CN110023655A - 使用o型环的密封结构 - Google Patents

Abstract

提供一种使用O型环(5)的密封结构(3)，该密封结构(3)的安装槽(6)通过下述的3个面而被规定，即：槽底面(11)；锐角侧槽侧面(12)，其与槽底面(11)的内周缘相连接，且以锐角倾斜；以及钝角侧槽侧面(13)，其与槽底面(11)的外周缘相连接，且以钝角倾斜。O型环(5)以被按压到锐角侧槽侧面(12)上的状态进行安装。O型环(5)在安装槽(6)内束缚于槽底面(11)和锐角侧槽侧面(12)之间。能够防止O型环(5)从安装槽(6)脱落。槽宽从槽底面(11)向槽开口(14)而为恒定、或者扩大。从而容易进行：将O型环(5)安装至安装槽(6)的作业，也容易进行安装槽(6)的加工。

Description

使用O型环的密封结构

技术领域

本发明涉及一种使用O型环来对2个部件之间进行密封的密封结构，特别涉及一种用于安装O型环的安装槽的形状。

背景技术

O型环是：由合成橡胶等弹性材料构成的圆形截面的密封环，被广泛使用。在对置或抵接的2个部件之间，O型环处于：被安装在一个部件上所形成的安装槽内、且被另一个部件按压了规定量的状态，由此，对部件之间进行密封。

O型环的安装槽通常为：在部件表面呈开口的、具有固定宽度且固定深度的长方形截面的槽。安装在长方形截面的槽中的O型环有时会脱落。特别地，在O型环以拉伸状态(向半径方向的外侧扩展的状态)安装于安装槽的情况下，O型环容易由于张力而从安装槽脱落。

为了防止O型环从安装槽脱落，有时作为安装槽而使用燕尾形沟槽。燕尾形沟槽具有：槽宽从槽底面朝向槽开口逐渐变窄的梯形形状的截面形状，能够有效防止O型环的脱落。在专利文献1的图7、8中，记载了：将燕尾形沟槽用作O型环的安装槽的例子。

此外，在专利文献2中，记载了使用截面为非圆形的复杂的截面形状的弹性密封的密封结构。在这里记载的密封结构的安装槽中，一个槽侧面是与部件表面正交的垂直面，另一个的槽侧面是：沿着槽宽越趋向槽底面就越扩大的方向而倾斜的倾斜面。将形成为变形三角形截面的弹性密封的平坦面按压于安装槽的垂直面。据此，防止了弹性密封从安装槽的脱落的问题。

专利文献

专利文献1：日本特开2009-144735号公报

专利文献2：日本特开2008-32033号公报

发明内容

在O型环安装槽为燕尾形沟槽形状的情况下，有利于防止O型环的脱落。但是，由于槽开口狭窄，因此，与长方形截面的安装槽相比，O型环的安装作业是困难的。特别是，在将O型环以拉伸状态安装至安装槽的情况下，需要将O型环大幅扩展而经过狭窄的槽开口来进行安装，因此，安装作业是困难的。另外，对槽宽随着越趋向槽底面越扩大的燕尾形沟槽形状的安装槽进行加工的作业也比加工长方形截面的安装槽的情形更加困难，需要特殊的加工用刀具。

在这里，可以考虑将专利文献2中公开的安装槽形状用作O型环安装槽。在这种情况下，与长方形截面的安装槽同样地，也发生：O型环容易沿着作为槽侧面的垂直面而从安装槽脱落的问题。另外，由于槽开口狭窄，槽宽从槽开口朝向槽底面而逐渐扩大，因此，安装槽的加工作业也比长方形截面的通常的O型环安装槽的加工作业困难。

本发明的目的在于提供一种能够容易安装O型环、安装的O型环又难以脱落、且容易加工的密封结构。

本发明涉及的使用O型环的密封结构的特征在于，由下述部件构成：O型环，其用于对第1部件侧的第1端面和第2部件侧的第2端面之间进行密封；以及安装槽，其用于安装O型环，并形成于第1部件，且在第1端面呈开口。在沿着包含O型环的中心轴线在内的平面而切断的情况下的安装槽的槽截面形状通过下述的3个面而被规定，即：槽底面，其与第1端面平行；锐角侧槽侧面，其与槽底面上的内周边缘及外周边缘中的一者相连接，且沿着与槽底面成锐角的方向延伸；以及钝角侧槽侧面，其与槽底面上的内周边缘及外周边缘中的另一者相连接，且沿着与槽底面成钝角的方向延伸。并且，O型环以从O型环半径方向而被按压于锐角侧槽侧面的状态，被安装于安装槽。

