CN103080624A - 低负载偏移密封件 - Google Patents

Abstract

提供一种用于插入外部构件中的孔中并接合容纳于所述孔中的内部构件的密封件。所述密封件包括具有第一直径的外部环形插入件和具有小于所述第一直径的第二直径的内部环形插入件。弹性主体包括在所述外部环形插入件上包覆模制的外部部分和在所述内部环形插入件上包覆模制的内部密封件，且包括在所述外部部分与所述内部部分之间延伸的中间腹板。所述腹板相对于所述外部环形插入件的中心轴线在轴向和径向两者上延伸。所述内部密封件包括内侧密封表面，且所述外部部分包括外侧密封表面。

Description

低负载偏移密封件

相关申请的交叉引用

本申请案是2010年8月24日申请的美国专利申请案第12/861,892号的部分接续案，其主张2009年8月25日申请的美国临时申请案第61/236,640号的权利；并且也主张2010年9月29日申请的美国临时申请案第61/387,638号的权利。上文的申请案的全部公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及密封件，且更特定而言，涉及低负载双插入件偏移密封件。

背景技术

本部分提供涉及本公开内容的不一定是现有技术的背景信息。

密封件是通常用于密封绕外部构件（如燃料喷射器、火花塞管或轴）的孔中容纳的内部构件的外表面而安置的间隙。常规密封件整合了用于接合孔的橡胶外部尺寸（OD），并且可具有用于接合轴或其它内部构件的内部尺寸（ID）密封构造。

发明内容

提供一种用于插入外部构件中的孔中，并接合容纳于孔中的内部构件的密封件。密封件包括具有第一直径的外部环形插入件，和具有小于第一直径的第二直径的内部环形插入件。弹性主体包括在外部环形插入件上包覆模制的外部部分和在内部环形插入件上包覆模制的内部密封件，且包括在外部部分与内部部分之间延伸的中间腹板。腹板相对于外部环形插入件的中心轴线在轴向和径向两者上延伸。内部密封件包括内侧密封表面，且外部部分包括外侧密封表面。密封件提供用于减小安装和拆卸力的需求，并改进循环测试和热循环期间的密封。

附图说明

本文中描述的图仅出于所选实施方案且并非所有可能实施的例证的目的，且并不旨在限制本公开内容的范畴。

图1是根据本公开内容的原理的低负载双插入件偏移密封件的横截面图；

图2是根据本公开内容的原理的第二实施方案的低负载双插入件偏移密封件的横截面图；

图3是根据本公开内容的原理的支撑环的透视图；

图4是根据本公开内容的原理的低负载偏移密封件的第三实施方案的横截面图；

图5A和图5B图示图1的低负载偏移密封件，其中图5B的描绘示出密封件处在偏移位置；

图6A和图6B各公开图4中所示的低负载偏移密封件的横截面图，其中图6B图示密封件处在偏移位置；

图7是根据本公开内容的原理的低负载双插入件偏移密封件的第四实施方案的横截面图；

图8是根据本公开内容的原理的低负载双插入件偏移密封件的第五实施方案的横截面图；

图9是根据本公开内容的原理的图示于偏移位置中的低负载双插入件偏移密封件的第六实施方案的横截面图；

图10是图示于偏移位置中的图8的低负载双插入件偏移密封件的横截面图；

图11是根据本公开内容的原理的图示于偏移位置中的低负载双插入件偏移密封件的第七实施方案的横截面图；和

图12是根据本公开内容的原理的图示于偏移位置中的低负载双插入件偏移密封件的第八实施方案的横截面图。

对应参考数字贯穿图的若干视图指示对应部分。

具体实施方式

现在将参考附图更完全地描述实例实施方案。

提供实例实施方案使得本公开内容将是全面的，且将范畴完全告知所属领域技术人员。阐述许多具体细节，如具体组件、装置和方法的实例，以提供本公开内容的实施方案的全面理解。所属领域技术人员将会了解，不需要利用具体细节，实例实施方案可以许多不同形式体现，并且不应解释为限制本公开内容的范畴。在一些实例实施方案中，没有详细描述熟知过程、熟知装置结构和熟知技术。

