CN108691993A - 用于转向齿轮输入轴的密封组件 - Google Patents
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Abstract
一种密封组件，该密封组件包括第一构件和第二构件。第一构件限定第一中心通道，且第二构件限定第二中心通道，第一中心通道和第二中心通道均沿着中心轴线延伸。转向齿轮的输入轴延伸通过第一和第二中心通道。第二构件被附接至输入轴，并可相对于第一构件绕着中心轴线与输入轴一起旋转。外部密封件设置在第一构件与第二构件之间，并设置成与第一构件和第二构件密封接合。内部密封件由第二构件支撑，并可与第二构件一起移动。内部密封件设置成与第二构件和转向齿轮的输入轴密封接合。第二构件为PTFE纤维填充的乙缩醛，且外部密封件为玻璃填充的PTFE，以降低由它们之间的相对运动而产生的噪声。
Description
引言
本发明通常涉及一种用于转向齿轮的输入轴的密封组件。
转向齿轮可包括输入轴，其从齿轮箱向外延伸，且其通过一个或多个中间轴连接至转向轮。该输入轴常被密封，以防止污染物从输入轴的外围周边进入齿轮箱。在一些配置中，转向齿轮设置在面板的外侧，例如，但不限于车辆的仪表板的前侧，且该输入轴延伸通过该面板并进入该面板的内侧。在这种情况下，输入轴可被密封，以防止污染物从面板的外侧以及面板的内侧进入齿轮箱。
发明内容
提供了一种用于转向齿轮的输入轴的密封组件。该密封组件包括第一构件和第二构件。该第一构件限定第一中心通道，其沿着中心轴线延伸。该第二构件限定第二中心通道，其沿着该中心轴线延伸。该第二构件可相对于第一构件绕着该中心轴线旋转。在第一构件与第二构件之间设置外部密封件。该外部密封件设置成与该第一构件密封接合。内部密封件由第二构件支撑并与其一起可移动。该内部密封件可操作用于实现第二构件与转向齿轮的输入轴之间的密封。
在密封组件的一个方面，该第一构件在下端与上端之间沿着中心轴线延伸，且该第二构件在下端与上端之间沿着中心轴线延伸。该第二构件和第一构件沿着该中心轴线彼此相互重叠。第二构件的下端被设置成相比于第一构件的上端更靠近第一构件的下端。第一构件的上端被设置成相比于第二构件的下端更靠近第二构件的上端。该外部密封件邻近于第一构件的上端和第二构件的下端设置。该内部密封件邻近于第二构件的上端设置，并沿着中心轴线与第一构件的上端轴向地间隔开。
在密封组件的另一方面，第二构件和第一构件沿着中心轴线在重叠区域中至少部分地彼此相互重叠。在该重叠区域中，第二构件径向设置在第一构件的外部。
在密封组件的一个实施例中，第一构件和第二构件中的一个限定凹槽，该凹槽支撑位于其中的外部密封件。该凹槽沿着中心轴线轴向地定位该外部密封件。
在密封组件的一个方面，第二构件可绕着外部密封件并相对于该外部密封件旋转。第一构件和外部密封件相对于第二构件和内部密封件是静止的。
在密封组件的一个实施例中，第二构件为聚四氟乙烯(PTFE)纤维填充的聚甲醛(POM)。在一个示意性实施例中，第二构件为大约25％PTFE纤维填充的POM。
在密封组件的一个实施例中，外部密封件为玻璃纤维填充的聚四氟乙烯(PTFE)。在一个示意性实施例中，外部密封件为大约25％玻璃纤维填充的PTFE。
在密封组件的一个实施例中，内部密封件为橡胶化合物。
还提供了一种转向系统。该转向系统包括转向齿轮，该转向齿轮具有壳体和从该壳体延伸离开的输入轴。该输入轴沿着中心轴线延伸，且可绕着该中心轴线旋转。密封组件被耦接至输入轴。该密封组件包括第一构件和第二构件。该第一构件被耦接至壳体，并限定沿着中心轴线延伸的第一中心通道。该输入轴延伸通过第一中心通道，并可相对于该第一构件旋转。第二构件被耦接至输入轴，并可可与该输入轴一起旋转。第二构件限定沿着中心轴线延伸的第二中心通道。输入轴延伸通过第二中心通道。外部密封件设置在第一构件与第二构件之间，并设置成与第一构件和第二构件密封接合。内部密封件设置在第二构件与输入轴之间，并设置成与第二构件和输入轴密封接合。
在转向系统的一个实施例中，第二构件为聚四氟乙烯(PTFE)纤维填充的聚甲醛(POM)。在一个示意性实施例中，第二构件包括5％到50％(体积)之间的PTFE纤维。
