CN106662252A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种当轴偏心且旋转时能够缓和用力集中于波纹管部的密封装置。一种密封装置，包括：固定在壳体(200)的轴孔内周一侧的固定部(110)、自固定部(110)朝向轴(300)的表面以波纹状延伸的薄壁波纹管部(120)和设置在波纹管部(120)的径向内侧的密封部(130)，其特征在于，在波纹管部(120)的一侧表面上沿周向交替形成有自径向外侧朝向径向内侧延伸的凸部(121)和自径向外侧朝向径向内侧延伸的凹部(122)，并且，在波纹管部(120)的另一侧表面上且在设置于一侧表面的各凸部(121)的反面一侧分别形成有凹部(123)，在设置于一侧表面的各凹部(122)的反面一侧分别形成有凸部(124)，波纹管部(120)被构成为在整个周向上壁厚t大致相等。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种具有薄壁波纹管部的密封装置。
背景技术
迄今为止，用于密封壳体与轴之间的环状间隙的密封装置已众所周知。而且，作为使用于轴相对于壳体大幅偏心的装置的密封装置，在薄壁波纹管部的径向内侧设置密封部以使与轴接触的密封部跟随轴的偏心的密封装置已众所周知(参照专利文件1)。
参照图7对这种常规例所涉及的密封装置进行说明。图7为常规例所涉及的密封装置的示意剖面图的一部分。图7所示的常规例的密封装置500包括：固定在壳体轴孔的内周侧的固定部510、自固定部510朝向轴表面以波纹管状延伸的薄壁波纹管部520以及设置在波纹管部520的径向内侧的密封部530。密封部530与轴的外周表面可滑动接触。在该常规例的密封装置500中，即使轴偏心，在密封部530紧贴轴的状态下，波纹管部520发生变形，使密封部530成为与轴的外周表面紧贴的状态，从而维持密封性能。
但是，轴的偏心和旋转同时反复进行会使波纹管部520产生破损或破裂的问题。参照图8对这一问题进行说明。图8为轴偏心且旋转时从轴向观察密封装置500的示意图。图8中的500P表示密封部520的内周端的位置，500Q则表示固定部510的外周端的位置。
在轴偏心且旋转的状态下，密封部520的内周端500P不仅随着轴朝向偏心方向移动而朝向相对于固定部510的外周端500Q偏心的方向(箭头A方向)移动，并且随着轴的旋转而向旋转方向(箭头B方向)施加力(扭矩)。由此，波纹管部520成为扭曲状态，并成为应力集中于局部(图中X部)的状态。因此，由于轴的偏心和旋转同时反复进行使得应力集中状态反复发生，从而可能会产生破损或破裂。而且，由于局部发生扭曲，可能会使密封部520相对于轴的跟随性能降低，或密封部520的姿态不稳定，从而降低密封性能。
如上所述，在具有薄壁波纹管部的密封装置中，如何缓和应力集中于波纹管部已成为一个重要的课题。
专利文件1：日本特开2010-216607号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在轴偏心且旋转时缓和应力集中于波纹管部的密封装置。
为了解决上述课题，本发明采用了下述手段。
即，本发明的密封装置用于密封具有轴孔的壳体与穿过所述轴孔并相对于所述壳体旋转并偏心(除去壳体静止而轴运动以外，还包括轴静止而壳体运动的情形以及两者运动的情形)的轴之间的环状间隙，其特征在于，包括：
固定部，其固定在所述壳体的轴孔的内周侧；
波纹管部，其为薄壁且自该固定部向所述轴表面以波纹状延伸；和
密封部，其设置在该波纹管部的径向内侧，并与所述轴的外周表面可滑动接触，
在所述波纹管部的一方表面，在周向上交替形成有自径向外侧向径向内侧延伸的凸部和自径向外侧向径向内侧延伸的凹部，
在所述波纹管部的另一方表面上，在设置于一方表面的各凸部的反面侧分别形成有凹部，在设置于一方表面的各凹部的反面侧分别形成有凸部，
所述波纹管部在整个周向上壁厚大致相等。
按照本发明，借助于分别设置在波纹管部中的一侧表面和另一侧表面上的凸部和凹部，波纹管部在周向上呈波纹形状，因而在周向上具有易伸缩的特性。由此，即使在轴偏心且旋转的状态下，也能够抑制波纹管部局部扭曲。而且，由于波纹管部在整个周向上壁厚大致相等，因而局部强度也不会降低。综上所述，能够抑制应力集中于波纹管部的一部分。
