專利名稱：密封環(huán)和密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓力作用在其側(cè)表面上的密封環(huán)以及采用該密封環(huán)的密封裝置。
汽車上采用的自動傳動系有致動離合器和制動器的液壓回路。防止供至該液壓回路的油的泄漏的密封環(huán)和密封裝置已被廣泛使用。采用此類密封環(huán)的密封裝置的一個例子示于圖5的剖視圖中。
如圖5所示，由標(biāo)號1所示的密封裝置有一形成在軸2中的液壓通道3，設(shè)于軸2的外圓周表面上的一對環(huán)槽4和由合成樹脂制成并裝入環(huán)槽4中的密封環(huán)5。每一密封環(huán)5的圓周表面與傳動側(cè)的旋轉(zhuǎn)殼體6的內(nèi)圓周表面滑動接觸。液壓通道3通過軸2的外圓周表面上的槽7和設(shè)于殼體6上的一進8口與殼體6內(nèi)側(cè)的工作室9相溝通?；钊?0限定著殼體6內(nèi)的工作室9。在工作室9內(nèi)的液壓力使活塞10向圖5的左側(cè)滑動，使得在殼體6一側(cè)上的離合器片11和在輸出軸12一側(cè)的離合器片13滑動接觸，因此，將殼體6的旋轉(zhuǎn)運動傳給輸出軸12。切斷對工作室9的液壓力的供應(yīng)將使離合器松開，因此，旋轉(zhuǎn)運動暫停傳至輸出軸12。
軸2外圓周表面上的槽7與每個環(huán)槽4相溝通，因此，已進入環(huán)槽4的液壓力使密封環(huán)5與環(huán)槽4的側(cè)表面壓力接觸而與殼體6的內(nèi)圓周表面滑動接觸，借此防止漏油。在圖5的例子中，作用在密封環(huán)5側(cè)表面上的力大于作用在密封環(huán)5的內(nèi)圓周上的力。結(jié)果，密封環(huán)5保持在軸2的側(cè)面，而密封環(huán)5的外圓周表面與殼體6滑動接觸。然而，在本例中，因該滑動接觸的損失扭矩是大的。因此，密封環(huán)5的外圓周表面靠在殼體6上，環(huán)5的側(cè)表面與環(huán)槽4的側(cè)壁表面滑動接觸。該例子示于圖6中。
如圖6所示，密封環(huán)5’每一個都有在其二個側(cè)表面上的周向延伸的環(huán)形槽14和通向該環(huán)形槽14的多個隔開的徑向延伸的槽15。將液壓力引入槽14，15中，因此，每一密封環(huán)5’由作用在密封環(huán)5’側(cè)表面上的力p1而與各環(huán)槽4的一個側(cè)壁滑動接觸，并且每一密封環(huán)5’由作用在密封環(huán)5’的內(nèi)圓周表面上的力p2而靠在殼體6的側(cè)面上。
在圖6的例子中，密封的表面在每一密封環(huán)5’的側(cè)表面和相應(yīng)環(huán)槽4的側(cè)壁表間之間的寬度l1上得到保證，然而，該寬度l1很小。因此，假如環(huán)槽4的側(cè)壁表面加工得傾斜了(由槽的低精確度加工引起)，則側(cè)壁表面將被偏磨，軸2將離開中心，旋轉(zhuǎn)殼體可能擺動。假如此種情況發(fā)生，環(huán)形槽14將向大氣敞開，油會泄漏出去。
因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種密封環(huán)，其可克服前述的在現(xiàn)有技術(shù)中遇到的缺點。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種使用上述密封環(huán)的密封裝置。
根據(jù)本發(fā)明，第一個目的是通過提供一種密封環(huán)而達(dá)到的，該環(huán)裝于設(shè)在一根軸的外圓周表面上的一對隔開的環(huán)形槽中的每一個中并有側(cè)表面和一個內(nèi)圓周表面，側(cè)表面和內(nèi)圓周表面接納由環(huán)槽間的空間供至每一環(huán)槽的液壓力，其中，該環(huán)密封的側(cè)表面制成斜形表面，因此，密封環(huán)在其內(nèi)圓周側(cè)面上的寬度小于密封環(huán)在其外圓周側(cè)面上的寬度，該密封環(huán)有一呈弧形的外圓周表面。
