汽车密封系统及密封圈的制作方法

本发明实施例涉及密封技术领域，尤其涉及一种汽车密封系统及密封圈。

背景技术：

轴封是防止泵轴与壳体处泄漏而设置的密封装置。常用的轴封型式有填料密封、机械密封和动力密封。轴封应用场景非常广泛，比如，用于汽车系统汽车密封系统以及其他工业。

机械密封是利用两个平面互相摩擦运行的原理，达到密封的目的。旋转密封面安装于轴上，而固定密封面安装于密封壳体内。由于一个密封面是运动的，而另一个密封面是静止不动的，因此将这类密封称之为动态密封。

机械密封是流体机械和动力机械中的重要部件，对整个机械的正常运转至关重要。然而，密封圈泄漏仍然是一个严峻的问题，泄漏会造成工艺介质、润滑剂等资源浪费，并影响工作的安全性，污染周围环境，增加停工时间和生产成本，降低生产效率。

因此，如何提高密封圈的密封性能，成为亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例解决的技术问题是提供一种汽车密封系统及密封圈，以提高密封圈的密封性能。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种密封圈，包括：

腰部，用于连接密封圈的密封唇和密封圈的支撑部，所述腰部整体呈环状结构，其内环面上开设有环形凹槽；

弹性环，设置于所述环形凹槽内，所述弹性环开设有径向开口，当密封圈在载荷作用下产生径向变形时，所述径向开口闭合。

可选地，所述径向开口所对应的圆心角的范围为1°-30°。

可选地，所述弹性环的径向截面形状为矩形。

可选地，所述弹性环的材料为弹簧钢。

可选地，所述弹性环的加工工艺为冲压成型。

可选地，所述密封唇包括主密封唇，所述主密封唇与所述腰部的内环面相连接。

可选地，所述密封唇还包括防尘密封唇，整体呈环状结构，所述防尘密封唇连接于所述腰部的外端面。

可选地，所述密封圈还包括弹簧，整体呈环状结构，套设于所述主密封唇的外环面上。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种汽车密封系统，包括壳体，轴以及上述的密封圈，所述支撑部与所述壳体接触，所述密封唇与所述轴接触。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的密封圈，包括：腰部，用于连接密封圈的密封唇和支撑部，所述腰部整体呈环状结构，其内环面上开设有环形凹槽；弹性环，设置于所述环形凹槽内，所述弹性环开设有径向开口，当密封圈在载荷作用下产生径向变形时，所述径向开口可闭合以增加腰部的刚性。本发明实施例所提供的弹性环开设有径向开口，并且将其设置于腰部的环形凹槽内，当密封圈所密封的装置的转速较低时，装置所产生的震动和压力较小，密封圈所承受的载荷压力较小，弹性环的径向开口张开，弹性环不会为腰部提供支撑作用力，密封圈实现密封；当密封圈所密封的装置高速运转时，装置所产生的震动和压力较大，在高压高载荷的作用下，密封圈的腰部的内径收缩，设置于腰部的环形凹槽内的弹性环也收缩，直至弹性环的径向开口闭合，使弹性环变成一个闭合环，从而弹性环的刚度增加，起到支撑腰部的作用，提高了腰部的刚性，防止腰部进一步收缩变形，从而降低主密封唇的磨损，延长了密封圈的使用寿命。可见，本发明实施例所提供的弹性环，既可以在高转速情形下通过闭合径向开口，增加腰部刚性以降低密封圈的主密封唇的磨损，又可以在低转速情形下维持径向开口状态而不影响密封圈的密封性能，从而扩大了密封圈的应用场合，而且结构简单易操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是一种密封圈的示意图；

