CN115823256A - 密封装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置以及其制造方法。所述密封装置包括环形的弹性密封体和刚性环形件，所述弹性密封体固定在所述刚性环形件上，所述弹性密封体包括基部和至少一个密封唇，所述密封唇从所述基部朝向大体远离所述基部的方向延伸；所述密封唇包括形成在其表面的发泡层，所述发泡层具有多个泡状结构，所述密封唇还包括在所述发泡层上形成的耐磨涂层。本发明的密封装置及其制造方法能够使密封唇与耐磨涂层的粘合更加可靠和稳定，确保密封具有更好的密封性能、更低的摩擦扭矩、更长的使用寿命。

Description

密封装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及密封技术领域。具体地，本发明涉及一种用于动态密封的密封装置以及密封装置的制造方法。
背景技术
在许多机械的转动部件中都需要安装密封装置。特别是在车辆的车轮轴承的领域中，要求高密封性能以及低摩擦力矩的动态密封。这些密封装置通常呈环形，并且包括刚性环形件和弹性密封体。所述刚性环形件由金属材料制成，以便通过紧配合(或称为过盈配合)的方式固定在径向外侧的转动部件上。弹性密封体固定在所述刚性环形件上，并且延伸出一个或多个密封唇，密封唇表面涂覆耐磨材料，例如，聚四氟乙烯(PTFE)。
在轴承工作过程中，涂覆的耐磨涂层容易从密封唇的表面脱落，造成轴承的工作效率降低，密封性能下降。因此，如何使耐磨涂层与密封唇可靠稳定地粘合在一起，对于轴承的工作效率和整个车辆的安全是非常重要的。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种密封装置及其制造方法。
第一方面，本发明的实施例提供的密封装置包括环形的弹性密封体和刚性环形件，所述弹性密封体固定在所述刚性环形件上，所述弹性密封体包括基部和至少一个密封唇，所述密封唇从所述基部朝向远离所述基部的方向延伸；所述密封唇包括形成在其表面的发泡层，所述发泡层具有多个泡状结构，所述密封唇还包括在所述发泡层上形成的耐磨涂层。
根据本发明的一个实施例，所述密封装置还包括挡油环；所述挡油环与所述刚性环形件在轴向方向上相对设置，所述挡油环与所述刚性环形件能够围绕转动轴线相对转动；所述密封唇远离基部的一端与所述挡油环密封配合。
根据本发明的一个实施例，所述刚性环形件包括环形件轴向部段和环形件径向部段，所述挡油环包括挡油环轴向部段和挡油环径向部段；所述环形件轴向部段与所述挡油环轴向部段在径向方向上相对设置，所述环形件径向部段与所述挡油环径向部段在轴向方向上相对设置，所述刚性环形件与所述挡油环形成腔室结构。
根据本发明的一个实施例，所述密封唇包括主密封唇和离心密封唇；所述主密封唇与所述挡油环轴向部段密封配合，所述离心密封唇与所述挡油环径向部段密封配合。
根据本发明的一个实施例，所述泡状结构为凸出于所述密封唇表面的凸起结构；或，所述泡状结构为凹陷于所述密封唇表面的孔结构。
根据本发明的一个实施例，所述所密封唇与所述发泡层一体形成。
根据本发明的一个实施例，所述基部和所述密封唇一体形成。
根据本发明的一个实施例，所述耐磨涂层由聚四氟乙烯(PTFE)材料制成。
根据本发明的一个实施例，所述弹性密封体由橡胶材料制成。
第二方面，本发明的实施例提供一种密封装置的制造方法，其中，所述密封装置包括环形的弹性密封体和刚性环形件，所述弹性密封体固定在所述刚性环形件上，所述弹性密封体包括基部和至少一个密封唇，所述密封唇从所述基部朝向远离所述基部的方向延伸；所述密封唇包括形成在其表面的发泡层，所述发泡层具有多个泡状结构，所述密封唇还包括在所述发泡层上形成的耐磨涂层；所述方法包括：对所述弹性密封体进行硫化，其中，通过对模具内表面喷洒发泡剂使所述密封唇的表面发泡，形成所述发泡层；以及，在所述发泡层上涂敷耐磨涂料形成所述耐磨涂层。
