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唇式密封件

阅读:371发布:2021-02-02

IPRDB可以提供唇式密封件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明提供一种唇式密封件,其中橡胶状弹性体制的第一唇密封部件相对于套筒的组装性良好,并且能够确保第一唇密封部件的密封唇的圆度和同轴性。为了实现该目的,本发明的唇式密封件通过安装在机壳的轴孔内周并且滑动自如地密接于轴的周面,从而抑制机内的密封流体向大气侧泄漏,所述唇式密封件包括:套筒,嵌合在所述轴孔内周;橡胶状弹性体制的第一唇密封部件,非粘接地被嵌合于所述套筒;壳,非粘接地被嵌合于所述第一唇密封部件;被铆接保持于所述壳的树脂制的第二唇密封部件以及支撑该第二唇密封部件的支撑环;以及在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒的适配件。,下面是唇式密封件专利的具体信息内容。

1.一种唇式密封件,通过安装在机壳的轴孔内周并且滑动自如地密接于轴的周面而抑制机内的密封流体向大气侧泄漏,所述唇式密封件的特征在于包括:套筒,嵌合在所述轴孔内周;橡胶状弹性体制的第一唇密封部件,非粘接地被嵌合于所述套筒;壳,非粘接地被嵌合于所述第一唇密封部件;被铆接保持于所述壳的树脂制的第二唇密封部件以及支撑该第二唇密封部件的支撑环;以及在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒的适配件;

所述套筒在筒状部的大气侧端部一体地具有内向的凸缘部;

所述第一唇密封部件一体地具有:嵌合于所述套筒的筒状部的内周侧的圆筒部;设置在所述圆筒部的密封流体侧端部的径向部;以及设置在所述径向部的内周端部的密封唇;

所述壳一体地具有:筒状部,在所述第一唇密封部件的圆筒部的内周侧嵌合在所述径向部以及套筒的凸缘部之间;第一凸缘部,以与所述径向部接触的方式设置在所述筒状部的密封流体侧端部;以及第二凸缘部,以与所述套筒的凸缘部接触的方式设置在所述筒状部的大气侧端部;所述壳将所述第二唇密封部件以及支撑环铆接保持在所述第一以及第二凸缘部之间;

所述适配件通过在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒,防止所述第一唇密封部件从所述套筒脱落。

2.根据权利要求1所述的唇式密封件,其特征在于,在壳中的第一凸缘部的大气侧端面设置圆周上一部分的凸部,通过所述凸部与树脂制的第二唇密封部件卡合,防止所述壳以及第二唇密封部件旋转。

3.根据权利要求2所述的唇式密封件,其特征在于,所述凸部通过冲压加工形成,从而在第一凸缘部的密封流体侧端面设置与所述凸部对应的圆周上一部分的凹部,通过橡胶状弹性体制的第一唇密封部件卡合于所述凹部,防止所述壳以及第一唇密封部件旋转。

4.根据权利要求1、2或3所述的唇式密封部件,其特征在于,在套筒中的凸缘部的内周缘部设置圆周上一部分的爪部,同时,对应于所述爪部,在所述壳中的第二凸缘部的内周缘部设置切口部,通过将所述爪部折弯并卡合于所述切口部,防止所述套筒以及壳旋转。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的唇式密封件,其特征在于,在壳中的第一凸缘部的内周侧、贯穿全周密接于第二唇密封部件的密封流体侧端面的环状突起,设置于第一唇密封部件中的径向部的大气侧端面。

说明书全文

技术领域

本发明涉及作为密封装置的一种的唇式密封件。本发明的唇式密封件例如作为汽车等车辆用水泵(W/P)的轴密封件使用,或者作为家电用或轻负荷工业用W/P的轴密封件等使用。

