CN111386414B - 密封装置的圆盘部件的表面加工方法以及密封装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种密封装置以及密封装置的圆盘部件的表面加工方法，所述密封装置能够在不增加相对于轴的滑动阻力的情况下防止密封对象物的静止泄漏，所述表面加工方法能够容易加工密封装置所具备的抛油环等圆盘部件的表面。一种密封装置的圆盘部件的表面加工方法，用于在密封装置所具备的圆盘部件(3)的表面(31d)形成多个涡旋状的微小的槽，所述表面加工方法的特征在于，使具有多个微小的突起的磨削部件(64)按压以轴(y)为中心相对旋转的圆盘部件(3)的表面(31d)的同时向外缘侧(箭头c)移动。一种密封装置，其特征在于，具备抛油环(3)，在凸缘部的另一侧的面上随机地形成有多个涡旋状的微小的槽。

Description

密封装置的圆盘部件的表面加工方法以及密封装置
技术领域
本发明涉及在密封装置所具备的圆盘部件的表面上形成多个涡旋状的微小的槽的密封装置的圆盘部件的表面加工方法以及用于实现轴与供该轴插入的孔之间的密封的密封装置。
背景技术
在车辆或通用机械等中，为了防止例如润滑油等密封对象物的泄漏，以往使用了密封装置，以密封轴与供该轴插入的孔之间。在这样的密封装置中，通过使密封唇与轴或安装于轴上的环状部件接触来实现轴与密封装置之间的密封。在这样的密封装置中，有被称为端面接触型密封装置。端面接触型密封装置通过使沿轴延伸的密封唇与安装在轴上的抛油环接触来防止密封对象物的泄漏。
在以往的端面接触型密封装置中，在与密封唇接触的抛油环上设置槽，通过抛油环旋转时的槽的泵送作用，将油等密封对象物与大气侧的空气一起向密封对象物侧输送来提高密封性。在这样的以往的端面接触型密封装置中，如上所述，在抛油环旋转时，通过泵送作用，能够使渗出的密封对象物返回到密封对象物侧，但在抛油环停止时，有时会发生所谓的静止泄漏，即密封对象物从在抛油环的槽与端面唇之间形成的间隙漏出。
为了防止该静止泄漏，在以往的端面接触型密封装置中，在密封唇的内周侧还设置有与抛油环接触的密封唇，防止由于在外周侧的密封唇中发生的静止泄漏而渗出的密封对象物进一步向外部泄漏(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开平4-88773号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
在这样以往的端面接触型密封装置中，如上所述，通过内周侧的密封唇来防止静止泄漏，但两个密封唇与抛油环接触，在抛油环旋转时，会导致相对于轴的滑动阻力上升。近年来，出于车辆等的低油耗的需求，要求密封装置降低相对于轴的滑动阻力，对于端面接触型密封装置，需要能够在防止静止泄漏的同时降低相对于轴的滑动阻力的结构。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种密封装置以及密封装置的圆盘部件的表面加工方法，所述密封装置能够在不增加相对于轴的滑动阻力的情况下防止密封对象物的静止泄漏，所述表面加工方法为了容易加工该密封装置所具备的抛油环等圆盘部件的表面而使用。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种密封装置的圆盘部件的表面加工方法，用于在密封装置所具备的圆盘部件的表面上形成多个涡旋状的微小的槽，所述表面加工方法的特征在于，使具有多个微小的突起的磨削部件按压以轴为中心相对旋转的所述圆盘部件的表面的同时向外缘侧移动。
在本发明的一个方式涉及的密封装置的圆盘部件的表面加工方法中，优选的是，所述磨削部件的与所述圆盘部件的表面抵接的表面是研磨材料。
在本发明的一个方式涉及的密封装置的圆盘部件的表面加工方法中，可以在使所述磨削部件按压所述圆盘部件的表面，在所述圆盘部件旋转一周以上之后，使所述磨削部件向所述圆盘部件的外缘侧移动。
在本发明的一个方式涉及的密封装置的圆盘部件的表面加工方法中，可以是，所述圆盘部件是抛油环，所述抛油环与密封装置主体一起配置于密封装置，所述密封装置用于实现轴与供该轴插入的孔之间的环状的间隙的密封，所述密封装置主体被嵌合安装于所述孔，并且所述抛油环被安装于所述轴，所述密封装置主体具有：绕轴线为环状的加强环；和绕轴线为环状的弹性体部，所述弹性体部由安装于该加强环的弹性体形成，所述抛油环具有凸缘部，所述凸缘部是朝向外周侧延伸的绕所述轴线为环状的部分，所述弹性体部具有端面唇，所述端面唇是在轴线方向上朝向一侧延伸并与所述凸缘部的所述轴线方向上的另一侧的面接触且绕所述轴线为环状的唇部，所述磨削部件按压的表面是所述抛油环的所述凸缘部的所述另一侧的面。
另一方面，本发明涉及一种密封装置，用于实现轴与供该轴插入的孔之间的环状的间隙的密封，所述密封装置的特征在于，具备：密封装置主体，被嵌合安装于所述孔；以及抛油环，被安装于所述轴，所述密封装置主体具有：绕轴线为环状的加强环；和绕轴线为环状的弹性体部，所述弹性体部由安装于该加强环的弹性体形成，所述抛油环具有凸缘部，所述凸缘部是朝向外周侧延伸的绕所述轴线为环状的部分，所述弹性体部具有端面唇，所述端面唇是在轴线方向上朝向一侧延伸并与所述凸缘部的所述轴线方向上的另一侧的面接触且绕所述轴线为环状的唇部，在所述抛油环的所述凸缘部的所述另一侧的面上随机地形成有多个涡旋状的微小的槽。
