CN100449183C

CN100449183C - 带转动检测元件的密封装置

Info

Publication number: CN100449183C
Application number: CNB2005800090897A
Authority: CN
Inventors: 松井宏树
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: CN1934379A

Abstract

本发明提供一种带转动检测元件的密封装置，即使在以发动机油等流体作为密封对象的场合下，也能对转动进行检测。其包括被固定在静止侧(3)上的静止侧密封元件(密封环)(12)、安装在转动侧(2)上且可与静止侧密封元件(12)滑动接触地贴紧的转动侧密封元件(第一甩油环)(14)、位于比静止侧密封元件(12)和转动侧密封元件(14)的密封滑动部(S)靠近大气侧的位置且被安装在转动侧(2)上的转动检测用被检测圆盘(15)，该被检测圆盘(15)的外周缘在径向上相向地接近上述静止侧密封元件(12)的内周面。

Description

带转动检测元件的密封装置

技术领域

[0001]本发明涉及一种在对机动车、一般机械、产业机械等中转动轴的轴周进行密封的密封装置中，设置有回转式编码器的转动检测元件的密封装置。

背景技术

[0002]在机动车中，为了测量行驶速度和行驶距离、实施发动机的点火控制或燃料喷射时间控制等，需要对车轴的转动数或转动速度、发动机的曲轴角(曲轴转动角)等进行检测。因而由于这种转动检测部位也是需要必要密封的部位，一直以来例如下文专利文献1所记载的技术是众所周知的，即通过将磁式回转式编码器的转动检测元件即带磁圆盘一体地设置在对转动轴的轴周进行密封的密封装置的转动侧密封元件上，能够节省回转式编码器和密封装置安装部位的空间。

专利文献1：日本特开2002-48247

[0003]即，专利文献1所公开的密封装置包括：固定在非转动的轴孔套侧上的密封唇、安装在转动轴上并与上述密封唇密封地滑动接触的甩油环，由混入了磁性粉体的橡胶状的弹性材料构成且在圆周方向上交替形成了不同磁极的带磁圆盘一体地粘接在该甩油环上，将磁传感器相对接近该带磁圆盘地设置在静止侧上。因而由转动轴的转动，一旦带磁圆盘与甩油环一起转动，则从与其接近相对的磁传感器，输出与交替地通过其检测面附近的磁极对应的脉冲信号。

[0004]但是，专利文献1所公开的密封装置，由安装了带磁圆盘的甩油环以及与甩油环滑动接触的密封唇所组成的密封滑动部，以大气侧的灰尘为密封对象，当以发动机油等为密封对象时，磁式回转式编码器的构成元件位于发动机油环境气体中。因而在此场合下，由于通过发动机油传送的发动机热量对带磁圆盘的磁场造成恶劣影响，或即使发动机油内的油泥由磁力而吸着在带磁圆盘的表面上，也对带磁圆盘的磁场造成恶劣影响，因此担心从磁传感器所输出信号特性曲线(パタ一ン)紊乱。

发明内容

发明需要解决的问题

[0005]本发明旨在上述问题，本发明的技术课题是提供一种带转动检测元件的密封装置，即使在以发动机油等流体作为密封对象的条件下，也能对转动进行检测。

解决该问题的技术方案

本发明为一种带转动检测元件的密封装置，曲轴2可自由转动地支撑在发动机的气缸体上，密封壳3固定于上述的气缸体，密封装置1设置于上述密封壳3，对发动机曲轴室侧与外部大气侧的边界空间进行密封，磁传感器4在上述的大气侧设置于上述的气缸体上，从而检测上述曲轴2的转动状态，其特征在于，包括：

密封环12，其固定在密封壳3上，且包括衬垫部12a、橡胶层12b、基部12c、密封唇12d；上述衬垫部12a固定于上述密封壳3上，上述基部12c从上述衬垫部12a经由上述橡胶层12b朝向上述曲轴2延伸，上述密封唇12d从上述基部12c朝向上述密封壳3在上述曲轴室侧弯折；

