本实用新型涉及车桥油封领域，具体涉及一种结构改进的盒式ST型车桥油封。
背景技术：
作为公路运输的主力军，包括卡车、大型半挂车等大型工程车辆在大批量、重质量货物的运输上，起到了其他类型交通工具所不可替代的作用；同样地，大型客车、大型城市公交等大型乘用车辆，也在大、中规模的人员转运过程中发挥着举足轻重的作用。上述车辆，由于长时间工作在高负重、较高速度或频繁启停换挡转向的条件下，尤其是特殊工程车辆还长时间工作于恶劣环境中，车辆整车及其零部件的质量和性能稳定性都必须达到一个相当的高度。这其中，作为保证车桥内部机构运转时所需持续密封和润滑的关键部件，车桥油封显然也是影响车辆行驶安全的重要部件之一。一旦车桥油封出现失效或损坏，将会导致用于车桥内部机构润滑的润滑介质渗漏，使得润滑效果降低甚至消失，同时也会失去对车桥内外部之间的密封隔绝作用。在失去润滑和密封保护作用的情况下，车桥的使用寿命大大缩减，同时也严重威胁到车辆的形式安全。
以重型卡车车桥油封为例，由于其所承受的工况较为苛刻，故要求重新卡车用车桥油封必须能够承受高低温、高线速度、大负荷等工作条件，同时还需要具有接触摩擦阻力小、使用寿命长、耐介质、强度好、密封可靠等性能。目前，重新卡车车桥油封的原型和后续改进型一般基于德国技术开发的橡胶骨架油封转用、改进或再开发而来。这类橡胶骨架油封一般包括三个部分：密封体、加强骨架和锁紧螺旋自紧弹簧，其中密封体按照不同部位又分为外缘、密封唇和防尘唇等。其工作原理，是通过内嵌或内包裹金属制加强骨架的橡胶密封体的外缘定位紧固于保持静止的车桥腔体内，然后通过密封唇和防尘唇与转动轴之间接触形成动态或静态密封从而达到车桥运转或静止过程中的密封和内外隔离需要。由于密封体为橡胶制品，具备软弹性，因此在机械震动和密封流体压力变动下人可保持稳定的密封作用，并起到保持唇部与转动轴表面稳定接触状态的作用。但是，其随着使用时间的增加而逐渐老化、变形，老化变形后其所产生的自紧力逐渐减弱，密封功能逐渐丧失。此时，通过配合安装于密封唇上的自紧弹簧可以实现对密封唇自紧力的补偿，从而提高油封密封隔离的效果，同时延长油封的使用寿命。
但是，采用上述结构或者基于上述结构改进的车桥油封，由于其基础技术并不以我国实情出发，故在实际使用过程中经常出现漏油的情况。究其根本原因在于，原基础技术是按照不超载的情况设计而来。即是说，一辆核定载重25吨的卡车，总负载在25吨及以下，那么上述结构的车桥油封在使用寿命期间基本能够密封不渗漏的标准。但实际的情况往往是，卡车车主为了增加利润而大幅度超载。这种情况下，由于车桥变形严重造成车桥与油封之间形成了极大的偏心度，使油封不同程度的受力不均匀而产生较大的曲挠，加之上述结构自身的抗轴偏心能力较差，在准新车的状态下车桥就可能发生漏油的情况。除了上述不能在超载情况下保证密封效果的情况外，由于密封体与传动轴直接接触，若传动轴的表面粗糙度较大，将对材质为橡胶的密封体造成不可逆的磨损，进而影响到后者密封能力的实现。因此，使用上述系统密封时，对旋转轴的包括表面粗糙度、纹理、表面硬度等在内的表面情况要求极高，这无形中间接增加了车桥的整体工艺难度和成本。
根据上述情况，市面上出现了一批复合式的车桥橡胶油封，相比于传统橡胶骨架油封，其通过增加安装于旋转轴上的第二骨架和添加有径向副唇的密封体来允许较小的径向和轴向跳动，从而提高油封的抗轴偏心能力。但是，这种复合式的车桥橡胶油封，其本质仍然是传统橡胶骨架油封的改进型式。虽然通过改进，性能有一定的提升，但提升幅度小，仍不能完全解决大型或重型车车桥漏油的问题。同时此类复合式的车桥橡胶油封，由于需要两个骨架间的精密配合，故其装配工艺的精度要求高，这使得加工过程复杂化，加工成本提高。
