專利名稱：卡環式密組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及密封技術，并且特別涉及這種類型的裝置，即一個部件以螺紋形式與殼體上形成的螺紋孔嚙合，所述殼體裝有必須被保持在該殼體中的液體。
盡管本發明的密封結構適用于許多類型的裝置，但其特別適用于如車輛傳動裝置那樣的機械裝置，并且在此結合車輛傳動裝置進行描述。在車輛傳動裝置中，時常需要將一種螺紋部件(例如測速傳感器)按裝成與傳動裝置的殼體螺紋嚙合。如果該裝置裝有液體，例如水或潤滑油，則需要提供圍繞螺紋部件的密封結構，以防止液體從裝置的殼體中漏到其外部。本發明適用于殼體中的液體基本是常壓的裝置，以及其中液體典型為正壓的裝置。
在某些上述使用中，僅使用任何一種公知的密封墊可能已經足夠，但在各種其他的使用中，則使用密封墊是不行的。正如本領域普通技術人員周知的，典型的密封墊設計需要在兩部件之間具有相當大的夾緊或密封區域。因此，本發明特別適用于被密封的部件(例如，帶螺紋的測速傳感器)在其自己和相鄰部件(例如，傳動裝置殼體)之間不能提供足夠的夾緊區域的場合，以允許常用的密封墊組件的使用。
在這種使用中，通常一直是將一個O-型環置于螺紋部件的螺紋部分和其頭部的連接處，使得O-形環屬于特定的螺紋部件。在某些使用中，使用上述的O-形環是可接受的，但在其他不同的使用中，即可偶然替換該螺紋部件的場合，就不可使用屬于螺紋部件的O-形環，因為如果該O-形環未被轉移到替代的螺紋部件上，或者該新的螺紋部件未裝有一個新的O-形環，則可能不能得到滿意的密封。
因此，本發明目的在于提供一種用于上述類型裝置、克服了已有技術缺陷的改進型密封結構。
本發明進一步的目的在于提供一種這樣的密封結構，即它是屬于裝置的殼體并由其保持于殼體上，當替換螺紋部件時不會拆下該密封裝置。
通過提供一種改進型密封組件可實現上述本發明的上述的和其他的目的，所述組件適用于包括有殼體裝置這一類型的裝置，所述殼體界定了一個適于盛裝液體的液體腔。該殼體界定了一個螺紋孔，該孔用于在液體脛和殼體裝置外部之間形成液體連通。一個部件可操作地與殼體裝置相聯，并且它包括一個以螺紋形式與該螺紋孔嚙合的螺紋部分，該螺紋部分限定了一個標稱直徑(D1)。該部件進一步包括一個擴大部分，該部分延伸至該標稱直徑(D1)之外，該擴大部分具有一個底面，該底面相鄰于殼體裝置外表面并圍繞螺紋孔設置。密封裝置置于螺紋孔和螺紋部分之間，并且適于防止液體腔和殼體裝置外部之間的液體連通。
該改進型密封組件的特點在于該螺紋孔限定了一個容納密封的部分，該部分位于相鄰于殼體裝置外表面處。該密封裝置包括一個通常為環形的、剛性的支撐部件，該部件包括一個通常為圓柱形的部分，該部分置于容納密封部分之內。至少圍繞該剛性支撐部件的大部分設置彈性密封材料，包括圍繞通常為圓柱形的部分設置的內側部分和外側部分，繞內側部分設置的密封材料限定了一個直徑(D2)，該直徑大于標稱直徑(D1)。該彈性材料包括有一個密封部分，該部分與擴大部分的底面以及該部件的螺紋部分密封嚙合。
按照本發明進一步的一個方面，該容納密封部分由一個其直徑(D3)大于標稱直徑(D1)的擴孔構成，但直徑(D3)小于圍繞通常為圓柱形的部分的彈性密封材料外側部分界定的直徑(D4)，該擴孔在螺紋孔和殼體裝置的外表面之間軸向配置。
圖1是一個沿軸向的剖視局部視圖，用于說明可適用于本發明的裝置的類型，但其是按照已有技術制備的。
圖2是本發明密封組件與裝置和殼體組裝前的放大的剖視圖。
圖3是通過本發明密封組件一部分的進一步的放大、軸向剖視圖。
圖4是本發明密封組件的軸向剖視圖，其比例與圖3相同，但其剖取面不同。
圖5是類似于圖1的剖視局部示圖，用于說明螺紋部件的插入和本發明的進一步的方面。
