軸密封系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了軸密封系統(tǒng)。一種軸密封系統(tǒng)，可操作以在開口中密封可旋轉軸，包括內壁，限定了開口，該開口具有溝槽，該溝槽包括第一成角度斜坡部分和形成其中的第二定位肩部。軸密封組件包括盤構件，具有外直徑和延伸穿過盤構件的中心開口。包覆模制到盤構件上的彈性體材料包括大致從中心開口向內延伸以限定軸開口的隔膜，從隔膜徑向向內延伸的軸密封唇部，以及圍繞盤構件的外周在周向上延伸的外環(huán)密封件。軸密封組件安裝到位于外殼中的開口的內壁中的溝槽中，使得外環(huán)密封件與其形成密封。
【專利說明】
軸密封系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明的主題涉及用于旋轉部件的密封件，并且更具體地涉及用于旋轉軸的軸密封系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]旋轉軸在工業(yè)中的眾多應用中用于傳輸旋轉。在機動車輛中，旋轉軸可以用于將由內燃機、電動機或其組合產生的旋轉力傳輸至用于車輛移動的負重輪。旋轉軸通常通過軸開口進入和退出包含被潤滑部件的組件外殼，軸開口需要密封以便防止?jié)櫥瑒┩ㄟ^軸開口離開外殼。
[0003]軸密封系統(tǒng)已經用在軸開口和可旋轉軸之間以防止?jié)櫥瑒┝鞒霾⑶揖芙^灰塵和其他污染物通過軸開口進入。這樣的軸密封系統(tǒng)通常包括杯形金屬殼和內部彈簧，二者被包裹在保護部件的彈性體中，以及形成了作用在軸開口的壁和旋轉軸上的一個或多個密封唇部或密封表面。杯形金屬殼的作用是為軸密封件提供必需的剛度以能夠實現與其相對外殼開口(即軸開口壁)的穩(wěn)定聯接。然而，對于每個應用，由于大小和容納性能需求，需要不同的杯形金屬殼，對于相對簡單的部件導致成本處罰和長的交貨時間。

【發(fā)明內容】

[0004]在示例性實施例中，一種軸密封組件包括盤構件，具有外直徑和延伸穿過該盤構件的中心開口。包覆模制到盤構件上的彈性體材料包括大致從盤構件中的中心開口軸向向內延伸以限定軸開口的隔膜，從隔膜徑向向內延伸的軸密封唇部，以及圍繞盤構件的外周在周向上延伸的外環(huán)密封件。軸密封組件配置用于安裝到具有開槽內壁的外殼開口中，使得外環(huán)密封件進入溝槽以與其形成密封。
[0005]在另一示例性實施例中，可操作以在外殼的開口中密封可旋轉軸的軸密封系統(tǒng)包括限定了開口并且具有底切溝槽的內壁，底切溝槽包括形成在其中的第一成角度斜坡部分以及第二定位肩部。軸密封組件包括盤構件，具有外直徑和延伸穿過該盤構件的中心開口。包覆模制到盤構件上的彈性體材料包括大致從盤構件中的中心開口軸向向內延伸以限定軸開口的隔膜，從隔膜徑向向內延伸的軸密封唇部，以及圍繞盤構件的外周在周向上延伸的外環(huán)密封件。軸密封組件安裝到位于外殼中的開口的內壁中的底切溝槽中，使得外環(huán)密封件就座靠著第二定位肩部并且與其形成了第一密封件，以及就座靠著第一成角度斜坡部分并且與其形成了第二密封件。
[0006]又在另一示例性實施例中，可操作以密封在外殼的開口中的可旋轉軸的軸密封系統(tǒng)包括限定了開口并且具有形成在其中的溝槽的內壁。軸密封組件包括盤構件，具有外直徑和延伸穿過盤構件的中心開口。包覆模制到盤構件上的彈性體材料包括大致從盤構件中的中心開口軸向向內延伸以限定軸開口的隔膜，從隔膜徑向向內延伸的軸密封唇部，以及圍繞盤構件的外周在周向上延伸的外環(huán)密封件。軸密封組件安裝到位于外殼中的開口的內壁中的溝槽中，使得外環(huán)密封件與其形成密封。
[0007]方案1.一種軸密封組件，包括:
盤構件，具有外直徑以及延伸穿過所述盤構件的中心開口 ；
彈性體材料，包覆模制到所述盤構件上并且包括:
隔膜，大致從所述盤構件中的中心開口軸向地向內延伸以限定軸開口；
軸密封唇部，從所述隔膜徑向地向內延伸；以及
外環(huán)密封件，圍繞所述盤構件的外周在周向上延伸，其中，所述軸密封組件配置用于安裝到具有溝槽內壁的外殼開口中，使得所述外環(huán)密封件進入所述溝槽中以與其形成密封。
[0008]方案2.根據方案I所述的軸密封組件，其中，所述盤構件包括類似墊圈的構件。
[0009]方案3.根據方案I所述的軸密封組件，進一步包括:
彈簧座，模制在鄰接所述軸密封唇部的背側的隔膜中；以及彈簧構件，布置在所述彈簧座中。