在本发明的一个方式涉及的密封装置中，优选的是，所述槽的深度为2μm至20μm的范围。
发明的效果
根据本发明涉及的密封装置的圆盘部件的表面加工方法，能够容易在圆盘部件的表面上形成多个涡旋状的微小的槽。并且，能够提供一种密封装置，通过利用本发明涉及的密封装置的圆盘部件的表面加工方法对抛油环的表面进行加工，能够在不增加相对于轴的滑动阻力的情况下防止密封对象物的静止泄漏。
附图说明
图1是沿轴线截取的截面图，用于表示通过本发明的实施方式最终得到的密封装置的简要结构。
图2是放大示出沿图1的密封装置的轴线的截面的一部分的局部放大截面图。
图3是从外侧观察图1的密封装置中的抛油环的示意侧视图。
图4是密封装置安装在作为安装对象的壳体及插入到轴孔中的轴上的使用状态下的密封装置的部分放大截面图，该轴孔是形成于该壳体的贯通孔。
图5是应用了本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法的加工装置的示意立体图。
图6是从轴y方向近前观察图5的加工装置的示意性主视图。
图7是表示图3的抛油环的变形例的示意性侧视图。
图8是用于表示密封装置中的端面唇所接触的接触面的变形例的图。
图9是用于表示密封装置中的端面唇所接触的接触面的另一变形例的图。
图10是用于表示密封装置中的端面唇所接触的接触面的其他变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是用于表示本发明的实施方式涉及的密封装置1的简要结构的沿轴线x截取的截面图，图2是放大表示沿密封装置1的轴线x的截面的一部分的局部放大截面图。
本发明的实施方式涉及的密封装置1是用于实现轴与供该轴插入的孔之间的环状间隙的密封的密封装置，在车辆和通用机械中，用于密封轴与形成于壳体等的供该轴插入的孔(轴孔)之间。例如，用于密封发动机的曲轴与曲轴孔之间的环状空间，所述曲轴孔是形成于前罩、气缸体及曲轴箱的轴孔。另外，密封装置1应用的对象不限于上述。
以下，为了便于说明，将轴线x方向上箭头a(参照图1)方向(轴线方向上的一侧)作为内侧，将轴线x方向上箭头b(参照图1)方向(轴线方向上的另一侧)作为外侧。更具体而言，内侧是密封对象空间侧(密封对象物侧)，是存在润滑油等密封对象物的空间侧，外侧是与内侧相反的一侧。另外，在与轴线x垂直的方向(以下，也称为“径向”。)中，将离开轴线x的方向(图1的箭头c方向)作为外周侧，将接近轴线x的方向(图1的箭头d方向)作为内周侧。
如图1所示，密封装置1具备嵌合安装在后述的作为安装对象的孔中的密封装置主体2和安装在后述的作为安装对象的轴上的抛油环3。密封装置主体2具备绕轴线x为环状的加强环10和绕轴线x为环状的弹性体部20，该弹性体部20安装在加强环10上，并由弹性体形成。抛油环3具有凸缘部31，该凸缘部31是朝向外周侧(箭头c方向)延伸的绕轴线x为环状的部分。弹性体部20具有端面唇21，该端面唇21是在轴线x方向上朝向一侧(内侧，箭头a方向)延伸并与凸缘部31的轴线x方向上的另一侧(外侧，箭头b方向侧)的面(外侧面31d)接触的绕轴线x为环状的唇。在抛油环3的凸缘部31的外侧面31d上形成有无数个(多个)微小的槽33。以下，对密封装置1的密封装置主体2和抛油环3的各结构进行具体说明。
在密封装置主体2中，如图1、2所示，加强环10是以轴线x为中心或大致中心的环状的金属制的部件，并形成为在后述的壳体的轴孔中压入密封装置主体2并嵌合而嵌着安装。加强环10例如包括：筒部11，是位于外周侧的筒状的部分；圆盘部12，是从筒部11的外侧的端部向内周侧延伸的中空圆盘状的部分；锥环部13，是从圆盘部12的内周侧的端部向内侧且内周侧延伸的圆锥筒状的环状的部分；以及圆盘部14，是从锥环部13的内侧或内周侧的端部向内周侧沿径向延伸并到达加强环10的内周侧端部的中空圆盘状的部分。更具体而言，加强环10的筒部11具有：外周侧圆筒部11a，是位于外周侧的圆筒状或大致圆筒状的部分；内周侧圆筒部11b，相比外周侧圆筒部11a是在外侧及内周侧延伸的圆筒状或大致筒状的部分；以及连接部11c，是连接外周侧圆筒部11a和内周侧圆筒部11b的部分。筒部11的外周侧圆筒部11a在将密封装置主体2嵌合安装于后述的壳体50(图3)的轴孔51时，以实现密封装置主体2的轴线x与轴孔51的轴线一致的方式嵌入轴孔51。在加强环10上从大致外周侧及外侧安装有弹性体部20，通过加强环10加强弹性体部20。
