CN113994127A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

配置在往复运动轴与供所述往复运动轴配置的轴孔的内周面之间并将油侧与大气侧隔开的密封装置具有树脂制的环状的油封、金属制的油侧刚性环、弹性体制的环状的防尘密封件和金属制的大气侧刚性环。油封具有滑动自如地与往复运动轴接触的油唇，并由玻璃化转变温度为80℃以上的树脂形成。油侧刚性环配置在油封的周围，并支承油封。防尘密封件配置于比油封更靠大气侧的位置，并具有滑动自如地与往复运动轴接触的防尘唇。大气侧刚性环配置在防尘密封件的周围，并支承防尘密封件。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种配置于往复运动轴与供往复运动轴配置的轴孔的内周面之间的密封装置。

背景技术

在具有液压工作缸装置、缓冲器等往复运动轴的设备中，在往复运动轴与轴孔的内周面之间设有用于对它们之间的环状间隙进行封闭的密封装置。

专利文献1中公开了车辆的悬架装置的缓冲器用的密封装置。该密封装置包括形成有密封唇和防尘唇的弹性体、与弹性体紧贴的金属环和与金属环重叠的盖构件。金属环具有用于其轻量化的多个贯通孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-255641号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

用于具有往复运动轴的设备的密封装置今后可能还在高压且高温的环境下使用。即使在高压且高温的环境下使用，密封装置也要求具有高耐久性，还要求确保高密封性能。

因此，本发明提供一种即使在高压且高温的环境下使用也具有高耐久性的密封装置。

用于解决技术问题的方案

本发明的一形态的密封装置，配置于往复运动轴与供所述往复运动轴配置的轴孔的内周面之间，并将油侧与大气侧隔开，该密封装置具有：树脂制的环状的油封，具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的油唇，且所述树脂制的环状的油封的玻璃化转变温度为80℃以上；金属制的油侧刚性环，配置于所述油封的周围，并支承所述油封；弹性体制的环状的防尘密封件，配置于比所述油封靠大气侧的位置，并具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的防尘唇；和金属制的大气侧刚性环，配置于所述防尘密封件的周围，并支承所述防尘密封件。

根据该形态，由玻璃化转变温度为80℃以上的树脂形成与往复运动轴接触的油封，因此与由弹性体形成的油封相比，油封的耐热性、耐压性及耐磨耗性高。因此，密封装置具有高耐久性。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的使用时的密封装置的剖视图。

图2是非使用时的图1的密封装置的放大分解剖视图。

图3是本发明的第二实施方式的使用时的密封装置的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照添付的附图一边对本发明的各种各样的实施方式进行说明。附图的比例尺不一定准确，一部分的特征有时也会夸张或者被省略。

第一实施方式

图1是示出本发明的第一实施方式的图，并示出作为具有往复运动轴的设备的缓冲器的一部分和设于缓冲器的使用时的密封装置。

缓冲器1具有圆筒状的壳体2和圆柱状的往复运动轴4。壳体2为圆筒状，并具有供往复运动轴4配置的轴孔2A。在轴孔2A内放入有流体即油L。在壳体2的下端形成有在中央形成有开口3A的端部壁3。

在壳体2的内部配置有作为油封的密封装置6及导杆8。详细内容虽未图示，但是导杆8固定于壳体2。导杆8对往复运动轴4的在图中的上下方向(即往复运动轴4的在轴线方向)的往复运动进行引导，并且将密封装置6按压于端部壁3。

密封装置6配置于壳体2的内部，由壳体2的内周面来限制密封装置6的在图中的横向的移动。另外，密封装置6被导杆8的突起8a与端部壁3夹着，从而沿着往复运动轴4的轴线方向的密封装置6的移动被限制。密封装置6配置于往复运动轴4与供该往复运动轴4配置的轴孔2A的内周面之间，并将大气A侧与油L侧隔开，从而防止或者减少油L从油L侧向大气A侧漏出。

