CN104040228B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置，能够在轴壳为树脂制时，以简单的结构抑制该密封装置从轴壳脱出。其特征是，壳体(110)包括：与小直径孔部(31)的内周面嵌合的圆筒部(111)；从该圆筒部(111)的端部向外周面侧延伸，且与小直径孔部(31)和大直径孔部(33)的阶梯面(32)抵接，而对密封装置(100)定位的法兰部(112)；和从该法兰部(112)的端部向轴线方向且向与圆筒部(111)相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜的爪部(113)。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，其用于对轴和轴壳之间的环形间隙进行密封。
背景技术
结合图8对现有技术的密封装置进行说明。图8是表示现有技术的密封装置安装时的情形的示意剖视图。
密封装置200用于对具有轴孔的轴壳30和在轴孔内穿过的转轴21之间的环形间隙加以封闭。设置于轴壳30的轴孔包括小直径孔部31和大直径孔部33。密封装置200具有组装有密封部件等的金属制壳体210，而形成衬套。
对于如上所述的密封装置200，按照图中箭头X方向，从大直径孔部33侧向小直径孔部31侧进行安装。密封装置200的壳体210包括嵌合于小直径孔部31内周面的圆筒部211；和从圆筒部211的端部向外周面侧延伸，且与小直径孔部31和大直径孔部33的阶梯面32抵接的法兰部212。由此，通过***密封装置200直到使法兰部212与阶梯面32抵接，将密封装置200以定位于轴壳30内的状态固定。
在此，在使用铝等金属作为轴壳30的材料时，密封装置200保持稳定地安装在轴壳30内的状态。与此不同，在为了实现轻量化等目的，而将PPS等树脂材料用作轴壳30的材料时，因高温使用时的疲劳及热膨胀的影响，会使与壳体210中圆筒部211的小直径孔部31嵌合固定的力下降。因此，在对密封装置200作用与图中X方向反方向的力时，会使密封装置200脱出，造成密封功能受损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本实用新型授权第3137481号公报
专利文献2:日本实公昭61－2376号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封装置，即使轴壳是树脂制的，也能够以简易的结构抑制其从轴壳中脱出。
本发明为解决上述问题采用如下技术手段。
即，本发明的密封装置，其特征在于，其对具有轴孔的树脂制轴壳和穿过所述轴孔内的轴之间的环形间隙加以封闭，所述轴孔带有阶梯、包括小直径孔部和直径大于该小直径孔部的大直径孔部，该密封装置从所述大直径孔部向小直径孔部进行安装，
所述密封装置包括：
于所述轴的外周面自由滑动的至少一个密封部件；和
装入有所述至少一个密封部件的金属制的壳体，
所述壳体包括，
与所述小直径孔部的内周面嵌合的圆筒部；
从该圆筒部的端部向外周面侧延伸，且与所述小直径孔部和大直径孔部的阶梯面抵接，而对密封装置定位的法兰部；和
从该法兰部的端部向轴线方向且向与所述圆筒部相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜，具有可切入所述大直径孔部的内周面的缘部的爪部。
根据本发明，在对密封装置作用与密封装置的安装方向反方向的力时，通过使设于壳体的爪部的切入缘部切入轴壳的大直径孔部内周面来抑制密封装置脱出。另外，利用设于密封装置的壳体的爪部，抑制密封装置脱出，因此不必另外设置用于防止脱出的专用部件。在此，爪部从法兰部端部向轴线方向且向与圆筒部相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜，因此，在安装密封装置时，爪部会向内周面侧变形并相对大直径孔部内周面滑动接触，由此不会对密封装置的安装作业造成妨碍。
可以在所述法兰部和所述爪部的连结部分的内周面侧形成有凹部。
由此，能够容易地使爪部向内周面侧变形，可进一步提高密封装置的安装作业性。
如上述说明，根据本发明，即使轴壳为树脂制，也能够以简单的结构抑制该密封装置从轴壳脱出。
附图说明
图1是表示本发明实施例的密封装置的应用例的示意剖视图。
图2是表示本发明实施例1的密封装置的安装状态的示意剖视图。
图3是本发明实施例1的密封装置中壳体的示意剖视图。
图4是将图3的一部分放大的图。
