CN109630682A - 用于轮胎充放气系统的密封总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征是：包括主密封件和密封增强件；主密封件包括骨架，该骨架上通过硫化粘接有橡胶体，骨架径向的外侧端和内侧端各自粘接橡胶体；密封增强件具有整体呈圆筒形的密封增强用骨架，密封增强用骨架的一端为装配固定端，另一端为承压和气密封端；上述承压和气密封端的边缘沿径向向内延伸形成有一圈环形的端板，该端板的圆周方向通过硫化粘接有承压和气密封用橡胶体，该承压和气密封用橡胶体径向的内侧端沿径向斜向下延伸至端板外部并构成承压和气密封唇。本发明的用于轮胎充放气系统的密封总成具有结构合理，利于提升装配和安装效率，密封性能优良的优点。

Description

用于轮胎充放气系统的密封总成

技术领域

本发明属于轮胎充放气系统领域，具体涉及一种用于轮胎充放气系统的密封总成。

背景技术

轮胎充放气系统（也称作“轮胎中央充放气系统”）是指安装在汽车上，且由压缩空气气源、控制电路、控制气路、旋转密封气室、轮胎阀以及相应的管路所组成的一个完整系统，用于调节和监测轮胎的气压，通过控制每个轮胎中的气压来改善汽车在不同路面上的行驶性能，以满足不同路面对车轮轮胎气压的不同需要，极大的提高汽车的通过性。

现有技术中公告号为：CN202641270U的专利即公开了一种“特种车用轮胎自动充放气装置”的技术方案，该技术方案（参见本说明书附图1和图2）包括安装在整车各车桥上的气体管路2、输入端气管接头3、油气密封装置6（油气密封装置的具体结构如图2所示）、O型密封圈7、输出端气管接头8和与整车各车轮连接的整车气体管路9，其中输入端气管接头3安装在整车各车轮转向节或轴头上，一端通过整车气体管路9与车辆轮胎气压调节系统10连接，另一端通过气体管路2与安装在轮毂上的输出端气管接头8一端连接，输出端气管接头8的另一端与轮胎连接；油气密封装置6通过卡环5装入轮毂4与转向节（或轴头）之间，轮毂4和转向节1或轴头上加工有气道，气道与油气密封装置6相应的通孔连通。油气密封装置6与轮毂4之间采用过渡配合，并通过两个O型密封圈7与轮毂形成密封。同时油气密封装置6通孔内装有旋转轴唇形密封圈，与转向节或轴头之间形成密封。

结合图1和图2以及以上内容可知，在上述技术方案中：轴与轮毂之间的输气通道是通过“油气密封装置6”来实现的密封，该“油气密封装置6”由三种不同类型的圆环形密封件装配而成，在此，将三种不同类型的密封件称之为（如图2所示）：“第一种密封件61”、“第二种密封件62”和“第三种密封件63”，其中，“第一种密封件61”的外侧面用于与轮毂4内侧面抵接且通过O型密封圈7实现油气密封（第一种环形密封件上贯穿设置有连通轴与轮毂之间气道的通气孔）；单个“第二种密封件62”和单个“第三种密封件63”共同组成一组油气密封组件，该油气密封组件为套装在“第一种密封件61”围绕的轴上且沿轴向对称间隔设置的两组，每组油气密封组件中位于外侧的“第二种密封件62”起到封油作用、位于内侧的“第三种密封件63”起到封气作用。

油气密封装置6是轮胎充放气系统中的关键零件之一，不仅关乎着装有轮胎充放气系统的整车的装配效率，还直接决定着轮胎充放气系统是否能够持久可靠的使用。但是，上述“油气密封装置6”却存有以下不足之处：

1、因为，“油气密封装置6”由三种不同类型的圆环形密封件装配而成；不同类型的圆环形密封件的制造加工繁琐，且不利于实现快速装配和安装。

2、承压能力不足，理由是：

“第三种密封件63”的倒L型骨架的下端与轴的表面之间存在挤出间隙，即使在聚四氟乙烯气密封唇后面有橡胶支撑，但由于干摩擦的原因，会导致支撑环的快速磨损，使得挤出间隙越来越大，导致气密唇极易在气道气体的高压作用下变形和通过挤出间隙挤出损坏，引起密封失效。

