TWI522555B - 軸封 - Google Patents

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TWI522555B
TWI522555B TW103114061A TW103114061A TWI522555B TW I522555 B TWI522555 B TW I522555B TW 103114061 A TW103114061 A TW 103114061A TW 103114061 A TW103114061 A TW 103114061A TW I522555 B TWI522555 B TW I522555B
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卯之田和史
本井伝尙彥
細川敦
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三菱電線工業股份有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

軸封
本發明係關於一種軸封。
請參照第10圖(A)、第10圖(B)所示，習知之一種(作為單一形密封件的)軸封係使用於汽缸或閥等的空氣壓機器，且一體的具有一U字形密封部42及一防塵唇47，其係裝著在汽缸頭或閥本體之環槽50，連接可往復移動之(桿或心軸等的)軸構件41。
然而，如第10圖(A)、第10圖(B)所示之習知的軸封中，由於內周唇43及外周唇44之(軸構件41的)軸心位置係形成一致之形狀(第10A圖之H43=0)，因此如第10B圖所示，內、外周唇43、44之間的U字形凹槽部55被吸附在環槽50之側壁部51，而喪失了密封性，產生了來自高壓側R之流體向箭頭G所示方向之吹漏的問題。
作為其對策，則如第8圖及第9圖之日本國實開昭60-14356號公報所示，使內周唇43變短，而在內周唇43及外周唇44之間形成設有尺寸差H43的橫剖面形狀。
請參照第8圖及第9圖所示，上述日本國實開昭60-14356號公報等習知軸封40，其係一體的具有向箭頭R方向(以下稱受壓側R)突出之由內周唇43與外周唇44所構成之U字形密封部42，及向箭頭L方向(以下稱低壓側L)突出之擺動用防塵唇47，且在外周唇44之外面形成突出部45。如第9圖所示，該軸封40係裝著在設有插入孔之(汽缸頭等的)雌本 體B的環槽50，該插入孔可供軸構件41任意往復移動的插入，且該軸封40連接軸構件41之外周面41A。該環槽50係具有受壓側R之第一側壁面51、低壓側L之第二側壁面52及凹槽底面53。於將軸封40裝著在環槽50之狀態中，軸封40之外周面部49係抵接凹槽底面53，且形成在軸封40之低壓側L之支持面部46係與第二側壁面52相向。
於第9圖所示之受壓狀態中，軸封40係在U字形密封部42受到壓力，由受壓側R向低壓側L被推壓。此時，支持面部46係被第二側壁面52推壓，防塵唇47係進入雌本體B及軸構件41間之空隙的在軸封40的內部體積移動，並以角隅部P(之第二側壁面52側)為支點產生旋轉力矩M。而且，由於具有該尺寸差H43，且內周唇43具有短的形狀，而該旋轉力矩M係增加。因該旋轉力矩M之歪斜(彈性變形)的起因，而造成防塵唇47由軸構件41浮起之虞。防塵唇47產生浮起的話，則與軸構件41之接觸面壓將變成零(請參照第9圖中之圖表i)，或防塵唇47在軸構件41空出一間隙g而背離。如此，於受壓狀態下，習知的軸封40中，其防塵唇47係喪失了密封性，產生了潤滑油保持性下降的問題。