背景技术

先前以来,如图9所示,已知有安装在机壳72的轴孔72a内周并且通过滑动自如地密接于插通上述轴孔72a的轴74的周面而抑制机内的密封流体向大气侧泄漏的唇式密封件81,该唇式密封件81具有配置在密封流体侧A的橡胶状弹性体制的第一密封唇82、以及配置在大气侧B的树脂制的第二密封唇83(参照专利文献1)。
由于上述现有的唇式密封件81具有多个密封唇82、83并且分别实现密封作用,因此能够发挥优良的密封效果,但是在以下方面产生不良现象。
即,根据近年来针对环境问题中的资源再利用的要求,要求对唇式密封件的各构成部件进行材质分类之后进行处理,在上述现有的唇式密封件81中,橡胶状弹性体制的第一密封唇82硫化粘接于金属制的加强环84,两者82、84成形为一体的硫化成形品。但是,两者82、84在处理时不容易被分离/分别,因此不能满足上述资源再利用的要求。
因此,如图10所示,本申请申请人提出一种唇式密封件91,该唇式密封件91具有:橡胶状弹性体制的第一唇密封部件92,设置有配置在密封流体侧A的第一密封唇93;树脂制的第二唇密封部件94,设置有配置在大气侧B的第二密封唇95;以及从轴向两侧夹入两个唇密封部件92、94的两个金属制的壳96、97,并且该唇式密封件91具有将这四个部件非粘接地组装的构造(参照专利文献2),根据该现有技术,由于各部件是非粘接的所以容易被分离/分别,因此可以满足上述资源再利用的要求。但是该现有技术仍有如下改良的余地。
(1)构成部件相互的组装保持性
即,在上述唇式密封件91中,两个壳96、97具有分别从轴向两侧夹入两个唇密封部件92、94的环状的平面部96a、97a,并且在该平面部96a、97a上一体成形有筒状部96b、97b,筒状部96b、97b在密封流体侧A的壳96处嵌入到第一唇密封部件92的圆筒部92a的内周侧,在大气侧B的壳97处压入固定于设置在第一唇密封部件92的圆筒部92a的插入孔92b。因此,通过设定伴随嵌合或压入的嵌合过盈量或压入过盈量,各部件被保持在组装状态,但是当各部件受到来自轴向的力时,在各部件间没有特别设置用于防止部件在轴向上分离的卡合构造。因此,当为了取下安装在机壳72的轴孔72a内周状态的唇式密封件91而将密封流体侧A的壳96向轴向(箭头C方向)拉时,只有该壳96被拉出而其他部件仍然保持着安装状态(或者只有壳96和第一唇密封部件92被拉出,第二唇密封部件94和大气侧B的壳97仍然保持原状),这是因为部件之间的组合保持力只是依靠摩擦力,而非其他。
(2)安装作业性
此外,在上述唇式密封件91中,两个壳96、97不具有规定相互的轴向间隔的结构。并且,夹在两者之间的橡胶状弹性体制的第一唇密封部件92如果不在轴向上被压缩的状态下使用,就不能发挥充分的密封作用,即在与树脂制的第二唇密封部件94或大气侧B的壳97之间可能会发生密封流体泄露的现象。因此在安装上述唇式密封件91时,该唇式密封件91碰到设置在机壳72的轴孔72a内周的阶梯部98,一边增加轴向的压缩负载一边使用止动环(snap ring)99安装该唇式密封件91,因此该唇式密封件91在整体在阶梯部98与止动环99之间在轴向上被压缩的状态下安装。但是,这种一边增加轴向的压缩负载一边安装止动环99的作业是非常复杂的。
此外,由于在第一唇密封部件92的圆筒部92a设置有朝大气侧B开口的环状的插入孔92b,因此圆筒部92a的插入孔92b的外周侧部位的大气侧端部92c仍然保持圆筒状。因此,在把第一唇密封部件92插入机壳72的轴孔72a内周时,大气侧端部92c会和轴孔72a的内周面摩擦,因此在大气侧端部92c会发生卷起。
专利文献1:日本特开平10-318377号公报
专利文献2:WO2004/076894A1号公报
此外,在上述图9中示出的将橡胶状弹性体制的密封唇82硫化粘接于金属制的加强环84的粘接式唇式密封件中,也出现了耐起泡性的问题。即,近年来伴随着引擎的高速、高温化,冷却引擎用的水泵的冷却水也有着高温高压化的倾向,密封部位的空气也变得严酷。在这种使用条件下的上述粘接式唇式密封件中,由于橡胶状弹性体制的密封唇82和金属制的加强环84相粘接,在高负荷条件使用时,在密封唇82会产生起泡现象,这就成为密封性能降低的原因。

