专利名称：用于动力转向输入轴的、牢固的密封系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用在高压密封应用场合中的密封系统。更 特定而言，本发明涉及一种复合型密封系统，其包括各种形式的高压
密封件和相配合的排阻密封件(excluder seal )，这些密封件形成了轴 向和/或径向的密封元件。本发明还涉及一种液压动力转向可转动轴杆 密封件，其包括(但不限于)转向输入轴的密封件，该密封件作为背 承环，具有一项或多项额外的密封及排阻功能。特别是，本发明涉及 一种进行密封的装置和方法，其包括一个或多个轴向或径向的密封元 件。例如，在某一种应用场合中，排阻唇缘贴压在径向表面(即轴杆) 上，而在另外的情况中，防尘唇缘贴压在轴向的端面(即套壳表面) 上。
背景技术：
在上述的应用场合以及其它的应用中，排阻唇缘是非常重要的， 特别是由于在维修或保养时密封件存在着不易接近性。可在系统中设 计一个或多个轴向和/或径向密封唇缘，并设置一个或多个填充了油脂 的空腔，以作为阻挡污染物进入的其它结构层。
因而，本发明的目的是提供一种牢固的密封系统，其具有改进的 耐用性和可靠性，特别是在流体压力非常高、外部污染透入性强的条 件下。在目前的竟争性市场中，对于质保要求变得越来越严苛，因而， 上述的密封特性是极其重要的，特别是对于商用车辆的应用场合，产 品的长期可靠性对于销售情况有着重大的影响。
本发明的另一个目的是提供一种高压密封件，该密封件由带有唇 缘的排阻密封件提供后备支持作用，其中的唇缘与容纳着高压流体的 套壳相接触。本发明的再一个目的是提供一种流体密封系统，其带有贴压在套 壳上的排阻唇缘或类似装置，用于对高压密封件进行保持。
本发明的又一个目的是提供一种复合型的密封件，该密封件包括
塑料背承环，在流体压力升高、且存在磨损性外部污染物的情况下，
与不带有背承环的设计相比，背承环限制了唇缘的磨损，并延长了唇 缘的工作寿命。
本发明的再一个目的是提供一个或多个轴向排阻唇缘，与径向的 唇缘设计相比，这些唇缘能容受更大的轴杆错位量和/或偏转量。
发明内容
通过提供了一种复合型的密封件装置，本发明实现了上述目的以 及其它一些目的，其中的其它目的包括本发明所固有的一些目的，复 合型的密封件装置包括带有背承环的高压密封件、以及一个或多个辅 助的排阻唇缘，排阻唇缘支承在轴杆的径向表面上和/或第二密封件的 轴向表面上。
如果参阅下文对本发明优选实施方式所作的描述，可更加清楚地 了解达到本发明各个目的的确切方式，其中，附图表示了本发明的优 选实施方式，在附图中，相同的数字标识指代所有的对应部件。
图1中略为示意性的视图表示了密封件在处于齿条-齿轮动力转
向机构的总体环境中时的情形；
图2是本发明一种实施方式的竖直剖面图，其表示了该实施方式
中的主密封元件和排阻唇缘密封元件；
图2A表示了位于主密封件上的另外的径向唇缘；以及
图3是本发明另一种形式的竖直剖面图，其中，排阻密封件具有
贴在加压套壳的端面上的轴向唇缘。
具体实施方式
尽管可根据转向机构的构造按照不同的形式来实施本发明，且本 领域技术人员可对所述的实施方式作出各种改型，但下文还是提供了 优选形式的一些实例。
下面更加详细地参见附图，图l表示了一种齿条-齿轮转向装置，
其在总体上被标为10。如图所示，该装置示出为包括总体上被标注为 12的上部转向输入部分、下部齿轮部分14、以及与齿轮部分14相啮 合的齿条部分15。上部部分12被保持在容纳流体的阀套16中，该阀 壳的两个端部18和20中分别容纳着下部(即齿轮轴)密封组件22 和上部(即输入轴)密封组件24。
密封组件24是本发明中的重要部件，其适于在压力条件下对流体 进行密封，同时还排除阻挡环境中存在的各种类型的砂粒、尘土、或 以干燥形态或液体形态存在的污垢。对于维护作业或保养作业，该上 部部分很难接近，但这个部分也易于受到污染，在此情况下，污染物
可能会长时间蓄积，并对装置的功能和工作寿命造成不利影响。
