CN114382891A

CN114382891A - 密封装置

Info

Publication number: CN114382891A
Application number: CN202011132919.8A
Authority: CN
Inventors: 蒋奕青
Original assignee: Wuxi Nok Freudenberg Oilseal Co Ltd
Current assignee: Wuxi Nok Freudenberg Oilseal Co Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-04-22

Abstract

本发明提供一种密封装置，其密封性能比以往更优异。所述密封装置在圆筒状构件的外周面、加强环的内周面、以及环状滑动构件之间的空间中可滑动接触地安装于圆筒状构件的外周面，所述圆筒状构件绕轴线设置并在内部具有流路，所述加强环配置于所述圆筒状构件的外周侧，并以所述轴线为中心呈圆筒状且截面为倒L字状，所述滑动构件安装在所述加强环且配置在所述圆筒状构件的外周侧，并以轴线为中心与规定的旋转体的表面可滑动地接触，所述密封装置包括：由弹性体构成的唇基体部，其在以规定的过盈量紧贴于加强环的内周面的状态被安装；以及由弹性体构成的密封唇部，其与唇基体部一体形成，并朝向滑动构件逐渐缩径而延伸。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及密封装置。

背景技术

以往，在汽车用发动机中，为了冷却发动机，一般使用利用散热器的水冷式冷却系统。在这种冷却系统中，一直以来使用利用热膨胀体的调温器，以便能够控制导入发动机的冷却水的温度，该热膨胀体调节在散热器侧循环的冷却水量(例如，参照专利文献1)。

即，利用热膨胀体的调温器插装于冷却水流路的一部分，例如发动机的入口侧或者出口侧。在冷却水的温度低的情况下，调温器将控制阀关闭，从而冷却水不经由散热器而是通过车内空调用加热器回路进行循环。另一方面，在冷却水的温度变高的情况下，调温器将控制阀打开，使冷却水经由散热器进行循环。如此，调温器将冷却水控制成需要的温度状态。

图6的(A)以及(B)是表示与专利文献1的调温器不同的调温器200的构成的局部剖视图。图6的(A)示出在调温器200中安装有现有的密封装置300的状态，图6的(B)示出在调温器200中未安装现有的密封装置300的状态。在此，将沿轴线X的箭头a方向设为上侧或者散热器侧，并将箭头b方向设为下侧或者发动机侧。另外，将向轴线X接近的箭头c方向设为内周侧，并将从轴线X远离的箭头d方向设为外周侧。需要说明的是，在此，为了方便说明，对安装于调温器200的密封装置300的周边部分进行说明以及图示，并省略其他部分。

在调温器200中，具有采用截面呈圆筒形状的转子阀210的调温器，在该转子阀210的一部分，设置有供冷却水流动的贯通孔(未图示)。在调温器200中，在冷却水的温度成为高温时，转子阀210旋转，转子阀210的贯通孔与冷却管道221的流路成为对置配置的状态，冷却水通过冷却管道221的流路之后，流过转子阀210的贯通孔。

在此，在转子阀210与冷却管道221之间，设置由树脂构成且以轴线X为中心的环状滑动构件230。滑动构件230的下侧的下端面230u与转子阀210的外周面210a接触，滑动构件230的内周面230i与冷却管道221的外周面221a对置配置。

如图6以及图7所示，在滑动构件230上，安装有环状且截面为大致倒L字状的金属制加强环240。在此情况下，加强环240以包围滑动构件230上侧的一部分的方式沿轴线X安装于滑动构件230的外周面230a。加强环240具有：圆筒状部241，其包围滑动构件230；以及凸缘部242，其从圆筒状部241的上侧端部朝内周侧延伸。在加强环240的凸缘部242与冷却管道221的外周面221a之间，设置有微小间隙g1。

在冷却管道221的周围，设置有由弹簧件等弹性体构成的弹簧250，该弹簧250的下侧的端部与加强环240的凸缘部242的上侧的上端面242t抵接。该弹簧250通过其作用力向下推压加强环240的凸缘部242，从而滑动构件230的下端面230u与转子阀210的外周面210a接触，并形成冷却水的密封状态。

另外，在冷却管道221的外周侧且在滑动构件230与加强环240的凸缘部242之间，安装有密封装置300。该密封装置300在安装于滑动构件230与加强环240的凸缘部242之间的情况下，密封在转子阀210与冷却管道221之间流动的冷却水。具体而言，防止滑动构件230与转子阀210之间的冷却水的泄漏、以及冷却管道221与密封装置300之间的冷却水的泄漏、以及密封装置300与加强环240之间的冷却水的泄漏。

