CN103403413A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种即使在切口部因热膨胀发生蠕变而周长缩短，也能够以简单的结构维持负荷流体压时的密封性的密封装置，该目的利用如下密封装置来解决，该密封装置由树脂制的环状体形成，环状体安装在形成于轴的外周面中的环状槽内，以将具有轴孔的壳体和插入轴孔并且与壳体进行相对滑动移动的轴之间的环状间隙进行密封以免流体进入，密封装置具有在环状体的圆周上的切口部，密封装置包括在外周面侧具有相对于壳体进行滑动的滑动面的密封圈部；以及设于密封圈部的内周面侧且前端配置于环状槽的槽底侧的唇部，唇部设置为使得在负荷流体压时利用流体压使前端与环状槽的槽底接触，并能够向扩大密封圈部和环状槽的槽底之间的距离的方向上变形。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，详细而言，涉及具有圆周状切口部且即使因切口部的蠕变而周长变短，在负荷压力时也不会发生泄漏的密封装置。

背景技术

例如汽车用的AT、CVT等旋转用密封件等，作为用于防止来自进行相对往复运动、相对旋转运动或相对旋转往复运动的相对滑动零件间的流体的泄漏的密封装置，主要在使用由如图7所示的树脂制的环状体构成的密封圈100（专利文献1）。

如图7（a）所示，这样的密封圈100被安装在形成于相对滑动零件的一个滑动零件（轴）的外周面的环状槽200内，以其外周面相对于配对滑动零件（壳体）201贴紧的方式来使用。当施加流体压P时，密封圈100被推向环状槽200内的低压侧（图中右侧）的侧壁面202，在成为相对于配对滑动零件201的滑动面的贴紧部S1及相对于环状槽200的侧壁面202的贴紧部S2这两面进行贴紧，发挥密封作用。

这样的密封圈100由树脂材料形成，考虑到向环状槽200内的安装作业性，如图8所示，在其圆周上的一处具有圈形状被完全切断的构造的切口部101。

将这样的现有密封圈100在高温环境下长期使用时，发现密封圈100在环状槽200内沿周长方向热膨胀，切口部101相互的端面101a、101b彼此碰撞而引起蠕变，在再次恢复低温时，密封圈100的周长就会变短的现象。

若密封圈100的周长变短，密封圈100就会缩径，由此，如图7（b）所示，在密封圈100和配对滑动零件201之间就会形成间隙203，在负荷低温环境下的流体压P时，存在发生流体从间隙203通过的泄漏的问题。

针对这样的问题，考虑使用如图9所示，制成在密封圈100上组合橡胶状弹性体102的组合密封件，将橡胶状弹性体102配置在环状槽200的槽底204侧，且该橡胶状弹性体102以形成规定的压缩量的方式安装的密封装置（专利文献2）。

根据这样的密封装置，平时，在密封圈100和配对滑动零件201的贴紧部S1、密封圈100和环状槽200的侧壁面202的贴紧部S2及橡胶状弹性体102和环状槽200的槽底204的贴紧部S3这三面进行贴紧，因此即使密封圈100的周长因蠕变而缩短，也会利用橡胶状弹性体102的弹性力使密封圈100总是在配对滑动零件201侧贴紧，所以不会形成使流体泄漏发生那样的间隙。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:（日本）特开2009-257439号公报

专利文献2:（日本）特开2009-121536号公报

发明概要

发明解决的课题

但是，在由这样的组合密封件构成的密封装置中，由于总是在三面的贴紧部S1、S2及S3相对于配对滑动零件进行贴紧，因此存在工作时的滑动阻力变大的问题。这样的滑动阻力的增大化特别是在密封装置被应用于汽车零件的驱动系统的情况下，成为燃费性能降低的大问题。并且，还需要安装另外的橡胶状弹性体，存在安装作业也复杂化的问题。