设置在所述一侧表面上的各凸部和凹部以及设置在所述另一侧表面上的各凹部和凸部也可以设置成均从所述波纹管部中的径向外侧的端部朝向径向内侧的端部延伸。
由此，能够在波纹管部的整体上抑制波纹管部局部扭曲。
如上所述，按照本发明，当轴偏心且旋转时能够缓和应力集中于波纹管部。
附图说明
图1为本发明实施例所涉及的密封装置的示意剖面图的一部分。
图2为本发明实施例所涉及的密封装置中的波纹管部的示意剖面图的一部分。
图3为表示本发明实施例所涉及的密封装置中的波纹管部的一个示例的立体图。
图4为表示本发明实施例所涉及的密封装置中的波纹管部的一个示例的立体图。
图5为表示本发明实施例所涉及的密封装置中的波纹管部的一个示例的立体图。
图6为表示本发明实施例所涉及的密封装置中的波纹管部的一个示例的立体图。
图7为常规例所涉及的密封装置的示意剖面图的一部分。
图8为当轴偏心且旋转时从轴向观察密封装置的示意图。
附图标记的说明
100 密封装置
110 固定部
111 加强环
112 外周弹性体部
120、120a、120b、120c、120d 波纹管部
121 凸部
122 凹部
123 凹部
124 凸部
130 密封部
131 缓冲器部
132 唇部
133 紧固环
200 壳体
300 轴
t 壁厚
具体实施方式
下面参照附图并根据实施例例示地对用于实施该发明的方式进行详细说明。但如无特别声明，本发明的范围并非限定于记载在本实施例中的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对位置等。
(实施例)
参照图1～图6对本发明实施例所涉及的密封装置进行说明。此外，在以下所示的实施例中，将转向装置防尘圈作为密封装置的一个示例进行说明。而且，与上述常规例同样，转向装置防尘圈用于密封具有轴孔的壳体与被构成为插入所述轴孔的轴之间的环状间隙。并且，与上述常规例同样，轴被构成为相对于壳体旋转且摆动(相对于壳体偏心)。此外，在图1中，图中的密封装置的上侧为驾驶座侧，下侧则为发动机室侧。
<密封装置的整体结构>
尤其参照图1对本实施方式所涉及的密封装置100的整体结构进行说明。密封装置100的作用为用于密封具有轴孔的壳体200与被构成为插入所述轴孔并相对于壳体200旋转以及偏心的轴300之间的环状间隙。在图1中，壳体200和轴300用点线表示。而且，图1表示密封装置100配置在上述环状间隙之前的状态，即表示未受到外力的状态。
本实施例所涉及的密封装置100包括：固定在壳体200的轴孔内周侧的固定部110、自该固定部110朝向轴300的表面以波纹管状延伸的薄壁波纹管部120和设置在波纹管部120的径向内侧的密封部130。该密封部130包括：被构成为与轴300的外周表面可滑动的缓冲器部131和唇部132。固定部110包括：金属制成的加强环111和设置在该加强环111内侧的外周弹性体部112。而且，在密封部130的外周上设置有金属制成的紧固环133。该紧固环133抑制密封部130离开轴300的外周面。此外，除去加强环111和紧固环133以外，密封装置100中的外周弹性体部112、波纹管部120、缓冲器部131和唇部132由橡胶等弹性体构成。
密封部130中的缓冲器部131被构成为壁厚较厚以提高刚性，因此即使当轴300运动(旋转或偏心)时也不太变形。由此，壁厚较薄的唇部132也不太变形而与轴表面以稳定的状态接触。并且，如上所述，紧固环133更为可靠地抑制唇部132离开轴300。而且，当轴300偏心时，在该缓冲器部131紧贴轴300的状态下，缓冲器部131自身不变形而波纹管部120发生变形。此时，如上所述，由于唇部132也与轴表面以稳定的状态接触，从而维持密封性能。
<波纹管部的细节>
尤其参照图1和图2更为详细地对波纹管部120进行说明。此外，图2表示将本实施例所涉及的密封装置100中的波纹管部120沿周向剖切后的剖面图的一部分。设置波纹管部120用于发挥偏心跟随性能，以便即使轴300偏心也维持密封部130的密封性能。为此，该波纹管部120被构成为壁厚较薄且从固定部110朝向轴表面以波纹状延伸。因此，不仅本身在径向上具有容易变形而且在周向上也具有刚性较低且容易变形的性质。当周向上刚性较低时，如常规例所述，当轴300成为偏心且旋转的状态时，可能会产生因波纹管部120局部扭曲而导致破损或破裂的问题。因此，本实施例采用以下所述的结构以抑制波纹管部120局部扭曲。