如图1、2所示，弹性体部20具有：基体部25，是安装在加强环10的圆盘部14的内周侧的端部的部分；垫圈部26，是从外周侧安装在加强环10的筒部11上的部分；以及后方罩部27，是在基体部25和垫圈部26之间从外侧安装在加强环10上的部分。更具体地说，如图2所示，垫圈部26安装在加强环10的筒部11的内周侧圆筒部11b上。另外，垫圈部26的外径大于后述的轴孔51的内周面51a(参照图4)的直径。因此，在密封装置主体2嵌合安装于后述的轴孔51的情况下，垫圈部26在加强环10的内周侧圆筒部11b与轴孔51之间沿径向被压缩，将密封轴孔51与加强环10的内周侧圆筒部11b之间。由此，密封装置主体2与轴孔51之间被密封。垫圈部26可以在轴线x方向整体上外径不大于轴孔51的内周面的直径，也可以在一部分中外径大于轴孔51的内周面的直径。例如，也可以在垫圈部26的外周侧的面上形成前端的直径大于轴孔51的内周面51a的直径的环状的凸部。
另外，在弹性体部20中，端面唇21以轴线x为中心或大致中心呈圆环状地从基体部25向内侧(箭头a方向)延伸。在密封装置1安装在安装对象上所希望的位置的使用状态下，端面唇21形成为端面唇21的内周侧的面、即内周面22的抛油环接触部23具有规定的过盈量而从外侧与抛油环3的凸缘部31接触。端面唇21例如具有在轴线x方向上随着朝向内侧(箭头a方向)而扩径的圆锥筒状的形状。即，如图1、2所示，端面唇21在沿轴线x的截面(以下，也简称为截面。)中从基体部25向内侧及外周侧相对于轴线x倾斜地延伸。
另外，弹性体部20具有防尘唇28和中间唇29。防尘唇28是从基体部25朝向轴线x延伸的唇部，以轴线x为中心或大致中心呈圆环状地从基体部25延伸，在后述的密封装置1的使用状态下，形成为前端部具有规定的过盈量而从外周侧与抛油环3接触。防尘唇28例如具有在轴线x方向上随着朝向外侧(箭头b方向)而缩径的圆锥筒状的形状。防尘唇28在使用状态下防止灰尘或水分等异物从密封对象物侧的相反侧即外侧侵入密封装置1的内部。防尘唇28也可以形成为在密封装置1的使用状态下不与抛油环3接触。
如图2所示，中间唇29是从基体部25以截面大致L字型朝向内侧延伸的唇部，以轴线x方向为中心或大致中心呈圆环状地从基体部25延伸，在与基体部25之间形成有朝向内侧开放的环状的凹部。中间唇29在密封装置1的使用状态下不与抛油环3接触。中间唇29用于在使用状态下在端面唇21越过与抛油环3接触的抛油环接触部23而密封对象物向内部渗入的情况下防止该渗入的密封对象物向防尘唇28侧流出。中间唇29也可以是其他形状，例如也可以具有在轴线x方向上随着朝向内侧而缩径的圆锥筒状的形状。中间唇29也可以形成为其前端与抛油环3接触。
如上所述，弹性体部20具有端面唇21、基体部25、垫圈部26、后方罩部27、防尘唇28以及中间唇29，各部分成为一体，弹性体部20由相同的材料一体形成。另外，弹性体部20的形状不限于上述形状，可以根据应用对象而设为各种形状。
上述加强环10由金属材料形成，作为该金属材料，例如有不锈钢或SPCC(冷轧钢)。另外，作为弹性体部20的弹性体，例如有各种橡胶材料。作为各种橡胶材料，例如可以举出丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶。
加强环10例如通过冲压加工或锻造来制造，弹性体部20使用成形模具通过交联(硫化)成形来成形。在该交联成形时，加强环10配置在成形模具中，弹性体部20通过交联粘接而粘接在加强环10上，弹性体部20和加强环10一体成形。
抛油环3是在后述的密封装置1的使用状态下安装在轴上的环状部件，是以轴线x为中心或大致中心的圆环状的部件。抛油环3具有截面为大致L状的形状，具有凸缘部31以及与凸缘部31的内周侧的端部连接并沿轴线x方向延伸的筒状或大致筒状的筒部34。
具体而言，凸缘部31具有：内周侧圆盘部31a，从筒部34沿径向延伸，呈中空圆盘状或大致中空圆盘状；外周侧圆盘部31b，相比内周侧圆盘部31a向外周侧扩展并沿径向延伸，呈中空圆盘状或大致中空圆盘状；连接部31c，将内周侧圆盘部31a的外周侧的端部与外周侧圆盘部31b的内周侧的端部连接。外周侧圆盘部31b在轴线x方向上位于比内周侧圆盘部31a更靠外侧的位置。另外，凸缘部31的形状不限于上述形状，可以根据应用对象而设为各种形状。例如，凸缘部31也可以是如下的中空圆盘状或大致中空圆盘状的部分：不具有内周侧圆盘部31a和连接部31c，外周侧圆盘部31b延伸至筒部34并与筒部34连接，从筒部34沿径向延伸。
作为抛油环3与端面唇21接触的部分的唇接触部32位于凸缘部31中的面向外周侧圆盘部31b的外侧的面、即外侧面31d。外侧面31d优选是沿向径向扩展的平面的面。
如上所述，在抛油环3的外侧面31d上形成有无数个(多个)微小的槽33。在本实施方式中，如图3所示，在抛油环3的外侧面31d形成有多个槽33。图3是从外侧观察本发明的实施方式涉及的密封装置1中的抛油环3的示意性侧视图。另外，图3是用于说明的示意图，为了能够作为槽来识别微小的槽33的存在，降低了其密度，并且明确地描绘为线，但实际上，是极微小的槽，且在面上无遗漏地高密度存在，虽然能够视觉辨认存在多条线，但处于无法在附图中描绘的致密且随机的状态。