3、气密封性不好（如现有技术中公开的另一种“油气密封结构”，参见本说明书附图3和图4所示），理由是：

现有气密封采用纯聚四氟乙烯作气密封唇材料，该材料的优点是具有一定的润滑性，但缺点是弹性较差，导致气密封唇始终无法与轴表面形成稳定而良好的贴合面，当遇到较大偏心或振动时，气密封唇更是与轴表面会产生无法跟随的间隙，从而导致漏气。

4、润滑性不好，容易导致早期失效。理由是：

现有油气密封装置是一种组合密封，其中一只密封密封介质油，另一只密封密封气体。在气密封一侧，由于没有润滑，气封基本上是在干摩擦状态下运行，虽然聚四氟乙烯有一定的润滑性，但气封同时在工作要承受较高的工作气压，唇口的〈p.v〉值较高，如果没有良好的润滑，这会加速气封唇口的损伤，最终易导致气封的失效。

基于此，申请人考虑设计一种结构合理，利于提升装配和安装效率的技术方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构合理，利于提升装配和安装效率的用于轮胎充放气系统的密封总成。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：包括主密封件和密封增强件；

上述主密封件包括圆环形的骨架，该骨架上通过硫化粘接有橡胶体，骨架径向的外侧端和内侧端各自粘接有沿骨架的圆周方向的圆环形的橡胶体，其中，位于骨架径向的外侧端的橡胶体用于与轮毂的内侧面过盈配合并形成油气密封；位于骨架径向的内侧端的橡胶体沿轴向向骨架的两侧方延伸形成有封油用密封唇和封气用密封唇，封油用密封唇和封气用密封唇用于与轴的表面过盈配合并形成油气密封；

上述密封增强件具有整体呈圆筒形的密封增强用骨架，密封增强用骨架的一端为装配固定端，另一端为承压和气密封端；

上述装配固定端用于与骨架轴向上邻近封气用密封唇的端面固定相连；

上述承压和气密封端的边缘沿径向向内延伸形成有一圈环形的端板，该端板的圆周方向通过硫化粘接有一圈整体呈圆环形的承压和气密封用橡胶体，该承压和气密封用橡胶体径向的内侧端沿径向斜向下延伸至端板外部并构成承压和气密封唇，该承压和气密封唇用于与轴的表面过盈配合并形成气密封。

同现有技术中轮胎充放气系统中的油气密封装置相比较，本发明的用于轮胎充放气系统的主密封件具有的优点是：

1、密封结构更为简单，装配更为高效，理由是：只需一种上述主密封件结构，即可通过该主密封件来实现轮毂与轴之间气道的油气密封，也因采用上述一种主密封件的结构即能够实现油气密封，故能够简化装配工序，大幅提高装配效率。

2、气密性优良。油气封与气密封唇的主体材料均为橡胶，由于橡胶是一种高弹性材料，因此封气用密封唇可以与轴形成良好的贴合，同时由于橡胶的高弹性使其具有良好的跟随性，因此在大偏心或大振动时，仍然能与轴保持良好的贴合，从而确保气密性良好。

3、好的润滑性。本发明的技术方案在润滑介质储存腔在气密封临近侧壁内设置了一道辅助气密封唇，且辅助气密封唇和主气密封唇之间形成有一圈环形凹坑，在该凹坑内可以有效储存润滑介质（例如：润滑油或润滑油脂），从而有效解决了气密封的润滑问题，延长了主密封件的使用寿命。

4、本油气封的气密封由于在橡胶体内嵌入与橡胶一起整体硫化的弹簧，从而有效的提高了气密封的耐压能力，而不会出现高压工作状态下的挤出破坏，使得密封性能更为可靠，理由是：橡胶作为一种高弹性体，可以变形，在高压作用下，会沿着挤出间隙区域发生位移甚至挤出破坏，而弹簧作为一种金属体，具有很好的刚度，同时有很好的弹性。当金属弹簧与橡胶硫化为一个整体后，其整体刚度有显著提高，抗基础性能显著提高，因此在高压作用下可有效保持密封体的稳定性，不会轻易变形及发生挤出破坏，同时该整体仍然保持了橡胶的高弹性并兼具弹簧的弹性，使得密封性能更为可靠。

