专利名称：轴封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对壳体与旋转轴之间进行密封的轴封装置，特别涉及对汽车用水泵、或者家电或轻载荷的工业用水泵等的壳体与旋转轴之间进行密封的唇密封型的轴封装置。
背景技术：
作为现有的唇密封型的轴封装置，已知图6所示的轴封装置(以下，称为“现有技术”。例如，参照专利文献I。)该现有技术的轴封装置具有套筒62，其嵌合于壳体60的轴孔61内周；橡胶材料制的第一密封唇63，其以非粘接的方式嵌合于该套筒62;套64，其以非粘接的方式嵌合于该第一密封唇63 ;树脂材料制的第二密封唇65，其被铆接保持于该套64 ;支承环66，其支承该第二密封唇65 ;以及紧固件67，其在所述第一密封唇63的密封流体侧L嵌合于所述套筒62。现有技术的轴封装置的紧固件67如图6所示，剖面形状呈大致-字状，外周侧凸缘68形成为与轴中心平行的圆筒状。在将紧固件67嵌合于套筒62时，若外周侧凸缘68的直径远大于套筒62的筒状部69的内径则无法嵌入，反之，若外周侧凸缘68的直径远小于套筒62的筒状部69的内径则容易脱落，因此需要严格地制作紧固件的尺寸精度。并且，存在不变更壳体60而仅将轴70的直径例如从12mmcp变更至Smmcp的情况，在这样的情况下，需要与轴70的直径相对应地减小第一密封唇63、套64、第二密封唇65及支承环66等部件的内径尺寸，并增大第一密封唇63等的在半径方向的宽度。因此，若直接使用图6所示的紧固件67，则第一密封唇63的密封流体侧L的被紧固件67按压的部分的范围变窄，当组装到轴70时，存在第一密封唇63向轴插入方向移动、在第一密封唇63与套64之间产生间隙的问题。为应对该问题，若要减小紧固件67的内径尺寸而增大半径方向的宽度，则紧固件67在被压入套筒62时，其内周侧向大气侧稍稍倾斜地安装，由此第一密封唇63被紧固件67向大气侧A压缩，第一密封唇63的内径尺寸变化，存在对密封功能带来不良影响的问题。因此，无法减小紧固件67的内径尺寸而增大半径方向的宽度。图5的(a) (b)示出在轴径较小的轴封装置中使用图6所示的现有技术的紧固件67的情况的实验结果，可知在向图5的(a)的轴70组装时，由于减小了紧固件67在半径方向的宽度，所以第一密封唇63的唇部被轴70向密封流体侧L拖拽，从而在第一密封唇63和套64之间产生间隙69，第一密封唇63因向轴70的组装而移动。另一方面，在组装完成后、在系统压力作用于密封流体侧L的状态的图5的(b)中可知，第一密封唇63和套64在压力的影响下接触，并且第一密封唇63因系统压力而向大气侧A方向移动。这样，在现有技术的轴封装置中，因向轴70的组装及系统压力的作用，密封唇会轻易地移动，从而成为密封性能下降的主要原因。现有技术文献专利文献专利文献I :国际公开第2010/061670号小册子
发明内容
发明所要解决的课题本发明是为了解决上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种轴封装置，该轴封装置为唇密封型的轴封装置，其中，紧固件的形状形成为第一、容易压入且难脱落；第二、在不对密封功能带来不良影响的前提下增大半径方向的宽度，通过这两点，能够防止密封唇的移动并可靠地维持密封性能。用于解决课题的技术方案为了达成上述目的，本发明的轴封装置对壳体和旋转轴之间进行密封，其第一特征在于，所述轴封装置具备套筒，其嵌合于所述壳体的轴孔内周；第一唇密封部件，其以非粘接的方式嵌合于所述套筒；套，其以非粘接的方式嵌合于所述第一唇密封部件;第二·唇密封部件，其被铆接保持于所述套；支承环，其支承所述第二唇密封部件；以及紧固件，其在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒，所述紧固件形成为，其剖面形状呈大致-字状且整体呈环状，并具有与所述套筒的内周面接触的外周侧凸缘、押压所述第一唇密封部件的腹板、以及内周侧凸缘，所述外周侧凸缘形成为朝向所述腹板侧缩径的锥状，所述外周侧凸缘的外径侧末端部形成为锐角并且直径比所述套筒的内周面的直径大。