盒式结构的车桥油封，目前市面上有提及，但种类极少，其主要优点在于包裹结构便于运输和保护，避免了前述油封在运输中由于密封唇外露而意外损伤的风险。但大部分盒式结构的车桥密封依然沿用传统橡胶骨架油封的结构作为设计基础，其对密封效果和抗轴偏心能力的改善有限。其次，多采用一对骨架对置的单层结构，安装精度要求同复合式油封，因此安装过程较为繁琐，安装成本较高。再者，橡胶层对金属骨架多采用半包裹式的结构，部分骨架暴露在严苛的工况环境下，导致油封整体的使用寿命得不到保障。最后，由于盒式结构内部易淤积润滑介质，而现有盒式油封并无良好的散热结构，这极易造成油封内部温度升高，加之炽热润滑介质直接飞溅至密封唇上，使密封唇同时受热受压，致使后者的加速老化变形，密封性能散失，从而导致油封失效、漏油。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种结构改进的盒式ST型车桥油封，以解决现有车桥油封在高动态偏心和曲挠的情况下无法稳定实现密封隔离功能、散热性能差的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种结构改进的盒式ST型车桥油封，其为环状结构，包括外密封体和设置于外密封体内且与外密封体之间成间隙配合的轴套体；所述外密封体包括外金属骨架和包覆于外金属骨架外径侧的外橡胶体；所述轴套体包括轴套和包覆于轴套内径侧的轴套橡胶体；还包括设置于外密封体和轴套体之间的且与外密封体内径侧之间成过盈配合的主密封体；所述主密封体包括支撑骨架和填充于外金属骨架和支撑骨架之间的主橡胶体；所述主橡胶体靠近轴套一端设置有与轴套外径侧接触的副密封唇；所述主橡胶体靠近轴套一端的介质侧端面上设置有主密封唇；所述主密封唇与轴套外径侧过盈接触；所述主密封体介质侧设置有与主密封体相邻的且一端固定于外金属骨架介质侧端部、另一端与轴套外径侧之间成间隙配合的散热板；所述散热板上设置有若干个散热扰流孔。
本技术方案的工作原理和过程如下：
作为车桥运转中的密封配件，工作前需要将本技术方案中所述的盒式ST型车桥油封安装于车桥的相应部位。安装时，将油封套装于车桥传动轴的轴颈上，由于轴套橡胶体内径与传动轴轴颈直径之间成过盈配合，加之轴套对轴套橡胶体的挤压作用，能够产生足够的径向预紧力和轴向摩擦力，使得油封的轴套体被牢牢固定于传动轴轴颈上而不产生任何径向和轴向的偏移。与此同时，外密封体也嵌入到车桥端部预设的油封安装孔中。由于外密封体外径与油封安装孔径之间同样成过盈配合，与轴套体与传动轴轴颈之间的紧固原理相同，油封的外密封体同样被牢牢固定于油封安装孔中而不产生任何径向和轴向的偏移。需要注意的是，进行安装时，散热板所在的一侧为油封的介质侧，即散热板一侧朝向车桥内部且直接与车桥内润滑润滑介质接触。至此，安装过程完成。需要强调的是，上述安装过程仅为实现油封安装方式的一种，其他合理的的、能够实现安装的方法均可用于本技术方案所述油封的安装。盒式结构的优点在于：油封本身为整体结构，起密封作用的有效部位均包裹于盒式结构内，避免了因装配时旋转轴上的氧化皮、切屑、杂质污染物等侵入有效部位而使得密封性能减弱或失效；结构紧凑，安装便宜，降低了对油封的安装环境要求，不用过多苛刻地对安装偶件、安装环境等进行严格的清洁度控制；由于轴套与传动轴为固定连接，不存在发生摩擦的情况，因此对传动轴的表面状态，如表面粗糙度、加工纹理方式和热处理表面硬度等的要求降低，有效地降低了因传动轴精加工所带来的昂贵的车桥制造成本。