发明内容

(发明要解决的问题)
本发明鉴于以上几点,目的一是提供一种能够容易将唇式密封件的构成部件的每个材质分离/分别,从而能够满足资源再利用的要求,同时构成部件之间的组装保持性良好,并且安装作业性也良好的唇式密封件。二是提供一种耐起泡性良好并且能够使密封性能稳定化的唇式密封件。三是提供一种橡胶状弹性体制的第一唇密封部件相对于套筒的组装性良好,能够确保第一唇密封部件的密封唇的圆度和同轴性,从而能够使密封性能稳定化的唇式密封件。四是提供一种能够防止唇式密封件的构成部件在圆周方向产生相对位移,从而部件之间的组装保持性良好,并且能够使密封性能稳定化的唇式密封件。
(解决技术问题的技术方案)
为了实现上述目的,本发明第1方面的唇式密封件,通过安装在机壳的轴孔内周并且滑动自如地密接于轴的周面而抑制机内的密封流体向大气侧泄漏,所述唇式密封件的特征为包括:套筒,嵌合在所述轴孔内周;橡胶状弹性体制的第一唇密封部件,非粘接地被嵌合于所述套筒;壳,非粘接地被嵌合于所述第一唇密封部件;被铆接保持于所述壳的树脂制的第二唇密封部件以及支撑该第二唇密封部件的支撑环;以及在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒的适配件;所述套筒在筒状部的大气侧端部一体地具有内向的凸缘部;所述第一唇密封部件一体地具有:嵌合于所述套筒的筒状部的内周侧的圆筒部;设置在所述圆筒部的密封流体侧端部的径向部;以及设置在所述径向部的内周端部的密封唇;所述壳一体地具有:筒状部,在所述第一唇密封部件的圆筒部的内周侧嵌合在所述径向部以及套筒的凸缘部之间;第一凸缘部,以与所述径向部接触的方式设置在所述筒状部的密封流体侧端部;以及第二凸缘部,以与所述套筒的凸缘部接触的方式设置在所述筒状部的大气侧端部;所述壳将所述第二唇密封部件以及支撑环铆接保持在所述第一以及第二凸缘部之间;所述适配件通过在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒,防止所述第一唇密封部件从所述套筒脱落。
并且,本发明第2方面的唇式密封件的特征为,在上述第1方面的唇式密封件中,在壳中的第一凸缘部的大气侧端面设置圆周上一部分的凸部,通过所述凸部与树脂制的第二唇密封部件卡合,防止所述壳以及第二唇密封部件旋转。
并且,本发明第3方面的唇式密封件的特征为,在上述第2方面的唇式密封件中,所述凸部通过冲压加工形成,从而在第一凸缘部的密封流体侧端面设置与所述凸部对应的圆周上一部分的凹部,通过橡胶状弹性体制的第一唇密封部件卡合于所述凹部,防止所述壳以及第一唇密封部件旋转。
并且,本发明第4方面的唇式密封件的特征为,在上述第1、第2或第3方面的唇式密封件中,在套筒中的凸缘部的内周缘部设置圆周上一部分的爪部,同时,对应于所述爪部,在所述壳中的第二凸缘部的内周缘部设置切口部,通过将所述爪部折弯并卡合于所述切口部,防止所述套筒以及壳旋转。
并且,本发明第5方面的唇式密封件的特征为,在上述第1、第2、第3或第4方面的唇式密封件中,在壳中的第一凸缘部的内周侧、贯穿全周密接于第二唇密封部件的密封流体侧端面的环状突起,设置于第一唇密封部件中的径向部的大气侧端面。
具有上述构成的本发明的唇式密封件,通过安装在机壳的轴孔内周并且滑动自如地密接于轴的周面,从而抑制机内的密封流体向大气侧泄漏,作为其构成部件,具有套筒、橡胶状弹性体制的第一唇密封部件、壳、树脂制的第二唇密封部件、支撑环以及适配件六个部件,其中橡胶状弹性体制的第一唇密封部件非粘接地被嵌合于套筒,壳非粘接地被嵌合于第一唇密封部件,树脂制的第二唇密封部件以及支撑环被铆接保持于壳,适配件嵌合于套筒(金属之间的嵌合)。因此,由于六个部件相互之间没有粘接而是非粘接地组装在一起,从而在密封分解时能够容易地将各部件分离/分别。
此外,由于第二唇密封部件以及支撑环被铆接保持于壳,因此即使这三个部件是非粘接的,相互之间也能够坚固地组装,并且不会在轴向上产生相对位移。壳被配置成其密封流体侧的第一凸缘部与第一唇密封部件的径向部接触,同时大气侧的第二凸缘部与套筒的凸缘部接触,因此套筒、壳、以及第一唇密封部件相互之间能够在轴向上正确地定位。由于在第一唇密封部件的密封流体侧,适配件嵌合于套筒,因此第一唇密封部件不会在轴向上从套筒脱落。因此,由于六个部件全部相互关联并且坚固地组装,从而能够增大各部件之间的组装保持力。
此外,在具有上述构成的本发明的唇式密封件中,当将该密封件安装于机壳时,六个部件已经通过铆接以及嵌合被一体化,在能够立即使用的状态下完成组装。因此,可以省略上述现有的非粘接型唇式密封件的安装工序中,必要的用于维持轴向组装长度精度的调整工序等。
此外,由于橡胶状弹性体制的第一唇密封部件非粘接地嵌合于套筒,并且壳非粘接地嵌合于第一唇密封部件,因此该唇式密封件不具有橡胶状弹性体(第一唇密封部件)硫化粘接于金属(套筒或壳)的构成。因此,即使在高负荷条件下使用该唇式密封件,也不会在橡胶状弹性体上产生粘接构造特有的起泡现象。
并且,该唇式密封件的组装顺序为,利用壳将树脂制的第二唇密封部件以及支撑环铆接固定,放上橡胶状弹性体制的第一唇密封部件,之后插入至套筒,但是当插入时,如果橡胶状弹性体制的第一唇密封部件变形较大,担心密封唇前端的圆度和同轴性恶化。在本发明中,当插入时,通过将适配件嵌合于第一唇密封部件的密封流体侧并且第一唇密封部件没怎么变形,防止第一唇密封部件从套筒脱落。
