CN1311177C - 密封装置 - Google Patents

Abstract

因为将密封唇(7)和轴(3)周面的滑动部位设成为滑动面(10)，所以能够减低在初期工作时的表面压力，抑制密封唇(7)的磨耗的扩大而且能够实现延长密封装置(1)的寿命。另外，因为从大气侧倾斜面(11)到滑动面(10)设置有螺纹突起(12)，所以在初期和长期使用之后都能够长期发挥良好的密封性。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及例如在各种装置的轴封部所使用的油封等密封装置，特别是涉及在密封唇的大气侧倾斜面上有螺纹突起的构造。

背景技术

以往，作为这种密封装置，已知的有例如特开平9-42463号公报中所公开的如图7所示的装置。

该密封装置100，被安装在作为被相对旋转自如地组装在一起的2个部件的壳体102和轴103之间的环状间隙中，密封其环状间隙而防止油等密封对象的泄漏。

密封装置100，被构成为具有嵌合在被设置于壳体102上的轴孔的内周面上的环状的密封本体105、和嵌合在该密封本体105上并富有刚性的补强环104。

密封本体105，具备从大气侧A向着密封对象侧O沿内径方向延伸的密封唇107。另外，在密封唇107的前端部上设置有截面楔形的唇前端110。该唇前端110，相对于轴103的周面而具有规定的过盈量，借助其弹性复原力与轴103的周面滑动自如地密封接触，从而防止密封对象的泄漏。

另外，在密封唇107的大气侧倾斜面111上，形成有螺纹突起112。螺纹突起112，呈现出组合了高度及宽度在轴向中途部最大的船底形的船底螺纹部112a、和高度及宽度大致一定的平行螺纹部102b而成的形状。平行螺纹部102b，与船底螺纹部112a的唇前端110侧的端部连接，并延伸设置到唇前端110。

这样通过在密封唇107的大气侧倾斜面111上设置连续性地组合了船底螺纹部112a和平行螺纹部112b的螺纹突起112，而用平行螺纹部112b确保初期的密封性，同时用船底螺纹部112a防止在密封唇107的磨耗扩大过程中的密封性的降低。

但是，在如上所述的以往技术的情况下，会产生如下所述的问题。

通常，由橡胶状弹性体构成的密封装置，是在成形模中注入橡胶原料并进行硫化成形而制造的。因此，为了在密封唇上设置螺纹突起，必须预先在成形模上形成与螺纹形状相吻合的凹陷。

在此，为了获得组合有如上所述的2个不同形状的螺纹突起112，在加工成形模时，需要图8所示的2个工序。即首先，如图8A所示，将具有直线状的刀刃的刀具114向成形模116按压，形成与平行螺纹部相对应的凹陷117，然后，如同图B所示，使具有弧状刀刃的刀具115与凹陷117重合而进行按压，形成与船底螺纹部相对应的凹陷118。这样在以往构成的密封装置中，会导致成形模116的加工工序的复杂化、烦杂化，同时要求较高的加工精度。

另外，因为以往的密封唇107的唇前端110是尖棱(シヤ一プエツジ)，所以还存在有在初期工作时的夹紧压力(表面压力)变大，致使唇前端110的磨耗的扩大加快这样的问题。

进而，在以往的楔形唇的情况下，在硫化成形后、在从成形模116中取出密封本体之后，需要用切刀切除唇前端的不需要的部分，从而会导致密封装置自身加工工序的烦杂化和成本上升。另外，还存在有在该切刀切除工序中容易发生切除位置偏差这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而制作完成的，其目的在于提供一种加工容易、同时磨耗的扩大慢、在初期和长期使用之后都能长期发挥良好的密封性的密封装置。

为了达成上述目的，本发明的密封装置，是对被相对旋转自如地组装在一起的2个部件间的环状间隙进行密封的密封装置，该装置具备沿前述2个部件中的一方的部件的周面滑动的密封唇，其特征在于，前述密封唇具备：沿着前述周面的滑动面；从该滑动面的大气侧端缘开始逐渐扩大与前述周面的间隔地倾斜的大气侧倾斜面；和设置于从大气侧倾斜面到前述滑动面的螺纹突起。

因为密封唇和部件周面的滑动部位为面(滑动面)，所以与以往那样的楔形唇相比，能够减低在初期工作时的表面压力。由此，密封唇的滑动部位的磨耗的扩大变慢，能够实现延长密封装置的寿命。

