轴密封系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了轴密封系统。一种轴密封系统，可操作以在开口中密封可旋转轴，包括内壁，限定了开口，该开口具有沟槽，该沟槽包括第一成角度斜坡部分和形成其中的第二定位肩部。轴密封组件包括盘构件，具有外直径和延伸穿过盘构件的中心开口。包覆模制到盘构件上的弹性体材料包括大致从中心开口向内延伸以限定轴开口的隔膜，从隔膜径向向内延伸的轴密封唇部，以及围绕盘构件的外周在周向上延伸的外环密封件。轴密封组件安装到位于外壳中的开口的内壁中的沟槽中，使得外环密封件与其形成密封。
【专利说明】
轴密封系统
技术领域
[0001]本发明的主题涉及用于旋转部件的密封件，并且更具体地涉及用于旋转轴的轴密封系统。
【背景技术】
[0002]旋转轴在工业中的众多应用中用于传输旋转。在机动车辆中，旋转轴可以用于将由内燃机、电动机或其组合产生的旋转力传输至用于车辆移动的负重轮。旋转轴通常通过轴开口进入和退出包含被润滑部件的组件外壳，轴开口需要密封以便防止润滑剂通过轴开口离开外壳。
[0003]轴密封系统已经用在轴开口和可旋转轴之间以防止润滑剂流出并且拒绝灰尘和其他污染物通过轴开口进入。这样的轴密封系统通常包括杯形金属壳和内部弹簧，二者被包裹在保护部件的弹性体中，以及形成了作用在轴开口的壁和旋转轴上的一个或多个密封唇部或密封表面。杯形金属壳的作用是为轴密封件提供必需的刚度以能够实现与其相对外壳开口(即轴开口壁)的稳定联接。然而，对于每个应用，由于大小和容纳性能需求，需要不同的杯形金属壳，对于相对简单的部件导致成本处罚和长的交货时间。
【发明内容】
[0004]在示例性实施例中，一种轴密封组件包括盘构件，具有外直径和延伸穿过该盘构件的中心开口。包覆模制到盘构件上的弹性体材料包括大致从盘构件中的中心开口轴向向内延伸以限定轴开口的隔膜，从隔膜径向向内延伸的轴密封唇部，以及围绕盘构件的外周在周向上延伸的外环密封件。轴密封组件配置用于安装到具有开槽内壁的外壳开口中，使得外环密封件进入沟槽以与其形成密封。
[0005]在另一示例性实施例中，可操作以在外壳的开口中密封可旋转轴的轴密封系统包括限定了开口并且具有底切沟槽的内壁，底切沟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。轴密封组件包括盘构件，具有外直径和延伸穿过该盘构件的中心开口。包覆模制到盘构件上的弹性体材料包括大致从盘构件中的中心开口轴向向内延伸以限定轴开口的隔膜，从隔膜径向向内延伸的轴密封唇部，以及围绕盘构件的外周在周向上延伸的外环密封件。轴密封组件安装到位于外壳中的开口的内壁中的底切沟槽中，使得外环密封件就座靠着第二定位肩部并且与其形成了第一密封件，以及就座靠着第一成角度斜坡部分并且与其形成了第二密封件。
[0006]又在另一示例性实施例中，可操作以密封在外壳的开口中的可旋转轴的轴密封系统包括限定了开口并且具有形成在其中的沟槽的内壁。轴密封组件包括盘构件，具有外直径和延伸穿过盘构件的中心开口。包覆模制到盘构件上的弹性体材料包括大致从盘构件中的中心开口轴向向内延伸以限定轴开口的隔膜，从隔膜径向向内延伸的轴密封唇部，以及围绕盘构件的外周在周向上延伸的外环密封件。轴密封组件安装到位于外壳中的开口的内壁中的沟槽中，使得外环密封件与其形成密封。
[0007]方案1.一种轴密封组件，包括:
盘构件，具有外直径以及延伸穿过所述盘构件的中心开口 ；
弹性体材料，包覆模制到所述盘构件上并且包括:
隔膜，大致从所述盘构件中的中心开口轴向地向内延伸以限定轴开口；
轴密封唇部，从所述隔膜径向地向内延伸；以及
外环密封件，围绕所述盘构件的外周在周向上延伸，其中，所述轴密封组件配置用于安装到具有沟槽内壁的外壳开口中，使得所述外环密封件进入所述沟槽中以与其形成密封。
[0008]方案2.根据方案I所述的轴密封组件，其中，所述盘构件包括类似垫圈的构件。
[0009]方案3.根据方案I所述的轴密封组件，进一步包括:
弹簧座，模制在邻接所述轴密封唇部的背侧的隔膜中；以及弹簧构件，布置在所述弹簧座中。
[0010]方案4.根据方案I所述的轴密封组件，其中，所述包覆模制到所述盘构件上的弹性体材料包括沿着所述盘构件的至少外表面的抗腐蚀密封表面。
[0011]方案5.根据方案I所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括圆形截面。
[0012]方案6.根据方案I所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括非圆形截面。
[0013]方案7.根据方案6所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括椭圆形、小叶形(双小叶-三小叶形)或方形截面的一个。
[0014]方案8.—种用于在外壳的开口中密封可旋转轴的轴密封系统，包括:
内壁，限定了所述开口并且具有底切沟槽，所述底切沟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；
轴密封组件，包括:
盘构件，具有外直径以及延伸穿过所述盘构件的中心开口 ；
弹性体材料，包覆模制到所述盘构件上，并且包括:
隔膜，大致从所述盘构件中的所述中心开口轴向地向内延伸以限定轴开口；
轴密封唇部，从所述隔膜径向向内地延伸；以及外环密封件，围绕所述盘构件的外周在周向上延伸；
其中，所述轴密封组件安装到位于所述外壳中的开口的内壁中的所述底切沟槽中，使得所述外环密封件就座抵靠所述第二定位肩部并且与其形成了第一密封，以及就座抵靠所述第一成角度斜坡部分并且与其形成第二密封。
[0015]方案9.根据方案8所述的轴密封系统，其中，所述盘构件包括类似垫圈的构件。
[0016]方案10.根据方案8所述的轴密封系统，其中，包覆模制到所述盘构件上的所述弹性体材料包括沿着所述盘构件的至少外表面的抗腐蚀密封表面。
[0017]方案11.根据方案8所述的轴密封系统，其中，所述外环密封件进一步包括圆形截面。
[0018]方案12.根据方案8所述的轴密封系统，其中，所述外环密封件包括非圆形截面。
[0019]方案13.根据方案12所述的轴密封系统，其中，所述外环密封件包括椭圆形、小叶形(双小叶形-三小叶形)或方形截面的一个。
[0020]方案14.根据方案8所述的轴密封系统，其中，所述底切沟槽和所述外环密封件限定了空腔，其操作以捕获污染物并在其之间存储污染物。
[0021]方案15.根据方案14所述的轴密封系统，其中，所述污染物包括来自所述外环密封件的外边缘的分型线毛刺。
[0022]方案16.—种可操作以在外壳的开口中密封可旋转轴的轴密封系统，包括:
内壁，限定了所述开口并且具有形成在其中的沟槽；
轴密封组件，包括:
盘构件，具有外直径和延伸穿过所述盘构件的中心开口 ；
弹性体材料，包覆模制到所述盘构件上，并且包括:
隔膜，大致从所述盘构件中的中心开口轴向地向内延伸以限定轴开口；
轴密封唇部，从所述隔膜径向地向内延伸；以及外环密封件，围绕所述盘构件的外周在周向上延伸；
其中，所述轴密封组件安装到位于所述外壳中的开口的内壁中的沟槽中，使得所述外环密封件与其形成密封。
[0023]方案17.根据方案16所述的轴密封系统，其中，所述盘构件包括类似垫圈的构件。
[0024]以上特征和优点以及本发明的其他特征和优点从本发明的下述详细描述在结合附图时将是很明显的。
【附图说明】
[0025]其他特征、优点和细节仅通过举例出现在以下实施例的详细描述中，详细描述参照附图，其中:
图1是体现本发明的机动车辆的车轴和轮毂组件的剖视图；
图2是体现本发明的特征的轴密封组件的剖视图；以及图3是图2的局部放大图。
【具体实施方式】
[0026]以下描述本质上仅是示例性的并且没有意图限制当前公开、其应用或用途。应该理解的是，贯穿附图，对应的附图标记指示相同或对应的部件和特征。如本文所使用的，术语车辆不限于仅汽车、卡车、有蓬货车或运动用途车辆，而是包括适于运输载荷的任何自推进或牵引的运输工具。所示的实施例可应用于车辆部件，但是在本文所公开的系统可以用于旋转部件需要在对应开口中密封的任何合适的应用中(例如运输、能源、机械和航空应用，并且特别地包括许多其他类型的车辆部件和应用)。
