CN106795909A - 用于机器的接头的密封构件 - Google Patents

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Abstract

一种用于能够围绕轴(112)的旋转轴线(RA)移动的枢转构件(114)之间的接头的密封构件(110，111；510，511)包括环(130，330，530，630)、凸缘(132，332)和***在其间的弹性易弯曲的中间部分(134，334；534，634)。环(130，330，530，630)包括沿着纵向轴线(LA)彼此间隔开设置的环形的远端环面和近端环面(210，212)。凸缘(132，332)包括沿着纵向轴线(LA)彼此间隔开设置的一对凸缘面(230，231；430，431)。凸缘(132，332)包括分别在其外凸缘周边和内凸缘周边(235，238)处在所述对凸缘面(230，231；430，431)之间沿着纵向轴线(LA)延伸的外凸缘表面和内凸缘表面(233，237)。中间部分(134，334；534，634)具有环绕并且连接至环(130，330，530，630)的外圆周环表面(214)的环端部(247)和连接至凸缘(132，332)的内凸缘表面(237)的凸缘端部(248)，以使得环(130，330，530，630)能够关于凸缘(132，332)相对移动。

Description

用于机器的接头的密封构件
技术领域
本发明专利大体上涉及一种用于机器的接头组件的密封构件，更具体地，涉及一种用于非公路机器的接头组件的免维护轴承的密封构件。
背景技术
非公路机器在各种环境中操作。这种机器可以包括具有框架部件的底盘，框架部件可关于底盘枢转地移动，底盘支撑诸如车轮的一个或多个地面接合装置。框架部件可以通过具有轴承的接头组件枢转地附接至主底盘。如果诸如泥浆的污染物渗透入轴承，轴承可能损坏或受损。例如，如果碎屑在轴承中积聚，轴承的操作可能受损，使得轴承经受导致早期失效或损坏轴承的增加的机械负载。期望提供保护轴承不受外界环境的影响的坚固密封。
美国专利申请公开第2014/0203518号题为“无需炉后固化形成的弹性体轴密封构件”，并且涉及一种弹性体密封构件(20)，例如用于机动车辆的轴密封。弹性体密封(20)包括化学地联接到金属密封环(24)的弹性体化合物(22)，他在无需炉后固化步骤的情况下形成。弹性体密封(20)的弹性模量为6.0MPa至13.0MPa，拉伸强度为11.1MPa至14.8MPa。弹性体化合物(22)包括52.0-68.0％(以重量计)的氟弹性体、20.0-35.0％(以重量计)的硅酸钙和5.0-15.0％(以重量计)的硅藻土。弹性体化合物(22)在压塑或注塑成型步骤过程中完全固化并化学联接到金属密封环(24)，因此不需要炉后固化步骤。
应当理解的是，本发明人提出的背景技术说明是用来帮助读者，并不能被认为表明任何所指出的问题本身在本领域中被认可。虽然所述原理在某些方面和实施例中可以解决其他***中本身存在的一些问题，但应当理解的是，受保护的发明创造的范围由所附权利要求书限定，而不是由所公开的特征解决这里给出的任何具体问题的能力来限定。
发明内容
在一实施例中，本发明描述了一种密封构件，其用于能够围绕轴的旋转轴线移动的枢转构件之间的接头。该密封构件包括环、凸缘以及***环和凸缘之间的中间部分。
环包括远端环面、近端环面和外圆周环表面。远端环面和近端环面都为环形并且都沿着纵向轴线彼此间隔开设置。外圆周环表面在其外环周边处在远端环面与近端环面之间沿着纵向轴线延伸并且环绕远端环面和近端环面。
凸缘沿着纵向轴线距离近端环面比距离远端环面近。凸缘包括沿着纵向轴线彼此间隔开设置的一对凸缘面。凸缘包括在其外凸缘周边处在一对凸缘面之间沿着纵向轴线延伸的外凸缘表面。凸缘包括在外凸缘表面内径向设置且在其内凸缘周边处在一对凸缘面之间沿着纵向轴线延伸的内圆周凸缘表面。内圆周凸缘表面限定凸缘开口。
中间部分是弹性易弯曲的。中间部分具有环端部和凸缘端部。中间部分的环端部环绕并且连接至环的外圆周环表面。中间部分的凸缘端部连接至凸缘的内圆周凸缘表面，使得环关于凸缘相对移动。
在另一实施例中，提供了一种用于机器的接头组件。接头组件包括限定旋转轴线的且包括从其径向突出的肩部部分的轴、关于轴安装使得枢转构件关于轴绕旋转轴线枢转的枢转构件以及安装至枢转构件的且关于轴绕旋转轴线枢转的密封构件。密封构件包括环、凸缘和沿着旋转轴线***环与凸缘之间的中间部分。
环包括远端环面、近端环面、内圆周环表面和外圆周环表面。远端环面和近端环面都为环形并且都沿着旋转轴线彼此间隔开设置。内圆周环表面和外圆周环表面分别在其内环周边和外环周边处在远端环面和近端环面之间沿着旋转轴线延伸。内圆周环表面限定环开口。轴延伸穿过环开口。远端环面与轴的肩部部分处于接触关系。
凸缘安装至枢转构件。凸缘包括沿着旋转轴线彼此间隔开设置的一对凸缘面。凸缘包括在其内凸缘周边处在一对凸缘面之间沿着旋转轴线延伸的内圆周凸缘表面。内圆周凸缘表面限定凸缘开口。轴延伸穿过凸缘开口。
中间部分是弹性易弯曲的。中间部分具有环端部和凸缘端部。中间部分的环端部环绕并且连接至环的外圆周环表面。中间部分的凸缘端部连接至凸缘的内圆周凸缘表面，使得环关于凸缘相对移动。中间部分限定中间通道。轴延伸穿过中间通道。
公开的原理的进一步与替代的方面和特征将从下面的详细描述以和附图中领会。应当领会到，与用于本文所公开机器的接头组件的密封构件相关的原理能在其他和不同实施例中实施并且能在各种方面进行修改。因此，应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的和说明性的，并且不会限制所附权利要求书的范围。
附图说明
图1是适于与具有根据本发明的原理构造的密封构件的实施例的接头组件的实施例结合使用的形式为非公路卡车的机器的实施例的示意性侧视图。
图2是图1的机器的底盘的局部底部平面图。
图3是图1的接头组件的放大局部透视图。
图4是图3的接头组件的纵向剖视图。
图5是第一密封构件的安装端部平面图，第一密封构件根据本发明的原理构造并且适合用于图3的接头组件。
