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JP3555428B2 - Sealing device and method of manufacturing sealing device - Google Patents
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JP3555428B2
JP3555428B2 JP03405598A JP3405598A JP3555428B2 JP 3555428 B2 JP3555428 B2 JP 3555428B2 JP 03405598 A JP03405598 A JP 03405598A JP 3405598 A JP3405598 A JP 3405598A JP 3555428 B2 JP3555428 B2 JP 3555428B2
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sealing
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リップ部の摺動面に形成された溝により、流体を流動または保持可能とする機能を備えた密封装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、潤滑油(オイル)等の流体を密封する密封装置として、種々の構成のものが存在する。この種の密封装置として図5にその一例を示す。
【0003】
図に示すように、密封装置100は、軸200と円筒状のハウジング300の間の環状の隙間をシールし、密封流体側Oに封入されている潤滑油等の流体が大気側Aに漏れないようにしているものである。
【0004】
密封装置100の概略構成としては、金属環101と、金属環101に一体的に成形されるゴム状弾性体製のシール部材102と、金属環101とシール部材102とにより挟持される樹脂製のシール部材103とから構成されている。
【0005】
シール部材102は、ハウジング300の内周面に密封接触する外周密封部102bと、軸200に摺接してシールするリップ部102a、リップ部102aと外周密封部102bを接続する径方向部102cを備えている。
【0006】
そして、シール部材103が、ゴム状弾性体製のシール部材102のリップ部102aの根本を支えてリップ部102aの過度の変形を抑制すると共に、軸200に摺接してシール性を発揮している。
【0007】
従って、シール部材103はある程度の撓み強度を備えた材料によるものが好適であり、所定の柔軟性(硬質ではないという意味)を備えた樹脂材料、例えばPTFE(4フッ化エチレン)等のフッ素系樹脂材料により製作されている。
【0008】
また、このような樹脂材料によるシール部材103は、ゴム状弾性体製のリップ等にみられるような全周にわたり均一で高い緊迫力を、摺動面に付与することが困難であり、流体の漏れを抑制するために摺動面にポンプ作用を備えた溝104がリップ部103aから屈曲部103bにかけて形成されている。
【0009】
この溝104は、密封装置100が軸200に対して相対回転することによって流体を密封流体側Oへ流動させるようなポンプ効果を発揮させる構造となっている。
【0010】
なお、溝104は、密封装置100が軸200に対して、通常、一方の方向にのみ回転し、あまり他方の方向には回転しないような箇所に適用する場合には、一方の方向の回転に対して効率良くポンプ効果を発揮する螺旋状のねじ溝とするのが好適であり、両方向に回転するような箇所に適用する場合には、いずれの回転に対しても適度にポンプ効果を発揮する多数の環状の溝とすることも好適である。
【0011】
このような構成によって、軸200と円筒状のハウジング300の間の環状の隙間がシールされている。
【0012】
また、樹脂材料によるシール部材103の製造方法としては、図6に示されるように(特公昭60−56618号公報参照)、内径および外形が所定寸法に成形されたPTFE等の樹脂円筒体の端面に、ネジ切り手段によってその内径側からネジ溝を切った後に、樹脂円筒体の端部を切削手段により所定の幅に切り離して平ワッシャ状のシール部材103を製造する(図6(a))。
【0013】
ネジ溝の形成は、機械加工によるものの他に、プレスにより押圧して形成することも可能である。
【0014】
さらに製造した平ワッシャ状のシール部材103を、密封装置100に嵌め合わされる軸200とほぼ同じ直径の押圧治具200Jを、プレス等によりシール部材103の内径側に挿入して成形し、全周的に所定の角度に屈曲させて摺動部となるリップ部103aを形成している(図6(b))。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術によるシール部材103においては以下のような問題が挙げられている。
【0016】
即ち、樹脂円筒体にネジ溝を切り、さらにネジ溝を切った樹脂円筒体の端部を切り出すというシール部材の製造方法では、一品生産的な製造方法となり生産効率が低い。