[0010]方案4.根據方案I所述的軸密封組件，其中，所述包覆模制到所述盤構件上的彈性體材料包括沿著所述盤構件的至少外表面的抗腐蝕密封表面。
[0011]方案5.根據方案I所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括圓形截面。
[0012]方案6.根據方案I所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括非圓形截面。
[0013]方案7.根據方案6所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括橢圓形、小葉形(雙小葉-三小葉形)或方形截面的一個。
[0014]方案8.—種用于在外殼的開口中密封可旋轉軸的軸密封系統(tǒng)，包括:
內壁，限定了所述開口并且具有底切溝槽，所述底切溝槽包括第一成角度斜坡部分以及形成在其中的第二定位肩部；
軸密封組件，包括:
盤構件，具有外直徑以及延伸穿過所述盤構件的中心開口 ；
彈性體材料，包覆模制到所述盤構件上，并且包括:
隔膜，大致從所述盤構件中的所述中心開口軸向地向內延伸以限定軸開口；
軸密封唇部，從所述隔膜徑向向內地延伸；以及外環(huán)密封件，圍繞所述盤構件的外周在周向上延伸；
其中，所述軸密封組件安裝到位于所述外殼中的開口的內壁中的所述底切溝槽中，使得所述外環(huán)密封件就座抵靠所述第二定位肩部并且與其形成了第一密封，以及就座抵靠所述第一成角度斜坡部分并且與其形成第二密封。
[0015]方案9.根據方案8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述盤構件包括類似墊圈的構件。
[0016]方案10.根據方案8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，包覆模制到所述盤構件上的所述彈性體材料包括沿著所述盤構件的至少外表面的抗腐蝕密封表面。
[0017]方案11.根據方案8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述外環(huán)密封件進一步包括圓形截面。
[0018]方案12.根據方案8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述外環(huán)密封件包括非圓形截面。
[0019]方案13.根據方案12所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述外環(huán)密封件包括橢圓形、小葉形(雙小葉形-三小葉形)或方形截面的一個。
[0020]方案14.根據方案8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述底切溝槽和所述外環(huán)密封件限定了空腔，其操作以捕獲污染物并在其之間存儲污染物。
[0021]方案15.根據方案14所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述污染物包括來自所述外環(huán)密封件的外邊緣的分型線毛刺。
[0022]方案16.—種可操作以在外殼的開口中密封可旋轉軸的軸密封系統(tǒng)，包括:
內壁，限定了所述開口并且具有形成在其中的溝槽；
軸密封組件，包括:
盤構件，具有外直徑和延伸穿過所述盤構件的中心開口 ；
彈性體材料，包覆模制到所述盤構件上，并且包括:
隔膜，大致從所述盤構件中的中心開口軸向地向內延伸以限定軸開口；
軸密封唇部，從所述隔膜徑向地向內延伸；以及外環(huán)密封件，圍繞所述盤構件的外周在周向上延伸；
其中，所述軸密封組件安裝到位于所述外殼中的開口的內壁中的溝槽中，使得所述外環(huán)密封件與其形成密封。
[0023]方案17.根據方案16所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述盤構件包括類似墊圈的構件。
[0024]以上特征和優(yōu)點以及本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點從本發(fā)明的下述詳細描述在結合附圖時將是很明顯的。
【附圖說明】
[0025]其他特征、優(yōu)點和細節(jié)僅通過舉例出現在以下實施例的詳細描述中，詳細描述參照附圖，其中:
圖1是體現本發(fā)明的機動車輛的車軸和輪轂組件的剖視圖；
