专利名称：用于单管减震器杆的导引和密封单元和环形密封组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于单管减震器的杆的导引和密封单元和属于该单元的环形密封组件。
背景技术：
单管类型的液压减震器广泛应用于汽车以及其它行业，用于在平均大约20巴的相对高的液体压力下工作，其压力峰值可以达到100巴。鉴于这样的高工作压力，向着包含在减震器中的受压油的密封与在使用中活塞在自己的主体中的往复运动以及减震器杆的导引相对，该密封通过导引和密封单元进行，该导引和密封单元包括衬套，其由杆完全接合，因而流体紧密地安装在减震器的主体内，和密封组件，其由描述以公开号DE8201327U公开的在德国实用新型中的类型的衬套承载。现有技术的这种密封组件包括单独配合的许多元件，这安装起来是相对笨重和复杂的，并具有随着温度降低趋于衰退的性能。特别地，当DE8201327U的构成主密封件的橡胶环由称作FKM的特定的合成氟化弹性材料制成时，密封组件的最小工作温度不低于负15 摄氏度，当替代现有的应用将需要负40摄氏度的最小工作温度。特别适于经得起疲劳应力从而相对长时间地保持有效的用于减震器杆的密封组件及其导引单元从欧洲专利EP1074760B1和欧洲专利申请EP-A-06425875是已知的。但是， 在欧洲专利EP1074760B1中描述的密封组件并不适于用在单管减震器上，并且，同样地，根据欧洲专利EP-A-06425875的密封组件具有比DE8201327U的更小的轴向体积，但是在针对减小减震器的总尺寸和重量同时保持相同的工作行程方面仍然相对较高。而且，密封组件的弹性部分的滑动唇状件随着时间的性能仍有待改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于单管减震器的杆的导引和密封单元以及用于该导引和密封单元的密封组件，它们没有现有技术中的缺点，并且特别适于应用在单管类型的减震器中，其容易经得起非常低的工作温度，更通常地说，在宽的温度范围内的工作温度， 例如，包括在-40°C和+200°C之间，其具有小的尺度，特别是在轴向方向上，也就是，在减震器杆的往复运动的方向，其制造和安装起来简单且成本有效，并且其集成多个功能。根据本发明，因此提供一种导引和密封单元，特别地，用于单管减震器杆的导引和密封单元，所述单元包括环形杆导引衬套，其在使用中流体紧密地固定到所述单管减震器的主体的内侧壁并由所述杆完全接合；以及密封组件，其在使用中驱动到形成在面对所述减震器主体的内部的所述衬套的第一末端上的杯状座中，并依次包括密封环，其由弹性材料制成并具有环形密封唇状件，该唇状件在杯状座内径向和轴向地伸出以在使用中与所述杆滑动配合，以及加强结构，即金属的，具有邻接地配合抵靠所述衬套的所述第一末端的凸缘形状部分和套筒形状部分，该套筒形状部分在与所述唇状件伸出所在方向相反的方向在所述杯状座内伸出，并且嵌入在所述密封环内从而至少部分地让所述唇状件处在所述唇状件自身的根部部分的侧面上；所述单元的特征在于，它进一步包括咬合地安装在设置于与所述唇状件的伸出的方向相对的侧面上的所述密封环的环形座中的加强环，并且使得所述加强环抵靠着所述杯状座的底壁轴向锁定安置，封装在所述底壁和所述根部部分的面对所述衬套的第一侧面之间；在使用中所述加强环由所述杆以通过的方式接合，该加强环由具有低摩擦系数的但是比密封环的弹性材料更刚性的材料制成，并在所述杯状座中轴向延伸直到在所述加强结构的所述套筒形状部分的至少一个终端的侧面，但是在与所述加强结构相对的侧面上。进一步提供用于该导引和密封单元的密封组件，包括由弹性材料制成并具有环形密封唇状件的密封环，该环形密封唇状件向着所述唇状件的对称轴A在关于所述对称轴A的第一倾斜方向径向和轴向地伸出；以及加强结构，例如金属的，该加强结构具有凸缘形状组件部分和向着所述对称轴A倾斜地伸出但在与所述唇状件伸出所在的方向相反的方向伸出的套筒形状部分，该套筒形状部分嵌入在所述密封环中从而至少部分地让所述唇状件位于所述唇状件自身的根部部分的侧面上；所述密封组件的特征在于，它进一步包括咬合地安装在设置在与所述唇状件的伸出方向相对的侧面上的所述密封环的环形座中的加强环，以使得所述加强环抵靠着所述根部部分的面对所述套筒形状部分的终端的侧面的第一侧面安置；所述加强环在使用中适于由所述杆完全接合，由低摩擦系数但是比所述密封环的弹性材料更刚性的材料制成，并且轴向延伸直到位于至少所述终端的侧面，但是位于与所述加强结构相对的侧面上。