CN101617153A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封装置，其通过密封部件(11)和抛油环(31)的组合而形成，密封部件(11)包括：第一侧唇(19)，滑动自如地紧密接触于抛油环(31)的轴向端面(33a)；以及第二侧唇(20)，位于第一侧唇(19)的外侧，被配置成比第一侧唇(19)更靠近密封对象，密封装置(1)尽可能地减小滑动时产生的转矩。第二侧唇(20)具有比第一侧唇(19)的密封余量小的形状，因此，能够尽可能地减小滑动时产生的转矩。第二侧唇(20)也可以为与抛油环(31)的轴向端面(33a)非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及与密封技术有关的密封装置。本发明的密封装置，例如作为轮毂轴承密封件，在与汽车相关的领域中使用，或者在通用机械等中使用。

背景技术

先前以来，已知有图6中示出的密封装置51，该密封装置51在汽车用车轮悬架装置的轴承上作为轮毂轴承密封件使用，通过安装在轴承外圈81的内周侧的密封部件61、和安装在轴承内圈82的外周侧的抛油环71的组合而构成(参照专利文献1或2)。

抛油环71由金属材料形成，在筒状部72的轴向一端一体成形凸缘部73，形成截面大致L字形，并且通过筒状部72嵌合内圈82的外周面。

密封部件61是在截面同样呈大致L字形的金属环62上粘附橡胶状弹性体66，并且通过金属环62的筒状部63嵌合外圈81的内周面。在橡胶状弹性体66上，一体成形三个唇部，包括：滑动自如地与抛油环71的凸缘部73的轴向端面74紧密接触的侧唇67；滑动自如地与抛油环71的筒状部72的外周面紧密接触的径向唇(也称作轴唇或防尘唇)68；以及配置在其内侧的油唇69。

上述构成的密封装置51安装在上述轴承部的轴向一端开口部，具有防止机外A的泥水等浸入到机内B、以及防止机内B的润滑油泄漏到机外A的密封作用，但是在高转速的条件下(轮毂轴承密封件的最大转速：约2000rpm)使用时，在径向唇68产生大量的滑动发热，因此在径向唇68产生弹力减弱，密封余量以及追随性下降，泥水浸入。在径向唇68处产生大量的滑动发热是由于其转矩(压迫力)较大。

为了消除上述问题，考虑到为了抑制滑动发热，从上述密封装置51的构成中省略径向唇68。

但是，仅是像这样省略径向唇68，用于密封作为密封对象的泥水等的唇部少了一个，因此担心虽然能够抑制滑动发热，但是密封性(耐泥水性)会降低。

因此，考虑到在省略了径向唇68的同时，在侧唇67的外侧追加第二侧唇(未示出)，这样能够在抑制滑动发热的同时确保密封性(耐泥水性)。端面接触式的侧唇与周面接触式的径向唇相比较，一般产生的转矩较小，因此已经存在对其采用的研究。

但是，在像这样省略了径向唇68的同时，在侧唇67的外侧追加第二侧唇的情况下，当追加的外侧第二侧唇与现有的内侧侧唇67形状相同时，该追加的外侧第二侧唇会重新产生较大的转矩，因此省略径向唇68就没有意义了。由于配置在外侧的第二侧唇比配置在内侧的侧唇67距离旋转中心的距离大，因此对转矩增大的影响程度大，产生的转矩会超出预测地变大。

专利文献1：日本特开2006-161858号公报

专利文献2：日本特开2006-322536号公报

发明内容

(发明要解决的技术问题)

本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种密封装置，其具有多个侧唇，并且能够尽可能地减小产生的转矩。

(解决技术问题的技术方案)

为了实现上述目的，本发明第一方面的密封装置，通过安装在相对旋转的两个部件中的一个上的密封部件、和安装在另一个上的抛油环的组合而形成，上述密封部件包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于上述抛油环的轴向端面；以及第二侧唇，位于上述第一侧唇的外侧，被配置成比上述第一侧唇更靠近密封对象，上述密封装置的特征在于：上述第二侧唇具有比上述第一侧唇的密封余量小的形状。

并且，本发明第二方面的密封装置包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于相对部件的轴向端面；以及第二侧唇，位于上述第一侧唇的外侧，被配置成比上述第一侧唇更靠近密封对象，上述密封装置的特征在于：上述第二侧唇具有比上述第一侧唇的密封余量小的形状。

并且，本发明第三方面的密封装置，其特征在于：在本发明第一或第二方面的密封装置中，上述第二侧唇为与相对部件或抛油环的轴向端面非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零。

(发明的效果)

