CN108603597A - 密封垫 - Google Patents

Abstract

在埋设有加强环的密封垫主体的轴向两端设置有密封唇的密封垫中，当压力作用时，即使密封垫主体在安装槽内沿轴向发生位移也维持过盈量减少一侧的密封性，并且即使与安装槽的槽宽度相关的尺寸公差大也维持密封性。为了达成该目的，通过将第二密封唇的刚性设定为高于第一密封唇的刚性或者将加强环配置为在密封垫主体内偏向轴向一侧，当压力作用于密封垫时具有密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移的结构。并且，在密封垫主体设置有安装时与安装槽的底面密接的密封凸缘，同时设置有由第二密封唇、密封凸缘以及安装槽的底面和另一个侧面包围的空间部。

Description

密封垫

技术领域

本发明涉及作为与密封技术相关的一种密封装置的密封垫。本发明的密封垫例如用于汽车相关领域或一般工业机械领域等。

背景技术

如图4所示，用于液压路径且承受上述液压路径的压力而密封该压力(压力流体)的密封垫11通常在埋设有加强环14的密封垫主体12的轴向两端上分别具有密封唇15、16，该密封垫11被安装在安装槽23上沿轴向压缩时，两个密封唇15、16分别形成朝向内侧(径向内侧，在图中向右)倾倒的结构(通过承受压力而自密封的结构)。两个密封唇15、16分别承受压力而向密封垫主体12施加轴向的反作用力，但是压力高的情况下，由于两个密封唇15、16之间微小的刚性差，所以可能会出现密封垫主体12的轴向设置位置沿轴向任何一侧偏离的情况。在这种情况下，失去过盈量的一侧的密封唇承受不住压力而出现油偏流，或者间隙扩大并使橡胶的变形区域增加，从而导致橡胶应变变大而使橡胶产生疲劳断裂等问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：实开平6-32834号公报

专利文献2：特开平1-261564号公报

专利文献3：特开2012-67790号公报

为了解决上述问题，本发明的申请人首先提出了如图5所示的现有技术中的密封垫(参见专利文献3)。

即，如图5所示的现有技术中的密封垫11被安装在具备压力路径的外壳21的内部设置的密封垫安装槽23，对压力(压力流体)P进行密封，该密封垫11包括：密封垫主体12，埋设有加强环14；第一密封唇15，设置在密封垫主体12的轴向一侧(图中为上方)端部且安装时与安装槽23的一个侧面23a密接；以及第二密封唇16，设置在密封垫主体12的轴向另一侧(图中为下方)端部且安装时与安装槽23的另一个侧面23b密接，通过将第二密封唇16的刚性设定为高于第一密封唇15的刚性或者将加强环14配置为在密封垫主体12内偏向轴向一侧，当压力作用于该密封垫11时具有密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移的结构，并且与第二密封唇16并排设置有第三密封唇20，以补偿密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移引起的第二密封唇16的过盈量减少所导致的密封性降低。

在上述结构的密封垫11中，由于通过将第二密封唇16的刚性设定为高于第一密封唇15的刚性或者将加强环14配置为在密封垫主体12内偏向轴向一侧，当压力作用于该密封垫11时设置为密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移的结构，所以密封垫主体12自内周侧承受压力时发生位移的方向被预先特定为轴向一侧，在此基础上，由于与第二密封唇16并排设置有第三密封唇20，以补偿密封垫主体12沿轴向一侧发生位移引起的第二密封唇16的过盈量减少所导致的密封性降低，所以可以由第三密封唇20补偿过盈量减少的一侧(轴向另一侧)的密封性。

发明内容

本发明的目的在于进一步提高如图5所示的现有技术中的密封垫的性能，即，本发明的目的在于提供一种密封垫，在埋设有加强环的密封垫主体的轴向两端上设置有密封唇的密封垫中，当压力作用时，即使密封垫主体在安装槽内沿轴向发生位移，也可以维持过盈量减少一侧的密封性，并且在此基础上，即使与安装槽的槽宽度相关的尺寸公差大，也可以维持密封性。

为了实现上述目的，本发明的密封垫安装于朝向径向内侧或径向外侧开口且具备底面和轴向的一对侧面的密封垫安装槽，以密封压力，该密封垫包括：密封垫主体，埋设有加强环；第一密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向一侧端部且安装时与所述安装槽的一个侧面密接；以及第二密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向另一侧端部且安装时与所述安装槽的另一个侧面密接，通过将所述第二密封唇的刚性设定为高于所述第一密封唇的刚性或者将所述加强环配置为在所述密封垫主体内偏向轴向一侧，当压力作用于该密封垫时，具有密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移的结构，其特征是，在所述密封垫主体设置有安装时与所述安装槽的底面密接的密封凸缘，且设置有安装时由所述第二密封唇、所述密封凸缘以及所述安装槽的底面和另一个侧面包围的空间部。

