CN107110353B - 用于机器的接头的密封构件及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于能够围绕轴(112)的旋转轴线(RA)运动的枢转构件(114)之间的接头的密封构件(110)包括环(130)、凸缘(132)以及弹性易弯曲的中间部分(134)。环(130)包括环形远端环面和环形近端环面(210、212)，所述环面沿着纵向轴线(LA)彼此间隔设置。凸缘(132)包括一对凸缘面(230、231)，所述对凸缘面沿着纵向轴线(LA)彼此间隔设置。所述凸缘(132)包括外凸缘表面和内凸缘表面(233、237)，所述凸缘表面分别在凸缘的外凸缘周边和内凸缘周边(235、238)沿着纵向轴线(LA)在所述对凸缘面(230、231)之间延伸。中间部分(134)连接到环(130)的近端环面(212)和凸缘(132)的内圆周凸缘表面(237)，以使得环(130)能够相对于凸缘(132)而相对运动。

Description

用于机器的接头的密封构件及其组装方法
技术领域
本发明专利大体上涉及一种用于机器的接头组件的密封构件，更具体地，涉及一种用于非公路机器的接头组件的免维护轴承的密封构件。
背景技术
非公路机器具有倾卸式主体，在多种环境下工作。这种机器可以包括一个或多个起重缸，该起重缸被配置为选择性地使倾卸式主体绕其后端从正常位置枢转到一定范围的倾卸位置。在倾卸过程中，连接到机器框架的起重缸端部可以绕轴承枢转，以适应倾卸式主体的不同定向。在污染物(例如泥浆)渗入轴承的情况下，起重缸的操作效率可能变差。例如，如果碎屑在轴承中积聚，那么轴承的操作可能变差，使得轴承所承受的机械负载增加，从而导致早期故障或轴承损坏。我们希望提供一种保护轴承不受外部环境影响的坚固密封构件。
美国专利申请公开第2014/0203518号题为“无需炉后固化形成的弹性体轴密封构件”，并且涉及一种弹性体密封构件(20)，例如用于机动车辆的轴密封。弹性体密封(20)包括化学地联接到金属密封环(24)的弹性体化合物(22)，他在无需炉后固化步骤的情况下形成。弹性体密封(20)的弹性模量为6.0MPa至13.0MPa，拉伸强度为11.1MPa至14.8MPa。弹性体化合物(22)包括52.0-68.0％(以重量计)的氟弹性体、20.0-35.0％(以重量计)的硅酸钙和5.0-15.0％(以重量计)的硅藻土。弹性体化合物(22)在压塑或注塑成型步骤过程中完全固化并化学联接到金属密封环(24)，因此不需要炉后固化步骤。
应当理解的是，本发明人提出的背景技术说明是用来帮助读者，并不能被认为表明任何所指出的问题本身在本领域中被认可。虽然所述原理在某些方面和实施例中可以解决其他系统中本身存在的一些问题，但应当理解的是，受保护的发明创造的范围由所附权利要求书限定，而不是由所公开的特征解决这里给出的任何具体问题的能力来限定。
发明内容
在一实施例中，本发明描述了一种密封构件，其用于能够围绕轴的旋转轴线移动的枢转构件之间的接头。该密封构件包括环、凸缘以及插入环和凸缘之间的中间部分。
所述环包括远端环面和近端环面。远端环面和近端环面都是环形的，并且沿着纵向轴线彼此间隔设置。
所述凸缘包括沿着纵向轴线彼此间隔设置的一对凸缘面。所述凸缘包括外凸缘表面，该外凸缘表面在凸缘的外凸缘周边沿着纵向轴线在这对凸缘面之间延伸。所述凸缘包括内圆周凸缘表面，该内圆周凸缘表面在内凸缘周边沿着纵向轴线在这对凸缘面之间延伸。内圆周凸缘表面径向设置在外凸缘表面内。
所述中间部分是弹性易弯曲的。所述中间部分连接到所述环的近端环面和所述凸缘的内圆周凸缘表面，由此所述环可相对于所述凸缘移动。
在另一实施例中，提供了一种用于机器的接头组件。该接头组件包括限定旋转轴线的轴、枢转构件和密封构件，枢转构件相对于轴而安装，以使得枢转构件能够相对于轴围绕旋转轴线枢转，密封构件安装到枢转构件并能够相对于轴围绕旋转轴线枢转。密封构件包括环、凸缘以及沿着旋转轴线插入环和凸缘之间的中间部。
所述环邻近枢转构件。所述环包括远端环面和近端环面。远端环面和近端环面都是环形的，并且沿着旋转轴线彼此间隔设置。所述环包括内圆周环表面，该内圆周环表面在所述环的内环周边沿着旋转轴线在远端环面和近端环面之间延伸。内环周边限定环开口。轴延伸穿过环开口。
所述凸缘沿着旋转轴线与环彼此间隔设置。所述凸缘包括一对凸缘面，这对凸缘面沿着纵向轴线彼此间隔设置。所述凸缘包括外凸缘表面，该外凸缘表面在凸缘的外凸缘周边沿着纵向轴线在这对凸缘面之间延伸。所述凸缘包括内圆周凸缘表面，所述内凸缘表面在凸缘的内凸缘周边沿着旋转轴线在这对凸缘面之间延伸。内圆周凸缘表面径向设置在外凸缘表面内。内圆周凸缘表面限定凸缘开口。轴延伸穿过凸缘开口。所述凸缘相对于枢转构件固定。
所述中间部分是弹性易弯曲的。所述中间部分连接到所述环的近端环面和所述凸缘的内圆周凸缘表面，以使得所述环能够相对于凸缘移动。所述中间部分限定中间通道。轴延伸穿过中间通道。轴和中间部分之间干涉配合，以使得所述中间部分的至少一部分径向向外弯曲。
在另外的其他实施例中，提供了一种组装机器的接头的方法。该方法包括将密封构件、轴承和枢转构件安装到轴。
轴限定旋转轴线。密封构件包括环、凸缘、以及插入环和凸缘之间的中间部分。环包括内圆周环表面，该内圆周环表面在环的内环周边，限定环开口。轴延伸穿过环开口。环的内圆周环表面最接近于轴，二者之间滑动配合，以使得环能够相对于轴围绕旋转轴线枢转。中间部分是弹性易弯曲的。中间部分限定中间通道。轴延伸穿过中间通道。凸缘从中间部分径向伸出并环绕轴。
枢转构件具有安装头，该安装头限定从其中穿过的安装通道。轴承设置在安装通道内。轴承和安装头环绕着轴。枢转构件能够相对于轴围绕旋转轴线移动。
该方法进一步包括将密封构件的环邻接到轴承的内侧轴承侧。将密封构件的凸缘连接到枢转构件，以使得密封构件能够相对于轴围绕旋转轴线移动。
从下面的详细描述和附图将理解所公开原理的其他和替代方面及特征。如将理解到的，有关用于机器的接头组件的密封构件以及用于组装本发明公开的机器的接头的方法的原理能够在其他和不同的实施例中实施，并且能够在各个方面进行改进。因此，应当理解的是，前述概述及以下详细说明都仅是示例性和说明性的，并非限制所附权利要求书的保护范围。
