專利名稱：具有改進的密封元件結合接縫的低轉矩軸密封的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及密封組件，更具體地涉及具有PTFE密封唇的旋轉式軸密封組件。
背景技術：
在各種各樣的交通工具中，軸密封被廣泛地應用。除了軸密封能夠對旋轉軸或承磨襯套的旋轉表面建立可靠的密封之外，為了能夠阻止污染物的進入和期望的潤滑油的流出，這就需要該密封對軸提供最小的旋轉力矩。密封的旋轉力矩的減小可以提高車輛的整體燃油經濟性，由于軸密封對軸的旋轉表面產生更小的阻力，低力矩僅需要較少的寄生馬力來轉動軸，例如機軸。因此，已知利用低摩擦材料來構造用于配合旋轉表面的密封唇。這種已知的材料中的一種是聚四氟乙烯(PTFE)。為了實現最佳的密封，需要在PTFE密封唇上提供密封表面以作為單獨的有效部分來形成密封。而且，需要在使用過程中控制PTFE密封唇的撓曲，從而獲得可靠的密封。
發明內容
旋轉式軸密封組件包括金屬殼，該金屬殼具有壁和環形的腿部，該壁圍繞中心軸圓柱形地延伸，該腿部從壁朝著中心軸徑向向內延伸。彈性材料結合至腿部，PTFE密封元件通過結合接縫連接至彈性材料。該結合接縫從腿部徑向向內間隔開并且與腿部徑向對齊。該結合接縫為PTFE密封元件提供對軸或承磨襯套的旋轉表面形成和維持可靠密封的能力。該結合接縫允許PTFE密封元件在使用過程中根據需要發生撓曲，同時防止彈性材料發生撓曲。因此，該彈性材料不影響或者基本上不影響PTFE密封元件的撓曲運動，因此，彈性材料在使用過程中并不會減損PTFE密封元件的性能。而且，通過結合接縫傳導的負載被最小化，從而降低了密封組件在該區域內失效的可能性。而且，由于能夠通過廉價的彈性材料將PTFE密封元件連接至金屬體(metal earner),該密封組件的制造成本低廉。
為了更清楚地說明本發明的這些和其他方面、特征及優點，以下結合當前優選的實施例和最佳實施方式、所附權利要求以及附圖對本發明進行詳細描述，其中:圖1是根據本發明的一個方面構造的處于未安裝狀態的軸密封組件的剖視圖；圖2是處于已安裝狀態的圖1的軸密封組件的視圖；圖3是根據本發明的另一個方面構造的處于未安裝狀態的軸密封組件的剖視圖；以及圖4是處于已安裝狀態的圖3的軸密封組件的視圖。
具體實施例方式更具體地參考附圖，圖1示出了根據本發明構造的旋轉式軸密封組件10，此后被稱為組件10。該組件10具有外部的金屬殼12，在此示出而非限制為大體呈L型，該金屬殼12具有外部的壁14和腿部18，該壁14圍繞組件10的中心軸16圓柱形地或者大體圓柱形地延伸，該腿部18從該壁14朝向該中心軸16徑向向內延伸。應該理解，殼12的形狀并不局限于所示出的形狀，用于連接至外部殼體的任何合適的形狀都在權利要求書的范圍內。該組件10進一步包括彈性材料20 (例如廉價橡膠)和PTFE密封元件22，該彈性材料20結合至腿部18，該PTFE密封元件22結合至彈性材料20，其中，夾置于PTFE密封元件22和腿部18之間的彈性材料20形成密封元件結合接縫24，此后稱為結合接縫24。該結合接縫24從腿部18徑向向內間隔開并與腿部18在徑向上對齊。在使用過程中，該結合接縫24不影響或者基本上不影響該撓曲運動，從而允許PTFE密封元件22的有效密封部分在需要的時候發生撓曲從而提供可靠的密封。該殼腿部18徑向向內延伸至自由端26。在圖1和圖2示出的實施例中，腿部18具有第一部分28和第二部分30,該第一部分28垂直或者基本垂直于軸16延伸，該第二部分30從該第一部分28延伸至自由端26。該第二部分30大體呈截頭圓錐形且在外部的壁14的正下方從第一部分28徑向延伸，該第二部分30與外部的壁14的至少一部分是徑向間隔開并徑向對齊的關系。該第二部分30部分由殼12的內表面32和殼12的外表面34形成，該內表面32傾斜地大體面對外部的壁14，該外表面34傾斜地大體面對中心軸16。