具有靜態(tài)密封和液體密封特征的徑向軸密封件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種配置為容納于殼體內(nèi)并圍繞軸(12)從而將該軸密封件的空氣-側(cè)(A)與該軸密封件的油-側(cè)(O)密封間隔開的徑向軸密封件(10)。該密封件包括環(huán)形安裝部(14)；連接到該安裝部(14)上的彈性密封本體(17)，以及連接到該密封本體(17)上的密封唇(18)。該密封唇具有在油-側(cè)端和空氣-側(cè)自由端之間軸向延伸的環(huán)形內(nèi)密封表面(20)。該內(nèi)密封表面(20)具有第一凹槽區(qū)域(26)和周向連續(xù)的環(huán)形靜態(tài)帶(30)。該第一凹槽區(qū)域與靜態(tài)帶軸向隔開并在靜態(tài)帶與油-側(cè)端之間延伸，從而將潤滑油朝向該密封件的油-側(cè)輸送。該靜態(tài)帶阻止了潤滑油從該密封件的油-側(cè)泄露到空氣-側(cè)。
【專利說明】具有靜態(tài)密封和液體密封特征的徑向軸密封件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致涉及在旋轉(zhuǎn)軸和殼體之間實現(xiàn)流體緊密封的類型的動態(tài)油密封件。
【背景技術(shù)】
[0002]動態(tài)徑向軸油密封件通常被設(shè)計為具有密封件的所謂“油-側(cè)”和“空氣-側(cè)”。這些設(shè)計與密封件在安裝時的定向相關(guān)，油-側(cè)面向殼體的內(nèi)部并與油相接觸，而空氣-側(cè)則面向外并暴露于空氣中。
[0003]在使用時，為了維持有效的密封，理想的是將潤滑油維持在該密封件的油-側(cè)的同時將灰塵和其他污染物阻擋在該密封件的空氣-側(cè)。已知的是在密封唇的密封表面上引入靜態(tài)帶，并且該靜態(tài)帶具有從靜態(tài)帶朝向密封件的油-側(cè)延伸的螺旋槽，從而將潤滑油送回到密封件的油-側(cè)。但是，隨著螺旋槽與靜態(tài)帶的逐漸融合，至少部分潤滑油并非被送回到密封件的油-側(cè)，而是繞開靜態(tài)帶，進而傾向于維持在靜態(tài)帶的空氣側(cè)。由于該密封件具有在密封件的內(nèi)部形成負壓并且使?jié)櫥驮陟o態(tài)帶的空氣側(cè)積累的可能性，并且反過來又能導致集聚并最終導致該靜態(tài)帶的油-側(cè)上的螺旋狀槽喪失將潤滑油送回到密封件的油-側(cè)的能力，因此該密封件的性能并不理想。因此，該密封件的使用壽命，以及通過該密封件保護的軸承或其他元件的使用壽命被縮短。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個當前優(yōu)選方面，提供一種配置為容納于殼體內(nèi)并圍繞軸從而將該軸密封件的空氣-側(cè)與該軸密封件的油-側(cè)密封間隔開的徑向軸密封件。該密封件包括:環(huán)形安裝部；連接到所述安裝部上的彈性密封本體，以及連接到所述密封本體的密封唇。所述密封唇具有在油-側(cè)端和空氣-側(cè)自由端之間軸向延伸的環(huán)形內(nèi)密封表面，所述內(nèi)密封表面具有第一凹槽區(qū)域和環(huán)形靜態(tài)帶(static band)。所述第一凹槽區(qū)域與所述靜態(tài)帶軸向隔開，并在所述靜態(tài)帶與所述油-側(cè)端之間延伸，從而將潤滑油朝向該密封件的油-側(cè)輸送。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第二凹槽區(qū)域沿著所述內(nèi)密封表面從所述靜態(tài)帶朝著所述密封件的所述空氣側(cè)延伸，從而將潤滑油朝著所述密封件的所述油-側(cè)輸送回來。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第一凹槽區(qū)域具有以第一方向定向的多個第一凹槽，所述第二凹槽區(qū)域具有以第二方向定向的多個第二凹槽，其中第一方向與第二方向相同。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]結(jié)合當前優(yōu)選實施例和最佳實施例的詳細描述，以及附圖，本發(fā)明的這些和其它方面、特征和優(yōu)點將會更加易于理解，其中:
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的徑向軸密封件的剖視圖；
[0009]圖1A是類似于圖1示出了配置在軸上的密封件的視圖；
[0010]圖2是圖1所示密封件的根據(jù)本發(fā)明的一方面的密封表面的示意圖；
[0011]圖3是圖1所示密封件的根據(jù)本發(fā)明的另一方面的密封表面的示意圖；
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的徑向軸密封件的剖視圖；
[0013]圖5是圖4所示密封件的根據(jù)本發(fā)明的另一方面的密封表面的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]更具體的參見附圖，圖1和圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的一種徑向軸密封件，下文稱作密封件10，作為示例而非限制，其中該密封件10適用于曲軸箱的應用，用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸12密封以形成徑向軸密封組件13。該密封件10具有油-側(cè)O和軸向相對的空氣-側(cè)A，至于該密封件在安裝時的定向，油-側(cè)O面向被密封的元件的內(nèi)部，空氣-側(cè)A面向被密封的元件所處的外部環(huán)境。該密封件10包括安裝部，例如外殼，也稱作軸環(huán)14，部分地提供為金屬的或聚合物的環(huán)形或圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)15，以及附著于其上的彈性密封材料16。該彈性材料16形成密封本體17并徑向向內(nèi)延伸以提供密封唇18。該密封唇18具有在油-側(cè)端22和空氣-側(cè)自由端24之間軸向延伸的環(huán)形內(nèi)密封表面20。該內(nèi)密封表面20具有沿著與其密封配合的軸12延伸的第一凹槽區(qū)域26和沿著與其密封配合的軸12延伸的第二凹槽區(qū)域28。該第一凹槽區(qū)域26和第二凹槽區(qū)域28彼此通過在其中延伸的環(huán)形的周向連續(xù)的肋，也稱作帶30軸向間隔開。該第一凹槽區(qū)域26配置為使?jié)櫥?例如，油)朝著油-側(cè)O流動，第二凹槽區(qū)域28配置為使?jié)櫥?例如，油)朝著帶30流動并回到油-側(cè)0，此處潤滑油應該繞過帶30流動。同時，在密封唇18和軸12之間不發(fā)生相對運動時，帶30在第一凹槽區(qū)域26和第二凹槽區(qū)域28中間提供靜態(tài)密封，同時阻止?jié)櫥土魅肟諝?側(cè)A并停留在帶30的空氣-側(cè)。因此，避免了潤滑油從油-側(cè)O進入空氣-側(cè)A，以便于抑制負壓在密封件的油側(cè)處積聚，并且在潤滑油繞過帶30時，潤滑油通過第二凹槽區(qū)域28被引導性地快速繞開帶30并回到油-側(cè)O。因此，避免了潤滑油在帶30的空氣-側(cè)累積并停留，反過來又阻止了失效的潤滑油不理想的沉積以及其他形式的污染物在帶30的空氣-側(cè)累積。
[0015]如本領(lǐng)域中所知，根據(jù)具體應用的不同要求，該金屬軸環(huán)14可以是L形，或者也可以是各種其他的配置，例如C形，S形，或環(huán)形，如圖所示。該金屬加強環(huán)結(jié)構(gòu)15示出為至少部分地在外表面上覆蓋有彈性密封材料16，該外表面可以具有波紋32的波狀外形從而在曲軸箱的孔內(nèi)提供隱藏的且流體密封的安裝。
[0016]環(huán)形橋31可操作地將密封唇18與密封本體17連接。該環(huán)形橋31被連接到密封唇18的油側(cè)端22和密封本體17，使得橋31大致從密封唇18橫向地徑向向外延伸，然后以上覆蓋的形式返回到密封唇18的上方并與密封件10的中心軸34成一個角度，對于預定應用理想的是例如大約20-40度之間，盡管該角度可以是與水平線成1-89度之間的任意角度。因此，橋31提供了面向密封件10的空氣-側(cè)A的環(huán)形槽33。