如图3所示，在抛油环3的外侧面31d上，以涡旋形状(螺旋状的平面曲线)形成有无数个其间隔、长度随机的槽33。详细地说，在内周侧形成有无数个大致圆形状的槽33a，以该槽33a为起点或独立于槽33a形成有无数个从内周侧向外周侧逐渐前进的右卷绕的涡旋形状的槽33b，该槽33b与端面唇21接触的部分交叉。即，槽33b在内周侧与外周侧之间延伸，与抛油环3的凸缘部31的外周侧圆盘部31b的外侧面31d上的与端面唇21接触的接触部、即唇接触部32交叉。
从微观上看，槽33a和槽33b彼此的间隔均不是恒定的，而是随机的。另外，从微观上看，槽33a除了完全描绘出圆的槽以外，还包含在一周上径向位置多少有些偏移，其结果是稍微呈涡旋状或中途中断等不完全为圆形的槽。另外，从微观上看，槽33b除了以槽33a为起点到达抛油环3的外侧面31d的外缘的槽以外，还包含中途中断或以与槽33a隔开距离的部位为起点等涡旋形状不完全相同的槽。但是，整体上，成为在内周侧形成有无数个大致圆形状的槽33a并且从内周侧逐渐向外周侧形成有无数个右卷绕的涡旋形状的槽33b的状态。
接着，对具有上述结构的密封装置1的作用进行说明。图4是密封装置1安装在作为安装对象的壳体50及插入到轴孔51中的轴52上的使用状态下的密封装置1的部分放大截面图，轴孔51是形成于该壳体50的贯通孔。壳体50例如是发动机的前罩或气缸体及曲轴箱，轴孔51是形成于前罩或气缸体及曲轴箱上的曲轴孔。另外，轴52例如是曲轴。
如图4所示，在密封装置1的使用状态下，密封装置主体2被压入轴孔51而嵌合安装于轴孔51，抛油环3与轴52过盈配合地安装在轴52上。更具体而言，加强环10的外周侧圆筒部11a与轴孔51的内周面51a接触，实现了密封装置主体2相对于轴孔51的轴心对准，另外，弹性体部20的垫圈部26在轴孔51的内周面51a与加强环10的内周侧圆筒部11b之间沿径向被压缩，垫圈部26紧贴于轴孔51的内周面51a，从而实现密封装置主体2与轴孔51之间的密封。另外，抛油环3的圆筒部35被压入轴52，圆筒部35的内周面35a紧贴于轴52的外周面52a上，从而抛油环3被固定在轴52上。
在密封装置1的使用状态下，以弹性体部20的端面唇21在抛油环接触部23中以与唇接触部32接触的方式决定密封装置主体2与抛油环3之间的轴线x方向上的相对位置，抛油环接触部23是内周面22的前端21a侧的部分，唇接触部32是抛油环3的凸缘部31的外周侧圆盘部31b的外侧面31d的部分。通过端面唇21与凸缘部31的接触，实现了密封装置主体2与抛油环3之间的密封，从而能够防止密封对象物从密封对象物侧泄漏。另外，防尘唇28在前端侧的部分从外周侧与抛油环3的筒部34接触。防尘唇28例如与抛油环3的圆筒部35的外周面35b接触。
另外，在密封装置1的使用状态下，在抛油环3的凸缘部31的外周侧圆盘部31b上形成的多个槽33在轴52(抛油环3)旋转时产生泵送作用。通过轴52(抛油环3)的旋转，在凸缘部31与端面唇21之间的空间、即夹持空间S中，在抛油环接触部23和唇接触部32附近的区域产生泵送作用。通过该泵送作用，即使在密封对象物从密封对象物侧向夹持空间S渗出的情况下，渗出的密封对象物也会从夹持空间S越过抛油环接触部23和唇接触部32返回到密封对象物侧。这样，通过在抛油环3的凸缘部31上形成的槽33产生的泵送作用，抑制了密封对象物向夹持空间S渗出。
另外，如上所述，槽33使端面唇21所接触的抛油环3的部分、即唇接触部32在内周侧与外周侧之间交叉，在相互接触的抛油环接触部23和唇接触部32之间，通过槽33形成在内周侧和外周侧之间延伸的间隙。因此，在轴52静止、即抛油环3静止的密封装置1的静止状态下，可以认为会发生密封对象物通过槽33从密封对象物侧渗出的静止泄漏。但是，在本密封装置1中，如上所述，形成在抛油环3上的槽33为浅槽，槽33的深度h为小的值。因此，在密封装置1的静止状态下，防止了静止泄漏的发生。
另外，以往已知有抛油环的旋转速度越快，基于抛油环的槽的泵送作用越低。这被认为是由于抛油环的旋转越快，泵送区域越向抛油环接触部及唇接触部侧收缩。与此相对，在密封装置1中，由于在抛油环3上形成有无数个槽33，因此即使抛油环3的旋转为高速旋转从而抛油环3的各槽33的泵送作用降低的情况下，也能够通过基于形成在抛油环3上的多个槽33的泵送作用，能够确保防止密封对象物渗出所需的泵送量。另外，由于在抛油环3上形成有无数个槽33，因此无论抛油环3的转速如何，都能够提高基于抛油环3的槽33的泵送作用。
图3所示的槽33通过采用本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法(以下，有时简称为“本发明的表面加工方法”。)能够容易形成。以下，对本发明的表面加工方法进行说明。
本发明的表面加工方法的特征在于，通过使具有多个微小突起的磨削部件按压以轴为中心相对旋转的圆盘部件的表面并向外缘侧移动，由此在所述圆盘部件的表面形成多个涡旋状的微小的槽。通过将此时的作为加工对象的圆盘部件为抛油环3，能够容易形成如图3所示的槽33。