本文中使用的术语仅出于描述特定实例实施方案的目的，且并不旨在限制性的。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”和“所述”可以旨在也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括性的，且因此指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群集。除非明确地确定为执行顺序，否则本文中所述的方法步骤、过程和操作不应解释为必需要求其以所讨论或图示的特定顺序执行。也应理解，可利用附加或替代步骤。

当元件或层称为在另一元件或层“上”，“接合到”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上，直接接合、连接或耦接到另一元件或层，或可存在介于其间的元件或层。相比之下，当元件称为“直接在另一元件或层上”，“直接接合到”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，可能不存在介于其间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应以类似方式解译（例如，“在…之间”对“直接在…之间”，“邻近”对“直接邻近”，等等）。如本文中所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。

虽然术语第一、第二、第三等等可在本文中用于描述各种元件、组件、区域、层和/或区段，但是这些元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、组件、区域、层或区段与另一区域、层或区段进行分辨。除非由上下文明确指示，否则当在本文中使用时，如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语不暗示序列或顺序。因此，在没有脱离实例实施方案的教示的情况下，下文讨论的第一元件、组件、区域、层或区段可称为第二元件、组件、区域、层或区段。

出于易于描述，可在本文中使用空间相对术语，如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”和类似术语，以描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个（多个）元件或特征的关系。空间相对术语可以旨在涵盖除图中描绘的定向之外装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，那么描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将定向为在其它元件或特征“上方”。因此，实例术语“下方”可以涵盖上方和下方定向两者。装置可另外定向（旋转90度或以其它定向），且相应地解译本文中使用的空间相对描述符。

首先参考图1、图5A和图5B，示出用于密封环形空间的配置。所述配置一般包括安置在界定于内部构件16与外部构件18之间的环形空间中的密封件12。在操作期间，密封件12在组装位置分别接合内部构件16和外部构件18上的各自密封表面22和24。出于讨论的目的，内部构件16将在本文中称为轴，而外部构件18将在本文中称为孔。应了解，虽然本文中提供的具体实例涉及轴和孔配置，但是教示可类似地应用于其它密封配置，且不限于如本文中所述的轴和孔配置。

现在具体参考图1，将更详细描述密封件12。一般而言，密封件12包括外部部分30、内部密封件32，和在外部部分30与内部密封件32之间延伸的中间腹板34。外部部分30相对于内部密封件32向外径向偏移。外部部分30界定在安装位置用于接合孔18的密封表面24的外侧密封表面36。类似地，内部密封件32界定在安装位置用于接合轴或其它构件16的密封表面22的内侧密封表面38。虽然密封件12的外侧密封表面36和内侧密封表面38可由弹性材料制成，如橡胶，但是可使用其它材料。密封件12的外侧密封表面36大致界定圆柱面。密封表面36可在其上包括密封珠缘40以增强其保持力和密封属性。密封件12的内部密封表面38可安置在挡板42上，其将在本文中更详细描述。腹板部分34被调适用来弯曲以适应相对于外部部分30径向偏移的内部密封件，使得内部密封件32可在内部构件16相对于外部构件18运动时维持与内部构件16接触。

密封件12的外部部分30包括安置在其内的外部环形插入环44。密封件12的内部密封件32包括安置在其内的内部环形插入环46。环形插入环44和46可以是刚性材料，如金属，但可使用其它刚性材料。环形插入环44和46对各自外部部分30和内部密封件32以及对密封件12整体提供刚性。