于是，本发明的课题在于，提供一种密封装置，即使在切口部因热膨胀发生蠕变而周长缩短，也能够以简单的结构维持受流体压负荷时的密封性。

本发明的其他课题根据以下的记载会完全明白。

解决课题的手段

上述课题通过以下各发明来解决。

1.一种密封装置，其由树脂制的环状体形成，所述环状体安装在形成于轴的外周面中的环状槽内，以将具有轴孔的壳体和插入该轴孔并且与该壳体进行相对滑动移动的所述轴之间的环状间隙进行密封以免流体进入，所述密封装置具有在该环状体的圆周上的切口部，

所述密封装置包括：

密封圈部，其在外周面侧具有相对于所述壳体进行滑动的滑动面；以及

唇部，其设于所述密封圈部的内周面侧，所述唇部的前端配置于所述环状槽的槽底侧，

其中所述唇部设置为使得在负荷流体压时，利用该流体压使前端与所述环状槽的槽底接触，并能够向扩大所述密封圈部和所述环状槽的槽底之间的距离的方向上变形。

2.如1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以只向所述流体压的流入侧开放的方式形成。

3.如1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以分别向所述流体压的流入侧和流出侧两者开放的方式形成。

4.如1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部一体成型。

5.如1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部独立形成，且所述唇部附接于该密封圈部的内周面侧。

6.如1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部遍及所述密封圈部的全周而设置。

7.如1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部沿所述密封圈部的周向局部地设置。

发明效果

根据本发明，能够提供一种密封装置，即使在切口部因热膨胀发生蠕变而周长缩短，也能够以简单的结构维持流体压负荷时的密封性。

附图简要说明

图1是表示发生蠕变前的本发明的密封装置的一个例子的剖视图；

图2是表示发生蠕变后的本发明的密封装置的一个例子的剖视图；

图3是表示本发明的密封装置的另一个例子的剖视图；

图4是表示本发明的密封装置的再一个例子的剖视图；

图5是表示本发明的密封装置的再一个例子的剖视图；

图6是沿密封圈部的周向局部地设置有唇部的密封装置的主视图；

图7是表示由现有密封圈构成的密封装置的剖视图；

图8中的（a）是将由现有密封圈构成的密封装置局部切开而表示的侧视图，（b）是其主视图；

图9是表示由现有组合密封件构成的密封装置的剖视图。

发明实施方式

本发明的密封装置由树脂制的环状体形成，所述环状体安装在形成于轴的外周面中的环状槽内，以将具有轴孔的壳体和插入该轴孔并且与该壳体进行相对滑动移动的所述轴之间的环状间隙进行密封以免流体进入，所述密封装置具有在该环状体的圆周上的切口部。

所述环状体包括：密封圈部，其在外周面侧具有相对于所述壳体进行滑动的滑动面；以及唇部，其设于所述密封圈部的内周面侧，所述唇部的前端配置于环状槽的槽底侧，该唇部设置为使得在负荷流体压时，利用该流体压使前端与环状槽的槽底接触，并能够向扩大密封圈部和环状槽的槽底之间的距离的方向上变形。

即，负荷流体压时，密封圈部被推向环状槽内的低压侧的侧壁面并与之贴紧，并且利用该流体压的负荷，唇部的前端与环状槽的槽底接触，以使密封圈部和环状槽的槽底之间的距离扩大的方式进行变形。随之，密封圈部以外周面相对于壳体进行贴紧的方式被扩径。

因此，即使由于切口部发生蠕变而使密封圈部的周长缩短，唇部也可以利用流体压的负荷将密封圈部扩径，从而以不会形成成为泄漏原因的密封圈部和壳体之间的间隙的方式发挥作用，维持密封性。

该唇部的前端只要在负荷流体压时进行变形并与环状槽的槽底相接触即可，不需要总是贴紧。因此，与仅由现有密封圈构成的密封装置相比，不会使滑动阻力增大。

另外，本发明的密封装置中，由于密封圈部和唇部成为一体且构成了环状体，因此与用多个部件构成的组合密封件相比，构造简单，也不会使向环状槽的安装作业复杂化。

在密封圈部和唇部之间形成的槽部可以按照只向流体压的流入侧开放的方式形成，也可以按照分别向流体压的流入侧和流出侧两者开放的方式形成。根据前者的方式，因为可以形成较大的槽部，能够确保唇部的变形量较大。另外，根据后者的方式，可以不管流体压的作用方向而安装密封装置，可以提高作业性。

