專利名稱：具有改進(jìn)的密封元件結(jié)合接縫的低轉(zhuǎn)矩軸密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及密封組件，更具體地涉及具有PTFE密封唇的旋轉(zhuǎn)式軸密封組件。
背景技術(shù)：
在各種各樣的交通工具中，軸密封被廣泛地應(yīng)用。除了軸密封能夠?qū)πD(zhuǎn)軸或承磨襯套的旋轉(zhuǎn)表面建立可靠的密封之外，為了能夠阻止污染物的進(jìn)入和期望的潤(rùn)滑油的流出，這就需要該密封對(duì)軸提供最小的旋轉(zhuǎn)力矩。密封的旋轉(zhuǎn)力矩的減小可以提高車輛的整體燃油經(jīng)濟(jì)性，由于軸密封對(duì)軸的旋轉(zhuǎn)表面產(chǎn)生更小的阻力，低力矩僅需要較少的寄生馬力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，例如機(jī)軸。因此，已知利用低摩擦材料來(lái)構(gòu)造用于配合旋轉(zhuǎn)表面的密封唇。這種已知的材料中的一種是聚四氟乙烯(PTFE)。為了實(shí)現(xiàn)最佳的密封，需要在PTFE密封唇上提供密封表面以作為單獨(dú)的有效部分來(lái)形成密封。而且，需要在使用過(guò)程中控制PTFE密封唇的撓曲，從而獲得可靠的密封。

發(fā)明內(nèi)容
旋轉(zhuǎn)式軸密封組件包括金屬殼，該金屬殼具有壁和環(huán)形的腿部，該壁圍繞中心軸圓柱形地延伸，該腿部從壁朝著中心軸徑向向內(nèi)延伸。彈性材料結(jié)合至腿部，PTFE密封元件通過(guò)結(jié)合接縫連接至彈性材料。該結(jié)合接縫從腿部徑向向內(nèi)間隔開并且與腿部徑向?qū)R。該結(jié)合接縫為PTFE密封元件提供對(duì)軸或承磨襯套的旋轉(zhuǎn)表面形成和維持可靠密封的能力。該結(jié)合接縫允許PTFE密封元件在使用過(guò)程中根據(jù)需要發(fā)生撓曲，同時(shí)防止彈性材料發(fā)生撓曲。因此，該彈性材料不影響或者基本上不影響PTFE密封元件的撓曲運(yùn)動(dòng)，因此，彈性材料在使用過(guò)程中并不會(huì)減損PTFE密封元件的性能。而且，通過(guò)結(jié)合接縫傳導(dǎo)的負(fù)載被最小化，從而降低了密封組件在該區(qū)域內(nèi)失效的可能性。而且，由于能夠通過(guò)廉價(jià)的彈性材料將PTFE密封元件連接至金屬體(metal earner),該密封組件的制造成本低廉。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的這些和其他方面、特征及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例和最佳實(shí)施方式、所附權(quán)利要求以及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)造的處于未安裝狀態(tài)的軸密封組件的剖視圖；圖2是處于已安裝狀態(tài)的圖1的軸密封組件的視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面構(gòu)造的處于未安裝狀態(tài)的軸密封組件的剖視圖；以及圖4是處于已安裝狀態(tài)的圖3的軸密封組件的視圖。
具體實(shí)施例方式更具體地參考附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)式軸密封組件10，此后被稱為組件10。該組件10具有外部的金屬殼12，在此示出而非限制為大體呈L型，該金屬殼12具有外部的壁14和腿部18，該壁14圍繞組件10的中心軸16圓柱形地或者大體圓柱形地延伸，該腿部18從該壁14朝向該中心軸16徑向向內(nèi)延伸。應(yīng)該理解，殼12的形狀并不局限于所示出的形狀，用于連接至外部殼體的任何合適的形狀都在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。該組件10進(jìn)一步包括彈性材料20 (例如廉價(jià)橡膠)和PTFE密封元件22，該彈性材料20結(jié)合至腿部18，該P(yáng)TFE密封元件22結(jié)合至彈性材料20，其中，夾置于PTFE密封元件22和腿部18之間的彈性材料20形成密封元件結(jié)合接縫24，此后稱為結(jié)合接縫24。該結(jié)合接縫24從腿部18徑向向內(nèi)間隔開并與腿部18在徑向上對(duì)齊。在使用過(guò)程中，該結(jié)合接縫24不影響或者基本上不影響該撓曲運(yùn)動(dòng)，從而允許PTFE密封元件22的有效密封部分在需要的時(shí)候發(fā)生撓曲從而提供可靠的密封。該殼腿部18徑向向內(nèi)延伸至自由端26。在圖1和圖2示出的實(shí)施例中，腿部18具有第一部分28和第二部分30,該第一部分28垂直或者基本垂直于軸16延伸，該第二部分30從該第一部分28延伸至自由端26。