CN103026108B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封装置，其可维持密封性，并能进一步降低摩擦阻力。从通过环状槽的密封装置(100)的中心轴线的切断面观看，第一倾斜面(110X)和第二倾斜面(110Y)之间的曲面的曲率半径为R0，对于各环状槽，环状槽的密封对象流体侧(O)的侧面和第一倾斜面(110X)之间的弯曲面的曲率半径分别为R1a、R2a、R3a、R4a，环状槽的大气侧（A）的侧面和第一倾斜面(110X)之间的弯曲面的曲率半径分别为R1b、R2b、R3b、R4b，则满足R1b、R2b、R3b、R4b＜R0＜R1a、R2a、R3a、R4a。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，其可密封相对往复移动的两个部件间的环状间隙。

背景技术

在现有的用于往复移动的密封装置中，为降低摩擦阻力，已知有，在密封唇的滑动面设置多个环状槽的技术。并已知，为了设置这样的多个环状槽以抑制密封性下降，而通过使各环状槽的两侧面相对于滑动面的倾斜角度不同，由此可以使油等的密封对象流体能够返回到密封对象流体侧（参照专利文献1）。该技术中，对于环状槽，与密封对象流体侧相反侧的侧面和滑动面之间的边缘角度，比密封对象流体侧的侧面和滑动面之间的边缘角度小。根据该技术，返回到密封对象流体侧的密封对象流体的返回量比泄漏量多，可以抑制密封性的下降。

在此，例如，在对油压为1MPa以上2MPa以下的油进行密封时，在油为制动油等的润滑性差（粘度低）的油的情形下，由弯曲面构成密封装置中的密封唇的唇前端，且作为橡胶制的密封装置中的橡胶材料，通常采用硬度较低的材料（硬度为70度左右）。

此时，为了降低摩擦阻力，在利用上述现有技术时，由于环状槽的侧面和滑动面之间形成边缘部，因而会清除掉润滑油膜，导致不容易得到润滑效果的问题。此外，在专利文献2、3中也公开了相关的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利第2592489号公报

专利文献2：日本发明专利公开第2008-101704号公报

专利文献3：日本发明专利公开第2006-322528号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明的目的是提供一种密封装置，其可维持密封性，并能进一步降低摩擦阻力。

解决问题的技术手段

本发明，为解决上述问题，采用以下技术手段。

即，本发明的密封装置，其密封相对往复移动的两个部件之间的环状间隙，其特征在于，

具有朝向密封对象流体侧且朝向所述两个部件中的一方的部件延伸，与该一方部件的表面自由滑动接触的密封唇，

在该密封唇的与密封对象流体相反侧的第一倾斜面，从密封对象流体侧向其相反侧，分别间隔开设置有多个环状槽，并且

这些环状槽的密封对象流体侧侧面与第一倾斜面之间，以及密封对象流体侧的相反侧的侧面与第一倾斜面之间均形成为弯曲面，且所述密封唇前端的密封对象流体侧的第二倾斜面与第一倾斜面之间也形成为弯曲面，

从通过环状的密封装置的中心轴线的切断面观看，

第一倾斜面和第二倾斜面之间的曲面的曲率半径，大于所述多个环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径，并小于所述多个环状槽的密封对象流体侧侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径。

根据本发明，由于环状槽的侧面与第一倾斜面之间由弯曲面构成，因此在滑动时，不会清除掉一方部件的表面的密封对象流体，可维持润滑性。通过满足多个环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径，和多个环状槽的密封对象流体侧侧面与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径的关系，可起到是密封对象流体返回密封对象流体侧的作用。通过满足上述曲率半径，和第一倾斜面和第二倾斜面之间的曲面的曲率半径之间的关系，可进一步抑制将密封对象流体向密封对象流体相反一侧的溢出的情形。

优选从通过环状的密封装置的中心轴线的切断面观看，

所述多个环状槽中，靠密封对象流体侧的多个环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径，小于其他的环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲面半径。

由此，主要使在密封对象流体侧的几个环状槽的部位处，起到使密封对象流体返回到密封对象流体侧的作用，而在其他环状槽的部位处，不必发挥上述功能，可以确保滑动面整体的润滑性。

