CN114746679A - 润滑轴密封组件 - Google Patents

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Abstract

一种轴密封组件被构造为用于密封例如往复轴向运动的轴。所述轴密封组件包括环形弹性密封体，所述环形弹性密封体具有被构造为密封接合轴的至少一个第一密封表面。润滑剂储存体包括第二密封表面，并且包括聚合物基质，所述聚合物基质具有包含微孔的多孔结构，其中，所述微孔填充有润滑油。

Description

润滑轴密封组件
技术领域
本公开总体上涉及轴密封件(/轴密封)技术，特别地但不排他地涉及用于润滑轴密封件技术。
背景技术
轴密封件(诸如，防尘密封件(wiper seals))通常与往复轴向运动的轴一起使用，以密封系统免受碎屑和污染物的影响。典型的轴密封件包括具有围绕轴的密封表面(/密封面)的环形柔性密封件。这些密封表面通常用脂(grease)或油从外部润滑，以管理磨损并优化密封的有效性(/效果)(effectiveness)。在轴密封件内和周围使用的脂在线性运动的操作(/运行)期间被系统地消耗。当脂涂覆轴表面并暴露于防尘密封件外部的区域时，脂会被污垢和其他污染物填充。然后，这种被污垢填充的脂接触轴密封件，并且开始加速密封表面的磨损，使得需要更换磨损的组件。在一些竖直取向(/定向)的轴密封组件(/轴密封件)中，将已经浸泡在油中的泡沫环(foam ring)放置在防尘密封件附近，以试图向围绕与轴密封件分离的轴的密封表面提供一些润滑。在一些操作之后，这些泡沫环会被穿过(/渗透)(penetrate)了密封件的污垢和其他污染物污染，从而降低有效性。
附图说明
图1是根据示例实施方式的轴密封组件的截面图；以及
图2是根据另一示例实施方式的轴密封组件的局部截面图。
图3A至图3C示出了根据另一示例实施方式的具有两个弹性密封体的轴密封组件的局部截面图。
具体实施方式
在此公开的示例性实施方式特别地但不排他地适用于自行车悬架的轴密封组件(/轴密封件)。示例性实施方式还可以用于汽车或具有轴向运动的轴的其他环境中。在此公开的示例性实施方式通过以下方式减少了典型轴密封组件的缺点：包含润滑剂储存体(/润滑剂存储部主体)(lubricant reservoir body)，特别是浸渍有润滑剂的聚合物基质(matrix)，润滑剂储存体填充在轴密封件的密封唇之间的自由空间中。适用于形成润滑剂储存体的产品可以以“固体油(Solid Oil)”的名称从SKF USAINC.和/或瑞典哥德堡的SKFINC.获得。润滑剂储存体提供密封表面(/密封面)的润滑，而不会增加在密封表面处吸引和保留污染物的趋势，从而改善密封件的性能和使用寿命(longevity)，并且当润滑剂储存体适当地(/正确地)(properly)成型/装配到应用中时，它可以用作一种垫环(/背环)(backing ring)，以支撑密封唇以免密封唇在外部压力下偏转(/变形/偏斜)(deflection)。润滑剂可以是例如合成油，并且不会机械地混合或被润滑过程消耗。润滑剂储存体补充(/再加满)(replenish)包含在聚合物基质内的油，以免暴露于位于密封区域内的油。润滑剂储存体允许轴密封组件在极端条件(/状况)(诸如，高达205°F的温度和低至-40°F的温度)下操作。例如，润滑剂储存体可以在-20°F、0°F、10°F、50°F、100°F或150°F下在自行车或汽车中运行。
纯粹借助于非限制性示例，现在将参照图1至图3C描述包含根据本公开的概念和技术的示例性优选实施方式。
参照图1，润滑轴密封组件(lubricating shaft seal assembly)整体由10表示。轴密封组件10被构造为用于密封例如往复轴向运动的轴12。该图示出了借助于示例提供的构造的细节。
在整个本说明书和权利要求书中，指示位置和取向的术语和表达(诸如，“径向”和“轴向”)被理解为参照轴12的中心轴线X。
