油封的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种油封，其可以长期维持良好的密封性。油封(1)具有下述构件：具有与作为被附着体的齿条轴(5)大致同轴配置的筒状部(11)和设置在该筒状部的外部侧的端部的法兰部(12)的金属环(10)；具有与齿条轴(5)抵接而将密封对象密封的密封唇(22)且保持于金属环(10)的弹性体制密封部(20)；插入在法兰部(12)的径向内侧端部与密封唇(22)之间并支撑密封唇(22)的支撑环(40)。法兰部(12)的厚度为1.0～2.0mm。
【专利说明】油封
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于车辆的轴的油封，特别涉及用于汽车的动力转向装置的油封。
【背景技术】
[0002]以往，在汽车领域，液压式动力转向部设置有用于传递来自转向轮的旋转的转向轴(输入轴)、连结于该轴的转向齿轮箱(齿条&齿轮)、从转向齿轮箱大致水平配置并包埋齿条轴的液压缸。为了密封填充在转向齿轮箱或液压缸内的油，动力转向部在转向轴与转向齿轮箱的连结部、上述液压缸的两端部安装油封。
[0003]例如，如图5(a)所示，以往的油封100中，橡胶状弹性材料制密封唇105 —体成型在金属环103，从而形成密封唇主体102。密封唇105的外部A’侧安装有树脂制支撑环111，在该支撑环111的更靠近外部A’侧，并在密封唇主体102安装有支撑环保持部件112。此构成中，支撑环111被安装于密封唇主体102的支撑环安装部109，然后，将支撑环保持部件112安装在支撑环保持部件安装部110。支撑环保持部件112是由与金属环103相同的金属成型为环状的板状，具有比支撑环111的外径小的内径。
[0004]如上所述构成的油封100中，当密封唇105从密封对象B’侧通过油等受到外力时，支撑环111从外部A’侧支承密封唇105。由此，确保密封唇105与作为被附着体的齿条轴之间的密封性。
实用新型内容
[0005]但是，在以往的油封中，当因动力转向部的运转而从密闭对象B’侧对密封唇105施加外力时，外力通过支撑环111也施加在金属制的支撑环保持部件112。此时，支撑环保持部件112的径向内侧端部112a有可能向外部A’侧弯曲而发生塑形变形，在密封唇支撑的可靠性上产生隐患，所以不能说足以长期维持良好的密封性能。
[0006]另外，从密封唇105的润滑油保持性的观点来看，以往的齿条轴用油封在密封唇105的外部A’侧的倾斜面105c，沿着圆周方向形成多条突条部120(图5(b))。设置在密封唇的突条部120通常在油封的径向截面具有相对于通过其顶部120a的上述倾斜面的垂线Y基本成线对称的形状。在上述构成中，邻近的2个突条部120、120间形成槽部121，润滑油暂时蓄积于该槽部，由此能以密封唇105的倾斜面105c保持润滑油。但是，近年来，为了长期维持良好的密封性，要求提高密封唇对润滑油的保持力。
[0007]本实用新型的目的在于提供可以长期维持良好的密封性的油封。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型的油封的特征在于，具有下述构件:具有与作为被附着体的轴同轴配置的筒状部和设置在该筒状部的外部侧端部的法兰部的金属环；具有与作为被附着体的轴抵接而将密封对象密封的密封唇，且保持在所述金属环上的弹性体制密封部；被插入到所述法兰部的径向内侧端部与所述密封唇之间、用于支撑所述密封唇的支撑环，所述法兰部的厚度为1.0?2.0mm。
[0009]另外，所述密封唇具有与所述轴抵接的顶部、设置在该顶部附近且形成于所述顶部的密封对象侧的第I倾斜面、设置在所述顶部附近且形成于所述顶部的外部侧的第2倾斜面、形成于该第2倾斜面的多个突条部，所述突条部具有形成于密封对象侧的第3倾斜面和形成于外部侧的第4倾斜面，所述第3倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度比第4倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度大。
[0010]设所述第3倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度为Θ I，设第4倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度为Θ 2时，优选满足50° ( Θ1<90°且20° ( Θ2〈50°。
[0011]另外，所述多个突条部沿着所述油封的圆周方向形成环状，优选沿所述第2倾斜面的倾斜方向间隔形成。