在转向系统的另一实施例中，外部密封件为玻璃纤维填充的聚四氟乙烯(PTFE)。在一个示意性实施例中，外部密封件包括5％到50％(体积)之间的玻璃纤维。
在转向系统的另一实施例中，内部密封件为橡胶化合物。
在转向系统的一个方面，第二构件可绕着外部密封件并相对于该外部密封件旋转。第一构件和外部密封件相对于第二构件和内部密封件是静止的。
在转向系统的另一方面，第二构件和第一构件沿着中心轴线在重叠区域中至少部分地彼此相互重叠。在该重叠区域中，第二构件径向设置在第一构件的外部。
在转向系统的一个实施例中，外部密封件附接至第一构件。该外部密封件被配置成用于密封面板的外部表面。
从以下结合附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中，将很容易清楚本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
图1是转向系统的示意性透视图。
图2是用于该转向系统的密封组件的放大示意性透视图。
具体实施方式
本领域技术人员将认识到，术语例如“在……上面”、“在……下面”、“向上”、“向下”、“在……顶部”、“在……底部”等用于对附图进行描述，且并不代表对本发明的由所附权利要求限定的范围的限制。此外，在此可以用功能和/或逻辑块部件和/或各种过程步骤来描述本教导。应当注意的是，这些块部件可由配置成用于执行指定功能的若干硬件、软件、和/或固件部件组成。
参考附图，其中，在整个附图中，相同的附图标记指示相同的部件，通常以标记20示出转向系统。转向系统20可以被配置成用于可移动的平台，例如但不限于，汽车、卡车、船只、ATV、UTV、飞机等。
转向系统20包括转向齿轮22。转向齿轮22包括壳体24，和从壳体24向外延伸离开的输入轴26。输入轴26沿着中心轴线28延伸，且可绕着该中心轴线旋转。壳体24支撑齿轮系统(未示出)。输入轴26的旋转运动移动齿轮系统，这进而移动可移动平台的一个或多个转向轮。齿轮系统的指定配置和操作与本发明的教导无关，且因此在此未详细描述。
如在附图中示出的，转向系统20的示意性实施例将转向齿轮22的壳体24定位成邻近于面板32的外侧30。面板32可包括，但不限于，车辆的仪表板32的前侧。因此，于在此描述的示意性实施例中示出的转向齿轮22的壳体24可定位在车辆的发动机室内。输入轴26从壳体24向外延伸，并穿过面板32中的开口34，进入面板32的内侧36。因此，于在此描述的示意性实施例中示出的输入轴26的远端38可定位在车辆的乘客室内。输入轴26的远端38被耦接至中间轴40。输入轴26和中间轴40可以以合适的方式耦接在一起，例如但不限于，一些形式的万向接头或其它相似类型的连接。中间轴40附接至转向轮(未示出)，其使得操作员能够通过旋转输入轴26来施加转向输入。
转向系统20包括耦接至输入轴26的密封组件42。密封组件42可操作以密封输入轴26，并防止或限制污染物绕着输入轴26的周边进入壳体24。特别地，密封组件42防止或限制污染物从面板32的内侧36进入转向齿轮22的壳体24。例如，水、灰尘、碎屑等，其可被引入操作员的脚部处的面板32的内侧36，可发现它至输入轴26的远端38的路径。密封组件42密封输入轴26，以防止污染物绕着输入轴26向下运作并进入转向齿轮22的壳体24中。
密封组件42包括第一构件44和第二构件46。第一构件44可称作为烟道，且被附接至转向齿轮22的壳体24。第一构件44形成用于外部密封件48的内座圈，以下详细描述。第一构件44限定第一中心通道50，其沿着中心轴线28延伸。输入轴26延伸通过第一中心通道50，并相对于第一构件44可旋转。换句话说，第一构件44是静止的并相对于输入轴26的旋转运动保持静止。
第二构件46被耦接至输入轴26，并可与该输入轴一起旋转。第二构件46可相对于第一构件44与输入轴26一起绕着中心轴线28旋转。第二构件46形成用于外部密封件48的外座圈。第二构件46限定沿着中心轴线28延伸的第二中心通道52。输入轴26延伸通过第二中心通道52。第二构件46相邻地附接至输入轴26的远端38。