轴密封组件10包括环形保持构件(annular retainer member)14和成型(moulded)到环形保持构件14的环形弹性密封体(/环形弹性体密封件主体)(annularelastomeric seal body)16。环形弹性密封体(/环形弹性体密封体)16包括至少一个密封表面，例如，第一密封唇18(外密封唇)和第二密封唇20(内密封唇)，其从环形弹性密封体16的上部和下部在径向上向内延伸，用于密封地接合轴12。在第一密封唇18的径向外表面和第二密封唇20的径向外表面上可以分别设置有第一弹簧凹部24和第二弹簧凹部26。第一弹簧凹部24接纳第一环形负载弹簧(/载荷弹簧/加载弹簧)(loading spring)28，并且第二弹簧凹部26接纳第二环形负载弹簧30，用于在第一密封唇18和第二密封唇20上朝向轴12施加压力。在环形弹性密封体16的径向内侧，在轴向上于第一密封唇18与第二密封唇20之间布置有环形空间或腔格(/兜孔)(pocket)32。弹性密封体16可以由任何合适的弹性材料(/弹性体材料)(elastomeric material)(诸如，橡胶或塑性体(/塑料)材料)形成。第一环形负载弹簧28和第二环形负载弹簧30可以是例如橡胶环。
轴密封组件10还包括润滑剂储存体34，润滑剂储存体34布置在第一密封唇18与第二密封唇20之间的环形腔格32中并填充环形腔格32。润滑剂储存体34包括轴接触表面36。润滑剂储存体34由可用润滑油浸渍的聚合物基质形成，该聚合物基质可以包括“可从SKFUSAINC.和/或瑞典哥德堡的SKF INC.获得的固体油”。聚合物基质具有带有微孔(micro-pores)的多孔结构，由于表面张力而在整个微孔中容纳润滑油。这种可浸渍的聚合物基质可以用润滑油浸渍。来自润滑剂储存体34的润滑油在其通过聚合物基质渗出(seep out)时通过轴接触表面36释放，其中，润滑剂储存体34被构造为储存和分配润滑油。润滑剂储存体34是实心件(solid piece)，其中，没有开放空间(/敞开空间)(open spaces)，并且微孔太小而不允许污染物迁移(migration)到系统中。轴接触表面36还提供与轴12的有效密封表面。当轴12抵着轴接触表面36滑动时，其会被润滑油涂覆。然后，在操作温度仅适度升高的情况下，润滑油从润滑剂储存体34的内部被推压到轴接触表面36。发生润滑油的这种流动是因为润滑油具有比润滑剂储存体(例如，34)的聚合物基质的热膨胀系数高的热膨胀系数，并且是因为根据本公开的润滑油的粘度(viscosity)随着温度升高而降低。当轴(例如，12)停止运动时，过量的润滑油被再吸收到这种聚合物基质中。以这种方式，润滑剂储存体可以被构造为储存和分配(dispense)润滑剂，以润滑至少一个密封表面或至少一个轴。所使用的润滑剂应该与轴内的油兼容(/相容)(compatible)，并且可以从各种粘度中选择。在本公开的一些实施方式中，润滑油是在40℃下具有140mm2/s的油粘度且在100℃下具有11mm2/s的油粘度的合成油。
润滑剂储存体34还用作垫环(/背环)(baking ring)，以支撑第一密封唇18和第二密封唇20抵抗来自第一负载弹簧28和第二负载弹簧30的外部压力。
润滑剂储存体34可以与环形弹性密封体16分开成型，然后加工成适当的形状以配合环形腔格32。这允许将现有的轴密封组件改装(/改型)为包括成型的润滑剂储存体34。作为另一种选择，润滑剂储存体34可以在轴密封组件10的形成期间直接加工或注射成型到弹性密封体16中。润滑剂储存体34的形状将基于弹性密封体16的安装几何形状来预限定。在轴密封组件10'(图2)的另一示例实施方式中，腔格尺寸32'可以增加，从而为较大的润滑剂储存体34'创建较大的空间。
在一些示例性实施方式中，除了润滑剂储存体34之外，还可以围绕轴12设置包含润滑剂的泡沫环(foam ring)38。
