CN111094813B - 轮端组件密封件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在轮端的毂和主轴之间的轮端组件密封件。轮端组件密封件至少具有静态密封构件，磨损环和动态密封构件的密封装置。动态密封构件包括被偏置的弹性构件，使得在未安装状态下，弹性构件从动态密封构件的轴向延伸部分分开。当安装后，弹性构件被压缩成大致平行于轴向延伸部分，并在弹性构件的表面和主轴的外表面之间形成密封件。

Description

轮端组件密封件

相关申请交叉引用

本申请要求于2017年6月13日提交的序号为62/518，829的美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过引用合并于此，如同全文列出一样。

背景技术

轮端轴或主轴组件被用于大型拖车，半拖车和牵引它们的牵引车。除了别的部件，轮端组件尤其包括轮毂或主体，内侧轴承组件，隔件，外侧轴承组件。由轮毂限定的空腔用于容纳轴承组件的润滑剂，从而允许轮胎在固定轴上旋转。轮端组件在轮端组件的外侧具有端盖，在组件的内侧具有油封。

图1示出了传统的轮端组件10。轮端组件10包括安装在固定主轴轴14上并由内侧和外侧滚柱轴承18和20支撑的载具轮毂12。载具轮毂12的内孔22限定了用于容纳持续浸润滚动轴承18和20的润滑剂。轮毂盖24包围着载具轮毂12的内孔22的外端，并且该内孔22的内端由与主轴14的内侧端相邻安装的动态轮毂密封装置30密封。轮毂密封装置15被设计成将润滑剂密封在载具轮毂12的内孔22内，并防止污染物从密封装置的内侧空气侧进入载具轮毂12的内部孔22。在载具运行期间，载具轮毂12绕着由滚动轴承18和20支撑的主轴14旋转。

图2示出了传统的密封装置15。其他更有效的具有更详细的部分横断面视图的密封装置可从斯太姆科(STEMCO LP)获得，其主要营业地点位于得克萨斯州郎维尤工业大道300号(300Industrial Blvd.，Longview，Texas)。密封装置15被示出通过轮端组件10安装在主轴14上。密封装置15在主轴14和旋转的轮端组件10之间形成内侧油封。除了其他部件，密封装置15包括外部环形密封构件24，其具有第一密封表面26，该第一密封表面26通过金属对金属的接触在轮毂18的孔28内压力装配。内部环形密封构件30包括第二密封表面32，该第二密封表面32用于围绕主轴14(有时称为轴)的摩擦非旋转密封配合。提供的旋转密封元件34被固定到外部密封构件，以相对于内部密封构件旋转密封配合。优选地，旋转密封元件34包括模制并固定到外部环形密封构件24的弹性密封件36。密封构件24配合内部环形密封构件30上的磨损套筒表面38，使得密封件36与外部环形密封构件26一起旋转，以及和关于内部环形密封构件30和轴14的轮毂12一起旋转。

图3示出了可从上述STEMCO LP获得的密封装置50。密封装置50是对上述密封构件30的重大改进。图3示出了密封装置50位于主轴52和轮毂54之间。旋转轮毂54通过一对滚子轴承组件56旋转地耦接至固定的主轴52，其中只示出了内侧滚子轴承组件56。如本领域中通常已知的，内侧滚子轴承组件包括轴承，轴承座圈和杯体。

密封装置50包括弹性体静态密封结构60，其具有从静态密封结构径向向外延伸的多个密封肋62。静态密封结构60的内部是磨损环64。磨损环64包括轴向延伸部分66和径向向内依靠部分68。模制的弹性体密封结构70与轴向延伸部分的内表面和径向向内依靠部分68基本共延。密封结构70包括可变形的从耐磨环64的径向向内依靠部分68突出的密封唇72，该密封唇72与密封装置50的外壳74的内部相互作用。密封结构70还包括与主轴52的表面密封的密封表面76。密封表面76包括多个促进密封的焊珠78。过盈和焊珠数量是有助于密封的因素，但也会影响安装和拆卸的力量。

上述密封装置在正常使用的同时，在安装过程中，磨损套筒被压力装配在载具轴上时，会产生明显的轴向阻力，这就不必要地增加了轴向安装力量，使得安装一个整体式轮端组件10变得愈发困难。典型地，安装需要润滑剂等。如果没有润滑剂，则密封装置有过早失效的倾向。因此，基于前述内容，具有改进轮端组件密封件的需求。

