CN102003533A - 抗滚的带肋密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗滚的带肋密封件。具体地，提供了一种用于轴、活塞等的弹性流密性密封件，具有多个径向定向、间隔的肋或辐板，肋或辐板在密封件相邻倾斜的圆形法兰或特征之间延伸。径向定向的肋或辐板为法兰或特征提供了附加的刚度，以防止它们在组装过程中滚下，但是不增加径向弹簧刚度，从而不明显增加轴或活塞上的密封件产生的拖拽。

Description

抗滚的带肋密封件
技术领域
本发明涉及用于旋转轴、滑动活塞等的弹性流密性密封件(fluidtight seals)，更具体而言涉及具有肋的弹性流密性密封件，肋抵抗通常发生在组装期间的滚动和变形，滚动和变形会损害密封件的完整性和寿命。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能构成或不构成现有技术。
许多机械装置(例如马达、发动机、变速器、阀门、致动器和液压部件)需要弹性密封件，从而用于排除杂质或者用于保持装置中的流体(例如润滑油和液压流体)，通常是两种情况都有。由于明显的原因，这种密封件通常是圆形的，以容纳轴和活塞，并且由弹性体制造，例如橡胶或合成材料，如聚四氟乙烯(PTFE)。这种密封件的横截面根据它们的应用而变化：从O形环密封件的简单圆形到多个肋或法兰(其为了特定目的应用而独特地设定尺寸和定向)。
在很多应用中(例如变速器、差速器和传动轴)，这种密封件包括相对刚性的、通常为金属的部件，实际的弹性密封结构结合到该部件上。这种密封件作为阳性部件安装到开口、孔和沉孔中，之后轴、活塞等安装进或通过密封件的弹性部分。这种弹性部分，如上所述，可以包含一个或多个肋或法兰。当轴或活塞安装进或通过密封件时，这些肋或法兰可以变形并在轴或活塞的行进方向上滚下。因为变形和滚动通常由轴或活塞的端部，或者其中的台阶或肩部引起，除非轴或活塞退出并重新插入，否则密封件仅有很小的可能性恢复到它想要的形状。更成问题的是事实上这种密封件常常在部件的内部深处或至少被附接于其上的轴或部件(例如防尘罩)遮掩。因此在安装时非常难以检测变形的密封件。
在密封件失效后(其由流体泄露而显现)，能够很容易检测密封件失效，但是在这个时候，修理是很费时间的并且很昂贵。本发明涉及通过减小在组装过程期间密封件变形的可能性而改进弹性轴和活塞密封的完整性。
发明内容
本发明提供了一种用于轴、活塞等的弹性流密性密封件，其具有多个径向定向、间隔的肋或辐板，肋或辐板在密封件相邻倾斜的圆形法兰或特征之间延伸。径向定向的肋或辐板为法兰或特征提供了附加的刚度，以防止它们在组装过程(例如轴或活塞的安装中)滚下，但是不增加径向弹簧刚度，从而不明显增加轴或活塞上的密封件产生的拖拽。
因此本发明的目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有多个径向定向的肋，肋在密封件的相邻法兰或特征之间延伸。
本发明的进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有多个径向定向、间隔的肋，肋在密封件的相邻法兰或特征之间延伸。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的密封件，其具有至少一对圆形特征和多个径向定向的肋，肋在该对特征之间延伸。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的密封件，其具有至少一对圆形特征和多个径向定向的辐板，辐板在该对特征之间延伸。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有金属插入物、一对圆形特征和多个径向定向的辐板，辐板在该对特征之间延伸。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有金属插入物、一对圆形特征和多个径向定向的肋，肋在该对特征之间延伸。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有多个径向定向的肋，肋在密封件的相邻法兰或特征之间延伸，减少了密封件法兰在组装过程中滚下的可能性。
本发明的更进一步目的是提供一种用于轴、活塞等的弹性密封件，其具有多个径向定向的肋，肋在密封件的相邻法兰或特征之间延伸，肋没有明显增加轴或活塞上的密封件产生的拖拽。