内部密封件32的挡板42（其处在未安装状态中，可相对于包覆模制的插入环46以角度延伸并处在组装位置中）安置在由包覆模制的插入环46所界定的弹簧部分49与轴16之间的间隙48中。插入环46部分承载弹簧部分49和处在组装位置中的挡板42，大致图示于图5A中。挡板42的角度和厚度可取决于所需密封力以及在轴16上安装所需的负载力而变化。挡板42的几何形状可允许在模制过程期间易于填充以及模具拆卸。此外，挡板42可包括在形状和大小上可变化的多个密封珠缘50。安置在弹簧部分49与轴16之间的间隙48提供用于使挡板42在其之间压缩的有限空间。挡板42允许对比于固体橡胶珠缘的橡胶应力上的减小，并允许内部密封件32在从热到冷（且反之亦然）的热循环下以及由于其它运动，如振动和部分到部分的移位而跟随轴16。这对比于现有设计提供改进的轴跟随能力。对比于具有一个弹簧元件的当前设计，挡板42通过建立两个分开的弹簧元件（即，两个弹性体元件）而降低材料的弹性体应变极限。

继续参考图1、图5A和图5B，密封件12的腹板部分34相对于外部部分30的中心轴线A1在轴向和径向两者上延伸以适应轴16相对于孔18的轴线的横向和角度运动，同时在密封件12的内侧密封表面38与轴16的密封表面22之间的界面处维持密封。在图5B中，示出轴16从中心轴线A1横向向右移动到偏移轴A2。密封件12的内部密封件32补偿于轴16的运动而移动。为维持密封件12与轴16之间的界面，中间腹板34在第一部分上延展，且在相对部分上扣住。应了解，中间腹板34可包括在外部部分30与内部密封件32之间的薄腹板，以适应轴16的进一步偏转和/或旋转。虽然密封件12示出为横向偏转，但是应了解，密封件12可经历横向偏转或可能在安装位置中旋转的一者，或或者不经历任何运动。对比于当前设计，本申请案的设计允许轴与孔之间的更大运动或失准，同时仍然维持较低安装力。密封件12可紧凑地设计，其中内部密封件32完全轴向安置在外部环形插入件44的相对端之间。

现在参考图2，示出根据附加特征而用于密封环形空间的配置。配置一般包括安置在内部构件16与外部构件18之间界定的环形空间中的密封件112。在操作期间，密封件112在组装位置中接合分别在内部构件16和外部构件18上的各自密封表面22和24。

现在具体参考图2，将更详细描述密封件112。一般而言，密封件112包括外部部分130、内部密封件132和在外部部分130与内部密封件132之间延伸的中间腹板部分134。外部部分130相对于内部密封件132向外径向偏移。外部部分130界定外侧密封表面136以在安装位置中接合孔18的密封表面24。类似地，内部密封件132界定在安装位置中用于接合轴16的密封表面22的内侧密封表面138。中间腹板134大致界定在外部部分130与内部密封件132之间延伸的腹板部分。虽然密封件112的外侧密封表面136和内侧密封表面138可由弹性材料制成，如橡胶，但是可使用其它材料。密封件112的外侧密封表面136大致界定圆柱面。密封表面136可包括其上的密封珠缘140。密封件112的内侧密封表面138安置在挡板142上，其将在本文中更详细描述。中间腹板134和内部密封件132被调适用来在内部构件16相对于外部构件18运动时随着内部构件16偏转并维持与内部构件16接触。

密封件112的外部部分130包括安置在其上的外部环形插入环144。密封件112的内部密封件132包括安置在其上的第二环形插入环146。环形环144和146可由刚性材料制成，如金属。环形环144和146对各自的外部部分130和内部密封件132以及对密封件112整体提供刚性。内部环形插入环146可包括轴向延伸的圆柱支脚146a和径向向内延伸的支脚146b，径向向内延伸的支脚146b朝向轴16延伸并且具有防止内部密封件以极端偏移量过多运动的内径。径向向内延伸的支脚146b可包括一系列间隔开的突片156。径向向内延伸的支脚146b可从挡板142轴向间隔开，并限制内部密封件132相对于轴16运动以防止挡板142上的过多负载。

