CN109931433B - 密封圈及密封组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于密封旋转轴的密封圈，密封圈具有外壁和内壁；外壁包括一个或多个外部肋条，外部肋条沿外壁的圆周方向设置；内壁包括一个或多个从内壁向内延伸出的密封接触部，密封接触部沿内壁的圆周方向设置；其中，密封圈由弹性材料制成。这种密封圈及使用这种密封圈的密封结构不仅能在降低成本、提高良品率的同时优化装配顺序，利于小型化和大批量自动化装配，还能提高密封圈的密封效果与使用寿命。

Description

密封圈及密封组件

技术领域

本申请涉及一种密封圈及密封结构，特别涉及一种用于旋转轴的密封圈及密封结构。本申请中的密封圈及密封结构用于通用机械领域，特别地可以用于内燃机的节温器领域。

背景技术

用于内燃机的节温器通常包括外壳和设置在外壳内的中空阀体。外壳配备有至少三个端口，即用于与内燃机冷却系统连通的内燃机端口、用于与散热器连通的散热器端口和用于与旁路连通的旁路端口。中空阀体通过驱动装置驱动而在外壳中可围旋绕转轴旋转。中空阀体配备有至少一个孔，通过中空阀体的旋转，至少一个孔能够可选择性地与外壳的一个或几个冷却液连接端口连通，从而能够通过节温器选择性地引导冷却液从内燃机经过旁路或者散热器回到内燃机。由于中空阀体的转轴与驱动装置连接，而中空阀体的转轴处于冷却液环境中，因此需要在中空阀体的转轴与驱动装置之间设置轴密封，以防止冷却液沿着转轴进入驱动装置中，以免驱动装置因为受冷却液侵蚀而发生短路、腐蚀、磨损等。

传统的用于旋转轴的密封圈一般使用带骨油封，其包括金属骨架和橡胶。具体地，带骨油封在金属骨架的外部包裹一层橡胶。金属骨架提供张力，以将密封圈固定在密封位置上。然而，这种传统密封圈由于采用了金属骨架和橡胶相结合的结构，因此材料成本和制造成本较高，并且成品的次品率也较高。并且金属骨架的构造决定了其在装配时对安装精度要求非常高。这是因为，在装配时，由于金属骨架具有提供固定在壳体上的张力的特性，因此金属骨架必须在安装旋转轴之前就被定位在安装位置，然后再将旋转轴插入其中。然而已经被定位在安装位置的带骨油封要求旋转轴必须精确地居中，否则在安装旋转轴时会使得与旋转轴接触的橡胶在各个位置受力不均匀，从而可能损坏密封圈，降低密封圈的密封效果与使用寿命。

因此，需要一种新的密封圈及密封结构，在降低成本、提高良品率的同时优化装配顺序，利于小型化和大批量自动化装配，并且提高密封圈的密封效果与使用寿命。

发明内容

本申请的示例性实施例可以解决至少一些上述问题。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种用于密封旋转轴的密封圈，所述密封圈具有外壁和内壁；所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置；所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；其中，所述密封圈由弹性材料制成。

根据上述密封圈，所述密封接触部为两个，其中一个所述密封接触部从所述内壁斜向上延伸，另一个所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸。

根据上述密封圈，所述密封圈的轴向截面为K形结构，两个密封接触部之间具有凹部，所述凹部用于容纳润滑物质。

根据上述密封圈，所述密封接触部为一个，所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸，以使得所述密封圈的轴向截面为Y形结构；

所述密封圈的上端设置有挂钩部件，所述挂钩部件沿所述内壁的圆周方向设置，用于限制所述密封圈沿轴向下滑。

根据上述密封圈，所述弹性材料为三元乙丙。

根据上述密封圈，所述密封圈是注塑成型的。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种密封结构，所述密封结构包括：

密封圈，所述密封圈具有外壁和内壁；所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置；所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；其中，所述密封圈由弹性材料制成；