根据本发明的密封组件和各导引单元的特定几何结构允许限制在使用中密封唇状件在径向方向的最大变形，从而还获得协作效果，其一方面允许避免响应于温度下降的已知的性能衰退，另一方面允许增大同样在存在非常高的压力峰值下随着时间过去经过改进的密封状态的持续时间，同时减小导引和密封单元的总的轴向尺度。而且，获得显著的结构和组装简化，其允许获得显著的经济效益，并且提供更紧凑的杆导引器，其允许减小减震器的总长度和重量，同时维持相同的工作行程。最后，根据本发明的导引和密封单元可以是预组装的，从而允许通过单一操作将其连接到减震器主体。这允许获得包括衬套密封组件的单元的轴向尺度的显著减小。
现将参照示出本发明的非限定性实施例的附图描述本发明，其中图1示意性地示出根据本发明制造的的设置有导引和密封单元的减震器的一部分的径向截面正视图；图2示意性地示出属于图1的导引和密封单元的根据本发明的密封组件的径向截面放大比例的正视图；和图3示意性地示出在图1的工作条件下在图2中的密封组件上进行的有限元仿真的结果，该图表明本发明依靠在密封唇状件上的应力负载的改进的分布令人惊喜地允许大幅减少密封唇状件的摩擦和磨损，所述应力依靠加强环的作用部分地被密封环的围绕带吸收。
具体实施方式
1-3，附图标记1总体上表示用于单管减震器3的杆2的导引和密封单元， 为了简化起见仅部分示出，其余部分是已知的，所述减震器具有减震器主体4，其在使用中充注有油并被活塞(未示出)穿过，活塞由内侧壁5限制。单元1流体紧密地被驱动到内侧壁5上以使得闭合主体4的末端并具有对称轴A，该对称轴与杆2的对称轴和轴向滑动轴重合。单元1，根据已知的结构配置，包括环形杆导引衬套6，其在使用中流体紧密地固定到减震器2的主体4的内侧壁5， 并且在使用中关于轴A对称并完全由杆2接合；以及密封组件8，其同样关于轴A对称，在使用中驱动到形成在衬套6的面对减震器主体4的内部的第一末端10上的、特别是在末端10的面向主体4的内部的面11上正面获得的杯状座9中。这样，还如图2所示，密封组件8包括由弹性材料制成并具有环形密封唇状件13 的密封环12，其在杯状座9内径向和轴向伸出以在使用中与杆2滑动配合。密封组件进一步包括加强结构14，例如金属的，但是在所有情况中由比密封环12 的弹性材料更刚性的弹性可变形材料制成。加强结构14具有凸缘形状部分15，其邻接地配合抵靠衬套的末端10，和套筒形状部分16，其在与唇状件13也倾斜伸出所在的方向相反的方向在杯状座9 内倾斜地伸出(关于轴A)。套筒形状部分16嵌入在密封环12中从而使得至少部分地让所述唇状件13处在所述唇状件13自身的根部部分17的侧面上。根据本发明的一方面，密封组件8进一步包括咬合地安装在设置于向着唇状件13 的轴A的伸出方向相反侧面上的密封环12的环形座19中的加强环18，以使得加强环18抵靠着杯状座9的底壁20轴向锁定布置，封装在面对衬套6的唇状件13的根部部分17的第一侧面21和底壁20之间。加强环18在使用中由杆2(图1)完全接合，根据本发明的一方面，其由低摩擦系数的但是比密封环12的弹性材料更刚性的材料制成并且轴向延伸到杯状座9中直到位于加强结构14的套筒形部分16的至少一个终端22的侧面，但仍在与加强结构14相对的侧面上。单独观察密封组件8，不考虑衬套6 (图幻的存在，唇状件13向着唇状件的对称轴 A在关于轴A的第一倾斜方向径向地和轴向地伸出；加强结构14设置有由凸缘形状部分15 限定的组件部分，套筒形状部分16从该凸缘形状部分悬垂式地延伸，其向着对称轴A倾斜地伸出，但是仍在唇状件13向着自身的轴A伸出所在方向相反的方向。如以前提到的，加强结构14的套筒形状部分16嵌入在密封环12中从而至少部分地使唇状件13位于唇状件13的根部分17的侧面；加强环18咬合地配合在座19中，在与唇状件13的伸出方向相反的方向的侧面上获得，以使得加强环18抵靠着面对加强结构的套筒形状部分16的终端22的唇状件13的根部部分17的侧面21布置。套筒形状部分16悬垂式地从凸缘形状部分15延伸，特别地从凸缘形状部分15的面对轴A的内径向边缘23，从与唇状件13相对的侧面延伸，而后者在径向截面中(图2)从根部部分17沿着以关于套筒形状部分16形成钝角的方向悬臂式地延伸。