内部密封件132的挡板142（其可相对于包覆模制的插入环146的圆柱支脚146a以角度延伸并处在组装位置中）安置在由包覆模制的圆柱支脚146a界定的弹簧部分149与轴16之间的间隙148内。轴向延伸的支脚146a部分承载弹簧部分149和处在组装位置中的挡板142。挡板142的角度（图示于图2中的未组装位置中）可取决于所需密封力以及在轴16上安装所需的负载力而变化。挡板142的几何形状可允许在模制过程期间易于填充以及模具拆卸。此外，挡板142可包括在形状和大小上可变化的多个密封珠缘150。安置在弹簧部分149与轴16之间的间隙148提供用于使挡板142在其之间压缩的有限空间。挡板142允许对比于固体橡胶珠缘的橡胶应力上的减小，并允许内部密封件132在从热到冷（且反之亦然）的热循环下以及由于其它运动，如振动和部分到部分的移位而跟随轴16。这个设计提供与图1的设计相同的优点，同时限制弹簧元件的压缩量。

继续参考图2，密封件112适应轴16相对于孔18的轴线的横向和角度运动，同时在密封件112的内侧密封表面138与轴16的密封表面22之间的界面处维持密封。以与图5B中所图示的相同方式，密封件112的内部密封件132补偿于轴16的运动而移动。为维持密封件112与轴16之间的界面，中间腹板134在第一部分上延展，且在相对部分上扣住。应了解，中间腹板134可包括在外部部分130与内部密封件132之间的薄腹板，以适应轴16的进一步偏转和/或可能旋转。

现在参考图4，示出根据附加特征而用于密封环形空间的配置。配置一般包括安置在内部构件16与外部构件18之间界定的环形空间中的密封件212。在操作期间，密封件212在组装位置中分别接合在内部构件16和外部构件18上的各自密封表面22和24。

现在具体参考图4，将更详细描述密封件212。一般而言，密封件212包括外部部分230、内部密封件232和在外部部分230与内部密封件232之间延伸的中间腹板234。外部部分230相对于内部密封件232向外径向偏移。外部部分230界定在安装位置中用于接合孔18的密封表面24的外侧密封表面236。类似地，内部密封件232界定在安装位置中用于接合轴16的密封表面22的内侧密封表面238。中间部分234大致界定在外部部分230与内部密封件232之间延伸的腹板。

虽然密封件212的外侧密封表面236和内侧密封表面238可由弹性材料制成，如橡胶，但是可使用其它材料。密封件212的外侧密封表面236大致界定圆柱面。密封表面236可包括其上的密封珠缘240。密封件212的内侧密封表面238包括呈角度安置的密封唇缘242a和密封珠缘242b。中间腹板234和内部密封件232被调适用来在内部构件16相对于外部构件18运动时随着内部构件16偏转并维持与内部构件16接触。

密封件212的外部部分230包括安置在其内的外部环形插入环244。密封件212的内部密封件232包括安置在其内的内部环形插入环246。环形插入环244和246可以是刚性材料，如金属，但可利用其它刚性材料。环形环244和246对各自外部部分230和内部密封件232以及对密封件212整体提供刚性。内部环形插入环246可包括轴向延伸的圆柱支脚246a和径向向内延伸的支脚246b，径向向内延伸的支脚246b朝向轴16延伸并且具有防止内部密封件以极端偏移量运动的内径。径向向内延伸的支脚246b可包括与图3中图示的相同方式的一系列间隔开的突片。径向向内延伸的支脚246b限制内部密封件232相对于轴16的运动以防止呈角度安置的密封唇缘242a和密封珠缘242b上的过多负载。径向向内延伸的支脚246b可轴向安置在呈角度安置的密封唇缘242a与密封珠缘242b之间。

内部密封件232的呈角度安置的密封唇缘242a可相对于包覆模制的插入环246的圆柱支脚246a以角度延伸。密封唇缘242a的角度可取决于所需密封力以及在轴16上安装所需的负载力而变化。密封珠缘242b可径向向内安置在插入环246的轴向延伸支脚246a中，且可具有几何形状以允许在模制过程期间易于填充以及模具拆卸。密封珠缘242b部分由从其径向向外定位的轴向延伸的支脚246a承载。