安装环11，其固定在密封壳3上，且包括筒状压入部11a、筒状支承部11b、外周径方向部11c、内周径方向部11e；上述筒状压入部11a将上述密封环12的衬垫部12a固定于上述密封壳3上，上述筒状支承部11b和外周径方向部11c支撑上述密封环12的橡胶层12b，并且，上述内周径方向部11e 支持上述密封环12的基部12c；

第一甩油环14，其固定在曲轴2上，且包括筒状配合部14a和密封法兰14b，上述筒状配合部14a 固定于曲轴2上，上述密封法兰14b从上述筒状配合部14a朝向上述密封壳3在上述曲轴室侧弯折；并且，上述密封环12的密封唇12d的前端与密封法兰14b相接触而形成密封滑动部S；

第二甩油环151，其在上述大气侧固定于第一甩油环14上，且包括筒状配合部151a和法兰151b，上述筒状配合部151a固定于上述第一甩油环14的上述筒状配合部14a上，上述法兰151b在上述大气侧从上述筒状配合部151a朝向上述密封壳3弯折；并且，上述密封环12的基部12c的内周面与上述第二甩油环151的上述筒状配合部151a的外周面在上述曲轴2的半径方向上靠近并相对；

被检测圆盘15，在上述大气侧固定于上述第二甩油环151的上述法兰151b，且与上述磁传感器4相对配置；以及

灰尘唇13，其在上述大气侧固定于上述密封环12的基部12c，该灰尘唇13的内周面与上述第二甩油环151的上述筒状配合部151a的外周面在上述曲轴2的半径方向上靠近并相对。

[0006]作为有效地解决上述技术课题的措施，符合本发明的带转动检测元件的密封装置包括：静止侧密封元件，其具有固定在静止侧上的安装环，以及与该安装环一体形成的、相比其大气侧端部更加靠近机内侧的密封唇；转动侧密封元件，安装在转动侧上且由从机内侧端部呈圆盘状展开的密封法兰可与上述密封唇滑动接触地贴紧而对机内的流体进行密封；转动检测用被检测圆盘，具有位于所述静止侧密封元件的内周侧、嵌入所述转动侧密封元件14的与所述密封法兰14b相反侧的端部并呈圆盘状展开的密封法兰151b，以及粘合在该密封法兰151b的外侧面的带磁橡胶盘152，该被检测圆盘的外周缘在径向方向上相对地接近上述静止侧密封元件的内周面。

发明效果

[0007]根据符合本发明的带转动检测元件的密封装置，由于转动检测用被检测圆盘设置得比嵌入所述转动侧密封元件的与所述密封法兰相反侧的端部的即静止侧密封元件的密封唇和转动侧密封元件的密封法兰的密封滑动部靠近大气侧，因此，即使密封装置以发动机油等流体为密封对象，在大气侧，也可以由传感器对转动进行检测。而且，由于由上述被检测圆盘在径向方向上相对地接近静止侧密封元件的内周面，而形成迷宫式密封，因此能够提高对大气侧异物的密封性。而且，由于上述被检测圆盘位于上述静止侧密封元件的内周侧，因而通过设置该被检测圆盘，能够防止密封装置在轴向方向安装空间增大。

附图说明

[0008]图1是由通过轴心的平面进行剖切而显示的符合本发明带转动检测元件的密封装置的优选实施例安装状态的半剖视图。

图2是显示在图1所示形态中在第一甩油环上设置螺条的示例的局部剖视图。

图3是从图1中III方向观看到的图1被检测圆盘的局部视图。

图4是显示符合本发明带转动检测元件的密封装置的其它实施例的部分立体图。

图5是由通过轴心的平面进行剖切而显示的符合本发明带转动检测元件的密封装置的其它实施例安装状态的半剖视图。

[0009]符号说明

1 密封装置 11 安装环

11a 筒状压入部

11b 筒状支承部 11c 外周径方向部

11d 锥形部 11e 内周径方向部

12 密封环(静止侧密封元件) 12a 衬垫部

12b 橡胶层 12c 基部

12d 密封唇 13 灰尘唇

14 第一甩油环(转动侧密封元件)