附图说明
图1是适于与具有根据本发明的原理构造的密封构件的实施例的接头组件的实施例结合使用的形式为非公路卡车的机器的实施例的示意性侧视图。
图2是图1所示的接头组件的放大透视图。
图3是图1所示的机器的机架的耳轴的透视图。
图4是插入件的正视图，该插入件具有耳轴，耳轴适于安装到机器的机架并用于根据本发明的原理构造的接头组件的实施例。
图5是图4所示的插入件的局部端正视图。
图6是图2所示的接头组件的各部件的分解图，这些部件被配置为安装在图3所示的耳轴上。
图7是根据本发明的原理构造的密封构件的实施例的平面图。
图8是沿图7的线VIII-VIII截取的图7所示的密封构件的剖视图。
图9是图7所示的密封构件的凸缘的平面图。
图10是沿图9的线X-X截取的图9所示的凸缘的横截面图。
图11是图7所示的密封构件的环的平面图。
图12是沿图11的线XII-XII截取的图11所示的环的横截面图。
图13是图2所示的接头组件的放大截面图，所示的接头组件处于部分组装位置。
图14是如图13所示的视图，但图2所示的接头组件处于组装位置。
图15是流程图，该流程图示出了根据本发明的原理的组装机器的接头的方法的实施例的步骤。
应当理解的是，附图不必一定按比例，并且所公开的实施例有时以图解方式及局部视图方式示出。在某些情况下，可能省略了那些对于理解本发明来说不必要的详细说明或使其他细节难以理解的详细说明。当然，应当理解的是，本发明并不限于本文所示的具体实施例。
具体实施方式
本发明主要涉及一种机器的接头组件。在实施例中，本发明涉及一种用于机器的接头组件的密封构件。在实施例中，本发明涉及一种密封构件，用于非公路机器的接头组件的免维护轴承。在实施例中，本发明涉及一种组装机器的接头的方法。
在实施例中，提供了一种密封构件，用于可围绕轴的旋转轴线移动的枢转构件之间的接头。密封构件可以包括环、凸缘、以及插入环和凸缘之间的弹性易弯曲中间部分。在实施例中，环和凸缘都比中间部分更具刚性。
在实施例中，接头组件包括限定旋转轴线的轴，相对于轴安装的枢转构件，该枢转构件能够相对于轴围绕旋转轴线枢转，以及密封构件，该密封构件安装到枢转构件并可相对于轴围绕旋转轴线枢转。密封构件包括环、凸缘以及沿着旋转轴线插入环和凸缘之间的中间部。中间部分是弹性易弯曲的，环和凸缘都比中间部分坚固。
在实施例中，可以在枢转构件和轴之间插入轴承。在实施例中，轴承可以是免维护轴承，其被设计为安装后无需在轴承界面施加额外的润滑剂即可使用。
在实施例中，轴和中间部分之间干涉配合，由此中间部分的至少一部分径向向外弯曲。环可以与轴接触并最接近于轴，二者之间滑动配合，由此环可相对于轴围绕旋转轴线枢转。密封构件可以安装到枢转构件，使中间部分沿着旋转轴线压缩，由此环被推向枢转构件，与枢转构件邻接。
现在参照附图，图1示出了形式为非公路卡车的机器50的一个示例性实施例。在所示的实施例中，机器是大型自行式非公路车辆，其能够在诸如采矿等工作中承载数吨材料。机器50具有底盘55，其支撑操作员控制台60，动力系统62，驱动系统64和倾卸式主体68。
在其他实施例中，机器50可以是适用于具有根据本发明的原理构造的密封构件的接头组件的任何其他合适机器。这种机器的示例包括用于建筑、农业、采矿、林业、运输和其他类似工业的移动或固定机器。在一些实施例中，机器可以是挖掘机、轮式装载机、反铲挖掘机、起重机、压实机、推土机、轮式拖拉机－刮土机、材料处理机或包括具有密封构件的接头组件的任何其他合适机器。
操作员控制台60包括用于通过动力系统62操作机器50的控制装置。所示的操作员控制台60被配置为限定内部舱室70，内部舱室70内安装有操作者控制装置，并可通过门72进出。具体地，操作员控制台60可以包括一个或多个操作员接口装置，其被配置为，例如，由机器操作者使用以操纵机器50并用机器50执行各种任务。操作员接口装置的示例包括但不限于，行业中众所周知和可理解的操纵杆、方向盘和/或踏板。
动力系统62被配置为向机器50供应动力。动力系统62可操作地安装有操作员控制台60以接纳来自操作员控制台60的控制装置的控制信号，并安装有驱动系统64和倾卸式主体68以根据从操作员控制台60接纳到的信号选择性地操作驱动系统64和/或倾卸式主体68。如本领域普通技术人员所理解的，动力系统62适于提供用于推进驱动系统64以及操作倾卸式主体68的操作动力。
在实施例中，动力系统62可以包括发动机、冷却系统或装置、变速器和液压系统，并且例如，至少部分地容纳在由底盘55支撑的发动机舱75内。在实施例中，发动机可以是任何合适的发动机，例如，内燃发动机、柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或任何其他类型的合适发动机。在实施例中，动力系统62可以包括多个发动机。冷却系统可以被配置为冷却动力系统62的发动机。
液压系统可以包括多个部件，例如泵、阀和导管，以及液压流体储存器(未示出)。液压系统以及机器中的其他系统可以包括其自身的冷却装置。
驱动系统64与动力系统62可操作地布置，以通过由操作员控制台60发送的控制信号选择性地推进机器50。驱动系统64可包括多个接地件，例如，如所示实施例中示出的车轮80，其可通过车轴、传动轴或其他部件(未示出)活动连接至底盘55。在实施例中，驱动系统64的形式可以是：轨道驱动系统、轮驱动系统或被配置为推进机器50的任何其他类型的驱动系统。
倾卸式主体68限定了储存室，其被配置为，例如，在其内部承载有效载荷(例如挖掘材料)。倾卸式主体68通过一对枢转销82可枢转地附接到底盘55，枢转销82分别延伸穿过一对主体支撑件84，主体支撑件84从倾卸式主体68突起并且定位为朝向倾卸式主体的后端86，倾卸式主体68的每一侧上有一个后端86。枢转销82限定倾卸式主体枢转轴线，倾卸式主体68可相对于底盘55围绕该倾卸式主体枢转轴线旋转。倾卸式主体68可在存放位置(如图1所示)和完全倾斜的倾卸位置(如图1中的虚线所示)之间的行程范围内移动。