从这里提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应该理解，该描述和具体实例只是为了说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。
本发明还提供了如下方案：
方案1.一种用于轴和活塞的流密性密封件，其以结合的方式包括：环，所述环限定了轴线和柔性环形密封结构，所述柔性密封结构包括向所述轴线倾斜定向的第一法兰和向所述轴线倾斜定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了通道，多个径向定向的肋放置在所述通道中，并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸。
方案2.根据方案1所述的流密性密封件，其中所述环是金属的并且所述第一和第二法兰从所述环的一侧延伸。
方案3.根据方案1所述的流密性密封件，其中所述环包括内边缘，所述密封结构还包括第三法兰，所述第三法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述金属环的所述内边缘。
方案4.根据方案3所述的流密性密封件，其中所述密封结构还包括第四法兰，所述第四法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述内边缘。
方案5.根据方案1所述的流密性密封件，其中所述肋是三角形的。
方案6.根据方案1所述的流密性密封件，其中所述肋的横截面是三角形的。
方案7.根据方案1所述的流密性密封件，其中所述柔性密封结构包括具有多个肋的外部圆周密封件。
方案8.一种在组装期间抵抗变形的密封件，其以结合的方式包括：形状保持环，其限定了轴线并具有结合到其上的密封结构，所述密封结构包括向所述轴线以第一角度定向的第一法兰和向所述轴线以第二角度定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了凹部，多个径向定向的辐板放置在所述凹部中并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸，由此所述肋防止了所述法兰在组装期间的变形。
方案9.根据方案8所述的抵抗变形的密封件，其中所述第一和所述第二法兰从所述环的一面延伸。
方案10.根据方案8所述的抵抗变形的密封件，其中所述形状保持环包括内边缘，所述密封结构还包括第三法兰，所述第三法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述环的所述内边缘。
方案11.根据方案10所述的抵抗变形的密封件，其中所述密封结构还包括第四法兰，所述第四法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述内边缘。
方案12.根据方案8所述的抵抗变形的密封件，其中所述辐板是三角形的。
方案13.根据方案8所述的抵抗变形的密封件，其中所述辐板的横截面是三角形的。
方案14.根据方案8所述的抵抗变形的密封件，其中所述密封结构包括具有多个肋的外部圆周密封件。
方案15.一种用于轴和活塞的抵抗滚动的密封件，其以结合的方式包括：环形支架，其限定了轴线并且具有多个固定到其上的法兰密封结构，所述密封结构具有向所述轴线倾斜定向的第一法兰和向所述轴线倾斜定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了凹部，多个径向定向的肋放置在所述通道中，并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸。
方案16.根据方案15所述的抵抗滚动的密封件，其中所述环形支架是金属的并且所述第一和所述第二法兰从所述环形支架的一面延伸。
方案17.根据方案15所述的抵抗滚动的密封件，其中所述环形支架包括内边缘，并且所述密封结构还包括第三法兰，所述第三法兰基本上平行于所述第二法兰，并且接近所述环形支架的所述内边缘。
方案18.根据方案17所述的抵抗滚动的密封件，其中所述密封结构还包括第四法兰，所述第四法兰基本上平行于所述第二法兰，并且接近所述环形支架的所述内边缘。
方案19.根据方案15所述的抵抗滚动的密封件，其中所述肋是三角形的。