[0017]在松開的，未安裝的狀態(tài)下，該密封唇18與密封件10的中心軸34僅僅成較小的角度，例如1-10度之間。而在自由狀態(tài)下，密封表面20在油側(cè)端22處具有最大內(nèi)徑SD，該最大內(nèi)徑SD小于軸12的運轉(zhuǎn)表面36的外徑0D，因此，確保了在組裝后以及使用過程中整個內(nèi)密封表面20與運轉(zhuǎn)表面36形成密封配合。此外，空氣-側(cè)端24可成形為具有非接觸式的除塵唇，也稱作輔助唇38，以便于阻止附著在空氣-側(cè)A的污染物進入密封件10的油-側(cè)O。該輔助唇38從密封唇18的空氣-側(cè)端24朝著空氣-側(cè)A延伸并與第二凹槽區(qū)域28間隔開。該輔助唇38具有比內(nèi)密封表面20的內(nèi)徑SD大的內(nèi)徑AD，從而保持與軸12不接觸。因此，輔助唇38并不影響密封唇18與軸運轉(zhuǎn)表面36之間的旋轉(zhuǎn)力矩。
[0018]圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的內(nèi)密封表面20。該內(nèi)密封表面20的周向連續(xù)的環(huán)形靜態(tài)密封帶30示出為在第一和第二凹槽區(qū)域26，28之間周向延伸。該第一凹槽區(qū)域26具有與靜態(tài)密封帶30間隔開延伸到密封唇18的油-側(cè)端22的多個第一凹槽40。因此，該第一凹槽40在帶30附近突然停止，但是并不與帶30相融合。因此，非凹槽區(qū)域41在第一凹槽40和帶30之間延伸，并且因此，第一凹槽區(qū)域26中的潤滑油并不以大體積的進入帶30，盡管期望的是來自油-側(cè)O的部分潤滑油將到達帶30處以便于減少帶30和軸12的運轉(zhuǎn)表面36之間的運轉(zhuǎn)摩擦。
[0019]該第二凹槽區(qū)域28具有從靜態(tài)密封帶30朝向密封唇18的空氣側(cè)端24延伸的多個第二凹槽42。因此，該第二凹槽42延伸至帶30并與帶30相融合。因此，考慮到第二凹槽42配置為將潤滑油以與第一凹槽40相同的方式進行輸送，所有繞過帶30并進入第二凹槽40的潤滑油被輸送回來與帶30直接接觸并傾向于繞過帶30回到第一凹槽40，其中該第一凹槽40繼續(xù)將潤滑油輸送回到油-側(cè)O。
[0020]該第一凹槽40以第一方向定向，第二凹槽42以第二方向定向，其中第一方向與第二方向相同或基本相同。因此，如上所述，第一和第二凹槽40，42的螺旋形或盤旋形的角度方向是相同，因此也將潤滑油以相同的方向輸送，即，朝著密封件10的油側(cè)O輸送。該第一和第二凹槽40，42通過舉例示出為成直線地并且相互平行或相互基本平行延伸，并與軸12的相對密封旋轉(zhuǎn)R的方向成傾斜關(guān)系。該第一和第二凹槽40，42自中間帶30朝向油-側(cè)O的傾斜度使得在軸12和密封唇18之間的相對旋轉(zhuǎn)R中，油-側(cè)O上抵達第一和第二凹槽40，42的潤滑油被朝著油-側(cè)O輸送回去。
[0021]圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的內(nèi)密封表面120，其中相差100的相同附圖標記被用來指示類似的特征。該內(nèi)表面120包括第一凹槽區(qū)域126，第二凹槽區(qū)域128，以及在第一、第二凹槽區(qū)域126，128之間的周向連續(xù)的環(huán)形靜態(tài)密封帶130。該第一凹槽區(qū)域126具有與上述第一凹槽40配置相同的多個第一凹槽140。此外，第二凹槽區(qū)域128具有多個第二凹槽142，但是，不同于上述第二凹槽42，該第二凹槽142配置為圍繞密封表面20的周向的180-360度之間延伸的一個或多個螺紋。因此，該第二凹槽142以相比第二凹槽42相對靜態(tài)帶130以減小的傾斜度延伸。如上所述，該第一和第二凹槽140，142示出為成直線地并且相互平行或相互基本平行地延伸，并與軸的相對密封旋轉(zhuǎn)R的方向成傾斜關(guān)系。該第一和第二凹槽140，142自中間帶30朝向油-側(cè)O的傾斜度使得在軸和密封唇之間的相對旋轉(zhuǎn)R中，油-側(cè)O上抵達第一和第二凹槽40，42的潤滑油被朝著油-側(cè)O輸送回去。
