專利名稱：具有內唇的環形密封的制作方法
技術領域：
本發明涉及環形密封，尤其涉及具有內唇的環形密封。
技術背景這一部分的內容僅僅是提供與本公開相關的背景技術，并不構成現 有技術。有許多應用在旋轉組件與靜止組件之間需要密封，例如變速器和發 動^L。通常，環形密封用于將旋轉組件相對于靜止組件密封，以防止流 體從環形密封的 一側溢至另 一側。環形密封通常包括環繞靜止組件的圓 形元件和接觸旋轉組件表面的外表面。上述環形密封的一個復雜性在 于，環形密封必須相對于旋轉組件保持靜止，同時還保持對旋轉組件的 有效密封。關于這一點，典型的環形密封必須將環形密封與旋轉組件之 間的摩擦力保持為最小，同時還足夠的徑向力，以阻止流體流過環形密 封。本領域內將這些徑向摩擦力保持為最小的一個解決方案是，迫使環形密封沿軸向方向移動，靠在形成于靜止組件上的突起(tab)或槽上。 通過使用軸向力，可將徑向力保持為最小。軸向力通常產生于環形密封 各側上的流體壓力差。當壓力差從環形密封的一側變至另一側時，環形 密封能夠從封靠靜止組件的一個位置移到封靠靜止組件的第二位置。但是，在于位置之間轉變期間，密封周圍會發生流體泄漏。本領域 內已知的一個解決方案是在環形密封與一個組件之間設置第二環。盡管 有效于預期目的，但是第二環增加了環形密封的徑向力，從而增加了環 形密封與旋轉元件之間的摩擦。此外，第二環增加了組裝成本。因此， 本領域內需要一種在移動期間使穿過密封的流體泄漏最小、同時提供不 增加組裝成本的結構的環形密封。發明內容在本發明的一方面，提供了一種用于在第一組件與第二組件之間密 封的裝置，所述第一組件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁。在本發明的一方面，所述裝置包括環形主體，該環形主體具有構造 成有選擇地接觸所述槽的第 一壁的第 一側、與所述第 一側相對的第二 側、與所述第二組件接觸的第一表面、以及與所述第一表面相對的第二 表面，其中所述第二側且構造成有選擇地接觸所述槽的第二壁。唇結合 到所述第二表面上，并且至少部分地繞著所述環形主體的所述第二表面 延伸。作用在所述環形主體的所述第一側和所述唇上的壓力迫使所述第 二側接觸所述槽的所述第二壁，作用在所述環形主體的所述第二側和所 述唇上的壓力迫使所述第 一側接觸所述槽的所述第 一壁。在本發明的另 一方面，所述第 一表面為所述環形主體的外表面。在本發明的另一方面，所述第二表面為所述環形主體的內表面。在本發明的另一方面，所述環形主體為塑料的。在本發明的另一方面，所述唇為橡膠的。在本發明的另一方面，所述唇包括沿著所述環形主體的所述內表面 延伸的多個,殳。在本發明的另一方面，所述多個段包括第一段、第二段和第三段。在本發明的另 一方面，所述環形主體包括用于接觸所述第二組件的 多個突起，以防止所述裝置的旋轉，其中一個突起布置在所述第一段與 所迷第三段之間， 一個突起布置在所述第二段與所述第三段之間。在本發明的另一方面，所述環形主體包括位于所述第一段與所述第 二段之間的階狀接頭。在本發明的另一方面，所述唇不接觸所述槽。在本發明的另 一方面，所述唇的寬度小于所述環形主體的寬度。 在本發明的第二實施例中，所述裝置包括環形主體，該環形主體具 有構造成有選擇地接觸所述槽的第一壁的第一側、與所述第一側相對的 第二側、與所述第二組件接觸的外表面、以及內表面，其中所述第二側 且構造成有選擇地接觸所述槽的第二壁。唇靠近所述內表面，并且至少 部分地繞著所述環形主體的所迷內表面延伸。作用在所述環形主體的所 述第一側和所述唇上的壓力迫使所述第二側接觸所述槽的所迷第二壁， 作用在所述環形主體的所述笫二側和所述唇上的壓力迫使所述第一側 接觸所述槽的所述第一壁。在第二實施例的另 一方面，所述唇結合到所述環形主體的所述內表面上。在第二實施例的另一方面，所述環形主體為塑料的。 在第二實施例的另一方面，所迷唇為橡膠的。