阀体，所述阀体的顶部具有向下凹的容腔；以及

旋转轴，所述旋转轴穿过所述容腔，所述密封圈被设置在所述容腔内的所述旋转轴处，

其中，所述阀体的容腔的底部设有调节接触部，所述调节接触部与所述密封圈的下部之间具有调节间隙，以使得所述密封圈沿所述旋转轴向下滑动时与所述调节接触部接触。

根据上述密封结构，所述调节接触部突出于所述阀体的容腔的底部。

根据本申请的第三方面，本申请提供一种密封结构，所述密封结构包括：

密封圈，所述密封圈具有外壁和内壁；所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置；所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；其中，所述密封圈由弹性材料制成；所述密封接触部为一个，所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸，以使得所述密封圈的轴向截面为Y形结构；所述密封圈的上端设置有挂钩部件，所述挂钩部件沿所述内壁的圆周方向设置；

旋转轴，所述密封圈被设置在所述旋转轴上；以及

轴承，所述轴承被设置在所述旋转轴上，所述轴承的下端具有凸起，所述凸起与所述挂钩部件接合，以限制所述密封圈沿轴向下滑。

根据上述两种密封结构，在密封结构中的密封圈和在密封结构中的密封圈之间设有通道。

根据本申请的密封圈及密封结构，在实现降低制造成本、提高良品率的同时优化装配顺序，利于小型化和大批量自动化装配，并且提高密封圈的密封效果与使用寿命。

通过考虑下面的具体实施方式、附图和权利要求，本申请的其它的特征、优点和实施例可以被阐述或变得显而易见。此外，应当理解，上述申请内容和下面的具体实施方式均为示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制要求保护的本申请的范围。然而，具体实施方式和具体实例仅指示本申请的优选实施例。对于本领域的技术人员来说，在本申请的精神和范围内的各种变化和修改将通过该具体实施方式变得显而易见。

附图说明

本申请这些和其它特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1示出了根据本申请的一个实施例的车用节温器100的立体图；

图2A示出了图1中的车用节温器100的分解图；

图2B示出了图1中的车用节温器100的轴向剖视图；

图3示出了图1中的壳体150的轴向剖面图；

图4示出了图1中的阀体210的立体图；

图5A示出了根据本申请的一个实施例的轴承202的轴向截面视图；

图5B示出了根据本申请的一个实施例的密封圈204的轴向截面视图；

图5C示出了根据本申请的一个实施例的密封圈206的轴向截面视图；

图6为图2B的局部放大图，其示出了根据本申请的一个实施例的密封结构；

图7A为根据本申请的另一个实施例的车用节温器100的轴向剖视图，其示出了具有调节接触部的密封结构；

图7B为根据本申请的又一个实施例的车用节温器100的轴向剖视图，其在图7A的基础上增加了垫片706。

实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、等方向或方位性的描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号，以避免重复描述。

本申请的密封圈和密封结构可以用于通用机械领域。为了更好地体现本申请的密封圈和密封结构的实际应用，下文以车用节温器作为一个实施例进行描述。

图1示出了根据本申请的一个实施例的车用节温器100的立体图，图2A和2B分别示出了图1中的车用节温器100的分解图和轴向剖视图。

如图1、2A和2B所示，车用节温器100包括壳体150和设置在壳体150内的中空阀体210。壳体150上设有连通管106,108,110。中空阀体210连接有旋转轴208，并且在中空阀体210上设有孔洞(未示出)。通过控制阀体210在壳体150中围绕旋转轴208转动，可以控制孔洞与连通管106,108,110之一对齐，从而能够通过车用节温器100选择性地引导冷却液从内燃机经过旁路或者散热器回到内燃机。阀体210的转动通过驱动装置(未示出)实现。

继续参见图2B，壳体150内设有分割板112。分割板112为布置在壳体150内的环形板，其具有供旋转轴208通过的开口125(又见图3)。分割板112将壳体150内的空间分为上部腔室114和下部腔室116。上部腔室114用于至少部分地容纳驱动装置(未示出)。下部腔室116用于容纳阀体210(详见图2B)。在中空阀体210安装在壳体150的下部腔室116之后，旋转轴208穿过分割板112的开口125而伸入上部腔室114中。在上部腔室114中，旋转轴208与驱动装置相连。由于下部腔室116中容纳冷却液，为了防止冷却液从下部腔室116进入位于上部腔室114中的驱动部件的区域，在分割板112与旋转轴208之间设置有密封圈202和密封圈206。