往复运动轴4为圆柱状，轴孔2A为剖面圆形，密封装置6为大致环状，而在图1中仅示出它们的左半部分。在图1中示出往复运动轴4、轴孔2A及密封装置6的通用的中心轴线C。

密封装置6具有环状的油封10、油侧刚性环20、弹性环30、环状的防尘密封件40及大气侧刚性环50。

油封10具有大气侧环状部分11和油侧环状部分12。油侧环状部分12具有比大气侧环状部分11的厚度小的厚度(内外半径差)。虽然大气侧环状部分11不与往复运动轴4接触，但是油侧环状部分12具有能够滑动自如地与往复运动轴4接触的多个油唇13、14、15。

油封10由树脂形成。作为油封10的材料而优选的树脂是摩擦系数小且硬度高的树脂，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)。其中，其他的树脂可以作为油封10的材料使用。树脂中也可以配合有填充剂等成分。

油封10的材料的玻璃化转变温度为80℃以上。

油侧刚性环20为由金属、例如钢形成的圆环。油侧刚性环20在油封10的周围与油封10配置为同轴。油侧刚性环20支承油封10和弹性环30。

弹性环30由弹性体形成。弹性环30的材料的玻璃化转变温度为0℃以下。

弹性环30在油封10的周围与油封10配置为同轴。弹性环30具有内侧环部31、外侧环部32及连结环部33。

内侧环部31贴附于油侧刚性环20的内周面和油侧的表面。内侧环部31是加强油封10，并且允许油封10的位移的部分。在内侧环部31的内周部嵌入油封10的外周部。因此，油封10的外周部安装于内侧环部31。

外侧环部32贴附于油侧刚性环20的外周面与油侧的表面。外侧环部32为基于密封装置6的提高油的密封性的部分。外侧环部32具有外侧密封垫部34、35。

外侧密封垫部34为外侧环部32的从覆盖油侧刚性环20的外周面的部分向径向外侧突出的环状的突起。外侧密封垫部34在被压缩的状态下与壳体2的轴孔2A的内周面接触。因此，外侧密封垫部34过盈配合(压入)于轴孔2A。

外侧密封垫部35配置于比外侧密封垫部34更靠油侧的位置，为向径向外侧突出的环状的突起。外侧密封垫部35也在被压缩的状态下与壳体2的轴孔2A的内周面接触。如图2放大所示，在密封装置6未配备于轴孔2A内的状态下，外侧密封垫部35的直径比外侧密封垫部34的直径大。因此，外侧密封垫部35的过盈量比外侧密封垫部34的过盈量大。

油侧刚性环20对外侧密封垫部34、35施加朝向径向外侧即轴孔2A的内周面的支承力，外侧密封垫部34被轴孔2A的内周面与油侧刚性环20压缩，外侧密封垫部35被轴孔2A的内周面、导杆8的突起8a及油侧刚性环20压缩。这样，外侧密封垫部34、35防止或者减少油L从油侧向大气侧通过轴孔2A的外侧部分的泄漏。

连结环部33将内侧环部31与外侧环部32连结。贴附于油侧刚性环20的油侧的表面。导杆8的突起8a与连结环部33接触，向密封装置6施加朝向壳体2的端部壁3的按压力。因此，密封装置6被导杆8与端部壁3夹着，并固定在固定位置。

防尘密封件40配置于比油封10更靠大气侧的位置。防尘密封件40由弹性体形成。防尘密封件40的材料的玻璃化转变温度为0℃以下。防尘密封件40的材料既可以与弹性环30的材料相同，也可以不同。

防尘密封件40具有能够滑动自如地与往复运动轴4接触的防尘唇41。

大气侧刚性环50为由金属、例如钢形成的圆环。大气侧刚性环50的材料既可以与油侧刚性环20的材料相同，也可以不同。大气侧刚性环50在防尘密封件40的周围，与防尘密封件40配置为同轴。大气侧刚性环50支承防尘密封件40。