[0027]现在参照图1，在示例性实施例中，示出了具有外壳12的机械装置10。机械装置的外壳可以包含用于旋转的机构，诸如轴承组件13。在实施例中，机械装置10是应用于机动车辆中的车轴和轮毂组件14。车轴和轮毂组件14包括形成在其中的至少一个圆柱形开口 16。如在本文将进一步详述地，圆柱形开口 16配置成容纳可旋转轴20 ο可旋转轴20可以接合在外壳12内可旋转地操作的齿轮(未示出)或其他驱动器以由此传递旋转至轴20。
[0028]参照图2和图3，继续参照图1，在实施例中，圆柱形开口16的内壁24包括围绕其在周向上延伸的底切沟槽26。底切沟槽26在所示的实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动器30。底切沟槽26以及相关联的表面28、30可以机械加工到开口 16的内壁24中，或者在外壳12的铸造期间可以形成到内壁24中。
[0029]在实施例中，轴密封组件34包括盘构件36，具有外直径38以及延伸穿过其并具有半径“R”的中心开口 40 ο在实施例中，盘构件36可以包括类似垫圈的构件。诸如夹紧盘簧的弹簧构件42布置在从盘构件36轴向间隔的位置中并且具有半径“r”。盘构件36和弹簧构件42对准使得半径“R”和“r”共用轴密封件34的相同中心轴线44。在实施例中，弹性体材料46包覆模制到盘构件36上。包覆模制的弹性体可以是一个或多个基础弹性体与多种成分的混合物，成分诸如是增强填充剂、塑化剂、抗氧化剂、加速剂等。这是为了向弹性体提供某些特性的目的，诸如与所接触流体的兼容性、高度弹性、高度抗磨损性以及低摩擦系数。
[0030]包覆模制的弹性体46限定一些特征，包括围绕盘构件36的外直径38在周向上延伸的外环密封件50。图2和图3中所示的外环密封件限定了在本文将要进一步详细讨论的圆形截面。此外，包覆模制的弹性体46沿着盘构件36的至少外表面54限定了抗腐蚀密封表面52。盘构件的内表面56可以任选地也被封装。隔膜58大致从盘构件36中的中心开口 40轴向地向内延伸以限定具有轴密封唇部60的轴开口 48，其可以基于轴密封组件34的个体应用而改变配置。弹簧沟槽62也模制在紧密地邻近轴密封唇部60的背侧的位置中，并且配置成在其中容纳弹簧构件42。弹簧构件42具有与由轴密封唇部60所提供的动作互补的功能。热量、机械形变以及外壳12中流体的化学作用影响了弹性体材料46的原始属性。结果，由轴密封唇部60施加的原始径向力可以趋向于随着时间而减小。弹簧构件42的功能是抵消该趋势并且在可旋转轴20上提供径向密封力的稳定性。
[0031]轴密封组件34安装到外壳12的开口16中，使得外环密封件50进入底切沟槽26并且坐在定位肩部30上以由此参加第一密封线接触66。底切沟槽的成角度引道28将轴密封组件34引导就位，并且也通过参加与外环密封件50的第二密封线接触68而辅助保持轴密封组件34抵靠定位肩部30。结果是在轴密封组件34和开口 16的壁24之间以及在外壳12的外部74和其内部72之间沿着内壁24的重复的双重密封。此外，第二定位肩部30在外壳12的圆柱形开口 16内定向了轴密封组件34，并且当可旋转轴20插入其中时同样定向了可旋转轴20。
[0032]如在本文所公开的，盘构件36应用作为轴密封组件34中的结构构件具有允许使用更简单的冲压支座的优点，这导致其自身快速发展并且低成本制造。盘构件36不要求使用昂贵的、长交货时间的顺序冲模用于制造以及与其相关联的投资成本。如在本文所公开的，底切沟槽26的使用提供了轴密封件34相对于外壳开口 16和可旋转轴20的简单定向。最小化对外密封件50的表面的损伤，这种损作在使用杯形金属壳体的密封件中是常见的。在所示的实施例中，假如在将轴密封组件34安装至圆柱形开口 16中期间外环密封件50的外边缘76发生最小的损伤，密封不受影响，因为密封线66和68不受影响。在实施例中，底切沟槽26也可以操作以捕获污染物，诸如可以从外环密封件50的外边缘76向外延伸的分型线毛刺。这样的毛刺是模制工艺的副产品，并且通常地如果在密封件安装之前不修整，可以进入外壳12中。在当前轴密封件34的情形中，在底切沟槽26的空腔80中捕获任何被移除的分型线毛刺，并且被永久地存储在线接触密封66与线接触密封68之间。