根据本发明的实施例提供的密封装置及其制造方法，通过对所述弹性密封体进行硫化，对模具表面喷洒发泡剂使所述密封唇的表面发泡，形成所述发泡层，使得发泡橡胶具有柔软多孔或多泡结构的特性；在所述发泡层上涂敷耐磨涂料时，这种柔软的多孔或多泡结构可以吸附和储存耐磨材料，使两种材料很好地混合和渗透，大大提高弹性密封体与耐磨涂层之间的粘合性能，进而使所述弹性密封体与所述耐磨涂层之间的粘合更加稳定可靠，确保密封装置具有更好的密封性能、更低的摩擦扭矩、更长的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明的实施例的密封装置的局部剖视图；
图2A示出根据本发明的实施例的密封唇的局部剖视图；
图2B示出根据本发明的另一实施例的密封唇的局部剖视图；
图3示出根据本发明的实施例的发泡层的局部俯视图；和
图4示出根据本发明的另一实施例的的密封装置的局部剖视图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种密封装置。这种密封装置用于在各种需要密封的转动部件之间进行密封，例如可以安装在轴承的外圈与内圈之间，或者安装在轴承与转动轴之间。所述密封装置能够将例如润滑油等密封在内部，并将污染物例如泥水等阻挡在外部。
图1示出了根据该实施例的密封装置的局部剖视图。该密封装置整体呈环形。图1中示出的是经过该环形的中心轴线的剖面的代表性部分。如图1所示，该密封装置安装在两个被密封件之间的环形空间中。在本实施例中，这两个被密封件例如可以是轴承的外圈10和内圈20。外圈10与内圈20基本围绕共同的转动轴线布置并且可以围绕转动轴线相对转动，其中，外圈10位于内圈20的径向外侧。该密封装置的中心轴线与轴承的转动轴线基本重合地布置。
如图1所示，所述密封装置可以包括刚性环形件30和环形的弹性密封体40。所述刚性环形件30和弹性密封体40围绕转动轴线同轴设置。所述弹性密封体40固定在所述刚性环形件30上。
所述刚性环形件30可以由塑料材料制成。这里的塑料材料可以是各种具有合适的机械性能的塑料，例如PA 66。一方面，塑料材料具有足够的刚度，可以为弹性密封体40提供结构支撑，另一方面，塑料材料成本低廉并且易于加工，例如可以通过注塑成型来方便地形成各种需要的形状。此外，刚性环形件30还可以由金属材料制成。在本实施例中，所述刚性环形件30可以例如通过过盈配合的方式固定在外圈10的径向内侧，从而可以随外圈10一起相对于内圈20转动。
所述弹性密封体40可以由例如橡胶等弹性材料制成。所述弹性密封体40包括基部41和至少一个密封唇42。所述密封唇42从所述基部41朝向远离所述基部41的方向延伸。弹性密封体40的密封唇42为围绕转动轴线的环形结构。其中，所述基部41和所述密封唇42可以一体形成。在图1所示的实施例中，示意性地示出了一个密封唇42。在安装状态下，所述密封唇42朝向径向内侧的内圈20延伸，并且与内圈20的外表面接触，形成密封配合。所述弹性密封体40连同与其固定的刚性环形件30可以随外圈10一起相对于内圈20转动，从而使密封装置将外圈10与内圈20之间的环形空隙动态密封。
进一步地，结合图1至图3所示，所述密封唇42还包括形成在其表面的发泡层43，所述发泡层43具有多个泡状结构431。在对所述弹性密封体40进行硫化的过程中，对硫化模具的内表面喷洒发泡剂使所述密封唇42的表面形成多个泡状结构431，进而形成所述发泡层43。所述所密封唇42与所述发泡层43可以一体形成。
具体地，图2A示出了根据本发明的实施例的密封唇42的局部剖视图。所述泡状结构431为凸出于所述密封唇42表面的凸起结构。应理解，图2A仅是示例性地示出了多个泡状结构431分布在密封唇42的表面；所述多个泡状结构431可以是大小不均等的，所述多个泡状结构431可以是在所述密封唇42的表面不均匀地随机分布。
图2B示出根据本发明的另一实施例的密封唇42的局部剖视图。所述泡状结构431为凹陷于所述密封唇42表面的孔结构。应理解，图2B仅是示例性地示出了多个泡状结构431分布在密封唇42的表面；所述多个泡状结构431可以是大小不均等的，所述多个泡状结构431可以是在所述密封唇42的表面不均匀地随机分布。
图3示出根据本发明的实施例的发泡层43的局部俯视图。多个泡状结构431分布在密封唇42的表面形成发泡层43。应理解，图3仅是示例性地示出了多个泡状结构431分布在密封唇42的表面；所述多个泡状结构431可以是大小不均等的，所述多个泡状结构431可以是在所述密封唇42的表面不均匀地随机分布。