因此，內表面32和外表面34傾斜地朝著軸16延伸，其中，內表面32傾斜地大體面對組件10的油側0，而外表面34傾斜地大體面對組件10的空氣側A。因此,在外表面32，第一部分28和外部的壁14之間界定出封閉的環形口袋36，其中，該口袋36面對組件10的油側O。除了形成結合接縫24之外，該彈性材料20可以圍繞殼12的整個或者基本上整個外表面34模塑形成。因此，彈性材料20的徑向最外側的部分38可以圍繞外部的壁14的外表面34模塑形成，其中，該最外側的部分38的尺寸在直徑上適合被容置于殼體(未示出)的孔內，例如與該殼體線-線配合或者輕微干涉壓配合。此外，彈性材料20可以圍繞腿部第一部分28的外表面34模塑形成。因此，腿部18的整個外表面34可被彈性材料20覆蓋，從而為殼12提供抗蝕保護。而且，該彈性材料20可以模塑形成環形的排除唇(exclusionlip)39。該排除唇39在此示出為在腿部18的第一部分28和第二部分30之間從該結合接縫懸垂，該排除唇39大體朝著組件10的空氣側A遠離PTFE密封元件22以防止污染物接觸到PTFE密封元件22。該PTFE密封元件22具有第一結合部分40和第二無支撐的未結合部分42。該結合部分40沿著結合接縫24延伸，該結合接縫24沿著腿部第二部分30的長度或基本上沿著其長度延伸。該未結合部分42大體徑向向內朝著軸16延伸至結合接縫24之外和腿部18的自由端26之外。因此,未結合部分42形成無支撐部分,該無支撐部分徑向對齊于外部的壁14的至少一部分延伸。在模塑于殼12之后，且當處于未安裝狀態時，該無支撐部分42徑向向內延伸至軸旋轉表面之外，使得當圍繞軸安裝后，該無支撐部分42的有效密封部分可以根據該無支撐部分42的物理特性和材料特性而利用預先確定的偏折量密封地配合軸。在安裝后，抵靠在軸上的PTFE密封元件22的撓曲完全發生在無支撐部分42之上，與結合接縫24無關。因此，無支撐部分42的撓曲量和作用在無支撐部分42上的密封力的大小可以被緊緊地控制住。為了便于在使用過程中抵靠在軸上的PTFE密封元件22的無支撐部分42的有效密封部分的撓曲，該無支撐部分42可以形成為具有波形壁，例如在壓印工藝中形成。該波形的壁沿其長度可以形成為具有均勻的一致的壁厚，或者也可以形成為具有非均勻的壁厚，從而在壁較厚的區域之間提供較薄厚度的環形撓曲接縫。在圖3和圖4中，示出了根據本發明的另一個方面構造的軸密封組件110，其中，相差因子100的相同附圖標記用于指示與上述相似的特征。該組件110具有殼112，該殼112帶有圓柱形的外部的壁114和腿部118。該腿部118從外部的壁114垂直地或者基本上垂直地向內朝著中心軸116延伸至自由端126。因此，殼112在截面上大體呈現為L型。彈性材料120結合至自由端126，其中，該彈性材料120形成截頭圓錐形環46，該截頭圓錐形環46從模塑形成(“as molded”)的倒轉的鉸鏈區49朝著組件110的油側徑向向內收斂以提供徑向向內面對的結合表面48和徑向向外面對的表面50。而且，彈性材料120形成為具有朝著組件的空氣側A發散的排除唇139。當處于自由的未偏折的未安裝的狀態時，該結合表面48傾斜地向著軸116并朝著組件的油側O收斂，而與結合表面48相對的表面50與腿部18的自由端126徑向對齊地徑向向內間隔開，從而在自由端126和表面50之間提供環形的V形口袋136。該密封組件110具有PTFE密封元件122，該PTFE密封元件122具有如上所述的第一結合部分140和第二無支撐的未結合部分142。該結合部分140沿著結合接縫124結合至彈性材料120的結合表面48，其中，該結合接縫124與腿部118的自由端126徑向對齊地徑向向內間隔開。該未結合部分142大體朝著軸116徑向向內地延伸至結合接縫124之外以形成PTFE密封元件122的無支撐部分142，該無支撐部分142如上所述與外部的壁114的至少一部分徑向對齊地延伸。在安裝后，抵靠在軸上的PTFE密封元件122的撓曲如上所述基本上發生在無支撐部分142之上，與結合接縫124無關，雖然可控的撓曲量可以發生在與結合接縫124間隔開的鉸鏈區49上。因此，無支撐部分142的撓曲量和作用在無支撐部分142上的密封力的大小可以被緊緊地控制住。顯然，根據以上教導，本發明的許多修正和變型是可能的。因此，應當理解，在所附權利要求的范圍內，本發明可不同于具體描述通過其他方式實施。