唇部可以与密封圈部一体成型，也可以与密封圈部独立地形成，并附接于该密封圈部的内周面侧。虽然都能够将密封圈部和唇部一体化（单零件化），但根据前者的方式，能够通过一体成型容易地获得具有唇部的密封装置。另外，根据后者的方式，能够使用与密封圈部不同的最佳材质形成唇部。

唇部可以遍及密封圈部的全周设置，也可以沿密封圈部的周向局部地设置。根据前者的方式，能够在密封圈部的全周带来唇部的变形产生的扩径作用，所以，在负荷流体压时，唇部的变形响应性良好，能够在负荷流体压之后立即实现可靠的密封。另外，根据后者的方式，可以减少唇部和环状槽的槽底的接触范围，所以能够抑制工作时的滑动阻力的增加。

在本发明中，切口部的形状没有特别限定，但在例如像阶梯式开口（ステップカット）那样具有相对于密封圈部的周向面对面的切断端面的切口部形状的情况下，由于密封圈部的周长方向的热膨胀，切断端面彼此碰撞而易于发生蠕变，因此通过设定为本发明的密封装置可获得显著的效果。

接下来，对本发明的具体的实施方式，利用附图进行说明。

图1、图2是表示本发明的密封装置的一个例子的剖视图。图中，1为密封装置，为了将在由于进行相对往复运动、相对旋转运动或者相对旋转往复运动而相互滑动的滑动零件20和30之间形成的环状间隙40进行密封，而安装在形成于一方的滑动零件30的环状槽31内。在此，滑动零件20为具有轴孔的壳体，滑动零件30为轴，滑动零件30被插入滑动零件20的轴孔，从而在两者间形成有环状间隙40。环状槽31凹陷设置于滑动零件30的外周面。

需要说明的是，在本说明书中说明的所有密封装置的形态中，流体压自图中左侧朝向右侧起作用。

在密封装置1中，11为密封圈部、12为唇部。在密封圈部11中，与唇部12相反侧的面为外周面11a，作为相对于滑动零件20的滑动面。

密封圈部11可以由能够作为用于密封流体压的密封圈使用的树脂形成，可以由例如聚四氟乙烯、四氟乙烯和全氟代烷基乙烯基醚的共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚酰胺（尼龙）等树脂形成。

和图8一样，在密封圈部11中，在其圆周上的一处形成有圈形状被完全切断的构造，例如由阶梯式开口构成的切口部（未图示）。

唇部12由与密封圈部11相同的树脂遍及密封圈部11的内周面11b侧的全周一体成型，从密封圈部11的轴向的图示右侧（流体压的流出侧）朝向环状槽31的槽底31a倾斜状延伸。由此，在密封圈部11和唇部12之间，形成有只朝向密封圈部11的轴向的一个方向开放的横向V字状的槽部13。密封装置1以该槽部13朝向流体压的流入侧（图示左侧）开放的方式定位而安装在环状槽31内。

唇部12的前端12b侧能够以与密封圈部11的连接部12a为中心朝向槽底31a侧弯曲变形。

图1示出了密封圈部11没有因为周长方向的热膨胀而产生切口部切断端面的蠕变的状态。密封装置1以密封圈部11的外周面11a相对于滑动零件20进行贴紧的方式具有规定过盈量而安装于环状槽31内，并且，以在图1（a）所示的没有负荷流体压P时形成唇部12的前端12b不与环状槽31的槽底31a相接触的程度的余隙C1的方式，设定唇部12的倾斜。因而，密封装置1只利用密封圈部11的过盈量安装在环状槽31内。

若自该状态开始负荷流体压P，则如图1（b）所示，从环状间隙40流入环状槽31内的流体压P也作用于密封圈部11和唇部12之间的槽部13内。由此，唇部12以连接部12a为支点并以前端12b与槽底31a相接触的方式弯曲变形。随之，唇部12的前端12b与槽底31a之间的余隙C1消失。

