CN104704271B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封装置，其不使用粘接剂或接合器，而可在定位的状态下使弹性体制密封件相对于支持部件固定。支持部件120由带台阶部的环状部件构成，该台阶部包括密封对象流体侧(L)的小直径部121，和外径大于该小直径部121并隔着该小直径部121而位于密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的大直径部122，弹性体制密封件110相对于轴壳30的轴孔31内周面具有过盈量，且相对于小直径部121和大直径部122双方具有过盈量，被固定在压入到轴孔31内周面和支持部件120之间的状态下。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封相对旋转的轴和轴壳之间的环状缝隙的密封装置。

背景技术

以前，已知在密封相对转动的轴和轴壳之间的环状缝隙的密封装置中包括：具有可自由滑动地与轴的表面接触的密封唇的弹性体制密封件；和支撑弹性体制密封件的内周面侧的支持部件。关于这样的密封装置，为了在定位状态下使弹性体制密封件与支持部件固定，采用了各种方法。例如，已知将粘接剂涂布于支持部件之后，将弹性体制密封件与支持部件一体地硫化成形的方法(参照专利文件1，2)。此外，已知在将支持部件和弹性体制密封件安装在安装位置的状态下嵌合金属制接合器，由此使支持部件固定的方法(参照专利文件3)。还已知由弹性体制密封件环绕支持部件的方法(参照专利文件4)。

然而，在采用粘接剂方法的情况下，当废弃密封装置时，粘接剂对环境造成负担。此外，在水中使用密封装置的时候，由于经时恶化，会发生粘接剂剥落的问题。

在使用接合器方法的情况下，因接合器而使部件数量增加，且还增加了使接合器嵌合的工序，因此导致成本增加的问题。此外，必须在狭小的空间内安装密封装置时，不能确保嵌合接合器的空间。

在采用由弹性体制密封件环绕支持部件的方法的情况下，密封唇是容易发生变形，因此在安装密封装置和密封对象流体侧变为负压的情形下，密封唇向密封对象流体侧变大而发生变形，会出现密封功能下降的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004－190844号公报

专利文献2：特开2006－183852号公报

专利文献3：国际公开第2010/061670号公报

专利文献4：特开2009－127833号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封装置，其不使用粘接剂或接合器，而可在定位的状态下使弹性体制密封件相对于支持部件固定。

本发明为解决上述课题而采用以下办法。

也就是说，本发明的密封装置，其密封相对旋转的轴和轴壳之间的环状缝隙，其特征在于，具有：

弹性体制密封件，其具有可自由滑动地与所述轴的表面接触的密封唇；和

支持部件，其在比所述密封唇靠密封对象流体侧的相反侧的位置处支持该弹性体制密封件的内周面侧，

所述支持部件由带台阶部的环状部件构成，该台阶部包括密封对象流体侧的小直径部，和外径大于该小直径部并隔着该小直径部而位于密封对象流体侧的相反侧的大直径部，

所述弹性体制密封件，相对于所述轴壳的轴孔内周面具有过盈量，且相对于所述小直径部和大直径部双方具有过盈量，被固定在压入到所述轴孔内周面和支持部件之间的状态下。

根据本发明，因为弹性体制密封件被固定在压入状态，所以没有必要通过粘接剂固定支持部件和弹性体制密封件。因而，没有必要使用给环境造成负担的粘接剂物质。此外，也不需要接合器。更进一步，因为弹性体制密封件相对于支持部件具有过盈量，并且使弹性体制密封件安装于支持部件，所以可将它们作为1个部件来处理。因而，组装作业性优异。

此外，优选地，在所述弹性体制密封件的外周面侧设置有，第1过盈量部和第2过盈量部，第1过盈量部设置在相对于内周面侧的所述小直径部具有过盈量的部位的径向外侧，第1过盈量部设置在相对于内周面侧的所述大直径部具有过盈量的部位的径向外侧，设定上述第1过盈量部和第2过盈量部之间部位的外径小于所述轴孔的内径。

