JP6812601B2 - 密封装置及びその組立て方法 - Google Patents

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Description

本発明は、密封装置とその組立て方法に関する。
近年、自動車関連の分野では、環境問題から低燃費車の開発を加速しており、燃費性能を改善するため、油や冷却水等の流体を制御対象とする流量制御バルブが開発されている。流量制御バルブには、バルブ用シールが組み付けられる。
従来のバルブ用シールとして、図５に示す密封装置１１１が知られている（特開２０１５−９６７４７号公報、以下「特許文献１」）。従来の密封装置１１１では、バネ手段１１５によって弾性付勢されるシールリング１１３の先端面１１３ａが、バルブロータ１２１の外面１２１ａに押し付けられ、シールリング１１３およびバルブロータ１２１間をシールする。また、ハウジング１１２およびシールリング１１３間に配置されたパッキン１１４によって、ハウジング１１２およびシールリング１１３間の隙間ｃをシールする。
尚、バルブロータ１２１の外面１２１ａは、球面状もしくは円筒面状に形成されることが多いため、これに対応して、シールリング１１３の先端面１１３ａも球面状もしくは円筒面状に形成される。
図５に示すように、バルブロータ１２１の外面１２１ａが円筒面状であり、これに対応してシールリング１１３の先端面１１３ａも円筒面状である場合、バルブロータ１２１の外面１２１ａに対しシールリング１１３の先端面１１３ａをリング全周に亙って接触させるには、バルブロータ１２１の外面１２１ａをなす円筒面の中心軸線に対しシールリング１１３の先端面１１３ａをなす円筒面の中心軸線を正確に位置合わせする必要がある。
一方、特許文献１では、ハウジング１１２の内周面１１２ａに形成したパッキン装着溝１１２ｂにパッキン１１４を装着する。そのため、密封装置１１１を組み立てる際、図６に示すように、パッキン装着溝１１２ｂにパッキン１１４を先に装着してから、ハウジング１１２の内周にシールリング１１３を後から挿入する。
すなわち、ハウジング１１２の内周にシールリング１１３を挿入する際にすでにパッキン装着溝１１ｂにパッキン１１４が装着されている。そのため、シールリング１１３の挿入に際しパッキン１１４の弾性による挿入抵抗が発生する。また、その後、バルブロータ１２１の外面１２１ａをなす円筒面の中心軸線に対しシールリング１１３の先端面１１３ａをなす円筒面の中心軸線を正確に位置合わせすべく、ハウジング１１２に対しシールリング１１３をリング円周方向に回転させようとすると、パッキン１１４の弾性による回転抵抗が発生する。パッキン１１４の弾性による挿入抵抗や回転抵抗が発生することで、組立て作業を円滑に行えない場合がある。
本発明は、パッキンの弾性による挿入抵抗や回転抵抗が発生せず、組立て作業を円滑に行うことができる密封装置とその組立て方法を提供することを目的とする。
本発明の密封装置は、
ハウジングと、
前記ハウジングの内周に軸方向変位可能に挿入されるシールリングであって、
先端面と、
パッキン装着空間を画定する後端面と、
を有するシールリングと、
前記ハウジングと前記シールリングの間をシールするパッキンであって、前記パッキン装着空間に配置されるパッキンと、
前記シールリングの後端面側に配置され、前記シールリングを先端面側に弾性付勢するバネ手段と、
を有する。
本発明の密封装置の組立て方法は、
ハウジングの内周にシールリングを挿入し、
次に、前記シールリングの後端面によって画定されるパッキン装着空間に、パッキンを挿入し、前記ハウジングと前記シールリングの間をシールし、
次に、前記シールリングの先端面側に前記シールリングを弾性付勢するバネ手段を、前記シールリングの後端面側から挿入する。
本発明によれば、パッキンの弾性による挿入抵抗や回転抵抗が発生せず、密封装置の組立て作業を円滑に行うことができる。