因此,由于适配件的功能是防止第一唇密封部件从套筒脱落并且没怎么变形,因此适配件最好不要过多推压第一唇密封部件(当适配件强烈推压第一唇密封部件时,担心第一唇密封部件变形并且密封唇前端的圆度和同轴性恶化)。并且,在考虑到第一唇密封部件由于密封流体产生的膨胀等而向轴向变形的情况下,可以在第一唇密封部件与适配件之间设定初始轴向间隙。并且,适配件可以在能够维持密封唇的圆度和同轴性的范围内推压第一唇密封部件,从而能够成为抑制第一唇密封部件相对于轴的共转的构成的一部分。并且,也可以在相互抵接的第一唇密封部件或适配件上设置突起,当像这样设置突起时,能够提高共转抑制效果。
此外,虽然增大上述部件之间的组装保持力主要是为了部件之间不在轴向上产生相对位移,但是也要求其余部件之间不在圆周方向上产生相对位移。如上所述,由于第二唇密封件部件以及支撑环被铆接保持于壳,并且壳在第一唇密封部件的圆筒部的内周侧嵌合在径向部和套筒的凸缘部之间,因此通过铆接力和嵌合过盈量在某种程度上防止各部件旋转,但是仍寻求更多的旋转防止方法。因此在这种情况下,通过在壳中第一凸缘部的大气侧端面设置圆周上一部分的凸部,并且使该凸部与树脂制的第二唇密封部件卡合,防止壳和第二唇密封部件旋转(权利要求2)。此外,在以冲压加工形成凸部的情况下,通过在第一凸缘部的里面(密封流体侧端面)设置对应于凸部的圆周上一部分的凹部并加以利用,并且使橡胶状弹性体制的第一唇密封部件卡合于凹部,防止壳和第一唇密封部件旋转(权利要求3)。并且,在套筒中的凸缘部的内周缘部设置圆周上一部分的爪部,同时,对应于该爪部,在壳中的第二凸缘部的内周缘部设置切口部,通过将爪部折弯并卡合于切口部,防止套筒以及壳旋转(权利要求4)。根据这些构成,通过仅在壳上设置圆周上一部分的凸部、凹部、爪部、切口部,能够有效地防止部件之间的旋转。
并且,考虑将在壳中的第一凸缘部的内周侧、贯穿全周密接于第二唇密封部件的密封流体侧端面的环状突起,设置于第一唇密封部件中的径向部的大气侧端面(权利要求5)。在该情况下,由于该部密封性提高,并且密封部贯穿全周推压第二唇密封部件,因此能够使第二唇密封部件的姿势稳定化。
(发明的效果)
本发明实现以下效果。
即,在本发明中,如上所述,由于唇式密封件具有套筒、橡胶状弹性体制的第一唇密封部件、壳、树脂制的第二唇密封部件、支撑环以及适配件六个部件,并且其中第一唇密封部件非粘接地嵌合于套筒,壳非粘接地嵌合于第一唇密封部件,第二唇密封部件以及支撑环被铆接保持于壳,适配件嵌合于套筒,因此在密封分解时能够容易地将各部件分离/分别。因此,唇式密封件的构成部件可以先在材质上分类再进行处理,以满足资源再利用的要求。
此外,由于第二唇密封部件以及支撑环被铆接保持于壳,因此即使这三个部件是非粘接的,相互之间也能够坚固地组装。壳被配置成其密封流体侧的第一凸缘部与第一唇密封部件的径向部接触,同时大气侧的第二凸缘部与套筒的凸缘部接触,因此套筒、壳、以及第一唇密封部件相互之间能够在轴向上正确地定位。由于在第一唇密封部件的密封流体侧,适配件嵌合于套筒,因此第一唇密封部件不会在轴向上从套筒脱落。因此,由于六个部件全部相互关联并且坚固地组装,从而能够增大各部件之间的组装保持力。因此,能够防止产生像上述现有技术那样当从机壳取下唇式密封件时,仅拉出一部分部件的情况。
此外,当将唇式密封件安装于机壳时,六个部件已经完全组装,因此,可以省略上述现有的非粘接型唇式密封件的安装工序中,必要的用于维持轴向组装长度精度的调整工序等。
此外,由于不具有橡胶状弹性体(第一唇密封部件)硫化粘接于金属(套筒或壳)的构成,因此,即使在高负荷条件下使用唇式密封件,也不会在橡胶状弹性体上产生起泡现象。从而能够使唇式密封件的耐起泡性提高,并且使密封性能稳定化。
此外,当橡胶状弹性体制的第一唇密封部件插入套筒时,通过将适配件嵌合于第一唇密封部件的密封流体侧并且第一唇密封部件没怎么变形,防止第一唇密封部件从套筒脱落,因此第一唇密封部件没怎么变形,能够确保第一唇密封部件的密封唇的圆度和同轴性。因此,通过第一唇密封部件的密封唇能够使密封性能稳定化。
此外,通过在壳中的第一凸缘部的大气侧端面上设置圆周上一部分的凸部,并且使该凸部与树脂制的第二唇密封部件卡合,而防止壳与第二唇密封部件旋转,从而通过仅在壳上设置圆周上一部分的凸部的简单的构成,能够有效防止部件之间的旋转。因此,能够防止由于树脂制的第二唇密封部件和轴的滑动而产生的共转,从而能够使密封性能稳定化。
此外,在通过冲压加工形成上述凸部的情况下,在第一凸缘部的里面设置对应于凸部的圆周上一部分的凹部并加以利用,并且使橡胶状弹性体制的第一唇密封部件与凹部卡合,从而防止壳与第一唇密封部件旋转。通过该构成,能够防止由于第二唇密封部件、支撑环、以及壳形成的组装品与轴的滑动而产生的共转,从而能够使密封性能稳定化。
此外,通过在套筒的凸缘部的内周缘部设置圆周上一部分的爪部,同时对应该爪部在壳的第二凸缘部的内周缘部设置切口部,并且使爪部折弯而卡合于切口部,而防止套筒和盖旋转,从而通过仅在套筒和壳上设置圆周上一部分的爪部以及切口部的构成,能够有效防止部件之间的旋转。因此,能够防止由于树脂制的第二唇密封部件、支撑环、以及壳组成组装体和轴的滑动而产生的共转,从而能够使密封性能稳定化。
此外,将在壳的第一凸缘部的内周侧、贯穿全周密接于第二唇密封部件的密封流体侧端面的环状突起设置在第一唇密封部件的径向部的大气侧端面,能够使该部密封性提高,并且,由于密封部贯穿全周推压第二唇密封部件,因此能够使第二唇密封部件的姿势稳定化,从该点来看,能够使密封性能稳定化。