現在參看附圖，它們不是用于限制本發明的。圖1以圖示形式說明了可以適用于本發明的裝置。圖1中，該裝置包括總體以標記T代表的車輛傳動裝置的一部分，在圖1中是以局部拆去的形式示出該裝置的，以便用于說明傳動裝置T包括殼體H，在其中界定了一個液體腔C。殼體H界定了一個螺紋孔O，液體腔C中的液體通過該孔能與傳動裝置T的外部相通(但其并非應該如此)。
在圖1所示的主要實施方案中，包括了螺紋孔O，以便將總體用11表不的測速傳感器組件嵌入殼體H，圖1中僅局部示出了該組件。傳感器組件11包括和孔O螺紋嚙合的螺紋部分13，和六角頭15，借助該六角頭可轉動傳感器組件11，使其可與孔O或放松或上緊螺紋嚙合。通常，傳感器組件11被旋緊螺紋嚙合，直至六角頭15的底面16與殼體H的外表面S接合為止。
傳感器組件11的螺紋部分13包括減徑部分17，并且如本領域普通技術人員熟知的那樣，典型已知的密封裝置包括O-形環19，它圍繞減徑部分17配置。隨著傳感器組件11被緊成與殼體H的導角部分緊密嚙合的狀態，該O-形環19(由于靜止時它具有環形橫斷面所以稱之為O-形環)被變形為圖1所示形狀。如在說明書背景部分已描述的那樣，需要時，拆下傳感器組件11將涉及到拆下O-形環19，該環19將保持在繞減徑部分17處。
現在主要參見圖2，它示出了組裝前的置于殼體H“上方”的本發明改進型密封結構。圖2的主要目的在于說明殼體H和本發明密封組件之間的一些重要空間或尺寸關系。
殼體H的螺紋孔O限定了一個與傳感器組件11的螺紋部分13相對應的直徑(D1)。為便于說明而非是限制性的，直徑(D1)可以考慮為螺紋孔O的外徑。在螺紋孔O和外表面S之間，殼體H限定了一個沿軸向配置的擴孔CB，擴孔CB具有直徑(D3)。擴孔CB的存在是殼體H在本發明的應用方面所需的唯一區別。擴孔CB僅是一個簡單的圓柱形擴孔，它最好具有一個相對平滑的機加工的表面，但其不需要任何種類的肋或凸出部分，或任何其他形式的“保持裝置”，向下面將對其進行說明的那樣。一般地，為使用本發明，擴孔CB的直徑公差需被保持于一個相當窄的范圍內(例如±0.0020英寸)。
現在參照圖3和4并結合圖2，更為詳細地描述改進型密封組件21。密封組件21包括一個連續的環形組件，該環形組件包括有一個模壓金屬支撐部件23，部件23上具有模制于其上的彈性密封材料25。
支撐部件23由通常為圓柱形的部分27和平的環形部分29構成。盡管部分29被稱之為“平的”(如圖4所示)，但應注意到，環形部分29在其不同圓周位置處(如圖3所示)包括凸肋，以下將描述其作用。
仍然參照圖2至4，彈性密封材料25最好由圍繞支撐部件23模制于適當位置處的一個整體件構成，以便使密封材料25具有更好的整體結構性。
在所示優選實施方案中，密封材料25包括下述四個主要部分1.部分33，它置于圓柱形部分27的內側面上;
2.部分35，它包裹在圓柱形部分27的外側面上;
3.部分47，它置于平的環形部分29的頂部;和4.密封唇39，這限定了一個下凹口部分40。
在這個主要實施方案中，由于下面將要描述的原因，當密封組件21處于圖2至4所示自由狀態時，密封唇39通常向上和徑向向內延伸。也是在此主要實施方案中，彈性密封材料25最好由氟橡膠構成，并且特別是以商標VITON 銷售的那種材料構成，因為腔C中液體的溫度可能達到近300°F。如果并非如上述那樣對材料有特定要求的話，則密封材料25可以由任何一種適于特定裝置和密封應用(即油與水;高溫與低溫等等)的合適密封材料構成。
再次主要參照圖2，密封組件21在組裝前處于圖2所示“自由狀態”時，密封材料25的構成密封內徑的部位33限定了直徑(D2)，直徑(D2)必須大于直徑(D1)，使得密封組件21插入殼體H后，螺紋部分13可隨后被旋入孔O，而部分13不與內側部分33嚙合。