下面参见图2,图中表示了本发明密封组件的一种实施方式，该 密封组件包括位于阀套16中的转向输入部分13。上部密封组件在总 体上由标号24指代，该组件包括总体上标为26的高压密封件和总体 上标为28的排阻密封件。高压密封件26具有密封件壳盖，该密封件 壳盖具有轴向凸缘30、径向凸缘32、以及沿径向延伸的侧偏内侧凸缘 34,其中，内侧凸缘34构成了径向凸缘32上位于径向最内侧的部分。 侧偏凸缘34与内部密封体40上的橡胶内表面38相结合，部分地 形成用于增强件或背承环42的穴腔。密封体40还具有在轴向上延伸 的径向内侧部分43和橡胶的外径第二密封部分44。密封体40具有柔 性的缩颈段45和用于接纳夹紧盘簧48的沟槽46。密封体40还具有 截顶锥形状的空气侧表面50和截顶锥形状的机油侧表面52，两表面 沿着基本为圆形的轨迹相交，从而形成了围绕着可转动轴杆12环周延 伸的密封带54。可选地是，空气侧表面50可以具有一个或多个同心 的凸道特征56，以增强密封性能并延长工作寿命。
塑料增强件或背承环42具有位于径向内侧且沿轴向延伸的表面58、位于径向外侧且沿轴向延伸的表面60、以及被设计成与成型穴腔 36相配合的斜面62。套壳16包括用于容纳扣环66的周向沟槽64, 扣环被用于防止密封件移位或被挤出一甚至在密封件26的内部或机 油侧(图2中的左侧)受到非常高的压力的情况下。为此目的，扣环 66与高压密封件26的径向凸缘32相接合。侧偏凸缘34具有刮拭唇 缘68,该刮拭唇缘从凸缘34上位于径向最内侧的部分沿轴向延伸。
总体标注为28的排阻密封件的其它部分包括沿轴向延伸的、位 于径向内侧的凸缘70，该凸缘具有对其进行覆盖的橡胶表面72;沿径 向延伸的凸缘74以及轴向上的外橡胶表面76,该外橡胶表面的末端 是沿轴向偏斜的径向延伸唇缘78,该径向延伸唇缘顶承在套壳的轴向 延伸内孔表面80上。因而，该结构既包括顶承在径向延伸表面74上 的轴向延伸唇缘68，也包括密封在孔表面80上的径向延伸唇缘78， 两唇缘共同发挥作用，以保护高压密封件26，使其免于污染物的侵害。
在该实施方式中，两密封件26、 28之间的空间85中填充有油脂， 这样的结构能捕获颗粒，并能进一步地阻止污染物侵入，同时对排阻 唇缘进行了润滑，以减少干磨耗、摩擦、以及潜在的噪音。
图2A表示了一种备选构造，在该构造中，位于最内侧的凸缘34a 具有轴向的防尘唇缘68a,该防尘唇缘顶承在凸缘74a上，凸缘34a 还具有另外的径向防尘凸缘69a，该径向防尘凸缘顶承在轴杆12a上。 凸缘70a、 74a、以及橡胶体76a的位置与图2所示的情况相同。
图3表示了本发明的另一种实施方式，其具有略为不同的特征。 下面参见图3，图中表示出了被布置在套壳116中的转向输入部分112。 密封组件124包括总体上标注为126的高压密封件和总体上标注为 128的排阻密封件。高压密封件126包括密封件壳盖径向凸缘130。该 凸缘可具有另外的表面或凸缘，但也可以不具有其它的表面或凸缘。 设置有一个橡胶斜面138，该斜面部分地限定穴腔136，背承环142(有 时也被称为增强件)被布置在穴腔中。密封体140具有在轴向上延伸 的、处于外径位置的橡胶表面144，该表面接合在套壳116中。密封 体的外端面部分被结合到密封件的壳盖130上，壳盖130的下部部分131为背承环142形成了一部分穴腔136。
套壳116带有用于容纳扣环166的沟槽164，扣环将被用于防止 密封构件126在高压作用下发生轴向移位或被挤出。密封体140具有 机油侧截顶锥形表面152和空气侧截顶锥形表面154，它们沿基本为 环形的轨迹相交，从而形成了密封唇缘或密封带156。
可选地是，密封表面的空气侧部分154可带有一个或多个同心的 凸道特征158,以增强密封性能并延长密封件的寿命。
下面参见该密封组件的其它组成部件，该实施方式包括总体上标 注为170的壳盖，该壳盖包括位于最外部的、且在径向上延伸的部 分172;指向内侧方向(朝向流体方向)的侧偏部分174;径向延伸的 第二部分176;以及位于最下方的、沿轴向指向内侧的最后部分178。 该密封部分包括在径向上位于最内侧、沿轴向延伸的橡胶部分180， 该橡胶部分的尺寸被设计成与可转动的转向柱部分112形成紧适的密 封关系。
此外，金属凸缘上位于径向最外侧的部分172上结合有刮拭唇缘 182，该刮拭唇缘具有径向内表面184和径向外表面186，该唇缘的表 面184被设计成与套壳116的端面部分188的一部分相接触。该唇缘 这样的结构设计使得其能容忍轴杆112相对于套壳116的轴向预期累 积误差。
两密封元件126、 128之间的空间185中填充有油脂，这样的结构 能捕获颗粒，并能进一步地阻止污染物侵入，同时对排阻唇缘进行了 润滑，以减少干磨耗、摩擦、以及潜在的噪音。