由此，可抑制密封唇变形，并可以使弹性体制密封件稳定地固定。也就是说，对于弹性体制密封件，可利用对于密封对象流体侧的小直径部的过盈量和第1过盈部，抑制密封唇变形。而且，即使过盈量小，也可利用对于弹性体制密封件的大直径部的过盈量和第2过盈部得到大变形率，因此即使轴线方向的长度小，也可以通过压入来加大紧固力。由此，可使轴线方向的长度不变大，而使弹性体制密封件稳定地固定。此外，设定第1过盈部和第2过盈部之间的部位的外径小于轴孔的内径。因此，可抑制在将弹性体制密封件安装于轴孔时，第1过盈部和第2过盈部异常变形。据此，可以提高弹性体制密封件的定位精度。

所述密封唇由向密封对象流体侧圆延伸的柱状根部分和唇前端部分构成，该唇前端部分从该根部分向密封对象流体侧和径向方向内侧延伸并在所述轴表面自由活动接触，所述根部分的内周面侧优选地被所述支持部件支撑。

由此，可以有效地抑制密封唇的变形。因而，可在安装密封装置时，或密封对象流体侧变为负压时，抑制密封唇变形并抑制密封性能的下降。此外，支持部件也起到垫圈的功能，其可抑制密封唇向密封对象流体侧的相反侧变形。

再者，上述各结构可以采用可能的限定组合而得到。

发明的效果

如以上说明，根据本发明，不使用粘接剂和接合器，相对于支持部件可以使其固定在弹性体制密封件的定位状态。

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面图。

图2是表示本发明实施例的密封装置使用状态的示意剖面图。

符号说明

10 水泵

21 旋转轴

22 轴承

23 皮带轮

24 叶轮

25 套管

30 轴壳

31 轴孔

32 台阶面

100 密封装置

110 弹性体制密封件

111 主体部

112 密封唇

112a 根部分

112b 唇前端部分

113 第1过盈部

114 第2过盈部

115 第3过盈部

116 第4过盈部

117 螺旋槽

120 支持部件

121 小直径部

122 大直径部

123 台阶部

124，125 内向唇法兰部

130 树脂制密封件

131 唇部

132 过盈部

133 被压缩部

140 垫圈

具体实施方式

下面参照附图，根据实施例以示例对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。在没有特别限定的记载的情况下，本实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状以及其相对配置等等不构成对本发明范围的限定。

(实施例)

参照图1和图2，说明了与本发明实施例的密封装置。

<密封装置的应用例>

参照图1说明本发明实施例的密封装置100的应用例。图1是汽车用水泵10的示意剖面图。水泵10包括旋转轴21以及具有使旋转轴21穿过的轴孔的轴壳30。对于旋转轴21，为了使旋转轴21顺畅旋转而安装有轴承22。此外，在旋转轴21的一端安装有经图中未示出的传动带施加旋转轴动力的皮带轮23，在另一端安装有用于压送冷却水(LLC)的叶轮24。而且，本实施例的密封装置100配置旋转轴21和轴壳30之间的环状缝隙，以抑制该冷却水泄漏外部(即，密封对象流体侧(L)的相反侧(A))。也就是说，在本实施例中密封对象流体是冷却水。

<密封装置的构成>

参照图2，说明了与本发明实施例的密封装置100。在这里，图2是由包含旋转轴21的中心轴线的平面截断的剖面图，并表示了使用密封装置100的状态下的剖面。除后述螺旋槽117结构外，密封装置100是旋转对称形状，除螺旋槽117以外，由包含中心轴线的面截得的剖面均相同。

在本实施例中，在旋转轴21上安装有套管25，密封装置100密封不锈钢等金属制套管25的外周面和轴壳30的轴孔31内周面之间的环状缝隙。此外，在本实施例中，在轴壳30的轴孔31设置有台阶部，安装密封装置100使其贴紧轴孔31的台阶部面32。再者，为了抑制套管25的外周面滑动磨损，优选实施渗碳处理和氮化处理等硬化处理。