密封环12在与根部部分17的侧面22相对的侧面上具有前环形凹槽M，其与加强结构14的凸缘形状部分15大致共面并刻在径向内边缘23内，套筒形状部分16从该径向内边缘离开。特别地，环形凹槽M在密封环12之内延伸一定轴向深度以使得在唇状件13的与其密封唇状件25相对的侧面上的至少一部分和加强结构14的套筒形状部分16的至少一部分之间限定预定的径向间隙，以允许唇状件13在使用中向着加强结构14变形(参见图 3)，然而由套筒形状部分16支撑，该套筒形状部分根据本发明的进一步的方面制造为至少部分地可弹性变形，从而能够在使用中向着杯状座9的侧壁弯曲。根据本发明的另一个方面，加强环18在径向截面中为大致L形状，因为它包括轴向容纳抵靠密封环12的环形座19的进入开口 27的凸缘形状部分沈和套筒形状部分观， 该套筒形状部分在其自由端接触配合唇状件13的根部部分17的侧面21。而且，组合地，加强结构14的套筒形状部分16的终端22在密封环12内沿着与加强环18的套筒形状部分观的轴向延伸的方向相反的方向延伸一定长度以使得密封唇状件 12的根部部分17在它的相对侧面上保持紧紧地夹持封装在加强环18和套筒形状部分16 之间，所述套筒形状部分是弹性的，但是在所有情况下比唇状件13更加刚性。特别地，加强环18的套筒形状部分具有径向环形齿四，该径向环形齿接合在唇状件13的根部部分17的侧面21和与齿四形状配合的环形相对齿30之间，该环形相对齿30 在密封环12内一件式地形成，处在位于进入开口 27和侧面21之间的密封环12的环形座 19内；加强结构14的套筒形状部分16的终端22延伸到接近环形齿四。根据本发明的非次要的方面，密封环12由弹性材料制成，该弹性材料选自包括以下材料的组，即NBR(腈基丁二烯橡胶)、HNBR(氢化腈基丁二烯橡胶)、FMK (氟橡胶，其特征由ASTM D1418限定；代码FMK表明根据氟化物含量彼此不同的氟橡胶的族并且氟橡胶的族主要由1，1- 二氟乙烯组成，具有诸如称作TFE的四氟乙烯和称作HFP的六氟丙烯的其它组分的添加剂)。与这样的材料选择结合，在使用中由杆2滑动地接合的加强环18由选自组的包括以下的材料制成PTFE (聚四氟乙烯)或者PA (聚酰胺)，其充注有选自包括黄铜、石墨、玻璃纤维及其组合的组的材料。特别地，石墨有利于减小摩擦，而黄铜有利于减小磨损。根据本发明的另一个方面，在杆导引衬套6的杯状座9的底壁20和加强环18之间安置的是由相对刚性的金属或者合成塑料材料制成的平的环31，该环大致在杯状座9的底壁20的整个延伸部上径向延伸，介于后者和密封环12的与唇状件13相对的终端32之间，并且没有加强结构，安置为与加强结构14的套筒部分16的所述终端22紧邻。为了增大单元1的集成度，密封单元12具有凸缘形状部分33，该凸缘形状部分在径向方向延伸以覆盖杆导引衬套6的末端10的整个面11，并且其至少部分地由加强结构 14的凸缘形状部分15支撑，该凸缘形状部分15介于凸缘形状部分33和末端10之间；而且，凸缘形状部分33具有外径向变厚的周边边缘34，在未变形的情形下(图幻为大致环形的形状，其咬合地接合形成在衬套10的末端的周边边缘36上的环形凹槽35并且在使用中通过与减震器主体4的侧壁5干涉而进行配合从而在那里向着包含在主体4中的油施加静密封作用。最后，参照图3，显然，描述的结构允许分布载荷以使得减少唇状件13受到的应力，而不会减少获得有效的液压密封需要的接触压力。这样的情形令人惊喜地随着时间过去延长并且也在大约负40°C的非常低的温度下发生，从而允许利用通常在这样温度下并不完全有效的材料例如标准FKM来获得有效的液压密封。而且，可以形成非常紧凑并且完全集成的导引和密封单元。显然，根据本发明的单元1可以集成有通常的附件，例如完全插入通过衬套6的用于杆2的低摩擦系数导引套筒37以及在与末端10相对的侧面上安装在衬套6外部的防尘套38。