图5是表示本发明实施例2的密封装置的安装状态的示意剖视图。
图6是表示本发明实施例3的密封装置的安装状态的示意剖视图。
图7是表示壳体的变形例的示意剖视图的部分放大图。
图8是表示现有技术的密封装置在安装时的情形的示意剖视图。
符号说明
10 水泵
21 转轴
22 轴承
23 皮带轮
24 叶轮
30 轴壳
31 小直径孔部
32 阶梯面
33 大直径孔部
100 密封装置
110，160，170，190 壳体
111，161，171 圆筒部
112，162，172，191 法兰部
113，163，173，192 爪部
113a，163a，173a 缘部
113b，163b，173b 凹部
114，164，175 内向法兰部
115，165，176 圆筒部
120，120a 金属环
130，130a 第1密封部件
131 密封唇
140，140a 第2密封部件
141 密封唇
150，150a 支承环
174 弯曲部
180 接合器
具体实施方式
下面结合附图，根据实施例详细说明用于上述本发明的实施方式。除非有特别的记载，否则该实施例中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等不构成对本发明范围的限定。
(实施例1)
结合图1～图4说明本发明实施例1的密封装置。
＜密封装置的应用例＞
结合图1说明本发明实施例的密封装置100的应用例。图1是机动车用的水泵10的示意剖视图。水泵10具备转轴21、和具有使转轴21穿过的轴孔的轴壳30。在转轴21上安装有用于使转轴21平顺旋转的轴承22。在转轴21的一端侧安装有由未图示的皮带等旋转来提供旋转驱动力的皮带轮23，在另一端侧安装有用于压送冷却水(LLC)的叶轮24。本实施例的密封装置100被配置于转轴21和轴壳30之间的环形间隙，以抑制冷却水泄漏到外部(即，密封对象流体侧(L)的相反侧(A))。即，在本实施例中密封对象流体为冷却水。
＜密封装置的结构＞
结合图2～图4说明本发明实施例1的密封装置100。在此，图2是表示本发明实施例1的密封装置的安装状态的示意剖视图，图3是本发明实施例1的密封装置中的壳体的示意剖视图。均为在包含转轴21的中心轴线的面上切断形成的剖面图。图3是图2的一部分放大后的图。密封装置100为旋转对称形状。
密封装置100包括金属制的壳体(衬套)110、金属环120、与金属环120一体设置的橡胶制的第1密封部件130、合成树脂制的第2密封部件140和金属制的支承环150。
第1密封部件130和第2密封部件140均具有，内周面侧前端向密封对象流体侧(L)伸出，并且相对转轴21的外周面滑动的密封唇131、141。利用支承环150支撑第2密封部件140的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)，从而维持第2密封部件140的密封唇141的姿态。通过维持第2密封部件140的密封唇141的姿态，还可维持第1密封部件130的密封唇131的姿态。
将上述与金属环120一体设置的第1密封部件130、第2密封部件140和支承环150组装于壳体110，从而使密封装置100形成衬套结构。
接着，特别结合图3和图4进一步详细说明壳体110。壳体110具有圆筒部111、从圆筒部111端部(密封对象流体侧(L)的端部)向外周面侧延伸的法兰部112和从法兰部112的端部伸出的环形爪部113。壳体110还具有，从圆筒部111的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的端部向内周面侧延伸的内向法兰部114和从内向法兰部114的内周面侧端部向密封对象流体侧(L)延伸的圆筒部115。在壳体110中由圆筒部111、内向法兰部114和圆筒部115形成的环形空间内，装入上述与金属环120一体设置的第1密封部件130、第2密封部件140和支承环150的外周面侧的一部分。
对于壳体110的圆筒部111，其外周面的外径略大于轴壳30的轴孔的小直径孔部31的内周面内径。由此，通过以图中箭头X方向，即从大直径孔部33侧向小直径孔部31侧安装密封装置100，可使圆筒部111与小直径孔部31的内周面嵌合固定。通过***密封装置100，直到法兰部112与阶梯面32(小直径孔部31和大直径孔部33的阶梯面32)抵接，使密封装置100以定位于轴壳30内的状态固定。