继续参考图4、图6A和图6B，密封件212适应轴16相对于孔18的轴线的横向和角度运动，同时在密封件212的内侧密封表面238与轴16的密封表面22之间的界面处维持密封。如图6B中所图示，密封件212的内部密封件232补偿于轴16的运动而移动。为维持密封件212与轴16之间的界面，中间腹板234在第一部分上延展，且在相对部分上扣住。应了解，中间腹板234可包括在外部部分230与内部密封件232之间的薄腹板，以适应轴16的进一步偏转和/或旋转。虽然密封件212示出为横向偏转，但是应了解，密封件212可经历横向偏转或可能在安装位置中旋转的一者，或或者不经历任何运动。

图7是根据本公开内容的原理的低负载双插入件偏移密封件312的横截面图。密封件312包括由腹板部分334连接的内侧密封件330和外侧密封件332。内侧密封件和外侧密封件各包括环形插入环336、338。内侧密封件包括挡板342，其具有接合将要密封的内部构件16的外表面22的平滑内表面（但可使用纹理或环形肋表面）。内部环形插入环336可具有定位为邻近挡板342的枢纽点的径向向内延伸的凸缘340。挡板342的外表面344可具有一个或多个凸起珠缘352，其提供抵靠正在被密封的内部构件16而偏置挡板342的弹簧作用。腹板334可适应内部构件16与外部构件18之间的径向偏移。

图8是根据本公开内容的原理的第二实施方案的低负载双插入件偏移密封件412（处在未组装状态）的横截面图。密封件412包括由腹板部分434连接的内侧密封件430和外侧密封件432。内侧密封件430和外侧密封件432各包括环形插入环436、438。内侧密封件430包括挡板442，其具有接合将要密封的内部构件16的外表面22的平滑内表面（但可使用纹理或环形肋表面）。内部环形插入环436可具有定位为远离挡板442的枢纽点的径向向内延伸的凸缘440。挡板442的外表面可具有一个或多个凸起珠缘452，其提供抵靠正在被密封的内部构件而偏置挡板的弹簧作用。图10示出图8的密封件处在组装状态中，其适应正在被密封的内部构件与外部构件之间的偏移。图9示出类似于图8和图10的密封件的密封件，其在挡板442的外表面上具有单个珠缘452。腹板434可适应内部构件16与外部构件18之间的径向偏移。

图11是根据本公开内容的原理的低负载偏移密封件512（处在组装状态中）的第三实施方案的横截面图。密封件512包括由腹板部分534连接的内侧密封件530和外侧密封件532。腹板部分534在内侧密封件530和外侧密封件532的相对端之间对角延伸。内侧密封件530和外侧密封件532各包括环形插入环536、538。内侧密封件530包括挡板542，其具有接合将要密封的内部构件16的外表面22的平滑内表面（但可使用纹理或环形肋表面548，如图12中所示）。内部环形插入环536可视需要具有定位为远离或邻近挡板542的枢纽点的径向向内延伸的凸缘550（图6）。如图5中所示，凸缘550的省略可减小内部构件16上所需的组装力。挡板542的外表面可具有一个（图5）或多个（图6）凸起珠缘552，其提供抵靠正在被密封的内部构件16而偏置挡板542的弹簧作用。腹板534可适应内部构件16与外部构件18之间的径向偏移。

出于例证和描述的目的，已提供实施方案的前文描述。其并不旨在是详尽的或限制本发明。特定实施方案的各个元件或特征一般不限于特定实施方案，但是在可应用之处是可互换的，且即使没有明确示出或描述，也可以使用于所选实施方案中。同样也可以许多方式变化。这些变化不被视作脱离本发明，且所有这些修改旨在包括在本发明的范畴内。

Claims (17)

1.一种用于插入外部构件中的孔中并接合容纳于所述孔中的内部构件的密封件，其包括：

具有第一直径的外部环形插入件；

具有小于所述第一直径的第二直径的内部环形插入件；和

弹性主体，其包括在所述外部环形插入件上包覆模制的外部部分和在所述内部环形插入件上包覆模制的内部密封件，且包括在所述外部部分与所述内部部分之间延伸的中间腹板，所述腹板相对于所述外部环形插入件的中心轴线在轴向和径向两者上延伸，所述内部密封件包括内侧密封表面，且所述外部部分包括外侧密封表面，所述内部密封件包括环形挡板，其处在安装位置中时被调适用来在所述内部环形插入件与所述内部构件之间压缩，所述环形挡板包括在其外表面上的至少一个凸起珠缘。