附图说明

图1是安装本发明第一实施例的唇式密封件的水泵的截面图。
图2是同一唇式密封件的主要部分截面图。
图3是本发明第二实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图4是本发明第三实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图5是本发明第四实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图6是本发明第五实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图7是本发明第六实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图8是本发明第七实施例的唇式密封件的主要部分截面图。
图9是现有的唇式密封件的半截面图。
图10是另一现有的唇式密封件的半截面图。
符号说明
1唇式密封件
11套筒(cartridge)
12筒状部
13、53凸缘部
14外向凸缘部
15外周密封部
16爪部
17内周侧反转部
18径向扩大部
19外周侧反转部
20外周侧筒状部
21第一唇密封部件
22、52圆筒部
23径向部
24、43密封唇
24a、43a唇端
25螺纹部
25a、25b螺纹
26环状突起
31壳
32筒状部
33第一凸缘部
34第二凸缘部
35凸部
36凹部
37切口部
41第二唇密封部件
42平面部
51支撑环
61适配件(adapter)
62环状部
63推压部
71水泵
72机壳
72a端面
73轴承
74轴
75皮带轮(pulley)
76叶轮(impeller)
A密封流体侧
B大气侧

具体实施方式

本发明包括以下实施方式。
(1)通过利用适配件推压橡胶唇液侧部,能够抑制橡胶唇向液侧方向伸长,同时能够利用接触阻力在对于扭矩的旋转防止方面进行辅助,因此能够降低橡胶唇外径部的紧固过盈量(fastening margin),结果也能够抑制橡胶唇的变形。
(2)并且,由于通过适配件,橡胶唇没有向液侧脱落,因此不需要将橡胶唇形成截面コ字形状而设置背面部,从而在套筒插入时,能够将利用适配件固定在液侧的橡胶唇的残留应力向大气侧释放,并且能够将橡胶唇的延伸方向向大气侧引导。
(3)通过形成应用适配件的构造,(イ)能够抑制橡胶唇向液侧延伸以及防止脱落,(ロ)能够抑制由于橡胶唇的紧固过盈量的降低而引起的橡胶唇变形量,(ハ)由于橡胶唇背面部的消除,有可能将橡胶唇的延伸方向引导至大气侧。因此,能够改良橡胶唇的圆度和同轴性,并且能够提高密封性。
实施例
接下来参照附图对本发明的实施例进行说明。
第一实施例
图1示出安装本发明第一实施例的唇式密封件1的水泵71的整体图,即在通过轴承73可旋转地支撑于机壳(罩壳)72的轴(旋转轴)74的一端固定有皮带轮75,同时在另一端固定有叶轮76,当驱动扭矩传递给皮带轮75时,叶轮76旋转,压送冷却水。唇式密封件1通过安装在机壳72的轴孔内周并且滑动自如地密接于轴74的周面,抑制机内的密封流体(冷却水)向大气侧(轴承侧)泄漏。
图2示出该第一实施例的唇式密封件1的主要部分截面,该唇式密封件1如下构成。图的右侧是密封流体侧A,图的左侧是大气侧B。
即,该唇式密封件1安装在机壳72的轴孔内周,滑动自如地密接于轴74的周面,被构造成具有配置在密封流体侧A的橡胶状弹性体制的密封唇24以及配置在大气侧B的树脂制的密封唇43的双层唇结构。
此外,作为该唇式密封件1的构成部件,具有以下六个部件:嵌合在机壳72的轴孔内周的套筒11、非粘接地被嵌合保持于该套筒11的橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21、非粘接地被嵌合保持于第一唇密封部件21的壳31、被铆接保持于壳31的树脂制的第二唇密封部件41、同样被铆接保持于壳31同时配置在第二唇密封部件41的大气侧B并且支撑第二唇密封部件41的支撑环51、以及通过在第一唇密封部件21的密封流体侧A嵌合于套筒11而防止第一唇密封部件21从套筒11脱落的适配件61。