方案20.根据方案15所述的抵抗滚动的密封件，其中所述密封结构包括具有多个肋的外部圆周密封件。
附图说明
这里描述的附图仅用于说明目的，并不是为了以任何方式限制本发明的范围。
图1是一部分最终传动组件的全剖视图，其包括并入了根据本发明的轴密封件的传动轴和差速器；
图2是根据本发明的轴密封件的透视图；
图3是根据本发明的轴密封件的片段剖视图；
图4是并入根据本发明的活塞密封件的一部分自动变速器的全剖视图；
图5是根据本发明的活塞密封件的片段透视图；以及
图6是根据本发明的活塞密封件的片段剖视图。
具体实施方式
下面的描述实质上仅为示例性的，并不是为了限制本发明、应用或使用。
参照图1，示出了一部分最终传动组件，包括差速器和传动轴，总体以附图标记10指出。最终传动组件10包括壳体12，壳体接收、定位和保护例如输入齿轮或从动齿轮14，输入齿轮或从动齿轮14接合至或驱动罩式差速器16，罩式差速器具有一对输出锥齿轮18，输出锥齿轮18之一示于图1。输出锥齿轮18驱动地连接至轴20，轴20示意为组装前的情况。轴20包括例如外部花键22，外部花键22与锥齿轮18中的内部花键24互补接合。
壳体12限定孔或圆形开口26，孔或圆形开口26容纳轴20和共轴沉孔28，共轴沉孔28接收根据本发明的流体密封的轴密封件30。轴密封件30提供旋转轴20和壳体12之间的流体密封。
现在参照图2和图3，流体密封的轴密封件30包括复合形成的金属环32，金属环32具有外部径向延伸的法兰34、中间肩部36和内部径向延伸的法兰38。金属环32起相对刚性基体或支架作用，轴密封件30的各种弹性部件根据传统实践在其上成形、铸模和结合。如图1所示，外部法兰34起定位装置的作用，并且当密封件30安装在壳体12中时抵接沉孔28的肩部定位。中间肩部36提供了凹凸，在凹凸中形成了具有多个圆周肋或回旋44的外部静态密封件42，圆周肋或回旋44提供了抵接沉孔28的壁的外部流密性密封件。
在金属环32的内部径向延伸法兰38的终点附近或与其相邻的是内部密封组件50，内部密封组件50具有内部密封法兰52，内部密封法兰52限定绕法兰52延伸的内部圆形开口54。在相对面，金属环32的外部面为第一较长的倾斜法兰60，其通常能够接合轴20上的防尘罩(未示出)。优选地，第一倾斜法兰60终止于一对偏移或不对称布置的尖端或端部62。第二倾斜法兰64从第一倾斜法兰60径向向内设置并且定向成与其有70至95度之间的角。第三短肋或球状物66接近金属环32的端部。第二倾斜法兰64的长度比第一法兰60短，但是比第三肋或球状物66长。
第一倾斜法兰60和第二倾斜法兰64相互配合限定或形成三角形凹部或通道68。在第一倾斜法兰60和第二倾斜法兰64之间延伸的、在三角形通道68中的是多个肋或辐板70。肋或辐板70径向定向并且从而如图3所示的大体为三角形。肋或辐板70也在周向横截面上限定三角形：肋或辐板70的外边缘比它们的基体更窄或更薄，即，它们与倾斜法兰60和64融合的部分。如图2所示，已发现12个肋或辐板70适于用于典型的轴密封件。但是，应该理解根据密封件的尺寸、密封要求、组装问题、密封件材料特性和其他工程和设计考虑，在给定密封件中使用的肋或辐板70的数量可以从该数量向上或向下调整。因此在轴密封件30中并入少如4个或6个肋或辐板70或更少，或多如20个或30个肋或辐板70或更多，都在本发明的范围内。
现在参照图4，示出了典型的示例性自动变速器的一部分，并总体上以附图标记100指出。自动变速器100包括各种行星齿轮组102、摩擦式离合器组合件104和相关的液压致动器106和具有多个逻辑和流量控制阀门(未示出)的液压控制模块108，流量控制阀门向摩擦式离合器组合件致动器106和其他装置提供加压液压流体的受控流量以影响自动变速器100的工作。应该理解，示出了自动变速器100的下部分，描绘的功率传输部件关于变速器100的中心线CL对称。液压致动器106表现为相对大的环形汽缸110的形式，环形汽缸110可滑动地接收互补构造的环形活塞112。并入本发明的环形流密性密封件120设置成与汽缸110的开口端相邻。
现在参照图5和图6，环形流密性密封件120包括中心主体部分122，主体部分122变窄成轴向延伸的薄壁环形法兰124。第一倾斜密封法兰126在中心主体部分122和薄壁环形法兰124之间，第一倾斜密封法兰126终止于偏移尖端或突出部分128。中心主体部分122和第一密封法兰126限定或形成第一凹部或通道132，第一多个径向定向、间隔的肋或辐板134驻于凹部或通道132中。肋或辐板134为第一密封法兰126提供附加的刚度以极大的减少当环形密封件120安装在环形汽缸110中时第一密封法兰126会滚下或以其他方式变形的可能性，但是不明显地改变第一密封法兰126的径向弹簧刚度，从而不增加拖拽。