再者，由於防塵唇47的浮起，偏心追隨性將降低，而產生了耐防塵性下降的缺點。再者，內周唇43的抵接阻力變成過大，或軸封40之腹面48接觸軸構件41，而產生了抵接阻力變成過大的問題。
本發明之一目的係提供一種軸封，可防止前述吸附之吹漏，且可防止受壓狀態下之防塵唇的浮起。
為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種軸封，係裝著在設有插入孔之雌本體之環槽，該環槽係由受壓側之第一側壁面、低壓側之第二側壁面及凹槽底面所構成，且係抵接可任意往復移動的插入該插入孔之軸構件的外周面；該軸封包含由內周 唇與外周唇所形成之該受壓側之U字形密封部，及向該低壓側突出之防塵唇；其中，在抵接該凹槽底面之外周面部，及由與該第二側壁面相向之支持面部所構成之低壓側外周角隅部形成突起部；於受壓狀態下，受到該凹槽底面及該第二側壁面之角隅部的推壓，該突起部係以彈性壓縮變形，而形成被該低壓側外周角隅部吸收的構成。
本發明之軸封，其中，於該受壓狀態下，以該第二側壁面及插入孔之角隅部為支點所產生之旋轉力矩之防塵唇的浮起，其係形成由該突起部之該彈性壓縮變形所產生之往徑內方向之彈性反附加力予以防止的構成。
根據本發明之軸封，於受壓狀態下，藉由突起部之彈性壓縮變形所產生之彈性反附加力，而可防止來自軸構件之防塵唇之浮起。隨著該防止浮起，可提昇灰塵侵入防止性能(亦稱耐防塵性)，且可提昇潤滑油保持性。而且，可防止由環槽之脫落。再者，在環槽之尺寸精確度及軸構件之尺寸精確度下降，且孔部軸心與軸構件軸心會偏心的空壓機器等中，本發明之防塵唇之偏心追隨性較佳，並可確保耐防塵性、密封性及潤滑油保持性。
〔本發明〕
1‧‧‧軸構件
1A‧‧‧外周面
11‧‧‧內周腹部
12‧‧‧第二側壁面
13‧‧‧第一側壁面
14‧‧‧凹槽底面
15‧‧‧外周面部
16‧‧‧角隅部
17‧‧‧潤滑油密封室
2‧‧‧環槽
3‧‧‧內周唇
4‧‧‧外周唇
5‧‧‧突出部
6‧‧‧支持面部
7‧‧‧防塵唇
8‧‧‧低壓側外周角隅部
9‧‧‧突起部
10‧‧‧U字形密封部
20‧‧‧插入孔
B‧‧‧雌本體
C1‧‧‧空隙
C2‧‧‧空隙
D‧‧‧深度尺寸
D12‧‧‧深度尺寸
D13‧‧‧深度尺寸
F‧‧‧彈性反附加力
g‧‧‧間隙
H‧‧‧高度尺寸
L‧‧‧低壓側
M‧‧‧旋轉力矩
M7‧‧‧浮起
P‧‧‧角隅部
P9‧‧‧面壓
Pmax‧‧‧頂點
R‧‧‧受壓側
〔習知〕
40‧‧‧軸封
41‧‧‧軸構件
41A‧‧‧外周面
42‧‧‧U字形密封部
43‧‧‧內周唇
44‧‧‧外周唇
45‧‧‧突出部
46‧‧‧支持面部
47‧‧‧防塵唇
48‧‧‧腹面
49‧‧‧外周面部
50‧‧‧環槽
51‧‧‧第一側壁面
52‧‧‧第二側壁面
53‧‧‧凹槽底面
55‧‧‧U字形凹槽部
B‧‧‧雌本體
G‧‧‧流體向箭頭
g‧‧‧間隙
H43‧‧‧尺寸差
L‧‧‧低壓側
M‧‧‧旋轉力矩
M7‧‧‧浮起
P‧‧‧角隅部
R‧‧‧受壓側
第1圖係將本發明之一實施形態以自由狀態揭示之剖面圖。
第2圖係揭示受壓狀態之橫剖面形狀及面壓分布之圖，圖表(i)係揭示軸構件及防塵唇之面壓分布之圖，圖表(ii)係揭示支持面部及第二側壁面之面壓分布之圖，圖表(iii)係揭示外周面部及凹槽底面之面壓分布之圖。
