专利名称：带抗转凸肋的油封的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于旋转构件之间密封的油封，特别是带有防止密封件绕轴或在一孔内转动的弹性凸肋的油封。
在汽车和卡车中，轮毂可转动地通过轴承安装在静止的车轴上。为了使这些轴承始终保持润滑，在靠近轴承处设置有一充满油的空间。在轮毂和车轴之间设置油封以防油从轴承中漏出，并使轴承保持润滑，同时密封轴承使其免受外界污物侵害。
原有的油封是单件孔类密封件，它包括一密封啮合固定在轮毂的一孔中的部分，和一唇部，所述唇部在轮毂和车轴相对旋转时围绕车轴以提供密封。这些密封中存在的问题是与车轴表面接触的唇部磨损很快，从而使其不能再作为密封面。为了解决这一问题，现在在一些密封中采用旋转耐磨表面与密封唇部贴合，以期增加密封件的使用寿命。
这种密封的一个实例在授予考西等的美国专利3，561，770号中公开过。这种密封包括一组件，该组件包括两可相对转动的构件，其中一个构件固定在车轴上，而另一个构件固定在轮毂中的孔中，两构件一起形成旋转密封，其中一个构件带有一耐磨滚筒，而另一构件包括一带环形唇部的旋转密封件，环形唇部与耐磨滚筒贴合。
因为外构件装在轮毂上，它可相对装在车轴上的内构件旋转，这种结构使构件之间呈旋转密封啮合。在这种密封件中，内构件包括一耐磨滚筒部分，外构件上有一带唇部的旋转密封件，所述唇部围绕耐磨滚筒表面旋转并与该表面密封贴合。
虽然这些密封解决了密封快速磨损的问题，但它们不但需要在两构件之间进行油封，而且在密封件与轮毂孔贴合处和绕车轴的外周处也需要油封。这些密封件通常包括一第一环形表面，该表面压配合在轮毂的孔中，带有压配合密封件的轮毂然后作为一整体组件安装在车轴上。
为了防止车轴和密封件之间的相对转动，设置带有径向突出的环形凸肋的弹性密封件，并用其围绕潜在的车轴粗糙面进行密封。这些凸肋需要承受相当大的径向变形，以便在车轴上产生必要的摩擦啮合力，防止在使用中产生相对转动。这种相当大程度的凸肋变形对油封的轴向移动产生很大的阻力。在将密封件沿车轴安装在车轴上时必须克服这一阻力。这种凸肋结构在授予布雷德福特的美国专利3，356，376号中示出，它虽然相对原有密封件来说有一定优点，但在安装时有些麻烦。
就补偿轮毂孔和车轴上的一些缺点和安装简便性来说，这些种类的密封较之原有金属与金属接触的密封设计来说有一定的进步。然而，为了确保密封件被安装到位，安装时必须非常小心而且不能产生过大的变形。使用不合适的安装工具常常会损坏密封或使密封件变形超过设计限度，结果降低了密封效果。
为了在弹性密封件和车轴的外表面间形成必要的摩擦啮合，必须使密封件和车轴间呈紧密的压配合，这样就需要很大的轴向安装力。这些安装力必须沿密封件的圆周恰当分布，以便将密封均匀地插在车轴上，从而使密封件避免产生过度的变形。但是，如果施加在密封件上的安装力不均匀，比如使用不适当的安装工具，就会造成密封件的结构部分永久变形，导致密封件损坏。
因此，需要设计一种容易安装，且安装力较小，在安装时不易损坏的密封件，该密封还能与车轴或轮毂表面产生必要的接合力，以防止它们之间的相对转动。
本发明的油封包括一外环形密封件，它有一第一密封表面，该密封表面不可转动地摩擦啮合在车轮轮毂的一孔中;一内环形密封件，它包括一第二密封表面，该密封表面不可转动地摩擦啮合在一车轴上;一旋转密封件，它固定在前述两密封件的其中之一上，并相对另一密封件呈旋转密封接合;一抗转密封结构，它固定在前述第一或第二密封表面上，并带有径向突出的环形密封部分，以便在相应的密封件和车轴或轮毂孔之间提供一油封;该密封结构还包括多个周向分开、径向突出的固定凸肋。该固定凸肋用于防止内环形密封件或外环形密封件相对相应的车轴或轮毂孔发生转动。
本发明的目的是提供一种油封，它可以设置在车轴和/或轮毂孔中，并在相应的车轴或轮毂孔和密封件之间提供足够的抗转密封力，以阻止发生相对转动。
本发明的另一目的是提供这样一种密封，它只需用很小的轴向安装力安装，所以在安装时非常简便快捷，而且不易损坏密封件。
图1是一局部剖视图，表示用于车辆的车轴和轮毂中的本发明的油封;
图2是本发明的油封的一透视图，表示密封件上的凸肋;
图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线剖开的，放大的局部剖视图，表示密封面和凸肋;
图4是一轴向端视图，表示带有另外一种凸肋的本发明油封的实施例;