唇部12在前端12b利用负荷流体压P时的弯曲变形与槽底31a相接触后，相对于密封圈部11使该密封圈部11扩径，作用将其外周面11a推向滑动零件20的方向的力，因此能够将环状间隙40可靠地进行密封。

图2示出了在图1的密封装置1中，由于在高温环境下的长期使用，在密封圈部11因周长方向的热膨胀而发生切口部切断端面的蠕变的状态。

因蠕变的发生，密封圈部11的周长变短，从而在恢复低温状态时被缩径，在图2（a）所示的没有负荷流体压P时，在滑动零件20和密封圈部11的外周面11a之间形成有余隙C2。在现有技术中，由于该余隙C2，在低温环境下负荷流体压P时发生泄漏。

但是，在该密封装置1中，若自该状态开始负荷流体压P，则如图2（b）所示，从环状间隙40流入环状槽31内的流体压P也作用于密封圈部11和唇部12之间的槽部13内。由此，唇部12以连接部12a为支点并以前端12b与槽底31a相接触的方式弯曲变形。

这时，由于在密封圈部11的外周面11a侧形成有余隙C2，伴随唇部12利用流体压P以使槽部13扩宽的方式进行弯曲变形，使密封圈部11和环状槽31的槽底31a之间的距离D扩大。由于该唇部12的弯曲变形，密封圈部11被扩径，其外周面11a与滑动零件20贴紧。由此，余隙C2消失，以环状间隙40不会形成泄漏流路的方式将滑动零件20、30间密封并维持密封性。

在本发明中，唇部12不限定于图1、图2所示的形状，只要是通过在负荷流体压P时朝向环状槽31的槽底31a弯曲变形使密封圈部11扩径的方式发挥作用的形状即可。例如，如图3～图5的例示，可以设定为各种各样的形状。需要说明的是，在图3～图5中，虽然省略了滑动零件20、30的图示，但还是表示各密封装置1和图1、图2一样安装于环状槽31内的状态下的剖面。

图3中，唇部12自凸缘部11c的下端朝向密封圈部11的轴向的图示左侧且朝向槽底31a倾斜状延伸，其中凸缘部11c从密封圈部11的内周面11b的轴向的图示右侧的端部朝向环状槽31的槽底31a（圈中心方向）突出。

该唇部12与凸缘部11c的连接部12a成为相对于其他部位形成薄壁状的弯曲变形部121，在负荷流体压P时，该唇部12的比该弯曲变形部121更靠前端12b的一侧朝向环状槽31的槽底31a弯曲变形。

图4是在密封圈部11的内周面11b侧设有两个唇部12A、12B的例子。

唇部12A、12B的一端与密封圈部11的轴向的中央部一体连接，唇部12A、12B的前端侧朝向轴向的相反的方向倾斜状延伸。由此，密封装置1以轴向的中央线O为界形成对称形状。在密封圈部11和唇部12A、12B之间形成有两个槽部13A、13B，该槽部13A、13B向相反的方向开放。即，槽部13A、13B分别向流体压P的流入侧（图示左侧）和流出侧（图示右侧）两者开放。

在该密封装置1以唇部12A及槽部13A位于流体压P的流入侧的方式安装在环状槽31内的情况下，在负荷流体压P时，唇部12A弯曲变形并与环状槽31的槽底31a接触，向扩大密封圈部11和环状槽31的槽底31a之间的距离的方向变形。另外，在以唇部12B及槽部13B位于流体压P的流入侧的方式安装在环状槽31内的情况下，在负荷流体压P时，唇部12B弯曲变形并与环状槽31的槽底31a接触，向扩大密封圈部11和环状槽31的槽底31a之间的距离的方向变形。因此，该密封装置1能够与流体压P的作用方向无关地安装在环状槽31内，使得安装作业性良好。

这样，两个对称唇部12A、12B的形状也可以是图3所示的唇部形状。

图5是将唇部12与密封圈部11独立地形成，并附接于密封圈部11的内周面11b侧而一体化的例子。

该唇部12由橡胶状弹性体形成为横向V字状，与密封圈部11的内周面11b附接成一体。由此，唇部12的前端12b从密封圈部11的内周面11b朝向环状槽31的槽底31a倾斜状延伸，以在负荷流体压P时与槽底31a接触的方式发挥作用。