工作时，由于主密封唇与轴套体内壁之间成过盈配合，因此无论轴套体随旋转轴如何运动，主密封唇的唇口始终保持与轴套体外径紧密贴合，使得主密封体内部形成了一个密闭的腔体，从而实现了对车桥内部润滑介质的密封作用。由于外密封体和轴套体间成间隙配合，故允许轴套体随传动轴的运动而发生偏心、跳动和曲挠时依然能够保保持油封整体结构的完整性。在上述情况中，区别于传统骨架油封在旋转轴发生高动态偏心、跳动和曲挠时部分密封唇变形而不能很好贴合旋转轴的情况，由于本技术方案中所用主密封唇具有很好的挠性且采用与轴套体紧密贴合的宽唇设计，能够随轴套的运动而进行足够的自由形变，从而保证不脱离与轴套体紧密贴合的状态。因此，能够在传动轴发生高动态偏心、跳动和曲挠时依然保持良好的密封性能。与此同时，取消了传动骨架油封中的自紧弹簧结构，有效地避免了自紧弹簧在旋转轴发生高动态偏心、跳动和曲挠时，易产生不可逆形变而进一步减弱与之相连接的密封唇密封性能补偿不足的问题，同时也简化了油封的制备工艺，降低了油封的制造成本。此外，通过增加副密封唇结构：第一；外侧迷宫密封可能失效的情况下，其同样起到防尘的作用，提供了第四级密封保障，提高了油封防尘、防泥水性能的可靠性，对外部可能进入或卷入的灰尘、泥沙和碎石等异物进行阻隔而实现对主密封唇的保护作用，延长了主密封唇的使用寿命；第二、由于副密封唇的加入，在主密封唇和副密封唇之间形成了一个腔体，腔体内可以保有少量的润滑脂，从而避免主密封唇与轴套间在工作转动时产生干摩擦，从而进一步保护了主密封唇，进而大幅度提高了油封的整体密封性能。最后，由于油封介质侧配备带散热扰流孔的散热板，当受车桥内部机构运转带动的润滑介质在散热扰流孔流入和流出时，部分热量被散热板吸收并向油封外部辐射，从而降低了与主密封唇接触的润滑介质的温度，进而避免了主密封唇受热加速老化的问题，有效地延长了主密封唇的使用寿命，保障了油封在长期使用过程中有效稳定的密封性能。同时，利用散热扰流孔的性质，使得润滑介质之间产生相互冲撞而形成扰流，从而减小了主密封唇处的介质压力，进而保障了主密封唇在长时间运转过程中始终具备良好的密封性能。
由上述工作原理和工作过程可知，本技术方案中创新性地改进了盒式车桥油封的结构，允许轴套体随传动轴的运动而发生偏心、跳动和曲挠时依然能够保保持油封整体结构的完整性。在原有结构内部增加了主密封体结构，区别于传统骨架油封，其中的主密封唇能够随轴套的运动而进行足够的自由形变，从而保证不脱离与轴套体紧密贴合的状态，能进而在旋转轴发生高动态偏心、跳动和曲挠时依然保持良好的密封性能；取消了传统骨架油封中自紧弹簧的使用，有效地避免了自紧弹簧产生不可逆形变时进一步减弱与之相连接的密封唇密封性能补偿不足的问题，简化了油封的制备工艺，降低了油封的制造成本。副密封唇结构设计，能够起到补充密封作用和主密封唇的保护作用，有效地提高了油封整体密封性能的可靠性。在原有结构内部增加了带散热扰流孔的散热板结构，能够降低润滑介质温度并使润滑介质并形成扰流，一方面避免了主密封唇因过渡受热、老化变形而失去挠性，另一方面降低减小了主密封唇处的介质压力，进而保障了主密封唇在长时间运转过程中始终具备良好的密封性能。