进一步地，参见图2A和图2B所示，所述密封唇42还包括在所述发泡层43上形成的耐磨涂层44。在所述发泡层43上涂敷耐磨涂料形成所述耐磨涂层44。所述耐磨涂料可以为聚四氟乙烯(PTFE)。PTFE具有良好的耐磨性，能够降低密封唇42表面的摩擦系数和摩擦力矩，提高密封装置的密封性能。
在如图2A所示的实施例中，耐磨涂层44的一部分介于多个呈凸起结构的泡状结构431之间，或者，在如图2B所示的另一个实施例中，耐磨涂层44的一部分进入多个呈孔结构的泡状结构431中，使得耐磨涂料与密封唇42的表面充分地混合和渗透，大大提高弹性密封体与耐磨涂层之间的粘合性能，进而使所述弹性密封体与所述耐磨涂层之间的粘合更加稳定可靠。
可选地，图4示出根据本发明的另一实施例的密封装置的局部剖视图。所述密封装置还可以包括挡油环50。所述挡油环50可以例如通过过盈配合的方式固定在内圈20的径向外侧，所述挡油环50与所述刚性环形件30在轴向方向上大体相对设置，所述挡油环50能够围绕转动轴线相对所述刚性环形件30转动。所述挡油环50可以由例如塑料材料或金属材料等刚性材料制成。这里的塑料材料同样可以是各种具有合适的机械性能的塑料，例如PA66。此外，密封唇42远离基部41的一端可以与所述挡油环50密封配合。
进一步地，所述刚性环形件30包括大致沿轴向延伸的环形件轴向部段31和大致沿径向延伸的环形件径向部段32，其中，所述环形件轴向部段31用于将刚性环形件30固定在外圈10的径向内侧，而所述环形件径向部段32用于固定弹性密封体40的基部41。所述挡油环50包括大致沿轴向延伸的挡油环轴向部段51和大致沿径向延伸的挡油环径向部段52；其中，所述挡油环轴向部段51用于将挡油环50固定在内圈20的径向外侧。所述环形件轴向部段31与所述挡油环轴向部段51在径向方向上相对设置，所述环形件径向部段32与所述挡油环径向部段52在轴向方向上相对设置，所述刚性环形件30与所述挡油环50形成腔室结构。
此外，至少一个密封唇42远离基部41的一端可以与所述挡油环轴向部段51和/或挡油环径向部段52密封配合。在本实施例中，如图4所示，所述密封唇42包括主密封唇421和离心密封唇422；所述主密封唇421与所述挡油环轴向部段51密封配合，所述离心密封唇422与所述挡油环径向部段52密封配合。但这仅是示意性的，弹性密封体40也可以具有更多或更少的密封唇，这些密封唇也可以具有不同的延伸方向。
根据本发明的实施例，提供了一种密封装置的制造方法。所述方法用于制造如上所述的密封装置。所述方法包括：
对所述弹性密封体40进行硫化，其中，通过对模具内表面喷洒发泡剂使所述密封唇42的表面发泡，形成所述发泡层43；以及
在所述发泡层43上涂敷耐磨涂料形成所述耐磨涂层44。
其中，所述发泡剂可以为例如偶氮二甲酰胺(AC)、对甲苯磺酰肼(TSH)等有机发泡剂，或例如碳酸氢钠等无机发泡剂。
通过对由橡胶材料制成的弹性密封体40进行硫化，能够使所述弹性密封体40具有较高的弹性、耐热性和拉伸强度，并且在有机溶剂中的不溶解；通过对模具内表面喷洒发泡剂，可以使所述弹性密封体40更加柔软且具有多个泡状结构431，进而可以吸附和储存耐磨材料，使两种材料很好地混合和渗透，大大提高弹性密封体与耐磨涂层之间的粘合性能，进而使所述弹性密封体与所述耐磨涂层之间的粘合更加稳定可靠，确保密封装置具有更好的密封性能、更低的摩擦扭矩、更长的使用寿命。
需要注意的是，本发明旨在对密封装置中密封唇表面的耐磨涂层以及所述密封装置的制造方法进行改进，因此本发明的技术方案可以适用于各种密封装置，而不限于实施例中示出的具体密封装置的特定部件。对于具有多个密封唇的密封装置，既可以对所有的密封唇都进行如上改进，也可以仅对其中一者或部分密封唇进行如上改进；对于每个密封唇，可以对该密封唇的整个表面进行如上改进，也可以对密封唇的局部表面，例如密封唇的与被密封件或挡油环50接触的分部的表面进行如上改进。此外，本发明也可以适用于其他非环形结构的用于动态密封的密封装置。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记表