图5是应用了本发明的表面加工方法的加工装置6的示意性立体图，图6是从轴y方向近前观察该加工装置6的示意性主视图。该加工装置6具备旋转装置61、旋转台62、可动臂63和磨削工具(磨削部件)64。
在旋转台62上设置有抛油环3，通过旋转装置61的旋转力使抛油环3以轴y为中心向箭头a方向旋转。另外，磨削工具64在使研磨面(在本例中为研磨轮部64a的外周)与抛油环3的外周侧圆盘部31b的外侧面31d相对的状态下被保持在可动臂63上。
旋转装置61具有使旋转台62旋转的功能，例如可以举出CNC旋床。但是，在本发明中，只要具有经由旋转台62等保持件或不经由保持件而直接使作为加工对象的圆盘部件旋转的功能，可以使用任何装置，也可以为了本发明的表面加工方法而制造专用的旋转装置。
如图5所示，可动臂63是能够进行向与朝向抛油环3的外周侧圆盘部31b的外侧面31d的箭头b方向和其相反的离开方向的运动、和向抛油环3的径向外缘侧前进的箭头c方向和向中心侧返回的方向的运动的可动部件。
磨削工具64包括轴64b和研磨轮部64a，该研磨轮部64a呈放射状地安装有多片在该轴64b的前端涂敷有研磨用磨粒的研磨布，轴64b安装在可动臂63上，能够利用研磨轮部64a的外周面对磨削对象物进行磨削(研磨)。作为研磨轮部64a，例如可以举出株式会社ICHIGUCHI制的襟翼轮、兆光轮等。研磨轮型研磨工具通常在研磨机等旋转装置上安装轴并使其旋转来使用，但在本发明的表面加工方法中，只要能够不旋转地直接支承在可动臂63上即可。
另外，作为磨削工具64，不限于本例那样的研磨轮型研磨工具，只要是使涂敷有磨粒的研磨面与磨削对象物抵接而进行研磨的研磨材料，均可以使用例如普通砂纸等。另外，在本发明中，不限于研磨材料，可以利用具有多个微小突起的磨削部件，对此在后面叙述，在此，对使用研磨材料的例子进行说明。另外，在本发明中，“磨削”在概念上也包含通过研磨材料随机形成微小槽的“研磨”。
首先，作为加工准备，接通旋转装置61的电源，使抛油环3与旋转台62一起左旋(箭头a方向)旋转(工序1)。接着，通过使可动臂63向箭头b方向运动，以规定的按压力将磨削工具64的研磨轮部64a的外周面按压在抛油环3的外侧面31d的内周侧，保持该状态直到抛油环3旋转一周以上(工序2)。通过该工序2的操作，在抛油环3的外侧面31d的内周侧形成大致圆形状的无数个槽33a。
然后，在保持上述规定的按压力的状态下，通过使可动臂63沿箭头c方向以规定的速度运动，从而使磨削工具64向抛油环3的径向的外缘侧运动，在到达外缘时结束作业(工序3)。通过该工序3的操作，在抛油环3的外侧面31d形成从内周侧向外周侧逐渐前进的右卷绕的涡旋形状的无数个槽33b。
如上所述，能够容易形成如图3所示的槽33。
作为磨削工具64，使用了将研磨用的磨粒涂敷在基布上并利用粘接剂固定的研磨材料，因此在抛油环3的外周侧圆盘部31b的外侧面31d上形成由该磨粒形成的磨削痕迹作为微小的槽33，但该磨粒在研磨材料表面随机配置，并且通过脱落或移动，从而成为槽33的相互之间的间隔(间距)不恒定且包含磨削工具64相对于抛油环3的相对运动与槽33的形状不一致的槽的如上所述的随机形状。
另外，作为磨削工具64相对于抛油环3的箭头c方向的移动范围，不需要到达抛油环3的外缘，也可以在中途结束。形成的槽33作为整体(不是各个槽)只要将端面唇21所接触的抛油环3的部分、即唇接触部32形成为在内周侧与外周侧之间交叉，即使未到达外缘也没有问题。
在上述表面加工方法中，也可以省略工序2的操作的一部分。即，通过旋转装置61使抛油环3与旋转台62一起向左旋(箭头a方向)旋转(工序1)，接着通过使可动臂63向箭头b方向运动，以规定的按压力将磨削工具64的研磨轮部64a的外周面按压在抛油环3的外侧面31d的内周侧(工序2’)，之后，在保持上述规定的按压力的状态下，立即使可动臂63沿箭头c方向以规定的速度运动，由此使磨削工具64向抛油环3的径向的外缘侧运动，在到达外缘时结束作业(工序3)。
与图3同样地，图7表示从密封装置的外侧观察具有如上所述形成的槽的抛油环的示意性侧视图。另外，该图7与图3同样地是用于说明的示意图。如图7所示，在抛油环3的外侧面31d上形成有无数个从内周侧向外周侧逐渐前进的右卷绕的涡旋形状的槽33b，该槽33b与端面唇21所接触的部分交叉。即，槽33b在内周侧与外周侧之间延伸，与抛油环3的凸缘部31的外周侧圆盘部31b的外侧面31d的与端面唇21接触的接触部、即唇接触部32交叉。
另外，在图3的抛油环3上形成的内周侧的大致圆形状的槽33a未形成在图7的抛油环3上。即使这样未形成内周侧的大致圆形状的槽33a，只要形成有在内周侧与外周侧之间延伸并与抛油环3的凸缘部31的外周侧圆盘部31b的外侧面31d的与端面唇21接触的接触部、即唇接触部32交叉的槽33b，则也没有问题。
