用于机器系统的套式密封件及方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及在机器系统中的枢转部件之间的密封，并且更具体地涉及在机器部件之间的轴向压缩的套式密封件，以在其中形成储存轴向压缩能量的径向向外隆起。
【背景技术】
[0002]在机器系统中使用各种不同类型的密封件。在相对于彼此可移动的机器系统部件的情况中，提供有效的防液体或防碎肩的密封件可带来特殊的挑战。一方面，可能存在的固有困难在于，在部件接触密封件相对于彼此移动处排除或阻止液体或碎肩的漏出。此外，相对运动可导致密封件和/或所关注的机器部件的磨损。将理解的是，在被试图密封的部件具有多个运动自由度的机器系统的情况中，开发能在三维空间中兼容主题部件的全部或甚至多个不同构造并且仍能实现合理的使用寿命的密封系统可能是非常困难的，时常需要对很多不同的设计重复进行现场测试或模拟测试。
[0003]对于Hassan的第3，322，445号美国专利提出一种球形接头密封，其旨在限制灰尘、水或其他杂质进入到接头内部，同时将润滑剂保持在密封件内。虽然Hassan可足够起作用，但是在其预期的使用环境之外，可能存在关于该密封件适应性范围的限制。
【发明内容】
[0004]在一个方面中，一种机器系统包括第一机器部件、第二机器部件和接头组件，第二机器部件在有限的角枢转范围内相对于第一机器部件可枢转，接头组件连接第一和第二部件并包括在它们之间密封的套式密封件。套式密封件限定在第一和第二轴向端部之间延伸的中心轴线，并且第一和第二密封圈分别放置在第一和第二轴向端部处。第一密封圈与第一机器部件径向接触，并且第二密封圈与第二机器部件轴向接触。套式密封件在第一和第二机器部件之间保持轴向压缩，并且包括储存轴向压缩能量的径向向外隆起，使得第二密封圈被偏压使其抵靠第二机器部件。
[0005]在另一个方面，提供一种用于接头组件的套式密封件，接头组件连接在有限的角枢转范围内相对于彼此可枢转的第一与第二机器部件。套式密封件包括弹性密封件主体，其限定中心轴线并包括主体壁，该主体壁在第一轴向主体端和第二轴向主体端之间延伸，并在周向上围绕中心轴线。第一轴向主体端限定较大直径的圆形开口，而第二轴向主体端限定较小直径的圆形开口。第一密封圈位于第一轴向主体端处，并且包括可放置为与第一机器部件径向接触的暴露的外径向表面。第二密封圈位于第二轴向主体端处，并且包括可放置为与第二机器部件轴向接触而的暴露的外轴向表面。弹性密封件主体进一步限定轴向主体长度，并且处于静止构造中，在静止构造中，主体壁形成从第一到第二轴向主体端延伸轴向主体端长度的大部分的曲线形锥部。响应于在第一和第二机器部件之间的轴向压缩，弹性密封件主体可变形到挤压构造，在挤压构造中主体壁形成储存轴向压缩能量的径向向外隆起，以偏压第二密封圈使其抵靠第二机器部件。
[0006]在又一方面，一种用于组装机器系统的方法，其包括使放置在套式密封件的第一端处的第一密封圈的外径向表面与机器系统中的第一部件接触，并且使放置在套式密封件的第二端的第二密封圈的外轴向表面与机器系统中的第二部件接触。所述方法还包括，在第一及第二部件之间压缩套式密封件，使得所述套式密封件从具有延伸于第一和第二端之间的曲线形锥部的静止构造变为形成隆起以储存压缩能量的挤压构造。所述方法还包括，经由所储存的压缩能量，偏压第二密封圈使其抵靠第二部件，以及在有限的角枢转范围内可枢转地将第一部件与第二部件连接，使得所述套式密封件被保持在其间的挤压构造中。
【附图说明】
[0007]图1是根据一个实施例的具有机器系统的机器的示意性侧视图；
[0008]图2是根据一个实施例的机器系统的示意图；
[0009]图3是图2的机器系统的一部分的剖视图；
