專利名稱：密封匣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球形萬向節(jié)的密封匣，具有一個球體、一個源自球體的軸頸和容納球體的外殼，其中該密封匣在軸頸與球體外殼之間延伸并且該密封匣具有軸頸側(cè)的密封部位、外殼部位和外殼側(cè)的密封部位并且由至少一種彈性體材料制成。
具有密封匣的球形萬向節(jié)的具體結(jié)構(gòu)參閱例如申請者DE 102 39266 A1的公開文獻。其中在
圖1中以細節(jié)圖示出在軸頸上和外殼上的凸起成形的外殼部位和密封部位。
對于傳統(tǒng)的球形萬向節(jié)的密封匣在密封部位中的密封材料通常由與外殼部位相同的材料制成。這種材料大多是彈性體，通常是橡膠。大多使用氯丁二烯橡膠。
因為密封匣的密封部位由與外殼部位相同的彈性體材料制成，因此必需選擇材料，它在其特性上不僅適用于外殼部位的機械負荷而且適用于密封部位的摩擦要求。
這一點導(dǎo)致，材料選擇得限制在微少的彈性體類型，因為僅僅可以使用其特性輪廓不僅適用于兩個密封部位而且適用于外殼部位的材料。結(jié)果是選擇一種材料，它不僅對于外殼部位而且對于密封部位不是對于這些部位優(yōu)選的材料而是優(yōu)選地兼容這些部位的材料。
因此本發(fā)明的目的是，這樣實現(xiàn)一個球形萬向節(jié)的密封匣，這個密封匣在不同的部位更好地適配于各種要求，例如不僅在機械負荷而且摩擦學(xué)負荷方面。
本發(fā)明的目的通過按照權(quán)利要求1的密封匣得以實現(xiàn)。本發(fā)明的有利擴展結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
本發(fā)明已經(jīng)認識到，如果對于軸頸側(cè)的密封部位和/或外殼側(cè)的密封部位使用與外殼部位不同的材料，則對于球形萬向節(jié)的密封匣和其特性是有利的。所以在軸頸上的密封部位應(yīng)該由滑動性材料制成，它與軸頸材料相比具有微小的摩擦值。此外軸頸側(cè)的密封部位應(yīng)該具有良好的拉和壓變形性。類似地適用于外殼側(cè)的密封部位。而該外殼部位應(yīng)該具有一個足夠的彈性，用于可以實現(xiàn)軸頸的運動。
所述密封匣的密封部位和外殼部位例如在注塑工藝中作為不可分的結(jié)構(gòu)部件制成，其中在不同的部位噴入不同的材料。但是也可以設(shè)想，所述密封部位和外殼部位分別是獨立的結(jié)構(gòu)部件，它們相互連接。
這種連接不僅可以力結(jié)合地、形狀結(jié)合地而且可以材料結(jié)合地建立，和/或材料結(jié)合地與材料連接。這個方法可以在不同的實施例中與其它部件組合，它們由于定心和支撐功能能夠?qū)崿F(xiàn)密封系統(tǒng)功能的進一步升值。這些支撐和定心部件可以分別由不同的材料制成，例如塑料、鋼材或非金屬材料，并且因此根據(jù)在實施例情況中的組合實現(xiàn)簡單且特別耐溫和/或耐腐蝕的支撐和/或定心。
通過對于外殼部位和至少一個密封部位使用不同的材料可以實現(xiàn)在各部位的各特性輪廓的適配性。例如可以在軸頸側(cè)的密封部位上使用滑動友好的彈性體，它附加特別地耐磨。在外殼部位上可以使用特別彈性的彈性體。但是不僅機械特性而且熱特性都可以通過適當(dāng)?shù)牟牧线x擇適配于各部位的要求。
有利的是，不僅軸頸側(cè)而且外殼側(cè)的密封部位都由與外殼部位不同的彈性體材料制成。因此密封匣的所有三個部位都可以適配于確定的特性輪廓。