优选地，所述主密封唇的唇口部位设置有回油槽。这样，能够增加回油效果，进一步降低唇下温升和摩擦时的高温产生，从而减少唇口磨损以增加主密封唇的密封效果和使用寿命；
进一步地，所述外橡胶体外径表面和所述轴套橡胶体内径表面均设有波浪型凸缘结构。相较于平面结构，波浪型凸缘结构能够有效地减小安装过程中的安装阻力，使得安装过程更加容易，且无需要求严苛的安装器具来实现油封在车桥上的压装过程；同时，波浪型凸缘结构为安装过程中橡胶体的变形留出了余量，有效地避免了安装过程中可能存在的因强行压装而导致胶体损坏或橡胶体装入后尾部堆积的问题。
进一步地，所述所述轴套橡胶体的空气侧设置有不少于两道的且与外金属骨架内壁相接触的弹性唇。通过增设弹性唇，与副密封唇和轴套体在油封空气侧共同形成复杂的多级迷宫结构。这种多级迷宫结构相较于现有技术中的采用防尘唇或单级迷宫的防尘结构，具有更好地防尘泥效果，从而进一步保护了油封内部的密封部件，提升了油封密封隔离性能的可靠性。同时，所设置弹性唇又可以充当辅助密封唇，在主、副密封唇可能失效的情况下，起到一定的对润滑介质的密封隔离作用，延缓润滑介质的渗漏。
优选地，处于油封内部的弹性唇采用与主密封唇相同的结构，并与外密封体内壁过盈配合以保持紧密贴合。这样，在主、副密封唇可能失效的情况下，这部分弹性唇完全可以担负起油封的密封隔离功能，从而实现对润滑介质的密封作用。
进一步地，所述主密封唇的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有较好的自润滑性、较低的摩擦系数和较好的柔性，使用其作为主密封唇的制作材料，能够提升主密封唇的密封性能的可靠性和使用寿命，进而有效地降低了油封的故障率和维护成本。
进一步地，所述外密封体空气侧内缘与所述轴套体空气侧外缘之间的的间距为2～3mm。当间距为2～3mm，油封对旋转轴发生的高动态偏心、跳动和曲挠具有更高的容忍度，从而进一步提高了油封的对各种工况的适应性。
进一步地，所述外金属骨架与所述外橡胶体之间、所述轴套与所述轴套橡胶体之间、所述支撑骨架与主橡胶体之间和所述主橡胶体与所述主密封唇之间均设置有硫化粘接橡胶层。外金属骨架与所述外橡胶体之间、所述轴套与所述轴套橡胶体之间、所述支撑骨架与主橡胶体之间，和所述主橡胶体与所述主密封唇之间均通过在接触面涂覆硫化粘接胶后硫化处理得方式进行粘接，所形成的硫化粘接层能够使相互粘接的两个部件形成有机整体，有效地提高了油封各部件对运转、震动等工况的耐受性，进而提高了油封密封性的可靠性。
进一步地，所述散热板靠轴套体一端设置有不规则曲型结构。通过在散热板靠轴套体一端设置不规则曲面，能够加强对润滑介质的扰流作用，从而进一步减小主密封唇处的介质压力，进而保证后者密封性能。
综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：
(1)采用盒式结构，避免了因装配时旋转轴上的氧化皮、切屑、杂质污染物等侵入有效部位而使得密封性能减弱或失效；结构紧凑，安装便宜，降低了对油封的安装环境要求，不用过多苛刻地对安装偶件、安装环境等进行严格的清洁度控制；对旋转轴的表面状态，如表面粗糙度、加工纹理方式和热处理表面硬度等的要求降低，有效地降低了因旋转轴精加工所带来的昂贵的车桥制造成本；