图6是沿图5中的线VI-VI截取的图5的密封构件的横截面图。
图7是图5的密封构件的凸缘的安装端部平面图。
图8是沿图7中的线VIII-VIII截取的图7的凸缘的横截面图。
图9是图5的密封构件的环的安装端部平面图。
图10是沿图9中的线X-X截取的图9的环的横截面图。
图11是第二密封构件的安装端部平面图，第二密封构件根据本发明的原理构造并且适合用于图3的接头组件。
图12是沿图11中的线XII-XII截取的图11的密封构件的横截面图。
图13是图11的密封构件的凸缘的安装端部平面图。
图14是沿图13中的线XIV-XIV截取的图13的凸缘的横截面图。
图13的凸缘的横截面图。
图15是接头组件的实施例的部分的图解剖视图，处于部分组装位置的接头组件根据本发明的原理构造。
图16是如图15的视图，但是示出了处于组装位置的接头组件的部分。
图17是如图16的视图，但是示出了处于失准位置的接头组件的部分。
应当理解的是，附图不必一定按比例，并且所公开的实施例有时以图解方式及局部视图方式示出。在某些情况下，可能省略了那些对于理解本发明来说不必要的详细说明或使其他细节难以理解的详细说明。当然，应当理解的是，本发明并不限于本文所示的具体实施例。
具体实施方式
本发明总体上涉及一种机器的接头组件。在实施例中，本发明涉及用于机器的接头组件的密封构件。在实施例中，本发明涉及用于非公路机器的接头组件的自润滑轴承的密封构件。
在实施例中，提供了一种密封构件，用于可围绕轴的旋转轴线移动的枢转构件之间的接头。密封构件可以包括环、凸缘、以及***环和凸缘之间的弹性易弯曲中间部分。在实施例中，环和凸缘都比中间部分更具刚性。
在实施例中，接头组件包括限定旋转轴线的轴、关于轴安装使得枢转构件关于轴绕旋转轴线枢转的枢转构件以及安装至枢转构件的且关于轴绕旋转轴线枢转的密封构件。密封构件包括环、凸缘和沿着旋转轴线***环与凸缘之间的中间部分。中间部分是弹性易弯曲的，并且环和凸缘比中间部分更具刚性。在实施例中，根据本发明的原理构造的一对密封构件包括在接头组件中，其中一个密封构件经由相应的凸缘安装至枢转构件的每一侧。
在实施例中，可以在枢转构件和轴之间***轴承。在实施例中，轴承可以是免维护轴承，其被设计为安装后无需在轴承界面施加额外的润滑剂即可使用。
在实施例中，环可以与轴处于接触靠近关系，它们之间存在滑动配件，使得环关于轴绕旋转轴线枢转。密封构件可以安装至枢转构件，使得中间部分沿着旋转轴线被压缩，使得环被推离枢转构件从而与关联的肩部处于邻接关系并且从轴径向突出。
现在参照附图，图1示出了形式为非公路卡车的机器50的一个示例性实施例。在所示的实施例中，机器50是大型自行式非公路车辆，其能够在诸如采矿等工作中承载数吨材料。机器50具有底盘55，其支撑操作员控制台60，动力***62，驱动***64和倾卸式主体68。
在其他实施例中，机器50可以是适用于具有根据本发明的原理构造的密封构件的接头组件的任何其他合适机器。这种机器的示例包括用于建筑、农业、采矿、林业、运输和其他类似工业的移动或固定机器。在一些实施例中，机器50可以是挖掘机、轮式装载机、反铲挖掘机、起重机、压实机、推土机、轮式拖拉机－刮土机、材料处理机或包括具有密封构件的接头组件的任何其他合适机器。
操作员控制台60包括用于通过动力***62操作机器50的控制装置。所示的操作员控制台60被配置为限定内部舱室70，内部舱室70内安装有操作者控制装置，并可通过门72进出。具体地，操作员控制台60可以包括一个或多个操作员接口装置，其被配置为，例如，由机器操作者使用以操纵机器50并用机器50执行各种任务。操作员接口装置的示例包括但不限于，行业中众所周知和可理解的操纵杆、方向盘和/或踏板。
动力***62被配置为向机器50供应动力。动力***62可操作地安装有操作员控制台60以接纳来自操作员控制台60的控制装置的控制信号，并安装有驱动***64和倾卸式主体68以根据从操作员控制台60接纳到的信号选择性地操作驱动***64和倾卸式主体68。如本领域普通技术人员所理解的，动力***62适于提供用于推进驱动***64以及操作倾卸式主体68的操作动力。
在实施例中，动力***62可以包括发动机、冷却***或装置、变速器和液压***，并且例如，至少部分地容纳在由底盘55支撑的发动机舱75内。在实施例中，发动机可以是任何合适的发动机，例如，内燃发动机、柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或任何其他类型的合适发动机。在实施例中，动力***62可以包括多个发动机。冷却***可以被配置为冷却动力***62的发动机。
液压***可以包括多个部件，例如泵、阀和导管，以及液压流体储存器(未示出)。液压***以及机器中的其他***可以包括其自身的冷却装置。
倾卸式主体68限定了储存室，其被配置为，例如，在其内部承载有效载荷(例如挖掘材料)。倾卸式主体68通过一对枢转销82可枢转地附接到底盘55，枢转销82分别延伸穿过一对主体支撑件84，主体支撑件84从倾卸式主体68突起并且定位为朝向倾卸式主体的后端86，倾卸式主体68的每一侧上有一个后端86。枢转销82限定倾卸式主体枢转轴线，倾卸式主体68可相对于底盘55围绕该倾卸式主体枢转轴线旋转。倾卸式主体68可在存放位置(如图1所示)和完全倾斜的倾卸位置(如图1中的虚线所示)之间的行程范围内移动。
倾卸式主体68包括顶篷88，当倾卸式主体68处于存放位置时，顶篷88从倾卸式主体68向外延伸，如图1所示。当倾卸式主体68处于存放位置时，顶篷88在操作员控制台60上延伸，并且被配置为在倾卸式主体68装载过程中防止碎屑掉落到操作员控制台上。
在其他实施例中，还可以使用不同类型的倾卸式主体68。在实施例中，倾卸式主体68可以包括在其后端86的尾板，其适于在打开位置和关闭位置之间移动。
在实施例中，提供至少一个致动器90，其适于在存放位置和完全倾斜的倾卸位置之间的行程范围内选择性地移动倾卸式主体。在实施例中，致动器90可以是任何合适的致动器，例如，如本领域技术人员公知的诸如液压缸或液压气动缸等的可伸缩汽缸。在实施例中，机器50可以包括单个可伸缩汽缸，例如，本领域惯用的一对可伸缩汽缸，或者两个以上的汽缸以使倾卸式主体68选择性地枢转。
