CN110822095B - 密封元件 - Google Patents

Abstract

用于在第一机械元件(2)与第二机械元件(3)之间产生导电连接的密封元件(1)，包括至少一个盘状导电元件(4)和支撑环(5)，所述支撑环(5)包括轴向凸缘(14)和径向凸缘(13)，所述导电元件(4)由导电箔片制成，并且所述导电元件(4)的至少沿所述轴向凸缘(14)的部分被固定于所述支撑环(5)与所述第二机械元件(3)之间。

Description

密封元件

技术领域

本发明涉及一种用于在第一机械元件与第二机械元件之间产生导电连接的密封元件，包括至少一个盘状导电元件和支撑环。

背景技术

德国专利DE 10 2013 000 982 A1号公开了一种密封件，包括具有至少一个动态受力的密封唇的密封环以及缓冲密封件。缓冲密封件以轴向间隔设置邻近于密封唇布置，并由导电材料构成。密封唇和缓冲密封件以密封方式围绕第一机械元件的待密封表面。第一机械元件以径向间隔设置邻近于第二机械元件布置。密封环和缓冲密封件布置在通过径向间隔设置所形成的间隙中。第一机械元件和第二机械元件通过缓冲密封件以导电方式连接在一起。为此，缓冲密封件邻近于第一机械元件和第二机械元件，并与第一机械元件和第二机械元件接触。缓冲密封件被形成为电势平衡环，并由浸渍有PTFE的导电无纺布构成。

缓冲密封件实现了两个机械元件之间的电势平衡，并且防止了在机械元件的不同大小的电势受电击穿而平衡时可能发生的机械损坏。电击穿可导致材料在相对较低的电荷下从机械元件中移除，并且导致在发生电击穿的区域中的材料微结构发生改变。

德国专利DE 10 2014 010 269 A1公开了另一种缓冲密封件。该缓冲密封件包括由导电和透气材料构成的圆环形盘和支撑体，单独形成该环形盘并将其连接到支撑体。支撑体由密封环形成。

在前述已知的密封件中，导电密封元件以整体结合的方式沿密封环的径向凸缘的端面固定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前面提到的类型的密封元件，该密封元件可以简单且成本效益好(cost-effective)的方式进行生产。

为了实现该目的，用于在第一机械元件与第二机械元件之间产生导电连接的密封元件包括至少一个盘状导电元件和支撑环，支撑环包括轴向凸缘和径向凸缘，导电元件由导电箔片形成，并且导电元件至少在沿轴向凸缘的部分被固定于支撑环与第二机械元件之间。导电元件因此可以通过夹紧连接或通过粘合连接固定在轴向凸缘上。

导电元件和支撑环的夹紧连接可以特别简单的方式形成。特别地，可以省略支撑环和/或导电元件的预处理步骤，这些步骤在大多数情况下以整体结合的方式将导电元件连接到支撑环所需要的。导电元件由导电材料形成，并且相对于支撑环定位，从而产生将导电元件固定定位的夹持连接。

根据本发明，导电元件至少沿支撑环的轴向凸缘部分延伸。在该实施方案中，导电元件不仅在轴向上受到挤压，而且在径向上也受到挤压。根据支撑环的设计，导电元件可以被直接挤压在第二机械元件的内壁上。优选地，导电元件与第二机械元件直接接触，以产生相对较大的用于电接触的接触表面。

优选地，设置一个压紧元件，该压紧元件通过弹性变形实现导电元件在支撑环和第二机械元件之间的夹紧连接。压紧元件可以由O形环形成，该压紧元件设置于轴向凸缘和导电元件之间或者在导电元件和第二机械元件之间并且实现夹紧连接。但是，压紧元件也可以形成为弹性体轨道，该弹性体轨道直接一体成型在支撑环上。压紧元件还可以具有矩形的横截面，该矩形的横截面被插入到密封元件中。

