密封装置的制作方法

本发明涉及一种用于密封轴壳与轴之间的环状间隙的密封装置。

背景技术：

在用于汽车的水泵当中，为了防止漏水而正应用一种密封装置(参照专利文献1)。参照图7，针对现有例中的密封装置进行说明。图7是现有例的密封装置的示意剖视图。图示的密封装置700起到密封设置在轴壳(未图示)上的轴孔与在该轴孔中插通的旋转轴(未图示)之间的环状间隙的作用。

并且，该现有例的密封装置700的结构是在盒壳体710上固定树脂制密封部件720与由橡胶等构成的弹性体制密封部件730，从而可以作为一个元件进行处理。盒壳体710具备：圆筒状的壳体本体部711，其嵌合于轴孔的内周面；外向凸缘部712，其自壳体本体部711的密封对象流体侧的端部向径向外侧延伸；以及内向凸缘部713，其自壳体本体部711的密封对象流体侧的相反侧的端部向径向内侧延伸。树脂制密封部件720通过由互相嵌合固定的一对金属制的第一支撑部件740和第二支撑部件750夹持而被牢固地固定。弹性体制密封部件730具备：外周密封部731，其用于密封第二支撑部件750的外周面与壳体本体部711的内周面之间的环状间隙；以及密封唇部732，其相对于旋转轴的外周面自由滑动。

在将由第一支撑部件740和第二支撑部件750固定的树脂制密封部件720与弹性体制密封部件730安装于壳体本体部711的内周面侧的状态下，通过压入来嵌合接合器760。由此，进行树脂制密封部件720与弹性体制密封部件730的轴向的定位固定。另外，通过压接内向凸缘部713的前端，进行树脂制密封部件720与弹性体制密封部件730的径向的定位固定(参照图中的压接部714)。

在此，如上所述，接合器760通过压入被固定。通常，在利用压入来固定的情况下，滑动阻力增高，因此难以高精度地进行压入部件的定位。然而，在图7中示出的现有例的密封装置700的情况下，树脂制密封部件720通过第一支撑部件740和第二支撑部件750被牢固地固定，并且第二支撑部件750的外周面侧通过弹性体制密封部件730的外周密封部731被弹性地推压。因此，树脂制密封部件720的姿势被稳定地保持。由此，树脂制密封部件720的功能被充分地发挥。另外，通过弹性体制密封部件730的外周密封部731，将第二支撑部件750的外周面与壳体本体部711的内周面之间的环状间隙密封，由此外周面侧的密封功能也被充分地发挥。

这样，对于图示的密封装置700，即使接合器760的定位精度低，作为密封装置的功能也被充分地发挥。然而，在该密封装置700的情况下，存在有作为必须的多个部件的元件个数多这一缺点。通常，元件个数增多不仅成本增高，而且尺寸误差也容易增大，因此必须严格地进行尺寸管理。另外，由于采用通过弹性体制密封部件730的外周密封部731，对第二支撑部件750的外周面与壳体本体部711的内周面之间的环状间隙进行密封的构成，因此也存在难以减小径向尺寸的这一缺点。因此，在轴壳与轴之间的环状间隙狭窄的情况下，会存在难以采用上述密封装置700的结构的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5037682号公报

技术实现要素：

本发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种可以稳定地发挥密封功能，并且可以削减元件个数，以及可以达到径向小型化的密封装置。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述问题而采用了以下手段。