14a 筒状配合部 14b 密封法兰

141 螺条 15 被检测圆盘

151 第二甩油环 151a 筒状配合部

151b 法兰 152 带磁橡胶盘

153 放射状槽 2 曲轴(转动侧)

3 密封壳(静止侧) 4 磁传感器

G 间隙 S 密封滑动部

具体实施方式

[0010]下文将参考附图对符合本发明带转动检测元件的密封装置的优选实施例进行详细介绍。图1是由通过轴心的平面进行剖切而显示该密封装置的安装状态的半剖视图。

[0011]首先在图1中，附图标记1表示本发明的密封装置，附图标记2表示机动车用发动机的曲轴，附图标记3表示安装在发动机曲轴(图中未示)上并将密封装置1保持在内周上的密封壳。曲轴2相当于本发明所记载的转动侧，密封壳3相当于本发明所记载的静止侧。

[0012]而且在图1和2中，右侧是机内侧，也就是密封对象的发动机油所存在的发动机的曲轴室侧，左侧是大气侧也就是发动机的外侧空间。

[0013]密封装置1包括：压入配合在密封壳3的轴孔部内周面上的安装环11、与安装环11一体成形的密封环12、安装在密封环12的内周部上的灰尘唇13、安装在密封环12的外周面上的第一甩油环14、安装在第一甩油环14上的被检测圆盘15。

[0014]安装环11是对钢板等金属进行冲压加工而形成的产品，由：压入配合在密封壳3的轴孔部内周面上的筒状压入部11a、从该筒状压入部11a向大气侧延伸并形成直径比筒状压入部11a的直径小的筒状支承部11b、从筒状支承部11b的大气侧端部向内周侧延伸的外周径方向部11c、从外周径方向部11c的内周向机内侧延伸的锥形部11d、从锥形部11d的端部向内周侧延伸的内周径方向部11e组成。

[0015]密封环12和安装环11相当于本发明记载的静止侧密封元件，密封环12由橡胶状弹性材料一体形成(加硫粘合)在安装环11上。密封环12包括：位于安装环11中筒状支承部11b的外周而形成并保持与密封壳3的内周面适合连接而密封配合的衬垫部12a、从该衬垫部12a经由安装环11中的外周径方向部11c和锥形部11d的大气侧面并朝向内周径方向部11e的两侧面连续延伸的橡胶层12b、橡胶层12b内周的基部12c、构成从该基部12c的内周中正面呈前端朝向外周侧那样锥形并向机内侧延伸的密封唇12d。

[0016]灰尘唇13由合成树脂纤维的无纺布(纤维)制成。其外周部13a与密封环12中的基部12c的内周部的背面接合。

[0017]通过对钢板等金属板进行冲压加工而形成第一甩油环14，其相当于本发明记载的转动侧密封元件。第一甩油环14包括：与曲轴2的外周面密切配合的筒状配合部14a、从筒状配合部14a的机内侧端部圆盘状展开的密封法兰14b。密封环12中的密封唇12d的前端部全周与该第一甩油环14中的密封法兰14b内侧端面密切接触而形成密封滑动部S。灰尘唇13的内周部13b的全周与第一甩油环14中筒状配合部14a的外周面贴紧或相对接近。

[0018]图2是显示在第一甩油环14上设置了螺条141的示例的部分剖视图。也就是在将该密封装置1设置在货车等中的柴油发动机等上的情况下，在第一甩油环14的密封法兰14b的内侧端面上，形成了如图2所示那样的槽或突条所组成的螺条141。该螺条141相对于第一甩油环14的转动方向直径逐渐缩小那样涡卷状地延伸，因而，伴随着第一甩油环14的转动，产生将流体向外周侧排出的泵作用，使密封唇12d和密封法兰14b的密封滑动部S中的密封性提高。