实际上，若在冷却管道221的外周侧且在滑动构件230与加强环240的凸缘部242之间安装密封装置300，则如图7所示，密封装置300防止冷却水从滑动构件230的外周面230a与加强环240的圆筒状部241的内周面241i之间沿着箭头A所示的流向泄漏(以下，有时将其称为“A方向泄漏”)。

另外，密封装置300防止冷却水经由加强环240的圆筒状部241以及凸缘部242的内侧从该凸缘部242与冷却管道221的外周面221a之间的间隙g1沿着箭头B所示的流向泄漏(以下，有时将其称为“B方向泄漏”)。

进而，密封装置300防止冷却水从加强环240的凸缘部242与冷却管道221的外周面221a之间的间隙g1沿着箭头C所示的流向泄漏(以下，有时将其称为“C方向泄漏”)。

该密封装置300如图8所示，在内周侧且上侧的端部具有朝上侧且内周侧倾斜延伸的密封唇部310，并且该密封唇部310与冷却管道221的外周面221a能滑动接触地安装。在密封装置300被实际安装的状态下，密封唇部310处于被冷却管道221的外周面221a推向外周侧而弯曲的状态。

另外，密封装置300具有从唇基体部320的外周面320a向外周侧突出的环状的外周侧凸起部322，并且该外周侧凸起部322与加强环240的圆筒状部241的内周面241i紧贴。该外周侧凸起部322成为被加强环240的圆筒状部241的内周面241i挤压的状态，从表面压力增加并提高密封性。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP2013-137070A。

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在安装于调温器200的现有的密封装置300中，如图8所示，由于以沿从下侧朝向上侧的冷却水的压力方向P的方式将密封唇部310朝上侧倾斜设置。因此，该密封唇310的唇前端与冷却管道221的外周面221a之间的密封性有可能因冷却水的压力而下降，因此要求进一步提高密封性。

本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于，提供一种密封性比以往更优异的密封装置。

用于解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明所涉及的密封装置在圆筒状构件的外周面、加强环的内周面、以及环状的滑动构件之间的空间中能滑动接触地安装于所述圆筒状构件的外周面，所述圆筒状构件绕轴线设置并在内部具有流路，所述加强环配置于所述圆筒状构件的外周侧，并以所述轴线为中心呈圆筒状且截面为倒L字状，所述滑动构件安装在所述加强环且配置在所述圆筒状构件的外周侧，并以所述轴线为中心，与规定的旋转体的表面可滑动地接触，所述密封装置包括：由弹性体构成的唇基体部，其以紧贴于所述加强环的内周面的状态被安装；以及由弹性体构成的密封唇部，其与所述唇基体部一体形成，并朝向所述滑动构件逐渐缩径而延伸，且接触所述圆筒状构件的外周面。

优选所述密封唇部在朝向所述滑动构件进行缩径时，朝向与所述轴线正交的方向延伸的假想线与该密封唇部形成的角度小于90度。

优选所述密封唇部的唇前端的角部形成为锐角。

优选所述唇基体部具有朝向与所述轴线方向正交的方向且朝向所述加强环的内周面突出的第一凸起部，从而对所述加强环的内周面形成规定的过盈量。

优选所述唇基体部具有朝向沿所述轴线方向的方向且朝向所述滑动构件突出的第二凸起部。

优选所述唇基体部具有在与所述加强环的内周面紧贴的外周面、与所述滑动构件抵接的端面的角部实施倒角而得到的倾斜面。

优选所述密封装置安装于调温器。

发明效果

根据本发明所涉及的密封装置，能提供密封性能比以往更优异的密封装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的安装于调温器的密封装置的示意性结构的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的示意性结构的剖视图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的安装状态的局部放大剖视图。

图4是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的密封唇部的构成的剖视图。

图5是表示其他实施方式所涉及的密封唇部的构成的剖视图。

图6是表示现有的密封装置的安装状态以及非安装状态的局部放大剖视图。

图7是用于说明基于现有的密封装置的密封状态的局部放大剖视图。

图8是表示现有的密封装置的构成的局部放大剖视图。

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。

＜实施方式＞

图1示出本发明的实施方式所涉及的安装于调温器的密封装置的示意性结构。图2是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的示意性结构的剖视图。