大气侧刚性环50的大气侧的表面与壳体2的端部壁3接触，大气侧刚性环50的油侧的表面与油侧刚性环20的大气侧的表面接触。

防尘密封件40贴附于大气侧刚性环50。更具体而言，防尘密封件40具有贴附于大气侧刚性环50的内周面的环状部分42和贴附于大气侧刚性环50的大气侧的表面的环状部分43。

防尘密封件40还具有从环状部分42、43向大气侧延伸的大气侧环状部分44，并在大气侧环状部分44的前端设有防尘唇41。

虽然并非不可或缺，但是在大气侧环状部分44的周围缠绕有用于将防尘唇41向径向内侧压缩的卡紧弹簧45。卡紧弹簧45向大气侧环状部分44施加将防尘唇41按压于往复运动轴4的力。如图2所示，在大气侧环状部分44的外周面形成有接受卡紧弹簧45的周槽46。

根据该密封装置6，由玻璃化转变温度为80℃以上的树脂形成与往复运动轴4接触的油封10，因此与由弹性体形成的油封相比，油封10的耐热性、耐压性及耐磨损性高。因此，密封装置6具有高耐久性。

由树脂形成的油封10与由弹性体形成的油封相比，难以产生弹性变形。特别是在低温环境(例如-20℃以下的环境)下，树脂变得非常硬。但是，根据该密封装置6，由于在油封10的周围配置有弹性体制的弹性环30，所以油封10被弹性环30向径方向内侧按压，即使在油侧刚性环20与往复运动轴4偏心的情况下，油唇也能够追随往复运动轴4的外周面而变形，从而密封装置6具有高密封性能。特别在低温环境下，该效果高。

图2为非使用时，即未配备于缓冲器1时的密封装置6的放大分解剖视图。

其中，在图2中用虚线示出密封装置6配备于缓冲器1的情况下的壳体2的轴孔2A及往复运动轴4的位置。

如图2所示，密封装置6能够分解为3个部件。一个部件为油封10，另一个部件为油侧刚性环20与弹性环30的组合，还有一个部件为防尘密封件40与大气侧刚性环50的组合。

参见图2，进一步对密封装置6的详情进行说明。

在油侧刚性环20的油侧的表面形成有沿周向连续的槽21，在槽21埋设有弹性环30的连结环部33的一部分33a。

虽然并非不可或缺，但是在弹性环30的连结环部33形成有侧唇36。侧唇36为向油侧延伸的板，侧唇36的前端与导杆8的突起8a接触，防止或者减少油侵入至突起8a与连结环部33之间。

弹性环30的内侧环部31具有贴附于油侧刚性环20的内周面的大气侧环状部分37和从大气侧环状部分37向油侧突出的油侧环状部分38。在弹性环30的大气侧环状部分37过盈配合有油封10的大气侧环状部分11，在弹性环30的油侧环状部分38过盈配合有油封10的油侧环状部分12。这样，油封10过盈配合于弹性环30从而固定于弹性环30。若油封10以适当的压力嵌于弹性环30，则与油封粘合于弹性环的情况相比，能够将油封10牢固地固定于弹性环30，提高密封装置6的耐久性。

在大气侧环状部分37的内周面形成有周槽37A，在油封10的大气侧环状部分11的外周面形成有环状突起11A。环状突起11A嵌入于周槽37A，由此油封10固定于内侧环部31。

其中，油封10的外周部也可以利用粘合剂而固定于内侧环部31。在该情况下，可以形成环状突起11A与周槽37A，也可以不形成。

在弹性小的树脂制的油封10中，设有油唇13、14、15的油侧环状部分12的厚度(内外半径差)比大气侧环状部分11小(刚性小)，因此油侧环状部分12比大气侧环状部分11容易产生弹性变形。在弹性大的弹性体制的弹性环30中，大气侧环状部分37被油侧刚性环20直接支承，且油侧环状部分38的厚度(内外半径差)比大气侧环状部分37大，因此被油侧环状部分38包围的油封10的油侧环状部分12比被大气侧环状部分37包围的大气侧环状部分11容易产生弹性变形。