参照图3A至图3C，示出了轴密封组件110、210、310的实施方式，轴密封组件110、210、310具有相对于先前描述的示例实施方式的类似特征的多个增加100的附图标记表示的特征。每个轴密封组件110、210、310可具有两个在轴向上间隔开的弹性密封体116A和116B、216A和216B、316A和316B，其中，润滑剂储存体134、234、334填充两个在轴向上间隔开的弹性密封体116A和116B、216A和216B、316A和316B之间的轴向空间。每个润滑剂储存体134、234、334具有密封表面136、236、336。两个在轴向上间隔开的弹性密封体116A和116B、216A和216B、316A和316B中的每一个包括至少一个密封表面或唇118、120、218、220、318、320。在轴向上间隔开的弹性密封体116B、216B中的一个或多个可包括负载弹簧130、230。
应理解，除了如上所述的本公开的示例性实施方式之外，许多进一步的变型也是可行的。例如，具有不同的密封唇、弹性密封体、保持构件和负载弹簧构造的不同的轴密封组件构造是可行的，可以采用不同形式的固体油，只要轴密封组件包括如上所述的润滑剂储存体即可。在实施方式中，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用例如不会再吸收到聚合物基质中的固体油。
在实施方式中，润滑剂储存体可以通过成型或加工形成，或者通过注射在适当位置形成。随后，可以固化润滑剂储存体。在一些实施方式中，例如，润滑剂储存体需要在350华氏度下固化约一小时。将理解，其他可成形的润滑剂储存体可以形成并布置在防尘(/刮式)密封体(wiper seal)中，以形成用于相邻布置的弹性防尘密封体的密封表面和润滑源。
在实施方式中，通过以下方式将润滑剂储存体形成到密封表面：首先用密封体(例如，防尘密封体)限定空间，将润滑剂储存体形成为完全填充限定在密封体内的空间，并将润滑剂储存体布置在该空间内。在实施方式中，通过以下方式创建密封表面：将润滑剂储存体布置为完全填充由密封体限定的空间或者由位于腔室内的密封体限定的空间。在实施方式中，密封体包括两个密封表面(内密封表面和外密封表面)，并且由防尘密封体在内密封表面与外密封表面之间限定有空间。在实施方式中，防尘密封体由两个单独的密封体(内密封体和外密封体)的组合形成。在实施方式中，密封体内的空间由两个单独的密封体限定。形成轴密封组件的方法包括由润滑剂储存体形成密封表面。
在一些实施方式中，形成轴密封组件的方法包括由润滑剂储存体形成密封表面。在一些实施方式中，形成轴密封组件的方法包括将润滑剂储存体布置在两个弹性密封体之间。在一些实施方式中，形成轴密封组件的方法包括绕着轴布置润滑剂储存体和两个弹性密封体。在实施方式中，形成轴密封组件的方法包括将润滑剂储存体和两个弹性密封体布置在轴密封组件内，该轴密封组件被构造为接纳轴、润滑剂储存体和两个弹性密封体，使得润滑剂储存体在轴被接纳到轴密封组件中时密封地接触轴。在一些实施方式中，轴密封组件包括两个弹性密封体，每个弹性密封体包括单个防尘密封体的密封唇，该方法还包括将润滑剂储存体形成为(具有)完全填充在接纳在轴密封组件中的轴与单个防尘密封体之间形成的空间的形状。
还可以理解，在此明确描述的实施方式仅是示例，并且不限制由本公开描述和在此例示的发明构思的主题，也不限制其应用，也不限制其所有可行的构造。相反，尽管上面提供的描述使得本领域技术人员能够实现至少一个示例实施方式，但是必须理解，在此描述的组件的许多变型是可行的，而不会因此超出如所附权利要求中限定的按照字面(/文字)上和/或根据其合法等同物解释的所限定的示例实施方式的范围。

Claims (20)

1.一种轴密封组件，包括：
第一环形弹性密封体，具有被构造为密封接合轴的至少一个第一密封表面；以及
润滑剂储存体，具有第二密封表面，其中，所述润滑剂储存体包括浸透有润滑剂的聚合物材料，并且，所述润滑剂储存体被构造为通过所述第二密封表面储存和分配所述润滑剂，以润滑所述至少一个第一密封表面和所述轴。
2.根据权利要求1所述的轴密封组件，其特征在于，所述润滑剂是润滑油。
3.根据权利要求2所述的轴密封组件，其特征在于，所述聚合物材料是具有包含微孔的多孔结构的聚合物基质，所述微孔填充有所述润滑油。
4.根据权利要求1所述的轴密封组件，其特征在于，所述润滑剂储存体被构造为布置在所述第一环形弹性密封体的至少一部分与所述轴之间。