[0019]被检测圆盘15由第二甩油环151和带磁橡胶盘152构成，设置得比静止侧密封元件即密封环12的密封唇12d和转动侧密封元件即第一甩油环14的密封法兰14b的密封滑动接触部S更靠近大气侧。通过对钢板等磁性金属板进行冲压加工而制造第二甩油环151。第二甩油环151具有压入配合在第一甩油环14中筒状配合部14a的外周面上的筒状配合部151a、从筒状配合部151a的端部圆盘状展开的法兰151b。

[0020]被检测圆盘15中的第二甩油环151的外周缘通过微小间隙G在径向方向上接近覆盖在安装环11中锥形部11d的内周上的橡胶层12b的内周面。而且，带磁橡胶盘152是将均匀混合了铁素体等强磁性体金属的微粉末的橡胶状弹性材料成形为圆盘状，一体粘接在第二甩油环151中的法兰151b的外侧面(大气侧面)上。

[0021]图3是从图1中III方向所观看到被检测圆盘15部分的视图，也就是在被检测圆盘15中的带磁橡胶盘152上沿圆周方向交替形成了的不同磁极(S极和N极)。

[0022]将由磁阻元件组成的磁传感器4设置在密封装置1的大气侧上，并固定在密封壳3侧上。该磁传感器4的检测面在轴向方向上接近正对被检测圆盘15中的带磁橡胶盘152。

[0023]在上述结构中，密封装置1在图1所示安装状态下，由于密封环12的衬垫部12a保持适合连接地密切配合在密封壳3的内周面上，同时，密封环12的密封唇12d和第一甩油环14的密封法兰14b形成贴紧滑动部S，遮断机内侧的发动机油向大气侧泄漏。由于与曲轴2一体转动的第一甩油环14具有由离心力而将与该密封法兰14b接触的流体向外周侧离心甩出作用，因此，对于想通过贴紧滑动部S通向内周侧的发动机油，实现优良的密封功能。

[0024]而且，由于由被检测圆盘15与曲轴2一体转动，使被检测圆盘15的带磁橡胶盘152带磁且不同的磁极(S极和N极)交替地通过磁传感器4的检测面的前方，因而磁传感器4对应于横切其的磁通变化而产生脉冲信号。也就是被检测圆盘15与磁传感器4一起构成磁式回转式编码器。由于从磁传感器4输出的脉冲信号的频率与曲轴2的转动数成比例，因而，根据所述脉冲列，能够检测曲轴2的转动速度和转动角，并供给到各种控制。而且，通过在圆周方向的1个位置上设置带磁图案不同部分(朝向径向的带磁长度或带磁节距不同的部分等)，也可以设置用于检测诸如活塞的上死点等特定位置的转动角检测原点。

[0025]而且根据该结构，由于转动检测用被检测圆盘15设置得比密封环12的密封唇12d和第一甩油环14的密封法兰14b的密封滑动部S更靠近大气侧，因而密封装置1并不局限于以发动机油为密封对象的密封装置，也可以在不接触发动机油的大气侧，由磁传感器4进行转动检测。

[0026]另一方面，设置在密封环12中基部12c的内周上的灰尘唇13防止大气侧的异物侵入机内侧。而且，被检测圆盘15中的第二甩油环151的法兰151b和带磁橡胶盘152除了具有由离心力而使与其接触的物体离心甩出的作用之外，由于上述法兰151b的外周缘通过微小间隙G在径向上接近覆盖在安装环11中锥形部11d的内周上的橡胶层12b，因而具有迷宫式密封效果。从而能够更有效地防止异物从大气侧侵入。

[0027]图1所示的密封装置1利用由安装环11中外周方向部11c、锥形部11d和内周径向部11e在其内周侧所确保的空间，将磁式回转式编码器中的被检测圆盘15(第二甩油环151)设置在第一甩油环14的筒状配合部14a朝向大气侧的端部上。因而，由设置了被检测圆盘15，不增大密封装置1轴向安装空间，而且如上所述，由于被检测圆盘15(第二甩油环151)自身具有对大气侧的异物进行排除的功能，因此能够提高密封性能。