【0017】
また、樹脂円筒体の成形体は肉厚になるほど生産が困難であり、材料のコストも高くなるため、内径の大きいシール部材を製造することが困難となる。
【0019】
本発明は上記従来技術の問題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、ネジ溝の賦形を機械加工やプレス加工によらず達成すると共に、高い生産効率での生産を可能とする密封装置及び密封装置の製造方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、熱可塑性エラストマーを材料として形成されたシール部材を有し、ハウジングと軸との環状隙間をシールする密封装置において、前記シール部材は、放射線の照射に応じた螺旋状の弾性の異なる複数の領域を有する、前記軸に摺接する摺動面を備え、前記摺動面が前記軸の軸方向に撓んだ場合に、前記弾性の異なる複数の領域のうち弾性の低い領域に微少な溝が形成されることを特徴とする。
【0021】
これにより、シール部材の特定領域における材料の物性、即ち架橋状態や弾性を選択的に変更することができ、この特性を利用してリップ部の撓みを調整したり、リップ部の摺動面に微少な凹凸を形成して流体を保持したり、ポンプ機能を働かせて流体を封入あるいは排出させるように流動させることが可能となる。
【0022】
そして、この物性を変化させるために機械加工を必要とせず、またシール部材自体の弾力により2次成形を必要とせず、生産効率を向上させることが可能となる。
【0027】
前記シール部材は平ワッシャ状の環状部材であり、その内径側を拡径させながら軸方向に撓ませてリップ部とし、このリップ部の内周側を摺動面としたことも好適である。
【0028】
また、前記放射線は電離放射線であることも好適である。
【0029】
また、前記熱可塑性エラストマーは、フッ素系エラストマーであることも好適である。
【0030】
密封装置の製造方法にあっては、ハウジングと軸との環状隙間をシールする密封装置の製造方法において、熱可塑性エラストマーを材料として前記軸に摺接する摺動面を備えるシール部材を形成し、前記摺動面に放射線の照射に応じた螺旋状の弾性の異なる複数の領域を形成し、前記摺動面を前記軸の軸方向に撓ませ前記弾性の異なる複数の領域のうち弾性の低い領域に微少な溝を形成することを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明を適用した実施の形態を例示的に説明する。但し、記載されている構成要素の材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれら実施の形態に記載された構成に限定するものではない。
【0032】
(実施の形態1)
まず、図1を参照して本発明を適用したシール部材1の製造方法を説明する。この第1の実施の形態におけるシール部材1は、図5で説明したような密封装置100のシール部材103に代えて使用することが可能なものである。従って、シール部材1以外の密封装置の構成及び組み立て方法等は同じ技術を適用することが可能であり、ここでの説明は省略する。
【0033】
シール部材1の材料は熱可塑性エラストマーを使用する。この材料の特性を活かし、押出成形機2とシートダイ3を組み合わせることにより、シール部材1のベースとなるシート4を連続成形する(図1(a)参照)。
【0034】
シートダイ3から押出されたシート4をプレス加工によりドーナツ状に打抜いて平ワッシャ状の環状部材5を形成する(図1(b)参照)。
【0035】
次に環状部材5に所定のパターン形状の開口部6を有するマスク7を被せ、放射線照射器8により放射線9を照射することにより、放射線9を照射された特定領域とそれ以外の領域との間において材料の物性を異ならせる(図1(c)参照)。
【0036】
パターン形状としては、後に詳しく説明するが、渦巻状や複数の同心円あるいはスクリュー状等任意の形状に形成することができる。
【0037】
材料の物性とは、この実施の形態では熱可塑性エラストマーの架橋構造であり、放射線9の照射により、その他の領域よりも高い架橋構造(架橋密度)が形成される。
【0038】
このような架橋構造の変化に伴い、同時に弾性が変化し、放射線9が照射された領域は弾性が高くなる。
【0039】
シール部材1の材料となる熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ブロック型フッ素系熱可塑性エラストマーが用いられる。ソフトセグメント(フッ素ゴム)としては、例えばフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロペン−テトラフルオロエチレン3元共重合体、また、ハードセグメント(フッ素樹脂)としてはポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等を形成させる。さらにベースポリマにカーボンブラックを配合した材料等を使用することができる。