O型环在安装于安装槽内的状态下，被按压于锐角侧槽侧面，束缚于槽底面和锐角侧槽侧面之间。据此，能够有效地防止O型环从安装槽脱落。

另外，安装槽中的钝角侧槽侧面的表面形状以及倾斜角度可以在考虑了O型环安装作业的容易性、安装槽的加工性的基础上来进行设定。据此，与以往的安装槽相比，具有能够实现下述的安装槽的优点，即：容易进行将O型环安装至安装槽的作业、而且也容易进行安装槽的加工的安装槽。

能够利用由O型环而被密封的部分的压力差，来形成出O型环被按压于锐角侧槽侧面的状态。即，沿着O型环半径方向进行观察的情况下，在安装槽中的压力相对较高的一侧来形成钝角侧槽侧面，在压力相对较低的一侧来形成锐角侧槽侧面。在使用状态下，安装在安装槽中的O型环由于压力差而处于被按压于锐角侧槽侧面的状态。

利用由合成橡胶等弹性材料形成的O型环的弹性力，能够形成出：O型环被按压于锐角侧槽侧面的状态。即，沿着O型环半径方向进行观察的情况下，将安装槽的内周侧槽侧面设为锐角侧槽侧面，使该内周侧槽侧面的最大周长长于O型环的内周长。O型环以被按压的状态安装于安装槽，由于弹性恢复力而处于被按压于内周侧槽侧面的状态。

能够将安装槽的截面形状在整体上设为平行四边形。即，将安装槽的钝角侧槽底面设定为与锐角侧槽侧面平行的倾斜面，将安装槽的槽宽设定为从槽底面至槽开口而为恒定。也能够将锐角侧槽侧面的倾斜角度及钝角侧槽侧面的倾斜角度设定为：槽宽从槽底面向槽开口渐增，以便容易进行槽加工。

附图说明

图1A是表示应用了本发明的密封结构的一个例子的概略截面视图。

图1B是表示图1A的密封结构的安装槽的形状的说明图。

图2是表示具有本发明的密封结构的波动齿轮装置的一个例子的纵向截面视图。

图3A是表示图2的交叉滚子轴承的外圈和外齿齿轮的纵向截面视图。

图3B是表示图3A的安装槽的形状的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图，对应用了本发明的密封结构的实施方式进行说明。图1A是表示应用了本发明的密封结构的实施方式的概略截面视图。用于对第1部件1和第2部件2之间进行密封的密封结构4由O型环5和用于安装O型环5的安装槽6构成。O型环5是：由合成橡胶等弹性材料形成的圆形截面的弹性环。安装槽6在本例中是环状的槽，具有大致平行四边形的截面形状。

安装槽6形成于第1部件1这一侧，在该第1端面1a呈开口。第1部件1的第1端面1a与第2部件2侧的第2端面2a对置或抵接。O型环5在被第1部件1及第2部件2按压的状态下安装于安装槽6。利用以被按压的状态安装于安装槽6的O型环5，来对第1端面1a和第2端面2a之间进行密封。

图1B是表示安装槽6的截面形状的说明图。对安装槽6的截面形状进行说明，亦即，说明对沿着包含O型环5的中心轴线5a在内的平面进行切断的情形下的截面形状。安装槽6的槽截面形状是由槽底面11、锐角侧槽侧面12(内周侧槽侧面)、以及钝角侧槽侧面13(外周侧槽侧面)所规定的，其中，该锐角侧槽侧面12与槽底面11上的O型环半径方向的内周侧的边缘相连接，该钝角侧槽侧面13与槽底面11上的外周侧的边缘相连接。锐角侧槽侧面12的槽开口侧的前端部、和钝角侧槽侧面13的槽开口侧的前端部之间为：宽度恒定的槽开口14。

槽开口14为环状的槽，通过槽开口14，第1部件1的第1端面1a被划分为内周侧端面部分1b和外周侧端面部分1c。锐角侧槽侧面12的槽开口侧的前端部与内周侧端面部分1b的外周缘相连接，钝角侧槽侧面13的槽开口侧的前端部与外周侧端面部分1c的内周缘相连接。

槽底面11是：与第1端面1a平行的恒定宽度的平坦面。锐角侧槽侧面12是：与槽底面11的内周缘相连接、且沿着与槽底面11成锐角的方向延伸的倾斜面。钝角侧槽侧面13是：与槽底面11上的外周缘相连接且沿着与槽底面11成钝角的方向延伸的倾斜面。槽底面11与锐角侧槽侧面12之间的内角部分是通过凹曲面平滑地连接起来的，槽底面11与钝角侧槽侧面13之间的内角部分也是通过凹曲面平滑地连接起来的。另外，锐角侧槽侧面12和内周侧端面部分1b之间的外角部分是通过凸曲面平滑地连接起来的，钝角侧槽侧面13和外周侧端面部分1c之间的外角部分也是通过凸曲面平滑地连接起来的。