另外，因为螺旋突起是被从大气侧倾斜面到滑动面而设置的，所以在长期工作时(磨耗扩大时)及初期工作时的任一种情况下，螺纹突起都可与部件周面良好地接触。即，在初期工作时，螺纹突起中被配置在滑动面上的螺纹部分与部件周面接触而发挥螺杆泵效果，确保初期的密封性，另一方面，在该螺纹部分的磨耗扩大的情况下，则被配置在大气侧倾斜面上的螺纹部分就会与部件周面接触，维持、提高螺杆泵效果，防止在磨耗扩大时的密封性的降低。从而，在初期和长期使用之后都能够长期地发挥良好的密封性。

在制作组合了初期工作时用的和磨耗扩大时用的2种螺纹部分的螺纹突起的时候，在以往，使用与各自的螺纹部分相对应的2种加工工具(刀具)进行成形模的加工是必需的。其原因在于，2种螺纹部分的连接部是不连续地连接的，并且，其连接部的内角为凹角(大于180°的角)，所以通常，会导致以一次切削即可加工出与这样的凹角相对应的凹陷的刀具的制造极其困难。

因此，在本发明中，采用初期工作时用的螺纹部分和磨耗扩大时用的螺纹部分的连接部的内角为凸角这样的结构，来解决上述问题。

例如首先，将螺旋突起设成跨及滑动面和大气倾斜面这2个面而配置的结构，以能够分别地在初期工作时使被配置在滑动面上的螺纹部分起主导作用、在磨耗扩大时使被配置在大气侧倾斜面上的螺纹部分起主导作用，所以可实现初期工作时用和磨耗扩大时用的2个阶段的螺纹作用。

在此大气侧倾斜面，是以从滑动面的大气侧端缘开始逐渐扩大其与部件周面的间隔的方式被倾斜地设置的，滑动面和大气侧倾斜面的内角为凸角。这样一来，初期工作用的螺纹部分和磨耗扩大时用的螺纹部分的连接部的内角也能够设定为凸角。

即使2个螺纹的连接部分不连续，只要该连接部分的内角为凸角，则与所述那样的形状相对应地对刀具的刀刃进行加工是比较容易的。因此，根据上述结构，只要使用与这种螺纹形状相吻合的刀具，就能够实现密封装置的成形模的加工工序的简略化及容易化。

另外，螺纹突起，优选为被沿着大气侧倾斜面而设置，并且，在滑动面侧的端部呈被沿着滑动面切除过的形状。

如果是与这样的螺纹形状相对应的凹陷，则通过使用在刀刃的端部设置切缺的刀具，就能够利用一次切削来进行加工。另外，作为切缺的形状，有锥状的直线性的切缺、和R状的曲线性的切缺，任何一种都可以。不过，在设为直线性地切除过的形状的情况下，不仅是刀具本身的加工变得容易，而且即使是在将刀具按压在成形模上时按压位置沿轴向稍微有些偏离的情况下，几乎也不会给螺纹突起的切缺部的螺纹高度(距滑动面的高度)带来影响，能够抑制起因于加工精度的密封性能的偏差。

进而，优选为，除了上述密封装的结构以外，将第2螺纹突起仅设于滑动面上。

由此，因为在初期工作时，滑动面、螺纹突起及第2螺纹突起与部件周面接触，所以能够提高螺纹突起的螺杆泵效果，能够进一步提高初期密封性。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的密封装置的简要剖视图。

图2是同一实施方式的密封装置的要部剖视图。

图3是表示用于形成与螺纹突起相对应的凹陷的刀具的图。

图4是表示在成形模上形成与螺纹突起相对应的凹陷时的情况的示意图。

图5是本发明的第2实施方式的密封装置的简要剖视图。

图6本发明的另一实施方式的密封装置的简要剖视图。

图7是以往的密封装置的简要剖视图。

图8是表示在成形模上形成与以往的螺纹突起相对应的凹陷时的情况的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图，举例详细说明该发明的较佳实施方式。不过，被记载在该实施方式中的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别特定的记载，就没有将本发明的范围仅限于此的意思。