5、更进一步的气密性：外增加的密封增强件更进一步提高了油气封的使用寿命。密封增强件作为第一道气密设置可减缓橡胶气密封唇的承压，在密封增强件和橡胶气密封唇之间有一圈内凹的环腔，可储存较多的润滑介质，这既可对密封增强件进行润滑，也使橡胶气密封唇得到更充分的润滑，从而有效提高油气封的使用寿命。

6、密封增强件的密封唇是橡胶与聚四氟乙烯硫化为一体的密封唇，二者作为整体，由于橡胶的高弹性，因此有效改善了聚四氟乙烯弹性差的问题，从而改善了聚四氟乙烯气密性差的问题。因此双重气密，可使其使用寿命可超出常规结构油气封的2~4倍以上。

附图说明

图1为现有技术中公告号为：CN202641270U的专利公开的一种“特种车用轮胎自动充放气装置”的结构示意图。

图2为图1中油气密封装置的结构示意图。

图3为现有的另一种“油气密封结构”的应用示意图。

图4为图3中“油气密封结构”的结构示意图。

图5为本发明的用于轮胎充放气系统的密封总成中主密封件的结构示意图。

图6为上述主密封件的应用示意图。

图7为本发明的用于轮胎充放气系统的密封总成的结构示意图。

图8为本发明的用于轮胎充放气系统的密封总成的应用示意图。

图5至图8中标记为：

1骨架；

2封油用密封唇；

3封气用密封唇；

4弹簧圈；

5润滑介质储存腔；

6环形凹坑；

密封增强件：71密封增强用骨架，711装配固定端，712承压和气密封端，72承压和气密封用橡胶体，73支撑环；

8卡环；

9润滑介质存储腔；

10轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

第一种实施例，如图5至图6所示：

用于轮胎充放气系统的密封总成包括主密封件和密封增强件；

其中，主密封件包括圆环形的骨架1，该骨架1上通过硫化粘接有橡胶体，骨架1径向的外侧端和内侧端各自粘接有沿骨架1的圆周方向的圆环形的橡胶体，其中，位于骨架1径向的外侧端的橡胶体用于与轮毂的内侧面过盈配合并形成油气密封；位于骨架1径向的内侧端的橡胶体沿轴向向骨架1的两侧方延伸形成有封油用密封唇2和封气用密封唇3，封油用密封唇2和封气用密封唇3用于与轴10的表面过盈配合并形成油气密封。

其中，封油用密封唇2在径向的外侧端面内凹形成有一圈供弹簧圈4安装用的环形凹槽。

上述环形凹槽的设置能够供弹簧圈4套入，弹簧圈4的套入能够提升封油用密封唇2与轴10表面之间的接触压力，从而帮助提升密封性。

与此同时，弹簧圈4的套入还能够更好地适应轴10的偏心运动，使得封油用密封唇2即使在轴10偏心时也能够与轴10表面紧密贴合形成密封，提升主密封件的偏心适应能力和密封性能。

其中，所述封气用密封唇3的内部嵌入安装有弹簧圈4。

优选，弹簧圈与封气用密封唇为硫化为一个整体。

采用将弹簧圈4嵌入安装在封气用密封唇3内部的结构，不仅能够通过封气用密封唇3的橡胶体来有效保护弹簧圈4，避免弹簧圈4在高气压的作用下出现形变，进而影响弹簧圈4弹力和结构可靠性的情形。与此同时，封气用密封唇3的橡胶体还能够通过弹簧圈4的弹力来提升与轴10接触的紧密度，从而显著增强（供气）气道的密封性能。

此外，与封油用密封唇2外部套设弹簧圈4的结构相配合后，还便于在装配前通过“封气用密封唇3”与“封油用密封唇2”的结构不同来快速判别出正确的装配位置，帮助确保装配的正确性和提高装配速度。