[0012]上述油封优选安装在搭载于车辆的轴，特别是优选用于汽车的动力转向部的齿条轴。
[0013]根据本实用新型，支撑密封唇的支撑环插入法兰部的径向内侧端部与密封唇之间，该法兰部的厚度为1.0?2.0mm，所以与以往相比，法兰部的厚度大，具有高刚性。由此，使用时，即使从密闭对象B侧对密封唇施加较大的外力，压力通过支撑环施加到法兰部的内侧端部，也可以抑制该法兰部的内侧端部的变形。其结果，可以可靠地支撑密封唇，能长期维持良好的密封性。
[0014]形成于密封唇的第2倾斜面的突条部具有形成于密封对象侧的第3倾斜面和形成于外部侧的第4倾斜面。并且，第3倾斜面相对于第2倾斜面的斜度比第4倾斜面相对于第2倾斜面的斜度大。由于突条部具有上述形状，从而保持于突条部间的润滑油难以流到外部A侧，可以提高第2倾斜面对润滑油的保持力。
[0015]进而，多个突条部沿着油封的圆周方向形成环状，且沿第2倾斜面的倾斜方向以规定间距形成，所以能进一步提高第2倾斜面对润滑油的保持力。
[0016]通过将本实用新型的油封用于汽车的动力转向部的齿条轴，即使通过包埋齿条轴的液压缸内的流体(fluid)对密封唇施加高压力，也可以可靠且长期地密封液压缸内的流体。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示意地表示安装有本实用新型的实施方案的油封的动力转向部的构成的图。
[0018]图2是示意地表示图1的油封的构成的截面图。
[0019]图3是表示图2的油封的变形例的截面图。
[0020]图4是表示设置在图3的密封唇的突条部的构成的局部放大截面图。
[0021]图5是表示以往的油封的构成的截面图，(a)是整体图，(b)是表示设置在密封唇的突条部的构成的局部放大图。
[0022]符号说明
[0023]I 油封
[0024]I，油封
[0025]2转向轮
[0026]3输入轴
[0027]4转向齿轮箱
[0028]5齿条轴
[0029]5a外周面
[0030]6液压缸
[0031]6a液压室
[0032]6b液压室
[0033]7液压控制阀
[0034]7a油输出路
[0035]7b油输出路
[0036]10金属环
[0037]11筒状部
[0038]12法兰部
[0039]12a径向内侧端部
[0040]13 平面
[0041]20密封部
[0042]21密封基部
[0043]21a 切口
[0044]22密封唇
[0045]22a 顶部
[0046]22b倾斜面
[0047]22c倾斜面
[0048]23突条部
[0049]25 平面
[0050]30 箍簧
[0051]40支撑环
[0052]40a 平面
[0053]40b 平面
[0054]60 油封
[0055]70金属环
[0056]71筒状部
[0057]72法兰部
[0058]73突条部
[0059]73a 顶部
[0060]73b倾斜面
[0061]73c倾斜面
[0062]74 槽部
[0063]80密封部
【具体实施方式】
[0064]以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。
[0065]油封用于各种车辆、特别是汽车，为了密封填充在动力转向部的工作油等(以下称为密封对象)而安装于轴。应予说明，本实施方式中，以液压式动力转向部为例进行说明，但本实用新型的油封也能适用于电动液压式等的其他动力转向部。
[0066]动力转向部如图1所示，具有通过输入轴3连接在转向轮2的转向齿轮箱(齿条&齿轮)4、从该转向齿轮箱大致水平配置并包埋齿条轴5的液压缸6。在转向齿轮箱4的上方配置有液压控制阀7，液压控制阀7通过油输出路7a、7b与液压室6a、6b连接。液压缸6的两端部配置有能滑动地与齿条轴5抵接的油封1、1’。
[0067]在未操纵转向轮2的状态下，液压室6a、6b内的压力均等，施加在油封1、1’的压力相等。对转向轮2进行操纵时(例如，逆时针转动)，工作油通过油输出路7b被导入液压缸6内(逆时针转动时为液压室6b内)，推压位于齿条轴5的中心的凸缘(逆时针转动时向左挤压)，由此辅助转向轮2的操纵力。从而，在未操纵转向轮2时，对油封1、1’施加规定压力，在操纵转向轮2时，对油封1、1’施加比未操纵时大的压力。
[0068]图2是示意地表示本实施方式的油封的构成的截面图。应予说明，图2的油封表示其一例，本实用新型的油封的构成不限定于图2的构成。另外，本实施方式中，为了便于说明，以配置在液压缸6 —端的油封I的位置为基准，在齿条轴5的轴向，将比油封I更靠近外侧(转向齿轮箱侧)的一侧作为“外部A侧”，将比油封I更靠近液压室侧(填充在液压室6b的工作油侧)的一侧作为“密封对象B侧”。
