CN103486274B - 带有塑料内杯的密封件 - Google Patents

Abstract

一种重负荷复合油密封件，具有外杯和塑料内杯。该外杯包括终止于卷曲部的大直径安装凸缘部、小直径抗磨套筒部、把大直径凸缘部及小直径抗磨套筒部连接起来的过渡部。还具有弹性体密封主体和埋置加强件，弹性体密封主体具有与小直径抗磨套筒部的轴向内表面相接触的密封唇部。塑料内杯部件具有轴向凸缘，该轴向凸缘基本上与大直径安装凸缘部齐平并沿着大直径安装凸缘部卡在外杯的卷曲部与过渡部之间。该塑料内杯部件还具有与弹性体密封主体的径向部相接合的径向延伸凸缘。该塑料内杯部件具有连续的曲线形内表面。

Description

带有塑料内杯的密封件

本申请是部分继续申请，要求享有共同待审的申请日为2004年7月12日、名称为“带有塑料内杯的密封件”的美国专利申请10/889505的优先权和权益，通过引用将该美国专利申请的公开内容合并在此。

技术领域

本发明大体上涉及用于大型卡车、半挂车等的油脂密封件，尤其是涉及具有复合壳体的组合式密封件，也就是这样一种密封件，其中，壳体包括金属外部和塑料内杯，特别是在把轮毂安装在车轴轴颈上的过程中用作把密封件相对于外杯保持的保持件的塑料内杯，其具有加强异形部，从而提高了刚度和强度且消除了润滑液的搅动或曝气，弹性体主体粘合于塑料内杯上。该弹性体主体通常(但并非总是)包括主唇部、防尘唇部以及挤出唇部。

背景技术

此种密封件一般是用于重负荷应用的组合式密封件，例如应用于卡车、牵引车、半挂车等等的车轮上。通常类型的密封件具有包括了外杯的壳体，该外杯的末端可以或可以不接合挤出唇部，但几乎总是在其直径上具有一个或多个台阶。此外壳或外杯随后还包围着所谓的内杯，该内杯在外杯之内卷边或滚边而定位。

外杯的一个直径上通常形成用于主密封唇部以及一个或多个辅助唇部的抗磨面，所有的唇部均形成为单独件且粘合在加强件上。所有这些部件在轴向上均由内杯保持定位。因此，常规的组件包含外杯、内杯以及卡在它们之间的密封件，该密封件至少包含主唇部以及密封件自己的外壳或加强件。

在这种形式的密封件中，任一部件都能转动。一个部件被牢牢地紧固在转动的部件上，而且另一部件被附连在不转动部件上。主唇部和第二唇部或者主唇部和防尘唇部的密封件由金属部件或加强件支承，而外壳则兼作安装凸缘以及抗磨套。

以往已经提出许多设计方案，在这些方案中，抗磨套与内杯这两个部件均由金属制造。也有少数有限的尝试来用塑料材料制造外杯。然而，这种尝试总是不成功，这主要是因为塑料杯或抗磨套缺乏必要的刚度，尤其是因为其不适宜安放或用所需力推入到密封件接纳开口中。当此种部件的尺寸适宜推入到密封件接纳开口中时，它往往会折叠或者以其它方式变形，因而使得它不适宜此种用途。假如它的尺寸设计成过盈量很小或没有过盈量，那么它就不能适当地密封。此外，即使塑料外杯的尺寸合适，来自于应用中的热量影响以及安装时所带来的径向力影响也会导致该部件蠕变且变得起不到功能作用。由于这些费心情况，制造塑料外杯的尝试均遭到了失败。

另一方面，此种密封件还包含内杯，该内杯具有不同于外杯的要求，但是还未曾尝试用塑料制造内杯。本发明涉及用塑料材料制造内杯，尤其是在其整个周边上具有加强异形部或结构的塑料材料。结果，塑料内杯可具有能够提供增大的强度并防止油被搅拌或曝气的结构。

在某些情况下，内杯的异形部可具有用于防止对车轮轮毂机构的各轴承或其他部件造成干涉的区域。

因此，采用塑料材料制造的此种产品具有一些显著的优点。例如，可以用几乎任何类型的色彩来制造该部件或内杯，因为塑料可用的色彩相对而言是无限的。此种密封件上可以容易地形成有生产标识，例如生产日期、厂商标识等等。这些标识可以用便于更换的嵌件而形成在模塑的内杯上。无庸赘言，相对于用金属制造而言，可以用降低的成本制造这样的部件。例如，此种部件上也不会有如现有技术的金属内杯所特有的会造成麻烦的锐利边缘或切割边缘。无庸赘言，采用塑料会使设计更加灵活，因为塑料内杯便于包含一些部件，例如磁体、色环、热传感器等等，它们都可以模塑在适当位置上成为内杯的一体部分，或者可以随后添加。因此，可以为将来的这些部件预留下适当的位置。