在第二實施例的另 一方面，所述唇包括沿著所述環形主體的所述內 表面延伸的多個段。在第二實施例的另一方面，所迷多個段包括第一段、第二段和第三段。在第二實施例的另 一方面，所述環形主體包括用于接觸所述第二組 件的多個突起，以防止所述裝置的旋轉，其中一個突起布置在所述第一 段與所述笫三段之間， 一個突起布置在所述第二段與所述第三段之間。在第二實施例的另 一方面，所迷環形主體包括位于所述第 一段與所 述第二段之間的階狀接頭。在第二實施例的另 一方面，所述第 一段與所述第二段長度相等。在第二實施例的另 一方面，所述第三段的長度大于所述第 一段和所 述第二段的長度。從本文提供的描述，可清楚其應用性的其它方面。應當理解，其描 述和具體實例僅僅是示意性目的，而不是限制本公開的范圍。
本文所示的附圖僅僅是示意性目的，而不是以任何方式限制本公開 的范圍。圖1為根據本發明原理的環形密封的正視圖；圖2為圖1中根據本發明原理的環形密封的放大截面圖；圖3 A為本發明的環形密封處于兩個組件之間的第 一 位置的截面圖；以及圖3 B為本發明的環形密封處于兩個組件之間的第二位置的截面圖。
具體實施方式
實質上，下列優選實施例的描述僅僅是示意性的，而絕不是限制本 發明及其應用或使用。圖1示出了根據本發明原理設計的環形密封10 。環形密封10包括環 形主體12。環形主體12通常為圓形形狀，包^"內表面14和外表面16。多個突起元件I8從環形主體徑向向內地延伸。在提供的特定實例中，在環理解，可在沿著環形主體12的任意位置使用任意數量的突起元件18。突 起元件18大小可接合組件34 (圖2和3)上的槽(未示出)，以防止環形 密封10旋轉。環形主體12還包括形成在其中的階狀接頭20。階狀接頭20 允許環形主體12膨脹，以保持其密封特征。環形密封10還包括與環形主體12的內表面14相鄰的唇22。在本發明 的優選實施例中，唇22粘在環形主體12上，但是可使用各種其它方法將 唇22聯接到環形主體12上。例如，唇22可直接形成在環形主體12上作為 一個整體。唇22沿著環形主體12的內周延伸，通常為圓形形狀。唇22包 括三段，包括第一段22a、第二段22b和第三段22c。第一段22a布置在一 個突起元件18與階狀接頭20之間。第二段22b布置在另 一 突起元件18與 階狀接頭20之間。第三段22c布置在兩個突起元件lS之間。宋，第一段 22a和第二段22b跨越了大約等于90度的弧，而第三段22c跨越了大約等 于I80度的弧。但是，應當理解，唇22可不間斷地繞著環形主體2的內 周延伸，或者具有不脫離本發明范圍的各種其它結構。參考圖2，示出了環形密封10沿圖l中箭頭2-2方向的放大截面圖。環 形密封10的環形主體12包括第一側24和第二側26。第一側24與第二側26 相對。唇22如上所迷結合到內表面14上，其寬度小于環形主體12的寬度。 唇22優選在第一側24與第二側26之間等距間隔開，但是唇22可相對于第 一側24和第二側26不對稱;也布置。唇22包括第一面28、與第一面相對的第二面30、和在第一面28與第 二面30之間延伸的底部32。在優選實施例中，第一面28與第二面30朝著 彼此傾斜，但是應當理解，笫一面28與第二面30可彼此平行，或者成梯 形或者其它不對稱的形狀。環形主體12由硬質塑料形成，例如，玻璃填充塑料(glass-filled plastic)。唇22由柔性橡膠制成，如上所述，其優選結合到環形主體12 上。應當理解，只要保留了優選實施例的基本特性，就可使用其它材料 來構造環形主體12和唇22。現在參考圖3A,示出了與第 一組件34和第二組件36—起使用的環形 密封IO。第一組件包括形成在其中的槽38。該槽包括第一壁40、與第一 壁40相對的第二壁42、和在第一壁40與第二壁42之間延伸的基底44。槽38的寬度大于環形密封10的寬度。第一組件34和第二組件36定位成彼此最接近。在提供的特定實例 中，第一組件34是靜止的，第二組件36可相對于第一組件旋轉。