发明内容

以简化形式提供本概要以介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本概要和前述背景技术并非旨在标识所要求保护的主题的关键方面或必要方面。此外，本概要无意于用来帮助确定所要求保护的主题的范围。

在该技术的一些方面，提供了一种用于轴的密封装置。该密封装置包括静态密封结构，磨损环和动态密封结构。该动态密封结构包括：轴向延伸部分；和径向依靠部分，其中，所述径向依靠部包括至少一个整合的突起；终端部分；以及沿轴向延伸部分轴向延伸的弹性构件，其中弹性构件被偏置以与轴向延伸部分以一定角度分开。

在某些示例中，密封装置被配置为安装在主轴与轮端组件的轮毂之间。轮端组件至少包括内侧轴承组件，外侧轴承组件和轮毂。

在某些示例中，磨损环和动态密封结构基本上共同延伸。

在某些示例中，动态密封件的弹性构件具有远端，并且当弹性构件被压缩时，支撑脊从远端径向突出以接触轴向延伸部分。

在某些示例中，在轴向延伸部分与弹性构件之间存在间隙。

在某些示例中，当弹性构件被压缩时，支撑垫位于轴向延伸部分上，并且弹性构件在过盈的情况下接触支撑垫。

在某些示例中，支撑垫包括多个支撑垫，每个支撑垫均具有宽度，其中多个支撑垫不连续，并且围绕轴向延伸部分周向布置。在一些方面，多个支撑垫对称地布置，并且在其他方面，多个支撑垫不对称地布置。

在考虑了本文的具体实施方式和附图之后，本***和方法的各方面将显而易见。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性的示例，包括优选实施例，其中，除非另外指明，否则自始至终，各个视图中相同的附图标记表示相同的部分。

图1是现有技术的轮端组件的剖视图。

图2是图1的密封装置的剖视图。

图3是另一密封装置的剖视图。

图4是与本申请的技术一致的轮端组件密封件的剖视图。

图5是与本申请的技术一致的图4的轮端组件密封件的部分剖视图。

图6是处于未安装状态的与本申请的技术一致的图4的轮端组件密封件的部分附加视图。

图7是处于已安装状态的图6的视图。

图8是与本申请的技术一致的图4的另一轮端组件密封件的部分剖视图。

图9和图10是与本申请的技术一致的轮端组件密封件的另一种构造的剖视图。

图11是与本申请的技术以及某些载荷和传热特性一致的轮端密封件的剖视图。

图12是现有技术的轮端密封件的剖视图。

具体实施方式

现在将在下面参考附图来更全面地描述本申请的技术，这些附图形成了本申请的一部分并且通过图示的方式示出了特定的示例性示例。这些实施例被充分详细地公开了，以使本领域技术人员能够实施本申请的技术。然而，示例可以以多种不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文所述的示例。因此，以下详细描述不应被视为限制性的。

具体参考轮端组件来描述本申请的技术。然而，本文描述的技术可以用于其他轴封应用，包括其他主轴轴封应用等。另外，将结合示例性示例描述本申请的技术。词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例，实例，或说明”。本文中描述为“示例性”的任何示例不必被解释为比其他实施例优选或有利。另外，除非另外明确指出，否则本文描述的所有示例应被认为是示例性的。

现在参考图4，提供了轮端组件密封件100。轮端组件100安装在主轴102(或轴102)上。除了别的以外，轮端组件100包括轮毂104和内侧轴承组件106。密封装置110位于主轴102和轮毂104之间。密封装置110通常是整体的轮端组件100的一部分，但是可以被单独安装。

密封装置110包括外径(“OD”)静态密封结构112，该静态密封结构112具有从静态密封结构径向向外延伸的多个密封肋114。外径静态密封结构112具有第一轴向延伸部分114和第二轴向延伸部分116，第二轴向延伸部分116的长度短于第一轴向延伸部分114。过渡部分118在第一轴向延伸部分114和第二轴向延伸部分116之间。外径静态密封结构112的内侧端118具有径向向内的依靠部分120，该部分从第二轴向延伸部分116以一定角度向内延伸，该角度被示出为近似90度角，但是可以在大约85至105度。径向向内的依靠部分120止于污染突起122。外径静态密封结构112通常承载在外壳构件113上。