在具有上述结构的本发明第一方面的密封装置中，在密封部件上设置滑动自如地紧密接触于抛油环的轴向端面的第一侧唇，在第一侧唇的外侧配置比第一侧唇更靠近密封对象的第二侧唇，并且第二侧唇具有比第一侧唇的密封余量小的形状，密封余量和滑动转矩具有相关关系，因此如果利用密封余量小的形状，能够将产生的转矩抑制得较小。因此，根据本发明，与第二侧唇具有与第一侧唇相同形状的情况相比较，能够将产生的转矩抑制得较小。

并且，侧唇滑动的相对部件的种类，并不限定为抛油环，例如，还存在侧唇在直接设置在旋转轴上的凸缘部的轴向端面上滑动的情况。因此，在本发明的第二方面中，代替“抛油环”规定“相对部件”，表示并没有将侧唇滑动的相对部件的种类限定为抛油环。并且，在像这样将凸缘部直接设置在旋转轴上的情况下，从旋转轴的圆筒状外周面向凸缘部的轴向端面(垂直于轴向的平面)形成截面圆弧状的曲面(R)的情况较多，因此，侧唇在这样的曲面(R)上滑动的情况也包含在本发明第二方面的技术范围内。

并且，如第三方面中的规定，第二侧唇也可以为与相对部件或抛油环的轴向端面非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零，在这种情况下，能够完全抑制由于第二侧唇的追加而引起的转矩的增大，而且，通过第二侧唇的追加，能够提高密封性，同时通过第二侧唇能够保护第一侧唇远离泥水等异物。

附图说明

图1是本发明第一实施例的密封装置的主要部分的截面图；

图2是本发明第二实施例的密封装置的主要部分的截面图；

图3是本发明第三实施例的密封装置的主要部分的截面图；

图4是本发明第四实施例的密封装置的主要部分的截面图；

图5是本发明第五实施例的密封装置的主要部分的截面图；以及

图6是示出现有密封装置的安装状态的主要部分的截面图。

附图标记说明

1密封装置

11密封部件

12金属环

13、32筒状部

14、33凸缘部

15橡胶状弹性体

16端面橡胶部

17内周橡胶部

18凸缘橡胶部

18a、33a、34a轴向端面

19第一侧唇

20第二侧唇

21油唇

31抛油环

34锥形部

35圆筒部

41、42、43迷宫式密封

具体实施方式

本发明包含以下实施方式。

(1)在现有形状(图6)的密封装置中，在以高转速旋转的情况下，由于滑动发热会导致唇部弹力减弱，密封余量以及追随性会下降，泥水会浸入(漏泥水)。作为滑动发热的最大的原因，是轴唇部(防尘唇)的转矩大(压迫力大)。因此，为了抑制滑动发热，首先研究没有轴唇(防尘唇)的形状。并且，在现有形状中仅没有轴唇(防尘唇)的情况下，密封泥水的唇部少了一个，因此担心虽然能够抑制由于滑动发热而引起的弹力减弱，但是耐泥水性会降低。因此，研究通过追加一个或一个以上的对转矩影响小并且对耐泥水性的提高有效的侧唇类型的唇部，实现没有轴唇(防尘唇)的形状并使耐泥水性提高。并且，虽然形成两个侧唇的类型，但是就作用而言，外侧的侧唇用于保护内侧的侧唇远离泥水恶劣环境。内侧的侧唇被外侧的侧唇保护，在考虑密封总寿命的情况下，实现了寿命增加(耐泥水性提高)。

(2)本发明的形状与现有形状(图6)相比，能够增加寿命(耐泥水性提高)。这是由于将轴唇(防尘唇)作为侧唇类型，增加了一个对于抑制发热并提高耐泥水性的贡献较大的侧唇。作为侧唇的考虑，外侧的侧唇具有保护内侧的侧唇的作用。因此，与内侧的侧唇相比，外侧的侧唇具有降低密封余量、接触力的形状，并积极地发挥发热对策(低转矩化)的作用。并且，外侧的侧唇密封余量也可以为迷宫式。密封的总寿命(耐泥水性)比现有形状好。作为更进一步的发热对策(低转矩化)，还考虑油唇为迷宫式。在这种情况下，由于担心搬送时等抛油环从密封件脱落，作为对策，要进行防脱设定。并且即使在不是迷宫式的情况下，由于担心抛油环从密封件脱落，也可以进行设定。

(3)两个侧唇类型的形状(但是，如果满足作用，也可以是两个以上)

(3-1)发热对策(低转矩化)并且耐泥水性提高

(3-2)外侧的侧唇和内侧的侧唇的密封余量关系(外侧≤内侧)

(3-3)以保护内侧的侧唇为目的而设定的外侧的侧唇(外侧的侧唇也可以是迷宫式)