图3示出了图1中的壳体150的轴向剖面图。如图3所示，壳体150为下部封闭且上部开口的圆筒。壳体150的底部也可以是不封闭的，而被作为流入管或流出管使用。分割板112包括上表面120和下表面122。分割板112内设有通道104，通道104贯穿壳体150，与壳体150外部的大气连通，以使可能从密封结构610泄露的极少的冷却剂不直接进入上部腔室114。分割板112上设有支撑部132，支撑部132围绕分割板112的开口125设置，并从分割板112的上表面120向上延伸而出。支撑部132的上端设有阻挡部142。在支撑部132与旋转轴208之间设有轴承202(如图2B所示)，阻挡部142能够限制轴承202向上轴向移动。密封圈204安装在支撑部132与旋转轴208之间(如图2B所示)。分割板112上还设有支撑部134，支撑部134为从分割板112的下表面122的距离开口125一段距离处向下延伸而形成的圆筒。支撑部134与开口125之间的一段距离上的分割板112形成阻挡部144。密封圈206安装在支撑部134与旋转轴208之间(如图2B所示)，阻挡部144能够限制密封圈206(见图2B)向上轴向移动。

图4示出了图1中的阀体210的立体图。如图4所示，阀体210包括上阀体212和下阀体214，上阀体212和下阀体214为部分球段形状。阀体210还包括分隔板222，分隔板222布置在上阀体212与下阀体214的交接处，从而将阀体210内的容腔分隔为上容腔216和下容腔218(未示出，详见图7A至7B)。分隔板222上设有孔224，以使得旋转轴208能够穿过分隔板222。上容腔216用于容纳支撑部134和密封圈206(如图2B所示)。下阀体214上具有前述孔洞(未示出)，以将阀体210与壳体150内的下部腔室116流体连通。旋转轴208可以例如通过嵌件注塑与阀体210形成一体，也可以不与阀体210形成一体。除了图4所示的包括两个球形部分外，阀体210也可以只包括一个球形部分。

图5A和图5B分别示出了根据本申请的一个实施例的轴承202和密封圈204的轴向截面视图。如图5A所示，轴承202呈空心筒状，其具有内壁510和外壁520。内壁510与旋转轴208接触。内壁510下端与旋转轴208上的阶梯部602(详见图6)相配合，以限制轴承202沿轴向下滑。外壁520的下端设有凸起522。

如图5B所示，密封圈204具有外壁540和内壁530。外壁540包括外部肋条542,544，外部肋条542,544沿外壁540的圆周方向设置。内壁530包括从内壁530向内延伸出的密封接触部534，密封接触部534沿内壁530的圆周方向设置，且密封接触部534从内壁530斜向下延伸，以使得密封圈204的轴向截面为Y形结构。密封圈204的上端设置有挂钩部件570，挂钩部件570沿内壁530的圆周方向设置。挂钩部件570能够与轴承202的凸起522接合，从而将密封圈204与轴承202接合(如图6所示)。这样设置能够通过轴承202限制密封圈204沿轴向下滑。

需要说明的是，轴承202与密封圈204可以具有多种不同的配置方式。作为一个示例，外壁540可以包括一个或多个外部肋条，并且外部肋条沿外壁540的圆周方向设置。作为另一个示例，内壁530可以包括一个或多个从内壁530向内延伸出的密封接触部，并且密封接触部沿内壁530的圆周方向设置。

图5C示出了根据本申请的一个实施例的密封圈206的轴向截面视图。如图5C所示，密封圈206具有外壁560和内壁550。外壁560包括外部肋条562,564，外部肋条562,564沿外壁560的圆周方向设置。内壁550包括从内壁550向内延伸出的密封接触部554,556，密封接触部554,556沿内壁550的圆周方向设置，其中一个密封接触部554从内壁550斜向上延伸，另一个所述密封接触部556从内壁550斜向下延伸，以使密封圈206的轴向截面为K形结构。两个密封接触部554,556之间还具有凹部558，凹部558可以用于容纳润滑物质。

需要说明的是，外壁560还可以具有更多种不同的配置方式。作为一个示例，外壁560可以包括一个或多个外部肋条，并且外部肋条沿外壁560的圆周方向设置。作为另一个示例，内壁550可以包括更多个从内壁550向内延伸出的密封接触部，并且密封接触部沿内壁550的圆周方向设置。