压紧元件可以是设置在内环上的单独的元件。替代地，压紧元件也可以直接一体成型或硫化(vulcanised)于内环上。压紧元件也可以通过粘接的方式固定在内环上。

优选地，压紧元件件的材料为弹性材料，如此设计具有以下优点：弹性变形所需的力低于金属材料。

压紧元件可以设置在密封盘与支撑环之间或者在密封盘与第二机械元件之间。导电元件在压紧元件的区域中被更大程度地压缩，这有利于提高夹紧效果。

导电元件由金属箔片制成盘状。铝或铜箔就此而言特别可行。

为了局部增加夹紧力，支撑环可以设置有挤压轮廓。该挤压轮廓可以例如以周向珠状体(circumferential bead)的方式来形成，该周向珠状体突出于轴向凸缘的外周侧。可替代地，沿着轴向凸缘设置周向突起也是可行的。

导电元件可以固定在支撑环和第二机械元件之间。在该实施例中，第二机械元件优选地包括带有径向肩部的台阶。支撑环优选为L形并且包括径向凸缘和轴向凸缘。轴向凸缘设置在径向凸缘的外周侧上。在该实施例中，在第二机械元件的径向肩部和支撑环之间形成夹紧连接。导电元件被夹持在支撑环和第二机械元件之间。

优选地，导电元件沿着径向凸缘并且至少部分地沿着支撑环的轴向凸缘延伸。在这种情况下，导电元件连接第一机械元件和第二机械元件。在这种情况下，支撑环不必以导电方式设计。如果压紧元件一直延伸到导电元件的朝向第一机械元件的自由端，则该导电元件在径向偏压下抵靠在第一机械元件上，在安装之后，该导电元件在轴向上局部突出(bulging in sections)。由此产生密封盘和第一机械元件的导电连接。

在该实施例中，导电元件和第二机械元件的导电连接通过以下方式产生，即导电元件通过夹紧连接直接压靠在第二机械元件上或第二机械元件的径向肩上。

支撑环可以包括内环和外环，其中导电元件固定在内环与外环之间。在该实施方案中，在内环与外环之间产生夹持连接。优点在于可将密封元件和导电元件一起形成为预先安装的单元。在该实施方案中，至少以导电方式形成外环。在该实施方案中，导电元件压缩在内环与外环之间。

内环和外环各自包括径向凸缘和轴向凸缘，其中内环的轴向凸缘的外径基本上对应于外环的轴向凸缘的内径。从支撑环开始，导电元件沿径向向内延伸，并以密封方式弹性抵顶在第一机械元件的外周侧。导电元件在与支撑环的轴向凸缘的延伸相反的轴向方向上凸起。

外环的轴向凸缘的自由端可以径向向内弯曲，并且至少部分地覆盖内环的轴向凸缘。因此，可以防止内环从外环分离。

内环可以在与径向凸缘相关联的轴向凸缘的部分处设置锥形横截面。导电元件可以在其中延伸的容纳空间由该锥形横截面产生。在该实施方案中，导电元件可以沿内环和外环的径向凸缘延伸，也可以沿内环和外环的轴向凸缘部分延伸。

支撑环可以包括至少一个中间环，导电元件固定在内环与中间环之间，并且至少另一元件固定在中间环与外环之间。根据设计，可以设置多个中间环，在每种情况下都将导电元件或另一元件布置在内环、单独的中间环以及外环之间。可以提供由互不相同的材料制成的元件。

固定在内环、中间环以及外环之间的元件径向偏置于第一机械元件上，并沿轴向凸起。至少导电元件比如外环以导电方式设计。此外，内环和/或中间环也可以是导电的。

在一个优选的实施方案中，导电元件是导电的，另一元件具有软磁填充物以用作屏蔽干扰电磁波的电磁屏障。可选地，内环或中间环具有这种软磁填充物也是可行的。在这方面，具有两个元件的密封元件的实施方案允许在第一机械元件与第二机械元件之间产生导电连接，并且还能屏蔽干扰电磁波。