内侧环部31还具有比大气侧环状部分37更向大气侧突出的环状突起39。环状突起39在形成于油侧刚性环20的大气侧的表面的内周侧的周槽22处贴附于油侧刚性环20。环状突起39比油侧刚性环20的大气侧的表面更向大气侧突出。当3个部件(油封10、油侧刚性环20与弹性环30的组合、乃至防尘密封件40与大气侧刚性环50的组合)组合而油侧刚性环20与大气侧刚性环50接触时，环状突起39被油侧刚性环20与大气侧刚性环50压缩，从而防止或者减少油侵入至油侧刚性环20与大气侧刚性环50之间。

在油封10中，多个油唇13、14、15各自为越向内周侧越前端渐细的圆环。更具体而言，油唇13具有作为截圆锥形的2个倾斜面的边界的唇缘13A，油唇14具有作为截圆锥形的2个倾斜面的边界的唇缘14A，油唇15具有作为截圆锥形的2个倾斜面的边界的唇缘15A。唇缘13A、14A、15A配置为同轴，遍及整周地包围往复运动轴4。

在往复运动轴4的周围未配置油封10的无负荷状态下，配置于最靠油侧的油唇13的唇缘13A的直径比配置于中间的油唇14的唇缘14A的直径小，配置于中间的油唇14的唇缘14A的直径比配置于最靠大气侧的油唇15的唇缘15A的直径小。

由树脂形成的油封10的油侧环状部分12具有比大气侧环状部分11的厚度小的厚度，因此具有多个油唇13、14、15的油侧环状部分12比大气侧环状部分11更容易产生弹性变形，且配置在油侧的油唇比配置在大气侧的油唇更容易移位。在往复运动轴4的周围未配置油封10的无负荷状态(图2的状态)下，配置在油侧的油唇的唇缘的直径比配置在大气侧的油唇的唇缘的直径小，由此在往复运动轴4的周围配置有油封10的负荷状态(图1的状态)下，这些油唇的唇缘具有近似的直径。因此，这些油唇的唇缘从往复运动轴4受到几乎均等的压力，从而抑制因压力集中而引起的过度的磨损。

在图1中，虽然油唇13、14与往复运动轴4接触，但是油唇15不与往复运动轴4接触。但是，在该状态下2个油唇13、14的唇缘13A、14A也从往复运动轴4受到几乎均等的压力，从而抑制因压力集中而引起的过度的磨损。如果唇缘13A、14A的磨损加剧，则3个油唇13、14、15的唇缘13A、14A、15A从往复运动轴4受到几乎均等的压力，从而抑制因压力集中而引起的过度的磨损。

当考虑油唇13、14、15的磨损时，油封10的外周面与各唇缘之间的距离优选大于0.5mm。其中，当油侧环状部分12的厚度过大时，由于油侧环状部分12难以产生弹性变形，所以油侧环状部分12的厚度被限定到某种程度。

第二实施方式

图3是示出本发明的第二实施方式的图，示出作为具有往复运动轴的设备的缓冲器的一部分和设于缓冲器的使用时的密封装置。在图3中，为了示出与第1实施方式通用的结构要素，使用相同的附图标记，关于这些结构要素不进行详细说明。

在本实施方式的密封装置60中，弹性环30不具有内侧环部31，油封10与油侧刚性环20直接接触，直接地支承油侧刚性环20。

在油侧刚性环20的内周面过盈配合有油封10的大气侧环状部分11。油侧刚性环20的内周面具有适合于大气侧环状部分11的形状，并且具有供大气侧环状部分11的环状突起11A(参照图2)嵌入的周槽23。由此，油封10固定于油侧刚性环20。当油封10以适当的压力嵌于油侧刚性环20时，与油封粘合于油侧刚性环的情况相比，能够将油封10牢固地固定于油侧刚性环20，提高密封装置60的耐久性。