优选在未施加来自密封对象流体侧的压力的状态下，所述多个环状槽中最靠近密封对象流体侧的环状槽的两侧的第一倾斜面的部分，与所述一方部件的表面紧密接触。

由此，即使在未作用压力的状态或作用低压力状态下，也能保持润滑性和密封性。

优选所述多个环状槽的密封对象流体一侧的侧面，均由相对于第一倾斜面倾斜的面构成，不通过与第一倾斜面平行的底面，而与密封对象流体相反一侧的侧面连接。

由此，在高压时等，可抑制环状槽的槽底面与一方的部件表面紧密接触。从而，可以抑制表面压力分布不稳定。与设置平行于第一倾斜面的底面的情形相比，由于可使环状槽的槽宽更窄，可以提高环状槽的配置密度。

此外，可以尽可能组合使用上述结构。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以维持密封性，并能进一步降低摩擦阻力。

附图说明

图1是本发明的实施例的密封装置的截面示意图。

图2是本发明的实施例的密封装置的密封唇前端的放大截面图。

附图标记说明

100密封装置

110第一密封唇

110X第一倾斜面

110Y第二倾斜面

111第一环状槽

112第二环状槽

113第三环状槽

114第四环状槽

120第二密封唇

130圆筒面

200轴

300轴孔

具体实施方式

以下参照附图，并根据实施例以实例详细说明用以实施本发明的实施方式。在没有特别说明的情况下，本发明的范围并不限于本实施例所述结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等。

（实施例）

参照图1和图2，说明本发明的实施例的橡胶状弹性体制的密封装置。

<密封装置的整体结构>

参照图1，说明本发明的实施例的密封装置的整体结构。本实施例的密封装置100用于密封相对往复移动的两个部件（例如，轴200和轴套）之间的环状间隙。在本实施中，密封对象流体是油，图1中，左侧为密封对象流体侧（O）。图1中，右侧为与密封对象流体侧相反侧的大气侧（A）。

图1是表示在未对密封装置100作用外力的状态下，在通过环状的密封装置100的中心轴线的面处切断密封装置100的截面示意图。密封装置100为旋转对称形状，在任何一个通过该中心轴线的截面图中，切断后的形状均相同。在图1中，用虚线表示了在密封装置100被安装的情形下，轴200的外周面和轴套的轴孔300的内周表面的位置。

密封装置100具有，可自由滑动地与轴孔300的内周表面接触的第一密封唇110，和与轴200的外周表面接触的第二密封唇120。该密封装置100，截面形状呈大致U字形，称为U型圈。如图1所示，使设有上述第一密封唇110和第二密封唇120一侧朝向密封对象流体侧（O）而配置该密封装置100。图1明确的表示了，第一密封唇110朝向密封对象流体侧（O）且朝向轴套的轴孔300延伸，与轴孔300的内周表面自由滑动地接触。

该第一密封唇110，在唇前端具有，大气侧（A）的第一倾斜面110X；和密封对象流体侧（O）的第二倾斜面110Y。第一倾斜面110X向着密封对象流体侧（O）直径扩大呈锥面，第二倾斜面110Y向着密封对象流体侧（O）直径缩小呈锥面。在密封装置100中，比第一密封唇110靠大气侧（A）的外周表面为圆筒面130。即，该圆筒面130与轴孔300的内周表面平行。

<第一密封唇>

参照图2，进一步详细说明第一密封唇110。

在第一密封唇110的第一倾斜面110X上，从密封对象流体侧（O）向大气侧（A）分别隔开间隔设置有多个环状槽。在此为便于说明，称上述多个环状槽分别为第一环状槽111、第二环状槽112、第三环状槽113、第四环状槽114。

如上所述，由于这些环状槽隔开间隔设置，因此也部分保留了第一倾斜面110X（即，锥面）。在图2中，对于第一倾斜面110X中各部分分别添加符号：比第一环状槽111靠前端侧的部位110X1、第一环状槽111和第二环状槽112之间的部位110X2、第二环状槽112和第三环状槽113之间的部位110X3、第三环状槽113和第四环状槽114之间的部位的110X4。

对于上述环状槽，密封对象流体侧（O）的侧面与第一倾斜面110X之间都形成弯曲面。这些环状槽中，大气侧（A）的侧面与第一倾斜面110X之间也都形成弯曲面。进一步，在第一密封唇110前端的第二倾斜面110Y与第一倾斜面110X之间也形成弯曲面。