密封装置100包括：弹性体制密封件110；支撑弹性体制密封件110的支持部件120；设置在支持部件120的内周面侧的树脂制密封件130；和支撑树脂制密封件130的金属制垫圈140。

作为弹性体制密封件110原材料优选采用HNBR等橡胶材料。而且，弹性体制密封件110包括主体部111，和一体地设置在主体部的密封对象流体侧(L)的密封唇112。在主体部111的外周面侧一体地设置有第1过盈部113和第2过盈部114，在该内周面侧一体地设置有第3过盈部115和第4过盈部116。此外，密封唇112包括圆筒状的根部分112a和唇前端部分112b，其中，圆筒状的根部分112a向密封对象流体侧(L)延伸，唇前端部分112b从根部分112a向密封对象流体侧(L)且径向内侧延伸，并可自由滑动地与轴表面(套管25)接触。此外，在唇前端部分112b设置有起到在旋转轴21旋转时使密封对象流体返回密封对象流体侧(L)功能的螺旋槽117。

作为支持部件120的材料可使用不锈钢等金属或硬质树脂等高刚性的材料。该支持部件120由带有台阶部的环状构件构构成，该台阶部包括密封对象流体侧(L)的小直径部121；和外径大于该小直径部121并隔着小直径部121而位于密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的大直径部122。利用上述小直径部121和大直径部122的外周面侧支撑弹性体制密封件110的内周面侧。在这里，小直径部121的外周面侧，不仅支持弹性体制密封件110的主体部111内周面侧，还支持密封唇112的根部分112a内周面侧。

而且，小直径部121和大直径部122之间由垂直于轴线方向的台阶部123连接。此外，在支持部件120的密封对象流体侧(L)和其相反侧(A)分别设置有内向唇法兰部124、125。

这里，上述弹性体制密封件110的第3过盈部115是对应于支持部件120的小直径部121的过盈部，第4过盈部116是对应于支持部件120的大直径部122的过盈部。也就是，设定第3过盈部115的内径小于小直径部121的外径，第4过盈部116的内径小于大直径部122的外径。此外，在第3过盈部115的径向外侧设置第1过盈部113，并配置第1过盈部113和第3过盈部115的区域在径向重叠(在相同位置)。此外，在第4过盈部116的径向外侧设置第2过盈部114，并配置第2过盈部114和第4过盈部116的区域在径向重叠(在相同位置)。设定第1过盈部113和第2过盈部114的外径大于轴孔31的内径。此外，设定第1过盈部113和第2过盈部114之间部位的外径小于轴孔31的内径。在图2中，为了便于描述，示出了弹性体制密封件110没有受到外力的状态图。因而，实际上在安装状态下，用虚线表示的第1过盈部113、第2过盈部114、第3过盈部115和第4过盈部116将被压缩。

根据以上构成，弹性体制密封件110被固定在在压入轴孔31的内周面和支持部件120的间隙状态。

而且，在支持部件120的大直径部122内周面侧设置有由PTFE等构成的树脂制密封件130，和不锈钢等金属制的垫圈140。树脂制密封件130包括：可自由滑动地与轴表面(套管25的外周面)接触的唇部131；对于支持部件120的大直径部122内周面的过盈部132；和被台阶部123压缩的被压缩部133。在图2中，为了便于描述，示出了树脂制密封件130在没有受到外力状态下的图。因而，实际上在安装状态下，用虚线表示的过盈部分132和被压缩部133将被压缩。根据以上构成，利用支撑部件120的台阶部123和内向唇法兰部124夹持树脂制密封件130和垫圈140，从而它们相对于支撑部件120呈固定状态。

(本实施例的密封装置的优点)