即，本发明的密封装置用于密封设置在轴壳上的轴孔与在该轴孔中插通的轴之间的环状间隙，所述密封装置的特征在于具备：

金属制的盒壳体，其具有嵌合于所述轴孔的内周面的圆筒状的壳体本体部，以及自该壳体本体部的密封对象流体相反侧的端部，向径向内侧延伸的第一支撑部；

树脂制密封部件，其与第一支撑部的密封对象流体侧相邻设置，并且具有相对于所述轴的外周面自由滑动的密封部；

弹性部件，其与该树脂制密封部件的密封对象流体侧相邻设置；以及

金属制的固定部件，其具有固定于所述壳体本体部的内周面的圆筒部，以及自该圆筒部的密封对象流体相反侧的端部向径向内侧延伸的第二支撑部，

所述圆筒部的外径设定为所述壳体本体部的内径以下，且该圆筒部与壳体本体部通过焊接固定，并且

所述树脂制密封部件与弹性部件通过由第一支撑部和第二支撑部夹持而被固定。

根据本发明，采用以下构成：金属制的固定部件的圆筒部的外径设定为壳体本体部的内径以下，并且该圆筒部与壳体本体部通过焊接被固定。由此，与通过压入进行固定的情况相比，可以提高固定部件的定位精度。因此，不需要为了对树脂制密封部件进行定位固定而使用像以往那样的另外专用的部件(相当于上述现有例中的金属制的第一支撑部件740和第二支撑部件750)。因此，可以削减元件个数。另外，由于可以提高固定部件的定位精度，因此可以稳定树脂制密封部件的姿势。因此，可以稳定地发挥密封功能。另外，由于也不需要在树脂制密封部件的外周面的外侧上配置由弹性体构成的部件的一个部分(相当于上述现有例中的弹性体制密封部件730的外周密封部731)，因此可以使密封装置的径向小型化。

优选在前述固定部件的前述圆筒部和第二支撑部的连接部分的外壁面与前述弹性部件之间形成有环状空间。

由此，可以抑制焊接时产生的热传递至弹性部件。

优选前述弹性部件具备：

环状的主体部，其设于所述树脂制密封部件与第二支撑部之间，且其外周面与所述壳体本体部的内周面密合；以及

密封唇部，其与该主体部设为一体，且相对于所述轴的外周面自由滑动。

由此，可以通过弹性部件对壳体本体部的内周面与轴的外周面之间进行密封。并且，如上所述，由于可以提高固定部件的定位精度，因此可以提高弹性部件的定位精度，可以稳定弹性部件的姿势。另外，可以提高弹性部件的主体部对壳体本体部的内周面的密合力的精度。因此，即使没有在树脂制密封部件的外周面的外侧上配置由弹性体构成的部件的一个部分(相当于上述现有例中的弹性体制密封部件730的外周密封部731)，也可以充分地发挥外周面侧的密封功能。

优选使所述固定部件在来自所述弹性部件对第二支撑部的反作用力达到预定的范围的位置处，与所述壳体本体部固定。

由此，可以高精度地对树脂制密封部件和弹性部件定位固定。

需要说明的是，在可能的范围内，能够组合使用上述各结构。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以稳定地发挥密封功能，并且可以削减元件个数，以及实现径向的小型化。

附图说明

图1是水泵的示意剖视图。

图2是本发明的实施例1的密封装置的示意剖视图。

图3是用于说明本发明的实施例1的密封装置的组装方法的图。

图4是本发明的实施例2的密封装置的示意剖视图。

图5是本发明的实施例3的密封装置的示意剖视图。

图6是本发明的实施例4的密封装置的示意剖视图。

图7是现有例的密封装置的示意剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，基于实施例，例示地详细说明用于实施本发明的实施方式。但是，在该实施例中记载的结构元件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别地特定性的记载，则本发明的范围不仅仅限定于此。

(应用例)

参照图1，对本发明的实施例的密封装置100的应用例进行说明。图1是用于汽车的水泵10的示意剖视图。水泵10具备：旋转轴21；以及具有旋转轴21插通的轴孔的轴壳30。在旋转轴21上安装有用于使旋转轴21顺利地旋转的轴承22。另外，在旋转轴21的一端侧上安装有通过未图示的带等施加旋转驱动力的带轮23，在另一端侧上安装有用于压送冷却水(LLC)的叶轮24。然后，为了抑制该冷却水向外部(即，密封对象流体侧(L)的相反侧(A))泄漏，在旋转轴21与轴壳30之间的环状间隙处配置本实施例的密封装置100。即，在本实施例中，密封对象流体为冷却水。但是，本发明的密封装置也可以应用于其它用途。

(实施例1)

参照图2和图3，针对本发明的实施例1的密封装置100进行说明。本实施例的密封装置100起到密封设置在轴壳300上的轴孔与在轴孔中插通的轴200之间的环状间隙的作用。在密封装置100应用于上述用于汽车的水泵10的情况下，轴壳300相当于上述轴壳30，轴200相当于上述旋转轴21。

＜密封装置的结构＞

尤其参照图2，针对本实施例的密封装置100的结构进行说明。密封装置100的结构是在盒壳体110上固定树脂制密封部件120与作为弹性部件(由橡胶等弹性体构成的部件)的弹性体制密封部件130，从而可以作为一个元件进行处理。并且，该密封装置100包括：上述三个部件、用于将树脂制密封部件120和弹性体制密封部件130固定在盒壳体110上的金属制的固定部件140以及设于盒壳体110的外周侧的外周密封部件150。

盒壳体110一体地具备：圆筒状的壳体本体部111；外向凸缘部112，其设于壳体本体部111的密封对象流体侧(L)处；第一支撑部113，其设于壳体本体部111的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)处。

