密封装置的制作方法

1.本发明涉及密封装置。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种密封装置，该密封装置配置在机动车的发动机的曲轴的周围，并作为对曲轴壳内的润滑油进行封闭的油封件使用。专利文献2公开了一种密封装置，该密封装置配置在机动车的差动齿轮机构的轴的周围，并作为对差动齿轮机构的壳体内的润滑油进行封闭的油封件使用。
3.油封件的唇能够滑动地与旋转轴的外周面接触。期望即使唇相对于旋转轴偏心或者旋转轴的外周面相对于旋转轴的轴线偏心，唇也稳定地追随旋转轴的外周面而维持接触状态，且在唇和旋转轴之间不产生间隙。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2017-067284号公报
7.专利文献2：日本特开2017-026073号公报


技术实现要素：

8.作为被油封件封闭的润滑油，已知有高粘度油以及低粘度油。低粘度油由于摩擦阻力小，所以有助于机动车的燃料利用率的提高。近年来，为了提高燃料利用率，低粘度油的使用占优势。
9.作为油封件的原料的橡胶在低温环境、例如寒冷地区中弹性即柔软性下降。伴随着柔软性的下降，油封件对旋转轴的追随性下降。
10.另一方面，为了即使在低温环境下也良好地进行旋转轴的旋转开始(例如、发动机的起动)，需要即使在低温下粘度也低(流动性高)的润滑油。因此，期望一种即使在低温环境下使用低粘度油，油也不易从被封闭的内部空间泄漏的密封装置。
11.因此，本发明提供一种即使在低温环境下使用低粘度油，封闭性能也高的密封装置。
12.本发明的一方案的密封装置配置在旋转轴与配置有所述旋转轴的壳体的内表面之间，将所述壳体的内部空间与外部空间隔离，所述密封装置的特征在于，包括：圆筒状的安装部，安装于所述壳体的所述内表面；环状部，从所述安装部朝向所述旋转轴地向径向内侧扩展；内侧圆筒部，被支承于所述环状部，且配置在所述安装部的径向内侧；密封唇，从所述内侧圆筒部的内周面朝向径向内侧突出，并具有配置在内部空间侧的截圆锥状的内部侧倾斜面以及配置在外部空间侧的截圆锥状的外部侧倾斜面，所述密封唇能够滑动地与所述旋转轴的外周面接触；以及卡紧弹簧，卷绕在所述内侧圆筒部的周围，将所述密封唇向所述旋转轴的外周面靠压，所述旋转轴的轴线方向上的、所述内侧圆筒部和所述环状部的边界与所述密封唇的唇缘的距离为4mm以上，所述卡紧弹簧对所述内侧圆筒部施加的力为22n以
上。
13.在该方案中，所述旋转轴的轴线方向上的、所述内侧圆筒部和所述环状部的边界与所述密封唇的唇缘的距离为4mm以上。内侧圆筒部在该边界处与环状部连结，密封唇可视为以该边界为支点来进行变形。通过将上述距离设定得长，内侧圆筒部的弯曲刚性下降，从而即使在低温环境，密封唇也容易稳定地追随旋转轴的外周面而维持接触状态。另一方面，通过将卡紧弹簧对内侧圆筒部施加的力设定得大，从而在密封唇与旋转轴之间不易产生间隙，即使在低温环境下使用低粘度的油，油也不易从内部空间泄漏。
附图说明
14.图1是本发明的实施方式的密封装置的剖视图。
15.图2是本发明的实施方式的密封装置的局部截断立体图。
16.图3是示出本发明的实施方式的密封装置的效果的图表。
17.图4是本发明的实施方式的变形例的密封装置的剖视图。
具体实施方式
18.以下，一边参照添附的附图一边对本发明的各种各样的实施方式进行说明。附图的比例尺不一定准确，有时对一部分的特征也会进行放大或者省略。
19.本发明的实施方式的密封装置是配置在机动车的差动齿轮机构的轴的周围并对差动齿轮机构的壳体内的润滑油进行封闭的油封件。