【0040】
また、照射する放射線9は種々の材料に対して効率的に物性変化を発生し得る帯域の電離放射線を採用することが好ましく、例えば150eV−数MeV程度のエネルギーを持つ電子線が用いられる。電子線を深く透過させるためには、エネルギーの高い電子線が必要であるが、厚さの薄いシール部材1に用いる場合には300KeV以下の低エネルギーの電子線を利用することができる。
【0041】
放射時間としては、例えば電子線を使用することにより1秒以下の所要時間で材料を架橋することも可能である。
【0042】
また、放射線9を照射する際の雰囲気は、真空状態、窒素ガス雰囲気等とすることが好ましい。
【0043】
以上のような製造方法は、連続工程としてライン化することも可能であり、また、従来の切削工程による製造方法と比較して非常に生産効率が高い。
【0044】
(実施の形態2)
第2の実施の形態では、放射線9を照射された特定領域とそれ以外の領域との間において材料の物性が異なるように製作したシール部材1の使用形態を説明する。
【0045】
図2は架橋密度分布により形成された溝とその使用形態を示す図である。図2(a)は放射線の照射が終わったシール部材1をその照射面を上側にして示した斜視図であり、図2(b)はそのD2部を拡大して示した斜視図である。
【0046】
図2(c)は図5のシール部材103に代えてシール部材1を組み込んだ密封装置20の断面構成説明図であり、図2(d)はそのD3部を拡大した斜視図である。
【0047】
図2(a)及び(b)に示されるようにシール部材1には、放射線を照射された照射領域R1と放射線の照射されなかった非照射領域R2が形成され、パターン化して形成された架橋構造、すなわちパターン化した弾性の分布が形成されている。尚、この実施の形態では、非照射領域R2は同心的に配置された複数の環状領域となっている。
【0048】
そして、図2(c)に示されるように、シール部材1を密封装置20に組み込んだ後、密封装置20をハウジング300と軸200の間の環状隙間に装着すると、シール部材1自身の弾性により内径部1aが拡径しながら軸方向に撓み、軸200と対向する部分が摺動面1bとなる。
【0049】
この摺動面1bでは、図2(d)に示されるように、矢印方向の応力(軸方向及び周方向の引っ張り応力による歪み)が発生し、照射領域R1よりも弾性の低くなっている非照射領域R2における変形が大きくなり、非照射領域R2に微小な溝M1が形成される。
【0050】
この溝M1により流体ポンプ作用を発揮させて、潤滑油等の密封流体を流動させたり、溝M1に保持したりすることができ、密封装置20のシール性を向上させることが可能となる。
【0051】
尚、パターン化した歪みの分布により溝を発生させるための応力は、この実施の形態のように摺動面を撓ませる方法の他に、所定の圧力で押圧することによっても形成することが可能である。
【0052】
また、ネジ溝を切らないため、ネジ溝の切断面を起点としたシール部材の破断を防止可能となり、密封装置の耐久性をより向上させることが可能となる。
【0053】
(実施の形態3)
第3の実施の形態では、シール部材のより具体的な製造方法を説明する。
【0054】
シール部材は、フッ素系熱可塑性エラストマーをベースとする材料より成形した。ベースとなるフッ素系エラストマーには、ダイキン工業株式会社のダイエルサーモプラスチック(商品名)を使用した。このフッ素系熱可塑性エラストマーは加熱により流動し、結晶化温度以下に冷却するとゴム弾性を示す。この材料特性を利用し、押出機とTダイを用いてシートを連続成形する。シール部材はこのシートから、打抜きなどの方法で容易に得ることができる。
【0055】
電離放射線として、電子線を利用した場合について説明する。ベースとなるシール部材21(図3(a))に電子線をパターン化して照射するために、例えば図3(b)に示すようなパターンを切り抜いた金属シート22を利用することができる。金属シート22において、22aが切り抜いた窓部(複数)である。
【0056】
電子線は金属中を透過し難いため、金属で遮蔽した部分のシール部材21は放射線の影響を受け難いことを利用する。
【0057】
先ず、螺旋状にパターンを切り抜いた金属シート22をシール部材21上に置き、その上から電子線を照射することにより、容易に電子線をパターン化して照射することができる(図3(c))。図3において、クロスハッチングされた領域21aが電子線高照射部であり弾性が高く、領域21bが電子線未(低)照射部であり弾性が低い。
【0058】
ダイエルサーモプラスチック、およびこのポリマーをベースとする材料について、電子線の照射線量を変化させて測定した引張り特性の一例を図4に示す。ベースポリマーのみでは電子線照射による100%モジュラス、破断強度の変化はほとんど無い。
【0059】
しかし、カーボンブラックをベースとする配合とした材料では電子線の照射線量を変化させることにより、材料の弾性を大きく変化させることが可能である。電子線の照射線量を増加させることにより、100%モジュラスが向上する。この特性と照射パターンを適切に組み合わせることにより、使用目的に合った密封装置用シール部材を製造することができる。