图5是沿图4中Ⅴ-Ⅴ线截取的部分剖去的一剖视图，表示凸肋的侧面轮廓;
图6是一部分剖去的轴向端视图，表示凸肋的第三种实施例;
图7是沿图6中Ⅶ-Ⅶ线的视图，表示油封的内表面;
图8是凸肋设在油封的外周面上时油封的透视图。
参看图1，本发明的油封以标号10表示。油封10在车辆的车轴12和可旋转的轴壳或轮毂14之间提供旋转密封。
在典型的应用中，轮毂14通过一对锥形滚柱轴承16可旋转地安装在车辆12上。图1所示的车轴12的部分上只有一个轴承16，第二个滚柱轴承装在车轴12的外端(图未示)，车轴的外端由一端盖密封，以防止润滑油泄漏。轮毂14中有一空间18，其中充满油或其它润滑剂。
轴承16压配合在轮毂和车轴各自的槽20和22中，以使车轴12和可旋转的轴壳成轮毂14之间在较小的摩擦力下相对转动。一般来说，车轴是固定不动的，而轴壳或轮毂14可绕车轴转动，轮毂14上装有一车轮。然而，本发明也可用于任何轴壳和轴之间，或者将轴壳14固定，而使轴12转动。
参看图1、2和3，油封10包括一外环形密封件24，它有一第一密封面26，密封面26压配合在轮毂14的孔28中，呈金属与金属接触的状态;一内环形密封件30，它有一第二密封面32，并不可转动地，摩擦地与车轴12接合，呈密封状态;一旋转密封件34，它固定在外环形密封件上，并相对内环形密封件呈旋转密封接合状态。旋转密封件最好包括一弹性密封件36，密封件36模制并固定在外环形密封件26上。密封件36与内环形密封件30上的一耐磨筒面38接合，密封件36与外环形密封件26和轮毂14一起围绕内环形密封件30和车辆12旋转。
本发明的一重要部分是一以标号40表示的抗转结构。抗转结构40包括一径向延伸的环形密封部分42，它在密封件30和车轴12之间提供一油封。抗转结构40还包括多个周向隔开、径向突出的固定凸肋44，凸肋44用于防止内环形密封件30和车轴12之间的相对转动。
这种结构可减小安装密封件时的轴向力，因为环形部分42主要用于车轴周围的密封。与先有技术中不同的是，环形部分42不用承受油封10和车轴12之间的旋转力。因为不需要防止转动的强大压力，所以环形部分42在装到车轴12上后只要有较小的径向变形。相反，凸肋44主要用于承受旋转力。环形部分42提供围绕车轴12的密封，而凸肋44提供径向指向的抗转压力，以防止油封和密封件30相对车轴12转动。
从图3中可见，油封10可由三个构件组成，即一个外环形密封件26，一个内环形密封件30和一组装件46。外环形密封件26包括一与圆孔啮合部分48，其后为阶梯部分50。一轴向延伸部分52，一后弯部分54，一弯曲部分56和一径向向内延伸的凸缘部分58。
在组装油封10之前，在外环形密封件26上模制一弹性密封件36。密封件36包括一对防尘唇部62和64，它们与组装件46的轴向伸展面66贴合。组装件46包括一轴向伸展外部分66和一轴向伸展内部分70以及一径向延伸部分68，内部分70是由延伸部分68向内折轴向延伸而成。
内周密封件30包括一轴向延伸的第一加强部分72和第二加强部分76，部分72和76之间通过一阶梯部分74相连接，第二加强部分76与径向延伸部分78相接，而部分78与一轴向延伸凸缘80相接，凸缘80与部分72和76指向一致，抗转密封结构40模制在内环形密封件30上，并固定在第二加强部分76上，加强部分76对弹性抗转密封件40起加强作用。
在组装油封10时，将带有模制在其上的密封件36的外环形密封件26插入内环形密封件30，使密封件36的密封唇贴合在耐磨表面38上。将润滑剂，比如黄油填入空间82、84、86中。然后将组装件46插入组件中，使得密封唇62和64与组装件46的部分66贴合，部分68与内环形密封件30的阶梯部分74接触，而部分70与部分72贴合。内环形密封件30的凸缘部分88拐弯使组装件46固定在整个组件中。
环形弹簧90压在密封件36上，使密封唇部分92与耐磨筒面38贴合。密封件36上还有垫块94，以保证它与组装件46相抵。垫块94设计成经过一段时间使用后会被磨损掉一部分，从而使垫块和组装件46在密封旋转当中基本上不接触。
抗转密封结构最好包括一第一轴向部分和一第二轴向部分，第一轴向部分上有一对径向延伸的环形凸缘部分96、98，第二轴向部分上包括几组轴向平齐、径向向内突出的凸肋100。
