CN108138965B - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
在密封唇可滑动地接触密封凸缘且旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽设置在密封凸缘的密封装置中抑制发生静止泄漏。为实现该目的，在壳体与插通设置于所述壳体上的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧的密封装置中，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，并且在所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽以与所述密封唇的唇端交叉的方式设置在所述密封凸缘，其特征在于，在所述密封凸缘中的所述密封唇可滑动地接触的滑动区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较小，并且与所述滑动区域相比在内周侧的内周侧区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较大。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制汽车、一般机械、工业机械等中的机内密封流体泄漏到机外的密封装置。本发明的密封装置用作如汽车相关领域中密封机内油的旋转油封件。
背景技术
以往如图8(A)及图8(B)所示，已知有密封装置101，在壳体51与插通设置于壳体51的轴孔52的旋转轴61之间，对机内侧A的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧B，该密封装置101由安装在旋转轴61的外周上的抛油环 111和位于抛油环111的机外侧B并安装在壳体51的轴孔52的内周上的唇形密封构件121组合构成。
抛油环111由金属等刚性材料制成，并一体具有嵌合到旋转轴61的外周面的筒状部112和设置在该筒状部112的一端处的密封凸缘113，且在密封凸缘 113的机外侧端面113a上设置有螺纹槽114，该螺纹槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用。
另一方面，唇形密封构件121具有嵌合到壳体51的轴孔52的内周面的安装环122和覆盖该安装环122的橡胶态弹性体123，通过该橡胶态弹性体123 设置有与抛油环111的密封凸缘113的机外侧端面113a可滑动地接触的密封唇 (端面唇)124。
具有上述结构的密封装置101通过密封唇124可滑动地接触密封凸缘113 的机外侧端面113a，从而对密封流体进行密封，并且设置在密封凸缘113的机外侧端面113a上的密封槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用，将密封流体推回到机内侧A，从而可以发挥优异的密封效果。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：实开平3-57563号公报
专利文献2：特开平2-113173号公报
专利文献3：特开2014-129837号公报
然而，对于上述密封装置101，在以下几点上需要进一步改进功能。
即，在上述密封装置101中，如上所述，密封唇124可滑动地接触密封凸缘113的机外侧端面113a，从而对密封流体进行密封的同时，设置在密封凸缘 113的机外侧端面113a的螺纹槽114通过旋转时的离心力发挥流体泵送作用，将密封流体推回到机内侧A，从而可以发挥优异的密封效果，但是作为其结构，螺纹槽114配置为与密封唇124的唇端相交叉。因此，旋转轴61停止旋转而离心力消失，随之变成螺纹槽114无法发挥流体泵送作用的状况时，可能会发生密封流体沿着螺纹槽114从密封唇124的唇端的外周侧朝向内周侧流过密封唇 124的唇端并泄漏到机外侧B(发生所谓静止泄漏)。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种密封唇与密封凸缘可滑动地接触且在密封凸缘设置有旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽的密封装置，该密封装置能够抑制发生静止泄漏。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案。