但是，油封10的外周部也可以利用粘合剂而固定于油侧刚性环部20。在该情况下，可以形成环状突起11A和周槽23，也可以不形成。

虽然并非不可或缺，在本实施方式中，在油封10的油侧环状部分12的周围缠绕有用于将油唇13、14、15向径向内侧压缩的至少1个卡紧弹簧61。卡紧弹簧61向油侧环状部分12施加将油唇13、14、15按压于往复运动轴4的力。在油侧环状部分12的外周面形成有接受卡紧弹簧61的周槽。

根据该密封装置60，由于在油封10的周围配置有卡紧弹簧61，所以油封10被卡紧弹簧61向径向内侧按压，即使在油侧刚性环20与往复运动轴4偏心的情况下，油唇也能够追随往复运动轴4的外周面而变形，从而密封装置60具有高密封性能。特别是低温环境下，该效果高。

其他变形例

以上，一边参照本发明的优选实施方式一边对本发明进行图示说明，但是对于本领域技术人员而言应理解为，在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下，能够进行形式和详情的变更。这样的变更、改变及补正应包含在本发明的范围内。

例如，本发明不限于缓冲器，也可应用于在液压工作缸装置、燃油泵等具有往复运动轴的其他设备中使用的密封装置。

油封的油唇的数量可以为2，也可以为4以上。

本发明的形态也记载在下述带编号的条目中。

条目1.一种密封装置，配置在往复运动轴与供所述往复运动轴配置的轴孔的内周面之间，并将油侧与大气侧隔开，所述密封装置的特征在于，具有：

树脂制的环状的油封，具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的油唇，且所述树脂制的环状的油封的玻璃化转变温度为80℃以上；

金属制的油侧刚性环，配置于所述油封的周围，并支承所述油封；

弹性体制的环状的防尘密封件，配置于比所述油封靠大气侧的位置，并具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的防尘唇；和

金属制的大气侧刚性环，配置于所述防尘密封件的周围，并支承所述防尘密封件。

条目2.根据条目1所记载的密封装置，其特征在于，所述油封具有大气侧环状部分和油侧环状部分，所述油侧环状部分具有比所述大气侧环状部分的厚度小的厚度，

所述大气侧环状部分不与所述往复运动轴接触，

所述油侧环状部分具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的多个油唇，

所述多个油唇各自为越向内周侧越前端渐细的圆环，并具有唇缘，

所述多个油唇的所述唇缘配置为同轴，在所述往复运动轴的周围未配置所述油封的无负荷状态下，配置于油侧的油唇的唇缘的直径比配置于大气侧的油唇的唇缘的直径小。

根据该条目，由树脂形成的油封的油侧环状部分具有比大气侧环状部分的厚度小的厚度，因此具有多个油唇的油侧环状部分比大气侧环状部分更容易产生弹性变形，且配置在油侧的油唇比配置在大气侧的油唇更容易移位。在往复运动轴的周围未配置油封的无负荷状态下，配置于油侧的油唇的唇缘的直径比配置于大气侧的油唇的唇缘的直径小，由此在往复运动轴的周围配置有油封的负荷状态下，这些油唇的唇缘具有近似的直径。因此，这些油唇的唇缘从往复运动轴受到几乎均等的压力，从而抑制因压力集中而引起的过度的磨损。

条目3.根据条目1或2所记载的密封装置，其特征在于，还具有弹性体制的弹性环，所述弹性体制的弹性环贴附于所述油侧刚性环的内周部，供所述油封的外周部安装。

由树脂形成的油封与由弹性体形成的油封相比，难以产生弹性变形。特别在低温环境(例如-20℃以下的环境)下，树脂变得非常硬。但是，根据该条目，由于在油封的周围配置有弹性体制的弹性环，所以油封被弹性环按压向径向内侧，即使在油侧刚性环与往复运动轴偏心的情况下，油唇也能够追随往复运动轴的外周面而变形，密封装置具有高密封性能。特别在低温环境下，该效果高。