根據(jù)本發(fā)明，第二個目的是通過提供一種密封裝置達(dá)到的，該密封裝置包括有環(huán)形槽的一根軸，環(huán)形槽設(shè)于其外圓周表面上，并且環(huán)槽每一個都有側(cè)壁表面并與該環(huán)形槽溝通且設(shè)置在該環(huán)形槽的每一側(cè)上；一殼體，該殼體有一內(nèi)圓周表面和一工作室，該工作室與該環(huán)形槽溝通。
密封環(huán)，每一密封環(huán)由合成樹脂制成并有側(cè)表面和一外圓周表面，其以這樣的方式設(shè)置在每一環(huán)槽中，即該外圓周表面與該殼體的內(nèi)圓周表面滑動接觸，該側(cè)表面之一與該環(huán)槽的側(cè)壁表面滑動接觸；由在工作室內(nèi)的液壓作用而往復(fù)運動的活塞；該密封環(huán)的側(cè)表面被制成斜形表面，因此，密封環(huán)在其內(nèi)圓周側(cè)面的寬度小于密封環(huán)在其外圓周側(cè)面的寬度，該斜面有2°～10°的傾斜角度，該外圓周表面是弧形表面。
最好是，密封環(huán)的斜面的傾斜角度為2°～10°，而按照拖曳扭矩及漏油量的觀點，最好是3°～8°。密封環(huán)的弧形表面的半徑為2～50毫米，最好是20～40毫米。
在工作中，作用在密封環(huán)一側(cè)表面上的液壓力將使密封環(huán)另一側(cè)表面與環(huán)槽的側(cè)壁表面滑動接觸。結(jié)果，因滑動接觸的損失扭矩減少。密封環(huán)的斜面之一與環(huán)槽的側(cè)壁表面的邊緣總是接觸，因此，沒有現(xiàn)有技術(shù)中所經(jīng)歷的那種原因的漏油現(xiàn)象。
采用該密封環(huán)的密封裝置是這樣的，即在殼體內(nèi)的工作室中的液壓力不會因漏油而降低，結(jié)果，殼體內(nèi)的活塞將往復(fù)運動所要求的量，所以，制動器和離合器可正確工作。
既使軸的軸線與輸出軸的軸線之間有位移，密封環(huán)的弧形外圓周表面也總是與殼體的內(nèi)圓周表面接觸，因此有優(yōu)越的密封性能。
按照外形來看，本發(fā)明的密封環(huán)象內(nèi)燃機的楔環(huán)形。楔形環(huán)有桶形外圓周表面。然而，內(nèi)燃機的楔形環(huán)經(jīng)受與活塞一起的軸向往復(fù)運動以及在環(huán)槽內(nèi)的徑向膨脹與收縮運動。為了將在楔形環(huán)的側(cè)表面與環(huán)槽的壁表面之間的殘油在膨脹及收縮運動時排出去，所采用的楔形環(huán)是這樣的，即活塞環(huán)的側(cè)表面制成斜面。因此，在考慮楔形環(huán)的斜側(cè)面的傾斜角時，要求環(huán)槽的壁表面設(shè)有適于排出殘油的傾斜角(環(huán)槽的壁表面向槽底傾斜的角度)。
與此內(nèi)燃機的楔形環(huán)不同，本發(fā)明的密封環(huán)是這樣的，即將液壓引入密封環(huán)和環(huán)槽側(cè)表面之間間隙所要求的間隙始終均可確保(既使環(huán)槽側(cè)表面加工到最大公差，例如，既使傾斜側(cè)表面的傾斜角度為0.5°-1.0°)。因該間隙不能完全有效地排出油渣，所以，本發(fā)明的油封的結(jié)構(gòu)和作用不同于用于內(nèi)燃機的楔形環(huán)的結(jié)構(gòu)和作用。
本發(fā)明的其它特點及優(yōu)點從結(jié)合附圖的下列說明便可一目了然。其中，在整個附圖中相同標(biāo)號表示相同或相似的零件。


圖1是說明本發(fā)明的密封環(huán)的一個實例及安裝該環(huán)的部份的剖視圖；圖2是表示在拖曳扭矩試驗中液壓和拖曳扭矩之間關(guān)系的曲線圖；圖3是表示在耐久試驗中漏油的曲線圖；圖4是表示在密封環(huán)錐面傾斜角，拖曳扭矩和漏油量之間的關(guān)系的曲線圖；圖5是采用上述密封環(huán)裝置實例的剖視圖；圖6是一現(xiàn)有技術(shù)密封環(huán)的剖視圖。