20.如图1所示，本发明的实施方式的密封装置1配置在壳体2的轴孔的内表面与配置于轴孔内的旋转轴4之间，将壳体2的内部空间与外部空间隔离。也就是说，密封装置1封闭壳体2与旋转轴4的间隙，防止壳体2内的润滑油的漏出。虽然密封装置1是以旋转轴4的旋转轴线ax为中心的环状，但是在图1中仅示出密封装置1的左侧部分。
21.如图1以及图2所示，密封装置1是具有由弹性材料、例如弹性体形成的弹性环6以及加强弹性环6的刚性材料、例如金属制的单个刚性环8的双重结构。刚性环8具有l字形的剖面。刚性环8的大部分埋设于弹性环6，并与弹性环6紧贴。
22.密封装置1具有圆筒状的安装部10、环状部12、内侧圆筒部14、密封唇16以及防尘唇18。
23.安装部10例如通过过盈配合安装于壳体2的轴孔。环状部12与安装部10的一端结合，并从安装部10朝向旋转轴4地向径向内侧扩展。
24.安装部10和环状部12由弹性环6和埋设于弹性环6的刚性环8构成。刚性环8提高安装部10和环状部12的刚性。
25.内侧圆筒部14、密封唇16以及防尘唇18仅由弹性环6构成。
26.内侧圆筒部14配置在安装部10的径向内侧，与安装部10同轴地延伸。内侧圆筒部14被支承于环状部12。具体来说，内侧圆筒部14的一端与环状部12的内端部结合。
27.密封唇16的从内侧圆筒部14的内周面朝向径向内侧突出的剖面为三角形的突起，且该密封唇16能够滑动地与旋转轴4的外周面接触。密封唇16具有配置于内部空间侧的截圆锥状的内部侧倾斜面16a、配置于外部空间侧的截圆锥状的外部侧倾斜面16b以及位于内部侧倾斜面16a与外部侧倾斜面16b之间的边界且沿周向延伸的唇缘16c。
28.内部侧倾斜面16a以越远离唇缘16c越远离旋转轴4的方式倾斜。外部侧倾斜面16b也以越远离唇缘16c越远离旋转轴4的方式倾斜。在密封装置1配备于壳体2与旋转轴4之间的间隙的使用状态下，主密封唇16的唇缘16c以及其附近始终能够滑动地与旋转轴4的外周面接触。这样，密封唇16对壳体2的内部空间内的润滑油进行封闭。
29.相对于在内侧圆筒部14的前端形成壁厚的密封唇16，位于内侧圆筒部14和环状部12的边界15与密封唇16之间的内侧圆筒部14的基部14a形成为薄壁。薄壁的基部14a使内侧圆筒部14的弯曲刚性下降，从而提高密封唇16对旋转轴4的追随性。
30.防尘唇18是从仅由环状部12的内端部的弹性环6构成的部分朝向径向内侧且朝向外部空间侧倾斜地延伸的圆环，能够滑动地与旋转轴4的外周面接触。防尘唇18阻止异物(例如，水以及灰尘)从外部空间侧向内部空间侧的流入。
31.在内侧圆筒部14的周围卷绕有卡紧弹簧20。具体来说，在内侧圆筒部14的外周面形成有周槽，在该周槽中收纳有卡紧弹簧20。卡紧弹簧20对内侧圆筒部14施加力f，从而将配置在卡紧弹簧20的径向内侧的密封唇16向旋转轴4的外周面靠压。
32.旋转轴4的轴线方向上的、内侧圆筒部14和环状部12的边界15与密封唇16的唇缘的距离l优选为4mm以上。内侧圆筒部14在该边界15处与环状部12连结，密封唇16可视为以该边界15为支点来进行变形。通过将上述距离l设定得长，内侧圆筒部14的弯曲刚性下降，从而即使在低温环境，密封唇16也容易稳定地追随旋转轴4的外周面而维持接触状态。
33.另外，卡紧弹簧20对内侧圆筒部14施加的力f优选为22n以上。通过将力f设定得大，在密封唇16与旋转轴4之间不易产生间隙，即使在低温环境下将低粘度油用作润滑油，油也不易从内部空间泄漏。
34.图3示出确认实施方式的密封装置1的效果的实验的结果。在实验所使用的实施方式中，上述距离l为4mm，力f为22n。在比较例中，距离l为3.4mm，力f为18n。
35.在实施方式与比较例中，旋转轴4的直径为50mm，初始状态(非使用状态)下的唇缘16c的直径为48.5mm。弹性环6的材料为丙烯酸橡胶。内侧圆筒部14的最薄壁的部分的厚度t为0.6mm，该部分的内侧圆筒部14的外径为53.8mm。