在此，上述各弯曲面的曲率半径，在由通过环状的密封装置100中心轴线的切断面观看时设定为如下所示。

令第一倾斜面110X与第二倾斜面110Y之间的曲面的曲率半径为R0。对于第一环状槽111、第二环状槽112、第三环状槽113、第四环状槽114，令环状槽的密封对象流体侧（O）的侧面与第一倾斜面110X之间的弯曲面的曲率半径分别为R1a、R2a、R3a、R4a。对于第一环状槽111、第二环状槽112、第三环状槽113、第四环状槽114，令环状槽的大气侧（A）的侧面与第一倾斜面110X之间的弯曲面的曲率半径分别为R1b、R2b、R3b、R4b。

此时，本实施例的密封装置100满足下式：

R1b,R2b,R3b,R4b＜R0＜R1a,R2a,R3a,R4a  （式1）

在本实施例中，设定R1a=R2a=R3a=R4a，但不是必须如此设定。

优选使R1b，R2b，R3b，R4b满足：

R1b＜R2b=R3b=R4b  （式2）

或

R1b=R2b＜R3b=R4b  （式3）

另外，优选R1a，R2a，R3a，R4a尽量大。

在本实施例中，在没有来自密封对象流体侧（O）的压力作用的状态下，多个环状槽中最靠近密封对象流体侧（O）的第一环状槽111的两侧的第一倾斜面的部分110X1、110X2与轴孔300的内周表面紧密接触。大气侧（A）的第一倾斜面的部分110X3、110X4，与轴孔300的内周表面紧密接触，在未施加压力的状态下，任何部位都与轴孔300的内周表面紧密接触，也可根据使用环境适当设定。但是，如上说所述，至少使第一倾斜面的部分110X1、110X2与轴孔300的内周表面紧密接触。

在本实施例中，第一环状槽111、第二环状槽112、第三环状槽113、第四环状槽114的密封对象流体侧（O）的侧面，相对于第一倾斜面110X均为倾斜的面，且不通过与第一倾斜面110X平行的底面而与大气侧（A）相连。因此，各环状槽的截面形状呈大致三角形。在本实施例中，各环状槽的大气侧（A）的侧面由相对于第一倾斜面110X倾斜的面构成，但也可以由垂直于第一倾斜面110X的面构成。在本实施例中，各环状槽的密封对象流体侧（O）的侧面和大气侧（A）的侧面由弯曲面连接。

在本实施例中，第一环状槽111、第二环状槽112、第三环状槽113、第四环状槽114的槽深度均相等。从模具加工的观点来看，处于容易加工的考虑，优选使各环状槽的槽深相等，但并不必须使深度相等。

<本实施例相关密封装置的优点>

如上所述，根据本实施例的密封装置100，关于设置于第一密封唇110的第一倾斜面110X的多个环状槽，其两侧的侧面和第一倾斜面110X之间由弯曲面构成。

因此，当第一密封唇110和轴孔300的内周表面随着轴200和轴套之间的相对移动而滑动时，不会清除掉该内周表面上的油，可维持润滑性。

关于第一密封唇110的各弯曲面的（在截面中观察的）曲率半径，根据上述式（1），满足R1b、R2b、R3b、R4b＜R1a、R2a、R3a、R4a。由此，当第一密封唇110与轴孔300的内周表面发生滑动时，起到使作为密封对象流体的油返回密封对象流体侧（O）的功能，提高密封性。通过满足上述（式1）的R0与其他的曲率半径之间的关系，可以更好地抑制油的向大气侧（A）溢出。即，根据R0＜R1a、R2a、R3a、R4a的关系，在表面压力的分布（在轴线方向上的表面压力的变化）中，R1a，R2a，R3a，R4a的部位比R0的部位表面压力的位移量（倾斜）小，因此可抑制在轴200与轴套之间的相对往复移动时，油从R0部位泄漏。

如上所述，对于各环状槽优选满足上述（式2）或（式3）。由此，可主要使在密封对象流体侧（O）的几个环状槽的部位处，起到使作为密封对象流体的油返回密封对象流体侧（O）的作用，而在其他的环状槽的部位处，不必发挥上述功能，可以保持滑动面整体的润滑性。可以对于多个环状槽中的密封对象流体侧（O）的几个环状槽，将环状槽的大气侧（A）的侧面和第一倾斜面110X之间的弯曲面的曲率半径设定得较小，其余的环状槽设定得较大，但不必限定于上述（式2）和（式3）。例如，可以满足R1b＜R2b＜R3b＜R4b。

通过使R1a，R2a，R3a，R4a尽量大，可使从密封对象流体侧（O）到大气侧（A）的表面压力分布上，减小表面压力的梯度，即使在高压时也能保持滑动部上的油膜，维持润滑性稳定。