根据第一特征，紧固件在嵌入套筒的内周面时，能够顺畅地嵌入。并且，一旦紧固件嵌入，就很难从套筒中脱落。因此，能够防止第一唇密封部件的密封唇的移动，能够可靠地维持密封性能。而且，即使紧固件未在严格的尺寸精度下制作，由于利用外周侧的凸缘的弹性变形也能吸收少许的尺寸偏差，因此紧固件的制作变得容易。另外，本发明的轴封装置在第一特征的基础上，其第二特征在于，所述紧固件的所述腹板由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分、和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分构成。根据第二特征，即使将所述腹板的内周侧部分向半径方向内侧延伸而减小紧固件的内径尺寸，第一密封唇部件的内周侧也不会被紧固件的腹板向大气侧过度地压缩，能够抑制第一密封唇部件的内径尺寸的变化。另外，第一密封唇部件以在半径方向上较宽的宽度被紧固件按压，因此在将轴封装置插到轴上时，也能够抑制第一密封唇部件的轴向的移动。另外，本发明的轴封装置在第一或第二特征的基础上，其第三特征在于，在所述紧固件的所述腹板中，正交面状的外周侧部分与锥状的内周侧部分在半径方向的宽度的比例设定为，锥状的内周侧部分较大。根据第三特征，即使在与轴径对应地减小紧固件的内径尺寸而增大腹板在半径方向的宽度的情况下，也能够防止第一密封唇部件的过度的压缩。另外，本发明的轴封装置在第二或第三特征的基础上，其第四特征在于，所述紧固件的内周面与第一密封唇部件的密封唇的上表面在半径方向的间隔d为约O. Imm以上且小于 I. 3mmο根据第四特征，在不损害密封唇的密封功能的前提下，能够最大限度地扩大紧固件在半径方向的宽度，在将轴封装置插到轴上时，也能够抑制第一密封唇部件的轴向的移动。发明效果本发明取得如下的优异的效果。( I)紧固件形成为，其剖面形状呈大致-字状且整体呈环状，并具有与套筒的内周面接触的外周侧凸缘、押压第一唇密封部件的腹板、以及内周侧凸缘，所述外周侧凸缘形成为朝向所述腹板缩径的锥状，所述外周侧凸缘的外径侧末端部形成为锐角并且直径比所述套筒的内周面的直径大，由此紧固件在嵌入套筒的内周面时，能够顺畅地嵌入。并且，一旦紧固件嵌入，就很难从套筒中脱落。因此，能够防止第一唇密封部件的密封唇的移动，能够可靠地维持密封性能。 而且，即使紧固件未在严格的尺寸精度下制作，由于利用外周侧的凸缘的弹性变形也能吸收少许的尺寸偏差，因此紧固件的制作变得容易。(2)紧固件的腹板由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分构成，由此，即使将所述腹板的内周侧部分向半径方向内侧延伸而减小紧固件的内径尺寸，第一密封唇部件的内周侧也不会被紧固件的腹板向大气侧过度地压缩，能够抑制第一密封唇部件的内径尺寸的变化。另外，第一密封唇部件以在半径方向上较宽的宽度被紧固件按压，因此在将轴封装置插到轴上时，也能够抑制第一密封唇部件的轴向的移动。(3)在紧固件的腹板中，正交面状的外周侧部分与锥状的内周侧部分在半径方向的宽度的比例设定为，锥状的内周侧部分较大，由此，即使在与轴径对应地减小紧固件的内径尺寸而增大腹板在半径方向的宽度的情况下，也能够防止第一密封唇部件的过度的压缩。(4)紧固件的内周面与第一密封唇部件的密封唇的上表面在半径方向的间隔d为约O. Imm以上且小于I. 3mm,由此，在不损害密封唇的密封功能的前提下，能够最大限度地扩大紧固件在半径方向的宽度，在将轴封装置插到轴上时，也能够抑制第一密封唇部件的轴向的移动。
