CN109073086B - 防尘密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开防尘密封件(1)。防尘密封件(1)包括：加强环(11、12)，保持在外壳(100)；密封唇(13)，前端以能够滑动的方式与以能够进行轴向往复运动的方式插通于外壳(100)的轴孔的轴的外周面紧密接触；以及板簧(14)，对密封唇(13)朝向所述轴(200)的外周面施力，补偿密封唇(13)的紧迫力。防尘密封件(1)为了防止因轴偏心引起的板簧(14)的塑性变形且确保优秀的密封性，在密封唇(13)的轴向外侧配置被加强环(11、12)支撑的导环(15)，并且将向内周插通的轴(200)与加强环(11、12)保持同心。

Description

防尘密封件
技术领域
本发明涉及安装于建设机械或产业机械的油压气缸装置等，用于防止来自外部的异物向外壳的轴孔与轴间的环状间隙侵入的防尘密封件。
背景技术
使用于建设机械等的油压气缸装置为了密封设置于气缸的外壳与由受到气缸内的油压的活塞向轴向往复运动的轴之间的环状间隙，设置向轴向排列多级排列密封装置的多级系统。在多级密封装置中最外侧的密封装置使用防尘密封件，用于防止来自外部的异物的侵入。
图6示出现有防尘密封件300的一例。该防尘密封件300包括：在油压气缸装置的气缸端部的外壳100与以能够向轴向往复运动的方式插通于该外壳100的轴孔101的轴200之间的环状间隙设置的、由金属制成的加强环301以及密封唇302(例如，参照以下专利文献1、专利文献2)。防尘密封件300具有由金属制成的加强环301和通过橡胶弹性体与该加强环301一体成型的密封唇302(例如，参照以下专利文献1、专利文献2)，并且使密封唇302以能够滑动的方式与轴200的外周面紧密接触。
这种防尘密封件300，在未安装状态下呈在图中以虚线表示的形状的密封唇302在适当的进行扩径变形的状态下与轴200的外周面紧密接触，由此，对于轴200的外周面赋予为阻止来自图中右侧的外部空间的泥水或灰尘所需要的过盈量。但是，公知由橡胶弹性体形成的密封唇302随着时间而发生被称为“弹力减弱(ヘタリ)”的应力缓解，降低相对于轴200的外周面的过盈量。
因此，如图7所示，存在如下防尘密封件300，即，在密封唇302的外周的环状槽安装由金属制成的环状的板簧303，并且借助该板簧303的径向的弹性作用力补偿密封唇302的紧迫力(例如参照以下专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-101490号公报
专利文献2：日本特开2015-232337号公报
专利文献3：日本特开2015-135137号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
根据图7所示的防尘密封件300，当组装装置时，向形成于外壳100的轴孔101的外端部的密封件安装槽102预先装入防尘密封件300之后，在向轴孔101插入轴200的过程中，如图8所示，在轴200的轴心相对于外壳100的轴孔101产生过大的偏心ΔO的情况下或者使用时产生过大的偏心ΔO的情况下，通过密封唇302，板簧303受到超过弹性限度的变形，从而如图9所示进行塑性变形，存在损伤补偿密封唇302的紧迫力的径向作用力的担忧。
本发明的技术问题在于，在具有用于补偿密封唇的紧迫力的板簧的防尘密封件中，防止基于轴偏心的板簧的塑性变形，来确保优秀的密封性。
用于解决问题的手段
本发明的防尘密封件包括：加强环，保持在外壳侧；密封唇，设置在该加强环，前端以能够滑动的方式与轴的外周面紧密接触，该轴以能够进行轴向往复运动的方式插通于上述外壳的轴孔；板簧，保持于所述加强环的内周侧，并对所述密封唇朝向所述轴的外周面施力；以及导环，配置于所述密封唇的轴向的外侧，并被所述加强环支撑，所述轴插通所述导环的内周，使得所述轴与所述加强环保持同心。