[0028]而且，被检测圆盘15在轴向定位，使得朝向其大气侧的端面和覆盖在安装环11的外周方向部11c上的橡胶层12b的端面相互处于同一平面上。因而，磁传感器4和被检测圆盘15之间的距离误差变小，能够进行正确的转动检测。

[0029]而且，由于由压入配合而相互一体化的第一甩油环14的密封法兰14b和第二甩油环151的法兰151b存在于曲轴2的轴向两侧上，因而，在没安装在曲轴2和密封壳3上的状态下，能够对第一甩油环14和第二甩油环151和安装环11、密封环12和灰尘唇13进行临时组装，因而能够轻易地进行保管和操作。而且一旦如此，由于密封环12的密封唇12d的滑动部和灰尘唇13被保护，因此非常适合。

[0030]此外，在从大气侧对安装环11中的外周方向部11c进行覆盖的橡胶层12b上，在圆周方向上保持规定间隔地形成了小突起12e，因而，在对该密封装置1进行保管等期间，在以轴向为上下方向重叠时，橡胶层12b不与从其上侧(或下侧)重叠的第一甩油环14的密封法兰14b整个表面接触，因此，能够有效地防止由长时间重叠而引起的粘接。

[0031]而且在上述实施例中，被检测圆盘15是将圆盘状的带磁橡胶盘152一体设置在第二甩油环151的法兰151b上的产品，但是该带磁橡胶盘152无需在圆周方向上连续分布。作为其它实施例，图4是显示使带磁橡胶盘152在圆周方向间断分布的示例的部分立体图。

[0032]也就是在图4中，径向延伸的多个带磁橡胶盘152在圆周方向等间距地粘接在第二甩油环151的法兰151b上，在各个带磁橡胶盘152之间形成了各个放射状槽153。所述各个带磁橡胶盘152也是由均匀混合了铁素体等强磁性体金属的微粉末的橡胶状弹性材料制成，是带磁产品，能够由进行一次加硫成形·加硫粘接而附着在第二甩油环151上。

[0033]而且根据该实施例，除了与图1和图3相同的效果之外，在被检测圆盘15与曲轴2一体转动时，由各个带磁橡胶盘152之间的放射状槽153引起的显著离心泵作用，能够阻止异物向图1中的灰尘唇13侧侵入。因而，能够获得更优良的密封灰尘的效果。并且，由从内周侧向外周侧流动的空气流，实现对放射状槽153进行空冷效果，能够有效地去除灰尘唇13等中滑动发热。

[0034]图5是由通过轴心的平面进行剖切而显示的符合本发明带转动检测元件的密封装置的其它实施例安装状态的半剖视图。在该实施例中，基本结构与图1相同，但是下述结构与图1所示结构不同，即在第一甩油环14的筒状配合部14a的大气侧的端部上，具有形成了相当于第二甩油环151的筒状配合部151a的壁厚的大径扩径筒部14c，上述第二甩油环151的筒状配合部151a压入配合在该扩径筒部14c的内周面上。

[0035]根据该实施例，除了获得与图1和3相同的效果之外，由于第二甩油环151中法兰151b的径向宽度比图1中的第二甩油环151中法兰151b的径向宽度能够向内周侧扩张相当于第一甩油环14的筒状配合部14a的壁厚，因而，能够增大与其粘接的带磁橡胶盘152的面积。因而，带磁橡胶盘152的被检测面积(带磁面积变大)，能够提高检测精度。而且，如果第二甩油环151的筒状配合部151a的内周面与曲轴2的外周面密切接触，能够提高其安装精度(同心性)。

[0036]而且，即使机内侧的发动机油稍微侵入密封环12的密封唇12d和第一甩油环14的密封法兰14b的密封滑动部S内，即便是机内侧的发动机油少量侵入，由于在第一甩油环14的筒状配合部14a的外周面上存在与第二甩油环151的配合面，因而具有发动机油难以从其向大气侧泄漏的优点。