第1实施方式

参照图1及图2，对本发明的第1实施方式的密封装置进行说明。

图1，是本实施方式的密封装置1的简要剖视图，图2，是密封装置1的要部剖视图。

该密封装置1，被安装在作为被互相同心地相对旋转自如地组装在一起的2个部件壳体2和轴3之间的环状间隙中，对其环状间隙进行密封，防止油等密封对象的泄漏。

密封装置1，被构成为具有嵌合在被设置于壳体2上的轴孔的内周面上的环状的密封本体5、和嵌合在该密封本体5中并富有刚性的补强环4。

补强环4，是具有沿着轴孔内周面而设置的圆筒部4a、和从圆筒部4a的大气侧A端部沿径向向内延伸的内向凸缘部4b的截面L字状的金属制的环状部件。

密封本体5，从补强环4的圆筒部4a外周面直到内向凸缘部4b的大气侧A端面及密封对象侧O端面，由被一体地烘烤固定的橡胶状弹性体构成。

密封本体5之中，被固定在补强环4的圆筒部4a外周面上的外周密封部6，相对于壳体2的轴孔内周面具有规定的过盈量。外周密封部6，受到来自补强环4的圆筒部4a的嵌合刚性而被牢固地固定在轴孔内周面上，同时防止来自轴孔内周面的密封对象的泄漏。再者，外周密封部6并不是必须的构成要件，也可以采用使补强环4的圆筒部4a直接与轴孔内周面配合的构成(金属嵌合型)。

另一方面，在密封本体5的轴3侧，设置有从补强环4的内向凸缘部4b的内端向密封对象侧O沿内径方向延伸的密封唇7、和相反地向大气侧A沿内径方向延伸的防尘唇8。

防尘唇8，截面呈板状，其唇前端与轴3的周面滑动自如地密封接触。由此，防止来自大气侧的灰尘的侵入。

密封唇7，具有面对密封对象侧O的密封对象侧倾斜面9、面对大气侧A的大气侧倾斜面11、和被配置在该密封对象侧倾斜面9和大气侧倾斜面11之间的滑动面10。

密封唇7的密封对象侧倾斜面9，以从滑动面10的密封对象侧O端缘向密封对象侧O、逐渐地扩大与轴3的周面之间的间隔的方式倾斜。密封对象侧倾斜面9的相对于轴3的周面的倾斜角θ₁(图2)，优选为设定在45°±10°的范围内。

另一方面，密封唇7的大气侧倾斜面11，以从滑动面10的大气侧A端缘向着大气侧A、逐渐扩大与轴3的周面之间的间隔的方式倾斜。大气侧倾斜面11的相对于轴3的周面的倾斜角θ₂，优选为设定在25°±10°的范围内。

而且，在密封对象侧倾斜面9和大气侧倾斜面11之间，沿着轴3的周面设置有滑动面10。即，密封唇7的唇前端部，从密封对象侧O到大气侧A，连续地形成有密封对象侧倾斜面9、滑动面10及大气侧倾斜面11，构成截面大致呈梯形形状的平坦式的滑动部。

再者，滑动面10的相对于轴3的周面的倾斜角θ₃，优选设定在10°±10°的范围内。也就是说，滑动面10，虽然是大体沿着轴3的周面的，但优选为以向着大气侧A使与轴3的周面之间的间隔逐渐扩大的方式倾斜地设置。不过，必须满足θ₃＜θ₂的关系。

进而在本实施方式中，从密封唇7的大气侧倾斜面11到滑动面10设置有螺纹突起12。

螺纹突起12，是以沿着大气侧倾斜面11而设置的船底形的船底螺纹为基本形状的，但是滑动面10侧的端部(切缺部12a)则呈现出被沿着滑动面10(或者轴3的周面)切除了的形状。而且，切缺部12a的前端12b，一直达到滑动面10。

切缺部12a的相对于轴3的周面的角度θ₄，优选为设定在0°～45°的范围内。即，切缺部12a，优选为设置成与轴3的周面大致平行，或者以向着密封对象侧O使其与轴3的周面之间的间隔逐渐扩大的方式倾斜地设置。

由此，螺纹突起12之中被配置在大气侧倾斜面11上的螺纹部分(船底螺纹部分)、和被配置在滑动面10上的螺纹部分(切缺部12a)的连接部的内角为凸角(比180°更小的角)。

上述构成的唇前端部，如图1所示，相对于轴3的周面具有规定的过盈量。从而，在将密封装置1安装在轴3上时，密封唇7以扩径的方式受到弹性变形，借助该弹性恢复力而滑动自如地与轴3的周面密封接触。再者，在密封唇7的外周侧、滑动面10的正背面的位置上，安装有在唇前端部上加载向轴3的压迫力的环状螺旋弹簧13。