第3圖係揭示局部剖面之立體圖。
第4圖係將本發明之另一實施形態以自由狀態揭示之剖面圖。
第5圖係揭示受壓狀態之橫剖面形狀及面壓分布之圖，圖表(i)係揭示軸構件及防塵唇之面壓分布之圖，圖表(ii)係揭示支持面部及第二側壁面之面壓分布之圖，圖表(iii)係揭示外周面部及凹槽底面之面壓分布之圖。
第6圖係將本發明之再一實施形態以自由狀態揭示之剖面圖。
第7圖係揭示突起部之實施例之剖面圖，(a)係另一實施例之剖面圖，(b)係再一實施例之剖面圖，(c)係更一實施例之剖面圖。
第8圖係揭示習知軸封之自由狀態之剖面圖。
第9圖係揭示習知軸封之受壓狀態之橫剖面形狀及面壓分布之圖，圖表(i)係揭示軸構件及防塵唇之面壓分布之圖，圖表(ii)係揭示支持面部及第二側壁面之面壓分布之圖，圖表(iii)係揭示外周面部及凹槽底面之面壓分布之圖。
第10圖係習知軸封之剖面圖。
為讓本發明之上述及其它目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明之軸封係使用於空氣壓機器之汽缸或閥等的往復移動部。如第1~3圖所示，軸封係裝著在設有插入孔20之雌本體B之環槽2，環槽2係由受壓側(高壓側)R之第一側壁面13、低壓側L之第二側壁面12及凹槽底面14所構成，且係抵接可任意往復移動的插入插入孔20之軸構件1的外周面1A。本發明中，雌本體B係指汽缸頭或閥本體等；軸構件1係指桿或心軸。雌本體B之插入孔20中，與環槽2之受壓側R之空隙C1相較下，環槽2之低壓側L之空隙C2設定為較大。此為，在環槽2之低壓側L中，為了在雌本體B及軸構件1的外周面1A之間，供防塵唇7插入且抵接軸構件1之外周面1A之故。再者，本發明之軸封，若是低壓 用的話，則不限定為氣壓機器，亦可使用在油壓機器。軸封之材質，係使用橡膠類材料。
本發明之軸封包含向受壓側R突出之內周唇3與外周唇4所形成之U字形密封部10，及向低壓側L突出之防塵唇7。於第2圖所示之受壓狀態下，U字形密封部10係在內周唇3及外周唇4受壓，並使內周唇3抵接軸構件1之外周面1A，且使外周唇4(及外周面部15)緊密接觸凹槽底面14。在自由狀態之外周唇4的外面，設有突出部5。內周唇3及防塵唇7之間的內周面，形成凹狀之內周腹部11，藉由內周唇3、防塵唇7及內周腹部11，而可在與軸構件1之間形成潤滑油密封室17。
再者，如第1圖及第3圖所示，本發明之軸封係在抵接凹槽底面14之外周面部15，及由相向於第二側壁面12之支持面部6所形成之低壓側外周角隅部8，形成突起部9。突起部9係形成剖面圓弧狀，且向低壓側外周角隅部8之外周面部15形成突出(膨脹)。
於第2圖所示之受壓狀態下，低壓側外周角隅部8係被凹槽底面14及該第二側壁面12之角隅部16推壓，突起部9係以彈性壓縮變形而被低壓側外周角隅部8吸收。換言之，突起部9係在低壓側外周角隅部8及角隅部16之間被壓縮(彈性變形)，而低壓側外周角隅部8及角隅部16形成緊密接觸。
受壓狀態下，U字形密封部10係受壓，且由受壓側R向低壓側L推壓，且支持面部6係被推壓在第二側壁面12。此時，由於環槽2之低壓側L的空隙C2比較大，且低壓側第二側壁面12之深度尺寸D12(比受壓側第一側壁面13之深度尺寸D13)小，因此藉由較大深度尺寸D之範圍的U字形密封部10的受壓，以角隅部P為支點，產生旋轉力矩M。換言之，為了防塵唇7而設定了較大的空隙C2，且流體壓力係由深度尺寸D整體往第2圖之左方向作用。對於該流體壓力，第二側壁面12係(藉由該 空隙C2之存在)偏位於徑外方向，且於該已偏位之第二側壁面12受壓。因此，軸封整體接受到旋轉力矩M。藉由前述旋轉力矩M的產生，防塵唇7係如浮起M7箭頭所示，形成想要浮起。