根据本实施例的密封装置100，因为弹性体制密封件110固定在被压入的状态下，所以没有必要通过粘接剂固定支持部件120和弹性体制密封件110。从而，没必要使用给环境造成负担的粘接剂物质。此外，也不需要以前一样的接合器。更进一步，弹性体制密封件110相对于支持部件120有过盈量(第3过盈部115和第4过盈部116)。因此，通过对支持部件120安装弹性体制密封件110，能够将它们作为1个部件处理。此外，在本实施例中，树脂制密封件130和垫圈140也固定于支持部件120。因而，可以将这4个部件作为1个部件处理。因此，组装作业性优异。

此外，在本实施例中，对弹性体制密封件110设置第1过盈部113、第2过盈部114、第3过盈部115和第4过盈部116。由此，在抑制密封唇112的变形，并可以使弹性体制密封件110稳定地固定。也就是，在弹性体制密封件110中，可利用密封对象流体侧(L)的第3过盈部115和第1过盈部113抑制密封唇112变形。而且，利用相对于大直径部122的第4过盈部116和第2过盈部114，虽然小过盈也能产生大的变形率，因此即使轴线方向长度小，也可以通过压入来加大紧固力。据此，可使轴线方向的长度不变长，而使弹性体制密封件110稳定地固定。此外，设定第1过盈部113和第2过盈部114之间的部位的外径小于轴孔31的内径。因此，可抑制在将弹性体制密封件110安装于轴孔31时，第1过盈部113和第2过盈部114异常变形。据此，可以提高弹性体制密封件110的定位精度。

此外，在本实施例中，采用使密封唇112的根部分112a内周面侧被支持部件120支撑的结构。据此，可有效抑制密封唇112变形。因而，可在安装密封装置100时，或在密封对象流体侧(L)变为负压时，抑制密封唇112发生变形，并抑制密封形成下降。此外，支持部件120也起到垫圈的功能，其抑制密封唇112向密封对象流体侧(L)的相反侧(A)变形。

在上述实施例中，作为密封装置的应用例，以在汽车用的水泵10中使用的情况为例进行说明。然而，本发明可应用于需要密封相对旋转轴和轴壳之间的环状缝隙的各种装置。此外，在上述实施例中，虽然示出了对旋转轴21安装套管25的情形，但是在本发明中，也可应用于弹性体制密封件的密封唇与轴的表面直接接触滑动的情形。

Claims (2)

1.一种密封装置，其密封相对旋转的轴和轴壳之间的环状缝隙，其特征在于，具有：

弹性体制密封件，其具有主体部，和一体地设置在该主体部的密封对象流体侧的密封唇；和

支持部件，其在比所述密封唇靠密封对象流体侧的相反侧的位置处支持该弹性体制密封件的内周面侧，

所述支持部件由环状部件构成，其包括密封对象流体侧的小直径部、外径大于该小直径部并隔着该小直径部而位于密封对象流体侧的相反侧的大直径部和垂直于轴线方向并连接所述小直径部和所述大直径部的台阶部，

所述弹性体制密封件在所述主体部的外周面侧一体地设置有对应于所述轴壳的轴孔内周面的第1过盈部和第2过盈部，并且在所述主体部的内周面侧一体地设置有对应于所述小直径部的第3过盈部和对应于所述大直径部的第4过盈部，所述密封唇由向所述密封对象流体侧延伸的圆柱状根部分和唇前端部分构成，该唇前端部分从该根部分向所述密封对象流体侧和径向方向内侧延伸并在所述轴的表面自由滑动接触，

设定所述弹性体制密封件的第3过盈部的内径小于所述支持部件的小直径部的外径，并且设定所述第4过盈部的内径小于所述支持部件的大直径部的外径，且在所述第3过盈部的径向外侧设置所述第1过盈部，并配置该第1过盈部和该第3过盈部的区域在径向重叠，在所述第4过盈部的径向外侧设置所述第2过盈部，并配置该第2过盈部和该第4过盈部的区域在径向重叠，

所述弹性体制密封件被安装固定在压入到所述轴孔内周面和所述支持部件之间的状态下。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：

在所述弹性体制密封件的所述唇前端部分的内周面侧设置有起到在所述轴旋转时使密封对象流体返回所述密封对象流体侧功能的螺旋槽。