至少一個密封部位、優(yōu)選兩個密封部位具有對于外殼部位的力結(jié)合和/或形狀結(jié)合和/或材料結(jié)合的連接。由此可以實現(xiàn)密封匣的不同部位和材料的不同連接方法。
例如對于在材料上可以連接的或者能夠絡(luò)合的密封部位和外殼部位材料可以通過摩擦焊接或者通過粘接產(chǎn)生材料結(jié)合的連接。對于既不能在材料上連接也不能絡(luò)合的材料可以選擇簡單的形狀結(jié)合連接。關(guān)于密封匣不同部位的可能的連接形式參閱Dubbel“機械制造手冊”第15卷結(jié)構(gòu)部件連接章節(jié)第387f頁。
在密封匣外殼部位的有利實施例中在外殼部位上接合至少一個加固部件，它優(yōu)選靠近至少一個密封部位設(shè)置。由此在與一個密封部位的連接位置上實現(xiàn)外殼部位的穩(wěn)定性。特別是對于具有不同彈性的材料通過加固部件降低由于彎曲引起的較軟材料的強烈機械應(yīng)力。
對于外殼部位的加固部件補充地可以使至少一個密封部位具有至少一個加固部件，它優(yōu)選靠近外殼部位設(shè)置。該外殼部位和密封部位的加固部件在外殼部位與密封部位之間實現(xiàn)一個特別穩(wěn)定的連接。因此加固部件有效地防止獨立部件的變形并且還可以提高在外殼部位與密封部位接觸位置上的頂壓力。所述加固部件可以通過包圍或澆鑄在外殼部位和/或密封部位的塑料里面，必要時以早期硫化或硫化為基礎(chǔ)。
所述加固部件可以由塑料和/或金屬制成。由塑料制成的加固部件例如可以用于在特別潮濕或含水的環(huán)境中使用。例如在汽車轉(zhuǎn)向部位中的球形萬向節(jié)的密封匣可以通過使用在密封匣表面上接觸到的塑料加固部件防止腐蝕或酸侵害。當(dāng)密封匣和球形萬向節(jié)要求特別高的使用溫度并且塑料的加固部件由于出現(xiàn)軟化不適合的時候，可以使用由金屬制成的加固部件。
所述加固部件與軸頸旋轉(zhuǎn)對稱地設(shè)置。由此圍繞要被密封的部位在軸頸上和/或在球形萬向節(jié)外殼上和在密封部位與外殼部位之間的連接位置上實現(xiàn)均勻的穩(wěn)定性。
在密封匣的有利實施例中所述外殼部位和/或密封部位具有至少一個密封唇，它能夠?qū)崿F(xiàn)相對于軸頸或相對于外殼的密封。這個密封唇例如與板簧類似地可以頂壓在球形萬向節(jié)的軸頸和/或外殼上，該密封唇防止污物或水進入到球體的支承區(qū)。另一方面通過這個密封唇可以防止可能位于球形萬向節(jié)外殼中的油脂或油從密封匣中流出。
為了特別可靠地實現(xiàn)在球形萬向節(jié)軸頸上和/或外殼上的密封，至少在密封部位上具有附加的密封部件作為冗余的密封。這種形式的雙重密封在可能產(chǎn)生的壓力時是特別適合的。
另一有利的擴展結(jié)構(gòu)規(guī)定，至少在軸頸與軸頸側(cè)的密封部位之間和/或在外殼與外殼側(cè)的密封部位之間設(shè)置至少一個定心部件。這個定心部件可以與加固部件類似地構(gòu)成，它能夠?qū)崿F(xiàn)密封匣在球形萬向節(jié)要被密封的表面上的最佳取向。
有利的是，所述外殼部位由優(yōu)選具有硬度約50±10肖特A的氯丁二烯橡膠制成。氯丁二烯橡膠特別耐氣候并且直到約-40℃還是彈性的。此外氯丁二烯橡膠由于其耐油和耐油脂而與眾不同。通過選擇肖特A硬度以適用于外殼部位的范圍調(diào)節(jié)材料的彈性。
對于密封部位可以有利地使用腈橡膠，如HNBR或者氟橡膠(FPM)，優(yōu)選具有硬度約70±10肖特A。這種彈性體具有突出的密封特性并且可以在其滑動特性上通過適當(dāng)?shù)奶砑游镞m配于具體的使用情況。這種材料的重要優(yōu)點是耐拉和壓變形以及更高的耐溫性。