在任一种表面加工方法中，也可以多次重复基于上述表面加工方法的操作。例如，如果加快可动臂63向箭头c方向的移动速度(有时将该移动称为“进给”，将该速度称为“进给速度”。)，使磨削工具64向抛油环3的径向外缘侧快速运动，结束一次操作，则虽然也取决于磨削工具64在抛油环3的径向上的接触宽度，但形成将槽的集合描绘成一笔画的涡旋状的状态、即在抛油环3的径向上断续地形成槽。因此，为了填埋未形成该槽的部位，优选多次重复基于上述表面加工方法的操作。特别是，在作为变形例的后者的表面加工方法中，由于内周侧的槽33b的起点的位置容易变得不一致，因此为了使其一致，无论槽是否断续地形成，都可以重复多次。
即使是成为图3所示的槽形状的前者的表面加工方法，第二次以后的操作也可以是省略工序2的操作中的一部分的后者的表面加工方法的操作。
槽33的深度h可以根据作为磨削工具64的研磨材料的磨粒的尺寸来调整，但也可以根据其他条件来适当调整。具体而言，例如，具有利用旋转装置61进行的旋转台62及抛油环3的旋转速度、即磨削(研磨)速度越快则槽33越浅、磨削(研磨)速度越慢则槽33越深的倾向。另外，具有进给速度越快则槽33越浅、进给速度越慢则槽33越深的倾向。并且，具有磨削工具64对抛油环3的外侧面31d的按压力越小则槽33越浅、按压力越大则槽33越深的倾向。
因此，首先使用与作为目标的槽33的深度h符合的大小的磨粒，具体而言，使用直径为该深度h的20倍～50倍左右的磨粒的研磨材料，通过适当调整上述其他各条件，能够微调槽33的深度h。例如，在要使槽33的深度h为10μm的情况下，作为粒度(JIS B 4130A方式)，从#50～#120的范围中选择，根据其他条件进行微调即可。
槽越浅，即槽33的深度h的值越小，越能够抑制静止泄漏，静止泄漏防止性能越高。另外，可以认为，槽的条数n越多，贯通抛油环接触部23及唇接触部32的空间的数量越多，越容易静止泄漏。因此，在使用研磨材料作为磨削工具64而形成的槽33中，条数n无数个，即非常多，因此也可以认为容易静止泄漏。
但是，本发明人等发现，通过使槽33微小，即使形成无数个槽33，也难以产生静止泄漏。
具体而言，对于能够实现密封装置1的使用状态下的泵送作用并有效地抑制静止泄漏的程度的大小，根据密封对象物的种类(特别是粘度)、弹性体部20和抛油环3的材质、大小、形状等各条件而变化，因此难以一律确定槽33的深度h的值。
如果以在汽车的发动机周围使用为前提，则将槽33的深度h设定为20μm以下，即，使在形成有槽33的面上与槽33垂直的方向上测定的表面粗糙度Rz(JIS B 0601 2001)为20μm以下之后，确认是否能够实现所希望的泵送作用和静止泄漏抑制效果即可。作为该表面粗糙度Rz，即使超过20μm，只要能够实现所希望的泵送作用和静止泄漏抑制效果则没有问题，如果为20μm以下，则能够实现它们的可能性高，因此优选，如果为15μm以下，则更优选，如果为10μm以下，则进一步优选。另外，如果过于微小，则难以产生泵送作用，因此作为所述表面粗糙度Rz，优选为2μm以上，更优选为4μm以上。
接着，说明对具备利用本发明的表面加工方法得到的抛油环的本发明涉及的密封装置1的静止泄漏防止性能进行具体确认的结果。
准备使用CNC旋床作为旋转装置61的图5及图6所示的加工装置6。作为抛油环3，材质为钢铁(相当于S45C)，外径为
Figure GDA0003845051030000141
在从直径
Figure GDA0003845051030000142
的部分到外缘的区域形成了槽33。
磨削工具64使用了兆光轮MBW5025(株式会社ICHIGUCHI制)的粒度#80。在旋转装置61的主轴旋转速度为1000转/分钟、可动臂63的进给速度为2mm/转(条件1)、该主轴旋转速度为500转/分钟、可动臂63的进给速度10mm/转(条件2)这两个条件下，在抛油环3上形成了槽33。
表面加工方法为省略了上述工序2的一部分操作的、图7所示的槽33b的形状。此时，在前者的条件1中，仅进行一次工序1～工序3的操作，在后者的条件2中，进行四次该操作，得到了偏差少的加工面。
对于如上加工得到的抛油环3，用表面粗糙度计测定加工面的表面粗糙度，在条件1下，表面粗糙度Rz＝14.6μm，在条件2下，表面粗糙度Rz＝11.3μm。
将得到的抛油环3组装到密封装置1中，在以下的试验条件下进行了评价试验。
试验条件
轴52的轴偏心：0mm T.I.R(Total Indicator Reading总指示读数)
安装偏心(轴孔51的偏心)：0mm T.I.R(Total Indicator Reading总指示读数)
抛油环3的面抖动：0mm(加工的目标值)
油温：40℃
油种类：0W-8(基于SEA标准、SAEJ300发动机油粘度分类(2015年1月)。)
油量：充满轴52(抛油环3)的转速：0rpm
评价试验以1000小时为上限，通过测定直到确认到在上述试验条件下发生泄漏为止的时间来进行。另外，评价试验在模拟地制作了图5所示的使用状态的评价装置中进行。在该评价装置中，向密封对象物侧注入作为上述密封对象物的油，使密封装置1整体在密封对象物侧被油覆盖。其结果是，条件1和条件2双方经过1000小时均没有发生泄漏。
另外，对于组装了所得到的抛油环3的密封装置1，也进行了高速泄漏停止的评价试验。具体而言，设为以下所示的试验条件。
轴偏心：0.2mmT.I.R.