(3-4)作为更进一步的发热对策(低转矩化)的油唇迷宫式化

(3-5)追加的，抛油环从密封件脱落的对策

下面，根据附图，对本发明的实施例进行说明。

图1示出了本发明实施例的密封装置1的主要部分的截面图。该实施例的密封装置1，在汽车用车轮悬架装置的轴承部，作为轮毂轴承密封件使用，并被如下构成。

即，首先，该密封装置1通过安装在轴承外圈(未示出，参照图6)的内周侧的密封部件(称为油封件或唇封件)11、和安装在轴承内圈(未示出，参照图6)的外周部的抛油环31的组合而构成。并且，图1为了示出各唇部的自由状态，示出了密封部件11和抛油环31在组装之前的状态，为此以点划线示出抛油环31。

抛油环31由金属材料形成，在筒状部32的轴向一端向径向外侧一体成形凸缘部33，并且通过筒状部32嵌合于轴承内圈的外周面。

密封部件11由金属环12、以及粘附(硫化粘结)在该金属环12上的橡胶状弹性体15构成。金属环12在筒状部13的轴向一端向径向内侧一体成形凸缘部14，并且通过筒状部13嵌合轴承外圈的内周面。

橡胶状弹性体15一体地具有：端面橡胶部16，粘附在金属环12的筒状部13的端面部上；内周橡胶部17，粘附在筒状部13的内周面上；凸缘橡胶部18，粘附在凸缘部14的轴向端面上；第一侧唇19，滑动自如地紧密接触于抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a；第二侧唇20，配置在第一侧唇19的外径侧，并与第一侧唇19相同，滑动自如地紧密接触于抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a；以及油唇21，滑动自如地紧密接触于抛油环31的筒状部32的外周面。

在上述唇部中，第一和第二侧唇19、20分别以外部的泥水和灰尘等异物不侵入轴承内部的方式进行密封，根据其作用，为向外的构造，并形成为从基端向前端直径逐渐增大。

并且，第二侧唇20位于第一侧唇19的外侧，比第一侧唇19更靠近密封对象(泥水等异物)，其厚度尺寸与第一侧唇19的厚度尺寸相同或大致相同，但是其自由状态下的轴向高度尺寸H₂比第一侧唇19的轴向高度尺寸H₁小，因此其密封余量S₂设定为比第一侧唇19的密封余量S₁小。

因此，根据上述构成，由于第二侧唇20为密封余量比第一侧唇19小的形状，因此与第二侧唇20和第一侧唇19的形状相同的情况相比较，能够将滑动时产生的转矩(两个侧唇的转矩)抑制得较小。

并且，上述第一实施例的密封装置1考虑到了对其构成进行如下添加或改变。

(1)在上述第一实施例中，虽然第二侧唇20与第一侧唇19相同，被构成为在抛油环31上滑动，但是作为代替，第二侧唇20可以是与抛油环31非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零。这样，能够完全抑制由于第二侧唇20的追加而引起的滑动转矩的增大，而且，通过第二侧唇20的追加(迷宫式密封的追加)，能够提高密封性，并且通过第二侧唇20能够保护第一侧唇19远离泥水等异物。具体实例如下。

第二实施例

在图2中，设定组装前自由状态下的第二侧唇20的轴向高度尺寸H₂，比组装状态下的密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间的间隔C小，因此，在第二侧唇20的前端部与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间设置非接触的迷宫式密封41。

第三实施例

在图3的实例中，在抛油环31的凸缘部33的前端部(外周部)，一体成形向密封部件11的凸缘部18弯曲的圆锥状的锥形部34，同时设定组装前自由状态下的第二侧唇20的轴向高度尺寸H₂，比组装状态下的密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间的间隔C小，因此，在第二侧唇20的前端部与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间、以及与锥形部34的轴向端面34a之间，设置非接触的迷宫式密封41。并且，还是在该图3的实例中，在抛油环31的锥形部34的前端部与密封部件11的内周橡胶部17的内周面之间、以及在抛油环31的锥形部34的前端部与密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a之间，分别设置非接触的迷宫式密封42、43，因此设置了总共三重迷宫式密封。

第四实施例

在图4的实例中，在抛油环31的凸缘部33的前端部(外周部)，一体成形向密封部件11的凸缘部18弯曲的圆筒部35，同时设定组装前自由状态下的第二侧唇20的轴向高度尺寸H₂，比组装状态下的密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间的间隔C小，因此，在第二侧唇20的前端部与抛油环31的凸缘部33的轴向端面33a之间，设置非接触的迷宫式密封41。并且，还是在该图4的实例中，在抛油环31的圆筒部35的外周面与密封部件11的内周橡胶部17的内周面之间、以及在抛油环31的圆筒部35的轴向端面与密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a之间，分别设置非接触的迷宫式密封42、43，因此设置了总共三重迷宫式密封。

