表面積に対して切り込み７が形成されている部分の割合は、傾斜摺接面２１の表面積の１／２以上になっていることが好適であり、使用条件によりこの範囲において適宜選択するとよい。

板状リップ４は、シール本体５の第２密封流体側Ｂに形成された軸側に面して開口した径方向に延びる略楔形状凹部８の第２密封流体側Ｂに設けられた断面略矩形であって、図上左側の摺接面４１には断面略三角の切り込み７が形成されている。切り込み７が形成されている破線で囲われているＣ部分の拡大した状態は図２に示すとおりであり、先端部７１の形状は極力シャープな形状であることが好適である。また、摺接面４１の表面積に対して切り込み７が形成されている部分の割合は、摺接面４１の表面積の１／２以上になっていることが好適であり、使用条件によりこの範囲において適宜選択するとよい。なお、内周リップ２の傾斜摺接面２１に形成されている切り込み７の先端部７１の形状も、上記と同様にシャープな形状であることが好適である。

板状リップ４に形成されている切り込み７は、図３に示す本発明の実施形態２の通り、摺接面４１ではなく反摺接面４２に形成されていても良く、また図４に示す本発明の実施形態３の通り、両側面（４１，４２）に形成されていても良い。なお、反摺接面４２に切り込み７が形成されている場合に、摺接面４１と同様に、切り込み７が形成されている部分の割合は反摺接面４２の表面積の１／２以上になっていることが好適であり、使用条件によりこの範囲において適宜選択するとよい。また、切り込み７の先端部７１の形状は、上記と同様にシャープな形状であることが好適である。

更に、切り込み７の断面形状は、図５に示す本発明の実施形態４の通り、三角形でなく半円形であっても良く、またそれ以外の形状であっても良い。なお、この場合においても、先端部７１の形状は極力シャープな形状であることが好適である。また、板状リップ４については、切り込み７の断面形状が両側面（４１，４２）で異なって良い。

また、内周リップ２と板状リップ４ともに形成されている切り込み７は同心円であることが好適であるが、切り込み７の形状は両リップ（２，４）で異なっていても良い。

更に、切り込み７の断面形状が三角形である場合、図６に示すように、軸９挿入後のシール対象物側の傾斜角αが反シール対象物側の傾斜角βより大きい角度勾配が付与されるようになっている。即ち、内周リップ２では、破線部分で囲われたＤ部分の拡大図である図６（２）に示すように、図上左側のシール対象物に対しシール対象物側である第１密封流体側Ａの傾斜角αが第２密封流体側Ｂの傾斜角βより大きい角度勾配が付与されており、板状リップ４では、破線部分で囲われたＥ部分の拡大図である図６（３）に示すように、図上右側のシール対象物に対しシール対象物側である第２密封流体側Ｂの傾斜角αが第１密封流体側Ａの傾斜角βより大きい角度勾配が付与されている。

なお、上記の実施形態では、内周リップ２に切り込み７が形成されている場合について説明したが、内周リップ２には切り込みが形成されていないで、板状リップ４にのみ切り込み７が形成されていても良い。

上記構成のリップタイプシール１について、内周側に軸９を図上左側から挿入したときの状態を示した図６の通り、内周リップ２は径方向に押圧され締め代が確保されるが、切り込み７が形成されているので多段リップ化となり、しかも剛性が低下して軸９への密着性が増し、シール性の向上が可能となる。

また、板状リップ４は略楔形状凹部先端Ａ点を起点として屈曲しその反力により径方向に押圧され締め代が確保されるが、切り込み７が形成されているので剛性が低下し、Ａ部に発生する応力集中が軽減され破損に対する安全率が向上し、かつクリープの低減が抑制されシール性の低下が防止されると共に、軸９の偏心に対する追随性の向上効果を得ることが可能となる。更に、摺接面４１に切り込み７が形成されているときには、多段リップ化となるのでシール性が向上する。

また、内周リップ２および板状リップ４の表面積に対して切り込み７が形成されている部分の割合は１／２以上であることが好適であるが、割合を変更することで各リップ（２，４）の剛性をコントロールし摺動抵抗をコントロールすることが可能となる。

また、軸９挿入後の切り込み７の断面形状が三角形である場合、シール対象物側の傾斜角αが反シール対象物側の傾斜角βより大きい角度勾配が付与されていると、各シール対象物に対するシール性能をより一層向上することが可能となる。

尚、上記実施形態において、第１密封流体側をガソリン等の燃料側にし、第２密封流体側をエンジンオイル側にしてもよく、また逆に第１密封流体側をエンジンオイル側にし、第２密封流体側をガソリン等の燃料側にしてもよい。

本発明の実施形態１に係るリップタイプシールの断面図 図１のＣ部の拡大部分断面図 本発明の実施形態２に係るリップタイプシールの断面図 本発明の実施形態３に係るリップタイプシールの断面図 本発明の実施形態４に係るリップタイプシールの断面図 本発明に係るリップタイプシールを軸に装着した状態の断面図 従来例に係るリップタイプシールを軸に装着した状態の断面図

符号の説明

１ リップタイプシール
２ 内周リップ
２１ 傾斜摺接面
３ 外周リップ
４ 板状リップ
４１ 摺接面
４２ 反摺接面
５ シール本体
６，８ 凹部
６１ スプリング
７ 切り込み
９ 軸
Ａ 第１密封流体側
Ｂ 第２密封流体側

Claims (6)

1. 作動部材と固定部材との間の環状隙間に設置され、
   第１密封流体側に面して開口した略円筒形状凹部を有し、該円筒形状凹部の内外周に設けた前記作動部材および固定部材に摺接する内周リップおよび外周リップと、
   前記第１密封流体側とは軸方向反対側に位置する第２密封流体側に、作動部材側に面して開口した径方向に延びる略楔形状凹部を有し、該楔形状凹部の第２密封流体側に設けた第２密封流体側に延び前記作動部材に摺接する板状リップと、が一体で成形されている樹脂製のシール本体５と、前記円筒形状凹部６に内装されている断面Ｕ字形状のスプリング６１とを備えたリップタイプシールであって、
   前記板状リップの前記作動部材への摺接面または／および反摺接面に切り込みを形成したことを特徴とするリップタイプシール。
2. 請求項１に記載のリップタイプシールにおいて、
   前記内周リップの傾斜摺接面に切り込みを形成したことを特徴とするリップタイプシール。
3. 請求項１および２に記載のリップタイプシールにおいて、
   少なくとも一面は前記リップの表面積に対し前記切り込みが形成されている部分の割合が１／２以上であることを特徴とするリップタイプシール。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のリップタイプシールにおいて、
   少なくとも一面は前記切り込みの断面形状が三角形若しくは半円形であることを特徴とするリップタイプシール。
5. 請求項４に記載の前記切り込みの断面形状が三角形のリップタイプシールにおいて、
   シール対象物側の方が反シール対象物側より大きい角度勾配が付与されていることを特徴とするリップタイプシール。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のリップタイプシールにおいて、
   前記第１密封流体側がガソリン等の燃料側であり、前記第２密封流体側がエンジンオイル側であることを特徴とするリップタイプシール。

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