圖2是體現本發(fā)明的特征的軸密封組件的剖視圖；以及圖3是圖2的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0026]以下描述本質上僅是示例性的并且沒有意圖限制當前公開、其應用或用途。應該理解的是，貫穿附圖，對應的附圖標記指示相同或對應的部件和特征。如本文所使用的，術語車輛不限于僅汽車、卡車、有蓬貨車或運動用途車輛，而是包括適于運輸載荷的任何自推進或牽引的運輸工具。所示的實施例可應用于車輛部件，但是在本文所公開的系統(tǒng)可以用于旋轉部件需要在對應開口中密封的任何合適的應用中(例如運輸、能源、機械和航空應用，并且特別地包括許多其他類型的車輛部件和應用)。
[0027]現在參照圖1，在示例性實施例中，示出了具有外殼12的機械裝置10。機械裝置的外殼可以包含用于旋轉的機構，諸如軸承組件13。在實施例中，機械裝置10是應用于機動車輛中的車軸和輪轂組件14。車軸和輪轂組件14包括形成在其中的至少一個圓柱形開口 16。如在本文將進一步詳述地，圓柱形開口 16配置成容納可旋轉軸20 ο可旋轉軸20可以接合在外殼12內可旋轉地操作的齒輪(未示出)或其他驅動器以由此傳遞旋轉至軸20。
[0028]參照圖2和圖3，繼續(xù)參照圖1，在實施例中，圓柱形開口16的內壁24包括圍繞其在周向上延伸的底切溝槽26。底切溝槽26在所示的實施例中包括第一成角度引道或斜坡部分28，以及第二定位肩部或止動器30。底切溝槽26以及相關聯的表面28、30可以機械加工到開口 16的內壁24中，或者在外殼12的鑄造期間可以形成到內壁24中。
[0029]在實施例中，軸密封組件34包括盤構件36，具有外直徑38以及延伸穿過其并具有半徑“R”的中心開口 40 ο在實施例中，盤構件36可以包括類似墊圈的構件。諸如夾緊盤簧的彈簧構件42布置在從盤構件36軸向間隔的位置中并且具有半徑“r”。盤構件36和彈簧構件42對準使得半徑“R”和“r”共用軸密封件34的相同中心軸線44。在實施例中，彈性體材料46包覆模制到盤構件36上。包覆模制的彈性體可以是一個或多個基礎彈性體與多種成分的混合物，成分諸如是增強填充劑、塑化劑、抗氧化劑、加速劑等。這是為了向彈性體提供某些特性的目的，諸如與所接觸流體的兼容性、高度彈性、高度抗磨損性以及低摩擦系數。
[0030]包覆模制的彈性體46限定一些特征，包括圍繞盤構件36的外直徑38在周向上延伸的外環(huán)密封件50。圖2和圖3中所示的外環(huán)密封件限定了在本文將要進一步詳細討論的圓形截面。此外，包覆模制的彈性體46沿著盤構件36的至少外表面54限定了抗腐蝕密封表面52。盤構件的內表面56可以任選地也被封裝。隔膜58大致從盤構件36中的中心開口 40軸向地向內延伸以限定具有軸密封唇部60的軸開口 48，其可以基于軸密封組件34的個體應用而改變配置。彈簧溝槽62也模制在緊密地鄰近軸密封唇部60的背側的位置中，并且配置成在其中容納彈簧構件42。彈簧構件42具有與由軸密封唇部60所提供的動作互補的功能。熱量、機械形變以及外殼12中流體的化學作用影響了彈性體材料46的原始屬性。結果，由軸密封唇部60施加的原始徑向力可以趨向于隨著時間而減小。彈簧構件42的功能是抵消該趨勢并且在可旋轉軸20上提供徑向密封力的穩(wěn)定性。
[0031]軸密封組件34安裝到外殼12的開口16中，使得外環(huán)密封件50進入底切溝槽26并且坐在定位肩部30上以由此參加第一密封線接觸66。底切溝槽的成角度引道28將軸密封組件34引導就位，并且也通過參加與外環(huán)密封件50的第二密封線接觸68而輔助保持軸密封組件34抵靠定位肩部30。結果是在軸密封組件34和開口 16的壁24之間以及在外殼12的外部74和其內部72之間沿著內壁24的重復的雙重密封。此外，第二定位肩部30在外殼12的圓柱形開口 16內定向了軸密封組件34，并且當可旋轉軸20插入其中時同樣定向了可旋轉軸20。
[0032]如在本文所公開的，盤構件36應用作為軸密封組件34中的結構構件具有允許使用更簡單的沖壓支座的優(yōu)點，這導致其自身快速發(fā)展并且低成本制造。盤構件36不要求使用昂貴的、長交貨時間的順序沖模用于制造以及與其相關聯的投資成本。如在本文所公開的，底切溝槽26的使用提供了軸密封件34相對于外殼開口 16和可旋轉軸20的簡單定向。最小化對外密封件50的表面的損傷，這種損作在使用杯形金屬殼體的密封件中是常見的。在所示的實施例中，假如在將軸密封組件34安裝至圓柱形開口 16中期間外環(huán)密封件50的外邊緣76發(fā)生最小的損傷，密封不受影響，因為密封線66和68不受影響。在實施例中，底切溝槽26也可以操作以捕獲污染物，諸如可以從外環(huán)密封件50的外邊緣76向外延伸的分型線毛刺。這樣的毛刺是模制工藝的副產品，并且通常地如果在密封件安裝之前不修整，可以進入外殼12中。在當前軸密封件34的情形中，在底切溝槽26的空腔80中捕獲任何被移除的分型線毛刺，并且被永久地存儲在線接觸密封66與線接觸密封68之間。