倾卸式主体68包括顶篷88，当倾卸式主体68处于存放位置时，顶篷88从倾卸式主体68向外延伸，如图1所示。当倾卸式主体68处于存放位置时，顶篷88在操作员控制台60上延伸，并且被配置为在倾卸式主体68装载过程中防止碎屑掉落到操作员控制台上。
在其他实施例中，还可以使用不同类型的倾卸式主体68。在实施例中，倾卸式主体68可以包括在其后端86的尾板，其适于在打开位置和关闭位置之间移动。
在实施例中，提供至少一个致动器90，其适于在存放位置和完全倾斜的倾卸位置之间的行程范围内选择性地移动倾卸式主体。在实施例中，致动器90可以是任何合适的致动器，例如，如本领域技术人员公知的诸如液压缸或液压气动缸等的可伸缩汽缸。在实施例中，机器50可以包括单个可伸缩汽缸，例如，本领域惯用的一对可伸缩汽缸，或者两个以上的汽缸以使倾卸式主体68选择性地枢转。
在所示实施例中，提供了形式为可伸缩汽缸90的一对致动器。每个可伸缩汽缸90可枢转地连接到底盘55和倾卸式主体68的相应侧。每个可伸缩汽缸90可在缩回位置(如图1所示)和伸出位置之间的行程范围内移动，以使倾卸式主体68分别位于存放位置和完全倾斜位置。
在倾卸式主体68的前端94与主体支撑件84之间设置有一对汽缸支架92。每个汽缸支架92适于接纳一个可伸缩汽缸90的上端96，上端96例如通过销98可枢转地安装到其上。根据本发明的原理构造的一对接头组件100设置为使各自的可伸缩汽缸90的下端102可枢转地安装到底盘55。
在所示实施例中，当汽缸90处于缩回位置时，倾卸式主体68处于存放位置，用于接纳那里的有效载荷。当汽缸90处于伸出位置时，倾卸式主体68的前端94相对于底盘55升高，以使倾卸式主体68围绕枢转轴线枢转到一系列倾卸位置中的一个，直到转到完全倾斜的倾卸位置，用于将存储在倾卸式主体68内的有效载荷从其后端86排出。倾卸式主体68的这种移动可以通过容纳在操作员控制台60中的操作员接口装置以常规方式来控制。
参照图2，示出了根据本发明的原理构造的接头组件100的示例性实施例。接头组件100包括根据本发明的原理构造的密封构件110。图2所示的接头组件100设置在图1所示的机器50中，以便可枢转地安装可伸缩汽缸90的下端102，可伸缩汽缸90的下端102用于在存放位置和完全倾斜的倾卸位置之间的行程范围内选择性地升高和降低倾卸式主体68。在其他实施例中，如本领域技术人员将理解的，根据本发明的原理构造的接头组件100可以用在其他机器中，并且可以用在其他接头组件应用中。所示的接头组件100包括轴112、枢转构件114、轴承118(见图6-8)和密封构件110。
轴112连接到机器50的底盘55并从底盘55突出。在其他实施例中，轴112可以安装到机器50的不同部件。轴112限定旋转轴线“RA”。
枢转构件114相对于轴112安装，以使得枢转构件114可相对于轴112围绕旋转轴线“RA”枢转。在所示的实施例中，枢转构件114包括可伸缩汽缸90。在其他实施例中，接头组件100的枢转构件114可以是不同种类的致动器，在其他实施例中，可以是不同的装置，如本领域技术人员将理解的。
轴承118插入轴112和枢转构件114之间。在所示的实施例中，轴承118是球形滑动轴承。在实施例中，轴承118可以包括有时被称为“免维护”轴承的轴承，因为安装后不需要在轴承界面处施加额外的润滑剂。在实施例中，轴承118可以是任何合适类型的轴承。
密封构件110安装到枢转构件114，以使得密封构件110可相对于轴112围绕旋转轴线“RA”枢转。在所示的实施例中，密封构件110安装到汽缸90的内侧枢转构件侧119。
在所示的实施例中，多个形式为螺栓的紧固件120用于固定枢转构件114的部件并将密封构件110固定到枢转构件114。在实施例中，可以使用任何合适的紧固件120。所示的紧固件120包括相关的垫圈122和螺母124，有助于将部件固定在一起。
密封构件包括环130(见例如图6和图7)，凸缘132以及沿着旋转轴线“RA”插入环130和凸缘132之间的中间部分134。环130邻近枢转构件114。凸缘132相对于枢转构件114固定。凸缘132连接到枢转构件114，以使得密封构件110能够相对于轴112围绕旋转轴线“RA”移动。中间部分134是弹性易弯曲的。中间部分134可以设置为与轴112的外表面140密封接合，以便在两者之间提供运行密封。
参照图3至图5，轴112可从耳轴插入件142突出。耳轴插入件142可以用作机器的原始设备或者可以被配置为用作改进机器以包括根据本发明的原理构造的接头组件的改装部件。
参照图4，耳轴插入件142包括基部144和轴112。轴112包括在基座144和轴112的圆柱形部分114之间延伸的凹陷锥形表面145。插入件142包括从其近端148突出的安装凸台147。安装凸台147可以被配置为便于耳轴插入件142附接到机器50。
参照图4和5，轴包括远端150，远端150具有多个轴承安装孔152，这些轴承安装孔152限定在远端150中。在所示的实施例中，轴承安装孔152可以被配置为将紧固件接纳在其中，紧固件将轴承118的内球体或环球形固定到轴112。在其他实施例中，轴承安装孔152的数量和/或设置可以不同。
参照图6，所示的枢转构件114包括可伸缩汽缸90，其汽缸90的下端102具有安装头155。安装头155包括内圆周安装头表面156，该内圆周安装头表面156限定了从其中穿过的安装通道157。安装通道157被配置为将轴112和轴承118接纳在其中。轴承118可以设置在安装通道157内，由此轴承插入汽缸90的安装头155和轴112之间。安装头155可以包括多个紧固件通道158，其被配置为与接头组件100的其他部件的相应安装孔对准，以便接纳从其中穿过的紧固件120。
枢转构件114包括外部密封盖170，其安装到其外侧172，由此通过外部密封盖170从外侧172封闭安装通道157。外部密封盖170可以包括多个密封盖安装孔174，其被配置为与接头组件100的其他部件的相应安装孔对准，以便接纳从其中穿过的紧固件120。在实施例中，紧固件120也可以包括在外侧172上的垫圈122。