【0060】
この方法により製造したシール部材21は、軸装着時に電子線未(低)照射部が溝を形成し、密封(ポンプ)機能を発現する。尚、シール部材21は、図2(c)のように金属環などに装着し、密封装置として用いることができる。
【0061】
【発明の効果】
上記発明の実施の形態に説明されるように、シール部材の特定領域に対して選択的に材料の物性を変化させることにより、例えばネジ溝の賦形を機械加工やプレス加工によらず達成すると共に、高い生産効率での生産を可能とする密封装置及び密封装置の製造方法が得られる。
【0062】
また、ネジ溝を切らないため、ネジ溝の切断面を起点としたシール部材の破断を防止でき、密封装置の耐久性をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施の形態に係わるシート部材の製造方法を説明する図である。
【図2】図2は本発明の第2の実施の形態に係わるシート部材の図である。
【図3】図3は本発明の第3の実施の形態に係わるシート部材の図である。
【図4】図4は電子線照射量と材料物性の関係を示す表図である。
【図5】図5は従来技術によるシート部材を有する密封装置の図である。
【図6】図6は従来のシール部材の製造方法に係る図である。
【符号の説明】
1 シール部材
2 押出成形機
3 シートダイ
4 シート
5 環状部材
6 開口部
7 マスク
8 放射線照射器
9 放射線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing device having a function of allowing a fluid to flow or hold by a groove formed on a sliding surface of a lip portion, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been various types of sealing devices for sealing a fluid such as a lubricating oil (oil). FIG. 5 shows an example of this type of sealing device.
[0003]
As shown in the figure, the sealing device 100 seals an annular gap between the shaft 200 and the cylindrical housing 300, and prevents fluid such as lubricating oil sealed in the sealed fluid side O from leaking to the atmosphere side A. That's what we do.
[0004]
As a schematic configuration of the sealing device 100, a metal ring 101, a sealing member 102 made of a rubber-like elastic material formed integrally with the metal ring 101, and a resin made of resin sandwiched between the metal ring 101 and the sealing member 102. And a seal member 103.
[0005]
The seal member 102 includes an outer peripheral sealing portion 102b that hermetically contacts the inner peripheral surface of the housing 300, a lip portion 102a that slides on and seals the shaft 200, and a radial portion 102c that connects the lip portion 102a and the outer peripheral sealing portion 102b. ing.
[0006]
The seal member 103 supports the root of the lip portion 102a of the rubber-like elastic seal member 102 to suppress excessive deformation of the lip portion 102a, and slides on the shaft 200 to exhibit sealing properties. .