5.根据权利要求1所述的轴密封组件，其特征在于，所述至少一个第一密封表面包括第一密封唇和第二密封唇，所述第二密封唇与所述第一密封唇在轴向上间隔开。
6.根据权利要求5所述的轴密封组件，其特征在于，所述润滑剂储存体在轴向上布置在所述第一密封唇与所述第二密封唇之间。
7.根据权利要求5所述的轴密封组件，其特征在于，还包括环形腔格，所述环形腔格在所述第一环形弹性密封体的径向内侧、布置在所述第一密封唇与所述第二密封唇之间，其中，所述润滑剂储存体布置在所述腔格内。
8.根据权利要求7所述的轴密封组件，其特征在于，所述第一密封唇在所述第一密封唇的径向外表面上具有第一弹簧凹部，并且，所述第二密封唇在所述第二密封唇的径向外表面上具有第二弹簧凹部。
9.根据权利要求8所述的轴密封组件，其特征在于，还包括第一负载弹簧和第二负载弹簧，所述第一负载弹簧布置在所述第一弹簧凹部中，所述第二负载弹簧布置在所述第二弹簧凹部中，其中，所述第一负载弹簧被构造为用于在所述第一密封唇上朝向所述轴施加压力，所述第二负载弹簧被构造为用于在所述第二密封唇上朝向所述轴施加压力。
10.根据权利要求9所述的轴密封组件，其特征在于，所述润滑剂储存体被构造为用作垫环，以支撑所述第一密封唇和所述第二密封唇抵抗来自所述第一负载弹簧和所述第二负载弹簧的外部压力。
11.根据权利要求10所述的轴密封组件，其特征在于，所述第一环形弹性密封体成型到环形保持构件。
12.根据权利要求3所述的轴密封组件，其特征在于，还包括第二环形弹性密封体，所述第二环形弹性密封体具有被构造为密封接合所述轴的至少一个第三密封表面，其中，所述第二环形弹性密封体与所述第一环形弹性密封体在轴向上间隔开，并且，所述润滑剂储存体在轴向上布置在所述第一环形弹性密封体与所述第二环形弹性密封体之间。
13.根据权利要求12所述的轴密封组件，其特征在于，在所述第一环形弹性密封体与所述第二环形弹性密封体之间布置有空间，并且，所述润滑剂储存体填充所述空间。
14.根据权利要求12所述的轴密封组件，其特征在于，还包括负载弹簧，所述负载弹簧被构造为用于在所述第一环形弹性密封体和所述第二环形弹性密封体中的至少一者上朝向所述轴施加压力。
15.一种形成轴密封组件的方法，包括：由润滑剂储存体形成密封表面。
16.根据权利要求15所述的形成轴密封组件的方法，其特征在于，还包括：将所述润滑剂储存体布置在两个弹性密封体之间。
17.根据权利要求16所述的形成轴密封组件的方法，其特征在于，还包括：绕着轴布置所述润滑剂储存体和所述两个弹性密封体。
18.根据权利要求16所述的形成轴密封组件的方法，其特征在于，还包括：将所述润滑剂储存体和所述两个弹性密封体布置在轴密封组件内，所述轴密封组件被构造为接纳轴、所述润滑剂储存体和所述两个弹性密封体，使得所述润滑剂储存体在所述轴被接纳到所述轴密封组件中时密封地接触所述轴。
19.根据权利要求16所述的形成轴密封组件的方法，其特征在于，所述两个弹性密封体各自包括单个防尘密封体的密封唇，所述方法还包括将所述润滑剂储存体形成为完全填充在接纳在所述轴密封组件中的轴与所述单个防尘密封体之间形成的空间的形状。
20.一种轴密封组件，包括：
第一环形弹性密封体，具有被构造为密封接合轴的至少一个第一密封表面；
润滑剂储存体，具有第二密封表面，以及
第二环形弹性密封体，具有被构造为密封接合所述轴的至少一个第三密封表面，其中，所述第二环形弹性密封体与所述第一环形弹性密封体在轴向上间隔开，并且，所述润滑剂储存体在轴向上布置在所述第一环形弹性密封体与所述第二环形弹性密封体之间，
其中，所述润滑剂储存体包括浸透有润滑剂的聚合物材料，并且，所述润滑剂储存体被构造为通过所述第二密封表面储存和分配所述润滑剂，以润滑所述至少一个第一密封表面和所述轴，
进一步地，所述润滑剂是润滑油，并且，所述聚合物材料是具有包含微孔的多孔结构的聚合物基质，所述微孔填充有所述润滑油，
进一步地，在所述第一环形弹性密封体与所述第二环形弹性密封体之间布置有空间，并且，所述润滑剂储存体填充所述空间。
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