在所示实施例中，提供了形式为可伸缩汽缸90的一对致动器。每个可伸缩汽缸90可枢转地连接到底盘55和倾卸式主体68的相应侧。每个可伸缩汽缸90可在缩回位置(如图1所示)和伸出位置之间的行程范围内移动，以使倾卸式主体68分别位于存放位置和完全倾斜位置。
在所示实施例中，当汽缸90处于缩回位置时，倾卸式主体68处于存放位置，用于接纳那里的有效载荷。当汽缸90处于伸出位置时，倾卸式主体68的前端92相对于底盘55升高，以使倾卸式主体68围绕枢转轴线枢转到一系列倾卸位置中的一个，直到转到完全倾斜的倾卸位置，用于将存储在倾卸式主体68内的有效载荷从其后端86排出。倾卸式主体68的这种移动可以通过容纳在操作员控制台60中的操作员接口装置以常规方式来控制。
驱动***64可操作地布置为具有动力***62，以经由操作员站60发送的控制信号选择性地推进机器50。驱动***64包括如图示的实施例所示的诸如前轮80和后轮81的多个地面接合构件。在实施例中，驱动***64可以以履带驱动***、车轮驱动***或配置为推进机器50的任何其他类型的驱动***的形式提供。
车轮80、81可以通过诸如如本领域公知的轮轴、驱动轴或其他部件的任何适合方式可移动地连接至底盘55。参照图1和图2，后轮81可以由A型框架94支撑。A型框架94包括可旋转地支撑一对后轮81的后轮轴96和适于支撑悬架***的一个端部的一对悬架安装支架98，悬架***在如本领域所熟知的A型框架94和底盘55之间延伸。根据本发明的原理构造的接头组件100被提供以枢转地将A型框架94的安装鼻部102安装至底盘55的叉件104。
参照图3，示出了根据本发明的原理构造的接头组件100的示例性实施例。接头组件100包括根据本发明的原理构造的一对密封构件110、111。在图1的机器50中提供了图3的接头组件100以枢转地将A型框架94的安装鼻部102安装至底盘55，使得A型框架94关于底盘55枢转地移动。A型框架94可以通过由接头组件100提供的可移动连接关于底盘55旋转。在其他实施例中，如本领域技术人员将领会的，根据本发明的原理构造的接头组件100可以用于其他机器并且可以用于其他接头组件应用。
参照图3和图4，图示的接头组件100包括第一密封构件110和第二密封构件111、轴112(参见图4)、A型框架94形式的枢转构件114和轴承118。第一密封构件110和第二密封构件111分别连接至枢转构件114的第一枢转构件119和第二枢转构件120，在图示实施例中枢转构件114是A型框架94。
在图示实施例中，螺栓形式的多个紧固件122用来紧固枢转构件114的部件并且用来将密封构件110、111紧固至枢转构件114。在实施例中，可以使用任何适合紧固件122。图示紧固件122包括关联的垫圈124以帮助将部件紧固在一起(参见图4)。在其他实施例中，紧固件122可以延伸超过第二密封构件111并且螺母可以用来螺纹地接合紧固件的凸出部分以将部件紧固在一起。在另一实施例中，其他适合紧固技术可以用来将第一密封构件110和第二密封构件111连接至枢转构件114。
参照图4，轴112连接至机器50的底盘55的叉件104并且在叉件104之间延伸。在其他实施例中，轴112可以安装至机器50的不同部件。在实施例中，轴112可以由多个部件制成，多个部件可以从枢转构件114的两侧119、120组装在一起。
轴112限定旋转轴线“RA”。枢转构件114可以关于轴112绕旋转轴线“RA”旋转。
轴112包括从其径向突出的一对肩部部分125、126。在实施例中，第一肩部部分125和第二肩部部分126可以与轴112形成一体或者可以是联接至轴112的其他部件。在图示实施例中，肩部部分125、126包括底盘55的叉件104的第一支撑臂127和第二支撑臂128(有时称作“枕头盒”)的相应零件。枢转构件114***轴112的第一肩部部分125和第二肩部部分126之间。
枢转构件114关于轴112安装，使得枢转构件114关于轴112绕旋转轴线“RA”枢转。安装至枢转构件114的第一密封构件110和第二密封构件111也关于轴112绕旋转轴线“RA”枢转。在图示实施例中，枢转构件114包括A型框架94。在其他实施例中，如本领域技术人员将领会的，接头组件100的枢转构件114可以是不同的部件或装置。
轴承118***轴112和枢转构件114之间。在所示的实施例中，轴承118是球形滑动轴承。在实施例中，轴承118可以包括有时被称为“免维护”轴承的轴承，因为安装后不需要在轴承界面处施加额外的润滑剂。在实施例中，轴承118可以是任何合适类型的轴承。
参照图4，第一密封构件包括环130(参见例如图5和图6)、凸缘132和沿着旋转轴线“RA”***环130与凸缘132之间的中间部分134。凸缘132邻近枢转构件114并且经由紧固件122相对于枢转构件114固定。凸缘132连接至枢转构件114，使得密封构件110相对于轴112绕旋转轴线“RA”移动。
中间部分134是弹性易弯曲的。中间部分134可以被配置使得其在枢转构件114的第一侧119与第一肩部部分125之间具有沿着旋转轴线“RA”(参见图6)的轴向长度“Δ1”，轴向长度“Δ1”大于沿着旋转轴线“RA”的轴向长度“Δ2”，使得中间部分134在枢转构件114的第一侧119与第一肩部部分125之间被压缩。中间部分134以弹簧的方式起作用，以促使环130与第一肩部部分125接触接合，以在其间提供运转密封。环130与轴112的外表面140处于环靠近关系，其间具有滑动配件，使得环130关于轴112绕旋转轴线“RA”枢转。
第二密封构件111在构造上与第一密封构件110类似并且具有环330、凸缘332和中间部分334。第二密封构件111的环330和中间部分334在构造和功能上基本上类似于第一密封构件110的环130和中间部分134。如以下解释的，第二密封构件111的凸缘332具有与第一密封构件110的安装布置不同的安装布置。第二密封构件111在其他方面类似于第一密封构件110，并且应当理解，第一密封构件110的描述一般也适用于第二密封构件111。