在此，壳体本体部111通过与设置在轴壳300上的轴孔的内周面嵌合被固定。另外，在该壳体本体部111的外周上设有由弹性覆膜构成的外周密封部件150。通过该外周密封部件150，可以更切实地抑制产生从密封装置100与轴壳300的轴孔之间漏水等。需要说明的是，在通过将壳体本体部111与轴壳300上的轴孔嵌合来固定的过程中，将外周密封部件150的一部分切掉。然而，在轴壳300的轴孔的开口端缘附近处设有由倒角310形成的环状空间S1。由此，将外周密封部件150切掉一部分得到的碎屑贮存在该环状空间S1。由此，可以抑制碎屑进入到密封对象流体侧(L)。

外向凸缘部112以自壳体本体部111的密封对象流体侧(L)的端部向径向外侧延伸的方式而构成。直至该外向凸缘部112抵接于轴壳300的端面之前，使盒壳体110与轴壳300的轴孔嵌合，由此可以进行盒壳体110的定位。

第一支撑部113以自壳体本体部111的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的端部向径向内侧延伸的方式而构成。另外，该第一支撑部113的前端部分以朝密封对象流体侧(L)倾斜的方式而构成，形成用于支撑树脂制密封部件120的备用部114。进一步地，在第一支撑部113上形成有沿周向隔开间隔设置的多个突起部113a。这些多个突起部113a以嵌入树脂制密封部件120的方式而构成。由此，可以抑制树脂制密封部件120自盒壳体110脱落。

树脂制密封部件120一体地具备：主体部121；以及密封部122，其自主体部121的径向的内侧向密封对象流体侧(L)延伸。该树脂制密封部件120与第一支撑部113的密封对象流体侧(L)相邻配置。并且，主体部121与第一支撑部113密合，密封部122的内周面以可自由滑动状态与轴200的外周面密合。另外，主体部121与密封部122之间折弯成弯曲状的部分成为由备用部114支撑着的状态。需要说明的是，树脂制密封部件120在组装于盒壳体110之前的状态(即，没有受到外力的状态)是中心开孔的圆板状的部件。但是，以使轴200容易地插入的方式，优选作为密封部122的树脂制密封部件120的内周端部分预先朝密封对象流体侧(L)弯曲一定程度。

弹性体制密封部件130一体地具备：环状的主体部131；圆筒部132，其自主体部131的径向的内侧向密封对象流体侧(L)延伸；以及密封唇部133，其自圆筒部132的端部向径向内侧倾斜。该弹性体制密封部件130与树脂制密封部件120的密封对象流体侧(L)相邻配置。并且，主体部131与树脂制密封部件120的主体部121的密封对象流体侧(L)密合，圆筒部132的内周面的至少一部分与树脂制密封部件120的密封部122的外周面密合。另外，密封唇部133位于比树脂制密封部件120的密封部122的前端更靠近密封对象流体侧(L)，以可自由滑动的状态与轴200的外周面密合。进一步地，主体部131设于树脂制密封部件120的主体部121与后述固定部件140的第二支撑部142之间，并且以使其外周面与壳体本体部111的内周面密合的方式而构成。

金属制的固定部件140由以下构成：圆筒部141；第二支撑部142，其自圆筒部141的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的端部向径向内侧延伸；以及锥状部143，其自第二支撑部142的前端向密封对象流体侧(L)以直径增加的方式延伸而构成。圆筒部141固定在壳体本体部111的内周面。在此，圆筒部141的外径设定为壳体本体部111的内径以下，并且该圆筒部141与壳体本体部111通过焊接被固定。通过焊接进行固定的部位可以是如图2中箭头X1所示的圆筒部141的密封对象流体侧(L)的端部的部分，也可以是如箭头X2所示的壳体本体部111的内周面与圆筒部141的外周面之间的部分。但是，在后者的情况下，为了使焊接时产生的热难以传递至弹性体制密封部件130，因此优选设在圆筒部141的密封对象流体侧(L)的端部的附近。另外，通过连接第二支撑部142和锥状部143并折弯成为弯曲状的部分来支撑弹性体制密封部件130的圆筒部132的外周面。由此，可以抑制密封唇部133离开轴200的外周面。另外，由于锥状部143的前端离开弹性体制密封部件130的圆筒部132的外周面，因此不会损伤圆筒部132。