在具有上述结构的本发明的密封垫中，由于通过将所述第二密封唇的刚性设定为高于所述第一密封唇的刚性或者将所述加强环配置为在所述密封垫主体内偏向轴向一侧，从而当压力作用于该密封垫时具有密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移的结构，所以密封垫主体自安装槽的开口侧(例如内周侧)承受压力时发生位移的方向被预先特定为轴向一侧，在此基础上，由于安装时与安装槽的底面密接的密封凸缘被设置在密封垫主体上，所以可以由该密封凸缘补偿密封垫主体沿轴向一侧发生位移引起的第二密封唇的过盈量减少所导致的密封性降低。

另外，除此之外，由于设置有安装时由所述第二密封唇、所述密封凸缘以及所述安装槽的底面和另一个侧面包围的空间部，所以第二密封唇可以在该空间部的容积变窄的方向上弹性变形。因此，来自安装槽的开口侧(例如内周侧)的压力作用于第二密封唇时，第二密封唇在空间部的容积变窄的方向上弹性变形，从而第二密封唇相对于密封垫中心轴线的唇倾斜角度变小且该部分的唇轴向长度变长，因此通过此时产生的反作用力，第二密封唇朝向轴向一侧按压并移动密封垫主体，进而经由密封垫主体朝向轴向一侧按压并移动轴向相反侧的第一密封唇。因此，即使安装槽的槽宽度相关的尺寸公差大且槽宽度宽时，第一密封唇继续与安装槽的一个侧面相接触，从而可以维持第一密封唇的密封性。

第二密封唇的安装槽底面侧的上升面(例如外周面)和密封凸缘的轴向另一侧的上升面可以由截面直线状的锥形面连续形成，由此，第二密封唇的安装槽底面侧上设置有截面大致呈三角形的空间部。

另外，加强环可以在其轴向一侧端面露出于密封垫主体的轴向一侧端面的状态下埋设于密封垫主体，由此安装时压力作用于密封垫而密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移时，加强环的轴向一侧端面与外壳直接接触。因此，加强环用作外壁以抑制第一密封唇变形，从而可以提高第一密封唇的耐压性。

发明效果

如上所述，根据本发明，在埋设有加强环的密封垫本体的轴向两端上设置有密封唇的密封垫中，当压力作用时，即使密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移，也能够维持过盈量降低的一侧的密封性，并且在此基础上，即使安装槽的槽宽度相关的尺寸公差大且槽宽度宽的情况下，也能够维持密封性。

附图说明

图1是本发明实施例的密封垫的半剖视图；

图2是本发明另一实施例的密封垫的半剖视图；

图3是本发明又一实施例的密封垫的半剖视图；

图4是现有例的密封垫的半剖视图；

图5是现有例(现有技术)的密封垫的半剖视图。

符号说明

11 密封垫

12 密封垫主体

12c、14c、14i 轴向一侧端面

13 环状体

14 加强环

14a 筒状部

14b 法兰部

14d 角部

14e 轴向另一侧端部

14f、14g 倒角部

14h 轴向另一侧端面

15 第一密封唇

15a、16a 内径突出部

15b、16b 端面突出部

16 第二密封唇

16c 外周面

17 密封凸缘

17c 上升面

18 空间部

19 锥形面

21 外壳

21A、21B 外壳部件

22 相对部

23 安装槽

23a 一个侧面

23b 另一个侧面

23c 底面

具体实施方式

本发明包括以下实施方式。

(1)为了减小密封垫的反作用力并确保过盈量的跟随性，将密封垫制成唇型。第二唇的唇部的体积(刚性)比第一唇大，并且第二唇与芯金之间有较大的距离，因此针对径向变形不易受到芯金刚性的影响。作为加压时的状况，第二唇为按压在安装槽角部上的形状，面压增大，且按压在角部的第二唇的橡胶体积使第一唇侧被抬起，第一唇侧的过盈量增大而起到自密封功能，从而与传统唇型相比能够以小截面实现密封。