[0022]在圖4中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的密封件210，其中相差200的相同附圖標記被用來指示類似的特征。除了第二凹槽區(qū)域之外，該密封件210包括與前面的密封件結(jié)構(gòu)如上所述的所有相同的特征。因此，密封件210包括軸環(huán)，如上所述(未示出)，以及徑向向內(nèi)延伸以提供密封唇218的密封本體217。該密封唇218具有在油-側(cè)端222和空氣側(cè)自由端224之間軸向延伸的環(huán)形內(nèi)密封表面220。該內(nèi)密封表面220具有配置為沿著與其密封配合的軸延伸的第一凹槽區(qū)域226，如上所述，以及與第一凹槽區(qū)域226間隔開朝向并鄰近空氣側(cè)端224的環(huán)形的周向連續(xù)的帶230。該第一凹槽區(qū)域226配置為將潤滑油朝向油-側(cè)O輸送，并且?guī)?30配置為阻止?jié)櫥屠@過帶30。該第一凹槽區(qū)域226包括第一凹槽240，如上所述，其中第一凹槽240與帶30軸向間隔并且在附近突然停止，從而形成在帶230和第一凹槽240之間周向延伸的環(huán)形無凹槽區(qū)域241。
[0023]顯然，根據(jù)以上教導，本發(fā)明的許多修正和變型是可能的。因此，應當理解，在后所附權(quán)利要求和最終授權(quán)的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可不同于上述具體描述通過其他方式實施。
【權(quán)利要求】
1.一種配置為容納于殼體內(nèi)并圍繞軸從而將該軸密封件的空氣-側(cè)與該軸密封件的油-側(cè)密封間隔開的徑向軸密封件，其特征在于，包括: 環(huán)形安裝部； 連接到所述安裝部上的彈性密封本體；以及 連接到所述密封本體上的密封唇，所述密封唇具有在油-側(cè)端和空氣-側(cè)自由端之間軸向延伸的環(huán)形內(nèi)密封表面，所述內(nèi)密封表面具有沿著與其密封配合的軸延伸的第一凹槽區(qū)域和周向連續(xù)的環(huán)形肋，所述第一凹槽區(qū)域與所述靜態(tài)肋軸向間隔開并在所述靜態(tài)肋與所述油-側(cè)端之間延伸，從而將潤滑油朝向該密封件的油-側(cè)輸送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向軸密封件，其特征在于，所述第一凹槽區(qū)域包括沿著第一方向相對于所述靜態(tài)肋傾斜的多個第一凹槽，所述第一方向配置為將潤滑油朝著所述密封件的油側(cè)輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的徑向軸密封件，其特征在于，所述第一凹槽不與所述靜態(tài)帶融合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的徑向軸密封件，其特征在于，還包括沿著所述內(nèi)密封表面從所述靜態(tài)帶朝著所述密封件的所述空氣側(cè)延伸的第二凹槽區(qū)域，從而將潤滑油朝著所述密封件的所述油-側(cè)輸送回來。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的徑向軸密封件，其特征在于，所述第二凹槽區(qū)域具有沿著第二方向相對于所述靜態(tài)帶傾斜的多個第二凹槽，所述第一方向與所述第二方向基本相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的徑向軸密封件，其特征在于，所述第一凹槽是成直線的，并且第二凹槽是成直線的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向軸密封件，其特征在于，還包括從所述空氣側(cè)端朝著所述密封件的所述空氣側(cè)延伸的輔助唇。
【文檔編號】F16J15/32GK104246325SQ201380022348
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】布倫特·R·塞德拉, 大衛(wèi)·M·托特 申請人:費德羅-莫格爾公司