上述树脂制密封部件120和弹性体制密封部件130通过由盒壳体110的第一支撑部113与固定部件140的第二支撑部142夹持而被固定。另外，在固定部件140的圆筒部141和第二支撑部142的连接部分144的外壁面与弹性体制密封部件130之间形成环状空间S2。

＜密封装置的组装方法＞

尤其参照图3，针对本实施例的密封装置100的组装方法进行说明。在本实施例中，在组装密封装置100时，使用作为基座的承受夹具500、推压部件600、激光光源650。承受夹具500具备基座部510和圆筒部520。首先，将预先装有树脂制密封部件120、弹性体制密封部件130、固定部件140的盒壳体110装在该承受夹具500上。在此，由于固定部件140的圆筒部141的外径设定为壳体本体部111的内径以下，因此在将固定部件140安装于盒壳体110时的推压力基本为零。需要说明的是，承受夹具500的圆筒部520的内径设为略大于壳体本体部111的外径。由此，在将盒壳体110装在承受夹具500上时所需的推压力也基本为零。

接着，通过推压部件600上设置的圆筒状的推压部610的前端，朝承受夹具500的基座部510推压固定部件140的第二支撑部142。并且，在以使推压时的负荷达到预定的范围内的方式来保持推压部件600的位置的状态下，由激光光源650射出激光L，通过焊接来固定圆筒部141和壳体本体部111。在此，如上所述，固定部件140的圆筒部141的外径设定为壳体本体部111的内径以下，在圆筒部141与壳体本体部111之间基本不发生摩擦。因此，在通过推压部件600推压固定部件140的第二支撑部142时的推压力与来自弹性体制密封部件130对第二支撑部142的反作用力相等。因此，通过上述焊接，使固定部件140在来自弹性体制密封部件130对第二支撑部142的反作用力达到预定的范围的位置处，与壳体本体部111固定。

需要说明的是，优选预先在承受夹具500与推压部件600中的任一方设置负荷传感器，在通过该负荷传感器检测出的负荷达到预定的范围时使推压部件600停止移动，进行焊接。另外，在仅使激光光源650固定的状态下，射出激光L并且承受夹具500和推压部件600共同使密封装置100旋转，由此可以进行整周焊接。另外，在本实施例中，示出了利用激光L进行焊接的情况，但对于焊接可以采用其它各种现有技术(例如，TIG焊接)。需要说明的是，对于进行焊接的部分，如上所述，可以进行整周焊接，也可以沿周向隔开间隔在多个位置处进行焊接。

＜本实施例的密封装置的优点＞

如上所述，根据本实施例的密封装置100，金属制的固定部件140的圆筒部141的外径设定为壳体本体部111的内径以下。并且，采用将该圆筒部141和壳体本体部111通过焊接被固定的结构。由此，与通过压入进行固定的情况相比，可以提高固定部件140的定位精度。因此，不需要为了对树脂制密封部件120进行定位固定而使用以往那样的另外专用的部件(相当于上述现有例中的金属制的第一支撑部件740和第二支撑部件750)。因此，可以削减元件个数。需要说明的是，固定部件140上具备圆筒部141，该圆筒部141被固定于壳体本体部111，因此不存在固定部件140相对于壳体本体部111向轴线方向倾斜的情况。由此，可以稳定地维持固定部件140的姿势。需要说明的是，假设在使用了不具有圆筒部141的固定部件140的情况下，可以考虑将第二支撑部142的外周端缘通过焊接固定于壳体本体部111。然而，在该情况下，会导致第二支撑部142的内周侧朝密封对象流体侧(L)倾斜，而存在树脂制密封部件120和弹性体制密封部件130的姿势变得不稳定这样的担心。

另外，由于可以提高固定部件140的定位精度，因此可以稳定树脂制密封部件120的姿势，可以稳定地发挥密封功能。另外，由于也不需要在树脂制密封部件120的外周面的外侧上配置由弹性体构成的部件的一个部分(相当于上述现有例中的弹性体制密封部件730的外周密封部731)，因此可以使密封装置100的径向小型化。

另外，固定部件140的圆筒部141和第二支撑部142的连接部分144的外壁面与弹性体制密封部件130之间形成环状空间S2。由此，可以抑制焊接时产生的热传递至弹性体制密封部件130。

进一步地，如上所述，由于可以提高固定部件140的定位精度，因此也可以提高弹性体制密封部件130的定位精度，可以稳定弹性体制密封部件130的姿势。另外，可以提高弹性体制密封部件130的主体部131对壳体本体部111的内周面的密合力的精度。因此，即使没有在树脂制密封部件120的外周面的外侧上配置由弹性体构成的部件的一个部分(相当于上述现有例中的弹性体制密封部件730的外周密封部731)，也可以充分地发挥外周面侧的密封功能。