枢转构件114包括安装到其内侧枢转构件侧119的内部保持环175。内部保持环175可以包括多个保持环安装孔177，其被配置为与接头组件100的其他部件的相应安装孔对准，以便接纳从其中穿过的紧固件120。
内部保持环175可以被配置为当内部保持环175安装到枢转构件114时，内圆周保持环表面179径向地设置在内圆周安装头表面156内。与安装通道157封闭的保持环的突出环形部分可以设置为与安装通道157内的轴承118处于干涉关系，以防止轴承118相对于枢转构件114的安装头155在内侧方向180上沿着旋转轴线“RA”朝向内部保持环175进行相对移动。
密封构件110设置为邻近枢转构件114的内侧枢转构件侧119。密封构件110从内侧枢转构件侧119至少部分地封闭安装通道157。密封构件110的凸缘132连接到枢转构件114的内部保持环175。凸缘132可以包括多个密封构件安装孔202，其被配置为与接头组件100的其他部件的相应安装孔对准，以便接纳从其中穿过的紧固件120。
参照图7和图8，示出了根据本发明的原理构造的密封构件110的示例性实施例。密封构件110可以包括在根据本发明的原理构造的接头组件100中。图7和图8所示的密封构件110用于图1所示的机器50的图2所示的接头组件100中，以便可枢转地安装可伸缩汽缸90的下端102，可伸缩汽缸90的下端102用于在存放位置和完全倾斜的倾卸位置之间的行程范围内选择性地升高和降低倾卸式主体68。在其他实施例中，根据本发明的原理构造的密封构件110可以用于其他接头组件和/或机器中，并且可以用于其他密封构件应用中，如本领域技术人员将理解的。
所示的密封构件110包括环130、凸缘132以及插入环130和凸缘132之间的中间部分134。在实施例中，中间部分134是弹性易弯曲的，并且环130和凸缘132都比中间部分134坚固。
在实施例中，密封构件110的各个零件可以由与密封构件110的其他部件不同的材料构成。在实施例中，环130由尼龙制成，凸缘132由钢制成，中间部分134由橡胶制成。在其他实施例中，用于构造密封构件110的材料可以变化。优选地，用于构造密封构件110的材料不与那些可粘附到枢转构件和/或密封构件110的常见污染物(例如泥浆)发生反应。
环130可以由任何合适的材料制成，例如合适的尼龙。在实施例中，环130由比制造中间部分134的材料更硬和更有刚性的材料制成。在实施例中，环130可以由适当坚固的材料制成，有助于防止中间部分134在密封构件处于预定的未对准位置时发生弯曲。
凸缘132可以由任何合适的材料制成，例如金属。在实施例中，凸缘132由钢制成。在实施例中，凸缘132由比制造中间部分134的材料更硬和更有刚性的材料制成。
中间部分134可以由任何合适的材料制成，例如弹性体材料。实施例在实施例中，中间部分134由天然橡胶制成。在其他实施例中，中间部分134可以由其他合适的材料制成，包括例如乙烯丙烯二烯单体(EPDM)，丁腈橡胶，聚氨酯和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。在其他实施例中可以使用其他合适的弹性体。在实施例中，中间部分134由具有适当柔韧性的材料制成，由此环130能够相对于凸缘132以至少两个自由度移动。在实施例中，制成中间部分134的材料使得环130和凸缘132都比中间部分134坚固。在实施例中，中间部分由适当弹性的可压缩材料制成，由此在中间部分和接头组件(其内使用密封构件110)的轴之间提供足够的密封，并且允许环130和凸缘132在它们之间的所需操作移动范围内进行相对移动。
参照图7、8、11和12，环130可以设置为有助于防止中间部分134在接头组件100处于未对准状态时发生弯曲。环130可适于有助于防止泥浆和其他污染物从内侧枢转构件侧119进入容纳有轴承118的安装通道157。
密封构件110的环130包括远端环面210和近端环面212。远端环面210和近端环面212都是环形的，沿着密封构件110的纵向轴线“LA”彼此间隔设置。当密封构件110安装到接头组件100中的枢转构件114时，当组件100处于正常状态时，密封构件的纵向轴线“LA”基本上与轴112的旋转轴线“RA”对准并平行于轴112的旋转轴线“RA”。因此，本文使用纵向轴线“LA”描述的空间关系也适用于旋转轴线“RA”，反之亦然。
参照图8、11和12，环130包括外圆周环表面214，其外环周边216沿着纵向轴线“LA”在远端环面210和近端环面212之间延伸。外圆周环表面214环绕远端环面210和近端环面212。外圆周环表面214限定外环直径(见图11)。
环130包括内圆周环表面218，其内环周边220沿着纵向轴线“LA”在远端环面210和近端环面212之间延伸。内环周边220和内圆周环表面218限定具有内环直径的环开口222(参见图12)。
环开口222可以被配置为允许轴112从其中延伸穿过。在实施例中，环开口222的尺寸与轴112的外表面140相关，使两者之间滑动配合，其中内圆周环表面218可相对于轴112的外表面140围绕轴112的旋转轴线“RA”旋转。
参照图7至图10，凸缘132可以被配置为将密封构件110连接到枢转构件114，由此凸缘132相对于枢转构件114固定。凸缘132包括一对凸缘面230、231，其沿着纵向轴线“LA”彼此间隔设置。参照图8，环130沿着纵向轴线“LA”与凸缘132间隔设置，由此凸缘132的近端环面212与凸缘面230的纵向偏离距离“Δ1”更近。
凸缘132包括外凸缘表面233，其外凸缘周边235沿着纵向轴线“LA”在这对凸缘面230、231之间延伸。凸缘132包括内凸缘表面237，其内凸缘周边238沿着纵向轴线“LA”在这对凸缘面230、231之间延伸。内圆周凸缘表面237径向设置在外凸缘表面233内。
参照图9和图10，内凸缘周边238和内圆周凸缘表面237限定凸缘开口240，具有内凸缘直径凸缘开口240240可以被配置为允许轴112从其中延伸穿过。在实施例中，环130的外环直径小于凸缘132的内凸缘直径(见图8)。