外径静态密封结构112的内部是磨损环124。磨损环124包括具有外侧端128的基本上轴向延伸的部分126，该外侧端128止于径向向内延伸的钩部分130。基本上轴向延伸的部分126的内侧端132具有径向向外延伸的部分134。磨损环124包括从基本上轴向延伸的部分126到径向向外延伸的部分134的过渡部分136。过渡部分136通常具有至少第一半径，没有明确示出。径向向外延伸的部分134包括轴向延伸的过渡弯管138。过渡弯管138可以在内侧上具有第二半径过渡，而在外侧上具有第三半径过渡，过渡到磨损环124的径向向外延伸的端部140。径向向外延伸的端部140通过间隙与外径静态密封结构112分离，以及部分地与径向向外的依靠部分120重叠。从图中可以看出，从径向向外的依靠部分120向外延伸的污染突起122与磨损环124的径向向外延伸部分134部分重叠。

与磨损环124基本上共同延伸的是内径(“ID”)静态密封结构150。内径静态密封结构150提供关于主轴102表面的密封件。下文将进一步说明，内径静态密封结构150具有偏置的弹性构件，该偏置的弹性构件通过主轴表面与内径静态密封结构150之间的过盈配合而压缩，从而形成密封界面152。

动态密封件300耦接到内壳构件168。动态密封件300包括耦接部分302，例如由壁306形成的凹槽304。偏置运行构件308具有运行表面310，该运行表面310与磨损环124的轴向延伸部分126形成密封件。动态密封件300可包括凹槽312以容纳弹性构件(图4中未示出)以提供径向载荷。

为了方便起见，图5单独示出了内径静态密封结构150和磨损环124。为了定向，内径静态密封结构150和磨损环124相对于图4所示的象限定向。内径静态密封结构150通常由弹性体形成，与磨损环124基本上共同延伸。在某些实施例中，弹性体是天然橡胶，合成橡胶，例如丁腈橡胶，氢化丁腈橡胶，诸如此类。内径静态密封结构150具有轴向延伸部分152和径向向外依靠部分154。过渡部分156在轴向延伸部分152与径向向外依靠部分154之间过渡。径向向外的依靠部分具有沿轴向延伸的污染架158，其提供了一个架子，污染物突起122(图4)止于该架子上。内径静态密封结构150还具有弯管部分160终端部分162，该终端部分162包裹着径向向外延伸的端部140。终端部分162具有轴向缓冲器164和径向缓冲器166。轴向缓冲器164配合静态密封结构112的内部壳构件168(图4)。轴向缓冲器164用作推力垫以抵消安装载荷。与内壳构件168配合的轴向缓冲器164也促进了热传递，这将在下面进一步解释。

内径静态密封结构150进一步包括弹性构件170，所述弹性构件170耦接至基本上围绕轴向延伸部分152的内径静态密封结构(尽管在某些实施例中，弹性构件170可耦接至过渡部分156)。弹性构件170被偏置，使得在非压缩状态下，弹性构件170从轴向延伸部分152分开，该弹性构件170从该处耦接到轴向延伸部分152(或过渡部分156)。弹性构件170的远端172(基本上由与内径静态密封结构150的其余部分相同的材料形成，但是在某些实施例中可以不同)止于支撑脊174。如图4和图5所示，安装后，弹性构件170被主轴102的外表面压缩，使得弹性构件170基本上平行于轴向延伸部分152。外表面176与主轴102的外表面形成密封。如图4和图5所示，当将组件安装在主轴102上时，支撑脊174接触轴向延伸部分152。支撑脊174抑制弹性构件170的过度压缩，从而在弹性构件170和轴向延伸部分152的外表面之间存在间隙G。

图5还提供了与内径静态密封结构150基本相似的内径静态密封结构150＇。内径静态密封结构150＇提供了支撑垫174＇，当弹性构件被压缩以形成过盈I而不是上述间隙G时，该支撑垫174＇从轴向延伸部分152的外表面延伸以接触弹性构件170。在某些实施例中，内径静态密封结构150＇可以在其远端172处为弹性构件170提供支撑脊174。

图6以未安装状态600的剖视图和透视图示出了内径静态密封结构150＇。图7示出了处于安装状态700的内径静态密封结构150＇。从图6所示，弹性构件170(有时称为密封焊珠)绕主轴102的圆周完全连续地延伸。支撑脊174也基本上围绕圆周完全连续地延伸。在某些实施例中，支撑垫174＇可以围绕圆周完全连续地延伸。然而，在其他实施例中，支撑垫174′可包括多个放置在内径静态密封结构150′上的分散位置的支撑垫174′。支撑垫174’的宽度W可以随安装的不同而变化，例如，支撑垫174’在图中具有不同的宽度W。支撑垫174’的数量和宽度将影响将轮端组件密封件100安装到主轴102上所需的载荷。