采用塑料内杯会使复杂的生产方法简化，还会降低噪音，并能明显减轻重量。此种内杯会避免与匹配部件形成磨损接触，并因此减少了由于多个金属部件及橡胶部件在一起摩擦而产生的热量。在此种内杯中可以形成一些复杂形状和异形部，而不会有在金属内杯中设置复杂匹配形状时所遇到的困难。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种密封件，尤其是一种组合式密封件，它具有与塑料内杯组合的金属外杯。

本发明的另一个目的是提供一种塑料内杯，它既坚固但也可以制造成复杂形状，并可用于驱替空间，这是冲压无法实现的，因为它的厚度是一致的。

本发明的又一个目的是提供一种用于重负荷密封件的塑料内杯，其中，塑料内杯包括加强异形部或类似物。

本发明的又一个目的是提供一种用于复合密封件的塑料内杯，它包含异形部或类似物，以便避开可能造成干涉的各部件。

本发明的又一个目的是提供一种塑料内杯，从而减少此种密封件在使用中可能会产生的噪音。

本发明的又一个目的是减轻此种密封件的重量，由于塑料的密度比金属低数倍。

还有一个目的是降低生产成本。

本发明的这些目的和其他目的是由这样一种密封件实现的，该密封件是由以下构成的：外杯，具有复杂异形部并用作抗磨套筒；内密封构件，包括由充当主密封件的橡胶构件所包围的钢制加强件或壳、以及第三构件，即内杯，由塑料材料制造并固定就位在外杯之内，优选地具有不会使润滑液曝气的加强异形部或结构。

参照举例阐明的并在附图显示的下述详细说明，将会更加清楚地了解这些目的和其他目的得以实现的方式，在附图中同样的附图标记代表对应的各个部件。

附图说明

图1是依照本发明一种形式的组合式油密封件的透视图，一些部分剖开显示；

图2是依照本发明另一种形式的组合式油密封件的透视图，一些部分剖开显示；

图3是图1所示密封件的显著放大局部纵剖图，显示了插入密封件中的轴和本发明橡胶密封唇部的细节；

图4是图2所示密封件的显著放大局部纵剖图，显示了插入密封件中的轴和本发明橡胶密封唇部的细节；

图5是与图1和图3所示略微不同的一个实施例中塑料内杯部件的一部分的透视图；以及

图6是图1和图3所示塑料内杯又一变例的透视图。

具体实施方式

尽管本发明能够以多种不同形式实施，但将针对多个不同的本发明现优选实施例进行说明，所有这些实施例均采用了本发明所提供的新颖特征。

现在更具体地参见附图，图1和图3显示了体现本发明的大体上标记为10的重负荷组合式油密封件。该密封件10包括钢制或其它金属所制的大体上标记为12的外杯、大体上标记为14的塑料内杯，以及大体上标记为16的弹性体密封组件。

如图3中最佳显示的，钢制外杯包括多个特征，包括：径向延伸的内凸缘18；小直径的轴向延伸凸缘20，其具有在一端与过渡凸缘22相连的表面部；以及大直径的轴向延伸的安装凸缘24。大直径安装凸缘部24终止于厚度减薄部26处，该厚度减薄部26形成为径向朝内延伸的卷曲部28，下文将会说明该卷曲部。

大体上标记为16的弹性体与金属复合密封组件包括大体上标记为30的橡胶或其他弹性体所制密封主体，且所示这个主体30包括埋置加强件32，埋置加强件32由金属制成并具有位于弹性体主体30内的主粘合部34。还具有倾斜的较小直径部36，其从主粘合部34朝内延伸并终止于大体上轴向延伸的末端凸缘38处。该末端凸缘38设计为用于不透流体地附连到固定轴或转动轴或转向节40上，从而使密封主体30可以压靠在该轴上并可随同该轴转动(或固定)，这要依据用途而定，而且这种压配合将是不透流体的。

密封主体30本身包括大体上标记为42的主唇部，其具有大体上截头圆锥体形的油侧表面44，以及大体上截头圆锥体形的空气侧表面46，该两个表面沿着将要在主体30与钢制外杯12的小直径部20之间形成接触的密封带48会合。密封件10还包括弹簧槽50，以便容纳环状螺旋弹簧52，该弹簧把主唇部42径向朝外推靠在外壳或外杯12的小直径凸缘20的内表面53上。