在本例中，锐角侧槽侧面12和钝角侧槽侧面13是平行的倾斜面。锐角侧槽侧面12与槽底面11所成的倾斜角度为60～70°左右的锐角。在图示的例子中设为70°。钝角侧槽侧面13与槽底面11所的倾斜角度能够设定为：与锐角侧槽侧面12侧的倾斜角度构成补角关系的角度、或者与其相比更大的角度。

锐角侧槽侧面12被设定为：适当的表面形状、倾斜角度，以便发挥防止在安装槽6安装的O型环5脱落的功能。另外，锐角侧槽侧面12形成为：在将被按压之前的圆形截面的O型环5安装于安装槽6的状态下，锐角侧槽侧面12的最大周长的部位12a比O型环5的最小周长的部位5b更靠近槽开口14那侧。另一方的钝角侧槽侧面13的表面形状以及倾斜角度可以是在考虑了自由度较高、O型环5的安装容易度、以及安装槽6的加工容易度的基础上，来进行设定。根据这些观点，只要设定钝角侧槽侧面13的表面形状及倾斜角度，而能够使得安装槽的槽宽W从槽底面11朝向槽开口14而为恒定或者逐渐扩大即可。此外，锐角侧槽侧面12以及钝角侧槽侧面13除了各自的两端部分以外，均被规定为平面。也能够将锐角侧槽侧面12、钝角侧槽侧面13规定为曲面。

众所周知，O型环5的O型环线径d是：在从槽底面11至第2端面2a为止的间隔D(槽深度)的基础上加上O型环的按压量之后而得到的尺寸。安装槽6的槽宽W设定为：比O型环线径d大的尺寸。因此，安装槽6的钝角侧槽侧面13的最小周长比O型环的外周长更长。另外，在第1、第2部件1、2不做相对运动的固定用密封结构(静态密封)的情况下，O型环5的按压率最大设定为：例如，30％左右的值。在第1、第2部件1、2进行相对运动的滑动用、旋转用密封结构(运动用密封)的情况下，与固定用密封结构相比，设定为较低的值。

在这里，O型环5以被按压于锐角侧槽侧面12的状态，安装于安装槽6。在本例中，安装槽6的内周侧槽侧面亦即锐角侧槽侧面12的最大周长设定为：比O型环5的内周长更长。因此，为了将O型环5安装于安装槽6，要将O型环5扩展，安装于锐角侧槽侧面12和槽底面11之间。由于O型环5以被按压于锐角侧槽侧面12的状态安装于安装槽6，因此，能够防止O型环5从安装槽6脱落。

另外，在本例中，在安装槽6内，O型环5的内周侧若与O型环5的外周侧部分相比，压力相对增高。通过该压力差，形成或维持于：O型环5被按压于锐角侧槽侧面12的状态。

图2是表示作为上述结构的密封结构的应用例的波动齿轮装置的概略纵向截面视图。该图所示的波动齿轮装置20是单元型的波动齿轮装置，具有：中空输入轴21；波动发生器22,其安装于中空输入轴21的外周面；礼帽形状的柔性的外齿齿轮23，其被波动发生器22弯曲变形成椭圆状；刚性的内齿齿轮24，其包围外齿齿轮23；以及交叉滚子轴承25，其将外齿齿轮23及内齿齿轮24以自由相对旋转的状态进行支撑。

交叉滚子轴承25的外圈26隔着外齿齿轮23的环状的刚性的凸台27，而被固定于：在中空输入轴21的一个轴端侧配置的圆盘状的单元端板28。在交叉滚子轴承25的内圈29固定有：内齿齿轮24。在内齿齿轮24，一体地形成有：位于中空输入轴21的另一个轴端侧位置的圆盘状的单元端板部分30。中空输入轴21的两侧的轴端部分别经由滚珠轴承31、32而以自由旋转的状态被单元端板28及单元端板部分30进行支撑。

在这里，交叉滚子轴承25的外圈26和外齿齿轮23的凸台27之间通过使用O型环的密封结构33而被密封。同样地，凸台27和单元端板28之间也通过使用O型环的密封结构34而被密封。在这些密封结构33、34中，使用了图1A、图1B所示的密封结构4。