在这之中,首先,套筒11由金属等规定的钢材例如金属板的冲压品制成,整体成形为环状,具有嵌合在机壳72的轴孔内周的筒状部12,并且从该筒状部12的大气侧端部向径向内侧一体成形有凸缘部(内向凸缘部)13。并且,在筒状部12的密封流体侧端部,向径向外侧一体成形有外向凸缘部14。在组装该唇式密封件1时,前者的凸缘部13作为壳31从轴向一侧接触到的端壁部而作用,组装之后,作为将壳31以及第一唇密封部件21夹入与适配件61之间的端壁部而作用。在将该唇式密封件1插入壳体72的轴孔时,后者的外向凸缘部14通过接触到机壳72的轴孔开口周缘部而实现规定插入长度(轴向插入深度)的作用,但是在唇式密封件1安装在轴孔的深处的情况下,也存在省略的情况。并且,在筒状部12的外周面,在该套筒11与轴孔内周面之间,贯穿全周覆盖有产生密封作用的弹性皮膜制成的外周密封部15。
第一唇密封部件21由规定的橡胶状弹性体(比如H-NBR)制成,整体成形为环状,具有非粘接地嵌合在套筒11的筒状部12的内周侧的圆筒部22,从该圆筒部22的密封流体侧端部向径向内侧一体成形有环状的径向部23,从径向部13的内周端部向密封流体侧A一体成形有密封唇(第一密封唇)24。密封唇24在其唇端24a处滑动自如地密接于轴74的周面,在滑动部设置有在轴旋转时产生抽吸作用的螺纹部(螺纹密封件)25。
壳31由金属板(比如不锈钢或者钢(SPCC、SPHC等))的冲压加工品制成,整体成形为环状,在第一唇密封部件21的圆筒部22的内周侧具有非粘接地嵌合于径向部23和套筒11的凸缘部13之间的筒状部32,从该筒状部32的密封流体侧端部向径向内侧一体成形有第一凸缘部33,从筒状部32的大气侧端部向径向内侧一体成形有第二凸缘部34。因此,壳31整体形成向径向内侧开口的截面コ字形,在组装之后,筒状部32与圆筒部22、第一凸缘部33与径向部23、第二凸缘部34与凸缘部13分别密接。在第一凸缘部33上形成有用于阻止转动的凸部35和凹部36,在后文中对其进行描述。
第二唇密封部件41由规定的树脂材料(比如PTFE)制成,整体成形为环状,并具有环状的平面部42,在该平面部42的内周端部一体成形有向密封流体侧A倾斜的密封唇(第二密封唇)43。密封唇43在其唇端43a处滑动自如地密接于轴74的周面,由于配置在第一密封唇24的大气侧B,因此相对于第一密封唇24形成的一次密封,密封唇43形成了二次密封。
支撑环51同壳31一样由金属板(比如不锈钢或者钢(SPCC、SPHC)等)的冲压品制成,整体成形为环状,并具有圆筒部52,从该圆筒部52的密封流体侧端部向径向内侧一体成形有凸缘部53。该支撑环51配置在第二唇密封部件41的大气侧B,对第二唇密封部件41起到从其大气侧B进行支撑的作用。
第二唇密封部件41和支撑环51通过上述的壳31被铆接保持,在壳31的筒状部32的内周侧,第二唇密封部件41的平面部42和支撑环51的圆筒部52沿轴向并排地铆接固定在第一和第二凸缘部33、34之间。铆接加工是通过将具有薄壁的弯曲部的第二凸缘部34折弯来进行的。铆接后,第二唇密封部件41以平面部42压接于第一凸缘部33。
适配件61同壳31以及支撑环51一样由金属板(比如不锈钢或者钢(SPCC、SPHC)等)的冲压品制成,整体成形为环状,在第一唇密封部件21的圆筒部22的密封流体侧A具有嵌合于套筒11的筒状部12的内周侧的环状部62,从该环状部62的大气侧端部向径向内侧一体成形有内向凸缘状的推压部63,推压部63的内周端部向密封流体侧A弯曲。该适配件61通过推压部63推压第一唇密封部件21,防止脱落,使姿势稳定化,为了充分发挥其功能,推压部63的内径尺寸设定得比壳31的第一凸缘部33的外径尺寸小,从而成为将第一唇密封部件21的径向部23的一部分夹入两者33、63之间的构造。
此外,设置了防止壳31和第二唇密封部件41旋转的旋转防止构造,该旋转防止构造由设置于壳31的第一凸缘部33的凸部35构成。即,在壳31中的第一凸缘部33的大气侧端面设置圆周上一部分的凸部35,通过该凸部35与第二唇密封部件41在圆周方向上卡合,防止壳31和第二唇密封部件41旋转。卡合是通过铆接加工时凸部35利用铆接力深入第二唇密封部件41的表面而形成的,但是也可以在第二唇密封部件41上预先设置对应的凹部并将凸部35嵌入。
此外,如上所述,由于壳31由金属板的冲压加工品形成,因此当通过冲压加工形成上述凸部35时,在第一凸缘部33的密封流体侧端面形成与凸部35对应的圆周上一部分的凹部36。因此,通过橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21在圆周方向上卡合于该凹部36,防止壳31和第一唇密封部件21旋转,这里也设置了旋转防止构造。卡合是通过利用壳31相对于第一唇密封部件21的压入过盈量,第一唇密封部件21的一部分橡胶深入凹部36而形成的,但是也可以在第一唇密封部件21上预先设置对应的凸部并嵌入于凹部36。在圆周上设置规定数量的凸部35以及凹部36,即在圆周上一个位置或者多个位置设置。