[0010]图4是根据一个实施例的套式密封件的立体图；
[0011]图5是图4的套式密封件的侧剖视示意图；
[0012]图6是图2的机器系统一部分的局部侧剖视图；
[0013]图7是与图6类似的侧剖视图，其中机器系统的部件相对于彼此倾斜；以及
[0014]图8是根据一个实施例的在套式密封件安装期间的力与位移对比的曲线图。
【具体实施方式】
[0015]参照图1，其中分别示出根据本发明的越野载重车背景下的机器10，其具有机架12、安装于机架12上的倾卸式车身16、以及前部一组和后部一组地面接合元件14和15中的分别每组地面接合元件。机器10还包括机器系统20。在示出的实例中，机器系统20包括经由转向盘22或定位在操作员驾驶室18中的类似部件可控制的转向系统。系统20在一些实施例中可自动操作。系统20包括可移动机器部件24以及另一可移动机器部件26，并且部件24和26相对于彼此可枢转。为了理解本发明，部件24或26中的任一个可以理解为“第一”或“第二”机器部件。接头组件30在有限的角枢转范围内连接部件24和部件26。接头组件30包括密封于第一部件24和第二部件26之间的套式密封件34。系统20还可以包括另一移动部件28以及连接部件24与部件28的另一接头组件32，其类似地在有限的角枢转范围内可枢转。接头组件32还可以包括密封于部件24和部件28之间的套式密封件34。套式密封件34可以彼此大致相同，并且本文中进一步讨论的，另外的接头组件和另外的大致相同的密封式套件可以用于机器系统20的其他地方。
[0016]如上所述，系统20还可以包括转向系统，并且机器10可以包括地面接合型机器，例如载重车。如下文中进一步描述的，部件24可以包括转向臂，并且部件26和28中的每一个部件可以包括用于致动部件24的连杆。在图1中可见的前部地面接合元件14可以是轮组件36的一部分，还包括轮架38，轮架38构造为用于联接机架12并支撑地面接合元件14以围绕轴线40旋转。平行于地面接合元件14的这种旋转，相反的并且大致镜像的轮组件类似地旋转(图1中不可见)，以使得机器10能够以传统的方式转向。从以下描述中将容易看到，套式密封件34可特别地构造为在相应的部件之间密封，并且可以以无需对机器系统20中的任何关联接头组件进行日常润滑的方式运行，其大大优于可能需要每天一次甚至每天多次润滑维护接头密封件并且清除碎肩的类似系统。
[0017]现参考图2，更详细地示出系统20。如上所述，部件24可以包括转向臂，该转向臂可以进一步构造为与轮组件36联接的外转向臂。系统20还可以包括可枢转的中心转向臂42，中心转向臂42具有构造为与机器10的机架12联接的安装轴44。同样如上所述，部件26可以包括联接部件24与机架12的连杆。部件28可以包括联接部件24与中心臂42的第二连杆。在示出的实施例中，系统20还包括构造为联接到机器10的机架12的液压致动器48。致动器48可以包括液压缸50，而且还包括部件或连杆26。因而本领域技术人员将理解连杆26可以以常规方式在汽缸50内往复运动用于对机器10进行转向。部件28或第二连杆28可以包括刚性连杆，与可伸缩的杆26不同。
[0018]系统20还包括第二外转向臂52、以及枢转地联接外转向臂52与机架12和中心臂42的另外的连杆54和56。第二液压致动器58可以包括连杆54和液压缸60。另外的接头组件62和64可以将连杆54和56以与结合转向臂24描述的方式大致相同的方式联接到转向臂52。另外的接头组件66和68可以可枢转地连接连杆28和56与中心臂42。在一些实施例中，另外的接头组件可以用于可枢转地连接致动器48和58与机器10中的机架12。本文所述的所有接头组