[0033]所示的軸密封件的實施例僅是預期落入本發(fā)明范圍內的眾多配置的一個。例如，預想的是，包覆模制的彈性體材料的特征可以廣泛地改變。例如，軸開口 48可以包括一個或多個軸唇部密封件60并且這些密封件可以具有眾多配置。在另一實施例中，外環(huán)密封件50可以包括除了圓形之外的其他截面。這樣的截面可以包括橢圓形、小葉形(雙-小葉形-三小葉形等)、方形等，但是仍然執(zhí)行了在本文所描述的所需多密封功能。盡管已經參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解的是，可以做出各種改變并且等同物可以替換其元件而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，可以做出許多修改以使特定材料情形適用于本發(fā)明的教導而不脫離其基本范圍。因此，旨在使本發(fā)明不限于所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落入本申請范圍內的所有實施例。
【主權項】
1.一種軸密封組件，包括: 盤構件，具有外直徑以及延伸穿過所述盤構件的中心開口 ； 彈性體材料，包覆模制到所述盤構件上并且包括: 隔膜，大致從所述盤構件中的中心開口軸向地向內延伸以限定軸開口； 軸密封唇部，從所述隔膜徑向地向內延伸；以及 外環(huán)密封件，圍繞所述盤構件的外周在周向上延伸，其中，所述軸密封組件配置用于安裝到具有溝槽內壁的外殼開口中，使得所述外環(huán)密封件進入所述溝槽中以與其形成密封。2.根據權利要求1所述的軸密封組件，其中，所述盤構件包括類似墊圈的構件。3.根據權利要求1所述的軸密封組件，進一步包括: 彈簧座，模制在鄰接所述軸密封唇部的背側的隔膜中；以及 彈簧構件，布置在所述彈簧座中。4.根據權利要求1所述的軸密封組件，其中，所述包覆模制到所述盤構件上的彈性體材料包括沿著所述盤構件的至少外表面的抗腐蝕密封表面。5.根據權利要求1所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括圓形截面。6.根據權利要求1所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括非圓形截面。7.根據權利要求6所述的軸密封組件，其中，所述外環(huán)密封件包括橢圓形、小葉形(雙小葉-三小葉形)或方形截面的一個。8.一種用于在外殼的開口中密封可旋轉軸的軸密封系統(tǒng)，包括: 內壁，限定了所述開口并且具有底切溝槽，所述底切溝槽包括第一成角度斜坡部分以及形成在其中的第二定位肩部； 軸密封組件，包括: 盤構件，具有外直徑以及延伸穿過所述盤構件的中心開口 ； 彈性體材料，包覆模制到所述盤構件上，并且包括: 隔膜，大致從所述盤構件中的所述中心開口軸向地向內延伸以限定軸開口； 軸密封唇部，從所述隔膜徑向向內地延伸；以及 外環(huán)密封件，圍繞所述盤構件的外周在周向上延伸； 其中，所述軸密封組件安裝到位于所述外殼中的開口的內壁中的所述底切溝槽中，使得所述外環(huán)密封件就座抵靠所述第二定位肩部并且與其形成了第一密封，以及就座抵靠所述第一成角度斜坡部分并且與其形成第二密封。9.根據權利要求8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，所述盤構件包括類似墊圈的構件。10.根據權利要求8所述的軸密封系統(tǒng)，其中，包覆模制到所述盤構件上的所述彈性體材料包括沿著所述盤構件的至少外表面的抗腐蝕密封表面。
【文檔編號】F16J15/3284GK105987174SQ201610155301
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】J.M.羅佩斯
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司