在这种结构的密封装置1中，在初期工作时，首先滑动面10和螺纹突起12的切缺部12a与轴3的周面接触。从而，通过由滑动面10产生的吸入效果和由螺纹突起12产生的螺杆泵效果，能够获得良好的密封性，能够可靠地防止来自密封对象侧O的密封对象的泄漏。

另外，在长期工作时，当螺纹前端部的磨耗扩大时，滑动面10的接触宽度增大，与此相对应地螺纹突起12的船底螺纹部分就会与轴3的周面接触，螺纹突起12的接触宽度也增大。另外，在此所谓接触宽度，是指与轴3的周面的接触面的轴向的宽度。

由螺纹突起12产生的螺杆泵效果，是由滑动面10的接触宽度和螺纹突起12的接触宽度的比率所决定的，根据本实施方式的结构，随着磨耗的扩大螺纹突起12的接触宽度增大，因此，即使在长期工作时密封性也不会降低，能够维持良好的密封性。

这样，因为是使螺纹突起12沿着大气侧倾斜面11及滑动面10而设置的，所以能够以切缺部12a确保初期的密封性，并且，即使在磨耗扩大时也能够防止密封性的低下，因此，在初期和长期使用之后都能够长期发挥良好的密封性。

另外，在本实施方式中，因为唇前端部的滑动部位为面(滑动面10)，所以与以往那样的楔形唇相比，能够减低初期工作时的夹紧压力。由此，唇前端部的磨耗的扩大变慢，能够延长密封装置1的使用寿命。

进而，根据本实施方式的密封装置1，通过采用上述结构，还能够实现成形模的加工及密封装置本身的加工的容易化。下面，对该点进行详细说明。

通常，由橡胶状弹性体构成的密封装置，是在成形模中注入橡胶原料并进行硫化成形而制作形成的。因此，为了在密封唇上设置螺纹突起，需要预先在成形模上形成与螺纹形状相吻合的凹陷。

在以往例所述那样的组合了2种螺纹形状的螺纹突起的情况下，必须使用不同的刀具分别形成与平行螺纹部相对应的凹陷和与船底螺纹部相对应的凹陷。这是因为，平行螺纹部和船底螺纹部是不连续地连接的，而且，其连接部分的内角为凹角，因此，一般地，会导致以一次切削即可加工与这样的凹角相对应的凹陷的刀具的制造极其困难。

另一方面，根据本实施方式的构成，采用了如下的结构，即，设置沿着轴3的周面的滑动面10，并从大气侧倾斜面11到滑动面10设置螺纹突起12，因此，能够将作为主要用于确保初期密封性的部分的切缺部12a、和作为主要用于确保磨损扩大时的密封性的部分的船底螺纹部的连接部的内角制成凸角。

如果是与这样的螺纹形状相对应的凹陷，则通过使用在刀刃的端部设有切缺的刀具，就能够通过一次加工来形成。即，能够更简单地实现与组合了平行螺纹和船底螺纹的螺纹突起起到同样的作用效果的螺纹突起。

对于具体的成形模的加工方法，参照图3及图4进行说明。图3是表示用于形成与螺纹突起相对应的凹陷的刀具的图，A是侧视图，B是立体图。另外，图4是表示在成形模上形成与螺纹突起相对应的凹陷时的情况的说明图。

如图3所示，在本实施方式中所使用的刀具14，具有与船底螺纹部相对应的弧状的刀刃15，同时具有其刀刃15的一端部具有被呈直线状地切除而成的切缺刀刃15a。这样的刀刃形状的制作比较容易。而且，如图4所示，只要将刀具14向成形模16按压，就能够以一次加工形成有与螺纹形状相对应的凹陷17。

这样，根据本实施方式的构成，可以在成形模上一次刻出2种不同形状的螺纹部分，能够实现成形模的加工工序的简略化和容易化。

另外，由于将确保初期密封性的部分的螺纹形状设成为直线状地切除而成的形状，所以不仅刀具14的加工变得容易，而且即使在将刀具14按压在成形模16上时按压位置沿轴向稍微有些偏离的情况下，也不会给螺纹突起12的切缺部12a的螺纹高度(距滑动面10的高度)带来影响，能够抑制起因于加工精度的密封性能的偏差。