第１実施形態の密封装置の断面図 （Ａ）は第１実施形態のシールリングの断面図、（Ｂ）はシールリングの斜視図 第１実施形態の密封装置の組立て方法を示す説明図 第２実施形態の密封装置の断面図 従来技術の密封装置の断面図 従来技術の密封装置の組立て方法を示す説明図
＜第１実施形態＞
図１を参照して、本実施形態の密封装置を説明する。本実施形態の密封装置１１は、自動車関連の分野において油や冷却水等の流体を制御対象とする流量制御バルブに用いられるバルブ用シールである。バルブロータ２１は、シールリング１３が摺動可能に接触する相手部品である。バルブロータ２１は円筒面状の外面２１ａを有する。また、外面２１ａには、複数のポート穴２２が形成されている。なお、図１には１つのみのポート穴２２が示されている。
密封装置１１は、ハウジング（シールハウジング）１２と、シールリング１３と、パッキン１４と、バネ手段１５とを有する。ハウジング１２は、筒状であり、円筒面状の内周面１２ａを有する。シールリング１３は、ハウジング１２の内周に軸方向変位可能に挿入され、先端面１３ａ（図１では上端）にてバルブロータ２１の外面２１ａに摺動可能に接触する。パッキン１４は、ハウジング１２とシールリング１３の間に配置され、ハウジング１２とシールリング１３の間の隙間ｃをシールする。パッキン１４は、例えば、Ｏリングである。バネ手段１５は、シールリング１３の後端面１３ｂ（図１では下端）側に配置され、シールリング１３をバルブロータ２１に向けて弾性付勢する。バネ手段１５は、例えば、コイルスプリングである。
シールリング１３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の低摩擦材で成形される。
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、シールリング１３の先端面１３ａは、バルブロータ２１の外面２１ａが円筒面状に形成されているのに対応して、リング全周に亙って接触し得るよう、対応する円筒面状に形成される。
シールリング１３の後端面１３ｂには、環状のテーパー面１３ｄが形成される。これにより、パッキン１４を装着するための環状のパッキン装着空間１３ｃが、シールリング１３の後端面１３ｂに画定される。すなわち、パッキン装着空間１３ｃは、断面三角形状の空間として画定される。パッキン装着空間１３ｃにパッキン１４が装着されると、パッキン１４はシールリング１３のテーパー面１３ｄおよびハウジング１２の内周面１２ａにそれぞれ接触し、ハウジング１２とシールリング１３の間の隙間ｃをシールする。
なお、ＰＴＦＥ等の粉末材料を金型に押し固めて成形する場合、テーパー面１３ｄを有するシールリング１３は成形性に優れる。
また、パッキン装着空間１３ｃからパッキン１４が脱落するのを防ぐため、シールリング１３の後端面１３ｂに皿板状のストッパリング１６を組み合わせても良い。この場合、バネ手段１５がストッパリング１６を介してシールリング１３を弾性付勢する。また、図示はしないが、バネ手段１５の後端部を支えるバネ受けとしてのストッパリングをハウジング１２の後端部内周に後から組み合わせても良い。
次に、図３を参照して、本実施形態の密封装置１１の組み立て方法を説明する。まず、ハウジング１２の後端部側からシールリング１３を挿入する。次に、ハウジング１２の後端部側から、パッキン装着空間（１３ｃ）にパッキン１４を挿入する。次に、ハウジング１２の後端部側からストッパリング１６を挿入する。最後に、ハウジング１２の後端部側からバネ手段１５を挿入する。
なお、ストッパリング１６の挿入は省略してもよい。
また、バネ手段１５の挿入後に、ハウジング１２の後端部側からストッパリングを挿入してもよい。
本実施形態によれば、ハウジング１２の内周にパッキン１４を装着する前にシールリング１３を挿入する。そのため、シールリング１３の挿入に際してパッキン１４の弾性による挿入抵抗や回転抵抗が発生せず、密封装置１１の組立て作業を円滑に行うことができる。