图2是本发明实施例所提供的一种密封圈的示意图；

图3是本发明实施例所提供的一种弹性环的示意图。

其中：

1-骨架；2-弹簧；3-主密封唇；4-防尘密封唇；

10-支撑部；20-腰部；30-主密封唇；40-弹性环；50-弹簧；60-防尘密封唇。

具体实施方式

由背景技术可知，密封圈的密封性能仍有待提高。现结合一种密封圈，分析其密封性能仍有待提高的原因。

请参考图1，图1是一种密封圈的示意图。

如图1所示，密封圈包括骨架1，弹簧2，主密封唇3和防尘密封唇4。

在密封圈所密封的设备运转过程中，当出现高压波动时，主密封唇会在压力的作用下，压紧设备，从而出现较严重的磨损，导致密封圈的密封性能下降，密封圈的使用寿命降低。

为了提高密封圈的密封性能，本发明实施例提供了一种密封圈，弹性环开设有径向开口，并且将其设置于腰部的环形凹槽内，当密封圈所密封的装置的转速较低时，装置所产生的震动和压力较小，密封圈所承受的载荷压力较小，弹性环的径向开口张开，弹性环不会为腰部提供支撑作用力，密封圈实现密封；当密封圈所密封的装置高速运转时，装置所产生的震动和压力较大，在高压高载荷的作用下，密封圈的腰部的内径收缩，设置于腰部的环形凹槽内的弹性环也收缩，直至弹性环的径向开口闭合，使弹性环变成一个闭合环，从而弹性环的刚度增加，起到支撑腰部的作用，提高了腰部的刚性，防止腰部进一步收缩变形，从而降低主密封唇的磨损，延长了密封圈的使用寿命。可见，本发明实施例所提供的弹性环，既可以在高转速情形下通过闭合径向开口，增加腰部刚性以降低密封圈的主密封唇的磨损，又可以在低转速情形下维持径向开口状态而不影响密封圈的密封性能，从而扩大了密封圈的应用场合，而且结构简单易操作。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，密封圈设置于静止部件和转动部件之间，所述静止部件与所述密封圈相对静止，所述转动部件与所述密封圈相对转动。本实施例中，所述密封圈用于轴封，所述密封圈设置于壳体和轴之间。在其他实施例中，所述密封圈还可以用于轴承密封，所述密封圈设置于轴承外圈和轴承内圈之间。如无特殊说明，以下均以轴封为例对实施例进行详细阐述。

请参考图2和图3，图2是本发明实施例所提供的一种密封圈的示意图；图3是本发明实施例所提供的一种弹性环的示意图。

结合图2和图3，本发明实施例所提供的密封圈，包括：

腰部20，用于连接密封圈的密封唇和支撑部10，所述腰部20整体呈环状结构，其内环面上开设有环形凹槽；

弹性环40，设置于所述环形凹槽内，所述弹性环40开设有径向开口，当密封圈在载荷作用下产生径向变形时，所述径向开口可闭合以增加腰部20的刚性。

如图2所示，r代表径向方向，腰部20的内环面指的是靠近旋转轴(未示出)的一侧。

弹性环开设有径向开口，并且将其设置于腰部的环形凹槽内，当密封圈所密封的装置的转速较低时，装置所产生的震动和压力较小，密封圈所承受的载荷压力较小，弹性环的径向开口张开，弹性环不会为腰部提供支撑作用力，密封圈实现密封；当密封圈所密封的装置高速运转时，装置所产生的震动和压力较大，在高压高载荷的作用下，密封圈的腰部的内径收缩，设置于腰部的环形凹槽内的弹性环也收缩，直至弹性环的径向开口闭合，使弹性环变成一个闭合环，从而弹性环的刚度增加，起到支撑腰部的作用，提高了腰部的刚性，防止腰部进一步收缩变形，从而降低主密封唇的磨损，延长了密封圈的使用寿命。可见，本发明实施例所提供的弹性环，既可以在高转速情形下通过闭合径向开口，增加腰部刚性以降低密封圈的主密封唇的磨损，又可以在低转速情形下维持径向开口状态而不影响密封圈的密封性能，从而扩大了密封圈的应用场合，而且结构简单易操作。

在一种具体实施例中，如图3所示，弹性环40的径向开口所对应的圆心角α的范围为1°-30°(1°到30°)。

弹性环40的径向开口不能过大，也不能过小。如果径向开口过大，那么在弹性环40的开口还未完成闭合之前，腰部20的变形已经很严重，那么与腰部20相连接的主密封唇30的磨损也会很严重，从而弹性环40起不到提高腰部20刚性的作用，也无法起到降低主密封唇30磨损的作用；如果径向开口过小，那么一旦出现高压波动，弹性环40就实现了闭合，腰部20刚性增加，柔软度下降使得主密封唇30部与轴的贴合不够紧密，难以保证密封圈的密封性能。因此，所述径向开口所对应的圆心角α的范围设定在为1°-30°之间，比如，可以是1°，15°或者30°。

容易理解的是，当将弹性环设置于环形凹槽内后，弹性环的尺寸可以是与环形凹槽的形状相匹配，弹性环的尺寸也可以不与环形凹槽的形状相匹配，只要弹性环能够放置于环形凹槽内且即可。因为弹性环是环状结构，即使弹性环的尺寸与环形凹槽的尺寸不完全配合，弹性环也不会从环形凹槽内掉落。

继续参考图2，图2中所示的a方向为密封圈的轴向，w代表弹性环40的径向截面宽度。

弹性环40的径向截面宽度w不能过宽，也不能过窄。如果弹性环40的轴向截面宽度w过宽，那么就需要在腰部20开设与弹性环40的轴向截面宽度至少相等宽度的环形凹槽，从而会对腰部20柔软度造成一定影响，导致腰部20结构破坏；如果弹性环40的径向截面宽度w过窄，一方面，弹性环40的周向开口闭合后的刚性作用不大，另一方面，弹性环40的周向开口的两端相接触的面积过小，极有可能导致弹性环40的周向开口的两端错开使得弹性环40不能成为一个刚性环。

