CN113939675A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

在本发明中，无论突起的刚性如何，都能够抑制密封唇对轴的压迫力的降低。密封装置(1)的弹性体部(20)具有环状的密封唇(30)，密封唇(30)具有唇前端部(31)和内侧防尘唇(32)。唇前端部(31)是被形成为在使用状态下与减速器的输出轴接触的、向内周侧突出的环状部分。内侧防尘唇(32)是与唇前端部(31)相比设置在密封对象物侧的环状突起。内侧防尘唇(32)朝向轴线x突出，被形成为在使用状态下与输出轴接触。密封唇(30)具有在内侧防尘唇(32)的根部(34)的外周侧形成凹陷的凹陷部(33)。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及密封装置，尤其涉及一种用于进行往复运动的轴的密封装置。

背景技术

以往，为了密封进行旋转或直线等往复运动的轴与插入有该轴的通孔之间的间隙而使用密封装置。在密封装置中有如下装置：防止作为设备内部的密封对象的润滑剂向外部泄漏、并且防止液体或灰尘等异物从大气侧进入设备内部。例如，机器人等的减速器在内部具有多个齿轮等相互接触的传递部件，这些传递部件由于接触而磨损，有可能会产生磨损粉末等异物。在减速器机器人等的减速器中使用密封装置的情况下，密封唇在与轴之间可能会咬入传动部件的磨损粉末等异物。如果密封唇咬入异物，可能会损伤密封唇，影响密封唇的密封功能。因此，以往，提出了一种密封装置，在密封唇的内侧设置朝向轴突出的环状突起，使该突起与轴接触，从而防止内部的异物接近密封唇。(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5-30638号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

如上述那种，密封唇的内侧具有环状突起的密封装置，虽然能够抑制内部的异物接近密封唇，但是根据密封装置的安装对象的构造而突起的延伸方向的长度变短时，突起的刚性提高。在突起的刚性提高的情况下，由于该突起的刚性，存在将密封唇从轴上掀起的力增加，密封唇对轴的压迫力降低的情况。

因此，对于以往的这样的密封装置，需要一种无论突起的刚性如何，都能够抑制密封唇对轴的压迫力降低的结构。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种无论突起的刚性如何，都能够抑制密封唇对轴的压迫力降低的密封装置。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的密封装置用于实现通孔与穿过该通孔的轴之间的密封，其特征在于，包括：加强环，围绕轴线呈环状；以及弹性体部，安装于所述加强环，围绕所述轴线呈环状且由弹性体形成；所述弹性体部具有环状的密封唇，所述密封唇具有：环状的唇前端部和内侧防尘唇，所述唇前端部被形成为与所述轴接触、且向内周侧突出，所述内侧防尘唇是在所述轴线方向上设置在与所述唇前端部相比靠近密封对象物侧的环状突起，所述内侧防尘唇朝向所述轴线突出，被形成为与所述轴接触，所述密封唇具有凹陷部，所述凹陷部在所述内侧防尘唇的根部的外周侧形成凹陷。

在本发明的一个方式的密封装置中，所述凹陷部围绕所述轴线以断续环状或封闭环状的方式延伸。

在本发明的一个方式的密封装置中，所述凹陷部在所述密封唇的内侧端面形成有朝向与所述密封对象物侧相反的一侧凹陷的部分，所述内侧端面是所述密封唇的面向所述密封对象物侧的面。

在本发明的一个方式的密封装置中，所述凹陷部与所述内侧防尘唇相连。

在本发明的一个方式的密封装置中，内侧防尘唇的纵横比小于2，所述纵横比为所述内侧防尘唇的延伸方向上的长度和所述内侧防尘唇的与所述延伸方向正交的方向上的宽度之比。

发明的效果

根据本发明的密封装置，无论突起的刚性如何，都能够抑制密封唇对轴的压迫力的降低。

附图说明

图1是用于示出本发明的实施方式的密封装置的示意性结构的、沿轴线的截面中的密封装置的剖视图；

图2是将图1所示的密封装置中的内侧防尘唇以及凹陷部放大示出的密封装置的局部放大剖视图；

图3是沿轴线从内侧观察图1所示的密封装置时的密封装置的主视图；

图4是用于示出使用状态下的密封装置安装于作为应用对象的一例的机器人的减速器的图，是将减速器的密封装置附近放大示出的沿着轴线的局部放大剖视图；

图5是示出变形例的凹陷部的图，是沿轴线从内侧观察密封装置时的密封装置的主视图。

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是用于示出本发明的实施方式的密封装置1的示意性结构的、沿轴线x的截面中的剖视图。本发明的实施方式的密封装置1用于实现通孔与穿过该通孔的轴之间的密封。密封装置1例如用于机器人等工业机械的减速器，并且是为了防止减速器内部的作为密封对象的润滑油向减速器的外部泄漏、且为了防止液体或灰尘等异物从外部进入减速器内部的装置。具体地，如后所述，密封装置1在机器人的减速器中，用于实现形成于壳体上的通孔和转动自如地插入该通孔的输出轴之间的密封。密封装置1的应用对象并不限于该具体示例，密封装置1能够用于实现在各种机械中进行往复运动的轴与通孔之间的密封。