图5是表示其他实施方式所涉及的密封唇部的构成的剖视图。

在此，为了方便说明，将沿轴线X的箭头a方向设为上侧或者散热器侧，并将箭头b方向设为下侧或者发动机侧。另外，将向轴线X接近的箭头c方向设为内周侧，并将从轴线X远离的箭头δ方向设为外周侧。但是，这些方向根据调温器的实际安装状态而改变，并且不一定与重力方向上的上下关系一致。

如对与图6对应的部分赋予同一标号的图1所示，本发明的实施方式所涉及的密封装置100安装于调温器200进行使用。调温器200至少具有圆筒形状的转子阀210、作为圆筒状构件的冷却水管220、滑动构件230、作为环状构件的加强环240、以及弹簧250。

转子阀210是圆筒形状的金属制旋转体，在其外周面210a设置有用于在与冷却水管220的冷却管道221之间流动冷却水的贯通孔(未图示)。转子阀210对应于冷却水的温度而进行旋转，在冷却水为低温的情况下，贯通孔与冷却水管220的冷却管道221不成为对置配置的状态，在冷却水为高温的情况下，贯通孔与冷却水管220的冷却管道221成为对置配置的状态。

冷却水管220是配置于转子阀210的上侧且沿轴线X向上侧延伸的圆筒形状的金属制构件。冷却水管220具有：沿轴线X以圆筒状朝上侧延伸的圆筒状构件即冷却管道221、安装于容纳有转子阀210的下侧框体(未图示)的凸缘部222、以及在冷却管道221的周围用于容纳滑动构件230、加强环240及弹簧250的环状容纳空间224。

滑动构件230是以轴线X为中心的由环状树脂形成的具有优异滑动性的构件。作为用于滑动构件230的材料，例如有具有优异滑动性的PTFE(聚四氟乙烯)等。滑动构件230包围冷却管道221的外周面221a且可滑动接触地配置于转子阀210的外周面210a。

如图1以及图3所示，滑动构件230具有：与加强环240的圆筒状部241的内周面241i接触的外周面230a、与转子阀210的外周面210a接触的下端面230u、与冷却管道221的外周面221a对置配置的内周面230i、密封装置100被安装时所紧贴的上端面230t、以及上端面230t与内周面230i之间的角部被C倒角而得到的倾斜面230k。

加强环240是以轴线X为中心的圆筒状且截面为倒L字状的金属制构件，例如通过冲压加工、锻造进行制造。作为用于该加强环240的金属，有不锈钢钢板、SPCC(冷轧钢板)。

加强环240具有包围滑动构件230的圆筒状部241、以及从圆筒状部241的上侧端缘朝内周侧延伸的凸缘部242，并以圆筒状部241包围滑动构件230的上侧的一部分的方式安装于滑动构件230的外周面230a。此外，在加强环240的凸缘部242的内周侧的端面242s与冷却管道221的外周面221a之间，形成有微小间隙g1。

弹簧250由发条等的金属弹性体构成，并安装于冷却水管220的冷却管道221的周围。作为用于弹簧250的金属，例如有不锈钢钢丝、硬钢丝。关于弹簧250，该弹簧250的下侧的端部与滑动构件230的凸缘部242的上侧的上端面242t抵接。弹簧250通过其作用力向下按压滑动构件230的凸缘部242。由此，滑动构件230的下端面230u与转子阀210的外周面210a接触，从而形成流动于冷却管道221以及转子阀210的贯通孔的冷却水的密封状态。

在滑动构件230与加强环240的凸缘部242之间的、轴线X方向上的空间SP(图1的(C))中，安装本发明的密封装置100。如图2所示，该密封装置100由弹性体形成。作为弹性体，有各种橡胶材料，例如具有丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶。

密封装置100具有唇基体部110和密封唇部120，唇基体部110以及密封唇部120一体形成。唇基体部110以及密封唇部120是以轴线X为中心的环状弹性体部分。另外，在图1以及图3中，在密封装置100被实际安装的状态下，密封唇部120被冷却管道221的外周面221a推向外周侧，从而形成弯曲状态。

唇基体部110具有：与加强环240的圆筒状部241的内周面241i抵接的外周面110a、与加强环240的凸缘部242的下端面242u紧贴的上端面110t、与滑动构件230的上端面230t抵接的下端面110u、以及从下端面110u向上侧且略朝内周侧倾斜的倾斜面110k。