图I是示出本发明的实施方式I的轴封装置的正面剖视图。图2是对本发明的实施方式I的轴封装置的紧固件进行说明的图，Ca)是紧固件的正面剖视图，(b)是对紧固件被压入的状态进行说明的图。图3是示出本发明的实施方式2的轴封装置的正面剖视图。图4是对本发明的实施方式2的轴封装置的紧固件进行说明的图，Ca)是紧固件的正面剖视图，(b)是对紧固件被压入的状态进行说明的图。图5是对现有技术的轴封装置以及本发明的实施方式的轴封装置的组装状态进行说明的图，(a)、(b)示出了现有技术的轴封装置，(C)、(d)示出了本发明的实施方式2的轴封装置。图6是示出现有技术的轴封装置的正面剖视图。
具体实施方式
一边参照附图一边对用于实施本发明的轴封装置的方式详细地进行说明，但本发明不受其限定和解释，只要不脱离本发明的范围，能够基于本领域技术人员的知识，施加各种变更、修正和改进。实施方式I图I是示出本发明的实施方式I的轴封装置10的正面剖视图，该轴封装置10如下构成。而且，图的右侧是密封流体侧L，左侧是大气侧A。轴封装置10装配于水泵等的壳体I的轴孔2内周并滑动自如地紧密接触轴3的周面，所述轴封装置10具有配置在密封流体侧L的橡胶材料制的第一密封唇11和配置在大气侧A的树脂材料制的第二密封唇12而形成为两级的唇结构。另外，该轴封装置10具有如下6个构成部件套筒(cartridge)13,其嵌合于壳体I的轴孔2内周；橡胶材料制的第一密封唇部件14，其以非粘接的方式嵌合保持于该套筒13 ;套((^%) 15，其以非粘接的方式嵌合保持于第一密封唇部件14 ;树脂材料制的第二唇密封部件16，其被铆接保持于套15 ;支承环17，其同样被铆接保持于套15，并配置在第二唇密封部件16的大气侧A来支承第二唇密封部件16 ;以及紧固件(adaptor) 18，其在第一唇密封部件14的密封流体侧L嵌合于套筒13，由此防止第一唇密封部件14从套筒13脱落。套筒13由金属等例如金属板的冲压品制成，整体成形为环状，具有与壳体I的轴孔2内周嵌合的筒状部19,在大气侧A朝向径向内侧一体成形有向内凸缘20。并且,在筒状部19的密封流体侧L，朝向径向外侧一体成形有向外凸缘21。在组装轴封装置10时，向内凸缘20作为从轴向的一侧与套15抵碰的端壁部而发挥功能，在组装后，向内凸缘20作为与紧固件18之间夹着套15及第一唇密封部件14的端壁部而发挥功能。向外凸缘21具有如下功能在将该轴封装置10插入壳体I的轴孔2时，通过向外凸缘21与壳体I的轴孔2的开口周缘部抵碰来限定插入长度。而且，在筒状部19的外周面，在整周覆盖安装有由弹性覆膜形成的外周密封部件4，所述外周密封部件4介于轴孔2的内周面与筒状部19的外周面之间而起到密封作用。第一唇密封部件14由预定的橡胶材料(例如H-NBR)制成，整体呈环状，具有以非粘接的方式与套筒13的筒状部19的内周面嵌合的圆筒部22，从该圆筒部22的密封流体侧L端部朝向径向内侧延伸出圆盘状部23，从该圆盘状部23的内周侧端部朝向密封流体侧L一体成形有密封唇24。密封唇24利于其唇端部24a滑动自如地紧密接触轴3的周面，在滑动面设有螺纹部25，该螺纹部25在轴旋转时起到将流体向密封流体侧L推回的作用。套15由例如不锈钢等的冲压加工品形成，整体呈环状，具有筒状部26，所述筒状部26位于第一唇密封部件14的圆筒部22的内周侧并以非粘接的方式嵌合于圆盘状部23和套筒13的向内凸缘20之间，从该筒状部26的密封流体侧L端部朝向径向内侧一体成形有第一凸缘27，从筒状部26的大气侧A端部朝向径向内侧一体成形有第二凸缘28。组装后，筒状部26与第一唇密封部件14的圆筒部22紧密接触，第一凸缘27与圆盘状部23紧密接触，第二凸缘28与向内凸缘20紧密接触。