其中，油用密封唇和封气用密封唇3之间相连部分的下表面内凹形成有一圈润滑介质储存腔5。

上述润滑介质储存腔5的设置，能够更为便捷在其中添加润滑脂，从而能够帮助提高封油用密封唇2和封气用密封唇3各自与轴10之间接触的润滑性，避免油用密封唇和封气用密封唇3与轴10之间出现干摩擦并磨损的情形，有效延长封油用密封唇2和封气用密封唇3的寿命，能够更为持久地确保油气密封的可靠性。

其中，该润滑介质储存腔5的轴向上邻近封气用密封唇3的侧壁内凹形成一圈环形凹坑6。

实施时，该环形凹坑6的深度小于润滑介质储存腔5的深度。

上述环形凹坑6的设置，不仅能够提高润滑介质储存腔5的容积，从而储放更多润滑介质，获得更好与更为持久的润滑性能。还能够在环形凹坑6轴向上靠外的一侧端完全磨损后，通过环形凹坑6轴向上靠内的一侧端与轴之间的过盈配合来形成气密封。

由上可见，上述环形凹坑6在增强润滑性能的同时，还能形成“双层密封”结构，显著提升气封侧的密封性能。

其中，骨架1的断面形状为倒L型。

采用上述断面形状的骨架1结构，不仅能够通过该倒L型弯折结构来提升骨架1的结构强度；还能够有效增加骨架1径向外侧端的表面积，从而提高骨架1径向外侧端粘接的橡胶体的表面积，提升骨架1径向外侧端橡胶体与轮毂内侧面之间的接触面积，提升密封性能。

其中，骨架1上硫化粘接的橡胶体完全覆盖骨架1轴向上邻近封油用密封唇2一端的端面。

这样一来，不仅能够使得骨架1上硫化粘接的橡胶体粘接得更为牢固，还能够通过“橡胶体完全覆盖骨架1轴向上邻近封油用密封唇2一端的端面”的结构来，避免润滑油侧的润滑油与骨架1表面直接接触并引起腐蚀的情形，使得主密封件的结构能够持久的可靠。

其中，骨架1断面倒L型的横向边的长度方向上背离封油用密封唇2的端面设置有一圈环形插槽。

实施时，骨架1断面的倒L型的横向边的厚度大于倒L型的竖向边的厚度。

上述环形插槽的设置，能够增大骨架1的上处在气道的端面与高压气体之间的接触面积，提高在高压气压作用下向后的压力，从而使得主密封件始终与背离气道后侧的卡环8相抵，获得稳固可靠的定位和限位。

此外，上述环形插槽的结构，也便于形成供下方的密封增强件压接插入的插槽，简化与密封增强件之间的装配结构和装配方式，帮助提高与密封增强件之间的装配效率。

另外，采用上述环形插槽与下方的密封增强件压接的结构，还能够帮助提高两者之间压接的接触面积，并利用该压接接触处来形成密封性更好的装配结构。

其中，密封增强件具有整体呈圆筒形的密封增强用骨架71，密封增强用骨架71的一端为装配固定端711，另一端为承压和气密封端712；

上述装配固定端711用于与骨架轴向上邻近封气用密封唇3的端面固定相连；

上述承压和气密封端712的边缘沿径向向内延伸形成有一圈环形的端板，该端板的圆周方向通过硫化粘接有一圈整体呈圆环形的承压和气密封用橡胶体72，该承压和气密封用橡胶体72径向的内侧端沿径向斜向下延伸至端板外部并构成承压和气密封唇，该承压和气密封唇用于与轴10的表面过盈配合并形成气密封。

其中，承压和气密封唇与封气用密封唇之间相连部分形成环形润滑介质存储腔9（参见图7所示）。

实施时，密封增强用骨架71能够包围住封气用密封唇3。

实施时，密封增强用骨架71的端板的最小内径直径小于等于骨架的最小内直径，密封增强用骨架71的端板最大外直径小于等于骨架的最大外直径。

上述密封增强件在与上述主密封件装配在一起与使用后，能够通过承压和气密封唇来起到主要承受气封侧高气压的作用，降低经承压和气密封唇渗透至密封增强件与主密封件气封侧端间隙的空气量和气压，起到更好保护主密封件气封侧端结构作用的同时，也能够进一步增强气封侧的综合密封性和可靠性。