(2)在上述第一实施例中，抛油环的凸缘部形成垂直于轴向的平板状，但是，在该凸缘部33的前端部(外周部)一体成形向密封部件11的凸缘橡胶部18弯曲的圆筒部，当在该圆筒部与密封部件11之间设置迷宫式密封时，通过该迷宫式密封能够提高密封性。具体实例如下。

第五实施例

在图5的实例中，在抛油环31的凸缘部33的前端部(外周部)，一体成形向密封部件11的凸缘橡胶部18弯曲的圆筒部35，在该圆筒部35的外周面与密封部件11的内周橡胶部17的内周面之间、以及在圆筒部35的轴向端面与密封部件11的凸缘橡胶部18的轴向端面18a之间，分别设置非接触的迷宫式密封42、43。

(3)在上述第一实施例中，油唇21被构成为在抛油环31上滑动，但是作为代替，油唇21可以是与抛油环31非接触的迷宫式构造，设定密封余量为零。这样，作为密封装置1整体，能够进一步减少滑动时产生的滑动转矩。此时，在担心搬送时等抛油环31从密封部件11脱落的情况下，也可以进行在抛油环31的筒状部32的端部，弯曲形成卡合片(其外径尺寸比油唇21的内径尺寸大)等的防脱对策。并且，即使油唇21被构成为在抛油环31上滑动，在担心搬送时等抛油环31从密封部件11脱落的情况下，同样也可以进行防脱对策。

(4)在上述第一实施例中，油唇21为了密封机内的润滑油，向机内侧(图1中的下方向)设置，但是，即使向机外侧(图1中的上方向)设置也能够密封润滑油，因此油唇21也可以向机外侧设置。

(5)抛油环31也可以在其凸缘部33上附设磁性编码器。

(6)在上述第一实施例中，第一侧唇19和第二侧唇20的立起面(凸缘橡胶部18的轴向端面18a)为同一平面状，虽然在自由状态下第二侧唇20的轴向高度尺寸H₂形成为比第一侧唇19的轴向高度尺寸H₁小，但是在两唇部19、20的立起面具有轴向偏移的情况下，会得到在自由状态下第二侧唇20的轴向高度尺寸H₂形成为比第一侧唇19的轴向高度尺寸H₁大的情况。即使在这样的情况下，只要第二侧唇20的密封余量S₂被设定为比第一侧唇19的密封余量S₁小，就包含在本发明的技术范围内。

在上述第二实施例以后的是实例中，其他的构成与作用效果与上述第一实施例相同。因此，省略对相同附图标记的说明。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1、一种密封装置，通过安装在相对旋转的两个部件中的一个上的密封部件、和安装在另一个上的抛油环的组合而形成，

所述密封部件包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于所述抛油环的轴向端面；以及第二侧唇，位于所述第一侧唇的外侧，被配置成比所述第一侧唇更靠近密封对象，所述密封装置的特征在于：

所述第二侧唇具有比所述第一侧唇的密封余量小的形状。

2、一种密封装置，包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于相对部件的轴向端面；以及第二侧唇，位于所述第一侧唇的外侧，被配置成比所述第一侧唇更靠近密封对象，所述密封装置的特征在于：

所述第二侧唇具有比所述第一侧唇的密封余量小的形状。

3、根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：

所述第二侧唇为与所述相对部件或所述抛油环的轴向端面非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零。

4、根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：

在所述抛油环的凸缘部的前端部，一体成形向所述密封部件弯曲的圆锥面状的锥形部或圆筒部，并且在所述锥形部或所述圆筒部与所述密封部件之间设置非接触的迷宫式密封。

Claims (3)

1、一种密封装置，通过安装在相对旋转的两个部件中的一个上的密封部件、和安装在另一个上的抛油环的组合而形成，

所述密封部件包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于所述抛油环的轴向端面；以及第二侧唇，位于所述第一侧唇的外侧，被配置成比所述第一侧唇更靠近密封对象，所述密封装置的特征在于：

所述第二侧唇具有比所述第一侧唇的密封余量小的形状。

2、一种密封装置，包括：第一侧唇，滑动自如地紧密接触于相对部件的轴向端面；以及第二侧唇，位于所述第一侧唇的外侧，被配置成比所述第一侧唇更靠近密封对象，所述密封装置的特征在于：

所述第二侧唇具有比所述第一侧唇的密封余量小的形状。

3、根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：

所述第二侧唇为与所述相对部件或所述抛油环的轴向端面非接触的迷宫式构造，并设定密封余量为零。

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