参照图9和图10，凸缘132可以限定至少一个密封构件安装孔202，该密封构件安装孔202被配置为接纳从其中穿过的紧固件120，用于将凸缘132连接到枢转构件114。在实施例中，凸缘132限定至少一个密封构件安装孔202，其在凸缘面230、231之间沿着纵向轴线“LA”延伸。在所示的实施例中，凸缘132包括三个密封构件安装孔202，其围绕凸缘面230、231以均匀间隔的方式径向设置。密封构件安装孔202各自可以接纳从其中穿过的紧固件120，以便使密封构件110连接到枢转构件114。
参照图7和图8，中间部分134可以设置为在中间部分134和轴112的外表面140之间提供密封。中间部分134可适于允许环130相对于凸缘132以至少两个自由度移动。在实施例中，中间部分134可以有助于保持环130与轴承118邻接。
中间部分134连接到环130和凸缘132。中间部分134是弹性易弯曲的，由此环130可相对于凸缘132以至少两个自由度移动。在实施例中，环130可以相对于凸缘132围绕纵向轴线“LA”旋转，并且环130可以相对于凸缘132沿着纵向轴线“LA”平移。在实施例中，环130还可以相对于垂直于纵向轴线“LA”的径向平面相对于凸缘132以至少两个自由度移动。中间部分134可以响应于环130和凸缘132之间的相对移动而发生弯曲，以便消除由接头的多种移动(例如，旋转、未对准和摇晃导致的平面外移动)而产生的力并且抵消由来自密封构件110外部的泥浆堵塞而产生的流体压力。
在实施例中，密封构件110可以用作具有轴112的密封构件，其是非圆柱形的和/或其中枢转构件114相对于轴112偏心旋转。中间部分134可以被配置为适应环130沿着垂直于纵向轴线“LA”的径向平面的相对平移。环130可以适于在环130和轴112之间围绕纵向轴线“LA”的相对旋转范围内将轴112容纳其中，例如在约10度的范围内，在约5度的范围内或在约3度的范围内。
参考图8，在所示的实施例中，中间部分134连接到环130的近端环面212和凸缘132的内圆周凸缘表面237，由此环130可相对于凸缘132相对移动。可以使用任何合适的技术来连接密封构件110的部件，例如通过粘合剂粘合在一起。
在实施例中，可以使用粘合剂使凸缘132和中间部分134连接。在实施例中，用于将中间部分134粘结到凸缘132的粘合剂与制造凸缘132和中间部分134的材料(例如，分别为钢和天然橡胶)相容。在实施例中，可以使用粘合剂使环130和中间部分134连接。在实施例中，用于将中间部分134粘结到环130的粘合剂与制造环130和中间部分134的材料(例如，分别为尼龙和天然橡胶)相容。在实施例中，用于将中间部分134粘结到凸缘132的粘合剂与用于将中间部分134粘结到环130的粘合剂不同。
参照8，中间部分134包括轴向段250和径向段252，轴向段250沿着纵向轴线“LA”延伸，径向段252沿着垂直于纵向轴线“LA”的径向平面“RP”从轴向段250径向向外延伸。中间部分134的轴向段250包括环形的轴向端面254。中间部分134的轴向端面254连接到环130的近端环面212。中间部分134的径向段252包括外圆周径向表面257，其环绕中间部分134的轴向段250。中间部分134的外圆周径向表面257连接到凸缘132的内圆周凸缘凸表面237连接。
中间部分134包括内轴接合表面259以及与内轴接合表面259相对的外释放表面265。外释放表面265与内轴接合表面259大体上是环绕关系。内轴接合表面259具有锥形部分267，其是凸形的并且具有第一曲率半径“R1”。外释放表面265具有凹陷部分269，其具有第二曲率半径“R2”。在实施例中，第一曲率半径“R1”大于第二曲率半径“R2”。在实施例中，第一曲率半径“R1”与第二曲率半径“R2”的比率在大于1和30之间的范围内，在其他实施例中在大于1和20之间的范围内，在又其他实施例中在5和20之间的范围内，在仍又其他实施例中在10至20之间的范围内。在实施例中，第一曲率半径“R1”与第二曲率半径“R2”的比率在15至20之间的范围内
中间部分134限定中间通道271。内轴接合表面259限定中间通道271，其被配置为允许轴112从其中延伸穿过。在实施例中，中间通道271被配置为使轴112和中间部分134之间干涉配合，由此中间部分134的至少一部分径向向外弯曲。在所示的实施例中，当密封构件110处于组装位置(见图8)时，至少内轴接合表面259的锥形部分267与轴112处于干涉关系。
参照图13，轴承118设置为便于枢转构件114和轴112进行相对移动。轴承118限定轴承接口275，枢转构件114可相对于轴112围绕枢轴接口275枢转。
所示的轴承118包括内环轴承件280和外环圈轴承件282。内环轴承件280具有球形凸起外轴承表面284。内环轴承件280被配置为安装到轴112的远端150。内环轴承件280可以包括内环安装孔，其与轴112的远端150中的轴承安装孔152相对应并对准。
外环圈轴承件282附接到可伸缩汽缸90的安装头155。外环圈轴承件282设置在内圆周安装头表面156内。
外环圈轴承件282具有球形凹陷内轴承表面286，其内限定有空腔。外环圈轴承件282的凹陷内轴承表面286包括与内环轴承件280的凸起外轴承表面284的形状互补的形状。
内环轴承件280设置在外环圈轴承件282的空腔内，外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286同心地围绕内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284。内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284和外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286限定轴承界面275。