图示的枢转构件114包括具有安装鼻部102的A型框架94。安装鼻部102包括限定从中穿过的安装通道157的内圆周安装鼻部表面156。安装通道157配置为在其中接纳轴112和轴承118。轴承118可以设置在安装通道157内，使得轴承***A型框架94的安装鼻部102和轴112之间。安装鼻部102可以包括多个紧固件通道158，多个紧固件通道158配置为对准接头组件100的其他部件的对应安装孔，以接纳从中穿过的紧固件122。
第一密封构件110的凸缘132连接至枢转构件114的第一枢转构件侧119。凸缘132可以包括多个密封构件安装孔202，多个密封构件安装孔202配置为对准接头组件100的其他部件的对应安装孔，以接纳从中穿过的紧固件122。
第二密封构件111的凸缘332连接至枢转构件114的第二枢转构件侧120。凸缘332可以包括多个密封构件安装孔302，多个密封构件安装孔302配置为对准接头组件100的其他部件的对应安装孔，以接纳其中的紧固件122。
第一密封构件110和第二密封构件111分别邻近枢转构件114的第一枢转构件侧119和第二枢转构件侧120设置。密封构件110、111分别从第一枢转构件侧119和第二枢转构件侧120至少部分地阻塞安装通道157，以帮助将轴承118保持在安装鼻部102的安装通道157内。
参照图5和图6，示出了根据本发明的原理构造的密封构件110的示例性实施例。密封构件110可以包括在根据本发明的原理构造的接头组件100内。图5和图6的密封构件110用于图1的机器50的图3和图4的接头组件100，以枢转地将A型框架94安装至底盘55。在其他实施例中，如本领域技术人员将领会的，根据本发明的原理构造的密封构件110可以用于其他接头组件和/或机器并且可以用于其他密封构件应用。
所示的密封构件110包括环130、凸缘132以及***环130和凸缘132之间的中间部分134。在实施例中，中间部分134是弹性易弯曲的，并且环130和凸缘132都比中间部分134坚固。
在实施例中，密封构件110的各个零件可以由与密封构件110的其他部件不同的材料构成。在实施例中，环130由尼龙制成，凸缘132由钢制成，中间部分134由橡胶制成。在其他实施例中，用于构造密封构件110的材料可以变化。优选地，用于构造密封构件110的材料不与那些可粘附到枢转构件和/或密封构件110的常见污染物(例如泥浆)发生反应。
环130可以由任何合适的材料制成，例如合适的尼龙。在实施例中，环130由比制造中间部分134的材料更硬和更有刚性的材料制成。在实施例中，环130可以由适当坚固的材料制成，有助于防止中间部分134在密封构件110处于预定的未对准位置时发生弯曲。
凸缘132可以由任何合适的材料制成，例如金属。在实施例中，凸缘132由钢制成。在实施例中，凸缘132由比制造中间部分134的材料更硬和更具刚性的材料制成。
中间部分134可以由诸如例如弹性材料的任何适合材料制成。在实施例中，中间部分134由天然橡胶制成。在其他实施例中，中间部分134能够由其他适合材料制成，包括例如三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶、聚氨酯和丁苯橡胶(SBR)。其他适合弹性体能够用于其他实施例。在实施例中，中间部分134由材料制成，其具有适合的柔性以提供环130的能力来相对于凸缘132移动至少两个自由度。在实施例中，中间部分134由材料制成，使得环130和凸缘132比中间部分134更具刚性。在实施例中，中间部分由合适地弹性压缩的材料制成，使得在环130与从接头组件100的轴112突出的肩部部分125之间提供充分的密封，在接头组件100内，使用了密封构件110并且这容许环130和凸缘132在其间运动的预期操作范围内的相对移动。
参照图5、图6、图9和图10，环130可以设置为有助于防止中间部分134在接头组件100处于未对准状态时发生弯曲。环130可适于有助于防止泥浆和其他污染物从第一枢转构件侧119进入容纳有轴承118的安装通道157。
密封构件110的环130包括远端环面210和近端环面212。远端环面210和近端环面212都是环形的，沿着密封构件110的纵向轴线“LA”彼此间隔设置。当密封构件110安装到接头组件100中的枢转构件114时，当组件100处于正常状态时，密封构件110的纵向轴线“LA”基本上与轴112的旋转轴线“RA”对准并平行于轴112的旋转轴线“RA”。因此，本文使用纵向轴线“LA”描述的空间关系也适用于旋转轴线“RA”，反之亦然。
参照图6、图9和图10，环130包括外圆周环表面214，其外环周边216沿着纵向轴线“LA”在远端环面210和近端环面212之间延伸。外圆周环表面214环绕远端环面210和近端环面212。外圆周环表面214限定外环直径(见图10)。
环130包括内圆周环表面218，其内环周边220沿着纵向轴线“LA”在远端环面210和近端环面212之间延伸。内环周边220和内圆周环表面218限定具有内环直径的环开口222(参见图10)。
环开口222可以被配置为允许轴112从其中延伸穿过。在实施例中，环开口222的尺寸与轴112的外表面140相关，使两者之间滑动配合，其中内圆周环表面218可相对于轴112的外表面140围绕轴112的旋转轴线“RA”旋转。
参照图5至图8，凸缘132可以提供来将密封构件110连接至枢转构件114，使得凸缘132相对于枢转构件114固定。凸缘132沿着纵向轴线“LA”距离近端环面212比距离远端环面210近(参见图6)。凸缘132包括沿着纵向轴线“LA”彼此间隔开设置的一对凸缘面230、231。参照图6，环130沿着纵向轴线“LA”以间隔开的方式设置至凸缘132，使得近端环面212设置有从凸缘132的远端凸缘面230的纵向偏离距离“Δ3”，远端凸缘面230是沿着纵向轴线“LA”离环130更近的凸缘面。
参照图7和图8，内凸缘周边238和内圆周凸缘表面237限定凸缘开口240，具有内凸缘直径凸缘开口240240可以被配置为允许轴112从其中延伸穿过。在实施例中，环130的外环直径小于凸缘132的内凸缘直径(见图6)。