在该实施方案中，外环的轴向凸缘在其自由端向内变平并因此覆盖内环的轴向凸缘也是可行的，因此将导电元件和中间环夹持在内环与外环之间，内环以形状配合的方式锁定在外环上。

内环上可以布置径向轴密封环。其优选地固定在内环的径向凸缘的径向内部自由端上。径向轴密封环包括指向第一机械元件方向的密封唇。导电元件一直延伸到密封唇下方，并且在这方面布置在密封唇与第一机械元件之间。密封唇通过弹性偏压将导电元件径向压在第一机械元件上。当密封唇为弹簧元件例如环形螺旋弹簧时可以增加径向偏压。

可选地，内环上可以设置弹性体轨道。可以从该弹性体轨道形成径向轴密封环。此外，弹性体轨道可以覆盖与外环相关联的径向凸缘的端面以及与第二机械元件相关联的轴向凸缘的表面。在轴向凸缘的区域中，弹性体轨道形成静态密封。弹性体轨道将导电元件夹持在内环与外环之间。径向轴密封环的密封唇进一步将导电元件压靠在第一机械元件上。

附图说明

下面将借助附图更详细地说明根据本发明的密封元件的一些实施方案。这些附图在每种情况下都示意性地示出：

图1所示为密封元件的截面图，其中导电元件被夹持于支撑环与壳体之间；

图2所示为密封元件的截面图，其中支撑环包括内环和外环；

图3所示为图2的密封元件，其中内环与外环之间以形状配合的方式连接；

图4所示为密封元件，其中内环上一体成型一径向轴密封环。

具体实施方式

附图示出了用于在第一机械元件2和第二机械元件3之间产生导电连接的密封元件1。在本实施方案中，第一机械元件2是旋转轴，并且第二机械元件3是壳体。第一机械元件2和第二机械元件3可以是机动车辆的电力驱动装置的部件。

密封元件1包括至少一个导电元件4和支撑环5。导电元件4由导电箔片构成。在本实施方案中，导电元件4由金属如铝制成。导电元件4通过夹持连接的方式固定到支撑环5上。为此，一压紧元件15设置于导电元件4和制成环5之间。

在图1的实施方案中，导电元件4固定在支撑环5和第二机械元件3之间。导电元件4在端面上抵靠在支撑环5的径向凸缘13上，并且在外周侧部分延伸超过支撑环5的轴向凸缘14。第二机械元件也即壳体3形成径向肩部，导电元件4在安装之后被夹持在第二机械元件3的径向肩部和支撑环5之间，并被固定在此位置。

压紧元件15形成为O形环。O形环由弹性材料构成，并且由于弹性变形而将导电元件4压靠在第二机械元件3上。

支撑环5包括台阶，该台阶产生用于容纳导电元件4的空间12。台阶形成为使得压紧元件15和导电元件4被夹持在支撑环5和第二机械元件3在本实施例中为外壳之间。

在本实施例中，导电元件4相对于第一机械元件2形成动态密封，并且相对于第二机械元件3形成静态密封。此外，导电元件4从第一机械元件2延伸至第二机械元件3。因此可以仅通过导电元件4进行导电连接。在这方面，在本实施例中，支撑环5可以不必由导电材料制成。在这方面，支撑环5由塑料制成优选由可注射成型的塑料形成，也是可行的。