此外，密封主体30包括防尘唇部54，以及轴向延伸的辅助唇部或挤出唇部56。这些构件都形成于密封主体30上，且仅仅表示在此种密封件中体现的典型实例。唇部的形式及其确切位置可以有大量变例。可以有如图所示的单唇，或者多唇(未显示)。密封主体30的余下部分可以包括如图所示的芯撑58，它们之间内有间隙60，以便使主体与塑料内杯14间隔开并可让有限量的油从间隙通过。

大体上标记为62的橡胶与钢的静密封区域处于末端凸缘38的两侧，并包括轴向的内接触部和外接触部64、66。芯撑58支承在小的偏移凸缘68上，该凸缘相对于塑料内杯14的径向主凸缘70偏移。轴向主凸缘72位于外壳的大直径部24内并与之相接触，并由于卷曲部28的缘故而在此锁定就位，塑料轴向部72在卷曲部28与过渡凸缘22之间被夹持就位。

本发明一个实施例的另一重要特征在于大体上标记为76的斜角撑，其加固了径向凸缘70与轴向凸缘72之间的连接。该斜角撑的大体上标记为78的腹板部包含两个倾斜侧壁部80、82(见图3)以及一个中央部或主干部84。这个腹板的侧壁80、82约成40°至50°的角而布置，以增加最大强度。

此外，此斜角撑的腹板部78具有倾斜的平坦表面84，其终止于径向的外扩表面86处。设置此表面86是为了给外座圈和轴承提供间隔或间隙。

图5示出了另一个实施例，其中，肋部92也具有三个表面，即一个中央对角线表面94和大体上标记为99、98的两个侧壁部。在此实施例中，加强肋部92具有相对径向的侧壁99、98，但肋部92比其他实施例中更宽。顶部100基本上与轴向主凸缘102齐平或同延。

图6示出了一个实施例，其中，肋部使轴向壁106与径向壁相连接，该肋部具有外扩更大的侧壁110、112。这些肋部延伸到轴向壁106的顶部并具有平坦表面部116，但肋部并未被切开而提供用于座圈或轴承的间隙。

以上对各种形式的加强肋部的说明是优选的，但这些形式并非可以使用的加强肋部的唯一形式。当然，需要一些肋部以防止塑料杯的外径塌陷。所用塑料的类型也需要考虑；有些形式的加强件需要较小或较少的肋部。例如，希望使用玻璃强化尼龙或者高温强化尼龙制造内杯。然而，可以使用其他塑料，例如高温工程塑料。肋部的数量也应当考虑；所示的形式采用了18个肋部，即在圆周上每隔20°有一个肋部。然而，也可以采用在圆周上每隔10°至15°有一个肋部。

现在介绍弹性体唇部构造，示出了主唇部以及挤出唇部。然而，主唇部可以是双唇或三唇，防尘唇部可一起挤出或可以是双唇或三唇形式的。挤出唇部可以省略，或者也采取不同的形式。加强件也顺应唇部主体的形式，但也可以采取各种形式。芯撑58是在唇部主体与内杯的径向凸缘之间形成间隙的一种优选形式。然而，也可以采用其他构造。

图2和图4示出了塑料内杯14的另一个实施例，其中，相对刚性的塑料内杯部件14具有连续的曲线形内表面100，其在轴向凸缘72和径向凸缘70之间延伸并连接这两个凸缘。在这个实施例中的塑料内杯14可形成为实心体，或具有中空或基本上中空的芯。优选的，曲线形内表面100限定了凹部102、凸部104以及限定在凹部102和凸部104之间的过渡点106。在一个实施例中，凹部102可布置为与轴向凸缘72相邻，或者由范围在0.001至0.500英寸之间的曲率半径而限定，该曲率半径更加优选的是0.200至0.300英寸的范围，以及最优选的是0.262至0.282英寸的范围。在另一个实施例中，凸部104可布置成与环状螺旋弹簧52相邻，或者由范围在0.001至0.500英寸之间的曲率半径而限定，该曲率半径更加优选的是0.250至0.350英寸的范围，以及最优选的是0.290至0.310英寸的范围。本领域的技术人员可以认识到，可以选择其它合适的范围来执行所确定的功能。该实施例克服了其它实施例的缺点，换句话说，消除了空隙和尖锐的过渡点，从而加强了内杯；并且，由于这是孔旋转式应用，因此消除肋条也就消除了与润滑液体中的曝气或气泡相关的问题，润滑液体中的曝气或气泡会随着老化而加速并对密封件的使用寿命产生不利的影响。因此，这个实施例中的内杯14具有改善的刚度和强度，从而防止了部件在密封件拆除过程中开裂，并通过消除肋条而消除了对润滑液体的搅动影响。本领域的技术人员可以认识到，曲线形内表面可具有用于特定目的的任何合适的构造。例如，凹部102可构造成为外座圈与轴承提供间隔或间隙。