[0069]油封I具有金属环10和保持于该金属环的弹性体制密封部20、嵌合于密封部20的箍簧30。油封I是大致圆环状的部件，在其环状内空间插通作为被附着体的齿条轴5时，密封部20的内周部被压接于齿条轴5的外周面5a。
[0070]金属环10具有与齿条轴5大致同轴配置的筒状部11和一体成型在该筒状部的外部A侧的端部的法兰部12。金属环10是径向纵截面为大致L字型的部件，密封部20硫化粘合在该金属环10。
[0071]金属环10的厚度Dl基本一定，筒状部11与法兰部12的厚度相同(Dl)。设计成金属环10的厚度Dl比以往大，优选为1.0mm?2.0mm。另外，图2中，金属环10的厚度Dl相对于包埋筒状部11的部位的整体厚度D2的比率(D1/D2)比以往大，例如为0.5左右。同样，金属环10的厚度Dl相对于包埋法兰部12的油封I的部位的整体厚度D3的比率(Dl/D3)也比以往大，例如为0.3左右。由此，通过使金属环10的厚度Dl比以往大，金属环10的刚性提高，特别是通过使法兰部12的厚度比以往大，法兰部12在轴向上的弯曲刚性提尚O
[0072]密封部20具有粘固在筒状部11内周面的密封基部21和从该密封基部内周部进一步向内延伸并且与齿条轴5抵接而将密封对象密封的密封唇22。密封部20由弹性体成型而得到，例如由NBR或HNBR等合成橡胶成型。密封基部21的内周部形成有用于保持下述支撑环的切口 21a，由该切口 21a与法兰部12的径向内侧端部12a划定的空间构成槽部23ο
[0073]密封唇22配置在与筒状部11相比更靠近径向内侧且与法兰部12相比更靠近密封对象B侧，其径向截面形状为大致V字型。具体而言，密封唇22具有压接在齿条轴5的外周面5a的顶部22a、设置在该顶部附近且形成于顶部22a的密封对象B侧的倾斜面22b (第I倾斜面)、设置在顶部22a附近且形成于该顶部的外部A侧的倾斜面22c (第2倾斜面)。倾斜部22c相对于顶部22a形成在倾斜面22b的相反侧，在该倾斜面22c形成有用于保持润滑油的多个突条部23。
[0074]另外，油封I具有被插入法兰部12的径向内侧端部12a与密封唇22之间、并且支撑密封唇22的支撑环40。支撑环40例如由金属或硬质树脂成型，其径向截面形状为大致梯形。该支撑环40配置在密封基部21的径向内侧，且与密封唇22相比更靠近外部A侧，嵌入于设置在密封基部21的径向内侧的槽部24。此时，支撑环40的外部A侧的平面40a与法兰部12的径向内侧端部12a的平面13抵接，支撑环40的密封对象B侧的平面40b与设置在密封唇22的外部A侧的平面25抵接。
[0075]在安装有由此构成的油封I的动力转向部中，转向轮2例如逆时针转动时，工作油被导入液压室6b内，密封唇22通过工作油受到来自密封对象B侧的外力。此时，支撑环40及法兰部12协作以支撑密封唇22。具体而言，施加在密封唇22的来自密封对象B侧的外力通过支撑环40传递到法兰部12的径向内侧端部12a。在该外力的作用下，通过支撑环40在法兰部12的径向内侧端部12a产生应力，但是由于法兰部12在轴向上的弯曲刚性高，所以径向内侧端部12a不会因上述应力的发生而向外部A侧弯曲。因此，支撑环40沿轴向保持在与开始使用前、即组装时基本相同的位置，从而长期抑制密封唇22向外部A侧的弹性变形。
[0076]由此，根据本实施方式，由于支撑密封唇22的支撑环40被插入法兰部12的径向内侧端部12a与密封唇22之间，并且该法兰部的厚度为1.0?2.0mm，所以与以往相比，法兰部的厚度大，具有高刚性。从而，即使在使用时密封唇22从密闭对象B侧受到较大外力，压力通过支撑环40施加到法兰部12，也可以抑制法兰部12的径向内侧端部12a的变形。特别是，即使因操纵转向轮2，密封唇22从密封对象B侧急剧受到较大外力的情况下，也可以抑制径向内侧端部12a的变形，另外，可以使法兰部12产生足以对抗外力的反作用力。其结果，可以可靠地支撑密封唇22，并能长期维持良好的密封性。
[0077]特别是通过将本实用新型的油封I用于汽车的动力转向部的齿条轴5，即使通过包埋齿条轴5的液压缸6内的流体(工作油)对油封I施加高压力，也可以可靠且长期地密封液压缸6内的流体。
[0078]图3是表示图2的油封的变形例的截面图，图4是表示设置于图3的密封唇的突条部的构成的局部放大截面图。相对于图2的构成，图3的油封的金属环厚度与突条部的形状不同，所以对相同部分标记相同编号，以下说明不同的部分。