权利要求
1 一种用于单管减震器(3)的杆O)的导引和密封单元(1)，所述单元(1)包括环形杆导引衬套(6)，其在使用中流体紧密地固定到所述单管减震器C3)的主体(4)的内侧壁(5)并由所述杆(2)完全接合；以及密封组件(8)，其在使用中驱动到形成在面对所述减震器主体的内部的所述衬套的第一末端(10)上的杯状座(9)中，并依次包括密封环(12)，其由弹性材料制成并具有环形密封唇状件(13)，该唇状件在杯状座(9) 内径向和轴向地伸出以在使用中与所述杆( 滑动配合，以及加强结构(14)，即金属的，具有邻接地配合抵靠所述衬套的所述第一末端(10)的凸缘形状部分(1 和套筒形状部分(16)，该套筒形状部分在与所述唇状件(1 伸出所在方向相反的方向在所述杯状座(9)内伸出，并且嵌入在所述密封环(12)内从而至少部分地让所述唇状件(1 处在所述唇状件(1 自身的根部部分(17)的侧面上；所述单元(1)的特征在于，它进一步包括咬合地安装在设置于与所述唇状件(13)的伸出的方向相对的侧面上的所述密封环(1 的环形座(19)中的加强环(18)，并且使得所述加强环(18)抵靠着所述杯状座(9)的底壁00)轴向锁定安置，封装在所述底壁00)和所述根部部分(17)的面对所述衬套(6)的第一侧面之间；在使用中所述加强环(18)由所述杆(2)以通过的方式接合，该加强环由具有低摩擦系数的但是比密封环(1 的弹性材料更刚性的材料制成， 并在所述杯状座(9)中轴向延伸直到在所述加强结构(14)的所述套筒形状部分(16)的至少一个终端02)的侧面，但是在与所述加强结构(14)相对的侧面上。
2.如权利要求1所述的单元，其特征在于，所述套筒形状部分(16)在与所述唇状件 (13)相对的侧面上悬垂式地从所述凸缘形状部分(1 延伸，而所述唇状件(1 在径向截面中从所述根部部分(17)以与所述套筒形状部分(16)形成钝角的方向延伸；所述密封环 (12)在与所述根部部分(17)的所述第一侧面0 相对的侧面上具有前环形凹槽(M)，该前环形凹槽与所述凸缘形状部分(1 大致共面并刻在所述凸缘(1 的径向内边缘03) 内，所述套筒形状部分(16)从该径向内边缘离开。
3.如权利要求2所述的单元，其特征在于，所述环形凹槽04)在所述密封环内延伸一定轴向深度以使得在位于与其密封唇状件0 相对的侧面上的所述唇状件(1 的至少一部分和所述套筒形状部分(16)的至少一部分之间限定预定的径向间隙。
4.如前述权利要求之一所述的单元，其特征在于，所述加强环(18)在径向截面中为大致L形状，并包括凸缘形状部分(26)，其轴向容纳抵靠所述密封环的所述环形座的进入开口(27)，以及套筒形状部分(观)，套筒形状部分在其自由端与所述根部部分(17)的所述第一侧面 (21)接触配合，所述加强结构的所述套筒形状部分的所述终端0 在所述密封环(12)内在与所述加强环的所述套筒形状部分08)的轴向延伸方向相反的方向延伸一定长度以使得所述根部部分(17)保持夹持在所述加强环(18)和至少部分地可弹性变形的所述加强结构的所述套筒形状部分(16)之间的相对的侧面上。
5.如权利要求4所述的单元，其特征在于，所述加强环的所述套筒形状部分08)具有接合在所述密封唇状件的所述根部部分的所述第一侧面和配合形状的环形相对齿 (30)之间的径向环形齿( ),该环形相对齿在所述密封环(1 上一件式地形成，处在所述进入开口 (XT)和所述密封唇状件的所述根部部分的所述第一侧面之间的所述环形座(19)内；所述加强结构的所述套筒形状部分0 的终端延伸直到接近所述径向环形齿 (28)。
6.如前述权利要求之一所述的单元，其特征在于，所述密封环(1 是由选自包括NBR、 HNBR、FMK的组的弹性材料制成；以及，组合地，所述加强环(18)是由选自包括充注有选自包括黄铜、石墨、玻璃纤维或者其组合的组的材料的PTFE或者PA的组的材料制成。