参照图7和图8，凸缘132可以限定配置为接收穿过其中的紧固件122以将凸缘132连接至枢转构件114的至少一个密封构件安装孔242。在实施例中，凸缘132限定在凸缘面230、231之间沿着纵向轴线“LA”延伸的至少一个密封构件安装孔242。在图示实施例中，凸缘132包括以彼此均匀间隔径向的关系绕凸缘面230、231设置的八个密封构件安装孔242。密封构件安装孔242可以各自接收穿过其中的紧固件122以将密封构件110连接至枢转构件114。
第一密封构件110的图示的密封构件安装孔242包括安装孔通道243和沉孔245。沉孔245径向地大于安装孔通道234。沉孔245邻近远端凸缘面230设置。
参照图5和图6，中间部分134可以适于允许环130相对于凸缘132移动至少两个自由度。在实施例中，中间部分134可以帮助维持环130与从轴112突出的肩部部分125处于邻接关系。
参照图7，中间部分134连接至环130并且连接至凸缘132。中间部分134是弹性易弯曲的，使得环130关于凸缘132移动至少两个自由度。在实施例中，环130可以关于凸缘132绕纵向轴线“LA”旋转，并且环130可以关于凸缘132沿纵向轴线平移。在实施例中，环130也可以相对于垂直于纵向轴线“LA”的径向平面“RP”关于凸缘132移动至少两个自由度。中间部分134可以响应于环130与凸缘132之间的相对移动而弯曲，以分散由接头的多个运动(例如旋转、失准和离开平面运动)生成的力并且以抵抗由于来自密封构件110外部的泥浆聚集而施加的流体压力。
中间部分134可以配置为沿着垂直于纵向轴线“LA”的径向平面“RP”容纳环130的相对平移。环130可以适于在环130与轴112之间绕纵向轴线“LA”的相对旋转的范围内在其中容纳轴112，例如，在约十五度的范围内，在其他实施例中在约十度的范围内或者在另一实施例中在约五度的范围内。
参照图6，中间部分134包括环端部247和凸缘端部248。在图示实施例中，中间部分134的环端部247环绕并且连接至环130的外圆周环表面214。中间部分134的凸缘端部248连接至132凸缘的内圆周凸缘表面237，使得环130关于凸缘132相对移动。可以使用例如诸如通过由粘结剂粘接在一起的任何适合技术来连接密封构件110的部件。
在实施例中，可以使用粘合剂使凸缘132和中间部分134连接。在实施例中，用于将中间部分134粘结到凸缘132的粘合剂与制造凸缘132和中间部分134的材料(例如，分别为钢和天然橡胶)相容。在实施例中，可以使用粘合剂使环130和中间部分134连接。在实施例中，用于将中间部分134粘结到环130的粘合剂与制造环130和中间部分134的材料(例如，分别为尼龙和天然橡胶)相容。在实施例中，用于将中间部分134粘结到凸缘132的粘合剂与用于将中间部分134粘结到环130的粘合剂不同。
参照图6，中间部分包括沿着纵向轴线“LA”延伸的轴向段250以及沿着垂直于纵向轴线“LA”的径向平面“RP”从轴向段250径向向内延伸的径向段252。中间部分134的轴向段250包括凸缘端部248。凸缘端部248是环形的并且连接至凸缘132的内圆周凸缘表面237。中间部分134的径向段252包括环端部247并且具有在中间部分134的轴向段250内径向设置的内圆周径向表面257。中间部分134的内圆周径向表面257环绕并且连接至环130的外圆周环表面214。
中间部分包括外表面259，外表面包括凹形外部261和凸形外部262。凹形外部261是环形的并且沿着轴向段250邻近凸缘端部248设置。凸形外部262是环形的并且沿着轴向段250邻近径向段252设置，使得凹形外部261沿着轴向段***凸缘端部248和凸形外部262之间。凸形外部262相对于凹形外部261径向向外突出。
凹形外部261具有第一曲率半径“R1”。凸形外部262具有第二曲率半径“R2”。在实施例中，第二曲率半径“R2”大于第一曲率半径“R1”。在实施例中，第二曲率半径“R2”与第一曲率半径“R1”的比在大于1与5之间的范围内，在另一实施例中在大于1与3之间的范围内，并且在又一实施例中在大于1与2之间的范围内。
中间部分134的外表面259包括圆筒形外部264和凸缘肩部265。圆筒形外部264设置在凸缘端部248处并且连接至凸缘132的内圆周凸缘表面237。圆筒形外部264在近端凸缘面231和远端凸缘面230之间沿着纵向轴线“LA”延伸。凸缘肩部265邻近圆筒形外部264设置并且从其径向向外突出，使得凸缘肩部265与远端凸缘面230处于接合径向重叠关系。
中间部分134包括内表面269。内表面269限定中间通道271。中间通道271可以配置为从其延伸穿过的所有轴112。
内表面269包括在凸缘端部248处沿着轴向段250设置的内锥形部272。内锥形部272是截头圆锥形并且沿从凸缘132到环130的方向径向向内收缩。内表面269包括凸形内部273和凹形内部274。凸形内部273***凹形内部274与内锥形部272之间。凸形内部273是环形的并且径向向内突出。凹形内部274是环形的并且相对于凸形内部273径向向外突出。
凸形内部273具有第三曲率半径“R3”。凹形内部274具有第四曲率半径“R4”。在实施例中，第二曲率半径“R2”大于第三曲率半径“R3”，第三曲率半径“R3”大于第一曲率半径“R1”，并且第四曲率半径“R4”大于第二曲率半径“R2”。在实施例中，第四曲率半径“R4”大于第三曲率半径“R3”。在实施例中，第四曲率半径“R4”与第三曲率半径“R3”的比在大于1与5之间的范围内，在另一实施例中在大于1与3之间的范围内，并且在又一实施例中在大于1与2之间的范围内。
在图示实施例中，凸形内部273沿着纵向轴线“LA”与凹形外部261对准。凹形内部274沿着纵向轴线“LA”与凸形外部262对准。
参照图11和图12，示出了根据本发明的原理构造的密封构件111的示例性实施例。密封构件111可以包括在根据本发明的原理构造的接头组件100内。图11和图12的密封构件111用于图1的机器50的图3和图4的接头组件100，以枢转地将A型框架94安装至底盘55。在其他实施例中，如本领域技术人员将领会的，根据本发明的原理构造的密封构件111可以用于其他接头组件和/或机器并且可以用于其他密封构件应用。