另外，在唇基体部110上，通过将该唇基体部110的外周面110a与上端面110t之间的角部C倒角约45度，从而形成倾斜面110kat。同样，在唇基体部110上，通过将外周面110a与下端面110u之间的角部也C倒角约60度，从而形成倾斜面110kau。

如此，唇基体部110通过倾斜面110kat的存在而在加强环240上安装密封装置100时，能避免对该加强环240的圆筒状部241与凸缘部242之间的角部的干扰，改善安装状态。同样，唇基体部110通过形成有倾斜面110kau，而能够在加强环240的圆筒状部241的内周面241i与倾斜面110kau之间，形成该唇基体部110因弹簧250的作用力而被压溃时的弹性体的退避部分。

在唇基体部110的外周面110a，在其大致中央附近形成有沿与轴线X方向正交的方向朝外周侧突出的环状的第一凸起部即外周侧凸起部114。因此，若密封装置100被安装，则唇基体部110的外周面110a的外周侧凸起部114被加强环240的圆筒状部241的内周面241i而挤压而紧贴，因此，提高表面压力，进而提高密封性。由此，密封装置100可以防止如图7所示的B方向泄漏。在密封装置100被实际安装的状态下(图3)，唇基体部110的外周侧凸起部114成为被加强环240的圆筒状部241的内周面241i挤压的状态。

另外，以如下方式设定外周侧凸起部114的过盈量：在密封装置100安装于冷却水管220的冷却管道221的外周面221a与加强环240的圆筒状部241的内周面241i之间时，外周侧凸起部114不影响通过弹簧250的作用力将滑动构件230按压到转子阀210的外周面210a的动作。

在唇基体部110的下端面110u，在其大致中央附近形成有沿轴线X方向朝下侧突出的环状的下侧凸起部116。因此，若密封装置100被安装，则唇基体部110的下端面110u的下侧凸起部116被滑动构件230的上端面230t挤压而紧贴，因此，提高表面压力，进而提高密封性。由此，密封装置100可以防止如图7所示的A方向泄漏。在密封装置100被实际安装的状态下(图3)，唇基体部110的下侧凸起部116也成为被滑动构件230的上端面230t挤压的状态。

在此，从唇基体部110的上端面110t起至下侧凸起部116为止的沿轴线X的方向的高度Z设定为比滑动构件230的上端面230t与加强环240的凸缘部242的下端面242u之间的间隔G略大。也就是说，作为第二凸起部的下侧凸起部116以唇基体部110的变形与来自滑动构件230的上端面230t的压缩反作用力不会变得过大的方式设定过盈量。

密封唇部120面向冷却水的压力方向P(图8)从唇基体部110的上端面110t的内周侧端缘朝滑动构件230以及冷却管道221、即朝下侧且内周侧倾斜延伸。即，密封唇部120以朝滑动构件230逐渐缩径的方式形成。

密封唇部120通过上侧端面120t、下侧端面120u、以及将上侧端面120t与下侧端面120u进行连接的前端面120s而划定唇部分。密封唇部120的上侧端面120t与唇基体部110的上端面110t由曲线状的弯曲面120w平滑且无缝地连接。另外，密封唇部120的下侧端面120u与唇基体部110的倾斜面110k由曲面120c平滑且无缝地连接。

密封唇部120的下侧端面120u的长度L1以在与冷却管道221的外周面221a接触时形成规定的过盈量的方式设定。另外，密封唇部120的厚度S1即前端面120s的宽度根据在安装密封装置100时对冷却管道221要求的反作用力(即，密封度)的大小而设定。

如图4所示，在密封唇部120中，从唇基体部110的上端面110t以与轴线X正交的方式朝内周侧延伸的假想线VL与该密封唇部120的上侧端面120t形成的唇倾斜角度α例如被设定为60度。然而，该唇倾斜角度α不限于60度，可以在0度＜α＜90度的范围内任意设定。即，密封唇部120虽然朝滑动构件230缩径的同时延伸，但只要在与轴线X正交的方向延伸的假想线VL与密封唇部120形成的角度小于90度即可。例如，如果密封唇部120的内径尺寸不变化，则唇倾斜角度α越大，来自冷却管道221的外周面221a的反作用力越小。