以下，为了便于说明，将轴线x方向上的箭头a(参照图1)方向设为内侧，将轴线x方向上的箭头b(参照图1)方向设为外侧。内侧是指面向密封对象物的一侧即密封对象物侧，外侧是指与密封对象物侧相反的一侧即大气侧。另外，在与轴线x垂直的方向(以下，也称为“径向”)上，远离轴线x的方向(图1的箭头c方向)为外周侧，靠近轴线x的方向(图1的箭头d方向)为内周侧。

密封装置1具有加强环10，围绕轴线x呈环状；以及弹性体部20，安装于加强环10，围绕轴线x呈环状且由弹性体形成。弹性体部20具有环状的密封唇30，密封唇30具有唇前端部31和内侧防尘唇32。唇前端部31是被形成为在后述的密封装置1的使用状态下与作为应用对象的减速器的输出轴接触的、且向内周侧突出的环状部分。内侧防尘唇32是在轴线x方向上设置在与唇前端部31相比靠近密封对象物侧(内侧)的环状突起。内侧防尘唇32朝向轴线x突出，被形成为在后述的密封装置1的使用状态下与输出轴接触。密封唇30具有凹陷部33，凹陷部33在内侧防尘唇32的根部34的外周侧形成凹陷。以下，对密封装置1的构造进行具体说明。

如图1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，沿轴线x的截面(以下，也简称为“截面”)的形状呈L字形或大致L字形的形状。加强环10例如具有：圆筒部11，该圆筒部11是沿轴线x方向延伸的圆筒状或大致圆筒状的部分；以及圆盘部12，该圆盘部12是从圆筒部11的外侧的端部朝向内周侧延伸的中空圆盘状的部分。如后所述，圆筒部11被形成为在减速器的壳体上形成的通孔的内周面能够与密封装置1嵌合，可以直接与通孔的内周面接触从而能够嵌合，或者，也可以通过弹性体部20的部分与通孔的内周面接触从而能够嵌合。

如图1所示，弹性体部20安装在加强环10上，在本实施方式中，弹性体部20与加强环10一体地形成，以覆盖整个加强环10。如上所述，弹性体部20具有密封唇30，另外，具有外侧防尘唇21，外侧防尘唇21是与密封唇30相比设置于外侧且朝向轴线x延伸的环状的唇。另外，弹性体部20具有环状的基体部22。基体部22是在弹性体部20中位于加强环10的圆盘部12的内周侧的端部附近的部分。

具体地，如图1所示，密封唇30是从基体部22朝向内侧延伸的部分，是以轴线x为中心或大致中心的环状的部分，被形成为面向加强环10的圆筒部11。如上所述，密封唇30具有环状的唇前端部31。唇前端部31形成于密封唇30的内侧的端部即内端部30a，具有楔形截面形状，该楔形朝向内周侧凸出。另外，在密封唇30的外周侧，在与唇前端部31背向的位置嵌合安装有卡紧弹簧23。卡紧弹簧23将唇前端部31朝向轴线x的方向按压，对唇前端部31施加相对于输出轴的规定大小的压迫力，以使唇前端部31跟随输出轴的位移。如后所述，唇前端部31与输出轴的外周面接触，实现密封装置1与输出轴之间的密封。