在实施例中，密封(例如在美国专利第6,626,575号中所示和所述的密封)可以设置在外环圈轴承件282的两侧，有助于密封轴承界面275。在实施例中，内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284和外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286中的一个或两个可以具有涂覆其上的减摩擦衬里。在实施例中，减摩擦衬里可以由任何合适的材料制成，例如PTFE。
参照图13，示出了接头组件100处于部分组装位置。为了组装接头组件100，轴承118可以安装到可伸缩汽缸90。密封构件110和内部保持环175放置在轴112上。
密封构件110的环130和轴112之间的微小间隙允许密封构件110从其远端150安装到轴112上。密封构件110的内轴接合表面259的锥形部分267可以以沉孔的方式起作用，以便于轴112的远端115插入中间通道271。密封构件110可以沿着旋转轴线“RA”在内侧方向180上移动，直到锥形部分267抵靠在凹陷锥形表面145上。在实施例中，可以在轴112的外表面140上涂覆润滑剂，以便于中间部分134沿着轴112的旋转轴线“RA”平移到图13所示的位置。
然后，轴承118的内环轴承件280设置在轴112的远端150上。内环轴承件280可以相对于轴沿着旋转轴线“RA”在内侧方向180上移动，并且内环轴承件280可以相对于旋转轴线“RA”旋转，以使内环轴承构件280中的安装孔与轴112中的轴承安装孔152对准。然后，可以使用合适的紧固件将内环轴承件280连接到轴112的远端150。
外密封盖170可以组装到枢转构件114的外侧172。内部保持环175和密封构件110可以一起螺栓连接到枢转构件114的内侧119。在密封构件110的凸缘132固定到枢转构件114的情况下，密封构件110的环130与轴承118处于接触关系，并且中间部分134与轴112的外表面140处于密封干涉关系，如图14所示。
参照图14，示出了接头组件100处于组装位置。轴112延伸穿过凸缘132的凸缘开口240，中间部分134的中间通道271和环130的环开口。轴112设置在枢转构件114的安装通道157内。轴承118的内环轴承件280连接到轴112的远端150。
轴承118插入轴112和枢转构件114之间。轴承118安装到轴112的远端150和枢转构件114的安装头155，由此外环圈轴承件282可相对于内环轴承件280围绕轴承界面275相对移动。
轴承118允许枢转构件114相对于轴112围绕旋转轴线“RA”移动，并且相对于垂直于旋转轴线“RA”的径向平面“RP”在平面外移动。径向平面“RP”可以由俯仰轴线“PA”和偏转轴线“YA”限定，俯仰轴线“PA”和偏转轴线“YA”相互垂直于旋转轴线“RA”并且彼此垂直。例如当倾卸式主体68在载荷下或在倾卸过程中摇晃时，平面外移动可以围绕俯仰轴线“PA”和偏转轴线“YA”中的一者或两者发生。
内部保持环175环绕轴112并且与轴承118处于干涉关系，以防止轴承118相对于枢转构件114的安装头155在内侧方向180上沿着旋转轴线“RA”朝向内部保持环175进行相对移动。外密封盖170安装到枢转构件114的外侧172，由此通过外密封盖170从外侧172封闭安装通道157。
凸缘132相对于枢转构件114固定。所示的凸缘132连接到内部保持环175。密封构件110的凸缘132设置为沿着旋转轴线“RA”与环130间隔开。
中间部分134与轴112密封接合。轴112和中间部分134之间干涉配合，由此中间部分134的至少一部分径向向外弯曲。在所示的实施例中，当密封构件110处于组装位置时，至少中间部分134的内轴接合表面259的锥形部分267与轴112处于干涉关系。
中间部分134可以有助于保持环130与轴承118接触接合。中间部分134可以适应枢转构件114和轴112之间的角度未对准，同时保持环130和轴承118之间的接触关系。中间部分134还可以抵消施加到与泥浆和其他碎屑接触的密封构件110的内侧表面288上的压力。
环130邻近枢转构件114。密封构件110设置有轴承118，由此密封构件110的环130与轴承118接合接触。环130的远端环面210安装在轴承118上。环130被配置为防止污染物从枢转构件114的内侧进入免维护轴承118中。环130可以有助于防止中间部分134在受到压缩载荷时弯曲。
环130的内圆周环表面最接近于轴112，两者之间滑动配合，由此环130可相对于轴112围绕旋转轴线“RA”枢转。当枢转构件114围绕旋转轴线“RA”旋转时，环130相对于轴112滑动。
参照图15，并参照图13和图14，示出了根据本发明的原理的组装机器的接头的方法500的实施例的步骤。方法500包括将密封构件110安装到轴112(步骤510)并将轴承118和枢转构件114安装到轴112(步骤520)。
轴112限定旋转轴线“RA”。密封构件110包括环130、凸缘132以及插入环130和凸缘132之间的中间部分134。环130包括限定环开口222的内环周边220。轴112延伸穿过环开口222。环130最接近于轴112，两者之间滑动配合，由此环130可相对于轴112绕旋转轴线“RA”枢转。中间部分134是弹性易弯曲的。中间部分134限定中间通道271。轴112延伸穿过中间通道271。凸缘132从中间部分134径向伸出并环绕轴112。在实施例中，环130和凸缘132都比密封构件110的中间部分134更有刚性。
枢转构件114具有安装头155，其限定从其中穿过的安装通道157。轴承118设置在安装通道157内。轴承118和安装头155环绕轴112。枢转构件114可相对于轴112围绕旋转轴线“RA”移动。
方法500还包括将密封构件110的环130邻接到轴承118的内侧轴承侧290(步骤530)。在实施例中，当密封构件110的环130邻接轴承118的内侧轴承侧290时，密封构件110的中间部分134与轴112干涉接合。