本发明的密封装置为在壳体与插通设置于所述壳体的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧的密封装置，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，并且在所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽以与所述密封唇的唇端交叉的方式设置在所述密封凸缘，其特征在于，在所述密封凸缘中的所述密封唇可滑动地接触的滑动区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较小，且与所述滑动区域相比在内周侧的内周侧区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较大(权利要求1)。
根据本发明的密封装置，螺纹槽的截面积形成为与内周侧区域相比在滑动区域较小，由于螺纹槽的截面积越小则密封流体越难流动，因此不易发生静止泄漏。另外，螺纹槽的截面积形成为与滑动区域相比在内周侧区域较大，由于截面积越大则密封流体越易于流动，因此可以增加流体泵送作用下的流体泵送量。因此，可以提供与螺纹槽的截面积在螺纹槽的整个长度上恒定的情况相比，不易发生静止泄漏且几乎发挥同等流体泵送作用的密封装置。需要说明的是，螺纹槽的截面积是指将螺纹槽沿着与其长度方向垂直的方向切断时的截面积。另外同样，螺纹槽的截面形状是指将螺纹槽沿着与其长度方向垂直的方向切断时的截面形状。
作为螺纹槽的截面形状的方式有：形成为槽深度在螺纹槽的整个长度上恒定，槽宽度在滑动区域相对较小且在内周侧区域相对较大的方式(权利要求2) 和形成为槽宽度在螺纹槽的整个长度上恒定，槽深度在滑动区域相对较小且在内周侧区域相对较大的方式(权利要求3)。另外，可以考虑组合这两种方式，形成为槽宽度在滑动区域相对较小且在内周侧区域相对较大，同时槽深度在滑动区域相对较小且在内周侧区域相对较大。槽宽度和槽深度为阶梯式变化或逐渐变化。
发明效果
根据本发明，在密封唇可滑动地接触密封凸缘且在密封凸缘上设置有旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽的密封装置中，能够抑制发生静止泄漏。
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截面图；
图2是图1的密封装置具有的螺纹槽的说明图，是从图1中的箭头C方向观察的图；
图3是图2的螺纹槽的截面图，(A)是滑动区域中的螺纹槽的截面图，(B) 是内周侧区域中的螺纹槽的截面图；
图4是本发明第二实施例的密封装置具有的螺纹槽的截面图，(A)是滑动区域中的螺纹槽的截面图，(B)是内周侧区域中的螺纹槽的截面图；
图5是示出螺纹槽形状的其他例的说明图；
图6是本发明参考例的密封装置的主要部分截面图；
图7是图6的密封装置具有的泵送流路的说明图，是从图6中的箭头C方向观察的图；
图8是示出现有例的图，(A)是根据现有例的密封装置的主要部分截面图， (B)是现有例的密封装置具有的螺纹槽的说明图。
附图标记
1 密封装置
11 抛油环
12 筒状部
13 密封凸缘
13a 机外侧端面
14 螺纹槽
15 螺纹槽形成区域
15A 滑动区域
15B 外周侧区域
15C 内周侧区域
16 泵送流路
16a 内周端部
16b 外周端部
21 唇形密封构件
22 安装环
23 外周筒部
24 凸缘部
26 橡胶态弹性体
27 外周密封部
28 端面覆盖部
29 密封唇
29a 唇端
30 润滑脂存留唇
31 防尘唇
32 内周侧空间
51 壳体
52 轴孔
61 旋转轴
A 机内侧
B 机外侧
具体实施方式
接下来，将参照附图对本发明的实施例进行说明。
第一实施例
图1至图3示出了根据本发明的实施例的密封装置1。