現(xiàn)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的密封環(huán)20的剖視圖。采用密封環(huán)20的密封裝置有與示于圖5的一樣的結(jié)構(gòu)，因此，在圖1中僅示出與密封環(huán)20相接觸的部份，其它部份未予示出。
軸2和殼體6由鋼(JIS S4SC)制成，密封環(huán)20由耐熱性高的合成材料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)，聚苯撐硫(PPS)或聚酰亞胺，或鑄鐵。
每一密封環(huán)20在其兩側(cè)表面上有斜面21a，21b，因此在環(huán)的圓周內(nèi)側(cè)環(huán)的寬度減小了。使斜面傾斜角為2°～10°，最好為5°。假如傾斜角小于2°，則液壓不能被引入斜面21a和環(huán)槽4的側(cè)壁41之間的間隙處，斜面21b上的軸向力將槽加，在環(huán)槽4的側(cè)壁表面和斜面21a之間的扭矩?fù)p失將增加。這是不希望的。假如傾斜角大于10°，則每一密封環(huán)20在其圓周內(nèi)側(cè)的寬度將太小，在殼體6的內(nèi)圓表面上的滑動接觸力將變?nèi)?，從而會出現(xiàn)密封性能方面的問題。
每一密封環(huán)20的外圓周表面形成2～20毫米曲率半徑的弧形表面22，最好為20毫米。該弧形表面22是有效的，因為，即使殼體6或軸是擺動的，也總可使該表面22與殼體6的內(nèi)圓周表面滑動接觸。
引入密封環(huán)20的一個斜面21a和環(huán)槽4的側(cè)壁表面41之間的空間中的液壓力會.抵抗作用在密封環(huán)20的另一斜面21b上的液壓力，因此，將減小在斜面21a和環(huán)槽4的側(cè)壁表面41之間的扭矩?fù)p失，從而確保有良好的密封。
現(xiàn)介紹本發(fā)明的該實施例的密封環(huán)20的試驗結(jié)果。在試驗中，密封環(huán)20是由合成樹脂和鑄鐵制成的。合成樹脂密封環(huán)是通過將碳纖維加到聚醚醚酮(PEEK)中而獲得的。密封環(huán)的外徑為52毫米，寬度為2.3毫米，厚度為2.3毫米?；⌒伪砻?2的半徑為20毫米，斜面21a，21b的傾斜角是5°。慣用密封環(huán)5(在圖6中示出了其截面形狀)也是由與本發(fā)明的該實例一樣的材料和基本尺寸制成的。將慣用密封環(huán)5和本實例的密封環(huán)20都裝入圖5的裝置中并就拖曳扭矩和耐久性進行了試驗。
拖曳扭矩試驗拖曳扭矩試驗結(jié)果示于圖2中。其中，試驗條件是對殼體6的旋轉(zhuǎn)速度是2000轉(zhuǎn)/每分鐘，液壓力是0.4-1.2MPa，油溫是80℃。圖2顯示，本例的密封環(huán)的拖曳扭矩比現(xiàn)有技術(shù)的低30％，這表明扭矩?fù)p失較小，從而允許裝置1的整個效率得以提高。
耐久試驗圖3示出了本發(fā)明的和現(xiàn)有技術(shù)的漏油量。這些是耐久試驗的結(jié)果，其中，試驗條件是對殼體6的旋轉(zhuǎn)速度是7000轉(zhuǎn)/每分鐘，液壓力是1.2MPa，油溫是120℃。圖3說明，在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，漏油量在40小時后急劇增加，而本發(fā)明的漏油量低，且隨時間保持恒定。
圖4表明拖曳扭矩和漏油量與密封環(huán)20的斜面21a。21b的傾斜角的關(guān)系。圖4顯示得非常明顯，傾斜角大于10°時漏油量增加，傾斜角小于2°時拖曳扭矩增加。
雖然試驗結(jié)果未予具體示，但發(fā)現(xiàn)，若使弧形表面22的曲率半徑R大于50毫米，則本發(fā)明的殼體6的磨損量與現(xiàn)有技術(shù)的沒有區(qū)別。若使弧形表面22的曲率半徑R小于2毫米，則表面壓力增加，磨損急劇加速。