图示的第二密封构件111包括环330、凸缘332和***环330与凸缘332之间的中间部分334。在实施例中，中间部分334是弹性易弯曲的，并且环330和凸缘332比中间部分334更具刚性。
参照图9至图12，凸缘332可以提供来将密封构件111连接至枢转构件114的第二侧120，使得凸缘332相对于枢转构件114固定。参照图11和图12，凸缘332可以限定配置为接收穿过其中的紧固件122以将凸缘332连接至枢转构件114的至少一个密封构件安装孔442。在实施例中，凸缘332限定在凸缘面430、431之间沿着纵向轴线“LA”延伸的至少一个密封构件安装孔442。在图示实施例中，凸缘332包括以彼此均匀间隔径向的关系绕凸缘面430、431设置的八个密封构件安装孔342。密封构件安装孔342可以各自接收穿过其中的紧固件122以将密封构件111连接至枢转构件114。
参照图14，第二密封构件111的图示的密封构件安装孔342包括在凸缘面430、431之间沿着纵向轴线“LA”延伸的具有相同直径的安装孔通道443。在实施例中，安装孔通道443可以包括配置为保持性地将互补螺纹表面接合在紧固件122的远端以将第二密封构件111连接至枢转构件114的螺纹表面。在其他实施例中，安装孔通道443可以配置为允许紧固件的远端从其中突出来超过近端凸缘面431，以允许螺母用于连接。图11和图12的第二密封构件111在其他方面可以类似于图5和图6的第一密封构件110。
参照图4，轴承118被提供来促进枢转构件114和轴112的相对移动。轴承118限定轴承接口275，枢转构件114关于轴112绕轴承接口275枢转。
图示的轴承118包括内环轴承构件280和外座圈轴承构件282。内环轴承构件280具有球形凸形外轴承表面284。内环轴承构件280配置为安装至轴112。可以使用任何适合技术来将内环轴承构件280联接至轴112使得内环轴承构件280与轴112联接。
外环圈轴承件282附接到可伸缩汽缸90的安装前缘155。外环圈轴承件282设置在内圆周安装前缘表面156内。
外环圈轴承件282具有球形凹陷内轴承表面286，其内限定有空腔。外环圈轴承件282的凹陷内轴承表面286包括与内环轴承件280的凸起外轴承表面284的形状互补的形状。
内环轴承件280设置在外环圈轴承件282的空腔内，外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286同心地围绕内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284。内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284和外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286限定轴承界面275。
在实施例中，密封(例如在美国专利第6,626,575号中所示和所述的密封)可以设置在外环圈轴承件282的两侧，有助于密封轴承界面275。在实施例中，内环轴承件280的球形凸起外轴承表面284和外环圈轴承件282的球形凹陷内轴承表面286中的一个或两个可以具有涂覆其上的减摩擦衬里。在实施例中，减摩擦衬里可以由任何合适的材料制成，例如PTFE。
参照图4，接头组件100示出于组装位置。轴112延伸穿过第一和第二密封构件110、111的环130和环330、中间部分134和中间部分334以及凸缘132和凸缘332。关于第一密封构件110，轴112延伸穿过环130的环开口222、中间部分134的中间通道271以及凸缘132的凸缘开口240。第二密封构件111关于轴112具有类似关系。轴112设置在枢转构件114的安装通道157内。轴承118的内环轴承构件280连接至轴112。
轴承118***轴112与枢转构件114之间。轴承118安装至轴112并且安装至枢转构件114的安装鼻部102，使得外座圈轴承构件282绕轴承接口275关于内环轴承构件280相对移动。
轴承118允许枢转构件114绕旋转轴线“RA”关于轴112移动以及相对于垂直于旋转轴线“RA”的径向平面“RP”处于平面外移动。径向平面“RP”可以由俯仰轴线“PA”和偏航轴线“YA”限定，俯仰轴线“PA”和偏航轴线“YA”相互垂直于旋转轴线“RA”并且彼此垂直。平面外移动可以绕俯仰轴线“PA”和偏航轴线“YA”中的一者或两者发生。
密封构件110、111的凸缘132、332相对于枢转构件114固定。第一和第二密封构件110、111的凸缘132、332可以被配置，使得当凸缘132、332安装至枢转构件114时内圆周凸缘表面237径向设置在内圆周安装鼻部表面156内。与安装通道157处于阻塞关系的凸缘132、332的突出环形部分可以放置成与设置在安装通道157内的轴承118成干扰关系，以阻止轴承118沿着旋转轴线“RA”关于枢转构件114的安装鼻部102至第一密封构件110的凸缘132以及关于枢转构件114的安装鼻部102至第二密封构件111的凸缘332的相对移动。
第一和第二密封构件110、111的中间部分134、334可以帮助维持环130、330分别与第一和第二肩部部分125、126处于接触接合。中间部分134、334可以容纳枢转构件114与轴112之间的角度失准，同时维持环130、330与肩部部分125、126之间的分别接触关系。在实施例中，密封构件110可以容纳绕旋转轴线“RA”的多达十度的失准和多达十度的相对旋转。当暴露于来自外部环境的泥浆和其他碎屑时，中间部分134、334也可以抵抗施加至密封构件110、111的压力。
关于第一密封构件110，环130邻近第一肩部部分125。密封构件110被布置，使得密封构件110的环130与第一肩部部分处于接合接触。环130的远端环面210装配在第一肩部部分125上，其间具有运转密封。环130配置为阻止来自第一密封构件的外表面288的污染物移动进入枢转构件114的安装通道157以及进入自润滑轴承118。环130可以帮助防止中间部分134当承受压缩负载时扭曲。