圍繞外側設置的密封材料25的部分35限定了直徑(D4)。直徑(D4)大于擴孔CB的直徑(D3)，使得在擴孔CB中安裝密封組件需要過盛裝配。在此主要實施方案中，部分35和擴孔CB的直徑差位于約0.007英寸至約0.018英寸的范圍內。本領域普通技術人員應當理解，在此描述的過盈裝配關系僅是以實例形式給出的，在任何給定的使用中的合適的特定過盈裝配尺寸取決于諸多因素，例如，所涉及的絕對直徑、彈性密封材料25的硬度、和密封組件21和擴孔CB的確切的結構。在此主要實施方案中，所選定的并且已證明是成功的過盈裝配量是使得能夠用手即約20磅力的“拇指壓力”將密封組件21插入擴孔CB中，而無須任何種類的機械壓入作業。
現在參照圖5，密封組件21已被壓或插入擴孔CB中，僅剩的步驟是通過將螺紋部分13旋入螺紋孔O而插入傳感器組件11。隨著螺紋嚙合的連續進行，六角頭15開始與密封唇39的“頂”部嚙合(圖5所示位置)。隨著進一步將螺紋部分擰緊至孔O中，發生若干事情。首先，由于密封唇39的傾向，六角頭15的連續向下運動迫使密封唇39徑向向內，直至其最終圍繞減徑部分17(對于本發明來講，也將螺紋部分13這部分考慮在內)形成緊密的密封嚙合。其次，隨著頭15從圖5所示位置向下運動，它最終與密封材料25的部分37嚙合并開始壓迫它，直至部分37變得相對較薄。此時，支撐部件23的凸肋31阻止頭15進一步向下運動。換句話說，凸肋31作為一種剛性擋塊在下述時候限制頭15的向下運動，即當密封唇39被壓至可提供所希望程度密封時阻止其運動。如果腔C中的液體基本是常壓，則需要對密封唇39施加較低的壓力。反之，如果腔C中的液體是正壓，例如，10磅/英寸2，則需要對密封唇39施加略大的壓力，以防止液體的泄漏。
本領域普通技術人員應知道，隨著頭15在圖5中向下運動，壓迫密封唇39，部分33和35在擴孔CB中都被向下壓，但內部33未被壓成圍繞相鄰螺紋部分13的外表面與其密封嚙合。也就是在其之間仍留有間隙或距離，使得能在以后拆下傳感器組件11，而不會導致拆下密封組件21。
如上所述，本發明的一個重要方面是密封唇39的鉸接形式運動。結合本發明的改進已經發現，下凹口40的徑向深度最好約是密封唇39半徑的一半。因此，在此主要實施方案中，下凹口40其徑向深度為約0.010英寸，此時密封唇半徑約為0.020英寸。
在上述說明書中已對本發明進行了詳細的說明，并且確信本領域普通技術人員通過閱讀和理解本說明書將可清楚本發明的各種變化和變形。所有的這種變化和變形均包括于本發明中，所附權利要求書界定本發明的范圍。
權利要求
1.在包括限定了一個適于盛裝液體的液體腔(C)的殼體裝置(H)這類型裝置(T)中；所述殼體裝置限定了一個螺紋孔(O)，它適于在所述液體腔(C)和所述殼體裝置外部之間提供液體連通；一個部件(11)可操作地與所述殼體裝置(H)相連，并且它包括一個螺紋部分(13)，該部分與所述螺紋孔螺紋嚙合，所述螺紋部分限定了一個標稱直徑(D1)，并且所述部件(11)進一步包括一個擴大部分(15)，該部分延伸至所述標稱直徑(D1)之外，所述擴大部分具有一個底面(16)，該底面相鄰于所述殼體裝置的外表面并圍繞所述螺紋孔配置；并且在所述螺紋孔和所述螺紋部分之間設置密封裝置，它適于防止所述液體腔(C)和所述殼體裝置外部之間的液體連通；其特征在于(a)所述螺紋孔(O)限定了一個容納密封部分(CB)，它相鄰于所述殼體裝置(H)的外表面(S)設置；(b)所述密封裝置(21)包括一個通常為環形的剛性支撐部件(23)，該部件包括一個配置于所述容納密封部分(CB)中的通常為圓柱形的部分(27)；(c)至少圍繞大部分所述剛性支撐部件(23)配置的彈性密封材料(25)，包括圍繞通常為圓柱形部分設置的內側部分(33)和外側部分(35)，繞所述內側部分設置的密封材料限定了直徑(D2)，該直徑大于所述標稱直徑(D1)；(d)所述彈性密封材料(25)包括一個密封部分(39)，它與所述部件(11)的所述放大部分(15)的底面(16)以及所述螺紋部分(13)密封嚙合。