作为实施的一方案，加强环通过外周弹性体安装于外壳侧。
作为另一实施的一方案，导环在其的内径部形成有向轴向外侧突出且外周面朝向轴向外侧形成直径小的刮板部。
发明的效果
根据本发明的防尘密封件，将防尘密封件预先组装入外壳之后，向外壳的轴孔插入轴的过程中，轴通过防尘密封件的导环被与防尘密封件的加强环同心地引导，即使处于使用状态，也通过导环保持同心，因而在轴与加强环之间不产生过大的偏心，因此可防止板簧通过密封唇受到过大的变形导致塑性变形的情况，并且由板簧确保密封唇的紧迫力。并且，通过在密封唇的轴向外侧配置导环，来具有通过轴的往返运动剥离去除轴的外周面的附着物的功能。因此，可维持优秀的密封性。
附图说明
图1为以利用该防尘密封件的杆密封系统且以通过轴心的平面切割示出本发明防尘密封件的优选实施方式的半剖视图；
图2为以通过轴心的平面切割示出本发明防尘密封件的优选实施方式的安装状态的半剖视图；
图3为以通过轴心的平面切割示出本发明防尘密封件的优选实施方式的未安装状态的半剖视图；
图4为以通过轴心的平面切割示出本发明防尘密封件的优选实施方式的插入轴的过程的半剖视图；
图5为以通过轴心的平面切割示出本发明防尘密封件的优选实施方式的安装装置中轴偏心的状态的半剖视图；
图6为以通过轴心的平面切割示出现有的防尘密封件的一个例子的安装状态的半剖视图；
图7为以通过轴心的平面切割示出现有的防尘密封件的另一个例子的安装状态的半剖视图；
图8为在现有防尘密封件的另一例子中，以通过轴心的平面切割示出插入轴的状态的半剖视图；
图9为在现有防尘密封件的另一例子中，以通过轴心的平面切割示出板簧塑性变形的状态的半剖视图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的防尘密封件的优选实施方式。
图1示出将防尘密封件1使用于油压气缸装置的杆密封系统的状态。图1所示的杆密封系统用于密封设置于油压气缸装置的气缸端部的外壳100与插通于该外壳100的轴孔101并进行轴向往复运动的轴200之间。杆密封系统包括：主密封件400，用于防止气缸内的油压室A的作动油的泄漏；缓冲环500，配置于该主密封件400的内侧(油压室A侧)，用于防止来自油压室A的油压直接作用于主密封件400；以及防尘密封件1，配置于主密封件400的轴向外侧，用于防止来自外部空间B的泥水或灰尘的侵入。主密封件400、缓冲环500及防尘密封件1分别被保持在形成于外壳100的轴孔101的外端的环状的密封件安装槽102。
防尘密封件1包括：加强环11、12，相互嵌合为一体且保持于外壳100的密封件安装槽102的内部；密封唇13，以一体的方式设置于其中的一方的加强环11，前端以能够滑动的方式与轴200的外周面紧密接触；板簧14，对密封唇13朝向轴200的外周面施力；导环15，配置于密封唇13的轴向外侧，且外径部被所述加强环11、12夹持；以及外周弹性体16，以一体的方式设置于加强环12。
一方的加强环11由金属形成。如图2及图3所示，加强环11具有嵌合筒部11a及凸缘部11b，以通过轴心的平面切割的形状(图示的截面形状)呈“L”字形，其中凸缘部11b从在该嵌合筒部11a的安装状态下成为轴向内侧的端部向内径侧延伸。
另一方的加强环12由同样金属形成。加强环12具有嵌合筒部12a和凸缘部12b，以通过轴心的平面切割的形状(图示的截面形状)呈与加强环11轴向相反方向的“L”字形，其中嵌合筒部12a的内周面以适当的过盈量嵌合于加强环11的嵌合筒部11a的外周面，凸缘部12b从在该嵌合筒部12a的安装状态下成为轴向外侧的端部向内径侧延伸。