(2)创新性地改进了盒式车桥油封的结构，允许轴套体随传动轴的运动而发生偏心、跳动和曲挠时依然能够保保持油封整体结构的完整性，在保证密封性能的同时，较现有技术对上述特殊工况具有更高的容忍度；
(3)增加了主密封体结构，其中的主密封唇能够随轴套的运动而进行足够的自由形变，从而保证不脱离与轴套体紧密贴合的状态，能进而旋转轴发生高动态偏心、跳动和曲挠时依然保持良好的密封性能；
(4)取消了传统骨架油封中自紧弹簧的使用，有效地避免了自紧弹簧产生不可逆形变时进一步减弱与之相连接的密封唇密封性能的问题，简化了油封的制备工艺，降低了油封的制造成本；
(5)副密封唇结构设计，能够起到补充密封作用和主密封唇的保护作用，有效地提高了油封整体密封性能的可靠性；
(6)在原有结构内部增加了带散热扰流孔的散热板结构，能够降低润滑介质温度并使润滑介质并形成扰流，一方面避免了主密封唇因过渡受热、老化变形而失去挠性，另一方面降低减小了主密封唇处的介质压力，进而保障了主密封唇在长时间运转过程中始终具备良好的密封性能；
(7)主密封唇具有优良的密封效果和充足的使用寿命，保证了油封整体密封性能的可靠性；
(8)便于安装，无需要求严苛的安装器具来实现油封在车桥上的精确压装过程；
(10)油封空气侧采用平滑的端面结构可有效阻止灰尘、泥沙等污染物的附着；
(11)多级迷宫结构具有更好地防尘泥效果，从而进一步保护了油封内部的密封部件，提升了油封密封隔离性能的可靠性；
(12)弹性唇可以充当辅助密封唇，在主、副密封唇可能失效的情况下，起到一定的对润滑介质的密封隔离作用，延缓润滑介质的渗漏；更进一步，可以提到主、副密封唇成为油封实现密封隔离功能的主要功能部件；
(13)橡胶体与骨架之间均采用硫化方式进行粘接而形成有机整体，具有优异的对运转、震动等工况的耐受性。
附图说明
图1是本实用新型中一种结构改进的盒式ST型车桥油封的结构示意图
图中标记为：1-支撑骨架，2-外橡胶体，3-外金属骨架，4-主橡胶体，5-副密封唇，6- 主密封唇，7-散热扰流孔，8-散热板，9-轴套，10-轴套橡胶体，11-弹性唇。
图1中，A所处区域表示空气侧，B所持区域表示介质侧。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合图1和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
如图1，一种结构改进的盒式ST型车桥油封，其为环状结构，包括外密封体和设置于外密封体内且与外密封体之间成间隙配合的轴套体；所述外密封体包括外金属骨架3和包覆于外金属骨架3外径侧的外橡胶体2；所述轴套体包括轴套9和包覆于轴套9内径侧的轴套橡胶体10；还包括设置于外密封体和轴套9体之间的且与外密封体内径侧之间成过盈配合的主密封体；所述主密封体包括支撑骨架1和填充于外金属骨架3和支撑骨架1之间的主橡胶体4；所述主橡胶体4靠近轴套9一端设置有与轴套9外径侧接触的副密封唇5；所述主橡胶体4靠近轴套9一端的介质侧端面上设置有主密封唇6；所述主密封唇6与轴套9外径侧接触；所述主密封体介质侧设置有与主密封体相邻的且一端固定于外金属骨架3介质侧端部、另一端与轴套9外径侧之间成间隙配合的散热板8；所述散热板8上设置有若干个散热扰流孔7。
优选地，处于油封内部的弹性唇采用与主密封唇相同的结构，并与外密封体内壁过盈配合以保持紧密贴合。这样，在主、副密封唇可能失效的情况下，这部分弹性唇完全可以担负起油封的密封隔离功能，从而实现对润滑介质的密封作用。