如图5的(A)所示，在与冷却管道221的外周面221a滑动接触的密封唇部120的唇前端122，为了提高密封性，上侧端面120t与前端面120s交叉的角部未实施倒角，而是形成为锐角。但不限于此，在与密封性相比更重视耐久性、产品寿命的情况下，在上侧端面120t与前端面120s交叉的角部，如图5的(B)所示，也可以形成被R倒角的曲线部122r，还可以形成被C倒角而得到的倾斜面(未图示)。即，能够根据密封唇部120的唇倾斜角度α、角部的形状，在考虑兼顾耐久性、制品寿命的同时，有效地防止上述C方向泄漏(图7)。

以下，对具有上述构成的密封装置100的使用状态进行说明。在将本实施方式所涉及的密封装置100配置于由设置于调温器200的内部的滑动构件230和加强环240形成的空间SP后，将冷却水管220的冷却管道221从上侧朝下侧插入并安装。

此时，密封装置100的密封唇部120朝向滑动构件230缩径而延伸，该密封唇部120的朝向与冷却管道221的插入方向大致相同，因此，在插入冷却管道221时能够预先避免因密封唇部120卷起并翻转而造成损伤。

进而，在密封装置100中，在密封唇部120以滑动接触的状态安装于冷却管道221的外周面221a后，通过弹簧250的作用力将加强环240的凸缘部242向下侧按压，此时，密封唇部120也被向下侧按压而进行变形。然而，在滑动构件230的上端面230t与内周面230i之间的角部形成有被C倒角的倾斜面230k，因此，密封唇部120的前端部进入该倾斜面230k与冷却管道221的外周面221a之间的空间，从而避免密封唇部120以及冷却管道221的外周面221a的过度干扰，并能够抑制滑动阻力的增大。

＜其他实施方式＞

在上文中对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，其包含本发明的构思以及权利要求所含的所有形态。另外，可以适当选择性地组合各构成以实现上述课题以及效果的至少一部分。例如，上述实施方式中的各组成部分的形状、材料、配置等能基于本发明的具体的使用形态来适当变更。

另外，本实施方式所涉及的密封装置100被设定为适用于调温器200，但本发明所涉及的密封装置100的适用对象不限于此。本发明能够适用于能利用本发明所起效果的全部的构成。

标号说明

100、300……密封装置，110……唇基体部，110a……外周面，110t……上端面，110u……下端面，110k、110kat、110kau……倾斜面，114……外周侧凸起部，116……下侧凸起部，120……密封唇部，120t……上侧端面，120u……下侧端面，120s……前端面，120w……弯曲面，120c……曲面，122……唇前端，200……调温器，210……转子阀(旋转体)，210a……外周面，220……冷却水管，221……冷却管道(圆筒状构件)，222……凸缘部，224……容纳空间，230……滑动构件，230a……外周面，230u……下端面，230i……内周面，230t……上端面，230k……倾斜面，240……加强环，241……圆筒状部，241i……内周面，242……凸缘部，242s……端面，250……弹簧，g1……间隙，Z……高度，G……间隔，L1……长度，S1……厚度，VL……假想线，α……唇倾斜角度。

Claims

1.一种密封装置，其在圆筒状构件的外周面、加强环的内周面、以及环状的滑动构件之间的空间中可滑动接触地安装于所述圆筒状构件的外周面，所述圆筒状构件绕轴线设置并在内部具有流路，所述加强环配置于所述圆筒状构件的外周侧，并以所述轴线为中心呈圆筒状且截面为倒L字状，所述滑动构件安装在所述加强环且配置在所述圆筒状构件的外周侧，并以所述轴线为中心与规定的旋转体的表面可滑动地接触，

所述密封装置的特征在于，包括：

由弹性体构成的唇基体部，其以紧贴于所述加强环的内周面的状态被安装；以及

由弹性体构成的密封唇部，其与所述唇基体部一体形成，并朝向所述滑动构件逐渐缩径而延伸，并且接触所述圆筒状构件的外周面。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述密封唇部在朝向所述滑动构件进行缩径时，朝向与所述轴线正交的方向延伸的假想线与该密封唇部形成的角度小于90度。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述密封唇部的唇前端的角部形成为锐角。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述唇基体部具有朝向与所述轴线方向正交的方向且朝向所述加强环的内周面突出的第一凸起部，从而对所述加强环的内周面形成规定的过盈量。

5.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述唇基体部具有朝向所述轴线方向且朝向所述滑动构件突出的第二凸起部。

6.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述唇基体部具有在与所述加强环的内周面紧贴的外周面、与所述滑动构件抵接的端面之间的角部实施倒角而得到的倾斜面。

7.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述密封装置安装于调温器。