爪部113从法兰部112端部向轴线方向且向与圆筒部111相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜。在安装密封装置100时，该爪部113向内周面侧(向图3、4中箭头R方向)变形，并与轴壳30的大直径孔部33内周面滑动接触。该爪部113的外周面侧前端具有切入缘部113a，在对密封装置100作用与密封装置100的安装方向(图2中箭头X方向)反方向的力时，该缘部113a可切入大直径孔部33的内周面。例如，在泵内部一侧(即密封对象流体侧(L))为负压时，会对密封装置100作用与密封装置100的安装方向反方向的力。
在本实施例中，在法兰部112与爪部113的连结部分内周面侧形成有凹部113b。
＜本实施例的密封装置的优点＞
根据本实施例的密封装置100，在对密封装置100作用与密封装置100的安装方向反方向的力时，设于壳体110的爪部113的切入缘部113a会切入到轴壳30的大直径孔部33的内周面。由此，可抑制密封装置100脱出。由于利用设于密封装置100的壳体110上的爪部113抑制密封装置100脱出，因此不必为了防止其脱出而另外设置专用部件。在此，在安装密封装置100时，爪部113会向内周面侧变形，并与大直径孔部33内周面滑动接触，因此不会妨碍密封装置100的安装作业。尤其是，在本实施例中，在法兰部112与爪部113的连结部分内周面侧形成有凹部113b，因而容易使爪部113向内周面侧变形，所以能够进一步抑制密封装置100的安装作业性下降。由于爪部113容易向内周面侧变形，因此具有能够抑制对轴壳30的大直径孔部33内周面造成损伤的效果。
(实施例2)
图5表示本发明的实施例2。在本实施例中，对上述实施例1的壳体的变形例进行说明。在上述实施例1中，从壳体的法兰部端部伸出的爪部为环形。在上述使爪部为环形的情形下，爪部的刚性较高，因此构成壳体的部件壁厚及爪部的径尺寸等会导致向内周面侧变形所需要的力过大，使安装密封装置时***力过大。因而，在本实施例中，在周向上部分地设置爪部。壳体以外的其他结构和作用与实施例1相同，因此对于结构相同的部分添加相同符号，并省略其说明。
本实施例的金属制壳体(衬套)160与上述实施例1的情形相同，具有圆筒部161、从圆筒部161的端部(密封对象流体侧(L)的端部)向外周面侧延伸的法兰部162和从法兰部162端部伸出的爪部163。本实施例的爪部163与实施例1的情形不同，不是形成环形，而是在周向上部分地设置多个。
壳体160还具有从圆筒部161的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)端部向内周面侧延伸的内向法兰部164和从内向法兰部164的内周面侧端部向密封对象流体侧(L)延伸的圆筒部165。在壳体160的由圆筒部161、内向法兰部164和圆筒部165形成的环形空间内，装入与金属环120一体设置的第1密封部件130、第2密封部件140和支承环150的外周面侧的一部分，并使其固定。
壳体160的圆筒部161，其外周面的外径略大于轴壳30上的轴孔的小直径孔部31内周面的内径。因此，通过以图中箭头X方向从大直径孔部33侧向小直径孔部31侧安装密封装置100，可使圆筒部161嵌入固定于小直径孔部31的内周面。通过***密封装置100直至法兰部162与阶梯面32抵接，可使密封装置100以定位于轴壳30内的状态固定。
爪部163从法兰部162的端部向轴线方向且向着与圆筒部161相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜。在安装密封装置100时，该爪部163会向内周面侧变形，并且与轴壳30的大直径孔部33内周面滑动接触。在该爪部163的外周面侧前端具有切入缘部163a，在对密封装置100作用与密封装置100的安装方向(图5中箭头X方向)反方向的力时，该切入缘部163a可切入大直径孔部33的内周面。
在本实施例中，在法兰部162和爪部163的连结部分的内周面侧形成有凹部163b。
如上所述密封装置100能够得到与上述实施例1相同的效果。在本实施例的密封装置100的情形下，爪部163不是环形，而是在周向上部分地设置有多个。因此，与实施例1相比，爪部163容易向内周面侧变形，因而能够进一步抑制密封装置100安装作业性下降。能够进一步抑制对轴壳30的大直径孔部33内周面造成损伤。
(实施例3)
图6表示本发明的实施例3。根据转轴直径与轴壳的轴孔直径的关系，存在使密封装置所要密封的环形间隙很大的情形。因此，在本实施例的密封装置中，通过对壳体设置截面S字形的部位，而具有在径向上的弹性，即使用于大的环形间隙，也不会使安装性劣化，能够充分发挥密封性。对于壳体以外的结构，基本与上述实施例1所示结构相同，因而简略说明。