该实施例的密封装置1是在壳体(密封壳体)51与插通设置于该壳体51 上的轴孔52的旋转轴61之间对机内侧A的密封流体(油等)进行密封以不泄漏到机外侧B的密封装置(如用于引擎的油封件)1，该密封装置1由安装在旋转轴61的外周上的抛油环11和位于抛油环11的机外侧B并安装在壳体51 的轴孔52的内周上的唇形密封构件21组合构成。
抛油环11由金属等刚性材料制成，并一体地形成固定(嵌合)到旋转轴 61的外周面的筒状部(套筒部)12和设置在该筒状部12的一端(机内侧端部) 的径向向外的密封凸缘(凸缘部)13，且如图2所示，在密封凸缘13的机外侧端面13a上设置有螺旋状的螺纹槽14，该螺纹槽14通过旋转轴61旋转时的离心力发挥流体泵送作用，起到将密封流体推回到外周侧(机内侧A)的作用。箭头e表示旋转轴61的旋转方向。后边对密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14进行详细说明。
另一方面，唇形密封构件21包括由固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的由金属等刚性材料构成的安装环22和覆盖(硫化粘合)到该安装环22 的橡胶态弹性体26，并通过该橡胶态弹性体26一体地设置有：外周密封部27，通过接触壳体51的轴孔52的内周面而密封壳体51和安装环22之间；端面覆盖部28，覆盖安装环22的端面部；密封唇(端面唇)29，可滑动地接触抛油环11中的密封凸缘13的机外侧端面13a；和润滑油存留唇30，不接触抛油环 11。密封唇29以其唇端29a可滑动地接触密封凸缘12的机外侧端面13a，配置为密封唇29的唇端29a与螺纹槽14相互交叉。另外，位于端面覆盖部28的内周侧安装有防尘唇31，尽管该防尘唇31由织物构成，但也可以通过上述橡胶态弹性体26一体地设置。
安装环22一体地具有固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的外周筒部23和设置在该外周筒部23的一端(机外侧端部)的径向向内的凸缘部24。
另外，在本实施例中，特别是密封凸缘13的机外侧端面13a和螺纹槽14 具有以下构成。
即，如图2所示，密封凸缘13具有在其机外侧端面13a上形成螺纹槽14 的螺纹槽形成区域15。该螺纹槽形成区域15是具有预定径向宽度h0的环形区域。此外，该螺纹槽形成区域15分为密封唇29可滑动地接触的滑动区域15A、相比滑动区域15A位于外周侧的外周区域15B和相比滑动区域15A位于内周侧的内周侧区域15C。滑动区域15A是具有预定径向宽度h1的环形区域。外周侧区域15B是具有预定径向宽度h2的环形区域。内周侧区域15C也是具有预定径向宽度h3的环形区域。
在图2中，螺纹槽14在圆周上等间隔地设置有四条，但由于它们都具有相同的构造，所以只对一条进行说明。
螺纹部14形成为长度从外周侧区域15B的外周端部经过滑动区域15A到内周侧区域15C的内周端部的槽。
另外，螺纹槽14的截面积形成为在滑动区域15A中相对较小，同时在内周侧区域15C中形成为相对较大，如图3中更详细所示，螺纹槽14的槽深度d 在螺纹槽的整个长度上恒定，如图3(A)所示，其槽宽度在滑动区域15A中形成为相对较小，同时如图3(B)所示，其槽宽度在内周侧区域15C中形成为相对较大(滑动区域15A中的槽宽度为w1，内周侧区域15C中的槽宽度为w2， w1<w2)。
并且，这种螺纹槽14形成为例如将其截面积设置为从外周侧区域15B的外周端部到内周侧区域15C的内周端部逐渐扩大，并且还形成为将其槽宽度设置为从相同的外周侧区域15B的外周端部到内周侧区域15C的内周端部逐渐扩大。
在具有上述结构的密封装置1中，在旋转轴61旋转时，除密封唇29通过其唇端29a可滑动地接触抛油环11的密封凸缘13的机外侧端面13a以发挥密封功能之外，还由于与旋转轴61一起旋转的抛油环11通过密封凸缘13发挥流体抛离作用和通过螺纹槽14发挥流体泵送作用，因此即使在密封唇29和密封凸缘13之间流过流体，也能够将其推回到外周侧(机内侧A)，从而发挥优异的密封功能。
此外，当旋转轴61停止旋转时离心力消失，随之上述流体抛离作用和流体泵送作用也被暂时停止，因此一部分密封流体可能会沿螺纹槽14从机内侧A 流出到密封唇29的内周侧空间32，但是在上述密封装置1中，螺纹槽14的截面积形成为与内周侧区域15C相比在滑动区域15A更小，密封流体难以流过该截面积小的螺纹槽14，因此密封流体难以沿着螺纹槽14从机内侧A流出到密封唇29的内周侧空间32。因此能够抑制发生静止泄漏，至少可以减少静止泄漏量。