具体地，如图1、图2所示，内侧防尘唇32在密封唇30的内端部30a，从与唇前端部31相比靠近内侧的部分突出，并与唇前端部31的内侧的面(内侧面31a)连接。内侧防尘唇32是唇状的部分，具有以轴线x为中心或大致中心的圆锥筒状或大致圆锥筒状的形状，被形成为在使用状态下内侧防尘唇32的前端32a与输出轴接触。虽然该内侧防尘唇32与输出轴接触的部分在轴线x方向上的接触宽度(过盈量)大于唇前端部31的过盈量，但是内侧防尘唇32被形成为例如规定的纵横比。纵横比是内侧防尘唇32的延伸方向的长度和与内侧防尘唇32的延伸方向正交的方向上的宽度之比。具体地，如图2所示，内侧防尘唇32的截面中的外周侧面32b的长度La与根部34处的内侧防尘唇32的宽度Lb之比(La/Lb)为纵横比。内侧防尘唇32的纵横比例如小于2。另外，宽度Lb是如下线段的长度：在根部34上与内侧防尘唇32的外周侧面32b的描绘线正交的线，在内侧防尘唇32的外周侧面32b的描绘线和内侧防尘唇32的内周侧面32c的描绘线或者内周侧面32c的描绘线的延长线之间形成的线段。内侧防尘唇32的外周侧面32b是相对于内侧防尘唇32的前端32a在外周侧扩展的面，内侧防尘唇32的内周侧面32c是相对于内侧防尘唇32的前端32a在内周侧扩展的面。另外，根部34是密封唇30的内端部30a与内侧防尘唇32连接的部分，是与唇前端部31的内侧面31a以及凹陷部33的内周侧的端连续形成的部分。另外，内侧防尘唇32的纵横比不限于小于2。

具体地，如图2、3所示，凹陷部33围绕内侧防尘唇32的根部34以封闭环状延伸。另外，凹陷部33在外周侧与根部34相邻地设置，与内侧防尘唇32的外周侧面32b连接。在这种情况下，优选地，凹陷部33与内侧防尘唇32的外周侧面32b平滑地连接。凹陷部33在密封唇30的面向密封对象物侧(内侧)的面即内侧端面30b、形成有向与密封对象物侧相反的一侧(外侧)凹陷的部分。即，凹陷部33在以往的密封装置中内侧端面30b所扩展的部分，形成有朝向外侧凹陷的环状凹陷。通过该凹陷部33，能够降低如后所述的在使用状态下，因内侧防尘唇32的变形而产生的将唇前端部31掀起的力。

凹陷部33的截面形状例如为圆弧状。凹陷部33的截面形状不限于圆弧状，只要是发挥后述作用的形状即可，可以是V字形、矩形的形状，也可以是曲线形、直线形、或它们的组合。

外侧防尘唇21是唇状的部分，具有以轴线x为中心的圆锥筒状或大致圆锥筒状的形状，外侧防尘唇21被形成为在使用状态下外侧防尘唇21的前端与输出轴接触。外侧防尘唇21从基体部22向外侧朝向轴线x延伸，具体地，如图1所示，从基体部22向外侧且内周侧的方向延伸。通过外侧防尘唇21，实现防止液体或灰尘等异物从外侧进入唇前端部31。在使用状态下，外侧防尘唇21也可以靠近输出轴而不与其接触。

另外，弹性体部20具有密封垫部24、后方盖部25和内衬部26。密封垫部24是在弹性体部20中从外周侧覆盖加强环10的圆筒部11的部分，如后所述，该密封垫部24被设定径向的厚度，以在将密封装置1压入减速器中供输出轴穿过的通孔时，在该通孔与加强环10的圆筒部11之间沿径向压缩而使朝向径向的力即嵌合力产生规定的大小。后方盖部25是从外侧覆盖加强环10的圆盘部12的部分，内衬部26是从内侧和内周侧覆盖加强环10的部分。

另外，弹性体部20由弹性材料一体地形成，密封唇30、外侧防尘唇21、基体部22、密封垫部24、后方盖部25以及内衬部26是由弹性材料一体形成的弹性体部20的各个部分。

作为加强环10的金属材料，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，例如为丁腈橡胶(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而制成，弹性体部20使用成型模具通过交联(硫化)成型而成型。在进行该交联成型时，加强环10配置在成型模具中，弹性体部20通过交联粘接而粘接于加强环10，弹性体部20与加强环10一体地成形。

接着，对具有上述结构的密封装置1的作用进行说明。图4是示出使用状态下的密封装置1安装于作为应用对象的一例的机器人的减速器50上的图，是将减速器50的密封装置1附近放大示出的沿着轴线x的局部放大剖视图。减速器50是公知的减速器，省略对其结构的详细说明。如图4所示，在减速器50中，密封装置1在轴线x方向上接触并安装于可旋转地支撑输出轴51的轴承52上。减速器50中的密封装置1的安装方式不限于此。

如图4所示，密封装置1嵌合安装在减速器50的壳体53上形成的通孔54中。输出轴51被轴承52可旋转地支撑，输出轴51以形成环状的间隙的方式被插入通孔54中，轴承52被固定在壳体上。