与此同时，上述密封增强件在与上述主密封件装配在一起后，能够利用密封增强件在与上述主密封件之间的环形间隙来填充润滑脂，进一步帮助提升润滑性能，避免干摩擦致使出现磨损的情形，起到更好地润滑保护作用。

其中，端板上硫化粘接的承压和气密封用橡胶体72完全覆盖端板轴向上的内侧端面，且承压和气密封用橡胶体72轴向上背离端板的表面被通过硫化粘接有整体呈圆环形的支撑环73覆盖，该支撑环73由聚四氟乙烯材料制得。

这样一来，即能够利用聚四氟乙烯具有摩擦系数小，硬度高、支承作用更好的优点来与橡胶体具有优良弹性的优点相结合，能够持久地利用支撑环73对承压和气密封用橡胶体形成更好支承与保护作用，使得端板上用于封气的结构能够更为持久可靠。

其中，上述装配固定端711为断面为倒L型的压装端。

采用上述压装端的结构，不仅便于通过压装来提高与主密封件之间的装配效率和压接处的密封性，还能够通过断面的倒L型（弯折）来增强该端的强度。

其中，承压和气密封唇的在径向上的外侧端面内凹形成有一圈环形凹槽，该环形凹槽可供弹簧圈套入。

上述结构的设置，不仅能够增大与气封侧的接触面积，使得承压和气密封唇能够与轴更为紧密的接触；此外，上述环形凹槽的设置，也便于套入弹簧圈，增强承压用密封唇与轴10之间接触的紧实度，进一步增强该处的密封性。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (10)

1.用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：包括主密封件和密封增强件；

上述主密封件包括圆环形的骨架，该骨架上通过硫化粘接有橡胶体，骨架径向的外侧端和内侧端各自粘接有沿骨架的圆周方向的圆环形的橡胶体，其中，位于骨架径向的外侧端的橡胶体用于与轮毂的内侧面过盈配合并形成油气密封；位于骨架径向的内侧端的橡胶体沿轴向向骨架的两侧方延伸形成有封油用密封唇和封气用密封唇，封油用密封唇和封气用密封唇用于与轴的表面过盈配合并形成油气密封；

上述密封增强件具有整体呈圆筒形的密封增强用骨架，密封增强用骨架的一端为装配固定端，另一端为承压和气密封端；

上述装配固定端用于与骨架轴向上邻近封气用密封唇的端面固定相连；

上述承压和气密封端的边缘沿径向向内延伸形成有一圈环形的端板，该端板的圆周方向通过硫化粘接有一圈整体呈圆环形的承压和气密封用橡胶体，该承压和气密封用橡胶体径向的内侧端沿径向斜向下延伸至端板外部并构成承压和气密封唇，该承压和气密封唇用于与轴的表面过盈配合并形成气密封。

2.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：承压和气密封唇与封气用密封唇之间相连部分形成有环形润滑介质存储腔。

3.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：端板上硫化粘接的承压和气密封用橡胶体完全覆盖端板轴向上的内侧端面，且承压和气密封用橡胶体轴向上背离端板的表面被通过硫化粘接有整体呈圆环形的支撑环覆盖，该支撑环由聚四氟乙烯材料制得。

4.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：骨架的断面形状为倒L型。

5.根据权利要求4所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：骨架断面倒L型的横向边的长度方向上背离封油用密封唇的端面设置有一圈环形插槽。

6.根据权利要求5所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：上述装配固定端为断面为倒L型的压装端。

7.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：封油用密封唇在径向的外侧端面内凹形成有一圈供弹簧圈安装用的环形凹槽。

8.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：所述封气用密封唇的内部嵌入安装有弹簧圈。

9.根据权利要求1所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：油用密封唇和封气用密封唇之间相连部分的下表面内凹形成有一圈润滑介质储存腔。

10.根据权利要求9所述的用于轮胎充放气系统的密封总成，其特征在于：该润滑介质储存腔在气密封临近侧壁内设置了一道辅助气密封唇，且辅助气密封唇和主气密封唇之间形成有一圈环形凹坑。