继续参考图2，在一种具体实施例中，所述弹性环40的径向截面形状为矩形。当弹性环40的轴向开口逐渐闭合时，轴向开口的两端即使有些错位仍然可以使弹性环40成为一个闭合环。当然，在其他实施例中，所述弹性环40的径向截面形状也可以是其他形状，比如，圆形，或者方形等。

本实施例中，弹性环40的材料为弹簧钢。弹簧钢具有优良的综合性能，弹簧钢具有优良的冶金质量，良好的表面质量，精确的外形和尺寸。在其他实施例中，也可以选用其他钢板材料。

本实施例中，所述弹性环40的加工工艺为冲压成型。冲压成型的材料利用率高，效率高、操作方便。当然，在其他实施例中，弹性环40还可以通过其他加工工艺进行制造。

弹性环开设有径向开口，并且将其设置于腰部的环形凹槽内，当密封圈所密封的装置的转速较低时，装置所产生的震动和压力较小，密封圈所承受的载荷压力较小，弹性环的径向开口张开，弹性环不会为腰部提供支撑作用力，密封圈实现密封；当密封圈所密封的装置高速运转时，装置所产生的震动和压力较大，在高压高载荷的作用下，密封圈的腰部的内径收缩，设置于腰部的环形凹槽内的弹性环也收缩，直至弹性环的径向开口闭合，使弹性环变成一个闭合环，从而弹性环的刚度增加，起到支撑腰部的作用，提高了腰部的刚性，防止腰部进一步收缩变形，从而降低主密封唇的磨损，延长了密封圈的使用寿命。可见，本发明实施例所提供的弹性环，既可以在高转速情形下通过闭合径向开口，增加腰部刚性以降低密封圈的主密封唇的磨损，又可以在低转速情形下维持径向开口状态而不影响密封圈的密封性能，从而扩大了密封圈的应用场合，而且结构简单易操作。

继续参考图2，在一种具体实施例中，所述密封唇包括主密封唇30，所述主密封唇30与所述腰部20的内环面相连接。

图2中所示的a方向为密封圈的轴向，油脂位于密封圈的右侧。

在轴承工作过程中，所述主密封唇30的内表面与轴(未标示)相接触，所述主密封唇30与所述轴之间形成接触密封，从而防止油泄漏。

本实施例中，如图2所示，所述密封唇还包括防尘密封唇60，整体呈环状结构，所述防尘密封唇60连接于所述腰部20的外端面。

需要说明的是，腰部的外端面指的是将密封圈安装到设备上后，远离油脂的一端。

防尘密封唇60不但能够防止油泄漏，也可以起到防止外界灰尘、水泥等污物进入的作用。

本实施例中，密封圈还包括支撑部10，整体呈环状结构，所述支撑部10与所述腰部20相连接。

如图2所示，支撑部10的一端与腰部20相连，支撑部10的另一端与壳体相接触。支撑部10作为密封圈的骨架，用于增加密封圈的刚性。

本实施例中，密封圈还包括弹簧50，整体呈环状结构，设置于所述主密封唇30的外环面上。

由于所述主密封唇30是靠自身的弹性力与所述轴接触，所述弹簧50可以通过弹性力使所述主密封唇30与所述轴的接触更紧密，进而提高所述主密封唇30的密封性能。

如图2所示，为了解决上述问题，本发明实施例还提供了一种汽车密封系统，包括壳体(图中未示出)，轴(图中未示出)以及上述的密封圈，所述支撑部10与所述壳体接触，所述密封唇与所述轴接触。

本实施例中，壳体与支撑部10过盈配合，轴为旋转轴。当汽车密封系统的转速较低时，系统所产生的震动和压力较小，密封圈所承受的载荷压力较小，弹性环的径向开口张开，弹性环不会为腰部提供支撑作用力，密封圈实现密封；当密汽车密封系统高速旋转时，系统所产生的震动和压力较大，在高压高载荷的作用下，密封圈的腰部的内径收缩，设置于腰部的环形凹槽内的弹性环也收缩，直至弹性环的径向开口闭合，使弹性环变成一个闭合环，从而弹性环的刚度增加，起到支撑腰部的作用，提高了腰部的刚性，防止腰部进一步收缩变形，从而降低主密封唇的磨损，延长了密封圈的使用寿命。可见，本发明实施例所提供的弹性环，既可以在高转速情形下通过闭合径向开口，增加腰部刚性以降低密封圈的主密封唇的磨损，又可以在低转速情形下维持径向开口状态而不影响密封圈的密封性能，从而扩大了密封圈的应用场合，而且结构简单易操作。

当然，在其他实施例中，也可以是壳体与密封圈一起旋转，轴静止。

上述本发明的任一实施方式的一些构造可被包括在另一实施方式中，并且可用另一实施方式的对应构造代替。对于本领域技术人员而言明显的是，所附权利要求中彼此没有明确引用关系的权利要求可组合成本发明的实施方式，或者可在提交本申请之后的修改中作为新的权利要求包括。

虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。