密封唇13由橡胶弹性体(橡胶材料或具有橡胶状弹性的合成树脂材料)形成。密封唇13在外周基部13b与加强环11成型为一体。详细地，外周基部13b以一体的方式与加强环11的嵌合筒部11a的内周面及凸缘部11b的内侧面接合。密封唇13从外周基部13b的内径部以轴向外侧的端部成为直径小的圆锥筒状的方式延伸。密封唇13使以通过轴心的平面切割的形状呈“V”字形的内径的唇前端13a以能够滑动的方式与轴200的外周面紧密接触。
板簧14由环状的金属薄板形成。板簧14具有弯曲部14a、其内周侧的内周弹簧部14b及外周侧的外周弹簧部14c，以通过轴心的平面切割的形状呈“U”字形。该板簧14向圆周方向交替形成有从内周弹簧部14b的前端经过弯曲部14a达到外周弹簧部14c侧的未图示的裂缝和从外周弹簧部14c的前端经过弯曲部14a达到内周弹簧部14b的未图示的裂缝。因此，板簧14通过裂缝以“之”字形向轴向蛇行，并向圆周方向延伸，由此，可实现向径向的弹性弯曲变形。
板簧14嵌着于密封唇13的本体部分与外周基部13b之间的截面“U”字形的环状槽。图1及图2所示的安装在外壳100与轴200之间的状态下，板簧14由图3所示的未安装状态成为通过密封唇13向径向适当地受到弯曲变形的状态，借助其反力内周弹簧部14b对密封唇13的唇前端13a向内径向施加弹性，并且补偿对于轴200的外周面的密封唇13的紧迫力。
导环15利用青铜等轴承材料制造。导环15包括外向凸缘部15a和刮板部15b，其中刮板部15b从该外向凸缘部15a的内径端部向轴向外侧突出，外周面朝向轴向外侧来形成小直径。导环15通过外向凸缘部15a夹持于一方的加强环11的嵌合筒部11a与另一方的加强环12的凸缘部12b之间，来与加强环11、12被同心地组装入。外向凸缘部15a及刮板部15b的内径形成为可以以微小缝隙插入轴200的大小，即形成为比轴200的外径略大的直径。
外周弹性体16由丁晴橡胶(NBR)或氢化丁晴橡胶(H-NBR)等橡胶弹性体(橡胶材料或具有橡胶状弹性的合成树脂材料)形成。外周弹性体16与加强环12的嵌合筒部12a的外周面接合，并从其的轴向外侧的端部延伸有与加强环12的凸缘部12b的外侧面接合的侧部弹性体16a。
在外周弹性体16的外周面的轴向中间部形成有使向径向的外周弹性体16的压缩力降低的环状凹部16b。在外周弹性体16的外周面的轴向外侧端部形成有密封突条16c，用于在借助外壳100与轴200的相互偏心使外周弹性体16向径向追随变形的状态下也确保对于密封件安装槽102的内周面的压接状态。
具有如上所述的结构的防尘密封件1，通过外周弹性体16使加强环11、12保持在外壳100的密封件安装槽102，并且通过安装在外壳100的外端的板103与从外周弹性体16延伸的侧部弹性体16a抵接，来以防脱落的状态安装。外周弹性体16以向径向适当地压缩的状态介入于加强环12的嵌合筒部12a与密封件安装槽102的内周面之间。朝向外部空间B侧的密封唇13的唇前端13a通过以能够滑动的方式与轴200的外周面紧密接触，来防止来自外部空间B的泥水或灰尘侵入图1所示的主密封件400侧。
防尘密封件1即使在橡胶弹性体形成的密封唇13随着时间而发生被称为“弹力减弱”的应力缓解，在嵌着于其外周侧的环状槽的由金属制成的板簧14中不发生如橡胶弹性体的应力缓解，因此通过该板簧14补偿相对于轴200的外周面的密封唇13的紧迫力。因此长期维持密封唇13的唇前端13a的所需的密封面压。