第二构件46和第一构件44沿着中心轴线28在重叠区域54中至少部分地彼此相互重叠。在重叠区域54中，第二构件46径向设置在第一构件44的外部。因此，第一构件44在下端56与上端58之间沿着中心轴线28延伸，且第二构件46在下端60与上端62之间沿着中心轴线28延伸。
在重叠区域54内，第二构件46与第一构件44沿着中心轴线28彼此相互重叠，以使得：第二构件46的下端60设置成相比于第一构件44的上端58更靠近第一构件44的下端56。此外，第一构件46与第一构件44彼此相互重叠，以使得：第一构件44的上端58设置成相比于第二构件46的下端60更靠近第二构件46的上端62。沿着中心轴线28在第二构件46的下端60与第一构件44的上端58之间限定重叠区域54。
在重叠区域54内，外部密封件48设置在第一构件44与第二构件46之间。由此，外部密封件48相对于中心轴线28径向设置在第一构件44的外部，且相对于中心轴线28径向设置在第二构件46的内部。外部密封件48设置成与第一构件44密封接合，且依赖于期望于指定应用的性能水平，外部密封件48还可设置成与第二构件46密封接合。然而，在其它实施例中，外部密封件48可具有相对于第二构件46的小的游隙，以便允许第二构件46绕着中心轴线28自由地旋转。第二构件46可绕着外部密封件48旋转。因此，在于此描述的示意性实施例中，第二构件46可相对于外部密封件48旋转，而外部密封件48相对于第一构件44是静止的。外部密封件48设置成邻近或靠近第一构件44的上端58以及第二构件46的下端60。在于附图中示出以及在此描述的示意性实施例中，第一构件44和第二构件46中的一个限定凹槽64，该凹槽支撑位于其中的外部密封件48。凹槽64沿着中心轴线28轴向地定位外部密封件48。如在附图中所示，限定第二中心通道52的第二构件46的内部表面还限定了凹槽64，以使得由第二构件46来将外部密封件48沿着中心轴线28轴向地定位。然而，应当理解的是，第一构件44的外部表面可以可选地限定凹槽64。此外，外部密封件48可包括凹槽64内沿着中心轴线28的一些轴向游隙，以使得第二构件46相对于外部密封件48自由旋转。
内部密封件66设置在第二构件46与输入轴26之间，并设置成与该第二构件和输入轴密封接合。内部密封件66由第二构件46支撑，并可与第二构件一起移动。第一构件44和外部密封件48相对于第二构件46和内部密封件66是静止的。内部密封件66可操作以实现第二构件46与转向齿轮22的输入轴26之间的密封。内部密封件66邻近于第二构件46的上端62设置，并沿着中心轴线28与第一构件44的上端58轴向地间隔开。
内部密封件66可以以合适的方式附接至第二构件46。例如，且如在示意性实施例中所示以及在此描述的，内部密封件66包括沿着中心轴线28的U形横截段，其与第二构件46的环形部分68相机械地互锁，其朝向中心轴线28向内轴向地延伸。第二构件46可以以合适的方式耦接至输入轴26。例如，且如在于此描述的示意性实施例中，内部密封件66被压配合至输入轴26上。由此，内部密封件66在输入轴26与第二构件46之间形成密封，并还使得第二构件46相对于输入轴26互连并紧固。
在于此示出并描述的示意性实施例中，内部密封件66包括橡胶化合物，其包括硬度计，使得允许输入轴26当绕着中心轴线28旋转时产生轻微的振荡。应当理解的是，内部密封件66可包括并由一些其它合适的化合物形成，该化合物使得输入轴26能够振荡，同时保持它们之间的密封。
由于第二构件46和外部密封件48彼此相互密封接合并相对于彼此移动，即，第二构件46绕着外部密封件48旋转，第二构件46和外部密封件48可每个由限制或降低摩擦和噪声(可由相对运动而生成)的材料制成。例如，在于此描述的示意性实施例中，第二构件46为聚四氟乙烯(PTFE)纤维填充的聚甲醛(POM)。在一些实施例中，第二构件46包括5％到50％(体积)的PTFE纤维。在另一实施例中，第二构件46包括大约25％(体积)的PTFE纤维。应当理解的是，第二构件46可包括并由在此未被描述的一些其它材料制成。在于此描述的示意性实施例中，外部密封件48为玻璃纤维填充的PTFE。在一些实施例中，外部密封件48包括5％到50％(体积)之间的玻璃纤维。在另一实施例中外部密封件48包括大约25％(体积)的PTFE纤维。应当理解的是，外部密封件48可包括并由在此未被描述的一些其它材料制成。