实施例2
基于实施例1，如图1，为了提高油封安装的便利性，减少安装时的工时和工具成本，进行了如下改进：所述外橡胶体2外径表面和所述轴套橡胶体10内径表面均设有波浪型凸缘结构。
相较于平面结构，波浪型凸缘结构能够有效地减小安装过程中的安装阻力，使得安装过程更加容易，且无需要求严苛的安装器具来实现油封在车桥上的压装过程；同时，波浪型凸缘结构为安装过程中橡胶体的变形留出了裕量，有效地避免了安装过程中可能存在的因强行压装而导致胶体损坏和橡胶体装入后尾部堆积的问题。
实施例3
基于实施例1，如图1，为了提高油封安装的便利性，减少安装时的工时和工具成本，进行了如下改进：所述所述轴套橡胶体10的空气侧设置有不少于两道的且与外金属骨架3 内壁相接触的弹性唇11。
通过增设弹性唇，与副密封唇和轴套体在油封空气侧共同形成复杂的多级迷宫结构。这种多级迷宫结构相较于现有技术中的采用防尘唇或单级迷宫的防尘结构，具有更好地防尘泥效果，从而进一步保护了油封内部的密封部件，提升了油封密封隔离性能的可靠性。同时，所设置弹性唇又可以充当辅助密封唇，在主、副密封唇可能失效的情况下，起到一定的对润滑介质的密封隔离作用，延缓润滑介质的渗漏。
优选地，处于油封内部的弹性唇采用与主密封唇相同的结构，并与外密封体内壁过盈配合以保持紧密贴合。这样，在主、副密封唇可能失效的情况下，这部分弹性唇完全可以担负起油封的密封隔离功能，从而实现对润滑介质的密封作用。
实施例3
基于实施例1，为了提高主密封唇的密封性能的可靠性和使用寿命，进行了如下改进：所述主密封唇6的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有较好的自润滑性、较低的摩擦系数和较好的柔性，使用其作为主密封唇的制作材料，能够提升主密封唇的密封性能的可靠性和使用寿命，进而有效地降低了油封的故障率和维护成本。
实施例4
基于实施例1，如图1，为了进一步提高油封对各种工况的适应性，进行了如下改进：所述外密封体空气侧内缘与所述轴套体空气侧外缘之间的的间距为2～3mm。当间距为2～ 3mm，油封对传动轴发生的高动态偏心、跳动和曲挠具有更高的容忍度，从而进一步提高了油封的对各种工况的适应性。
实施例5
基于实施例1，为了提高各部件的可靠性以保证油封的整体可靠性，进行了如下改进：所述外金属骨架3与所述外橡胶体2之间、所述轴套9与所述轴套橡胶体10之间、所述支撑骨架1与主橡胶体4之间和所述主橡胶体4与所述主密封唇6之间均设置有硫化粘接层。
外金属骨架与所述外橡胶体之间、所述轴套与所述轴套橡胶体之间、所述支撑骨架与主橡胶体之间和所述主橡胶体与所述主密封唇之间均通过在接触面涂覆硫化粘接胶后硫化处理得方式进行粘接，所形成的硫化粘接层能够使相互粘接的两个部件形成有机整体，有效地提高了油封各部件对运转、震动等工况的耐受性，进而提高了油封密封性的可靠性。
实施例6
基于实施例1，如图1，为了进一步提高散热板的扰流作用，进行了如下改进：所述散热板8靠轴套体一端设置有不规则曲型结构。通过在散热板靠轴套体一端设置不规则曲面，能够加强对润滑介质的扰流作用，从而进一步减小主密封唇处的介质压力，进而保证后者密封性能。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。