如图4所示，当组装装置时，向外壳100的密封件安装槽102预先装入防尘密封件1之后，在向外壳100的轴孔101插入轴200的过程中，轴200通过导环15的内周，从而与保持在外壳100的加强环11、12被同心地引导。因此，相对于加强环11、12的轴心O，轴200不会出现很大地偏心的情况。使用状态下也相同，由于轴200通过导环15与加强环11、12保持同心，因而相对于加强环11、12的轴心O，轴200不会出现很大地偏心的情况。
因此，不会出现因为相对于加强环11、12的轴200的偏心使密封唇13在圆周方向的一部分很大地变形的情况，进而不会出现板簧14通过密封唇13受到超过弹性限度变形的情况。因此，不损伤用于补偿密封唇13的紧迫力的板簧14的径向作用力。
如图5所示，在使用中，在轴200因一些理由发生载荷的情况下，该载荷通过导环15传递到加强环12，并且通过外周弹性体16在加强环12的嵌合筒部12a与密封件安装槽102的内周面之间变形，来容许相对于外壳100的轴孔101的偏心ΔO。此外，外周弹性体16通过形成有环状凹部16b，使向径向的压缩弹簧常数变低，因此通过从轴200传递的径向的载荷可容易变形。因此，导环的内周面和轴200的外周面的压接载荷被吸收，从而可有效地抑制导环15或轴200的磨耗或损伤。
就示出了在发生偏心ΔO的情况下、外周弹性体16的压缩量增大的状态的图5而言，在圆周方向的相反侧的部分中，相对于外壳100的密封件安装槽102的外周弹性体16的压缩量减少。对此，在外周弹性体16的端部形成有图3所示的密封突条16c，因而在该密封突条16c中保持相对于密封件安装槽102的所需的过盈量。因此，不会出现损伤外周弹性体16与外壳100的密封件安装槽102之间的密封性的情况。
在外壳100的轴孔101与轴之间发生如图5所示的偏心ΔO的状态下，加强环11、12和轴200通过轴相互保持同心，因而密封唇13在圆周方向的一部分不会很大地变形，不会有板簧14通过密封唇13受到超过弹性限度的弯曲变形的情况。因此，不损伤用于补偿密封唇13的紧迫力的板簧14的径向作用力。
在诸如从外壳100向外部空间B露出的轴200的外周面附着霜等冰晶或灰尘的环境下所使用的机械中，伴随轴200的轴向往复运动，通过位于密封唇13的轴向外侧的导环15剥离去除这种附着物，进而，在图示的实施方式中，导环15在其的内径部形成有外周面朝向轴向外侧形成小直径的刮板部15b，因此可有效地去除轴200的外周面的附着物。因此，可有效地防止轴200的外周面的附着物伴随轴200的轴向往复动作被密封唇13的滑动部或图1所示的主密封件400或缓冲环500的滑动部咬住，因此，可维持基于图1所示的杆密封系统的优秀的密封性。
因此，无需额外位于防尘密封件1的轴向外侧设置用于剥离去除轴200的外周面的附着物的环状的刮板。因此，可以省空间。
附图标记的说明
1：防尘密封件
11、12：加强环
13：密封唇
14：板簧
15：导环
15b：刮板部
16：外周弹性体
100：外壳
102：密封件安装槽
200：轴

Claims (3)

1.一种防尘密封件，其特征在于，包括：
加强环，保持在外壳侧；
密封唇，设置在所述加强环，前端以能够滑动的方式与轴的外周面紧密接触，所述轴以能够进行轴向往复运动的方式插通于所述外壳的轴孔；
板簧，保持于所述加强环的内周侧，并对所述密封唇朝向所述轴的外周面施力；以及
导环，配置于所述密封唇的轴向外侧，并被所述加强环支撑，
所述轴插通所述导环的内周，使得所述轴与所述加强环保持同心，并且所述导环的内周与所述轴的外周面之间存在微小缝隙。
2.根据权利要求1所述的防尘密封件，其特征在于，加强环通过外周弹性体安装于外壳侧。
3.根据权利要求1或2所述的防尘密封件，其特征在于，在导环的内径部形成有向轴向外侧突出且外周面朝向轴向外侧形成直径小的刮板部。
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