10 外圈
20 内圈
30 刚性环形件
31 环形件轴向部段
32 环形件径向部段
40 弹性密封体
41 基部
42 密封唇
421 主密封唇
422 离心密封唇
43 发泡层
431 泡状结构
44 耐磨涂层
50 挡油环
51 挡油环轴向部段
52 挡油环径向部段

Claims (10)

1.一种密封装置，包括环形的弹性密封体(40)和刚性环形件(30)，所述弹性密封体(40)固定在所述刚性环形件(30)上，其特征在于，
所述弹性密封体(40)包括基部(41)和至少一个密封唇(42)，所述密封唇(42)从所述基部(41)朝向远离所述基部(41)的方向延伸；
所述密封唇(42)包括形成在其表面的发泡层(43)，所述发泡层(43)具有多个泡状结构(431)，所述密封唇(42)还包括在所述发泡层(43)上形成的耐磨涂层(44)。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置还包括挡油环(50)；
所述挡油环(50)与所述刚性环形件(30)在轴向方向上相对设置，所述挡油环(50)与所述刚性环形件(30)能够围绕转动轴线相对转动；
所述密封唇(42)远离基部(41)的一端与所述挡油环密封配合。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，
所述刚性环形件(30)包括环形件轴向部段(31)和环形件径向部段(32)，所述挡油环(50)包括挡油环轴向部段(51)和挡油环径向部段(52)；
所述环形件轴向部段(31)与所述挡油环轴向部段(51)在径向方向上相对设置，所述环形件径向部段(32)与所述挡油环径向部段(52)在轴向方向上相对设置，所述刚性环形件(30)与所述挡油环(50)形成腔室结构。
4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，
所述密封唇(42)包括主密封唇(421)和离心密封唇(422)；
所述主密封唇(421)与所述挡油环轴向部段(51)密封配合，所述离心密封唇(422)与所述挡油环径向部段(52)密封配合。
5.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
所述泡状结构(431)为凸出于所述密封唇(42)表面的凸起结构；或
所述泡状结构(431)为凹陷于所述密封唇(42)表面的孔结构。
6.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述所密封唇(42)与所述发泡层(43)一体形成。
7.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述基部(41)和所述密封唇(42)一体形成。
8.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述耐磨涂层(44)由聚四氟乙烯(PTFE)材料制成。
9.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述弹性密封体(40)由橡胶材料制成。
10.一种密封装置的制造方法，其特征在于，所述密封装置包括环形的弹性密封体(40)和刚性环形件(30)，所述弹性密封体(40)固定在所述刚性环形件(30)上，所述弹性密封体(40)包括基部(41)和至少一个密封唇(42)，所述密封唇(42)从所述基部(41)朝向远离所述基部(41)的方向延伸；所述密封唇包括形成在其表面的发泡层(43)，所述发泡层(43)具有多个泡状结构(431)，所述密封唇还包括在所述发泡层(43)上形成的耐磨涂层(44)；所述方法包括：
对所述弹性密封体(40)进行硫化，其中，通过对模具内表面喷洒发泡剂使所述密封唇的表面发泡，形成所述发泡层(43)；以及
在所述发泡层(43)上涂敷耐磨涂料形成所述耐磨涂层(44)。
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