导电元件4供第一机械元件2也即转轴穿过的通道优选为圆形。然而，可替代地，通道也可以是非圆形的，例如包括锯齿状或起伏的轮廓。

图2示出了图1所示的密封元件1的变化实施方案。在图2的实施方案中，制成环5包括内环6和外环7，导电元件4被夹持于内环6和外环7之间。在该实施例中，至少外环7由导电材料形成。优选地，内环6和外环7形成为冲压件并且由金属材料制成。导电元件4被夹持在内环6和外环7之间并且被固定在此位置，该夹持固定作用通过压紧元件15来实现。内环6和外环7分别包括径向凸缘13以及轴向凸缘14，内环6的轴向凸缘14的外径基本上对应于外环7的轴向凸缘14的内径，所述内径和外径的选择使得产生压接配合(press-fitarrangement)，从而将内环6，压紧元件件15，导电元件4和外环7以约束方式一个位于另一个内彼此装配在一起。在该实施例中，外环7的径向凸缘13抵靠在第二机械元件3的径向肩部。在该实施例中，在内环6的轴向凸缘14的区域中形成锥形横截面，并邻接内环6的径向凸缘13。因此，在内环6和外环7之间形成用于容纳导电元件4的空间12。

图3的实施例示出了图2所示的密封元件1的变化情形。在该实施例中，外环7的轴向凸缘14的自由端11径向向内弯曲。为此目的，自由端11在安装导电元件4和内环6之后被实施向内向下的压平动作。结果，使得内环6以形状配合的方式(form-fitting manner)被锁定在外环7中。此外，由于在自由端11区域中形成的锥形横截面，可以将密封元件1定位在第二机械元件3中并使得自由端11抵靠第二机械元件3的径向肩部。此外，在内环6的轴向凸缘14的区域中形成锥形横截面并且邻接内环6的径向凸缘13。因此，在内环6与外环7之间形成用于容纳导电元件4的空间12。

在图4的实施例中，在外环7的径向凸缘13的端部上设置有径向轴密封环9，该端部与第一机械元件2相关联。径向轴密封环9包括支撑本体，在本实施例中形成内环6。径向轴密封环9还包括由弹性材料制成的密封唇，该密封唇直接一体成型于内环6上。该密封唇以环形螺旋弹簧的方式径向抵靠第一机械元件2。导电元件4一直延伸到密封唇下方，使得导电元件4通过密封唇具有径向偏压地压靠在第一机械元件2上。此外，粘合剂层一体形成在内环6上并且一直延伸到内环6的轴向凸缘14上，并且至少在轴向凸缘14的区域中用作压紧元件15。粘合剂层将导电元件4牢固地固定在内环6和外环7之间。此外，在导电元件4和外环7之间形成导电连接。

Claims (6)

1.用于在第一机械元件(2)与第二机械元件(3)之间产生导电连接的密封元件(1)，包括至少一个盘状导电元件(4)和支撑环(5)，所述支撑环(5)包括轴向凸缘(14)和径向凸缘(13)，所述导电元件(4)由导电箔片形成，并且所述导电元件(4)至少在沿所述轴向凸缘(14)的部分被固定于所述支撑环(5)与所述第二机械元件(3)之间，所述密封元件还包括一个压紧元件，所述压紧元件通过弹性变形来固定所述导电元件(4)于所述支撑环(5)与所述第二机械元件(3)之间，所述压紧元件由弹性材料制成，所述支撑环(5)包括内环(6)和外环(7)，其中所述导电元件(4)固定在所述内环(6)与所述外环(7)之间。

2.根据权利要求1所述的密封元件，其特征在于，所述外环(7)是导电的。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的密封元件，其特征在于，在所述内环(6)上设置有径向轴密封环(9)，所述径向轴密封环(9)形成所述压紧元件(15)。

4.根据权利要求1所述的密封元件，其特征在于，在所述内环(6)上设置有弹性体轨道(10)，所述弹性体轨道(10)形成所述压紧元件(15)。

5.根据权利要求2所述的密封元件，其特征在于，在所述内环(6)上设置有弹性体轨道(10)，所述弹性体轨道(10)形成所述压紧元件(15)。

6.根据权利要求3所述的密封元件，其特征在于，在所述内环(6)上设置有弹性体轨道(10)，所述弹性体轨道(10)形成所述压紧元件(15)。

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