在本实施例的密封装置100中，与上述实施例1相同，具有金属制的壳体(衬套)170、金属环120a、第1密封部件130a、第2密封部件140a和支承环150a。在本实施例的情形下，金属环120a和第1密封部件130a是各自独立的。对于装入壳体170的金属环120a、第1密封部件130a、第2密封部件140a和支承环150a，虽然形状等与实施例1中所示的情形不同，但基本功能与实施例1中所示情形相同，因此省略其说明。在本实施例的密封装置100中，为了将上述各种部件固定在壳体170内，还设置有金属制的接合器(adapter)180。
下面进一步详细说明壳体170。
本实施例的壳体170也与上述实施例1相同，具有圆筒部171、从圆筒部171端部(密封对象流体侧(L)的端部)向外周面侧延伸的法兰部172和从法兰部172端部伸出的爪部173。在本实施例中，爪部173与上述实施例1的情形同为环形，但也可如上述实施例2所示，不形成为环形，而是在周向上部分地设置多个。
壳体170还具有从圆筒部171的与密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的端部向内周面侧延伸的弯曲部174，从弯曲部174进一步向内周面侧延伸的内向法兰部175，和从内向法兰部175的内周面侧端部向密封对象流体侧(L)延伸的圆筒部176。由圆筒部171和弯曲部174形成截面S字形的部位。
在壳体170中由弯曲部174、内向法兰部175和圆筒部176所形成的环形空间内，装入金属环120a、第1密封部件130a、第2密封部件140a和支承环150a的外周面侧的一部分，并使其固定。
对于壳体170的圆筒部171，其外周面的外径略大于轴壳30的轴孔的小直径孔部31内周面内径。由此，通过向图中箭头X方向从大直径孔部33侧向小直径孔部31侧安装密封装置100，可使圆筒部171嵌合固定于小直径孔部31内周面。通过***密封装置100直至使法兰部172与阶梯面32抵接，使密封装置100以定位于轴壳30内的状态固定。
爪部173从法兰部172端部向轴线方向且向着与圆筒部171相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜。在安装密封装置100时，该爪部173会向内周面侧变形，并且与轴壳30的大直径孔部33内周面滑动接触。在该爪部173的外周面侧前端具有切入缘部173a，在对密封装置100作用与密封装置100的安装方向(图6中箭头X方向)反方向的力时，该切入缘部173a可切入大直径孔部33的内周面。
在本实施例中，在法兰部172和爪部173的连结部分的内周面侧也形成有凹部173b。
如上所述密封装置100能够得到与上述实施例1相同的效果。
(其他)
在上述各实施例中，为了使爪部容易向内周面侧变形，而在法兰部和爪部的连结部分内周面侧形成凹部。但根据形成壳体的部件的壁厚及爪部的径尺寸等，某些时候即使不设置凹部也可使爪部充分向内周面侧变形。因而，此时也可如图7所示的壳体190那样，不在法兰部191和爪部192的连结部分内周面侧形成凹部。图7所示不形成凹部的结构也同样适用于上述实施例1～3中任一者。
在上述实施例中，作为密封装置的应用例，以应用于机动车用水泵10的情形为例进行了说明，然而本发明可适用于需要对相对转动的轴和轴壳之间的环形间隙进行密封的各种装置。

Claims (2)

1.一种密封装置，其特征在于，其对具有轴孔的树脂制轴壳和穿过所述轴孔内的轴之间的环形间隙加以封闭，所述轴孔带有阶梯、包括小直径孔部和直径大于该小直径孔部的大直径孔部，该密封装置从所述大直径孔部向小直径孔部进行安装，
所述密封装置包括：
于所述轴的外周面自由滑动的至少一个密封部件；和
装入有所述至少一个密封部件的金属制的壳体，
所述壳体包括，
与所述小直径孔部的内周面嵌合的圆筒部；
从该圆筒部的端部向外周面侧延伸，且与所述小直径孔部和大直径孔部的阶梯面抵接，而对密封装置定位的法兰部；和
从该法兰部的端部向轴线方向且向与所述圆筒部相反侧延伸，并随之向外周面侧倾斜，并且在外周面侧前端具有可切入所述大直径孔部的内周面的缘部的爪部，
在安装于所述轴壳的状态下，所述爪部向内周面侧变形而与所述大直径孔部的内周面接触。
2.如权利要求1所述密封装置，其特征在于：
在所述法兰部和所述爪部的连接部分的内周面侧形成有凹部。
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