本申请中的密封圈204和密封圈206由弹性材料制成。弹性材料例如三元乙丙橡胶。为了实现大批量低成本生产，密封圈204,206可以是注塑成型的。

图6为图2B的局部放大图，其示出了根据本申请的一个实施例的密封结构600,610。如图6所示，密封结构600用于在旋转轴208和壳体105之间形成密封，以防止冷却液从下部腔室116进入位于上部腔室114中的驱动部件的区域，并且能防止气体从壳体150的分隔板120的气体通道104进入位于上部腔室114中的驱动部件的区域。密封结构600包括密封圈204，以及与密封圈204相配合的结构。具体而言，轴承202的内壁510抵靠在旋转轴208上；轴承202的下端内侧与旋转轴208上的阶梯部602相接合；轴承202的外壁520与壳体150的阻挡部142相抵靠。通过上述配合限制轴承202的轴向和径向移动，从而轴承202被限定在旋转轴208与壳体150的阻挡部142之间。密封圈204被夹在轴承202与壳体150的支撑部132之间，使得密封圈204的外壁540上的外部肋条542,544抵靠在支撑部132上，并且密封圈204的密封接触部534抵靠在旋转轴208上，因此密封圈204不能径向移动。密封圈204的挂钩部件570与轴承202的凸起522相接合，从而限制密封圈204沿轴向下滑。由此，旋转轴208与外壳150的分割板112之间不再存在液体通道，从而实现了上部腔室114与通道104的密封分离。

当密封圈204安装到如图6所示的装配位置时，由于密封圈204由弹性材料制成，因而外部肋条542,544受到挤压产生形变，产生摩擦力；密封接触部534也会受到挤压产生形变，产生摩擦力。当车用节温器100中的旋转轴208旋转时，由于密封接触部534受到的摩擦力小于外部肋条542,544受到的摩擦力，因而能够使旋转轴208旋转时，密封圈204不随着旋转轴208转动。

轴承202、密封圈204和旋转轴208可以按照以下顺序安装：先将密封圈204与轴承202接合后安装至外壳150，然后再插入旋转轴208。但是对于本申请中的密封圈204来说，也可以先将密封圈204与轴承202接合后套入旋转轴208，然后安装至外壳150中，这种安装方式更有利于实现大批量自动化装配。

下面介绍密封结构610。如图6所示，密封结构610也用于在旋转轴208和壳体105之间形成密封，以防止阀体210中的冷却剂进入壳体105的气体通道104中以及防止气体从气体通道104进入阀体210中，并进一步防止冷却液从下部腔室116进入位于上部腔室114中的驱动部件的区域。密封结构610包括密封圈206，以及与密封圈206相配合的结构。具体地，密封圈206的内壁550上的密封接触部554,556抵靠在旋转轴208上；密封圈206的外壁560上的外部肋条562,564被抵靠在支撑部134上，从而限制密封圈206的径向移动；密封圈206的上端抵靠在壳体150的阻挡部144上，从而将密封圈206限定在旋转轴208与壳体150的支撑部134之间。至此，旋转轴208与壳体150之间由于密封圈206的存在而不再存在流体通道，从而实现了旋转轴208与壳体150之间的密封。

与密封圈204相同的，密封圈206也是由弹性材料制成，因而当密封圈206安装到如图6所示的装配位置时，外部肋条562,564受到挤压产生形变，产生摩擦力；密封接触部554，556也会受到挤压产生形变，产生摩擦力。当节温器100中的旋转轴208旋转时，由于密封接触部554，556受到的摩擦力小于外部肋条562,564受到的摩擦力，因而能够使得在旋转轴208旋转时，密封圈206不随着旋转轴208转动。作为一个示例，如前所述，密封圈206的轴向截面被配置为K形结构，这使得两个密封接触部554,556之间具有凹部558，凹部558能够用于容纳润滑物质，从而提供润滑旋转轴208的作用。

与密封圈204相似的，密封圈206和旋转轴208可以按照以下顺序安装：先将密封圈204与轴承202接合后安装至外壳150，然后再插入旋转轴208。但是对于本申请中的密封圈204来说，也可以先将密封圈204与轴承202接合后套入旋转轴208，然后安装至外壳150中，这种安装方式更有利于实现大批量自动化装配。