36.在实验中，关于实施方式与比较例，改变轴偏心量(tir：total indicator reading)以及润滑油的温度，调查润滑油是否从内部空间越过密封唇16漏出到空间22(被防尘唇18、密封唇16和旋转轴4包围的空间)。所使用的润滑油为低粘度油以及高粘度油。在图3中描绘了不发生润滑油的泄漏的最大轴偏心量。
37.从图3可知，相对于比较例，在实施方式中，即使轴偏心量大，润滑油也不易从内部空间泄漏。特别是，在使用低粘度油的情况下，实施方式与比较例相比能够显著地抑制润滑油的漏出。在油温为-10℃、-20℃的情况下，基于实施方式的对低粘度油的封闭性能比基于比较例的对高粘度油的封闭性能高。在油温为-30℃、-40℃的情况下，基于实施方式的对低粘度油的封闭性能与基于比较例的对高粘度油的封闭性能相同。这样，根据实施方式，即使在低温环境下使用低粘度油，油也不易从内部空间泄漏。
38.在实验所使用的实施方式中，上述的距离l为4mm，力f为22n。距离l越长，密封唇16越容易追随旋转轴4的外周面。力f越大，在密封唇16与旋转轴4之间越不易产生间隙。因此，优选距离l为4mm以上，优选力f为22n以上。
39.其他变形例
40.以上，一边参考本发明的优选的实施方式对本发明进行图示说明，但可以理解为，对本领域技术人员而言，在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下能够进行形式和详细的变更。这样的变更、改变以及修改应包含在本发明的范围内。
41.例如，上述实施方式的密封装置是配置在机动车的差动齿轮机构的轴的周围并对差动齿轮机构的壳体内的润滑油进行封闭的油封件。但是，本发明不限于实施方式，例如，还可利用为配置在机动车的发动机的曲轴的周围并对曲轴壳内的润滑油进行封闭的油封件、配置在机动车的变速器的轴的周围并对变速器的壳体内的润滑油进行封闭的油封件、配置在马达的轴的周围并对马达的壳体内的润滑油进行封闭的油封件。
42.也可以在密封唇16的外部侧倾斜面16b形成如日本专利3278349号说明书中公开的被称为“螺纹突起”的多个螺旋肋。螺旋肋发挥泵作用，使液体从外部空间侧返回内部空间。
43.也可以在外部侧倾斜面16b形成向不同方向倾斜的多个螺旋肋(例如，在日本专利4702517号说明书中被称为“正向螺纹肋”以及“反向螺纹肋”)。在该情况下，向某个方向倾斜的螺旋肋在旋转轴向正向旋转时，发挥泵作用，使液体从外部空间侧返回内部空间。向另一方向倾斜的螺旋肋在旋转轴向逆向旋转时，发挥泵作用，使液体从外部空间侧返回内部空间。
44.也可以在防尘唇18的内周面形成有日本特开2014-084934公报中公开的用于抑制防尘唇的过度变形的多个突起。这样的突起当被防尘唇18、密封唇16与旋转轴4包围的空间(图1、图4的空间22)的内部变为负压时，与旋转轴的外周面暂时接触，在防尘唇18的前端与旋转轴的外周面之间暂时产生间隙。由此防止防尘唇18的过度变形以及防尘唇18对旋转轴施加的扭矩的增加。
45.如图4所示，也可以在旋转轴4上固定防尘罩26，在本发明的实施方式的变形例的密封装置1a中设有侧唇24。防尘罩26与旋转轴4一同旋转。侧唇24是从环状部12朝向外部空间侧且朝向径向外侧延伸的圆环，由弹性环6构成。
46.附图标记说明
47.1 密封装置
48.2 壳体
49.4 旋转轴
50.6 弹性环
51.8 刚性环
52.10 安装部
53.12 环状部
54.14 内侧圆筒部
55.15 边界
56.16 密封唇
57.16a 内部侧倾斜面
58.16b 外部侧倾斜面
59.20 卡紧弹簧