安装偏心：0.2mmT.I.R
面抖动：0mm(加工的目标值)
油种类：0W-20
油量：轴中心
油温：120℃
转速：8000rpm
评价以24小时为判定基准。另外，评价试验通过模拟地制作了图4所示的使用状态的评价装置来进行。在该评价装置中，向密封对象物侧注入作为上述密封对象物的油，使油在密封对象物侧浸渍到轴的中心部分，以上述转速进行评价。
其结果是，条件1和条件2双方经过24小时均没有发生泄漏。
如上所述，根据具备通过本发明的实施方式涉及的圆盘部件的表面加工方法得到的抛油环3的本发明的密封装置1，能够在不增加相对于轴52(抛油环3)的滑动阻力的情况下防止密封对象物的静止泄漏。
以上，列举优选的实施方式及其变形例对本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法及密封装置进行了说明，但本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法及密封装置并不限定于上述实施方式及其变形例的结构。例如，在上述实施方式中，列举了磨削部件与圆盘部件的表面抵接的表面为涂敷有磨粒的研磨材料的例子，但只要是具有多个微小突起的部件，则没有特别限制，例如，也可以是设置有多个磨削刃的磨削部件或形成有多个微小突起的磨削部件。此时，可以以磨削刃或突起的相互间的距离为等间隔或一定的变化比例的间隔排列它们，也可以随机配置。
这样，即使是具有多个特意形成的微小的突起的磨削部件，在要形成多个微小的槽时，例如，与如使用旋床装置的情况那样用一个磨削部件来涡旋状地形成槽的情况相比，能够在短时间内且容易加工圆盘部件的表面。当然，作为磨削部件使用研磨材料，仅通过控制研磨材料的磨粒的大小，就能够容易且短时间内形成多个所希望的深度h的槽，这一点是有利的。
另外，在上述实施方式中，使用旋转装置61使保持在旋转台62上的圆盘部件(抛油环3)旋转，但在本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法中，由于圆盘部件只要相对旋转即可，因此也可以固定圆盘部件，使磨削部件一方旋转。
另外，在上述实施方式中，使用可动臂63进行磨削部件(磨削工具64)的保持和移动(箭头b方向及箭头c方向)，但在本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法中，也可以进行作业者用手把持磨削部件并使其移动的作业。
能够应用由本发明得到的抛油环的密封装置以及本发明的密封装置并不限定于上述实施方式涉及的密封装置1。另外，为了发挥上述课题及效果的至少一部分，也可以适当选择性地组合各结构。另外，例如，上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等，可以根据本发明的具体使用方式适当变更。
在上述实施方式中，通过本发明的表面加工方法形成有涡旋状的槽的圆盘部件的表面为与磨削部件被按压的方向垂直的方向的平面，但该面可以倾斜，也可以构成曲面。例如，如果使用图1及图2进行说明，则设置有槽33的外周侧圆盘部31b的外侧面31d可以相对于轴线x从垂直向任意方向倾斜，也可以是向外侧凸或凹的曲面状。另外，即使是具有这种形状的抛油环的密封装置，当然只要具备本发明的密封装置的结构，也包含在本发明的范畴内。
另外，在上述密封装置1中，端面唇21所接触的唇接触部32和槽33形成在安装于轴52的抛油环3的凸缘部31上，但本发明的唇接触部和槽不限于形成在抛油环的凸缘部上。只要是通过本发明的表面加工方法得到的槽能够成为如上所述地发挥作用的方式，则根据本发明的表面加工方法形成唇接触部和槽的结构或其形态、构造可以是任意一种。
例如，如图8所示，唇接触部32和槽33也可以形成在与轴52一体设置的轴环部40上。轴环部40是从轴52的外周面52a向径向扩展的圆盘状的部分，具有面向外侧的平面、即外侧面40a。轴环部40的外侧面40a与上述抛油环3的凸缘部31的外侧面31d对应，端面唇21在抛油环接触部23与外侧面40a接触，在外侧面40a上形成有唇接触部32和槽33。另外，在该情况下，轴52的外周面52a与上述抛油环3的圆筒部35的外周面35b对应，防尘唇28与轴52的外周面52a接触。防尘唇28也可以不与轴52的外周面52a接触。
另外，如图9所示，唇接触部32和槽33也可以形成在设置于轴52的台阶部41上。台阶部41是在轴52的外周面52a上形成台阶的部分，具有：在外周面52a上作为外侧的部分的外侧外周面41a；相比外侧外周面41a在内侧延伸的内侧外周面41b；以及与外侧外周面41a和内侧外周面41b连接的台阶面41c。外侧外周面41a和内侧外周面41b是圆筒状的面，内侧外周面41b比外侧外周面41a在外周侧延伸。台阶部41的台阶面41c是与轴线x正交或大致正交的平面，与上述抛油环3的凸缘部31的外侧面31d对应，端面唇21在抛油环接触部23处与台阶面41c接触，在台阶面41c上形成有唇接触部32和槽33。另外，在该情况下，轴52的外周面52a的外侧外周面41a与上述抛油环3的圆筒部35的外周面35b对应，防尘唇28与轴52的外侧外周面41a接触。防尘唇28也可以不与轴52的外侧外周面41a接触。