但是應 當理解，任一組件34、 36可是靜止的，任一組件34、 36可是可移動的不管是相對于彼此的轉動或是平移。環形密封10布置在第一組件34與第二組件36之間，使得環形主體12 至少部分地在槽38內延伸。唇22布置在槽38內，但是不接觸第一壁40、 第二壁42，也不必接觸槽38的基底44。環形主體12的外表面16接觸第二 組件36。該外表面16與第二組件36之間的接觸用作密封，限制了流體在 外表面16與第二組件之間通過。外表面16優選為光滑的，以允許第二組 件36相對于環形密封10的旋轉。環形密封10可在圖3A中所示第一位置和圖3B中所示第二位置之間 移動。具體地，在環形密封10兩側上的壓力流體(未具體示出)作用在 環形密封10上。當在環形密封10兩側的流體之間的壓力差足夠大時，環 形密封10在槽30內移動，接觸壁40、 42之一，以限制流體在環形密封10 與第 一組件34之間通過。在圖3A所示的第一位置中，流體壓力(由箭頭所示)作用在環形主 體12的第一側24上，并作用在唇22的第一面28上。流體壓力提供了將環 形密封10在槽38內移動的力，使得環形密封10的第二側26接觸槽38的第 二壁42。該接觸用作密封，限制了流體在環形密封10的第二側26與槽38 的第二壁42之間的通過。通過沿側向方向集中密封力，而不是徑向方向， 并未顯著地增加環形密封10的外表面16與第二組件36之間的摩擦。在圖3B所示的第二位置中，流體壓力(由箭頭所示)作用在環形主 體12的第二側26上，并作用在唇22的第二面30上。流體壓力提供了將環 形密封10在槽38內移動的力，使得環形密封10的第 一側24接觸槽"的第 一壁40。該接觸用途密封，限制了流體在環形密封10的第一側24與槽38 的第一壁40之間的通過。通過沿側向方向保持密封力，而不是徑向方向， 也未顯著地增加環形密封的外表面16與第二組件36之間的摩擦。如上所述，作用在環形密封10上的壓力差的變化引起環形密封10在 第一位置(圖3A中所示)和第二位置(圖3B中所示)變化。在該轉變期 間，流體可在環形密封10與第一組件34之間泄漏。關于這點，唇22作用 就像個堤壩，以通過減小環形主體12與槽38之間的容積來減小在第一位置與第二位置之間的轉變期間的泄漏量。此外，通過限制轉變期間的流 體泄漏量，唇22有助于保持環形密封10兩側上的較高的壓力差。該較高壓力差意味著作用在環形密封io上的壓力圏套，從而意味著環形密封io 使得在第一位置與第二位置之間的移動快速，因而減小了泄漏。另外，如果唇22接觸第一組件34，由于唇22將彎曲或壓縮，所以唇22的柔性防 止了摩擦力的大幅升高，從而吸收了大部分徑向力。本發明的描述實質上僅僅是示意性的，不脫離本發明要點的變形屬 于本發明的范圍。這種變形并不認為是脫離本發明的宗旨和范圍。
權利要求
1.一種用于在第一組件與第二組件之間密封的裝置，所述第一組件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁，所述裝置包括環形主體，該環形主體至少部分地布置在所述槽內，所述環形主體具有第一側，該第一側構造成有選擇地接觸所述槽的第一壁；第二側，該第二側與所述第一側相對，其中所述第二側構造成有選擇地接觸所述槽的第二壁；第一表面，該第一表面與所述第二組件接觸；以及第二表面，該第二表面與所述第一表面相對；唇，該唇結合到所述第二表面上，所述唇至少部分地繞著所述環形主體的所述第二表面延伸；并且由此作用在所述環形主體的所述第一側和所述唇上的壓力迫使所述第二側接觸所述槽的所述第二壁，作用在所述環形主體的所述第二側和所述唇上的壓力迫使所述第一側接觸所述槽的所述第一壁。
2. 如權利要求l所述的裝置，其中所述第一表面為所迷環形主體的 外表面。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中所迷第二表面為所述環形主體的 內表面。