此外，在具有上述结构的密封装置1中，螺纹槽14的截面积形成为与滑动区域15A相比在内周侧区域15C更大，密封流体易于流过该截面积大的螺纹槽 14，因此可以增加流体泵送作用下的流体泵送量。
因此，可以提供与螺纹槽14的截面积在螺纹槽的整个长度上恒定的情况相比，不易发生静止泄漏且几乎发挥同等流体泵送作用的密封装置。
第二实施例
上述第一实施例中，螺纹槽14的截面形状形成为槽深度d在螺纹槽整个长度上恒定，槽宽度在滑动区域15A相对较小，在内周侧区域15C相对较大 (w1<w2)；但除此之外，还可以形成为槽宽度在螺纹槽的整个长度上恒定，槽深度在滑动区域15A相对较小，在内周侧区域15C相对较大。
作为本实施方式的一个例子，在图4中槽宽度w在螺纹槽整个长度上恒定，如图4(A)所示，槽深度形成为在滑动区域15A中相对较小，同时如图4(B) 所示，在内周侧区域15C中相对较大(滑动区域15A中的槽深度为d1，内周侧区域15C中的槽深度为d2，d1<d2)。
然后，这种螺纹槽14形成为例如将槽深度设置为从外周侧区域15B的外周端部到内周侧区域15C的内周端部逐渐扩大。
需要说明的是，在上述第一和第二实施例中，螺纹槽14的截面形状为三角形截面，但是该螺纹槽14的截面形状没有特别限制，例如可以是梯形、矩形或弧形等。
此外，在上述第一和第二实施例中，螺纹槽14的平面形状(沿箭头C的方向观察的形状)为弯曲形状，但是螺纹槽14的平面形状也可以是直线形状。此外，螺纹槽14不限于螺旋形状，还可以是如图5所示的径向延伸的槽为设置多条(图中为8条)的辐射形状。
接下来，将对参考例的发明进行说明。
发明要解决的技术问题
参考例的发明旨在提供一种密封唇可滑动地接触密封凸缘的密封装置，该密封装置具有发挥流体泵送作用的同时不易于发生静止泄漏的结构。
用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的，参考例的发明采用以下方案。
即，参考例的发明提供一种密封装置，在壳体与插通设置于壳体上的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不被泄漏到机外侧，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇可滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，所述密封凸缘的机外侧端面上以与所述密封唇的唇端交叉的方式设置有泵送流路，所述泵送流路由连续配置的细微凹凸的螺纹图案构成。
根据该参考例的发明，作为常规螺纹槽的替代方案，由连续配置的细微凹凸的螺纹图案构成的泵送流路以与所述密封唇的唇端交叉的方式被设置在密封凸缘的机外侧端面上，该泵送流路通过旋转时利用离心力发挥流体泵送作用，将密封流体推回到机内侧。
此外，与长度方向上深度恒定的螺纹槽相比，由细微凹凸的连续体构成的泵送流路在密封流体流动时流动阻力大。因此密封流体难以流动，不易发生静止泄漏。
凹凸例如由放电加工痕、冲压加工痕、抛丸加工痕或激光加工痕构成。
发明效果
根据参考例的发明，能够提供一种在密封唇与密封凸缘可滑动地接触的密封装置中，具有发挥流体泵送作用的同时不易发生静止泄漏的结构。
参考例发明的具体实施方式
接下来，参照附图说明根据参考例发明的实施例。
图6和图7示出根据参考例发明的实施例的密封装置1。
根据参考例发明的实施例的密封装置1是在壳体(密封壳体)51与插通设置于壳体51的轴孔52的旋转轴61之间对机内侧A的密封流体(油等)进行密封以不被泄漏到机外侧B的密封装置1(例如用于引擎的油封件)，该密封装置1由安装在旋转轴61的外周上的抛油环11和位于抛油环11的机外侧B并安装在壳体51的轴孔52的内周上的唇形密封构件21组合构成。
抛油环11由金属等刚性材料制成，并一体具有固定(嵌合)到旋转轴61 的外周面的筒状部(套筒部)12和设置在该筒状部12的一端(机内侧端部) 的径向向外的密封凸缘(凸缘部)13。