进而，由于唇前端部是由滑动面10构成的，所以不需要切刀切除工序，因此仅用铸模成形就能够制作密封本体，且还能够实现密封装置自身的加工工序的简略化和容易化。

第2实施方式

在图5中表示的是本发明的第2实施方式。在上述第1实施方式中，采用了从大气侧倾斜面到滑动面设置螺纹突起的结构，但是在本实施方式中，采用的是除此以外还在滑动面上设置有第2螺纹突起的结构。

因为对于其他的结构及作用与第1实施方式相同，所以对于相同的构成部分标以相同的标号，其说明省略。

本实施方式的密封唇7，在其滑动面10上具有作为第2螺纹突起的平行螺纹突起18。平行螺纹突起18，从滑动面10的大气侧A端缘到密封对象侧O端缘而被形成，高度、宽度都呈大致一定的形状。

通过在滑动面10上设置平行螺纹突起18，在初期工作时，滑动面10、平行螺纹突起18及螺纹突起12的切缺部12a与轴3的周面接触，因此能够提高由螺纹突起产生的螺杆泵效果，能够进一步提高初期密封性。

再者，因为为了形成这种形状的平行螺纹突起18，只要将具有直线状的刀刃的刀具按压在成形模的相应部分上、刻出与螺纹形状相对应的凹陷即可，所以成形模的加工以及密封装置自身的加工时的困难性较小。

其他实施方式

在上述的实施方式中，采用了船底形的螺纹突起，但是螺纹突起的形状不限于此，可以采用各种各样的螺纹形状。将其一个例子表示在图6中。

在图6A中，从密封唇7的大气侧倾斜面11到滑动面10，设置有平行螺纹形状的螺纹突起19。螺纹突起19，以高度及宽度大致一定的平行螺纹形状为基本形状，但是滑动面10侧的端部(切缺部19a)呈现出被沿着轴的周面切除过那样的形状。

另外，在图6B中，从密封唇7的大气侧倾斜面11到滑动面10，设置有锥形形状的螺纹突起20。螺纹突起20，以高度及宽度越向大气侧越是变大那样的锥形形状为基本形状，但是滑动面10侧的端部(切缺部20a)呈现出被沿着轴的周面切除过那样的形状。

在这样的螺纹突起19、20的情况下也一样，能够起到与上述第1实施方式一样的作用效果。

产业上的利用可能性

本发明，因为将密封唇和部件周面的滑动部位(滑动面)制成为面，所以能够减低在初期工作时的表面压力，并能够抑制密封唇的磨耗的扩大而延长密封装置的寿命。

另外，因为在滑动面和大气侧倾斜面两者上设置有螺纹突起，所以能够借助螺纹突起的螺杆泵效果，在初期和长期使用后均能长期发挥良好的密封性。

另外，因为将被配置在大气侧倾斜面上的螺纹部分、和被配置在滑动面上的螺纹部分的连接部的内角设成为凸角，所以能够实现在密封装置的成形模上加工与螺纹突起相对应的凹陷的工序的简略化及容易化。

另外，只要将螺纹突起沿着大气侧倾斜面设置，并且，在滑动面侧的端部设成为沿着滑动面切除过那样的形状，就能够实现加工的进一步容易化。进而，在设成为直线状地切除过那样的形状的情况下，除了刀具自身的加工容易化以外，还能够抑制起因于加工精度的密封性能的偏差，提高密封装置的可靠性。

进而，如果在滑动面上设置第2螺纹突起，则能够使在初期工作时的密封性进一步提高。

Claims (3)

1.一种密封装置，它是对被相对旋转自如地组装在一起的2个部件间的环状间隙进行密封的密封装置，该装置具有沿前述2个部件中的一方的部件的周面滑动的密封唇，其特征在于，

前述密封唇具备：

沿着前述周面的滑动面；

从该滑动面的大气侧端缘开始逐渐扩大与前述周面的间隔地倾斜的大气侧倾斜面；和

设置于从大气侧倾斜面到前述滑动面的螺纹突起；

前述螺纹突起，被沿着前述大气侧倾斜面而设置，并且，在前述滑动面侧的端部呈被沿着该滑动面切除过的形状。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，前述螺纹突起的被配置在前述大气侧倾斜面上的部分、和被配置在前述滑动面上的部分的连接部的内角为凸角。

3.如权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，将第2螺纹突起仅设于前述滑动面上。

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