[0007]
Therefore, the sealing member 103 is preferably made of a material having a certain flexural strength, and is a resin material having a predetermined flexibility (meaning that it is not hard), for example, a fluorine-based material such as PTFE (tetrafluoroethylene). It is made of resin material.
[0008]
Further, it is difficult for the sealing member 103 made of such a resin material to apply a uniform and high tension force to the sliding surface over the entire circumference, such as a lip made of a rubber-like elastic body, and it is difficult to apply a fluid. A groove 104 having a pumping action on the sliding surface for suppressing leakage is formed from the lip portion 103a to the bent portion 103b.
[0009]
The groove 104 has a structure that exerts a pump effect such that the fluid flows toward the sealing fluid side O when the sealing device 100 rotates relative to the shaft 200.
[0010]
In addition, when the sealing device 100 is applied to a position where the sealing device 100 normally rotates only in one direction with respect to the shaft 200 and does not rotate much in the other direction, the groove 104 is suitable for rotation in one direction. It is preferable to use a helical thread groove that efficiently exerts a pumping effect, and when applied to a part that rotates in both directions, a moderate pumping effect is exhibited for any rotation. It is also suitable to have a number of annular grooves.
[0011]
With such a configuration, an annular gap between the shaft 200 and the cylindrical housing 300 is sealed.
[0012]
As shown in FIG. 6 (see Japanese Patent Publication No. Sho 60-56618), a method of manufacturing the sealing member 103 made of a resin material includes an end surface of a resin cylindrical body such as PTFE having an inner diameter and an outer shape formed to predetermined dimensions. Next, after the thread groove is cut from the inner diameter side by the screw cutting means, the end of the resin cylindrical body is cut into a predetermined width by the cutting means to manufacture the flat washer-shaped seal member 103 (FIG. 6A). .
[0013]
The thread groove can be formed by pressing with a press in addition to the one formed by machining.
[0014]
Further, the manufactured flat washer-shaped sealing member 103 is formed by inserting a pressing jig 200J having substantially the same diameter as the shaft 200 fitted into the sealing device 100 into the inner diameter side of the sealing member 103 by pressing or the like, and forming the entire circumference. A lip portion 103a which is bent at a predetermined angle to serve as a sliding portion is formed (FIG. 6B).
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional sealing member 103 has the following problems.
[0016]
In other words, the method of manufacturing a sealing member in which a thread is cut into the resin cylinder and the end of the resin cylinder having the thread groove cut out is a one-item production method, and the production efficiency is low.
[0017]
In addition, as the thickness of the molded body of the resin cylinder increases, the production becomes more difficult as the thickness increases, and the cost of the material increases. Therefore, it becomes difficult to manufacture a seal member having a large inner diameter.
[0019]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has as its object to achieve shaping of a thread groove without using mechanical processing or press working, and to enable production with high production efficiency. An object of the present invention is to provide a sealing device and a method of manufacturing the sealing device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a sealing device that has a seal member formed of a thermoplastic elastomer as a material and seals an annular gap between a housing and a shaft, wherein the seal member includes a radiation member. A plurality of regions having a plurality of helical regions having different elasticities according to the irradiation, comprising a sliding surface that slides on the shaft, and when the sliding surface bends in the axial direction of the shaft, the plurality of regions having different elasticities is provided. A minute groove is formed in a region having low elasticity in the region.
[0021]
As a result, the physical properties of the material in the specific region of the seal member, that is, the cross-linking state and elasticity can be selectively changed, and by using this characteristic, the deflection of the lip portion can be adjusted or the sliding surface of the lip portion can be adjusted. It is possible to form the fine irregularities to hold the fluid, or to make the fluid flow so as to enclose or discharge the fluid by operating the pump function.
[0022]
Further, it is possible to improve production efficiency without requiring machining to change the physical properties, and without requiring secondary molding due to the elasticity of the seal member itself.