此外,在第一唇密封部件21中径向部23的大气侧端面设置环状突起26。该环状突起26在壳31的第一凸缘部33的内周侧贯穿全周密接于第二唇密封部件41的密封流体侧端面,密封两个唇密封部件21、41之间。因此,通过设置这样的突起26,能够提高第一唇密封部件21、与包含第二唇密封部件41和支撑环51的壳31的组装体之间的密封性。此外,相对于上述旋转防止构造在圆周方向是部分的,设置这样的环状突起26,第一唇密封部件21在圆周方向上均匀地推压第二唇密封部件41,第二唇密封部件41的姿势稳定,从而也能够提高密封性。
如上所述,上述构成的唇式密封件1例如作为汽车用水泵的轴密封件使用,通过上述构成,具有发挥以下作用效果的特征。
即,首先,上述构成的唇式密封件1,其构成部件具有套筒11、橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21、壳31、树脂制的第二唇密封部件41、支撑环51、以及适配件61六个部件,其中橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21非粘接地被嵌合于套筒11,壳31非粘接地被嵌合于第一唇密封部件21,树脂制的第二唇密封部件41以及支撑环51被铆接保持于壳31,适配件61嵌合于套筒11。因此,由于六个部件相互之间没有粘接而是非粘接地组装在一起,从而在密封分解时能够容易地将各部件分离/分别。因此,唇式密封件1的构成部件可以先在材质上分类再进行处理,以满足资源再利用的要求。
此外,由于第二唇密封部件41以及支撑环51被铆接保持于壳31,因此即使这三个部件31、41、51是非粘接的,相互之间也能够坚固地组装,并且不会在轴向上产生相对位移。壳31被配置成其密封流体侧的第一凸缘部33与第一唇密封部件21的径向部23接触,同时大气侧的第二凸缘部34与套筒11的凸缘部13接触,因此套筒11、壳31、以及第一唇密封部件21相互之间能够在轴向上正确地定位。由于在第一唇密封部件21的密封流体侧,适配件61嵌合于套筒11,因此第一唇密封部件21不会在轴向上从套筒11脱落。因此,由于六个部件全部相互关联并且坚固地组装,从而能够增大各部件之间的组装保持力。因此,能够防止产生像上述现有技术那样当从机壳取下唇式密封件时,仅拉出一部分部件的情况。
此外,在上述构成的唇式密封件1中,当将该唇式密封件1安装于机壳72时,六个部件已经通过铆接以及嵌合被一体化,在能够立即使用的状态下完成组装。因此,可以省略上述现有的非粘接型唇式密封件的安装工序中,必要的用于维持轴向组装长度精度的调整工序等。
此外,由于橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21非粘接地嵌合于套筒11,并且壳31非粘接地嵌合于第一唇密封部件21,因此该唇式密封件1不具有橡胶状弹性体(第一唇密封部件21)硫化粘接于金属(套筒11或壳31)的构成。因此,即使在高负荷条件下使用该唇式密封件1,也不会在橡胶状弹性体上产生粘接构造特有的起泡现象,从而能够使唇式密封件1的耐起泡性提高,并且使密封性能稳定化。
此外,当橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21插入套筒11时,通过将适配件61嵌合于第一唇密封部件21的密封流体侧并且第一唇密封部件21没怎么变形,防止第一唇密封部件21从套筒11脱落,因此第一唇密封部件21没怎么变形,能够确保第一唇密封部件21的密封唇24的圆度和同轴性。因此,通过第一唇密封部件21的密封唇24能够使密封性能稳定化。
此外,通过在壳31中的第一凸缘部33的大气侧端面上设置圆周上一部分的凸部35,并且使该凸部35与树脂制的第二唇密封部件41卡合,而防止壳31与第二唇密封部件41旋转,从而通过仅在壳31上设置圆周上一部分的凸部35的简单的构成,能够有效防止部件之间的旋转。因此,能够防止由于树脂制的第二唇密封部件41和轴74的滑动而产生的共转,从而能够使密封性能稳定化。
此外,通过伴随着利用冲压加工形成上述凸部35,在第一凸缘部33的里面设置圆周上一部分的凹部36,并且使橡胶状弹性体制的第一唇密封部件21与该凹部36卡合,而防止壳31与第一唇密封部件21旋转,从而通过仅在壳31上设置圆周上一部分的凹部36的简单的构成,能够有效防止部件之间的旋转。因此,能够防止由于第二唇密封部件41、支撑环51、以及壳31形成的组装品与轴74的滑动而产生的共转,从而能够使密封性能稳定化。