在如图2所示的最佳实施例中，有八组沿油封内周面均布的凸肋，每组有五个。如图3所示，凸肋的轴向剖面是一不规则的四边形，两端是斜导引面102和104，这两个导引面便于使油封安装并被导引在车轴的适当位置上。环形凸缘部分96和98及凸肋100最好径向向内延伸到非安装直径处，也就是说该直径小于车轴12的外径，从而当环形凸缘部分96和98以及凸肋100安装到位后就会径向向外变形，以便在车轴12上形成过盈压配合。
环形凸缘部分96和98最好向内突出足够的程度，以便围绕车轴的外周面形成油封，而凸肋100应比凸缘部分96和98更要径向向内突出一些，以便提供必要的机械连接，使内周密封件30固定在车轴12上并与其一同旋转。
抗转密封结构40采用肖氏硬度为70的腈橡胶材料。其它适合于本发明的材料包括硅树脂，氟橡胶和聚丙烯酸材料。肖氏70为本发明的优选硬度，而通过调节凸肋100和凸缘96和98的深度也可采用较软或较硬的材料，只要能够围绕车轴提供必要的抗转性能和密封连接即可。
由于凸缘96和98在安装时只有很小程度的弹性压缩，而且仅有凸肋100的宽度在安装后啮合在车轴12上，所以在安装时，油封和车轴12之间的摩擦负荷减小了许多。采用凸肋减小或缩小了表面接触，从而与连续的环形凸缘相比，材料的变形小了。材料变形小导致摩擦力降低，这样就降低了凸肋与车轴或凸肋与孔之间的安装力。此外，斜面104有助于油封围绕车轴12定心。
图4和5示出本发明的另一实施例，其中轴向延伸的凸肋200具有圆弧形的截面轮廓。已经发现该实施例的结构最好采用均布的凸肋组，每组有九个凸肋。在该实施例中，围绕油封10的周面共有八组均布的凸肋组，每组九个。
在图6和7示出的第三实施例中，沿密封件的周面排列有每组六个倾斜的凸肋，每组中的凸肋倾斜方向相同，而各组之间倾斜方向相反。凸肋包括第一组凸肋300，它们沿第一角度方向倾斜，还有第二组凸肋302，它们向相反的角度方向倾斜，如图7所示。这些凸肋组围绕油封的周面交错排列，并可能比其它实施例中的凸肋向内更突出一些。当将油封安装到车轴上后，凸肋组与车轴的轴线成一角度。啮合在车轴上的凸肋300和302可防止它们向任何方向转动，因为这些凸肋组是交错排列的。
前面对啮合在车轴上的抗转凸肋进行了描述，然而它们也可设置在外环形密封件上，与轮毂上的孔啮合。如图8所示，抗转凸肋设置在密封件10的外周面上，在轮毂和密封件之间设置密封，并设有容易安装的抗转结构。
上面参照附图对本发明进行了描述，应当理解的是前面所用的术语仅起说明作用，而没有限制的意思。很显然，参考上述的教导还可对本发明作出一些变换或变型，它们都应包括在本申请的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种润滑剂密封件，它包括一外环形密封件，它带有一第一密封表面，该密封表面不可转动地摩擦密封啮合在一孔中；一内环形密封件，它带有一第二密封表面，该密封表面不可转动地摩擦密封啮合在一轴上；固定在前述内、外环形密封件其中之一上的密封装置，该密封装置相对另一所述密封件呈旋转密封接合状态；设置在前述第一和第二密封表面其中之一上的抗转密封装置，它包括一径向突出的环形密封部分，用于在相应的密封件和孔或轴之间提供油封，还包括多个周向隔开径向突出的凸肋，用于防止内、外环形密封件其中之一和对应的轴或孔之间发生相对转动。
2.如权利要求1所述的密封件，其中所述的抗转密封装置设置在第二密封表面上，以便在内环形密封件和所述的轴之间提供抗转啮合力。
3.如权利要求1所述的密封件，其中所述的抗转密封装置设置在第一密封表面上，以便在外环形密封件和所述的孔之间提供抗转啮合力。
4.如权利要求2所述的密封件，其中所述凸肋径向向内突出并轴向对齐。
5.如权利要求2所述的密封件，其中所述的凸肋包括几组沿密封件周向隔开设置的凸肋组，每组中的凸肋紧密排列并互相对齐。
6.如权利要求5所述的密封件，其中至少一组凸肋沿轴向延伸，其轴向截面呈不规则的四边形。
7.如权利要求5所述的密封件，其中至少一组凸肋的截面呈弓形。
8.如权利要求7所述的密封件，其中所述的凸肋组相对轴向倾斜设置，每两组相邻的凸肋倾斜方向相反。
全文摘要
一种组合油封件10，它带有轴向延伸径向突出的弹性凸肋44，用于防止油封件(24，30)其中之一围绕轴12或在孔28中发生相对转动。凸肋44可减小安装力，从而在安装时不会导致密封件过度变形而损坏密封件。
文档编号F16J15/32GK1032066SQ8810456
公开日1989年3月29日 申请日期1988年7月23日 优先权日1987年7月23日
发明者道格拉斯B·鲍尔, 史蒂文R·威尔克宁 申请人:联邦火车头公司