[0027]
It is also preferable that the seal member is a flat washer-shaped annular member, and the inner diameter side is expanded in diameter while being bent in the axial direction to form a lip portion, and the inner peripheral side of the lip portion is used as a sliding surface.
[0028]
It is also preferred that the radiation is ionizing radiation.
[0029]
Further, it is preferable that the thermoplastic elastomer is a fluoroelastomer.
[0030]
In the method for manufacturing a sealing device, in the method for manufacturing a sealing device for sealing an annular gap between a housing and a shaft, a sealing member having a sliding surface that slides on the shaft is formed using a thermoplastic elastomer as a material. A plurality of spiral helical regions having different elasticities according to the irradiation of radiation are formed on the sliding surface, and the sliding surface is bent in the axial direction of the shaft to reduce the elasticity of the plurality of regions having different elasticity. It is characterized in that minute grooves are formed.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments to which the present invention is applied will be illustratively described below with reference to the drawings. However, the materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described do not limit the scope of the present invention to the configurations described in these embodiments unless otherwise specified.
[0032]
(Embodiment 1)
First, a method for manufacturing a seal member 1 to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The seal member 1 according to the first embodiment can be used in place of the seal member 103 of the sealing device 100 described with reference to FIG. Therefore, the same technology can be applied to the configuration and the assembling method of the sealing device other than the sealing member 1, and the description is omitted here.
[0033]
The material of the sealing member 1 uses a thermoplastic elastomer. By utilizing the characteristics of this material and combining the extruder 2 and the sheet die 3, the sheet 4 serving as the base of the seal member 1 is continuously formed (see FIG. 1A).
[0034]
The sheet 4 extruded from the sheet die 3 is punched into a donut shape by press working to form a flat washer-shaped annular member 5 (see FIG. 1B).
[0035]
Next, the annular member 5 is covered with a mask 7 having an opening 6 of a predetermined pattern shape, and is irradiated with radiation 9 by a radiation irradiator 8, so that a gap between the specific region irradiated with the radiation 9 and the other region is obtained. In (2), the physical properties of the materials are changed (see FIG. 1 (c)).
[0036]
As will be described in detail later, the pattern shape can be formed in any shape such as a spiral shape, a plurality of concentric circles, or a screw shape.
[0037]
In this embodiment, the physical properties of the material refer to a crosslinked structure of a thermoplastic elastomer, and the irradiation of the radiation 9 forms a crosslinked structure (crosslink density) higher than other regions.
[0038]
With such a change in the crosslinked structure, the elasticity changes at the same time, and the region irradiated with the radiation 9 has a high elasticity.
[0039]
As the thermoplastic elastomer used as the material of the seal member 1, for example, a block-type fluorine-based thermoplastic elastomer is used. As the soft segment (fluororubber), for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropene-tetrafluoroethylene terpolymer, and as the hard segment (fluororesin), polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, etc. Is formed. Further, a material in which carbon black is blended with a base polymer can be used.
[0040]
Further, it is preferable to use ionizing radiation in a band capable of efficiently generating a change in physical properties of various materials as the radiation 9 to be irradiated, and for example, an electron beam having an energy of about 150 eV to several MeV is used. In order to allow the electron beam to penetrate deeply, an electron beam having a high energy is required. However, when the electron beam is used for the sealing member 1 having a small thickness, a low energy electron beam of 300 KeV or less can be used.
[0041]
As the emission time, it is also possible to crosslink the material in a required time of 1 second or less by using, for example, an electron beam.
[0042]
Further, it is preferable that the atmosphere when the radiation 9 is irradiated be a vacuum state, a nitrogen gas atmosphere, or the like.
[0043]
The above-described manufacturing method can be formed into a line as a continuous process, and has a very high production efficiency as compared with a manufacturing method using a conventional cutting process.
[0044]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a usage pattern of the sealing member 1 manufactured such that the physical properties of the material are different between the specific area irradiated with the radiation 9 and the other area will be described.