借助于附圖由從屬權(quán)利要求和下面的對有效實施例的描述給出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。
附圖中圖1以截面圖示出密封匣的軸頸側(cè)密封部位，具有密封橡膠和外殼橡膠，它們具有加固部件和組合式加固/定心部件，圖2以截面圖示出圖1中的軸頸側(cè)密封部位，在外殼橡膠中具有變化的組合式加固/定心部件，圖3至6以截面圖示出密封匣軸頸側(cè)的密封部位，具有不同的定心部件實施例，
圖7和8以截面圖示出密封匣軸頸側(cè)密封部位，具有軸頸側(cè)的保護環(huán)，圖9以截面圖示出密封匣軸頸側(cè)密封部位，具有軸頸側(cè)保護環(huán)和設(shè)置在保護環(huán)上的附加密封。
圖1示出密封匣軸頸側(cè)密封部位12的截面圖。該密封匣推到球形萬向節(jié)的軸頸6(只局部示出)上。軸頸側(cè)密封部位12由密封橡膠1組成，它例如應(yīng)該具有下面例數(shù)的特性良好的拉和壓變形，對于軸頸6材料的小摩擦值，直到-20℃的彈性，直到-40℃沒有折斷傾向，盡可能直到120℃的溫度穩(wěn)定性和耐油和油脂性。
為了在軸頸面上密封所述密封橡膠1具有三個在徑向軸頸方向上的密封唇8和兩個在軸頸6軸向上向著杠桿圈7的密封唇。在圖1至9中為了簡化示出密封唇8的未變形狀態(tài)并且因此不僅伸進軸頸6處而且伸進杠桿圈7處。通過杠桿圈7與軸頸6的螺栓緊固使球形萬向節(jié)內(nèi)部空間無縫隙地且密封地封閉。
在圖1的左下面外殼部位13的外殼橡膠2靠近密封橡膠1。該外殼部位13通常對于密封匣具有凸起的橫截面。在圖1中只示出外殼部位13的一部分，因此看不到凸起的曲線。該外殼橡膠2在這里由與密封橡膠1不同的材料制成。該外殼橡膠2應(yīng)該具有下面的特性直到-40℃的耐氣候和彈性，直到約100℃的溫度穩(wěn)定性，其中直到約150℃不應(yīng)該產(chǎn)生燃燒和熔化并且外殼橡膠2還應(yīng)該是耐油和油脂的。所述密封橡膠1和外殼橡膠2在接觸面14上接觸。在接觸面14上或者通過頂壓力和/或通過粘接或者焊接密封橡膠1與外殼橡膠2實現(xiàn)球形萬向節(jié)的密封封閉。
在接觸面14處在密封橡膠1中加工一個加固部件3，它具有一個拐角的橫截面。相應(yīng)地在外殼橡膠2中加工一個組合式的加固/定心部件5。這個組合式的加固/定心部件5局部地被外殼橡膠2包圍并且組合式加固/定心部件的其它局部在徑向和軸向上向著軸頸6延伸。該組合式加固/定心部件5安置在軸頸6的軸肩上并由此防止外殼部位在軸頸軸肩方向上的滑移。該組合式加固/定心部件5一方面用于使外殼部位13向著軸頸6定心并且防止滑移，另一方面用于在與密封橡膠1的加固部件3的接觸面14處實現(xiàn)在外殼部位13與密封部位12的材料之間的穩(wěn)定且密封的連接。
圖2示出圖1中軸頸側(cè)密封部位12的相同截面圖。與圖1不同在圖2中所述外殼橡膠2的組合式加固/定心部件5不同地構(gòu)成。該組合式加固/定心部件5只在軸向上接觸軸頸3，但是不圍卡軸頸6的軸肩6.1。由此沿著軸頸6能夠?qū)崿F(xiàn)外殼橡膠2的定心定位并且同時實現(xiàn)外殼橡膠的軸向移動。