另外，端面唇不限于如上述端面唇21那样与沿径向延伸的面接触的唇。如图10所示，端面唇也可以从外周侧或内周侧与沿轴线x方向延伸的圆筒状的面接触。例如，如图10所示，抛油环3的凸缘部31也可以具有从外周侧圆盘部31b的外周侧的端部沿轴线x向外侧延伸的外周侧圆筒部42。在外周侧圆筒部42的内周侧的表面上形成有作为圆筒状的面的内周面42a，该内周面42a与上述抛油环3的凸缘部31的外侧面31d对应，端面唇21在抛油环接触部23处与内周面42a接触，在内周面42a上形成有唇接触部32和槽33。形成在外周侧圆筒部42的外周侧的表面上的作为圆筒状的面的外周面42b也可以与上述抛油环3的凸缘部31的外侧面31d对应。在该情况下，端面唇21在抛油环接触部23处与外周面42b接触，在外周面42b形成唇接触部32和槽33。图10所示的外周侧圆筒部42也可以分别形成在图8、9所示的轴环部40和台阶部41上。即，也可以在轴环部40和台阶部41上分别形成有上述内周面42a或外周面42b，在内周面42a或外周面42b上形成唇接触部32和槽33。在端面唇21与外周面42b接触的情况下，弹性体部20中的端面唇21的延伸方向与图1、2、4所示的方向不同，端面唇21以在轴线x方向上随着从外侧朝向内侧而缩径的方式延伸。
另外，本实施方式涉及的密封装置1应用于发动机的曲轴孔，但密封装置的应用对象不限于此，本发明也可以应用于其他车辆或通用机械、工业机械等能够利用本发明所起到的效果的所有结构。例如，能够应用于变速器、减速器、马达、差速机构。
此外，本领域技术人员可以根据以往公知的知识适当改变本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法以及密封装置。通过这样改变，只要还具备本发明的结构，当然也包含在本发明的范畴内。
工业上的可利用性
本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法不限于对用于车辆或通用机械等的密封装置的抛油环表面进行加工的情况，能够在想要在密封装置中唇部抵接而成为密封面的各种圆盘部件的表面上形成多个涡旋状的微小的槽的情况下利用。
例如，通过本发明的密封装置的圆盘部件的表面加工方法形成的涡旋状的槽也可以形成在设置于发动机的曲轴等轴上的凸缘部分上。例如，也可以在实开平4-80967号公报中的图1的唇部18所接触的密封面32上设置槽。该密封面32设置在从发动机的曲轴上的轴向沿垂直方向伸出的凸缘部分上。
另外，在本发明中，所谓“微小的槽”时的“微小”的概念根据成为加工对象的圆盘部件的种类而不同，因此不能一概而论地规定。在密封装置的抛油环的情况下，例如比作为专利文献1中记载的槽的一般的深度(40μm～100μm)足够小，具体而言，将一半左右以下作为“微小”。
另外，在本发明中，所谓“微小的突起”时的“微小”是指适合形成“微小的槽”的大小，不能一概而论地规定。“微小的突起”的大小通常比形成的“微小的槽”的深度大，至少为同等程度以上的大小。
符号说明
1…密封装置，2…密封装置主体，3…抛油环，6…加工装置，10…加强环，11…筒部，11a…外周侧圆筒部，11b…内周侧圆筒部，11c…连接部，12…圆盘部，13…锥环部，14…圆盘部，20…弹性体部，21…端面唇，21a…前端，22…内周面，23…抛油环接触部，25…基体部，26…垫片部，27…后方罩部，28…防尘唇，29…中间唇，21…端面唇，31…凸缘部，31a…内周侧圆盘部，31b…外周侧圆盘部，31c…连接部，31d…外侧面，32…唇接触部，33、33a、33b…槽，33a…底面，34…筒部，35…圆筒部，35a…内周面，35b…外周面，40…轴环部，40a…外侧面，41…台阶部，41a…外侧外周面，41b…内侧外周面，41c…台阶面，42…外周侧圆筒部，42a…内周面，42b…外周面，50…壳体，51…轴孔，51a…内周面，52…轴，52a…外周面，61…旋转装置，62…旋转台，63…可动臂，64…磨削工具(磨削部件)，64a…研磨轮部，64b…轴，x…轴线。

Claims (3)

1.一种密封装置的圆盘部件的表面加工方法，用于在密封装置所具备的圆盘部件的表面上形成多个涡旋状的微小的槽，所述表面加工方法的特征在于，
使具有多个微小的突起的磨削部件按压以轴为中心相对旋转的所述圆盘部件的表面的同时向外缘侧移动，
所述磨削部件的与所述圆盘部件的表面抵接的表面是研磨材料，所述研磨材料是将研磨用的磨粒涂敷在基布上并利用粘接剂固定的材料，
所述磨粒在所述研磨材料的表面随机配置，且通过脱落或移动，从而使得所述槽成为相互之间的间隔不恒定且与所述磨削部件相对于所述圆盘部件的相对运动不一致的形状。
2.根据权利要求1所述的密封装置的圆盘部件的表面加工方法，其特征在于，
在使所述磨削部件按压在所述圆盘部件的表面，在所述圆盘部件旋转一周以上之后，使磨削部件向所述圆盘部件的外缘侧移动。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置的圆盘部件的表面加工方法，其特征在于，
所述圆盘部件是抛油环，所述抛油环与密封装置主体一起配置于密封装置，所述密封装置用于实现轴与供该轴插入的孔之间的环状的间隙的密封，所述密封装置主体被嵌合安装于所述孔，并且所述抛油环被安装于所述轴，
所述密封装置主体具有：绕轴线为环状的加强环；和绕轴线为环状的弹性体部，所述弹性体部由安装于该加强环的弹性体形成，
所述抛油环具有凸缘部，所述凸缘部是朝向外周侧延伸的绕所述轴线为环状的部分，
所述弹性体部具有端面唇，所述端面唇是在轴线方向上朝向一侧延伸并与所述凸缘部的所述轴线方向上的另一侧的面接触且绕所述轴线为环状的唇部，
所述磨削部件按压的表面是所述抛油环的所述凸缘部的所述另一侧的面。
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