[0045]
FIG. 2 is a diagram showing a groove formed by cross-link density distribution and its use form. FIG. 2A is a perspective view showing the seal member 1 to which the irradiation of radiation has been completed with its irradiation surface facing upward, and FIG. 2B is an enlarged perspective view showing a portion D2 thereof.
[0046]
FIG. 2C is a cross-sectional configuration explanatory view of the sealing device 20 incorporating the sealing member 1 in place of the sealing member 103 of FIG. 5, and FIG. 2D is an enlarged perspective view of a D3 portion thereof.
[0047]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the irradiation region R1 irradiated with the radiation and the non-irradiated region R2 not irradiated with the radiation are formed in the sealing member 1, and the bridge formed by patterning is formed. A structure is formed, ie a patterned distribution of elasticity. In this embodiment, the non-irradiation region R2 is a plurality of annular regions arranged concentrically.
[0048]
Then, as shown in FIG. 2 (c), after the seal member 1 is assembled into the sealing device 20, when the sealing device 20 is mounted in the annular gap between the housing 300 and the shaft 200, the elasticity of the seal member 1 itself increases. The inner diameter portion 1a bends in the axial direction while expanding in diameter, and the portion facing the shaft 200 becomes the sliding surface 1b.
[0049]
On the sliding surface 1b, as shown in FIG. 2D, stress in the direction of the arrow (strain due to tensile stress in the axial and circumferential directions) is generated, and the elasticity is lower than that of the irradiation region R1. The deformation in the irradiation area R2 increases, and a minute groove M1 is formed in the non-irradiation area R2.
[0050]
The groove M1 can exert a fluid pumping function to allow a sealing fluid such as lubricating oil to flow or to be retained in the groove M1, thereby improving the sealing performance of the sealing device 20.
[0051]
Incidentally, the stress for generating groove by the distribution of distortion patterned, the other methods of deflecting the sliding surface as in this embodiment, also be formed by the pressing with a predetermined pressure It is possible.
[0052]
Further, since the thread groove is not cut, breakage of the seal member starting from the cut surface of the thread groove can be prevented, and the durability of the sealing device can be further improved.
[0053]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a more specific manufacturing method of the seal member will be described.
[0054]
The seal member was molded from a material based on a fluorine-based thermoplastic elastomer. Daikin Thermoplastic (trade name) manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used as the base fluoroelastomer. This fluorine-based thermoplastic elastomer flows by heating, and exhibits rubber elasticity when cooled below the crystallization temperature. Utilizing this material property, a sheet is continuously formed using an extruder and a T-die. The sealing member can be easily obtained from this sheet by a method such as punching.
[0055]
A case where an electron beam is used as ionizing radiation will be described. In order to pattern and irradiate the base member with the electron beam onto the sealing member 21 (FIG. 3A), for example, a metal sheet 22 having a pattern cut out as shown in FIG. 3B can be used. In the metal sheet 22, reference numeral 22a denotes a cutout window portion (plural portions).
[0056]
Since the electron beam hardly penetrates through the metal, the fact that the seal member 21 at the portion shielded by the metal is hardly affected by radiation is used.
[0057]
First, a metal sheet 22 having a spirally cut pattern is placed on a sealing member 21 and an electron beam is irradiated thereon, whereby the electron beam can be easily patterned and irradiated (FIG. 3C). ). In FIG. 3, a cross-hatched region 21a is a high electron beam irradiation portion and has high elasticity, and a region 21b is a non-electron beam (low) irradiation portion and has low elasticity.
[0058]
FIG. 4 shows an example of the tensile properties of the DIELER thermoplastic and the material based on this polymer measured by changing the irradiation dose of the electron beam. With the base polymer alone, there is almost no change in 100% modulus and breaking strength due to electron beam irradiation.