在本实施例中，在未作用来自密封对象流体侧（O）的压力的状态下，第一环状槽111两侧的第一倾斜面的部分110X1,110X2与轴孔300的内周表面紧密接触。由此，即使在未作用压力的状态或作用低压力的状态下，也可维持润滑性和密封性。即，对于上述表面压力分布，可分散表面压力，且即使在低压力的状态下使第一密封唇110和轴孔300的内周表面滑动，也可以起到使油返回密封对象流体侧（O）的功能。

在本实施例中，多个环状槽的密封对象流体侧（O）的侧面，均由相对于第一倾斜面110X倾斜的面构成，且不通过平行于第一倾斜面110X的底面而与大气侧（A）的侧面相连。因此，在高压时等，可以抑制环状槽的槽底面与轴孔300的内周表面紧密接触。由此，可抑制表面压力分布不稳定的情形发生。另外，与设置平行于第一倾斜面的底面的情形相比，由于可使环状槽的槽宽度窄，因此可提高环状槽的配置密度。

在本实施例中，密封装置100中，比第一密封唇110靠大气侧（A）的外周表面由圆筒面130构成。因此，可以是从第一密封唇110向大气侧（A）移动的油顺利地返回到密封对象流体侧（O）。

如上所述，根据本实施例的密封装置100，在无压力状态和高压状态下都可维持密封性，并使油膜维持稳定，降低摩擦阻力。因此，即使在相对高压环境下使用，所用的密封对象流体为润滑性差（粘度低）的油，或者采用硬度低的橡胶材料作为密封装置100的材料的情形下，本实施例的密封装置100都可适用。在使用本实施例的密封装置100时，与在专利文献1中公开的技术不同，不是利用弹簧将密封唇压于滑动侧的对象部件，因此，在密封对象流体的压力低时，与轴孔300的内周表面接触压力低，但如上所述可维持密封性。此外，在本实施例中，以在与轴孔的内周表面可自由滑动地接触的密封唇上设置多个环状槽的情形为例进行了说明，但本发明也可适用于，在与轴表面可自由滑动地接触的密封唇上设置多个环状槽的情形。

Claims (7)

1.一种密封装置，其密封相对往复移动的两个部件之间的环状间隙，其特征在于，

具有朝向密封对象流体侧且朝向所述两个部件中的一方的部件延伸，与该一方部件的表面自由滑动地接触的密封唇，

在该密封唇的与密封对象流体相反侧的第一倾斜面，从密封对象流体侧向其相反侧，分别间隔开设置有多个环状槽，并且

这些环状槽的密封对象流体侧侧面与第一倾斜面之间，以及密封对象流体侧的相反侧的侧面与第一倾斜面之间均形成为弯曲面，且所述密封唇前端的密封对象流体侧的第二倾斜面与第一倾斜面之间也形成为弯曲面，

从通过环状的密封装置的中心轴线的切断面观看，

第一倾斜面和第二倾斜面之间的曲面的曲率半径，大于所述多个环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径，并小于所述多个环状槽的密封对象流体侧侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

从通过环状的密封装置的中心轴线的切断面观看，

所述多个环状槽中，靠密封对象流体侧的多个环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲率半径，小于其他的环状槽的与密封对象流体相反一侧的侧面、与第一倾斜面之间的各曲面的曲面半径。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

在未施加来自密封对象流体侧的压力的状态下，所述多个环状槽中最靠近密封对象流体侧的环状槽的两侧的第一倾斜面的部分，与所述一方部件的表面紧密接触。

4.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，

在未施加来自密封对象流体侧的压力的状态下，所述多个环状槽中最靠近密封对象流体侧的环状槽的两侧的第一倾斜面的部分，与所述一方部件的表面紧密接触。

5.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述多个环状槽的密封对象流体一侧的侧面，均由相对于第一倾斜面倾斜的面构成，不通过与第一倾斜面平行的底面，而与密封对象流体相反一侧的侧面连接。

6.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，

所述多个环状槽的密封对象流体一侧的侧面，均由相对于第一倾斜面倾斜的面构成，不通过与第一倾斜面平行的底面，而与密封对象流体相反一侧的侧面连接。

7.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，

所述多个环状槽的密封对象流体一侧的侧面，均由相对于第一倾斜面倾斜的面构成，不通过与第一倾斜面平行的底面，而与密封对象流体相反一侧的侧面连接。

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