环130的内圆周环表面218与轴112处于靠近关系，其间具有滑动配件，使得环130关于轴112绕旋转轴线“RA”枢转。当枢转构件114绕旋转轴线“RA”旋转时，环130相对于轴112滑动。第二密封构件111的环330可以对于第一密封构件110的环130和第一肩部部分125和轴112与如上所述的第二肩部部分126和轴112具有类似关系。
工业实用性
本文所述的密封构件的实施例的工业应用性从以上描述中将容易领会。本文所述的密封构件至少一个实施例可以用于机器的接头组件。本文所述的接头组件的至少一个实施例可以用来将A型框架枢转地安装至机器的底盘。
根据本发明的原理的密封构件的实施例可以在任何合适的机器中应用。这种机器可以包括但不限于：非公路卡车、推土机、装载机、挖掘机或利用如本文所述的接头组件或密封关系的任何其他移动或固定机器。
根据本发明的原理的密封构件的实施例可以用来提供用于被提供以将诸如A型框架的枢转构件枢转地附接至机器的底盘的轴承接头的自润滑轴承的密封。典型地，这种轴承被涂敷油脂润滑并且需要一天两次的润滑应用。根据本发明的原理的密封构件可以用来保护未如上所述润滑的自润滑轴承。根据本发明的原理的密封构件可以提供坚固密封解决方案来在枢转构件与轴之间的预期相对运动的范围内保持自润滑轴承免受灰尘和污染物。所公开的技术能够适用于在密封机构耐泥浆聚集的地方通过在面向从轴突出的肩部部分的密封侧添加刚性环提供密封。
根据本发明的原理构造的接头组件可以通过枢转构件适应多种移动(例如具有至少两个自由度的相对移动)，同时保持密封关系,有助于防止灰尘和碎屑进入轴承。密封构件的中间部分是弹性易弯曲的，并且可以响应于枢转构件的不同类型的相对移动(例如，旋转、未对准和例如由摇晃导致的平面外移动)而发生弯曲。中间部分可以有助于抵消由接头组件周围的泥浆堵塞而产生的流体压力。
参照图15至17，执行使用有限元分析的计算机评估来评估根据本发明的原理构造的密封构件510、511的实施例。在图15中，密封构件510、511处于部分组装位置。中间部分534、634未被压缩。如图16所示，当接头组件500处于安置位置时，中间部分534、634具有沿着旋转轴线“RA”测量的轴向长度，轴向长度分别大于枢转构件114与第一和第二肩部部分125、126之间的距离。因此，在图16中，通过密封构件510、511连接至枢转构件114并且接头组件500处于组装条件，中间部分534、536以弹簧的方式起作用，以促使第一和第二密封构件510、511的相应环530、630与从轴112径向突出的第一和第二肩部部分125、126接触接合。
如图17所示，在失准条件时，应变可以沿中间部分534、634的圆周(较少在倾斜侧，较多在另一侧)不均匀地分布。然而，在正常组装条件和失准条件下，环530、630与第一和第二肩部部分125、126之间的接触压力可以被维持并且可以相对均匀地围绕环530、630的圆周分布(参见图16和图17)。
应当理解的是，前面的描述提供了所公开***和技术的示例。然而，可以想到的是，本发明的其他实施方式可以在细节上不同于前述示例。对本发明或其示例的所有引用旨在参考在这个点上讨论的特定示例，并非旨在暗示对本发明的范围有任何限制。应当理解的是，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“内部”和“外部”等术语仅为了便于说明，并不被视为以任何方式进行限制。关于某些特征的区别和贬低的所有语言旨在表示对感兴趣的特征缺乏偏好，而不是将这些完全排除在本发明的保护范围之外，除非另有具体说明。
除非本文中另有说明，否则本文中数值范围的叙述仅旨在用作分别涉及落入该范围内的各个单独数值的速记方法，并且各个单独数值包含在本说明书内，如同其在本文中各个列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或上下文明显矛盾。

Claims (10)

1.一种用于能够围绕轴(112)的旋转轴线(RA)移动的枢转构件(114)之间的接头的密封构件(110，111；510，511)，所述密封构件(110，111；510，511)包括：
环(130，330，530，630)，所述环(130，330，530，630)包括远端环面(210)、近端环面(212)和外圆周环表面(214)，所述远端环面(210)和所述近端环面(212)都是环形的并且沿着纵向轴线(LA)彼此间隔开设置，所述外圆周环表面(214)在其外环周边(216)处在所述远端环面(210)与所述近端环面(212)之间沿着所述纵向轴线(LA)延伸并且环绕所述远端环面(210)和所述近端环面(212)；
凸缘(132，332)，所述凸缘(132，332)沿着所述纵向轴线(LA)距离所述近端环面(212)比距离所述远端环面(210)近，所述凸缘(132，332)包括沿着所述纵向轴线(LA)彼此间隔开设置的一对凸缘面(230，231；430，430)，所述凸缘(132，332)包括在其外凸缘周边(235)处在所述一对凸缘面(230，231；430，430)之间沿着所述纵向轴线(LA)延伸的外凸缘表面(233)，所述凸缘(132，332)包括径向设置在所述外凸缘表面(233)内且在其内凸缘周边(238)处在所述一对凸缘面(230，231；430，430)之间沿着所述纵向轴线(LA)延伸的内圆周凸缘表面(237)，所述内圆周凸缘表面(237)限定凸缘开口(240)；以及
***所述环(130，330，530，630)与所述凸缘(132，332)之间的中间部分(134，334；534，634)，所述中间部分(134，334；534，634)是弹性易弯曲的，所述中间部分(134，334；534，634)具有环端部(247)和凸缘端部(248)，所述中间部分(134，334；534，634)的所述环端部(247)环绕并且连接至所述环(130，330，530，630)的所述外圆周环表面(214)，并且所述中间部分(134，334；534，634)的所述凸缘端部(248)连接至所述凸缘(132，332)的所述内圆周凸缘表面(237)，以使得所述环(130，330，530，630)关于所述凸缘(132，332)相对移动。
2.根据权利要求1所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述外圆周环表面(214)限定外环直径并且所述凸缘(132，332)的所述内圆周凸缘表面(237)限定内凸缘直径所述环(130，330，530，630)的所述外环直径小于所述凸缘(132，332)的所述内凸缘直径