[0059]
However, in the case of a material having a blend based on carbon black, it is possible to greatly change the elasticity of the material by changing the irradiation dose of the electron beam. By increasing the irradiation dose of the electron beam, the 100% modulus is improved. By appropriately combining this characteristic with the irradiation pattern, a sealing member for a sealing device suitable for the intended use can be manufactured.
[0060]
The sealing member 21 manufactured by this method has a groove formed in a portion where the electron beam is not (low) irradiated when the shaft is mounted, and exhibits a sealing (pump) function. The sealing member 21 can be mounted on a metal ring or the like as shown in FIG. 2C and used as a sealing device.
[0061]
【The invention's effect】
As described in the embodiment of the present invention, by selectively changing the physical properties of the material with respect to a specific region of the seal member, for example, the shaping of a thread groove can be achieved without using a mechanical process or a press process. At the same time, a sealing device and a method for manufacturing the sealing device that enable production with high production efficiency are obtained.
[0062]
Further, since the thread groove is not cut, breakage of the seal member starting from the cut surface of the thread groove can be prevented, and the durability of the sealing device can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a sheet member according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of a sheet member according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view of a sheet member according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a table showing a relationship between an electron beam irradiation amount and material properties.
FIG. 5 is a diagram of a sealing device having a sheet member according to the prior art.
FIG. 6 is a view related to a conventional method for manufacturing a sealing member.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 seal member 2 extruder 3 sheet die 4 sheet 5 annular member 6 opening 7 mask 8 radiation irradiator 9 radiation

Claims (5)

熱可塑性エラストマーを材料として形成されたシール部材を有し、ハウジングと軸との環状隙間をシールする密封装置において、
前記シール部材は、放射線の照射に応じた螺旋状の弾性の異なる複数の領域を有する、前記軸に摺接する摺動面を備え、
前記摺動面が前記軸の軸方向に撓んだ場合に、前記弾性の異なる複数の領域のうち弾性の低い領域に微少な溝が形成されることを特徴とする密封装置。
In a sealing device having a sealing member formed of a thermoplastic elastomer as a material, and sealing an annular gap between the housing and the shaft,
The seal member has a plurality of regions having different helical elasticities corresponding to irradiation of radiation, and includes a sliding surface that slides on the shaft.
A sealing device, wherein when the sliding surface is bent in the axial direction of the shaft, a minute groove is formed in a region having low elasticity among the plurality of regions having different elasticities.
前記シール部材は平ワッシャ状の環状部材であり、その内径側を拡径させながら軸方向に撓ませてリップ部とし、このリップ部の内周側を摺動面としたことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。The seal member is a flat washer-shaped annular member, and is bent in the axial direction while expanding its inner diameter side to form a lip portion, and the inner peripheral side of the lip portion is used as a sliding surface. Item 2. The sealing device according to Item 1. 前記放射線は電離放射線であることを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。The sealing device according to claim 1, wherein the radiation is ionizing radiation. 前記熱可塑性エラストマーは、フッ素系エラストマーであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の密封装置。The sealing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic elastomer is a fluoroelastomer. ハウジングと軸との環状隙間をシールする密封装置の製造方法において、
熱可塑性エラストマーを材料として前記軸に摺接する摺動面を備えるシール部材を形成し、
前記摺動面に放射線の照射に応じた螺旋状の弾性の異なる複数の領域を形成し、
前記摺動面を前記軸の軸方向に撓ませ前記弾性の異なる複数の領域のうち弾性の低い領域に微少な溝を形成することを特徴とする密封装置の製造方法。
In a method for manufacturing a sealing device for sealing an annular gap between a housing and a shaft,
Forming a seal member having a sliding surface that slides on the shaft using a thermoplastic elastomer as a material,
Form a plurality of regions of different helical elasticity according to the irradiation of radiation on the sliding surface,
A method of manufacturing a sealing device, wherein the sliding surface is bent in the axial direction of the shaft to form a minute groove in a region of low elasticity among the plurality of regions having different elasticities.
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