第二唇密封部件16由例如PTFE等树脂材料制成，整体呈环状，具有圆盘状部29和密封唇30，所述密封唇30以从该圆盘状部29的内周端部向密封流体侧L倾斜的方式一体成形。密封唇30利用其唇端部30a滑动自如地紧密接触轴3的周面，并配置于第一唇密封18的大气侧，因此，第一唇密封18形成一次密封，相对于此，密封唇30形成了二次密封。支承环17与套15同样由例如不锈钢等的冲压加工品形成，整体呈环状，具有圆筒部31，从该圆筒部31的密封流体侧L端部朝向径向内侧一体成形有凸缘32。该支承环17配置在第二唇密封部件16的大气侧A，并从其大气侧A支承第二唇密封部件16。如上所述，第二唇密封部件16及支承环17由套15铆接保持，在套15的筒状部26的内周侧且在第一及第二凸缘27、28之间，沿轴向并排地铆接固定有第二唇密封部件16的圆盘状部29和支承环17的凸缘32。铆接后，第二唇密封部件16利用圆盘状部29压接于第一凸缘27。紧固件18与套15及支承环17同样由例如不锈钢的冲压品制成，剖面形状呈大致-字状且整体呈环形，具有外周侧凸缘33，所述外周侧凸缘33在第一唇密封部件14的圆筒部22的密封流体侧L嵌合于套筒13的筒状部19的内周面，从该外周侧凸缘33的大气侧·A端部朝向径向内侧一体成形有腹板(web) 34,从腹板34的内周侧端部向密封流体侧L形成有弯曲的内周侧凸缘35。该紧固件18利用腹板34向大气侧按压第一唇密封部件14，防止第一唇密封部件14脱落,使第一唇密封部件14的姿势稳定化。图2是对本发明的实施方式I的轴封装置的紧固件18进行说明的图，(a)是紧固件18的正面剖视图，(b)是对紧固件18被压入的状态进行说明的图。如图2 (a)所示，对于紧固件18，其剖面形状呈大致口字状，整体呈环状，具有与套筒13的内周面接触的外周侧凸缘33、押压第一唇密封部件14的腹板34、以及内周侧凸缘35。外周侧凸缘33形成朝向腹板34侧缩径的锥状。另外，外径侧末端部38形成锐角并且直径比套筒13的筒状部19的内周面的直径大。如图2 (b)所示，紧固件18在压入套筒13的内周面时，由于外周侧凸缘33为锥状，所以能够顺畅地嵌入。另外，由于外径侧末端部38形成为锐角并且直径比套筒13的筒状部19的内周面的直径大，所以如双点划线所示，紧固件18在外周侧凸缘33向内侧弹性变形的同时被压入。因此，腹板34也如双点划线所示地向大气侧A略微倾斜。在图I中，用虚线表示压入前的紧固件18的形状，用实线表示压入后的紧固件18的形状。紧固件18在嵌入后，由于外周侧凸缘33要恢复到原来的形状，所以外径侧末端部38变成咬入套筒13的内周面的状态。因此，紧固件18 —旦嵌入，就很难脱落。而且，内周侧凸缘35兼具有提高紧固件18自身的强度的功能和防止第一唇密封部件14的损伤的功能，只要形成从腹板34的内周侧呈曲线状平滑地弯曲的形状即可，例如，也可以是圆弧状的弯曲部。实施方式2图3是示出本发明的实施方式2的轴封装置10的正面剖视图。在实施方式2的轴封装置10中，由于轴3的直径比实施方式I的轴3的直径小，所以在第一密封唇部件14、套15、第二唇密封部件16、支承环17以及紧固件18这5个构成部件形成为与小径的轴3相对应的形状这点与实施方式I不同。因此，对与实施方式I对应的部件标以相同的标号来进行说明，并省略了对不同点以外部分的详细说明。如图3所示，在实施方式2的轴封装置10中，与实施方式I以相比，需要减小第一密封唇部件14、套15、第二唇密封部件16以及支承环17的内径尺寸，因此，第一密封唇部件14的圆盘状部23、套15的第一凸缘27、第二唇密封部件16的圆盘状部29及支承环17的凸缘32在半径方向的宽度形成得较宽。因此，紧固件18的内径尺寸也形成得较小。