因此将明白，本发明提供一种新颖的具有塑料内杯的密封件，其具有许多优点和特征，包括在此已经指出的以及本发明内在的优点和特征。

Claims (14)

1.一种重负荷复合油密封件，以组合的方式包括：外杯，该外杯包括终止于卷曲部的轴向延伸的大直径安装凸缘部、轴向延伸的小直径抗磨套筒部、把所述轴向延伸的大直径安装凸缘部及轴向延伸的小直径抗磨套筒部连接起来的过渡部；密封元件，该密封元件包括弹性体密封主体和埋置加强件，所述弹性体密封主体具有与所述小直径抗磨套筒部的轴向内表面相接触的密封唇部；以及相对刚性的塑料内杯部件，该塑料内杯部件具有轴向凸缘，该轴向凸缘基本上与所述轴向延伸的大直径安装凸缘部齐平并沿着所述轴向延伸的大直径安装凸缘部卡在所述外杯的所述卷曲部与所述过渡部之间，所述塑料内杯部件还具有与所述弹性体密封主体的径向部相接合的径向延伸凸缘，所述相对刚性的塑料内杯部件具有连续的曲线形内表面，该曲线形内表面限定了凹部和凸部。

2.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述凹部布置成与所述轴向凸缘相邻。

3.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述凹部由范围为0.262至0.282英寸的曲率半径限定。

4.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述凸部布置成与环状螺旋弹簧相邻。

5.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述凸部由范围为0.290至0.310英寸的曲率半径限定。

6.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，还包括限定在所述凹部和所述凸部之间的过渡点，该过渡点布置成与所述过渡部相邻。

7.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述卷曲部由构成所述外杯的材料的厚度减薄部形成。

8.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述弹性体密封主体部具有挤出唇部，并且所述轴向延伸的小直径抗磨套筒部具有径向朝内延伸的第二凸缘，所述密封唇部延伸超出所述径向朝内延伸的第二凸缘并紧邻该第二凸缘布置。

9.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述埋置加强件使得所述弹性体密封主体的至少一部分径向朝内地延伸刚好超出所述埋置加强件，从而使所述弹性体密封主体与匹配部件形成不透流体的配合。

10.如权利要求9所述的重负荷复合油密封件，其中，所述弹性体密封主体的所述至少一部分包括所述弹性体密封主体的两个部分。

11.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述内杯上的所述径向延伸凸缘包括在径向上最内侧的偏移部，该偏移部与所述弹性体密封主体的所述径向部接合。

12.一种轴、轴承组件和如权利要求1所述重负荷复合油密封件的组合件，其中，所述凹部为与所述弹性体密封主体相邻的所述轴承组件提供间隙。

13.如权利要求1所述的重负荷复合油密封件，其中，所述埋置加强件具有在其内径部处的基本上轴向的部分。

14.一种重负荷复合油密封件，以组合的方式包括：金属外杯，该外杯包括轴向延伸的大直径安装凸缘部、轴向延伸的小直径抗磨套筒部、把所述大直径安装凸缘部及小直径抗磨套筒部连接起来的过渡部、以及从所述抗磨套筒部朝内延伸的径向凸缘，所述大直径安装凸缘部具有减薄厚度部，该减薄厚度部终止于卷曲部；密封元件，该密封元件包括弹性体密封主体和埋置加强件，所述弹性体密封主体具有与所述抗磨套筒部的轴向内表面相接触的密封唇部，所述加强件通过工作间隙而与相关的机械部件分隔开，所述弹性体密封主体具有刚好在所述加强件径向朝内方向布置的一个部分，从而所述弹性体密封主体的所述部分及所述加强件与所述相关机械部件形成不透流体的配合；以及相对刚性的塑料内杯部件，该内杯部件具有轴向凸缘，该轴向凸缘基本上与所述大直径安装凸缘部齐平并沿着所述大直径安装凸缘部卡在所述外杯的所述卷曲部与所述过渡部之间，所述内杯还具有与所述弹性体密封主体上的径向延伸表面相接合的径向延伸凸缘，所述相对刚性的塑料内杯部件具有连续的曲线形内表面，该曲线形表面限定了凹部和凸部。