圖3示出密封匣軸頸側(cè)密封部位12的另一可能的實施例。在將密封匣裝配到球形萬向節(jié)上時首先使具有幾乎S形橫截面的圓定心部件11在錐形軸頸6上推到直到頂靠在軸頸6的軸肩6.1上。然后將外殼部位13的外殼橡膠2推到軸頸6和定心部件11上。該外殼橡膠2通過定心部件11以對于軸頸6的恒定距離并圍繞軸頸固定。在下一步驟中將密封橡膠1推到軸頸6上。由此使伸進外殼橡膠2與定心部件11之間的空隙里面的密封橡膠1力結(jié)合地固定。在軸頸6的表面上定心部件11起到一定的密封保護的作用。但是密封匣在軸頸6上的密封主要通過三個軸頸側(cè)密封唇8和兩個向著密封橡膠1杠桿圈7的密封唇8起作用。在密封橡膠1與外殼橡膠2之間的接觸位置14兩個加固部件3和4起到密封的材料封閉的作用。分別被密封橡膠1和外殼橡膠2包圍的兩個加固部件3和4起到平面頂壓在加固部件3與4之間的橡膠材料上的作用。
圖4示出在圖3中所示的密封匣軸頸側(cè)密封部位12的變化的實施例。在密封橡膠1上在軸向上省去橡膠材料。由此使徑向延伸的密封唇8的數(shù)量減少到兩個并且產(chǎn)生在密封橡膠1與定心部件11之間的空心空間15。在這個限定在軸頸6上的空心空間15中例如可以加入油脂，它附加地密封在這個部位。對此也可以選擇在空心空間15中加入潤滑介質(zhì)、例如油，它減少密封橡膠1與軸頸6之間的摩擦。
圖5和圖6分別示出具有不同定心部件11的軸頸側(cè)密封部位12的其它不同實施例。與在圖4中所示的變化不同在密封橡膠1與外殼橡膠2之間的整個接觸面14平行于軸頸6的縱軸線延伸。該外殼橡膠2一直延伸到杠桿圈7?，F(xiàn)在外殼橡膠2的一個密封唇9密封在杠桿圈7上并且密封橡膠1的三個密封唇8密封球形萬向節(jié)的內(nèi)部空間。
圖7和圖8分別示出軸頸側(cè)密封部位12的其它不同實施例。在兩個附圖中在軸頸6的軸肩6.1上安置一個保護環(huán)11.1。這個保護環(huán)11.1不僅在軸向而且在徑向在軸頸6與定心部件11之間延伸，它防止摩擦和與此相關(guān)的在定心部件11處的磨損。由此使其軸頸側(cè)密封部位12這樣構(gòu)成的密封匣具有更長的使用壽命。
按照圖8所述定心部件11由匣側(cè)的定心環(huán)11.2構(gòu)成，它是保護環(huán)11.1的對應(yīng)移動面。在此實現(xiàn)這些相互間旋轉(zhuǎn)活動的結(jié)構(gòu)部件的確定的且防腐蝕的導(dǎo)向。通過適當(dāng)?shù)牟牧细薄⒗玟搶︿摽梢詫崿F(xiàn)匣側(cè)的定心環(huán)11.2與保護環(huán)11.1的少摩擦的相對旋轉(zhuǎn)。
在圖9中示出在軸頸側(cè)密封部位12中的保護環(huán)11.1的另一實施例。這個保護環(huán)11.1與圖7和8的保護環(huán)11.1相比在錐形延伸的軸頸6的更大局部部位上延伸并且在下部具有一個曲折。在保護環(huán)11.1上的這個曲折中可以壓進第二密封橡膠10。第二密封橡膠10附加地起到作為軸頸6上的對于密封橡膠1和外殼橡膠2的密封唇8和9的冗余密封的作用。
當(dāng)然，本發(fā)明的上述特征不只應(yīng)用于上述的組合，而且也可以用于其它組合或獨立位置，而不離開本發(fā)明的范圍。
標(biāo)號表1密封橡膠
2外殼橡膠3密封橡膠的加固部件4外殼橡膠的加固部件5外殼橡膠的組合式加固/定心部件6軸頸(僅部分示出)6.1軸頸的軸肩7杠桿圈8密封橡膠的密封唇9外殼橡膠的密封唇10密封橡膠11定心部件11.1保護環(huán)11.2定心環(huán)12軸頸側(cè)密封部位13外殼部位(僅部分示出)14接觸面軸頸側(cè)密封部位和外殼部位的接觸面15空心空間
權(quán)利要求