7.如前述权利要求之一所述的单元，其特征在于，在所述杯状座(9)的所述底壁OO) 和所述加强环(18)之间安置有由相对刚性的合成塑料材料制成的环(31)，该环在所述杯状座的所述底壁的大致整个延伸部上径向延伸，介于后者和所述密封环的与所述唇状件 (13)相对的终端(32)之间，并且没有加强结构，安置为与所述加强结构的所述套筒形状部分的所述终端0 紧邻。
8.如前述权利要求之一所述的单元，其特征在于，所述密封环(12)具有凸缘形状部分(33)，该凸缘形状部分在径向方向延伸以在使用中覆盖所述杆导引衬套的所述第一末端 (10)的面对所述减震器主体的内部的整个面(11)并且至少部分地由所述加强结构的所述凸缘形状部分(1 支撑，所述凸缘形状部分(1 介于所述密封环的所述凸缘形状部分 (33)和所述衬套的所述第一末端(10)之间；所述密封环的所述凸缘形状部分具有外径向变厚的周边边缘(34)，从而在未变形的情形下为大致环形的形状，该外径向变厚周边边缘咬合地接合形成在所述衬套的所述第一末端的周边边缘(36)上的环形凹槽(3 并在在使用中通过与所述减震器主体的所述侧壁( 干涉而进行配合以发挥静密封作用。
9.一种特别用于单管减震器(3)的杆O)的密封组件(8)，包括由弹性材料制成并具有环形密封唇状件(1 的密封环(12)，该环形密封唇状件向着所述唇状件(1 的对称轴 (A)在关于所述对称轴㈧的第一倾斜方向径向和轴向地伸出；以及加强结构(14)，例如金属的，该加强结构具有凸缘形状组件部分(1 和向着所述对称轴(A)倾斜地伸出但在与所述唇状件(13)伸出所在的方向相反的方向伸出的套筒形状部分(16)，该套筒形状部分 (16)嵌入在所述密封环中从而至少部分地让所述唇状件(1 位于所述唇状件(1 自身的根部部分(17)的侧面上；所述密封组件(8)的特征在于，它进一步包括咬合地安装在设置在与所述唇状件(1 的伸出方向相对的侧面上的所述密封环的环形座(19)中的加强环 (18)，以使得所述加强环(18)抵靠着所述根部部分(17)的面对所述套筒形状部分(16)的终端0 的侧面的第一侧面安置；所述加强环(18)在使用中适于由所述杆( 完全接合，由低摩擦系数但是比所述密封环的弹性材料更刚性的材料制成，并且轴向延伸直到位于至少所述终端02)的侧面，但是位于与所述加强结构相对的侧面上。
10.如权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述加强环(18)在径向截面中为大致 L形状的，并包括凸缘形状部分06)，其轴向容纳抵靠所述密封环的所述环形座的进入开口，以及另一套筒形状部分( )，另一套筒形状部分在其自由端与所述根部部分(17)的所述第一侧面接触配合；所述加强结构的所述套筒形状部分的所述终端0 在所述密封环(12)内在与所述另一套筒形状部分08)的轴向延伸方向相反的方向延伸一定长度，以使得所述密封唇状件(1 的所述根部部分(17)在相对侧面上保持夹持在所述加强环(18) 和至少部分地可弹性变形的所述加强结构的所述套筒形状部分(16)之间。
全文摘要
一种用于单管减震器杆的导引和密封单元，包括在使用中流体紧密地固定到减震器主体的内侧壁的衬套和驱动到在衬套的面对减震器主体内部的一端上的杯状座中的密封组件；所述密封组件包括由弹性材料制成并具有环形密封唇状件的密封环，该环形密封唇状件在杯状座内径向和轴向伸出以在使用中与杆接触配合；金属的加强结构，其具有凸缘形状部分，该凸缘形状部分邻接抵靠衬套的末端地安置，以及具有套筒形状部分，该套筒形状部分在杯状座内在与环形唇状件的方向相反的方向倾斜地延伸，该杯状座嵌在密封环中以在其根部部分的侧面上至少部分在唇状件的侧面；以及在与唇状件相对的侧面上咬合地安装在密封环上的加强环，其在使用中接合在杆上，由低摩擦系数但是比密封环的材料更刚性的材料制成并在至少部分地加强结构的套筒状部分侧面的座中轴向延伸。
文档编号F16F9/36GK102410333SQ201110225158
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月8日 优先权日2010年8月9日
发明者R.帕西诺 申请人:Skf公司