在本实施例所涉及的波纹管部120的一侧表面上沿周向交替形成有自径向外侧朝向径向内侧延伸的凸部121和自径向外侧朝向径向内侧延伸的凹部122。并且，在波纹管部120的另一侧表面且在设置于一侧表面的各凸部121的反面侧分别形成有凹部123，在设置于一侧表面的各凹部122的反面侧分别形成有凸部124。
而且，波纹管部120被构成为在整个周向上壁厚t大致相等。如图2所示，在设计上，设置有凸部121和凹部123部分的壁厚t、设置有凹部122和凸部124部分的壁厚t、设置有用于连接凸部121与凹部122的部分125和用于连接凹部123与凸部124的部分126部分的壁厚t均被设计成相等。此外，凸部121和用于连接凸部121与凹部122的部分125由弯曲面连接，凹部122和用于连接凸部121与凹部122的部分125也由弯曲面连接。同样，凹部123和用于连接凹部123与凸部124的部分126也由弯曲面连接，凸部124和用于连接凹部123与凸部124的部分126也由弯曲面连接。因此，通过用弯曲面构成用于连接各部的部分，抑制应力集中。
而且，在本实施例的密封装置100中，设置在波纹管部120一侧表面上的各凸部121、凹部122和设置在另一侧表面上的各凹部123、凸部124被设计成均从波纹管部120中的径向外侧的端部朝向径向内侧的端部延伸。对这些凸部121、凹部122、凹部123和凸部124的数目以及周向的宽度并无特别限定，可以根据使用条件而适当设定。例如，可以采用图3所示的波纹管部120a、图4所示的波纹管部120b、图5所示的波纹管部120c、图6所示的波纹管部120d等各种结构。此外，图3～图6仅表示密封装置中的波纹管部一部分的立体图。
<本实施例的密封装置的优点>
按照本实施例的密封装置100，通过分别设置于波纹管部120中的一侧表面和另一侧表面的凸部121、124和凹部122、123，波纹管部120在周向上成为波纹形状。由此，本实施例的波纹管部120在周向上也具有易于伸缩的特性。由此，即使在轴300偏心且旋转的状态下，也能够抑制波纹管部120局部扭曲。也就是说，如背景技术中参照的图8所示，在垂直于波纹管部中的轴偏心方向的方向上的部分发生扭曲。这被认为原因在于该部分在周向上成为被强力拉伸状态而导致应力集中。按照本实施例所涉及的密封装置100，如上所述，由于波纹管部120在周向上也具有易于伸缩的特性，因而能够抑制波纹管部120局部扭曲。并且，由于波纹管部在整个周长上壁厚大致相等，因此不会导致局部强度降低。综上所述，能够抑制应力集中于波纹管部。
(其他)
上述实施例表示设置于波纹管部120一侧表面的各凸部121、凹部122和设置在另一侧表面的各凹部123、凸部124被设置成均自波纹管部120中的径向外侧的端部朝向径向内侧的端部延伸。但是，也可以采用下述结构，即，仅将这些凸部和凹部设置在波纹管部120中的容易产生扭曲的范围而不设置在难以产生扭曲的部分。
并且，尽管在上述的实施例示出了作为密封装置一个示例的转向装置防尘圈，但本发明可适用于轴旋转且偏心的各种装置中的密封装置。

Claims (2)

1.一种密封装置，其用于密封具有轴孔的壳体与穿过所述轴孔并相对于所述壳体旋转并偏心的轴之间的环状间隙，其特征在于，包括：
固定部，其固定在所述壳体的轴孔的内周侧；
波纹管部，其为薄壁且自该固定部向所述轴表面以波纹状延伸；和
密封部，其设置在该波纹管部的径向内侧，并与所述轴的外周表面可滑动接触，
在所述波纹管部的一方表面，在周向上交替形成有自径向外侧向径向内侧延伸的凸部和自径向外侧向径向内侧延伸的凹部，
在所述波纹管部的另一方表面上，在设置于一方表面的各凸部的反面侧分别形成有凹部，在设置于一方表面的各凹部的反面侧分别形成有凸部，
所述波纹管部在整个周向上壁厚大致相等。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
设置在所述一方表面上的各凸部以及凹部和设置在另一方表面上的各凹部以及凸部均自所述波纹管部的径向外侧的端部延伸到径向内侧的端部。
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