4. 如權利要求3所述的裝置，其中所述環形主體為塑料的。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中所述唇為橡膠的。
6. 如權利要求5所述的裝置，其中所述唇包括沿著所述環形主體的 所述內表面延伸的多個段。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中所述多個段包括第一段、第二段 和第三段。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中所述環形主體包括用于接合所述 第二組件的多個突起，以防止所述裝置的旋轉，其中一個突起布置在所 述第 一段與所述第三段之間， 一個突起布置在所述第二段與所述第三段 之間。
9. 如權利要求8所述的裝置，其中所述環形主體包括位于所迷第一 段與所述第二段之間的階狀接頭。
10. 如權利要求l所述的裝置，其中所述唇不接觸所述槽。
11. 如權利要求l所述的裝置，其中所述唇的寬度小于所述環形主體 的寬度。
12. —種用于在第一組件與第二組件之間密封的裝置，所述第一組件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁，所述裝置包括環形主體，該環形主體至少部分地布置在所述槽內，所述環形主體 具有第 一側，該第 一側構造成有選擇地接觸所述槽的第 一壁； 第二側，該第二側與所迷第一側相對，其中所述第二側構造成有選 擇地接觸所迷槽的第二壁；外表面，該外表面與所述第二組件接觸；以及 內表面；唇，該唇與所述內表面相鄰，所述唇至少部分地繞著所述環形主體 的所述內表面延伸；并且由 此作用在所述環形主體的所述第一側和所述唇上的壓力迫使所 述第二側接觸所述槽的所述第二壁，作用在所述環形主體的所述第二側 和所述唇上的壓力迫使所述第一側接觸所述槽的所述第一壁。
13. 如權利要求12所述的裝置，其中所述唇結合到所述環形主體的 所述內表面上。
14. 如權利要求13所述的裝置，其中所述環形主體為塑料的。
15. 如權利要求14所述的裝置，其中所述唇為橡膠的。
16. 如權利要求15所述的裝置，其中所述唇包括沿著所述環形主體 的所述內表面延伸的多個段。
17. 如權利要求16所述的裝置，其中所述多個段包括第一段、第二 段和第三段。
18. 如權利要求17所述的裝置，其中所述環形主體包括用于接合所 述第二組件的多個突起，以防止所述裝置的旋轉，其中一個突起布置在 所述第 一段與所述第三段之間， 一個突起布置在所述第二段與所述第三 段之間。
19. 如權利要求18所迷的裝置，其中所述環形主體包括位于所迷第 一段與所述笫二段之間的階狀接頭。
20. 如權利要求17所述的裝置，其中所述第一段與所述第二段長度 相等。
21.如權利要求20所述的裝置，其中所迷第三段的長度大于所述第 —段和所述第二段的長度。
全文摘要
本發明涉及具有內唇的環形密封，并具體公開了一種用于在第一組件與第二組件之間密封的裝置。所述第一組件具有形成在其中的槽，所述槽具有第一壁和第二壁。環形主體包括構造成有選擇地接觸所述槽的第一壁的第一側、與所述第一側相對且構造成有選擇地接觸所述槽的第二壁的第二側、與所述第二組件接觸的第一表面、與所述第一表面相對的第二表面。唇結合到所述第二表面上，并且至少部分地繞著所述環形主體的所述第二表面延伸。作用在所述環形主體的所述第一側和所述唇上的壓力迫使所述第二側接觸所述槽的所述第二壁，作用在所述環形主體的所述第二側和所述唇上的壓力迫使所述第一側接觸所述槽的所述第一壁。
文檔編號F16J15/32GK101230923SQ20081000377
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月22日 優先權日2007年1月23日
發明者J·A·斯普林格, P·M·吉布森 申請人:通用汽車環球科技運作公司