(2)另外，由于加压时密封垫的位置能够保持稳定地到达第一唇侧，所以当第一唇侧的配合部件(外壳)是树脂材料时，可以跟随树脂蠕变导致的过盈量减少。

(3)另外，由于加压时通过将第二唇压向外周侧来扩大整个密封垫的轴向长度，所以即使第二唇侧的配合部件(外壳)是树脂材料，也可以跟随树脂蠕变导致的过盈量减少。因此即使第一唇侧和第二唇侧两侧的配合部件(外壳)均是树脂材料且树脂蠕变导致槽宽度随时间推移变大，也可以跟随过盈量减少。

(4)通过弄薄第一唇根部的橡胶厚度，即使在高压环境下也可以抑制第一唇朝外径侧变形，从而可以抑制第一唇破损、密封泄漏。通过消除金属部件周围的橡胶，露出金属部件，并且将金属部件的内径角部从曲面加工成倒角，从而金属部件变成外壁，有助于提高耐压性。

(5)另外，通过废除金属部件下端的弯曲形状并改变为倒角，可以进一步在径向上节省空间。

(6)本发明的密封垫不限于内周密封，如果使内外周颠倒，也可以应用于外周密封。

实施例

接下来，将参照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垫11的半剖视图。该实施例的密封垫11用于汽车等车辆中的自动变速器(AT)内的接头密封等，且被安装于具备压力(液压)的路径的外壳21的内部设置的密封垫安装槽23以密封压力(压力流体)P，其构成如下。

即，通过由预定的橡胶态弹性体构成的环状体(橡胶环状体)13的内部埋设有金属等刚性材料制成的加强环14，在该密封垫11中设置密封垫本体12，在该密封垫本体12的轴向一侧(图中为上方)端部上，一体成型安装时与安装槽23的一个侧面23a密接的第一密封唇15，同时在密封垫本体12的轴向另一侧(图中为下方)端部上，一体成型安装时与安装槽23的另一个侧面23b密接的第二密封唇16。

安装槽23是具有矩形截面的环状槽，朝向径向内侧开口，具有正交于密封垫11的中心轴线O的一对平面状的侧面23a、23b；以及平行于中心轴线O的圆筒面形状的底面23c。外壳21由在轴向上并列设置的多个外壳部件21A、21B组合构成，在多个外壳部件21A、21B的相对部22中的内周部上设置有两个分割形式的安装槽23。因此，安装槽23的一个侧面23a由多个外壳部件21A、21B中的一个外壳部件21A形成，安装槽23的另一个侧面23b和底面23c由多个外壳部件21A、21B中的另一个外壳部件21B形成。如果多个外壳部件21A、21B的相对部22之间存在间隙，则外壳21内部的压力路径的压力P从该间隙泄露，因此安装用于对其密封的密封垫11。

第一和第二密封唇15、16在安装时分别密接安装槽23的侧面23a、23b时，被配置为因过盈量朝向径向内侧倾倒。

因此，第一密封唇15作为整体形成为从密封垫主体12朝向径向内侧倾斜地突出，由此一体具备朝向径向内侧突出于密封垫主体12的内径面的内径突出部15a和沿轴向一侧突出于密封垫主体12的一个端面的端面突出部15b。

另一方面，第二密封唇16作为整体也形成为从密封垫主体12朝向径向内侧倾斜地突出，由此具备朝向径向内侧突出于密封垫主体12的内径面的内径突出部16a和沿轴向一侧突出于密封垫主体12的另一个端面的端面突出部16b。

第一和第二密封唇15、16在轴向(在图中的上下方向)上具有非对称的截面形状，形成为第二密封唇16的刚性高于(橡胶体积大于)第一密封唇15的轴向上难以压扁的形状。此外，如图所示，加强环14被配置为在密封垫主体12内偏向轴向一侧。因此，来自密封垫11的径向内侧的高压压力作用于密封垫11时，密封垫主体12易于在安装槽23内沿轴向一侧发生位移，如果密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移，则第二密封唇16相对于安装槽23的另一个侧面23b的过盈量减少，从而降低第二密封唇16的密封性。

因此，在为了防止上述情况的该密封垫11中，在密封垫主体12的外周面且在轴向另一侧端部位置附近设置有安装时与安装槽23的底面23c密接的环状密封凸缘17，构成为通过该密封凸缘17与安装槽23的底面23c密接，从而补偿第二密封唇16的下降部分或不足部分的密封性。

另外，由于第二密封唇16设置在密封垫主体12的轴向另一侧端部处，并且密封凸缘17设置在密封垫主体12的外周面和轴向另一侧端部位置附近，所以当密封垫11被安装在安装槽23时，在第二密封唇16的外周侧形成由第二密封唇16和密封凸缘17以及安装槽23的底面23c和另一个侧面23b所包围的环状的空间部18。