条目4.根据条目3所记载的密封装置，其特征在于，所述弹性环具有比所述油侧刚性环的大气侧的表面向大气侧突出的环状突起，在所述油侧刚性环与所述大气侧刚性环接触的状态下，所述环状突起被所述油侧刚性环与所述大气侧刚性环压缩。

根据该条目，环状突起防止或者减少油侵入至油侧刚性环与大气侧刚性环之间。

条目5.根据条目1或2所记载的密封装置，其特征在于，所述油封过盈配合于所述油侧刚性环并固定于所述油侧刚性环。

条目6.根据条目3或4所记载的密封装置，其特征在于，所述油封过盈配合于所述弹性环并固定于所述弹性环。

根据条目5、6，如果油封以适当的压力嵌于油侧刚性环或者弹性环，则与油封粘合于油侧刚性环或者弹性环的情况相比，能够将油封牢固地固定于油侧刚性环或者弹性环，并提高密封装置的耐久性。

附图标记说明

A 大气

L 油

1 缓冲器

2 壳体

4 往复运动轴

2A 轴孔

6、60 密封装置

10 油封

11 大气侧环状部分

12 油侧环状部分

13、14、15 油唇

13A、14A、15A 唇缘

20 油侧刚性环

30 弹性环

31 内侧环部

32 外侧环部

33 连结环部

34、35 外侧密封垫部

37 大气侧环状部分

38 油侧环状部分

39 环状突起

40 防尘密封件

41 防尘唇

50 大气侧刚性环

Claims (6)

1.一种密封装置，配置于往复运动轴与供所述往复运动轴配置的轴孔的内周面之间，并将油侧与大气侧隔开，所述密封装置的特征在于，具有：

树脂制的环状的油封，具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的油唇，且所述树脂制的环状的油封的玻璃化转变温度为80℃以上；

金属制的油侧刚性环，配置于所述油封的周围，并支承所述油封；

弹性体制的环状的防尘密封件，配置于比所述油封靠大气侧的位置，并具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的防尘唇；和

金属制的大气侧刚性环，配置于所述防尘密封件的周围，并支承所述防尘密封件。

2.根据权利要求1所记载的密封装置，其特征在于，

所述油封具有大气侧环状部分和油侧环状部分，所述油侧环状部分具有比所述大气侧环状部分的厚度小的厚度，

所述大气侧环状部分不与所述往复运动轴接触，

所述油侧环状部分具有滑动自如地与所述往复运动轴接触的多个油唇，

所述多个油唇各自为越向内周侧越前端渐细的圆环，并具有唇缘，

所述多个油唇的所述唇缘配置为同轴，在所述往复运动轴的周围未配置所述油封的无负荷状态下，配置于油侧的油唇的唇缘的直径比配置在大气侧的油唇的唇缘的直径小。

3.根据权利要求1或2所记载的密封装置，其特征在于，

所述密封装置还具有弹性体制的弹性环，所述弹性体制的弹性环贴附于所述油侧刚性环的内周部，供所述油封的外周部安装。

4.根据权利要求3所记载的密封装置，其特征在于，

所述弹性环具有比所述油侧刚性环的大气侧的表面向大气侧突出的环状突起，在所述油侧刚性环与所述大气侧刚性环接触的状态下，所述环状突起被所述油侧刚性环与所述大气侧刚性环压缩。

5.根据权利要求1或2所记载的密封装置，其特征在于，

所述油封过盈配合于所述油侧刚性环并固定于所述油侧刚性环。

6.根据权利要求3或4所记载的密封装置，其特征在于，

所述油封过盈配合于所述弹性环并固定于所述弹性环。

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