2.根据权利要求1所述的密封件，其中所述弹性主体的所述外部部分包括从其径向向外延伸的至少一个密封珠缘。

3.根据权利要求1所述的密封件，其中所述环形挡板包括在其内表面上的至少一个密封珠缘。

4.根据权利要求3所述的密封件，其中所述环形挡板包括在所述包覆模制内部环形插入件与所述中间腹板之间的结合处连接的枢纽部分。

5.根据权利要求1所述的密封件，其中所述内部环形插入件包括轴向延伸的支脚和从所述轴向延伸的支脚的端部延伸的径向向内延伸的支脚。

6.根据权利要求5所述的密封件，其中所述内部环形插入件的所述径向向内延伸的支脚安置为邻近所述环形挡板的远端。

7.一种用于插入外部构件中的孔中并接合容纳于所述孔中的内部构件的密封件，其包括：

具有第一直径的外部环形插入件；

具有小于所述第一直径的第二直径的内部环形插入件；和

弹性主体，其包括在所述外部环形插入件上包覆模制的外部部分和在所述内部环形插入件上包覆模制的内部密封件，且包括在所述外部部分与所述内部部分之间延伸的中间腹板，所述腹板相对于所述外部环形插入件的中心轴线在轴向和径向两者上延伸，所述内部密封件包括内侧密封表面，且所述外部部分包括外侧密封表面，所述内部密封件包括环形挡板，其处在安装位置中时被调适用来在所述内部环形插入件与所述内部构件之间压缩，所述内部环形插入件包括轴向延伸的支脚和从所述轴向延伸的支脚的端部延伸的径向向内延伸的支脚，所述内部环形插入件的所述径向向内延伸的支脚安置为邻近所述环形挡板的远端。

8.根据权利要求7所述的密封件，其中所述弹性主体的所述外部部分包括从其径向向外延伸的至少一个密封珠缘。

9.根据权利要求7所述的密封件，其中所述环形挡板包括在其内表面上的至少一个珠缘。

10.根据权利要求9所述的密封件，其中所述环形挡板包括在所述包覆模制的内部环形插入件与所述中间腹板之间的结合处连接的枢纽部分。

11.一种用于插入外部构件中的孔中并接合容纳于所述孔中的内部构件的密封件，其包括：

具有第一直径的外部环形插入件；

具有小于所述第一直径的第二直径的内部环形插入件；和

弹性主体，其包括在所述外部环形插入件上包覆模制的外部部分和在所述内部环形插入件上包覆模制的内部密封件，且包括在所述外部部分与所述内部部分之间延伸的中间腹板，所述腹板相对于所述外部环形插入件的中心轴线在轴向和径向两者上延伸，所述内部密封件包括内侧密封表面，且所述外部部分包括外侧密封表面，所述内部密封件包括环形挡板，其处在安装位置中时被调适用来在所述内部环形插入件与所述内部构件之间压缩，所述中间腹板在所述外部与内部密封件的相对端之间对角延伸。

12.根据权利要求11所述的密封件，其中所述弹性主体的所述外部部分包括从其径向向外延伸的至少一个密封珠缘。

13.根据权利要求11所述的密封件，其中所述环形挡板包括在其内表面上的至少一个密封珠缘。

14.根据权利要求11所述的密封件，其中所述环形挡板包括在其外表面上的至少一个凸起珠缘。

15.根据权利要求11所述的密封件，其中所述环形挡板包括在所述包覆模制的内部环形插入件与所述中间腹板之间的结合处连接的枢纽部分。

16.根据权利要求11所述的密封件，其中所述内部环形插入件包括轴向延伸的支脚和从所述轴向延伸的支脚的端部延伸的径向向内延伸的支脚。

17.根据权利要求16所述的密封件，其中所述内部环形插入件的所述径向向内延伸的支脚安置为邻近所述环形挡板的近端。

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