另外，第二密封唇16的外周面16c和密封凸缘17的轴向另一侧的上升面17c由截面直线状的锥形面19连续形成。

在具有上述结构的密封垫11中，通过将第二密封唇16的刚性设定为高于第一密封唇15的刚性以及在密封垫主体12内将加强环14配置为偏向轴向一侧，从而当压力作用于该密封垫11时被配置为密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移的结构，所以密封垫主体12自内周侧承受压力时发生位移的方向被预先特定为轴向一侧，并且在此基础上，由于在密封垫主体12的外周面上设置有安装时与安装槽23的底面23c密接的密封凸缘17，所以可以通过密封凸缘17的密封来补偿伴随密封垫主体12沿轴向一侧发生位移引起的第二密封唇16的过盈量减少所导致的密封性降低。

另外，由于在第二密封唇16的外周侧上设置有安装时由第二密封唇16和密封凸缘17以及安装槽23的底面23c和另一个侧面23b所包围的空间部18，第二密封唇16可以在该空间部18的容积变窄的方向上弹性变形。因此来自内周侧的压力作用于第二密封唇16时，第二密封唇16在空间部18的容积变窄的方向上弹性变形(箭头A)，从而第二密封唇16相对于密封垫中心轴线O的唇倾斜角度θ变小且此部分的唇轴向长度L变长，因此通过此时产生的反作用力，第二密封唇16朝向轴向一侧按压并移动密封垫主体12，进而通过密封垫主体12朝向轴向一侧按压并移动轴向相反侧的第一密封唇15(箭头B)。因此即使安装槽23的槽宽度w相关的尺寸公差大且槽宽度w宽时，第一密封唇15继续保持与安装槽23的一个侧面23a接触而不分离，从而可以维持第一密封唇15的密封性。

因此，通过上述说明，如本发明所期望的目的能够提供一种密封垫，即，在埋设有加强环14的密封垫主体12的轴向两端上设置有密封唇15、16的密封垫11中，当压力作用于该密封垫11时，即使密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移也能够维持过盈量减少一侧的密封性，并且在此基础上，即使安装槽23的槽宽度w相关的尺寸公差大也能够维持密封性。

近年来，为了轻量化，外壳的一部分(例如，一个外壳部件23A)已被制成树脂，但是树脂会在环境条件下发生蠕变，因此要求密封垫11能够跟随发生蠕变所导致的外壳变形。在这一方面，根据上述密封垫11，即使树脂制成的外壳发生蠕变导致安装槽23的槽宽度w变大，第一密封唇15也可以继续与安装槽23的一个侧面23a保持接触而不分离，因此能够维持第一密封唇15的密封性。并且，即使在安装槽23的底面23c发生蠕变也能够维持密封性。

需要说明的是，在上述实施例中，加强环14的形状呈截面大致L字形，即，在筒状部14a的一端上朝向径向外侧一体设置有法兰部14b，但是不特别限制加强环14的形状，例如，可以省略法兰部14b仅由筒状部14a形成。

另外，在上述实施例中，加强环14中的法兰部14b的轴向另一侧端面(图1中的下面)被埋设在由橡胶态弹性体构成的密封垫主体12的厚度内，但是如图2所示，该法兰部14b的轴向另一侧端面14h可以是该端面14h的部分或全部(在图2中的大致全部)被直接暴露的状态。

另外，在上述实施例中，加强环14中的法兰部14b的轴向一侧端面(图1中的上面)被埋设在由橡胶态弹性体构成的密封垫主体12的厚度内，但是如图2所示，该法兰部14b的轴向一侧端面14i可以是该端面14i的部分或全部(在图2中的外径侧的一半左右)被直接暴露的状态。

另外，通过对该加强环14采用以下结构，能够进一步提高第一密封唇15的耐压性。

即，在上述实施例中，如图1所示，整个加强环14被埋设在由橡胶态弹性体构成的密封垫主体12的厚度内，但是如图3所示，取而代之的是在加强环14的轴向一侧端面14c在密封垫主体12的轴向一侧端面12c露出的状态下，将加强环14埋设在密封垫主体12中。

根据该结构，安装时压力作用于密封垫11而密封垫主体12在安装槽23内沿轴向一侧发生位移时，加强环14的轴向一侧端面14c直接接触外壳21A的端面、即安装槽23的一个侧面23a。因此加强环14成为外壁并抑制第一密封唇15朝向外径侧变形，所以第一密封唇15难以变形。因此，可以提高第一密封唇15的耐压性。