該第二部分30大體呈截頭圓錐形且在外部的壁14的正下方從第一部分28徑向延伸，該第二部分30與外部的壁14的至少一部分是徑向間隔開并徑向?qū)R的關(guān)系。該第二部分30部分由殼12的內(nèi)表面32和殼12的外表面34形成，該內(nèi)表面32傾斜地大體面對(duì)外部的壁14，該外表面34傾斜地大體面對(duì)中心軸16。因此，內(nèi)表面32和外表面34傾斜地朝著軸16延伸，其中，內(nèi)表面32傾斜地大體面對(duì)組件10的油側(cè)0，而外表面34傾斜地大體面對(duì)組件10的空氣側(cè)A。因此,在外表面32，第一部分28和外部的壁14之間界定出封閉的環(huán)形口袋36，其中，該口袋36面對(duì)組件10的油側(cè)O。除了形成結(jié)合接縫24之外，該彈性材料20可以圍繞殼12的整個(gè)或者基本上整個(gè)外表面34模塑形成。因此，彈性材料20的徑向最外側(cè)的部分38可以圍繞外部的壁14的外表面34模塑形成，其中，該最外側(cè)的部分38的尺寸在直徑上適合被容置于殼體(未示出)的孔內(nèi)，例如與該殼體線-線配合或者輕微干涉壓配合。此外，彈性材料20可以圍繞腿部第一部分28的外表面34模塑形成。因此，腿部18的整個(gè)外表面34可被彈性材料20覆蓋，從而為殼12提供抗蝕保護(hù)。而且，該彈性材料20可以模塑形成環(huán)形的排除唇(exclusionlip)39。該排除唇39在此示出為在腿部18的第一部分28和第二部分30之間從該結(jié)合接縫懸垂，該排除唇39大體朝著組件10的空氣側(cè)A遠(yuǎn)離PTFE密封元件22以防止污染物接觸到PTFE密封元件22。該P(yáng)TFE密封元件22具有第一結(jié)合部分40和第二無(wú)支撐的未結(jié)合部分42。該結(jié)合部分40沿著結(jié)合接縫24延伸，該結(jié)合接縫24沿著腿部第二部分30的長(zhǎng)度或基本上沿著其長(zhǎng)度延伸。該未結(jié)合部分42大體徑向向內(nèi)朝著軸16延伸至結(jié)合接縫24之外和腿部18的自由端26之外。因此,未結(jié)合部分42形成無(wú)支撐部分,該無(wú)支撐部分徑向?qū)R于外部的壁14的至少一部分延伸。在模塑于殼12之后，且當(dāng)處于未安裝狀態(tài)時(shí)，該無(wú)支撐部分42徑向向內(nèi)延伸至軸旋轉(zhuǎn)表面之外，使得當(dāng)圍繞軸安裝后，該無(wú)支撐部分42的有效密封部分可以根據(jù)該無(wú)支撐部分42的物理特性和材料特性而利用預(yù)先確定的偏折量密封地配合軸。在安裝后，抵靠在軸上的PTFE密封元件22的撓曲完全發(fā)生在無(wú)支撐部分42之上，與結(jié)合接縫24無(wú)關(guān)。因此，無(wú)支撐部分42的撓曲量和作用在無(wú)支撐部分42上的密封力的大小可以被緊緊地控制住。為了便于在使用過(guò)程中抵靠在軸上的PTFE密封元件22的無(wú)支撐部分42的有效密封部分的撓曲，該無(wú)支撐部分42可以形成為具有波形壁，例如在壓印工藝中形成。該波形的壁沿其長(zhǎng)度可以形成為具有均勻的一致的壁厚，或者也可以形成為具有非均勻的壁厚，從而在壁較厚的區(qū)域之間提供較薄厚度的環(huán)形撓曲接縫。在圖3和圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面構(gòu)造的軸密封組件110，其中，相差因子100的相同附圖標(biāo)記用于指示與上述相似的特征。該組件110具有殼112，該殼112帶有圓柱形的外部的壁114和腿部118。該腿部118從外部的壁114垂直地或者基本上垂直地向內(nèi)朝著中心軸116延伸至自由端126。因此，殼112在截面上大體呈現(xiàn)為L(zhǎng)型。彈性材料120結(jié)合至自由端126，其中，該彈性材料120形成截頭圓錐形環(huán)46，該截頭圓錐形環(huán)46從模塑形成(“as molded”)的倒轉(zhuǎn)的鉸鏈區(qū)49朝著組件110的油側(cè)徑向向內(nèi)收斂以提供徑向向內(nèi)面對(duì)的結(jié)合表面48和徑向向外面對(duì)的表面50。而且，彈性材料120形成為具有朝著組件的空氣側(cè)A發(fā)散的排除唇139。當(dāng)處于自由的未偏折的未安裝的狀態(tài)時(shí)，該結(jié)合表面48傾斜地向著軸116并朝著組件的油側(cè)O收斂，而與結(jié)合表面48相對(duì)的表面50與腿部18的自由端126徑向?qū)R地徑向向內(nèi)間隔開，從而在自由端126和表面50之間提供環(huán)形的V形口袋136。該密封組件110具有PTFE密封元件122，該P(yáng)TFE密封元件122具有如上所述的第一結(jié)合部分140和第二無(wú)支撐的未結(jié)合部分142。