在壳体53的通孔54中，输出轴51的外周面51a与通孔54的内周面54a之间通过密封装置1实现密封。具体地，密封装置1嵌合于通孔54，弹性体部20的密封垫部24被压缩在加强环10的圆筒部11与通孔54的内周面54a之间，密封垫部24紧贴于通孔54的内周面54a，在外周侧实现密封装置1与通孔54之间的密封。另外，弹性体部20的密封唇30的唇前端部31与输出轴51的外周面51a以输出轴51可滑动的方式接触，在内周侧实现密封装置1与输出轴51之间的密封。由此，实现防止壳体53的内部的润滑油向外部漏出。另外，外侧防尘唇21的前端边缘与输出轴51的外周面51a以输出轴51可滑动的方式接触，实现防止异物从壳体53的外部(大气侧)进入内部。外侧防尘唇21也可以不与输出轴51接触。

另外，内侧防尘唇32在前端32a处以输出轴51能够滑动的方式与输出轴51的外周面51a接触，实现防止异物在壳体53的内部接近唇前端部31。机器人的减速器50在壳体53内具有齿轮等相互接触的多个动力传递部件。因此，由于相互接触的动力传递部件间的摩擦，产生磨损粉末等异物。当混合在润滑油中的异物与润滑油一起或者异物本身接近唇前端部31时，唇前端部31与输出轴51之间可能咬入异物。如果唇前端部31咬入异物，可能会损伤前端部31，降低密封唇30的密封性能。在发明中，在唇前端部31的内侧，内侧防尘唇32实现防止内部的异物进入唇前端部31侧，唇前端部31实现防止其与输出轴51之间咬入异物。因此，能够抑制由于壳体53内部的异物而损伤唇前端部31、以及降低密封唇30的密封性能的情况。

在使用状态下，内侧防尘唇32通过与输出轴51的接触如下变形：在截面中，内侧防尘唇32以根部34为中心向外周侧倾倒，或者在截面中，内侧防尘唇32从根部34向外周侧弯曲。由于这种变形，在密封唇30产生将唇前端部31向外周侧掀起的力，使唇前端部31与输出轴51之间的压迫力降低。因此，例如在减小内侧防尘唇32的纵横比La/Lb(参照图2)而内侧防尘唇32的刚性增加时，在使用状态下，内侧防尘唇32变得难以变形，可以认为在密封唇30上产生的将唇前端部31向外周侧掀起的力变大。在不具有凹陷部33的密封装置中，例如内侧防尘唇32的纵横比小于2时，可以认为通过密封唇30上产生的将唇前端部31向外周侧掀起的力，唇前端部31被向外周侧掀起。

然而，在密封装置1中，在内侧防尘唇32的根部34的外周侧形成有凹陷部33，内侧防尘唇32容易以根部34为中心向外周侧倾斜。因此，即使在内侧防尘唇32的刚性较高，且在使用状态下，由于内侧防尘唇32而在密封唇30上产生的将唇前端部31向外周侧掀起的力变大时，该力也被凹陷部33吸收，抑制了密封唇30上将唇前端部31向外周侧掀起的力的增加。

如上所述，在使用状态下，密封装置1以密封垫部24的内侧的端(内侧端24a)与轴承52的外侧面52a接触的方式被安装。密封装置1的各部分的形状被设定为：在使用状态下，内侧防尘唇32不与轴承52接触。例如，加强环10的圆筒部11或弹性体部20的密封垫部24的轴线x方向上的尺寸、密封唇30的轴线x方向上的尺寸、内侧防尘唇32的长度、相对于轴线x的倾斜角度等被设定为使得内侧防尘唇32不与轴承52接触的尺寸、角度。

为了减小密封装置1的轴线x方向的宽度，缩小壳体53中的密封装置1的安装宽度，优选缩短内侧防尘唇32的长度La。这是因为，能够降低对密封唇30的长度的影响，能够降低唇前端部31对输出轴51的紧固力的影响。若缩短内侧防尘唇32的长度La，则如上所述，虽然内侧防尘唇32的刚性提高，但凹陷部33吸收将唇前端部31向外周侧掀起的力，抑制将唇前端部31向外周侧掀起的力的增加。因此，即使缩短内侧防尘唇32的长度La，且内侧防尘唇32的刚性增大，也能够抑制唇前端部31被从输出轴51掀起从而唇前端部31相对于输出轴51的压迫力降低的情况。