因此，根據(jù)本發(fā)明的密封環(huán)，在密封環(huán)外圓周側(cè)上的弧形表面和密封環(huán)的斜形側(cè)表面的結(jié)合導(dǎo)致了作用在側(cè)表面上的液壓力和作用在內(nèi)圓周表面上的液壓力間的平衡，因此，拖曳扭矩減小，漏油量達(dá)到最低。采用該密封環(huán)的密封裝置展現(xiàn)出優(yōu)越的耐久性并可使活塞沖程永遠(yuǎn)恒定。
因為在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下可對本發(fā)明作出許多明顯不同的實例，因此，可以理解，本發(fā)明并不限于其具體的實施例，但由所附權(quán)利要求限定的除外。
權(quán)利要求
1.一種密封環(huán)，該環(huán)裝于設(shè)在一根軸的外圓周表面上的一對隔開的環(huán)形槽中的每一個中并有側(cè)表面和一個內(nèi)圓周表面，側(cè)表面和內(nèi)圓周表面接納由環(huán)槽間的空間供至每一環(huán)槽的液壓力。其中，該環(huán)密封的側(cè)表面制成斜形表面，因此，密封環(huán)在其內(nèi)圓周側(cè)上的寬度上于密封環(huán)在其外圓周側(cè)上的寬度，該密封環(huán)有一呈弧形的外圓周表面。
2.如權(quán)利要求1所述的密封環(huán)，其特征在于該斜形表面的傾斜角度是2°～20°，最好是3°～8°，該弧形表面的半徑R是2～50毫米，最好是20～40毫米。
3.如權(quán)利要求2所述的密封環(huán)，其特征在于該密封環(huán)由合成樹脂制成。
4.一種密封裝置，它包括有環(huán)形槽的一根軸，環(huán)形槽設(shè)于其外圓周表面上且液壓被引入其中，并且環(huán)槽每一個都有側(cè)壁表面并與該環(huán)形槽溝通且設(shè)置在該環(huán)形槽的每一側(cè)上；一殼體，該殼體有一內(nèi)圓周表面和一工作室，該工作室與該環(huán)形槽相溝通。密封環(huán)，每一密封環(huán)由合成樹脂制成并有側(cè)表面和一外圓周表面，其以這樣的方式設(shè)置在每一環(huán)槽中，即該外圓周表面與該殼體的內(nèi)圓周表面滑動接觸，該側(cè)表面之一與該環(huán)槽的側(cè)壁表面滑動接觸；由在工作室內(nèi)的液壓作用而往復(fù)運動的活塞；該密封環(huán)的側(cè)表面被制成斜形表面，因此，密封環(huán)在其內(nèi)圓周側(cè)面的寬度小于密封環(huán)在其外圓周側(cè)面的寬度，該斜面有2°～10°的傾斜角度。該外圓周表面是弧形表面。
全文摘要
一種密封環(huán)，該環(huán)裝于設(shè)在一根軸的外圓周表面上的環(huán)槽中并有側(cè)表面和一個內(nèi)圓周表面，側(cè)表面和內(nèi)圓周表面接納供至環(huán)槽的液壓力，其中，該環(huán)密封的側(cè)表面制成斜形表面，因此，密封環(huán)在其內(nèi)圓周側(cè)面上的寬度小于密封環(huán)在其外圓周側(cè)面上的寬度，該密封環(huán)有一呈弧形的外圓周表面。作用于密封環(huán)一側(cè)面表面的液壓力將使密封環(huán)的另一側(cè)面表面與環(huán)槽的側(cè)壁表面滑動接觸，結(jié)果，因滑動接觸的扭矩?fù)p失減少。密封環(huán)的斜形表面總是與環(huán)槽的側(cè)壁表面邊緣接觸，因此，無漏油現(xiàn)象。
文檔編號F16J15/32GK1133955SQ9511893
公開日1996年10月23日 申請日期1995年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月16日
發(fā)明者岡登志夫 申請人:株式會社理研