該結(jié)合部分140沿著結(jié)合接縫124結(jié)合至彈性材料120的結(jié)合表面48，其中，該結(jié)合接縫124與腿部118的自由端126徑向?qū)R地徑向向內(nèi)間隔開。該未結(jié)合部分142大體朝著軸116徑向向內(nèi)地延伸至結(jié)合接縫124之外以形成PTFE密封元件122的無(wú)支撐部分142，該無(wú)支撐部分142如上所述與外部的壁114的至少一部分徑向?qū)R地延伸。在安裝后，抵靠在軸上的PTFE密封元件122的撓曲如上所述基本上發(fā)生在無(wú)支撐部分142之上，與結(jié)合接縫124無(wú)關(guān)，雖然可控的撓曲量可以發(fā)生在與結(jié)合接縫124間隔開的鉸鏈區(qū)49上。因此，無(wú)支撐部分142的撓曲量和作用在無(wú)支撐部分142上的密封力的大小可以被緊緊地控制住。顯然，根據(jù)以上教導(dǎo)，本發(fā)明的許多修正和變型是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可不同于具體描述通過(guò)其他方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種軸密封組件，包括: 金屬殼，該金屬殼具有圍繞中心軸的圓柱形地延伸的壁和從所述壁朝向所述中心軸徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形的腿部； 結(jié)合至所述腿部的彈性材料；以及 通過(guò)結(jié)合接縫連接至所述彈性材料的PTFE密封元件,所述結(jié)合接縫從所述腿部徑向向內(nèi)間隔開并且與所述腿部徑向?qū)R。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述結(jié)合接縫傾斜地向著所述中心軸延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部延伸至一自由端，所述結(jié)合接縫從所述自由端徑向向內(nèi)間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件具有無(wú)支撐部分，該無(wú)支撐部分延伸至所述結(jié)合接縫之外。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件的所述無(wú)支撐部分與所述壁徑向?qū)R。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部具有朝著所述中心軸傾斜地延伸至自由端的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部的所述部分具有徑向向內(nèi)面對(duì)所述中心軸的表面，所述結(jié)合接縫基本上平行于所述表面延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部的所述部分與所述壁的至少一部分徑向?qū)R。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸密封組件，其特征在于，所述結(jié)合接縫從所述腿部的所述表面徑向向內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件與所述壁徑向?qū)R地延伸至所述自由端之外。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件具有無(wú)支撐部分，該無(wú)支撐部分延伸至所述結(jié)合接縫之外。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件的所述無(wú)支撐部分與所述壁徑向?qū)R。
全文摘要
軸密封組件(10)包括金屬殼(12)，該金屬殼(12)具有壁(14)和環(huán)形的腿部(18)，該壁(14)圍繞中心軸(16)圓柱形地延伸，該腿部(18)從該壁(14)朝著中心軸(16)徑向向內(nèi)延伸。彈性材料(20)結(jié)合至腿部(18)，PTFE密封元件(22)通過(guò)結(jié)合接縫連接至彈性材料(20)。該結(jié)合接縫從腿部(18)徑向向內(nèi)間隔開并且與腿部(18)徑向?qū)R，該結(jié)合接縫防止彈性材料(20)發(fā)生撓曲。因此，彈性材料(20)在使用過(guò)程中不會(huì)影響或者基本上不會(huì)影響PTFE密封元件(22)的性能。因此，該結(jié)合接縫為PTFE密封元件(22)對(duì)軸或承磨襯套的旋轉(zhuǎn)表面提供可靠的密封。
文檔編號(hào)F16J15/32GK103109120SQ201180020286
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者戴維·H·托特, 弗雷德里克·R·哈馳, 布倫特·塞德拉 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司