[0079]图3中，油封60具有金属环70和保持在该金属环的弹性体制密封部80。金属环70具有与齿条轴5大致同轴配置的筒状部71、在该筒状部的外部A侧的端部一体成型的法兰部72，本变形例中，金属环70的厚度D1’比图2的金属环10的厚度Dl小(D1〈D1’)。
[0080]另外，在密封唇22的倾斜面22c形成有用于保持润滑油的多个突条部73。多个突条部73沿着油封60的圆周方向形成环状，优选在倾斜面22c的倾斜方向以规定间距并排设置。
[0081]突条部73如图4所示，具有顶部73a、形成在与顶部73a相比更靠近密封对象B侧的倾斜面73b (第3倾斜面)、形成于外部A侧的倾斜面73c (第4倾斜面)。本变形例具有以下特征，倾斜面73b相对于倾斜面22c的斜度比倾斜面73c相对于倾斜面22c的斜度大。具体而言，设倾斜面73b相对于倾斜面22c的斜度为Θ 1，设倾斜面73c相对于倾斜面22c的斜度为Θ 2时，满足50° ( Θ1<90°，且20° ( Θ2〈50°。倾斜面73b的斜度Θ1与倾斜面73c的斜度Θ 2具有上述关系，由此形成于突条部73、73间的槽部74内的润滑油X难以流到外部A侧，润滑油X被稳定地保持在突条部73、73间。另外，即使因齿条轴5的往复运动，作为密封对象的工作油从密封唇被刮出，到达倾斜面22c，存在于突条部73、73间的润滑油X也不会被工作油推压到外部A侧，润滑油X被稳定地保持。因此，和斜度Θ1与斜度Θ 2相同的以往的突条部相比，可以提高倾斜面22c对润滑油X的保持力。
[0082]以上，描述了上述实施方式的油封，但本实用新型并不限定于所描述的实施方式，能基于本实用新型的技术思想进行各种变形和变更。
[0083]例如，图2的油封I中，规定了金属环10的厚度Dl为1.0mm?2.0mm，并且图3的油封60中，规定了倾斜面73b的斜度比倾斜面73c的斜度大，但并不限定于此，当然油封可以具有厚度1.0mm?2.0mm的法兰部且具有形成于密封对象B侧的倾斜面的斜度比形成于外部A侧的倾斜面的斜度大的突条部。
[0084]另外，上述实施方式中，金属环的筒状部与法兰部的厚度相同，但并不限定于此，筒状部与法兰部的厚度可以不同。
[0085]上述实施方式中，在密封唇的倾斜面设置多个突起部，多个突起部以规定间距设置，但并不限定于此，可以以不同的间距设置。
[0086]上述实施方式中，在油封中设置箍簧，但并不限定于此，可以不设置箍簧。
[0087]另外，上述实施方式中，未在密封部设置防尘唇，但并不限定于此，可以在密封唇的外部侧设置防尘唇。
[0088]产业上的可利用性
[0089]本实用新型的油封优选用于各种车辆的传递轴，特别是作为汽车的动力转向装置用油封极为有用。
【权利要求】
1.一种油封，其特征在于，其具有下述构件: 金属环，其具有与作为被附着体的轴同轴配置的筒状部和设置在该筒状部的外部侧的端部的法兰部； 弹性体制密封部，其具有与作为被附着体的轴抵接而将密封对象密封的密封唇，所述密封部保持于所述金属环上； 支撑环，其插入所述法兰部的径向内侧端部与所述密封唇之间，支撑所述密封唇， 所述法兰部的厚度为1.0mm?2.0mm。
2.如权利要求1所述的油封，其特征在于， 所述密封唇具有下述构件:与所述轴抵接的顶部；设置在该顶部的附近并且形成于所述顶部的密封对象侧的第I倾斜面；设置在所述顶部的附近并且形成于所述顶部的外部侧的第2倾斜面；形成于该第2倾斜面的多个突条部， 所述突条部具有形成于密封对象侧的第3倾斜面和形成于外部侧的第4倾斜面， 所述第3倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度比所述第4倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度大。
3.如权利要求2所述的油封，其特征在于，当设所述第3倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度为Θ 1，设所述第4倾斜面相对于所述第2倾斜面的斜度为Θ2时，满足50° ( Θ1 彡 90°、且 20° ( Θ2〈50°。
4.如权利要求2所述的油封，其特征在于，所述多个突条部沿着所述油封的圆周方向形成环状。
5.如权利要求2所述的油封，其特征在于，所述多个突条部沿所述第2倾斜面的倾斜方向间隔形成。
6.如权利要求1所述的油封，其特征在于，其被安装于搭载在车辆上的轴。
7.如权利要求6所述的油封，其特征在于，其用于动力转向部的齿条轴。
【文档编号】F16J15/16GK204253867SQ201420562777
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】藤井泽弥 申请人:无锡恩福油封有限公司