[0033]所示的轴密封件的实施例仅是预期落入本发明范围内的众多配置的一个。例如，预想的是，包覆模制的弹性体材料的特征可以广泛地改变。例如，轴开口 48可以包括一个或多个轴唇部密封件60并且这些密封件可以具有众多配置。在另一实施例中，外环密封件50可以包括除了圆形之外的其他截面。这样的截面可以包括椭圆形、小叶形(双-小叶形-三小叶形等)、方形等，但是仍然执行了在本文所描述的所需多密封功能。尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可以做出各种改变并且等同物可以替换其元件而不脱离本发明的范围。此外，可以做出许多修改以使特定材料情形适用于本发明的教导而不脱离其基本范围。因此，旨在使本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。
【主权项】
1.一种轴密封组件，包括: 盘构件，具有外直径以及延伸穿过所述盘构件的中心开口 ； 弹性体材料，包覆模制到所述盘构件上并且包括: 隔膜，大致从所述盘构件中的中心开口轴向地向内延伸以限定轴开口； 轴密封唇部，从所述隔膜径向地向内延伸；以及 外环密封件，围绕所述盘构件的外周在周向上延伸，其中，所述轴密封组件配置用于安装到具有沟槽内壁的外壳开口中，使得所述外环密封件进入所述沟槽中以与其形成密封。2.根据权利要求1所述的轴密封组件，其中，所述盘构件包括类似垫圈的构件。3.根据权利要求1所述的轴密封组件，进一步包括: 弹簧座，模制在邻接所述轴密封唇部的背侧的隔膜中；以及 弹簧构件，布置在所述弹簧座中。4.根据权利要求1所述的轴密封组件，其中，所述包覆模制到所述盘构件上的弹性体材料包括沿着所述盘构件的至少外表面的抗腐蚀密封表面。5.根据权利要求1所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括圆形截面。6.根据权利要求1所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括非圆形截面。7.根据权利要求6所述的轴密封组件，其中，所述外环密封件包括椭圆形、小叶形(双小叶-三小叶形)或方形截面的一个。8.一种用于在外壳的开口中密封可旋转轴的轴密封系统，包括: 内壁，限定了所述开口并且具有底切沟槽，所述底切沟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； 轴密封组件，包括: 盘构件，具有外直径以及延伸穿过所述盘构件的中心开口 ； 弹性体材料，包覆模制到所述盘构件上，并且包括: 隔膜，大致从所述盘构件中的所述中心开口轴向地向内延伸以限定轴开口； 轴密封唇部，从所述隔膜径向向内地延伸；以及 外环密封件，围绕所述盘构件的外周在周向上延伸； 其中，所述轴密封组件安装到位于所述外壳中的开口的内壁中的所述底切沟槽中，使得所述外环密封件就座抵靠所述第二定位肩部并且与其形成了第一密封，以及就座抵靠所述第一成角度斜坡部分并且与其形成第二密封。9.根据权利要求8所述的轴密封系统，其中，所述盘构件包括类似垫圈的构件。10.根据权利要求8所述的轴密封系统，其中，包覆模制到所述盘构件上的所述弹性体材料包括沿着所述盘构件的至少外表面的抗腐蚀密封表面。
【文档编号】F16J15/3284GK105987174SQ201610155301
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】J.M.罗佩斯
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司