1.一種球形萬向節(jié)的密封匣，具有球體、源自球體的軸頸(6)和容納球體的外殼，其中該密封匣在軸頸(6)與球體外殼之間延伸并且該密封匣具有軸頸側(cè)的密封部位(12)、外殼部位(13)和外殼側(cè)的密封部位并且外殼部位(13)由至少一種彈性體材料制成，其特征在于，所述密封匣軸頸側(cè)的密封部位(12)由一種與用于密封匣外殼部位(13)的材料不同的材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的密封匣，其特征在于，對于軸頸側(cè)的密封部位(12)所使用的材料是彈性體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的密封匣，其特征在于，不僅軸頸側(cè)的密封部位(12)而且外殼側(cè)的密封部位都由另一種與外殼部位(13)不同的彈性體材料制成。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，至少一個密封部位(12)、優(yōu)選兩個密封部位具有對于外殼部位(13)的力結(jié)合和/或形狀結(jié)合和/或材料結(jié)合的連接。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，所述外殼部位(13)具有至少一個加固部件(4)，其優(yōu)選靠近至少一個密封部位(12)設(shè)置。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，至少一個密封部位(12)具有至少一個加固部件(3)，其優(yōu)選靠近外殼部位(13)設(shè)置。
7.如上述權(quán)利要求5和6中任一項所述的密封匣，其特征在于，所述加固部件(3，4)由塑料和/或金屬制成。
8.如權(quán)利要求7所述的密封匣，其特征在于，所述加固部件(3，4)與軸頸(6)旋轉(zhuǎn)對稱地設(shè)置。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，所述外殼部位(13)和/或密封部位(12)具有至少一個密封唇(8，9)，其能夠?qū)崿F(xiàn)在軸頸(6)或外殼上的球形萬向節(jié)內(nèi)部空間的密封。
10.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，至少在密封部位(12)上具有附加的密封部件(10)。
11.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，至少在軸頸(8)與軸頸側(cè)的密封部位(12)之間和/或在外殼與外殼側(cè)的密封部位之間具有至少一個定心部件(11)。
12.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，所述外殼部位(13)由優(yōu)選具有硬度約50±10肖特A的氯丁二烯橡膠制成。
13.如上述權(quán)利要求中任一項所述的密封匣，其特征在于，至少一個密封部位(12)由優(yōu)選具有硬度約70±10肖特A的腈橡膠制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球形萬向節(jié)的密封匣，具有一個球體、一個源自球體的軸頸6和容納球體的外殼，其中該密封匣在軸頸6與球體外殼之間延伸并且該密封匣具有軸頸側(cè)的密封部位12、外殼部位13和外殼側(cè)的密封部位并且由至少一種彈性體材料制成。本發(fā)明的特征是，至少一個密封部位12由一種與外殼部位13不同的彈性體材料制成。
文檔編號F16C11/06GK1969132SQ200580018138
公開日2007年5月23日 申請日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者O·阿貝爾斯 申請人:Zf腓特烈港股份公司