图7A示出了根据本申请的另一个实施例的车用节温器100的轴向剖视图，其示出了具有调节接触部的密封结构。如图7A所示，阀体210的分隔板222的顶面710(即，容腔216的底部)设有调节接触部702，以使得密封圈206沿旋转轴208向下滑动时与调节接触部702接触，从而得到支撑。作为一个实施例，调节接触部702突出于阀体210的容腔216的底部(即，分隔板222的顶面710)，调节接触部702的顶部与密封圈206下部之间具有调节间隙704。

图7B为根据本申请的又一个实施例的车用节温器100的轴向剖视图，其在图7A的基础上增加了垫片706。如图7B所示，调节接触部702为数个突出于阀体210的容腔216的底部(即，分隔板222的顶面710)的臂，为了更好地使密封圈206沿旋转轴208向下滑动时能够得到支撑，在调节接触部702上方设置垫片706。

尽管本文中仅对本申请的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本申请实质精神范围内的上述改进和变化。

Claims (10)

1.一种密封结构，其特征在于，所述密封结构包括：

密封圈，所述密封圈具有外壁和内壁；

所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置；

所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；

其中，所述密封圈由弹性材料制成；

阀体，所述阀体的顶部具有向下凹的容腔；以及

旋转轴，所述旋转轴穿过所述容腔，所述密封圈(204,206)被设置在所述旋转轴处；

其中，所述阀体的容腔的底部设有调节接触部，所述调节接触部与所述密封圈的下部之间具有调节间隙，以使得所述密封圈沿所述旋转轴向下滑动时与所述调节接触部接触。

2.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封接触部为两个，其中一个所述密封接触部从所述内壁斜向上延伸，另一个所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸。

3.如权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述密封圈的轴向截面为K形结构，两个密封接触部之间具有凹部，所述凹部用于容纳润滑物质。

4.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封接触部为一个，所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸，以使得所述密封圈的轴向截面为Y形结构；

所述密封圈的上端设置有挂钩部件，所述挂钩部件沿所述内壁的圆周方向设置，用于限制所述密封圈沿轴向下滑。

5.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述弹性材料为三元乙丙橡胶。

6.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封圈是注塑成型的。

7.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述调节接触部突出于所述阀体的容腔的底部。

8.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，还包括支撑部，所述支撑部从分割板的下表面向下延伸；

所述旋转轴通过所述分割板的开口延伸，所述密封圈设置在所述支撑部和所述旋转轴之间；

其中，所述调节接触部的外径小于所述支撑部的内径。

9.一种密封结构，其特征在于，所述密封结构包括：

密封圈，所述密封圈具有外壁和内壁；

所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置；

所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；

其中，所述密封圈由弹性材料制成；

所述密封接触部为一个，所述密封接触部从所述内壁斜向下延伸，以使得所述密封圈的轴向截面为Y形结构；

所述密封圈的上端设置有挂钩部件，所述挂钩部件沿所述内壁的圆周方向设置；

旋转轴，所述密封圈被设置在所述旋转轴上；以及

轴承，所述轴承被设置在所述旋转轴上，所述轴承的下端具有凸起，所述凸起与所述挂钩部件接合，以限制所述密封圈沿轴向下滑。

10.一种密封结构，其特征在于，包括：

第一密封圈，所述第一密封圈具有外壁和内壁，其中所述外壁包括一个或多个外部肋条，所述外部肋条沿所述外壁的圆周方向设置，所述内壁包括一个或多个从所述内壁向内延伸出的密封接触部，所述密封接触部沿所述内壁的圆周方向设置；

支撑部，所述支撑部从分割板的下表面向下延伸，其中所述第一密封圈抵住所述支撑部；

第二密封圈，所述第二密封圈位于所述第一密封圈上方；

阀体，所述阀体的顶部具有向下凹的容腔；以及

旋转轴，所述旋转轴通过所述分割板的开口延伸并且穿过所述容腔，所述第一密封圈和所述第二密封圈抵住所述旋转轴；

其中，所述阀体的容腔的底部设有调节接触部，所述调节接触部与所述第一密封圈的下部之间具有调节间隙。

Images