产业上的利用可能性

[0037]根据本发明，即使在以发动机油等流体为密封对象的场合下，也可以将其利用为带可检测转动的转动检测元件的密封装置。

Claims

1.一种带转动检测元件的密封装置，曲轴(2)可自由转动地支撑在发动机的气缸体上，密封壳(3)固定于上述的气缸体，密封装置(1)设置于上述密封壳(3)，对发动机曲轴室侧与外部大气侧的边界空间进行密封，磁传感器(4)在上述的大气侧设置于上述的气缸体上，从而检测上述曲轴(2)的转动状态，其特征在于，包括：

密封环(12)，其固定在密封壳(3)上，且包括衬垫部(12a)、橡胶层(12b)、基部(12c)、密封唇(12d)；上述衬垫部(12a)固定于上述密封壳(3)上，上述基部(12c)从上述衬垫部(12a)经由上述橡胶层(12b)朝向上述曲轴(2)延伸，上述密封唇(12d)从上述基部(12c)朝向上述密封壳(3)在上述曲轴室侧弯折；

安装环(11)，其固定在密封壳(3)上，且包括筒状压入部(11a)、筒状支承部(11b)、外周径方向部(11c)、内周径方向部(11e)；上述筒状压入部(11a)将上述密封环(12)的衬垫部(12a)固定于上述密封壳(3)上，上述筒状支承部(11b)和外周径方向部(11c)支撑上述密封环(12)的橡胶层(12b)，并且，上述内周径方向部(11e)支持上述密封环(12)的基部(12c)；

第一甩油环(14)，其固定在曲轴(2)上，且包括筒状配合部(14a)和密封法兰(14b)，上述筒状配合部(14a)固定于曲轴(2)上，上述密封法兰(14b)从上述筒状配合部(14a)朝向上述密封壳(3)在上述曲轴室侧弯折；并且，上述密封环(12)的密封唇(12d)的前端与密封法兰(14b)相接触而形成密封滑动部(S)；

第二甩油环(151)，其在上述大气侧固定于第一甩油环(14)上，且包括筒状配合部(151a)和法兰(151b)，上述筒状配合部(151a)固定于上述第一甩油环(14)的上述筒状配合部(14a)上，上述法兰(151b)在上述大气侧从上述筒状配合部(151a)朝向上述密封壳(3)弯折；并且，上述密封环(12)的基部(12c)的内周面与上述第二甩油环(151)的上述筒状配合部(151a)的外周面在上述曲轴(2)的半径方向上靠近并相对；

被检测圆盘(15)，在上述大气侧固定于上述第二甩油环(151)的上述法兰(151b)，且与上述磁传感器(4)相对配置；以及

灰尘唇(13)，其在上述大气侧固定于上述密封环(12)的基部(12c)，该灰尘唇(13)的内周面与上述第二甩油环(151)的上述筒状配合部(151a)的外周面在上述曲轴(2)的半径方向上靠近并相对。

2.根据权利要求1所述的带转动检测元件的密封装置，其特征在于，在上述第一甩油环(14)的上述密封法兰(14b)的上述密封滑动部(S)侧的面上，设置有螺旋状的螺条(141)。

3.根据权利要求1所述的带转动检测元件的密封装置，其特征在于，在上述密封环(12)的上述橡胶层(12b)的内周面和上述第二甩油环(151)的上述法兰(151b)的外周面之间的上述大气侧设有间隙(G)。

4.根据权利要求1所述的带转动检测元件的密封装置，其特征在于，在上述第一甩油环(14)的上述筒状配合部(14a)的上述大气侧设有扩径筒部(14c)，上述第二甩油环(151)的上述筒状配合部(151a)被压入到上述扩径筒部(14c)的内周面和上述曲轴(2)的外周面之间。

5.根据权利要求1所述的带转动检测元件的密封装置，其特征在于，上述被检测圆盘(15)由第二甩油环(151)和带磁橡胶盘(152)构成。

6.根据权利要求5所述的带转动检测元件的密封装置，其特征在于，在上述带磁橡胶盘(152)上设置多个放射状槽(153)。