密封构件110的凸缘132连接到枢转构件114，由此密封构件110可相对于轴112围绕旋转轴线“RA”移动(步骤540)。在实施例中，枢转构件114包括内部保持环175，其被安装到枢转构件114的内侧枢转构件侧119。内部保持环175环绕轴112并且与轴承118处于干涉关系，以防止轴承118相对于枢转构件114的安装头155在内侧方向180上沿着旋转轴线“RA”朝向内部保持环175进行相对移动。密封构件110的凸缘132连接到枢转构件114的内部保持环175。
在实施例中，方法500还包括将轴承118的外环圈轴承件282与枢转构件114的安装头155联接。外环圈轴承件282设置在安装通道157内。轴112的远端150插入轴承118的内环轴承件280中。内环轴承件280和外环圈轴承件282在其之间限定轴承界面275。内环轴承件280连接到轴112。外部密封盖170安装到枢转构件114的外侧172，由此通过外部密封盖170从外侧172封闭枢转构件114的安装通道157。
工业实用性
根据前述讨论，本文所述的密封构件的实施例的工业实用性将变得显而易见。本文所述的密封构件的至少一个实施例可用于机器的接头组件中。本文所述的接头组件的至少一个实施例可用于可枢转地安装起重缸，起重缸被配置为选择性地升降进行枢转移动的机器的倾卸式主体。
根据本发明的原理的密封构件的实施例可以在任何合适的机器中应用。这种机器可以包括但不限于：非公路卡车、推土机、装载机、挖掘机或利用如本文所述的接头组件或密封关系的任何其他移动或固定机器。
根据本发明的原理的密封构件的实施例可用于提供一种用于轴承接头的免维护轴承的密封构件，轴承接头的免维护轴承设置为将枢转构件(例如起重缸)可枢转地附接到机器的机架上。通常，这种轴承涂有润滑剂进行润滑，并且需要每天进行两次润滑。根据本发明的原理的密封构件可以用于保护没有进行如上描述润滑的免维护轴承。根据本发明的原理的密封构件可以提供可靠的密封解决方案，以防止灰尘和污染物进入免维护轴承。
根据本发明的原理构造的接头组件可以通过枢转构件适应多种移动(例如具有至少两个自由度的相对移动)，同时保持密封关系,有助于防止灰尘和碎屑进入轴承。密封构件的中间部分是弹性易弯曲的，并且可以响应于枢转构件的不同类型的相对移动(例如，旋转、未对准和例如由摇晃导致的平面外移动)而发生弯曲。中间部分可以有助于抵消由接头组件周围的泥浆堵塞而产生的流体压力。
在未对准状态下，应变可以沿着中间部分的圆周(在倾斜侧上较少，在另一侧上较多)不均匀地分布。然而，在正常状态、组装状态和未对准状态下，环和轴承之间的接触压力可以沿着环的圆周相对均匀地分布。
所公开的技术可适用于提供密封构件，该密封构件在安装时将在轴和密封构件之间具有过盈配合，从而提供防止灰尘、泥浆和其他环境条件的密封机构。所公开的技术可适用于提供密封构件，其中密封机构通过在面向轴承的密封侧上添加刚性环来防止泥浆堵塞。
应当理解的是，前面的描述提供了所公开系统和技术的示例。然而，可以想到的是，本发明的其他实施方式可以在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在参考在这个点上讨论的特定示例，并非旨在暗示对本发明的范围有任何限制。应当理解的是，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“内侧”、“外侧”、“内部”和“外部”等术语仅为了便于说明，并不被视为以任何方式进行限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示对感兴趣的特征缺乏偏好，而不是将这些完全排除在本发明的保护范围之外，除非另有具体说明。
除非本文中另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅旨在用作分别涉及落入该范围内的各个单独数值的速记方法，并且各个单独数值包含在本说明书内，如同其在本文中各个列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或上下文明显矛盾。

Claims (10)

1.一种用于能够围绕轴(112)的旋转轴线RA运动的枢转构件(114)之间的接头的密封构件(110)，所述密封构件(110)包括：
环(130)，所述环(130)包括远端环面(210)和近端环面(212)，所述远端环面(210)和所述近端环面(212)都是环形的，并且沿着纵向轴线(LA)彼此间隔设置；
凸缘(132)，所述凸缘(132)包括一对凸缘面(230、231)，所述一对凸缘面(230、231)沿着所述纵向轴线(LA)彼此间隔设置，所述凸缘(132)包括外凸缘表面(233)，所述外凸缘表面(233)在所述凸缘(132)的外凸缘周边(235)沿着所述纵向轴线(LA)在所述对凸缘面(230、231)之间延伸，所述凸缘(132)包括内圆周凸缘表面(237)，所述内圆周凸缘表面(237)在所述凸缘(132)的内凸缘周边(238)沿着所述纵向轴线(LA)在所述对凸缘面(230、231)之间延伸，所述内圆周凸缘表面(237)径向地设置在所述外凸缘表面(233)内；以及
中间部分(134)，其插入所述环(130)和所述凸缘(132)之间，所述中间部分(134)是弹性易弯曲的，所述中间部分(134)连接到所述环(130)的所述近端环面(212)和所述凸缘(132)的所述内圆周凸缘表面(237)，以使得所述环(130)能够相对于所述凸缘(132)而相对运动，
其中所述环(130)包括在内环直径(220)处限定出环形开口(222)的内圆周环表面(218)，所述轴(112)延伸穿过所述环形开口(222)，所述环(130)的内圆周环表面(218)以最接近关系与所述轴(112)滑动配合，使得所述环(130)能相对于所述轴(112)绕旋转轴线(RA)枢转。
2.根据权利要求1所述的密封构件(110)，其中，所述环(130)包括外圆周环表面(214)，所述外圆周环表面(214)在所述环(130)的外环周边(216)沿着所述纵向轴线(LA)在所述远端环面(210)和所述近端环面(212)之间延伸，并且环绕所述远端环面(210)和所述近端环面(212)，所述外圆周环表面(214)限定外环直径所述凸缘(132)的所述内圆周凸缘表面(237)限定内凸缘直径所述环(130)的所述外环直径小于所述凸缘(132)的所述内凸缘直径