如上所述，根据本发明的实施方式的密封装置1，无论内侧防尘唇32的刚性如何，都能够抑制密封唇30相对于输出轴51的压迫力的降低，无论内侧防尘唇32的刚性如何，都能够抑制密封装置1的密封性能的降低。

另外，在不降低密封装置1的密封性能的情况下，密封装置1能够缩短内侧防尘唇32的长度La，减小密封装置1的轴线x方向上的宽度，从而能够减小密封装置1在壳体53中的安装空间。另外，由于能够在不降低密封装置1的密封性能的情况下缩短内侧防尘唇32的长度La，因此能够将密封唇30的轴线x方向上的长度维持在所希望的长度或者接近所希望的长度，在这一点上，也能够抑制密封装置1的密封性能的降低。

接着，对上述密封装置1中的凹陷部33的变形例进行说明。图5是示出变形例的凹陷部35的图，是沿轴线x从内侧观察密封装置1时的密封装置1的主视图。变形例的凹陷部35与凹陷部33不同，围绕轴线x断续地环状延伸。具体地，沿着以轴线x为中心或大致中心的圆，排列多个断续凹陷部35a来形成凹陷部35，断续凹陷部35a形成圆弧状、大致圆弧状或大致环状的凹陷。形成凹陷部35的断续凹陷部35a为2个以上，围绕轴线x以等角度的间隔排列。另外，断续凹陷部35a也可以不围绕轴线x以等角度的间隔排列。另外，凹陷部35也可以仅具有1个大致环状的断续凹陷部35a。即，凹陷部35也可以是上述凹陷部33的一部分被切断而未形成封闭环形的大致环状的凹部。断续凹陷部35a的截面形状与凹陷部33的截面形状相同。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式的密封装置1，还包含本发明的概念以及权利要求所包含的所有实施方式。另外，为了实现上述课题以及效果的至少一部分，也可以适当地将各个结构进行选择性地组合。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的使用方式适当变更。

例如，上述密封装置1的凹陷部33、35与内侧防尘唇32的外周侧面32b连续地连接，但凹陷部33、35也可以不与内侧防尘唇32的外周侧面32b连接。即，在密封唇30的内侧端面30b，凹陷部33、35也可以从内侧防尘唇32的外周侧面32b分离，隔开环状的间隔而设置。

另外，作为本发明的实施方式的密封装置1的应用对象，虽然如上所述示出了具体的应用对象，但是本发明的应用对象并不限于此，本发明也能够应用于其他工业机械、通用机械、车辆等能够利用本发明发挥的效果的所有结构。

符号说明

1：密封装置

10：加强环

11：圆筒部

12：圆盘部

20：弹性体部

21：外侧防尘唇

22：基体部

23：卡紧弹簧

24：密封垫部

24a：内侧端

25：后方盖部

26：内衬部

30：密封唇

30a：内端部

30b：内侧端面

31：唇前端部

31a：内侧面

32：内侧防尘唇

32a：前端

32b：外周侧面

32c：内周侧面

33、35：凹陷部

34：根部

35a：断续凹陷部

50：减速器

51：输出轴

51a：外周面

52：轴承

52a：外侧面

53：壳体

54：通孔

54a：内周面

La：长度

Lb：宽度

x：轴线。

Claims (5)

1.一种密封装置，用于实现通孔与穿过该通孔的轴之间的密封，其特征在于，包括：

加强环，围绕轴线呈环状；以及

弹性体部，安装于所述加强环，围绕所述轴线呈环状且由弹性体形成；

所述弹性体部具有环状的密封唇，

所述密封唇具有：环状的唇前端部和内侧防尘唇，所述唇前端部被形成为与所述轴接触、且向内周侧突出，所述内侧防尘唇是在所述轴线方向上设置在与所述唇前端部相比靠近密封对象物侧的环状突起，

所述内侧防尘唇朝向所述轴线突出，被形成为与所述轴接触，

所述密封唇具有凹陷部，所述凹陷部在所述内侧防尘唇的根部的外周侧形成凹陷。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述凹陷部围绕所述轴线以断续环状或封闭环状的方式延伸。

3.如权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，

所述凹陷部在所述密封唇的内侧端面形成有朝向与所述密封对象物侧相反的一侧凹陷的部分，所述内侧端面是所述密封唇的面向所述密封对象物侧的面。

4.如权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其特征在于，

所述凹陷部与所述内侧防尘唇相连。

5.如权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，

内侧防尘唇的纵横比小于2，所述纵横比为所述内侧防尘唇的延伸方向上的长度和所述内侧防尘唇的与所述延伸方向正交的方向上的宽度之比。

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