对于紧固件18，其剖面形状呈大致口字状且整体呈环形，具有外周侧凸缘33，所述外周侧凸缘33在第一唇密封部件14的圆筒部22的密封流体侧L嵌合于套筒13的筒状部19的内周面,从该外周侧凸缘33的大气侧A端部朝向径向内侧一体成形有腹板34，从腹板34的内周侧端部向密封流体侧L形成有弯曲的内周侧凸缘35。该紧固件18利于腹板34向大气侧按压第一唇密封部件14，防止第一唇密封部件14脱落，使第一唇密封部件14的姿势稳定化，为了能够充分地发挥这些功能，腹板34的内周侧向半径方向内侧延伸至第一唇密封部件14的圆盘状部23和密封唇24的交点m的附近。图4是对本发明的实施方式的轴封装置的紧固件18进行说明的图，(a) 是紧固件18的正面剖视图，(b)是对紧固件18被压入的状态进行说明的图。如图4 (a)所示，对于紧固件18，其剖面形状呈大致口字状，整体呈环状，具有与套筒13的内周面接触的外周侧凸缘33、押压第一唇密封部件14的腹板34、以及内周侧凸缘35。外周侧凸缘33形成朝向腹板34侧缩径的锥状。另外，外径侧末端部38形成为锐角并且直径比套筒13的筒状部19的内周面的直径大。另外，如图4 (b)所示，紧固件18在被压入套筒13时，其外周侧凸缘33从实线所示的状态向半径方向内侧弹性变形至双点划线所示的状态，因此，腹板34也是半径方向内侧稍稍向大气侧A倾斜。因此，若简单地缩小紧固件18的内径而增大半径方向的宽度，则第一密封唇部件14的内周侧被紧固件18的腹板34向大气侧压缩相当多的量，且第一密封唇部件14的内径尺寸变化，对密封功能带来了不良影响，因此无法增大紧固件18在半径方向的宽度。因此，在实施方式2中，如图4 (a)所示，紧固件18的腹板34由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分36和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分37形成，由此，能够使腹板34的内周侧向半径方向内侧延伸至第一密封唇部件14的圆盘状部23和密封唇24的交点m的附近。S卩，即使腹板34的内周侧向半径方向内侧延伸，由于形成了向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分37，所以在紧固件18被压入套筒13时，即使腹板34向大气侧A倾斜，腹板34的内周侧也是设定为大致垂直的状态，因此，防止第一密封唇部件14的内周侧被向大气侧过度压缩，从而能够抑制第一密封唇部件14的内径尺寸的变化。内周侧部分37的锥状的角度由设计决定，在本实施方式中为4° 8°，优选大约为6°左右。另外，在紧固件18的腹板34中，正交面状的外周侧部分36与锥状的内周侧部分37在半径方向的宽度的比例优选设定为，锥状的内周侧部分37稍大。而且，在图3中，紧固件18的内周与第一密封唇部件14的密封唇24的上表面在半径方向的间隔d优选的是，在单侧约为O. Imm以上、且小于I. 3mm。通过这样形成紧固件18的腹板34，即使减小紧固件18的内径尺寸来增大腹板34在半径方向的宽度，也能够防止第一密封唇部件14的内周侧被紧固件18的腹板34向大气侧过度地压缩，从而能够抑制第一密封唇部件14的内径尺寸的变化。另外，在将轴封装置插到轴3上时，也能够抑制第一密封唇部件14的轴向的移动。