另外，在上述实施例中，如图1所示，加强环14中的筒状部14a的内周面与法兰部14b的轴向一侧端面相交的角部(内周角部)具有截面圆弧形的弧形，但是如图3所示，取而代之的是该加强环14中的筒状部14a的内周面与法兰部14b的轴向一侧端面相交的角部(内周角部)14d为截面直线状的锥形。

根据该结构，与上述埋设的结构同样，第一密封唇15难以朝向外径侧变形，因此可以提高第一密封唇15的耐压性。

另外，通过对该加强环14采用以下结构，能够缩小密封垫11的径向厚度尺寸，从而实现径向的空间节省。

即，在上述实施例中，如图1所示，加强环14中的筒状部14a的轴向另一侧端部为朝向内径侧弯曲的弯曲形状，但是如图3所示，取而代之是该加强环14中的筒状部14a的轴向另一侧端部14e为在轴向上呈直线状的直线形状。

根据该结构，通过扩大加强环14的内径尺寸而缩小加强环14的径向厚度尺寸，从而能够缩小密封垫11的径向厚度尺寸，实现径向的节省空间。

需要说明的是，如果直线形状中的直角的顶端角部存在使橡胶态弹性体构成的密封垫主体12损坏的可能，则可以在端部14e的顶端角部设置倒角部14f、14g。

在上述实施例中，密封垫11是用于密封存在于其内周侧的压力P的部件(内周密封件)，并且为安装密封垫11的安装槽23形成为朝向径向内侧开口的部件，但是其径向方向也可以相反。即，在本发明中，密封垫11是用于密封存在于其外周侧的压力P的部件(外周密封件)，并且也应用于安装密封垫11的安装槽23朝向径向外侧开口的情况。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种密封垫，安装于朝向径向内侧或径向外侧开口且具备底面和轴向一对侧面的密封垫安装槽，对压力进行密封，包括：

密封垫主体，埋设有加强环；第一密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向一侧端部且安装时与所述安装槽的一个侧面密接；以及第二密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向另一侧端部且安装时与所述安装槽的另一个侧面密接，

通过将所述第二密封唇的刚性设定为高于所述第一密封唇的刚性或者将所述加强环配置为在所述密封垫主体内偏向轴向一侧，当压力作用于该密封垫时，所述密封垫具有密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移的结构，其特征在于，

在所述密封垫主体设置有安装时与所述安装槽的底面密接的密封凸缘，

同时设置有安装时由所述第二密封唇、所述密封凸缘以及所述安装槽的底面和另一个侧面包围的空间部，

所述加强环在筒状部的一端朝向径向外侧一体设置有法兰部。

2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，

所述第二密封唇的安装槽底面侧的上升面和所述密封凸缘的轴向另一侧的上升面由截面直线状的锥形面连续形成。

3.根据权利要求1或2所述的密封垫，其特征在于，

所述加强环在所述加强环的轴向一侧端面露出于所述密封垫主体的轴向一侧端面的状态下埋设于所述密封垫主体，

当所述密封垫主体在所述安装槽内沿轴向一侧发生位移时，所述加强环抵接所述安装槽的一个侧面。

Claims (3)

1.一种密封垫，安装于朝向径向内侧或径向外侧开口且具备底面和轴向一对侧面的密封垫安装槽，对压力进行密封，包括：

密封垫主体，埋设有加强环；第一密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向一侧端部且安装时与所述安装槽的一个侧面密接；以及第二密封唇，设置在所述密封垫主体的轴向另一侧端部且安装时与所述安装槽的另一个侧面密接，

通过将所述第二密封唇的刚性设定为高于所述第一密封唇的刚性或者将所述加强环配置为在所述密封垫主体内偏向轴向一侧，当压力作用于该密封垫时，所述密封垫具有密封垫主体在安装槽内沿轴向一侧发生位移的结构，其特征在于，

在所述密封垫主体设置有安装时与所述安装槽的底面密接的密封凸缘，

同时设置有安装时由所述第二密封唇、所述密封凸缘以及所述安装槽的底面和另一个侧面包围的空间部。

2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，

所述第二密封唇的安装槽底面侧的上升面和所述密封凸缘的轴向另一侧的上升面由截面直线状的锥形面连续形成。

3.根据权利要求1或2所述的密封垫，其特征在于，

所述加强环在所述加强环的轴向一侧端面露出于所述密封垫主体的轴向一侧端面的状态下埋设于所述密封垫主体，

当所述密封垫主体在所述安装槽内沿轴向一侧发生位移时，所述加强环抵接所述安装槽的一个侧面。