流密性密封件120的中心主体部分122径向向内延伸的是平的圆形区域136，该区域首先融合于并支撑终止于偏移尖端或突出部分140的第二倾斜密封法兰138，其次融合于并支撑轴向延伸的法兰142，轴向延伸的法兰142融合于并支撑扩大的终端构件144。中心主体部分122、平的圆形区域136和第二倾斜密封法兰138相互配合地限定和形成第二凹部或通道146，第二多个径向定向、间隔的肋或辐板148驻在第二凹部或通道146中。再者，肋或辐板148向第二密封法兰138提供附加刚度以极大地减少当环形密封件120安装在汽缸108中时第二密封法兰138会滚下或以其他方式变形的可能性，但是不明显的改变第二密封法兰138的径向弹簧刚度，从而不增加活塞112的拖拽。
再者，肋和辐板134和148的数目将由各种工程考虑和约束(例如密封件的公称直径、密封件的材料和其特性、所需刚度的增加、任何对这种在刚度上增加的限制、安装问题)来决定。由于环形密封件120比轴密封件30的直径大很多，因此可以预见可以使用24、30、36、40，或者更多或更少的肋或辐板134和148。
因此可以理解，根据本发明的流体密封的轴密封件30和活塞密封件120对在安装过程期间的抵抗滚动和变形提供了极大的改进，并且它们仅用可忽略的成本增加并且不改变目前的安装过程或部件就提供了该益处。
对本发明的描述实质上仅为示例性的，并且不偏离本发明的主旨的变化应在本发明的范围内。这种变化不应被认为是偏离了本发明的精神和范围，并且被认为在下文的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于轴和活塞的流密性密封件，其以结合的方式包括：环，所述环限定了轴线和柔性环形密封结构，所述柔性密封结构包括向所述轴线倾斜定向的第一法兰和向所述轴线倾斜定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了通道，多个径向定向的肋放置在所述通道中，并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸。
2.根据权利要求1所述的流密性密封件，其中所述环是金属的并且所述第一和第二法兰从所述环的一侧延伸。
3.根据权利要求1所述的流密性密封件，其中所述环包括内边缘，所述密封结构还包括第三法兰，所述第三法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述金属环的所述内边缘。
4.根据权利要求3所述的流密性密封件，其中所述密封结构还包括第四法兰，所述第四法兰基本上平行于所述第二法兰并且接近所述内边缘。
5.根据权利要求1所述的流密性密封件，其中所述肋是三角形的。
6.根据权利要求1所述的流密性密封件，其中所述肋的横截面是三角形的。
7.根据权利要求1所述的流密性密封件，其中所述柔性密封结构包括具有多个肋的外部圆周密封件。
8.一种在组装期间抵抗变形的密封件，其以结合的方式包括：形状保持环，其限定了轴线并具有结合到其上的密封结构，所述密封结构包括向所述轴线以第一角度定向的第一法兰和向所述轴线以第二角度定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了凹部，多个径向定向的辐板放置在所述凹部中并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸，由此所述肋防止了所述法兰在组装期间的变形。
9.根据权利要求8所述的抵抗变形的密封件，其中所述第一和所述第二法兰从所述环的一面延伸。
10.一种用于轴和活塞的抵抗滚动的密封件，其以结合的方式包括：环形支架，其限定了轴线并且具有多个固定到其上的法兰密封结构，所述密封结构具有向所述轴线倾斜定向的第一法兰和向所述轴线倾斜定向的第二法兰，并且所述第二法兰与所述第一法兰限定了凹部，多个径向定向的肋放置在所述通道中，并且在所述第一法兰和所述第二法兰之间延伸。
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