3.根据权利要求1或权利要求2所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述环(130，330，530，630)沿着所述纵向轴线(LA)与所述凸缘(132，332)间隔开地设置，以使得所述近端环面(212)设置为离所述凸缘(132，332)有纵向偏离距离(Δ3)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述中间部分(134，334；534，634)包括沿着所述纵向轴线(LA)延伸的轴向段(250)以及沿着垂直于所述纵向轴线(LA)的径向平面(RP)从所述轴向段(250)径向向内延伸的径向段(252)，所述中间部分(134，334；534，634)的所述轴向段(250)包括凸缘端部(248)，所述凸缘端部(248)是环形的并且连接至所述凸缘(132，332)的所述内圆周凸缘表面(237)，所述中间部分(134，334；534，634)的所述径向段(252)包括所述环端部(247)并且具有径向设置在所述中间部分(134，334；534，634)的所述轴向段(250)内的内圆周径向表面，所述中间部分(134，334；534，634)的所述内圆周径向表面环绕并且连接至所述环(130，330，530，630)的所述外圆周环表面(214)。
5.根据权利要求4所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述中间部分(134，334；534，634)包括外表面(259)，所述外表面(259)包括凹形外部(261)和凸形外部(262)，所述凹形外部(261)是环形的并且沿着所述轴向段(250)邻近所述凸缘端部(248)设置，所述凸形外部(262)是环形的并且沿着所述轴向段(250)邻近所述径向段(252)设置，以使得所述凹形外部(261)沿着所述轴向段(250)***所述凸缘端部(248)与所述凸形外部(262)之间，所述凸形外部(262)相对于所述凹形外部(261)径向向外突出。
6.根据权利要求5所述的密封构件，其中，所述凹形外部(261)具有第一曲率半径(R1)，并且所述凸形外部(262)具有第二曲率半径(R2)，所述第二曲率半径(R2)大于所述第一曲率半径(R1)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述中间部分(134，334；534，634)包括内表面(269)，所述内表面(269)限定中间通道(271)，所述内表面(269)包括在所述凸缘端部(248)处沿着所述轴向段(250)设置的内锥形部(272)，所述内锥形部(272)是截头圆锥形并且沿从所述凸缘(132，332)到所述环(130，330，530，630)的方向径向向内收缩，所述内表面(269)包括凸形内部(273)和凹形内部(274)，所述凸形内部(273)***所述凹形内部(274)与所述内锥形部(272)之间，所述凸形内部(273)是环形的并且径向向内突出，所述凹形内部(274)是环形的并且相对于所述凸形内部(273)径向向外突出。
8.根据权利要求7所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述凸形内部(273)具有第三曲率半径(R3)，并且所述凹形内部(274)具有第四曲率半径(R4)，所述第四曲率半径(R4)大于所述第三曲率半径(R3)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的密封构件(110，111；510，511)，其中，所述环(130，330，530，630)和所述凸缘(132，332)比所述中间部分(134，334；534，634)更具刚性。
10.一种用于机器的接头组件，所述接头组件包括：
轴(112)，其限定旋转轴线(RA)且包括从其径向突出的肩部部分(125，126)；
枢转构件(114)，所述枢转构件(114)关于所述轴(112)安装以使得所述枢转构件(114)关于所述轴(112)绕所述旋转轴线(RA)枢转；以及
根据权利要求1-9中任一项所述的密封构件(110，111；510，511)，所述密封构件(110，111；510，511)安装至所述枢转构件(114)并且关于所述轴(112)绕所述旋转轴线(RA)枢转，其中：
所述密封构件(110，111；510，511)的所述环(130，330，530，630)包括内圆周环表面(218)，所述内圆周环表面(218)在内环周边(220)处在所述远端环面(210)和所述近端环面(212)之间沿着所述旋转轴线(RA)延伸，所述内圆周环表面(218)限定环开口，所述轴(112)延伸穿过所述环开口(222)，所述远端环面(210)与所述轴(112)的所述肩部部分(125，126)处于接触关系，
所述密封构件(110，111；510，511)的所述凸缘(132，332)安装至所述枢转构件(114)，并且所述轴(112)延伸穿过所述凸缘(132，332)的所述凸缘开口(240)，并且
所述密封构件(110，111；510，511)的所述中间部分(134，334；534，634)沿着所述旋转轴线(RA)***在所述环(130，330，530，630)与所述凸缘(132，332)之间，并且所述中间部分(134，334；534，634)限定中间通道(271)，所述轴(112)延伸穿过所述中间通道(271)。
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