然而，第2圖所示之受壓狀態中，第1圖之突起部9產生彈性壓縮變形至與環槽2之凹槽底面14的形狀一致為止，且產生如第2圖中之箭頭F所示之往徑內方向的彈性反附加力。藉由該彈性反附加力F，防止來自軸構件1之防塵唇7之浮起M7。即，彈性反附加力F不僅可消除防塵唇7想要浮起之浮起M7箭頭方向的力量，進而往徑內方向推壓，而以第2圖之圖表(ii)所示之面壓保持接觸。
如第2圖之圖表(ii)所示，第二側壁面12及支持面部6之間，在角隅部P之位置產生面壓的最高點(頂點)。另一方面，如圖表(iii)所示，凹槽底面14及外周面部15中，藉由突起部9的斥力，而在角隅部16附近產生高的面壓P9。該高的面壓P9，係可產生前述的彈性反附加力F。如此，於受壓狀態下，可利用彈性反附加力F防止由角隅部P為中心之旋轉力矩M所產生之浮起M7。其結果，於受壓狀態中，可得知軸構件1及防塵唇7係以如圖表(i)所示之適當山形狀的面壓分布形成抵接。
相對於由軸構件1至凹槽底面14止之環槽2的深度尺寸D，將於自由狀態下之內周腹部11至突起部9之前端為止的高度尺寸H設定為稍微小，以形成不會由環槽2之低壓側L脫落之構成。於受壓狀態中，由於突起部9係以彈性壓縮變形而被低壓側外周角隅部8吸收，即使相對於深度尺寸D之高度尺寸H的差異僅是稍微小，亦可避免內周腹部11接觸軸構件1，且以低摩擦可任意移動。
接著，就本發明之另一實施形態予以說明。
請參照第4圖所示，形成在低壓側外周角隅部8之突起部9，其係突出(膨脹)於低壓側外周角隅部8之支持面部6側。由於其他之構造 係與前述實施形態相同，因此省略其說明。
請參照第5圖所示，於受壓狀態下，U字形密封部10係受壓，突起部9係被推壓在第二側壁面12，突起部9係以彈性壓縮變形而被低壓側外周角隅部8吸收。如圖表(ii)所示，藉由突起部9之斥力，在角隅部16附近面壓將增加，而以頂點Pmax表示。低壓側外周角隅部8係被推壓在凹槽底面14及第二側壁面12之角隅部16，且藉由突起部9之彈性壓縮變形的體積移動，而如圖表(iii)所示，在角隅部16附近，低壓側外周角隅部8係強力的接觸凹槽底面14，以面壓P9表示，且藉由箭頭所示之往徑內方向之彈性反附加力F，可防止防塵唇7之浮起M7，並保持如圖表(iii)所示之適當的面壓。如此，可防止於受壓狀態下，以角隅部P為中心之旋轉力矩M所產生之來自軸構件1之防塵唇7的浮起M7。其結果，於受壓狀態中，軸構件1及防塵唇7係以如圖表(i)所示之適當山形狀的面壓分布形成抵接。
接著，就本發明之再一實施形態予以說明。
請參照第6圖所示，在低壓側外周角隅部8，較佳形成向外周面部15側及支持面部6側突出(膨脹)之傾斜方向的突起部9。於受壓狀態中，與第2圖同樣的被推壓在凹槽底面14及第二側壁面12之角隅部16，且突起部9係以彈性壓縮變形被低壓側外周角隅部8吸收。其他之構造，係與前述實施形態相同。
再者，本發明係可作設計之變更，例如第7圖(a)所示，突起部9亦可使其端面形狀形成四角形狀。再者，亦可形成如第7圖(b)所示之梯形形狀，或是較佳形成如第7圖(c)所示之三角形狀。