图3A是表示外圈26及外齿齿轮23的截面视图，图3B是表示密封结构33的安装槽的截面形状的说明图。密封结构33的安装槽46形成于外圈26(第1部件)，在端面26a(第1端面)呈开口。外圈26的端面26a与凸台27(第2部件)侧的端面27a(第2端面)抵接。O型环45以被外圈26和凸台27按压的状态，安装于安装槽46。在图中示出了被按压前的圆形截面状态。

安装槽46的截面形状大致为平行四边形，由槽底面51、与槽底面51的内周边缘相连接的锐角侧槽侧面52(内周侧槽侧面)、以及与槽底面51的外周边缘相连接的钝角侧槽侧面53(外周侧槽侧面)所规定。锐角侧槽侧面52的前端部和钝角侧槽侧面53的前端部之间为宽度恒定的槽开口54。由于安装槽46的各部分的形状与图1A、图1B所示的密封结构的安装槽6相同，因此，省略它们的说明。

在上述的密封结构4、33中，O型环5、45的安装槽6、46的内周侧槽侧面是：与槽底面11、51所成的倾斜角度为锐角的锐角侧槽侧面12、52。其外周侧槽侧面是：与槽底面11、51所成的倾斜角度为钝角的钝角侧槽侧面13、53。在将O型环5、45安装于安装槽6、46的状态下，O型环5、45处于：被按压于锐角侧槽侧面12、52的状态。由此，能够防止O型环5、45从安装槽6、46脱落。另外，由于安装槽6、46的槽宽从槽底面11、51朝向槽开口14、54而为恒定或者逐渐扩大，因此，容易进行安装槽6、46的加工作业，也容易进行O型环5、45的向安装槽6、46的安装作业。并且，由于钝角侧槽侧面13、53的表面形状、倾斜角度的自由度较高，因此，从这一点上来说，具有容易进行槽加工的优点。

此外，上述的实施方式是将本发明的密封结构应用于波动齿轮装置的例子。当然，本发明能够应用于波动齿轮装置以外的装置、部件的密封部分。

Claims (5)

1.一种密封结构，

所述密封结构具有：O型环，其用于对第1部件侧的第1端面和第2部件侧的第2端面之间进行密封；以及安装槽，其用于安装该O型环，且形成于所述第1部件，其中，

在沿着包含所述O型环的中心轴线在内的平面而切断的情况下，所述安装槽的槽截面形状通过下述的3个面而被规定，

槽底面，其与所述第1端面平行；

锐角侧槽侧面，其与所述槽底面上的O型环半径方向的内周侧的边缘以及外周侧的边缘中的一者相连接，且沿着与所述槽底面成锐角的方向延伸；以及

钝角侧槽侧面，其与所述槽底面上的所述内周侧的边缘以及所述外周侧的边缘中的另一者相连接，且沿着与所述槽底面成钝角的方向延伸，

所述O型环以从O型环半径方向而被按压于所述锐角侧槽侧面的状态，被安装于所述安装槽。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其中，

与所述安装槽内的所述O型环的所述锐角侧槽侧面侧的部分的压力相比，所述安装槽内的所述O型环的所述钝角侧槽侧面侧的部分的压力相对较高，

所述O型环通过所述安装槽内的压力差而处于：被按压于所述锐角侧槽侧面的状态。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其中，

所述锐角侧槽侧面是所述安装槽的内周侧槽边缘，

所述安装槽的所述锐角侧槽侧面的最大周长比所述O型环的内周长更长，

所述安装槽的所述钝角侧槽侧面的最小周长比所述O型环的外周长更长，

所述O型环通过弹性恢复力而处于：被按压于所述锐角侧槽侧面的状态。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其中，

所述安装槽的槽宽从在所述第1端面呈开口的槽开口至所述槽底面为止为恒定的，或者从所述槽开口至所述槽底面为止逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其中，

所述锐角侧槽侧面是：与所述槽底面的所述内周侧的边缘相连接地延伸的内周侧槽侧面，

所述钝角侧槽侧面是：与所述槽底面的所述外周侧的边缘相连接地延伸的外周侧槽侧面，

所述锐角侧槽侧面与所述钝角侧槽侧面平行地延伸，

与所述安装槽内的所述O型环的所述锐角侧槽侧面侧的部分的压力相比，所述安装槽内的所述O型环的所述钝角侧槽侧面侧的部分的压力相对较高，

所述安装槽的所述锐角侧槽侧面的最大周长比所述O型环的内周长更长，

所述安装槽的所述钝角侧槽侧面的最小周长比所述O型环的外周长更长，

所述O型环通过弹性恢复力以及所述安装槽内的压力差而处于：被按压于所述锐角侧槽侧面的状态。