權利要求
1.一種軸密封組件，包括: 金屬殼，該金屬殼具有圍繞中心軸的圓柱形地延伸的壁和從所述壁朝向所述中心軸徑向向內延伸的環形的腿部； 結合至所述腿部的彈性材料；以及 通過結合接縫連接至所述彈性材料的PTFE密封元件,所述結合接縫從所述腿部徑向向內間隔開并且與所述腿部徑向對齊。
2.根據權利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述結合接縫傾斜地向著所述中心軸延伸。
3.根據權利要求2所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部延伸至一自由端，所述結合接縫從所述自由端徑向向內間隔開。
4.根據權利要求3所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件具有無支撐部分，該無支撐部分延伸至所述結合接縫之外。
5.根據權利要求4所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件的所述無支撐部分與所述壁徑向對齊。
6.根據權利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部具有朝著所述中心軸傾斜地延伸至自由端的部分。
7.根據權利要求6所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部的所述部分具有徑向向內面對所述中心軸的表面，所述結合接縫基本上平行于所述表面延伸。
8.根據權利要求7所述的軸密封組件，其特征在于，所述腿部的所述部分與所述壁的至少一部分徑向對齊。
9.根據權利要求7所述的軸密封組件，其特征在于，所述結合接縫從所述腿部的所述表面徑向向內。
10.根據權利要求6所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件與所述壁徑向對齊地延伸至所述自由端之外。
11.根據權利要求1所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件具有無支撐部分，該無支撐部分延伸至所述結合接縫之外。
12.根據權利要求11所述的軸密封組件，其特征在于，所述PTFE密封元件的所述無支撐部分與所述壁徑向對齊。
全文摘要
軸密封組件(10)包括金屬殼(12)，該金屬殼(12)具有壁(14)和環形的腿部(18)，該壁(14)圍繞中心軸(16)圓柱形地延伸，該腿部(18)從該壁(14)朝著中心軸(16)徑向向內延伸。彈性材料(20)結合至腿部(18)，PTFE密封元件(22)通過結合接縫連接至彈性材料(20)。該結合接縫從腿部(18)徑向向內間隔開并且與腿部(18)徑向對齊，該結合接縫防止彈性材料(20)發生撓曲。因此，彈性材料(20)在使用過程中不會影響或者基本上不會影響PTFE密封元件(22)的性能。因此，該結合接縫為PTFE密封元件(22)對軸或承磨襯套的旋轉表面提供可靠的密封。
文檔編號F16J15/32GK103109120SQ201180020286
公開日2013年5月15日 申請日期2011年1月20日 優先權日2010年3月11日
發明者戴維·H·托特, 弗雷德里克·R·哈馳, 布倫特·塞德拉 申請人:費德羅-莫格爾公司