此外,由于在壳31的第一凸缘部33的内周侧,贯穿全周密接于第二唇密封部件41的密封流体侧端面的环状突起26设置在第一唇密封部件21的径向部23的大气侧端面,因此能够使该部密封性提高,并且,由于环状突起26贯穿全周推压第二唇密封部件41,因此能够使第二唇密封部件41的姿势稳定化。因此,从该点来看,能够使密封性能稳定化。
第二实施例
虽然上述第一实施例被构造成套筒11的凸缘部13与壳31的第二凸缘部34在轴向上相互接触,但是当在这里设置旋转防止构造时,能够有效防止由于树脂制的第二唇密封部件41、支撑环51、以及壳31形成的组装体与轴74的滑动而产生的共转。图3是第二实施例,设置有像这样的旋转防止构造,即,通过在套筒11的凸缘部13的内周缘部设置圆周上一部分的爪部16,同时对应该爪部16在壳31的第二凸缘部34的内周缘部设置切口部37,并且使爪部16向密封流体侧A折弯而卡合于切口部37,从而防止套筒11和盖31旋转。爪部16以及切口部37在圆周上一个位置或者多个位置(例如3等分)设置。
虽然上述第一实施例中的第一唇密封部件21的密封唇24,在其滑动部设置有通过在轴旋转时产生抽吸作用以将密封流体推回,从而发挥密封作用的螺纹部(螺纹密封件)25,但是关于该螺纹部25,可以考虑以下变化。
第三实施例
即,相对于在示出上述第一实施例的图1中,螺纹部25形成单向螺纹构造,在示出第三实施例的图4中,螺纹部25形成双向螺纹构造,即,倾斜方向(螺纹倾斜的方向)彼此成为相对方向的正向螺纹(单位螺纹)25a与逆向螺纹(单位螺纹)25b在圆周上交替设置多个。通常,由于根据泵的种类决定轴74的旋转方向,因此即使螺纹部25为单向螺纹构造也能够充分地发挥作用,但是当考虑将唇式密封件1组装于多种泵时,优选的是螺纹部25为双向螺纹构造,这样,如果螺纹部25为双向螺纹构造,无论轴74沿何方向旋转,都能够适用。
第四实施例
但是,由于螺纹部25在本发明中是附加的构造,因此如示出第四实施例的图5所示,也可以省略螺纹部25。该无螺纹构造使用在提高密封唇24与轴74的密接性以使密封性提高的情况等。
并且,虽然图示未示出,但是可以考虑在密封唇24的滑动部设置通过在轴旋转时产生抽吸作用以将密封流体吸入,从而发挥润滑作用的螺纹部25。
关于套筒11,可以考虑以下变化。
即,为了使唇式密封件1适合机壳72的孔径(轴孔内径),套筒11使用径向立体构造,这样,通过准备同一尺寸的唇式密封件1,能够适用于多种泵。并且,通过准备对于机壳形状和周边部件的位置关系而具有不同的截面S字形状的套筒,能够适用于多种泵,并且,也适用于由于是机械密封而更换零件的情况。
第五至第七实施例
从这样的观点来看,在示出第五实施例的图6、示出第六实施例的图7、以及示出第七实施例的图8中,套筒11被如下构成。
即,套筒11由金属等规定的钢材例如金属板冲压品制成,整体成形为环状,具有在大气侧端部一体成形有内向凸缘部13的筒状部12,在该筒状部12的密封流体侧端部,向径向外侧一体成形截面圆弧形的内周侧反转部17,从该内周侧反转部17的外周端部斜向径向外侧,一体成形截面直线状的径向扩大部18,在该径向扩大部18的外周端部,向径向外侧一体成形截面圆弧形的外周侧反转部19,从该外周侧反转部19的外周端部向轴向一侧(密封流体侧),一体成形外周侧筒状部20,在该外周侧筒状部20的密封流体侧端部,一体成形外向凸缘部14,套筒11将第一唇密封部件21以及适配件61保持在筒状部12的内周侧,同时通过外周侧筒状部20嵌合于机壳72的轴孔内周。套筒11整体形成截面S字形状。径向扩大部18可以形成与唇式密封件1的中心轴线垂直的平面状。
在图6的实例中,形成外周侧反转部19向轴向一侧(大气侧)突出于内向凸缘部13同时内周侧反转部17向轴向一侧(密封流体侧)突出于外向凸缘部14的形状。在图7的实例中,形成外周侧反转部19向轴向一侧(大气侧)突出于内向凸缘部13同时外向凸缘部14向轴向一侧(密封流体侧)突出于内周侧反转部17的形状。在图8的实例中,形成内向凸缘部13向轴向一侧(大气侧)突出于外周侧反转部19同时外向凸缘部14向轴向一侧(密封流体侧)突出于内周侧反转部17的形状,这样,通过适当地改变这些形状,能够调整唇式密封件1相对于机壳72的端面72a的轴向插入深度。
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