这样的唇部12可以使用与密封圈部11不同的最佳的材质，并且能够通过附接将唇部12和密封圈部11一体化（单零件化），因此，由于可以作为单零件来对待，所以向环状槽31内的安装也容易。

这样，在将唇部12与密封圈部11独立地形成的情况下，唇部形状也可以是图3所示的唇部形状，另外，也可以是如图4所示具有两个唇部12A、12B的唇部形状。

在以上的说明中，唇部12为遍及密封圈部11的全周而形成的构造，但唇部12也可以沿密封圈部11的周向局部地设置。

图6是表示沿密封圈部11的周向局部地设置有唇部12的例子的主视图。图中，14为切口部。

在此，示出了将图1、图2所示的形状的三个唇部12沿密封圈部11的内周面11b以120°的角度等间隔分开配置的形态，但唇部12的形状、数量及配置没有特别限定，可以适当变更。

这样，通过沿密封圈部11的周向局部地设置唇部12，可减少唇部12和环状槽31的槽底31a的接触范围，相应地能够抑制工作时的滑动阻力的增加。

符号说明

1：密封装置

11：密封圈部

11a：外周面

11b：内周面

11c：凸缘部

12、12A、12B：唇部

12a：连接部

12b：前端

121：弯曲变形部

13、13A、13B：槽部

14：切口部

20：滑动零件（壳体）

30：滑动零件（轴）

31：环状槽

31a：槽底

40：环状间隙

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种密封装置，其由树脂制的环状体形成，所述环状体安装在形成于轴的外周面中的环状槽内，以将具有轴孔的壳体和插入该轴孔并且与该壳体进行相对滑动移动的所述轴之间的环状间隙进行密封以免流体进入，所述密封装置具有在该环状体的圆周上的切口部，

所述密封装置包括：

密封圈部，其在外周面侧具有相对于所述壳体进行滑动的滑动面；以及

唇部，其设于所述密封圈部的内周面侧，所述唇部的前端配置于所述环状槽的槽底侧，

其中所述唇部设置为使得在没有负荷流体压时，所述前端不与所述环状槽的槽底接触，而在负荷流体压时，利用该流体压使所述前端与所述环状槽的槽底接触，并能够向扩大所述密封圈部和所述环状槽的槽底之间的距离的方向上变形。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以只向所述流体压的流入侧开放的方式形成。

3.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以分别向所述流体压的流入侧和流出侧两者开放的方式形成。

4.如权利要求1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部一体成型。

5.如权利要求1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部独立形成，且所述唇部附接于该密封圈部的内周面侧。

6.如权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部遍及所述密封圈部的全周而设置。

7.如权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部沿所述密封圈部的周向局部地设置。

Claims (7)

1.一种密封装置，其由树脂制的环状体形成，所述环状体安装在形成于轴的外周面中的环状槽内，以将具有轴孔的壳体和插入该轴孔并且与该壳体进行相对滑动移动的所述轴之间的环状间隙进行密封以免流体进入，所述密封装置具有在该环状体的圆周上的切口部，

所述密封装置包括：

密封圈部，其在外周面侧具有相对于所述壳体进行滑动的滑动面；以及

唇部，其设于所述密封圈部的内周面侧，所述唇部的前端配置于所述环状槽的槽底侧，

其中所述唇部设置为使得在负荷流体压时，利用该流体压使所述前端与所述环状槽的槽底接触，并能够向扩大所述密封圈部和所述环状槽的槽底之间的距离的方向上变形。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以只向所述流体压的流入侧开放的方式形成。

3.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，包括在所述密封圈部和所述唇部之间的槽部，该槽部以分别向所述流体压的流入侧和流出侧两者开放的方式形成。

4.如权利要求1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部一体成型。

5.如权利要求1、2或3所述的密封装置，其特征在于，所述唇部与所述密封圈部独立形成，且所述唇部附接于该密封圈部的内周面侧。

6.如权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部遍及所述密封圈部的全周而设置。

7.如权利要求1～5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述唇部沿所述密封圈部的周向局部地设置。

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