图5的(C)、(d)是说明本发明的实施方式2的轴封装置10的组装状态的图。在示出轴封装置10组装到轴3的状态的图5 (C)中，第一密封唇部件14的圆盘状部23的大部分被紧固件18按压，因此密封唇24不会移动，维持第一密封唇部件14与套15接触的状态，处于与组装前大致相同的状态。与此相对，在图5 (a)的现有的轴封装置中可知，第一密封唇63和套64之间形成间隙69，第一密封唇63因向轴70的组装而移动。另一方面，在密封流体侧L受到系统压力的状态的图5 Cd)中可知，也处于与图5(c)大致相同的状态。S卩，由于在系统压力作用前处于第一密封唇部件14和套15接触的状态，所以即使施加了系统压力，第一密封唇部件14的密封唇24变成被第二唇密封部件16的密封唇30按压的状态，密封唇24也几乎不会移动。如上所述，本发明的紧固件形成为，外周侧凸缘呈锥状，外周侧末端部形成为锐角并且直径比套筒的内周面的直径大，因此容易嵌入而难脱落。并且，腹板由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分形成，因此，即使减小
紧固件的内径尺寸来增大腹板在半径方向的宽度，也能够防止第一密封唇部件的过度的压缩，从而能够抑制第一密封唇部件的内径尺寸的变化。而且，由于能够按压第一密封唇部件的密封流体侧的大部分，所以在将轴封装置插到轴上时也能够抑制第一密封唇部件的轴向的移动。标号说明I :壳体2 :轴孔3 -M4 :外周密封部件10 :轴封装置11 :第一密封唇12 :第二密封唇13 :套筒14:第一密封唇部件15 :套16 :第二唇密封部件17 :支承环18:紧固件19 :筒状部20:向内凸缘21:向外凸缘22:圆筒部23:圆盘状部24 :密封唇25 :螺纹部26 :筒状部27 :第一凸缘
28 :第二凸缘29:圆盘状部30 :密封唇31:圆筒部
32:凸缘33:外周侧凸缘34:腹板35:内周侧凸缘36 :外周侧部分37:内周侧部分38 :外径侧末端部L :密封流体侧A:大气侧
权利要求
1.一种轴封装置，其对壳体和旋转轴之间进行密封，其特征在于， 所述轴封装置具备 套筒，其嵌合于所述壳体的轴孔内周； 第一唇密封部件，其以非粘接的方式嵌合于所述套筒； 套，其以非粘接的方式嵌合于所述第一唇密封部件； 第二唇密封部件，其被铆接保持于所述套； 支承环，其支承所述第二唇密封部件；以及 紧固件，其在所述第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于所述套筒， 所述紧固件形成为，其剖面形状呈大致-字状且整体呈环状，并具有与所述套筒的内周面接触的外周侧凸缘、押压所述第一唇密封部件的腹板、以及内周侧凸缘，所述外周侧凸缘形成为朝向所述腹板侧缩径的锥状，所述外周侧凸缘的外径侧末端部形成为锐角并且直径比所述套筒的内周面的直径大。
2.根据权利要求I所述的轴封装置，其特征在于， 所述紧固件的所述腹板由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分、和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分构成。
3.根据权利要求I或2所述的轴封装置，其特征在于， 在所述紧固件的所述腹板中，正交面状的外周侧部分与锥状的内周侧部分在半径方向的宽度的比例设定为，锥状的内周侧部分较大。
4.根据权利要求I至3中任意一项所述的轴封装置，其特征在于， 所述紧固件的内周面与第一密封唇部件的密封唇的上表面在半径方向的间隔d为大约O. Imm以上且小于I. 3mm。
全文摘要
提供一种轴封装置，使紧固件的形状形成为容易压入而难脱落，并且在半径方向的宽度较大，由此来防止密封唇的移动，能够可靠地维持密封性能。所述轴封装置的特征在于，使在第一唇密封部件的密封流体侧嵌合于套筒的紧固件的外周侧凸缘形成为朝向腹板侧缩径的锥状，并且腹板由与轴中心正交的正交面状的外周侧部分和向密封流体侧倾斜的锥状的内周侧部分构成。
文档编号F16J15/32GK102959286SQ20108006749
公开日2013年3月6日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年9月11日
发明者有田泰久 申请人:伊格尔工业股份有限公司