另外，在使来自弹性体制密封部件130对第二支撑部142的反作用力达到预定的范围的位置处，将固定部件140固定在壳体本体部111。由此，可以高精度地对树脂制密封部件120和弹性体制密封部件130进行定位固定。

(实施例2)

图4表示本发明的实施例2。在本实施例中，表示固定部件的结构与实施例1的情况不同的情况。对于其他结构以及作用与实施例1相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

在上述实施例1的固定部件140的情况下，设有自第二支撑部142的前端向密封对象流体侧(L)以直径增加的方式延伸的锥状部143。如上所述，该锥状部143是为了抑制密封唇部133离开轴200的外周面而设置的。然而，根据使用环境不同，存在不用担心密封唇部133离开轴200的外周面的情况。对此，在本实施例的金属制的固定部件140a的情况下，仅仅由圆筒部141；以及自圆筒部141的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)的端部向径向内侧延伸的第二支撑部142构成。这样，本实施例的固定部件140a没有设置如实施例1所示的固定部件140的情况那样的锥状部143。

对于与固定部件140a相关的结构以外的结构，与上述实施例1的情况相同，因此省略其说明。本实施例的密封装置100a当然也可以得到与上述实施例1的密封装置100的情况同样的效果。

(实施例3)

图5表示本发明的实施例3。在上述实施例1中，示出了盒壳体由1个部件构成的情况，但在本实施例中，示出盒壳体由两个部件构成的情况。对于其他结构以及作用与实施例1相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

本实施例的盒壳体110a由第一盒壳体110A和通过压入来嵌合固定于该第一盒壳体110A的第二盒壳体110B构成。第一盒壳体110A一体地具备：圆筒状的壳体本体部111；以及外向凸缘部112，其设于壳体本体部111的密封对象流体侧(L)处。第二盒壳体110B具备：第一支撑部113，其设于壳体本体部111的密封对象流体侧(L)的相反侧(A)处。与实施例1的情况同样地，该第一支撑部113的前端部分以朝密封对象流体侧(L)倾斜的方式而构成，形成用于支撑树脂制密封部件120的备用部114。需要说明的是，对于壳体本体部111、外向凸缘部112、第一支撑部113和备用部114的作用、功能，与实施例1中所述的相同。

对于与盒壳体110a相关的结构以外的结构，与上述实施例1的情况相同，因此省略其说明。本实施例的密封装置100b当然也可以得到与上述实施例1的密封装置100的情况同样的效果。需要说明的是，在本实施例的密封装置100b中，也可以采用在上述实施例2中示出的固定部件140a。

(实施例4)

图6表示本发明的实施例4。在上述实施例1中，示出了弹性部件为弹性体制密封部件的情况，但在本实施例中，示出弹性部件不具有密封功能的情况。对于其他结构以及作用与实施例1相同，因此对相同的结构部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

本实施例的弹性部件160仅由圆筒状的部分构成。即，仅由在上述各实施例中示出的相当于弹性体制密封部件130的主体部131的部分构成。需要说明的是，本实施例的弹性部件160不具备密封唇部，因此采用在实施例2中示出的固定部件140a。

对于与弹性部件160相关的结构以外的结构，与上述实施例1的情况相同，因此省略其说明。除了与弹性体制密封部件130有关的作用效果以外，本实施例的密封装置100c当然也可以得到与上述实施例1的密封装置100的情况同样的效果。

(其他)

在上述各实施例中，对在盒壳体110、110a的第一支撑部113上设有备用部114的情况的结构进行了说明，但根据使用环境不同，在不需要对树脂制密封部件120进行支撑的情况下，也可以不设置备用部114。

附图标记说明

10 水泵

21 旋转轴

22 轴承

23 带轮

24 叶轮

30 轴壳

100、100a、100b、100c 密封装置

110、110a 盒壳体

110A 第一盒壳体

110B 第二盒壳体

111 壳体本体部

112 外向凸缘部

113 第一支撑部

113a 突起部

114 备用部

120 树脂制密封部件

121 主体部

122 密封部

130 弹性体制密封部件

131 主体部

132 圆筒部

133 密封唇部

140、140a 固定部件

141 圆筒部

142 支撑部

143 锥状部

150 外周密封部件

160 弹性部件

200 轴

300 轴壳

500 承受夹具

510 基座部

520 圆筒部

600 推压部件

610 推压部

650 激光光源

L 激光

S1、S2 环状空间