＜第２実施形態＞
図４を参照して、本実施形態の密封装置を説明する。なお、本実施形態の密封装置の構造は、基本的に第１実施形態の密封装置と同様である。そのため、第１実施形態と同様の構成については同一の参照符号を用いることにより詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について、以下に説明する。
具体的には、本実施形態の密封装置１１は、シールリング１３の後端面１３ｂの構成が第１実施形態とは異なる。本実施形態のシールリング１３の後端面１３ｂには、矩形断面を有する環状の溝１３ｅが形成される。すなわち、パッキン装着空間１３ｃは、断面四角形状の空間として画定される。パッキン装着空間１３ｃにパッキン１４が装着されると、パッキン１４はシールリング１３の溝１３ｅおよびハウジング１２の内周面１２ａにそれぞれ接触し、ハウジング１２とシールリング１３の間の隙間ｃをシールする。
次に、本実施形態の密封装置１１の組み立て方法を説明する。まず、ハウジング１２の後端部側からシールリング１３を挿入する。次に、ハウジング１２の後端部側から、溝１３ｅによって画定されるパッキン装着空間（１３ｃ）にパッキン１４を挿入する。次に、ハウジング１２の後端部側からストッパリング１６を挿入する。最後に、ハウジング１２の後端部側からバネ手段１５を挿入する。
なお、ストッパリング１６の挿入は省略してもよい。
また、バネ手段１５の挿入後に、ハウジング１２の後端部側からストッパリングを挿入してもよい。
第１実施形態と同様、本実施形態によれば、ハウジング１２の内周にパッキン１４を装着する前にシールリング１３を挿入する。そのため、シールリング１３の挿入に際してパッキン１４の弾性による挿入抵抗や回転抵抗が発生せず、密封装置１１の組立て作業を円滑に行うことができる。
１１ 密封装置
１２ ハウジング
１２ａ 内周面
１３ シールリング
１３ａ 先端面
１３ｂ 後端面
１３ｃ パッキン装着空間
１３ｄ テーパー面
１３ｅ 溝
１４ パッキン
１５ バネ手段
１６ ストッパリング
２１ バルブロータ（相手部品）
２１ａ 外面
２２ ポート穴
ｃ 隙間

Claims (5)

  1. 円筒面上の内周面を有し、相手部材が配置される第１端と、前記第１端とは反対側の第２端とを有するハウジングと、
    前記ハウジングの内周に軸方向変位可能に、前記ハウジングの前記第２端から挿入可能なシールリングであって、
    前記ハウジングの前記第１端側に位置する先端面と、
    前記ハウジングの前記第２端側に位置するパッキン装着空間を画定する後端面と、
    を有するシールリングと、
    前記ハウジングと前記シールリングの間をシールするパッキンであって、前記ハウジングの前記第２端から前記パッキン装着空間に装着可能なパッキンと、
    前記シールリングの後端面側に配置され、前記シールリングを先端面側に弾性付勢するバネ手段と、
    を有する密封装置。
  2. 前記後端面は、前記パッキン装着空間を画定するテーパー面を有する、請求項１に記載の密封装置。
  3. 前記後端面は、前記パッキン装着空間を画定する、矩形断面を有する溝を有する、請求項１に記載の密封装置。
  4. 前記シールリングと前記バネ手段との間に配置されるストッパリングを更に有する、請求項１〜３のいずれかに記載の密封装置。
  5. ハウジングの内周にシールリングを挿入し、
    次に、前記シールリングの後端面によって画定されるパッキン装着空間に、パッキンを挿入し、前記ハウジングと前記シールリングの間をシールし、
    次に、前記シールリングの先端面側に前記シールリングを弾性付勢するバネ手段を、前記シールリングの後端面側から挿入する、
    密封装置の組立方法。
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