转向系统20还可包括外部密封件70，其被附接至第一构件44。外部密封件70被配置成用于密封面板32并绕着面板32中的开口34的外部表面。外部密封件70防止或限制污染物从面板32的外侧30(例如，车辆的发动机室)穿过开口34并进入面板32的内侧36(例如，车辆的乘客室)。外部密封件70可包括但不限于柔性波纹管类型的密封件，或一些其它装置。
外部密封件70意于防止或限制污染物穿过开口34并进入面板32的内侧36，且其可能最终进入到输入轴26之下并进入转向齿轮22的壳体24。外部密封件70并不限制或防止来自面板32的内侧36的污染物进入到输入轴26之下并进入转向齿轮22的壳体24。然而，在此描述的密封组件42，其被附接至输入轴26的远端38，可操作以防止或限制来自面板32的内侧36的污染物进入转向齿轮22。因此，或者污染物由乘客从面板32的内侧36引入，或以某种方式穿过外部密封件70并进入面板32的内侧36，在此描述的密封组件42密封输入轴26并防止或限制污染物进入转向齿轮22的壳体24。
详细的说明和附图或图对本发明是支撑性的和描述性的，但本发明的范围仅仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于实施所要求保护的教导的最佳模式中的一些或其它实施例，但存在用于实践在所附权利要求中限定的本发明的各种可选的设计和实施例。
Claims (10)
1.一种用于转向齿轮的输入轴的密封组件，所述密封组件包括：
第一构件，其限定沿着中心轴线延伸的第一中心通道；
第二构件，其限定沿着所述中心轴线延伸的第二中心通道，并相对于所述第一构件绕着所述中心轴线可旋转；
外部密封件，其设置在所述第一构件与所述第二构件之间，并设置成与所述第一密封件密封接合；以及
内部密封件，其由所述第二构件支撑并可与其一起移动，所述内部密封件可操作用于实现所述第二构件与所述转向齿轮的所述输入轴之间的密封。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述第一构件在下端与上端之间沿着所述中心轴线延伸，且其中所述第二构件在下端与上端之间沿着所述中心轴线延伸。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其中所述第二构件与所述第一构件沿着所述中心轴线彼此相互重叠，以使得与所述第一构件的所述上端相比，所述第二构件的所述下端设置成更靠近于所述第一构件的所述下端，并且以使得与所述第二构件的所述下端相比，所述第一构件的所述上端设置成更靠近于所述第二构件的所述上端。
4.根据权利要求2所述的密封组件，其中所述外部密封件邻近于所述第一构件的所述上端和所述第二构件的所述下端设置。
5.根据权利要求4所述的密封组件，其中所述内部密封件邻近于所述第二构件的所述上端设置，并沿着所述中心轴线与所述第一构件的所述上端相轴向地间隔开。
6.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述第二构件与所述第一构件在沿着所述中心轴线的重叠区域中至少部分地彼此相互重叠，且在所述重叠区域中，所述第二构件径向设置在所述第一构件的外部。
7.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的一个限定凹槽，所述凹槽支撑位于其中的所述外部密封件，并沿着所述中心轴线轴向地定位所述外部密封件。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述第二构件可绕着所述外部密封件并相对于所述外部密封件旋转。
9.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述第一构件和所述外部密封件相对于所述第二构件和所述内部密封件是静止的。
10.根据权利要求1所述的密封组件，其中所述外部密封件设置成与所述第二构件密封接合。
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