本领域技术人员能对所公开的实施方式作出一定的改动。例如， 文中公开了两种形式的壳盖。图中表示为存在有轴向凸缘。但按照一 种改型形式，该实施方式中可以不设置轴向凸缘。某一种改型中存在 的径向凸缘侧偏结构可以从该改型中取消，但可设置在另外的改型中。 附图中表示出的是夹紧盘簧，但也可考虑采用其它形式的弹簧，或者 将弹簧整体取消。在两种实施方式中，附图所示的刮拭唇缘上凸缘的 延伸方向是优选的，但在某些情况下，也可以沿相反方向延伸。刮拭唇缘的确切形式也可以进行改动，即还可以考虑采用第二或第三唇缘。
因而，可以看出本发明针对某些密封问题提供了一种新型的接 近方案，并通过设计带有一些优点和特征的密封件而解决了所述的问 题和其它问题，其中的特征包括文中指出的特征和本发明固有的其它 一些特征。
权利要求
1. 一种与动力转向机构的可转动轴杆配合使用的流体密封组件，所述密封组件被接纳在容纳流体的套壳内，所述密封组件包括高压的第一密封件，该第一密封件具有密封件壳盖和弹性体制成的密封体，密封体具有截顶锥形的空气侧表面和机油侧表面，两表面相交而形成密封带；穴腔，其至少在部分上是由所述密封体的内部部分和可选地由所述密封件壳盖的一部分形成的；树脂质的密封件背承环，该密封件背承环被沿径向布置在所述穴腔中，位于其空气侧；用于将所述第一密封件保持在所述容纳流体的套壳中的装置；以及第二排阻密封件，其包括径向延伸的刚性骨架部分、与所述可转动轴杆具有干涉配合关系的弹性构件、以及排阻唇缘，排阻唇缘被结合到所述刚性骨架部分上，并与所述容纳流体的套壳的一部分形成了第二排阻密封件。
2. 根据权利要求1所述的流体密封组件，其特征在于用于将所 述第一密封件保持在所述套壳中的所述装置包括扣环沟槽以及定位在 该沟槽中的扣环。
3. 根据权利要求1所述的流体密封组件，其特征在于所述密封 件壳盖包括轴向凸缘和径向凸缘，所述轴向凸缘上具有橡胶覆盖体， 所述橡胶覆盖体与所述套壳形成对流体密闭的界面。
4. 根据权利要求1所述的流体密封组件，其特征在于所述密封 件壳盖上形成所述穴腔的所述部分还具有轴向延伸的唇缘，该轴向延 伸的唇缘顶承在所述骨架部分上。
5. 根据权利要求l所述的流体密封组件，其特征在于在所述骨 架部分与所述密封件壳盖之间存在有空腔，所述空腔中填充有油脂。
6. 根据权利要求1所述的流体密封组件，其特征在于所述密封 件壳盖包括在径向上处于最内侧的部分，所述最内侧部分在轴向上从 所述密封件壳盖的其余部分向所述骨架部分偏移。
7. —种流体密封组件，用于被安装在容纳流体的套壳与可转动的 轴杆之间，其中的轴杆构成了处于高压环境中的部件，所述流体密封组件包括组合到一起的高压密封件和排阻密封件，所述排阻密封件包 括与所述可转动轴杆成密封关系的骨架部分以及排阻唇缘部分，所述高压密封件具有壳盖构件，该壳盖构件包括轴向凸缘，其具有在径 向上位于内側的表面；以及径向凸缘，其具有在径向上位于最内側的 部分， 一扣环保持着所述壳盖，防止其被从所述套壳中排挤出去，所 述高压密封件具有橡胶质的主唇缘元件，其包括结合到其所述轴向 凸缘的所述径向内表面、以及所述径向凸缘的一个表面上的部分；唇 体部分；以及弯曲的缩颈段，该缩颈段将所述唇体部分与所述结合部 分连接起来，所述唇体部分包括截顶锥形的空气侧表面和机油侧表面， 两表面沿着预期的接触轨迹相交，从而与相关联轴杆形成密封带，位 于所述唇体部分与所述径向凸缘的所述最内侧部分之间的穴腔，以及 位于所述穴腔部分内的由合成树脂制成的背承环，所述壳盖的所述径 向凸缘的径向最内侧外轴向表面上具有轴向唇缘，该轴向唇缘用于与 所述骨架部分接合，所述排阻唇缘与所述容纳流体的套壳相接合。
8. 根据权利要求7所述的流体密封组件，其特征在于所述排阻 唇缘与所述容纳流体的套壳上的轴向表面相接触。
9. 根据权利要求7所述的流体密封组件，其特征在于所述排阻 唇缘与所述容纳流体的套壳上的径向端面相接触。
全文摘要
一种用于对高压流体进行密封的密封系统，其包括刮拭唇缘(68或69a和68a)，该唇缘可以是两种形式中的任意一种。高压密封件包括密封件壳盖；密封体(40)，其具有密封唇缘(54)；扣环(66)以及塑料制成的背承环(42)，刮拭唇缘或者是在径向表面(68a)上、或者是在轴向表面(69a)上形成密封。壳盖可具有径向凸缘(32)与轴向凸缘(30)，或者只具有径向凸缘。两密封件之间的空间(85)内填充有油脂。
文档编号F16J15/00GK101438084SQ200780005647
公开日2009年5月20日 申请日期2007年2月6日 优先权日2006年2月15日
发明者黑泽刚 申请人:Skf美国公司