再者，第3圖中，雖然突起部9係形成圓周上連續的形狀，惟並不限定為該實施形態，例如亦可形成斷續的形狀(圖示省略)。
如前所述，有關本發明之軸封，由於其係形成裝著在設有插 入孔20之雌本體B之環槽2，環槽2係由受壓側R之第一側壁面13、低壓側L之第二側壁面12及凹槽底面14所構成，且係抵接可任意往復移動的插入插入孔20之軸構件1的外周面1A；軸封包含由內周唇3與外周唇4所形成之受壓側R之U字形密封部10，及向低壓側L突出之防塵唇7；其中，在抵接凹槽底面14之外周面部15，及由與第二側壁面12相向之支持面部6所構成之低壓側外周角隅部8形成突起部9；於受壓狀態下，受到凹槽底面14及第二側壁面12之角隅部16的推壓，突起部9係以彈性壓縮變形，而形成被低壓側外周角隅部8吸收的構成；因此，於受壓狀態下，藉由突起部9之彈性壓縮變形，產生徑內方向的彈性反附加力F，且由該彈性反附加力F，可防止來自軸構件1之防塵唇7的浮起。藉此，可提昇潤滑油保持性，且減少抵接阻力。再者，可保持防塵唇之偏心追隨性，並提昇耐防塵性及潤滑油保持性。再者，可防止由環槽之脫落。
再者，因為於受壓狀態下，以第二側壁面12及插入孔20之角隅部P為支點所產生之旋轉力矩M之防塵唇7的浮起M7，其係形成由突起部9之彈性壓縮變形所產生之往徑內方向之彈性反附加力F予以防止的構成；因此，以簡單的構成即可達成預期的目的，且可防止防塵唇之浮起，具有優良之偏心追隨性，亦具有優良的潤滑油保持性。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧軸構件
1A‧‧‧外周面
11‧‧‧內周腹部
12‧‧‧第二側壁面
13‧‧‧第一側壁面
14‧‧‧凹槽底面
15‧‧‧外周面部
16‧‧‧角隅部
17‧‧‧潤滑油密封室
2‧‧‧環槽
3‧‧‧內周唇
4‧‧‧外周唇
6‧‧‧支持面部
7‧‧‧防塵唇
8‧‧‧低壓側外周角隅部
10‧‧‧U字形密封部
20‧‧‧插入孔
B‧‧‧雌本體
C1‧‧‧空隙
C2‧‧‧空隙
D‧‧‧深度尺寸
D12‧‧‧深度尺寸
D13‧‧‧深度尺寸
F‧‧‧彈性反附加力
L‧‧‧低壓側
M‧‧‧旋轉力矩
M7‧‧‧浮起
P‧‧‧角隅部
P9‧‧‧面壓
R‧‧‧受壓側

Claims (2)

  1. 一種軸封，係裝著在設有插入孔之雌本體之環槽，該環槽係由受壓側之第一側壁面、低壓側之第二側壁面及凹槽底面所構成，且係抵接可任意往復移動的插入該插入孔之軸構件的外周面；該軸封包含由內周唇與外周唇所形成之該受壓側之U字形密封部，及向該低壓側突出之防塵唇；其中，在抵接該凹槽底面之外周面部，及由與該第二側壁面相向之支持面部所構成之低壓側外周角隅部形成突起部；於受壓狀態下，受到該凹槽底面及該第二側壁面之角隅部的推壓，該突起部係以彈性壓縮變形，而形成被該低壓側外周角隅部吸收的構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之軸封，其中，於該受壓狀態下，以該第二側壁面及插入孔之角隅部為支點所產生之旋轉力矩之防塵唇的浮起，其係形成由該突起部之該彈性壓縮變形所產生之往徑內方向之彈性反附加力予以防止的構成。
TW103114061A 2013-07-09 2014-04-17 軸封 TWI522555B (zh)

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