另一方面，唇形密封构件21包括由固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的由金属等刚性材料构成的安装环22和覆盖(硫化粘合)该安装环22的橡胶态弹性体26，并通过该橡胶态弹性体26一体地设置有：外周密封部27，通过接触壳体51的轴孔52内周面，从而对壳体51和安装环22之间进行密封；端面覆盖部28，覆盖安装环22的端面部；密封唇(端面唇)29，可滑动地接触抛油环11中的密封凸缘13的机外侧端面13a；和润滑油存留唇30，不接触抛油环 11。密封唇29以其唇端29a可滑动地接触密封凸缘13的机外侧端面13a。另外，位于端面覆盖部28的内周侧安装有防尘唇31，尽管该防尘唇31由织物构成，但也可以通过上述橡胶态弹性体26一体地设置。
安装环22一体地具有固定(嵌合)到壳体51的轴孔52的内周面的外周筒部23和设置在该外周筒部23的一端(机外侧端部)的径向向内的凸缘部24。
另外，根据参考例的发明的实施例中，特别是在密封凸缘13的机外侧端面 13a上设置有如图7所示的由连续配置的细微凹凸的螺纹图案构成的泵送流路 16。该泵送流路16通过旋转轴61旋转时的离心力发挥泵送作用，从而发挥将密封流体向外周侧(机内侧A)推回的作用，该泵送流路16具有以下构成。
即，泵送流路16通过将多个细微凹凸连续配置为具有规定长度和宽度的带状而形成螺纹图案，形成螺旋状。在图7中，泵送流路16在圆周上等间隔地设置有四条，但是不特别限定其数量。螺纹或螺旋的方向为与流路16的内周端面 16a相比外周端部16b相对于旋转轴61的旋转方向e向后方变位的方向。泵送流路16配置为与密封唇29的唇端29a相交叉。
微细凹凸通过放电加工法、冲压加工法、抛丸加工法或激光加工法形成，被形成为放电加工痕、冲压加工痕、抛丸加工痕或激光加工痕。在这些加工法中，放电加工法和激光加工法因为能够容易进行局部处理，特别适用于凹凸图案的加工。另外，还具有加工造成的冲击小且不易发生抛油环11的尺寸变化的优点。
密封凸缘13的机外侧端面13a形成为平滑面，在由该平滑面形成的机外侧端面13a上形成有由细微凹凸的连续体(带)构成的泵送流路16。
在具有上述结构的密封装置1中，在旋转轴61旋转时，除密封唇29通过其唇端29a可滑动地接触抛油环11的密封凸缘13的机外侧端面13a以发挥密封功能之外，与旋转轴61一起旋转的抛油环11通过密封凸缘13发挥流体抛离作用，进一步地，设置在密封凸缘13的机外侧端面13a的泵送流路16发挥如上所述的泵送作用。因此发挥优异的密封效果。
此外，当旋转轴61停止旋转时离心力消失，随之上述流体抛离作用和流体泵送作用也被暂时停止，因此一部分流体可能会沿着泵送流路16从机内侧A 流出到密封唇29的内周侧空间32，但是该泵送流路16与现有技术中在长度方向上深度恒定的螺纹槽相比，密封流体流动时的流动阻力大。因此，对于泵送流路16，密封流体难以流动，所以能够抑制发生静止泄漏，或至少可以减少静止泄漏量。由于泵送流路16的底面不是平坦面而是凹凸面，所以具有规定粘性的油等密封流体难以流过该泵送流路16。
Claims (3)
1.一种密封装置，在壳体与插通设置于所述壳体的轴孔的旋转轴之间对机内侧的密封流体进行密封以不泄漏到机外侧，安装在所述壳体的轴孔内周的密封唇能够滑动地接触安装在所述旋转轴的外周的密封凸缘，在所述旋转轴旋转时发挥流体泵送作用的螺纹槽以与所述密封唇的唇端交叉的方式设置在所述密封凸缘，其特征在于，
在所述密封凸缘中的所述密封唇能够滑动地接触的滑动区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较小，并且与所述滑动区域相比在内周侧的内周侧区域中，所述螺纹槽的截面积形成为相对较大。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述螺纹槽形成为其槽深度在螺纹槽的整个长度上恒定，其槽宽度在所述滑动区域相对较小且在所述内周侧区域相对较大。
3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述螺纹槽形成为其槽宽度在螺纹槽的整个长度上恒定，其槽深度在所述滑动区域相对较小且在所述内周侧区域相对较大。
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