3.根据权利要求1或权利要求2所述的密封构件(110)，其中，所述凸缘(132)限定至少一个安装孔(202)，所述至少一个安装孔(202)沿着所述纵向轴线(LA)在所述对凸缘面(230、231)之间延伸。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的密封构件(110)，其中，所述环(130)沿着所述纵向轴线(LA)与所述凸缘(132)彼此间隔设置，以使得所述近端环面(212)设置为与所述凸缘(132)有纵向偏离距离(Δ1)，且其中，所述中间部分(134)包括轴向段(250)和径向段(252)，所述轴向段(250)沿着所述纵向轴线(LA)延伸，所述径向段(252)沿垂直于所述纵向轴线(LA)的径向平面(RP)径向向外延伸，所述中间部分(134)的所述轴向段(250)包括轴向端面(254)，所述轴向端面(254)是环形的并且连接到所述环(130)的所述近端环面(212)，所述中间部分(134)的所述径向段(252)包括外圆周径向表面(257)，所述外圆周径向表面(257)围绕所述中间部分(134)的所述轴向段(250)，所述中间部分(134)的所述外圆周径向表面(257)连接到所述凸缘(132)的所述内圆周凸缘表面(237)。
5.根据权利要求4所述的密封构件(110)，其中，所述中间部分(134)包括内轴接合表面(259)和与所述内轴接合表面(259)相对的外释放表面(265)，所述内轴接合表面(259)具有锥形部分(267)，所述锥形部分(267)具有第一曲率半径(R1)，所述外释放表面(265)具有凹陷部分(269)，所述凹陷部分(269)具有第二曲率半径(R2)，所述第一曲率半径(R1)大于所述第二曲率半径(R2)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的密封构件(110)，其中，所述中间部分(134)包括内轴接合表面(259)以及与内轴接合表面(259)相对的外释放表面(265)。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的密封构件(110)，其中，所述环(130)和所述凸缘(132)都比所述中间部分(134)更具刚性。
8.根据权利要求7所述的密封构件(110)，其中，所述环(130)由尼龙制成，所述凸缘(132)由钢制成，所述中间部分(134)由橡胶制成。
9.一种用于机器的接头组件(100)，所述接头组件(100)包括：
轴(112)，其限定旋转轴线(RA)；
枢转构件(114)，所述枢转构件(114)相对于所述轴(112)安装，以使得所述枢转构件(114)能够相对于所述轴(112)围绕所述旋转轴线(RA)枢转；以及
根据权利要求1至8中任一项所述的密封构件(110)，所述密封构件(110)安装到所述枢转构件(114)并且能够相对于所述轴(112)围绕所述旋转轴线(RA)枢转，其中：
所述密封构件(110)的所述环(130)邻近所述枢转构件(114)，所述环(130)包括内圆周环表面(218)，所述内圆周环表面(218)在所述环(130)的内环周边(220)处沿着所述旋转轴线(RA)在所述远端环面(210)和所述近端环面(212)之间延伸，所述内环周边(220)限定环开口(222)，并且所述轴(112)延伸穿过所述环开口(222)，
所述密封构件(110)的所述凸缘(132)沿着所述旋转轴线(RA)与所述环(130)彼此间隔设置，所述内圆周凸缘表面(237)限定凸缘开口(240)，所述轴(112)延伸穿过所述凸缘开口(240)，并且所述凸缘(132)相对于所述枢转构件(114)固定，并且
所述密封构件(110)的所述中间部分(134)沿着所述旋转轴线(RA)插入所述环(130)和所述凸缘(132)之间，所述中间部分(134)限定中间通道(271)，所述轴(112)延伸穿过所述中间通道(271)，所述轴(112)和所述中间部分(134)之间干涉配合，以使得所述中间部分(134)的至少一部分径向向外弯曲。
10.一种组装机器(50)的接头的方法(500)，所述组装机器(50)的接头的方法(500)包括：
将根据权利要求1至8中任一项所述的密封构件(110)安装到轴(112)，所述轴(112)限定旋转轴线(RA)，所述密封构件(110)的所述环(130)包括内圆周环表面(218)，所述内圆周环表面(218)在内环周边(220)处，限定环开口(222)，所述轴(112)延伸穿过所述环开口(222)，所述环(130)的所述内圆周环表面(218)最接近所述轴(112)，两者之间滑动配合，以使得所述环(130)能够相对于所述轴(112)围绕所述旋转轴线(RA)枢转，所述密封构件(110)的所述中间部分(134)限定中间通道(271)，所述轴(112)延伸穿过所述中间通道(271)，并且所述密封构件(110)的所述凸缘(132)从所述中间部分(134)径向延伸并环绕所述轴(112)；
将轴承(118)和枢转构件(114)安装到所述轴(112)，所述枢转构件(114)具有安装头(155)，所述安装头(155)限定从其中穿过的安装通道(157)，所述轴承(118)设置在所述安装通道(157)内，所述轴承(118)和所述安装头(155)与所述轴(112)成环绕关系，所述枢转构件(114)能够相对于所述轴(112)围绕所述旋转轴线(RA)移动；
将所述密封构件(110)的所述环(130)邻接到所述轴承(118)的内侧轴承侧(290)；
将所述密封构件(110)的所述凸缘(132)连接到所述枢转构件(114)，以使得所述密封构件(110)能够相对于所述轴(112)围绕所述旋转轴线(RA)移动。
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