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述容納密封部分由一個擴孔(CB)構成，該孔其直徑(D3)大于所述標稱直徑(D1)，但小于由圍繞所述通常為圓柱形的部分(27)設置的所述彈性密封材料(25)的外側部分(35)限定的直徑(D4)，所述擴孔在所述螺紋孔(O)和所述殼體裝置(H)的在孔(O)周圍的所述外表面(S)之間軸向設置。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述通常為環形的剛性支撐部件(23)由一個模壓金屬部件構成，它可被加壓裝配于所述擴孔(CB)中。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述通常為環形的剛性支撐部件(23)具有通常為L-形的橫斷面，它包括通常為圓柱形的部分(27)，和一個整體形成的平的環形部分(29)，部分(29)的取向通常平行于所述殼體裝置(H)的所述外表面(S)。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于所述平的環形部分(29)包括阻擋裝置(31)，該裝置的作用在于在螺紋部分(13)旋入螺紋孔(O)的過程中限制所述部件(11)的軸向移動。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于所述彈性密封材料(25)包括一個環形部分(37)，它在所述支撐部件(23)的所述平的環形部分(29)和所述擴大部分(15)的底面(16)之間軸向配置。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所述彈性密封材料(25)的環形部分(37)和密封部分(39)基本在所述密封部分的整個周向相互是整體形成的。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述支撐部件(23)的通常為圓柱形的部分(27)被保持于所述容納密封材料部分(CB)中，從而拆去與所述螺紋孔(O)螺紋嚙合的所述部件(11)不會導致從所述容納密封部分(CB)中拆去所述密封裝置(21)。
9.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述密封部分包括一個環形的、可樞轉的密封唇(39)，當所述部件(11)旋入所述螺紋孔(O)中時，密封唇(39)適于與所述擴大部分(15)的下表面嚙合并從而被徑向向內變形。
全文摘要
在此公開了一種適用于限定了一個液體腔(C)和螺紋孔(O)的殼體的密封組件。如傳感器組件(11)那樣的裝置的螺紋部分(13)與該孔螺紋嚙合。該殼體限定了在螺紋孔(O)和外表面(S)之間軸向設置的擴孔(CB)。密封組件(21)包括一金屬支撐部件(23)，它具有一圓柱形部分(27)，部分(27)具有彈性密封材料的內側部分(33)和外側部分(35)。密封組件被壓入該擴孔中，并且借助于過盈裝配它可被永久保持于其中。隨著該部件被旋入該孔中，頭(15)的底面(16)使一個密封唇(39)徑向向內變形，從而使其與螺紋部分(13)嚙合。因此，可以拆下和更換螺紋部件，而不會損失密封作用，也無須更換慣用的、通常被保持于螺紋部件上的已知O形密封。
文檔編號F16J15/10GK1105430SQ9411733
公開日1995年7月19日 申請日期1994年9月2日 優先權日1993年9月2日
發明者D·E·穆斯肯斯, P·L·布朗, E·S·馬祖列克 申請人:易通公司