弹性构件170为内径静态密封结构150和150＇提供抗旋转强度。在某些实施例中，可在弹性构件周围设置一个或多个防旋转突起180，以配合主轴102，从而提供附加的防旋转强度。而且，如图6中最佳所示，轴向缓冲器164可布置在围绕圆周的分散位置中。

图8示出了潜在的可选内径静态密封结构200。内径静态密封结构200基本上类似于上述的内径静态密封结构150和150′。然而，内径静态密封结构200不具有上述的耦接到轴向延伸部分152(或过渡部分156)的弹性构件170，而是提供从轴向延伸部分152径向延伸的壁架202。弹性构件170耦接到壁架202的远端204。内径静态密封结构200可以包括支撑垫，诸如上面示出的支撑垫174＇。

图9和图10示出了该技术的另一种配置。尽管示出的弹性构件970处于未安装状态，图9示出了从轮端移除的轮端密封组件900的横截面，而图10示出了相对于轮端组件的轮端密封组件900的横截面。轮端组件密封件900包括外径静态密封结构902，该外径静态密封结构具有从外径静态密封结构902径向向外延伸的多个密封肋904。外径静态密封结构902具有轴向延伸部分906和第二轴向延伸部分908。过渡部分910布置在第一轴向延伸部分和第二轴向延伸部分906和908之间。在该特定示例性示例中，过渡部分910是径向延伸部分。外径静态密封结构902进一步包括径向延伸部分912。外径静态密封结构902耦接到外壳构件914，该外壳构件914被配置为与外径静态密封结构902共同延伸。外径静态密封结构902止于污染构件916，该污染构件916围绕外壳构件914的终端918，并且桥接到内径静态密封结构920的间隙。内壳构件922被示出为在外径静态密封结构902和外壳构件914的内部。外壳构件914和内壳构件922中的至少一个或两个均包括整合构件923。内壳构件922包括轴向部分924和径向部分926，尽管其他配置也是可能的。如将要在下面进一步解释的，内壳构件922促进了热传递。

图9和10还示出了磨损环930和内径静态密封结构920，所述磨损环和内径静态密封结构基本上被配置为如上文所述。内径静态密封结构920与磨损环930基本上共同延伸。动态密封件932，具有耦接到其上的弹簧构件934，该动态密封件932被示出为在磨损环930与内壳构件922之间延伸，这已在上文基本上描述了。内径静态密封结构还包括轴向缓冲器936，该轴向缓冲器配合内壳构件922以抵消安装负荷。关于定向，图10示出了内侧轴承组件IBA的一部分。

图11在很大程度上是图10的复制品，但是示出了本文所述的轮端密封组件技术的意想不到的益处。图11描绘了上述的轮端密封组件900。在安装过程中，如上所述，轮端密封组件900承受一定的反作用载荷。将安装负载放置在弹性构件970上，以在安装期间压缩该弹性构件。另外，如箭头A所示，反作用推力负荷通过配合内壳构件922的轴向缓冲器936被抵消了。内壳部件922用作散热器，并且热量如箭头B所示沿内壳构件922传递。如图12所示，这有助于重新引导现有技术的热量，其中所述热量被沿着磨损环和内径静态密封结构传递。

尽管已经用特定于某些结构和材料的语言描述了该技术，但是应该理解，所附权利要求书中定义的本发明不必限于所描述的特定结构和材料。相反，特定方面被描述为实现要求保护的发明的形式。因为可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下实践本发明的许多示例，所以本发明存在于所附的权利要求中。除非另有说明，否则在所有情况下，说明书(权利要求除外)中使用的所有数字或表达式(例如表示尺寸，物理特性等的数字或表达式)都应理解为由术语“大约”修饰。至少，并不试图限制等同原则在权利要求书中的应用，说明书或权利要求书中所引用的由术语“近似”修饰的每个数字参数至少应根据所引用的有效数字的数量并通过应用平常的凑整技术来解释。此外，本文公开的所有范围应理解为包含并支持列举了其中的任何和所有子范围或任何和所有包括在其中的单个值的权利要求。例如，规定的1到10的范围应被认为包括并支持列举的任一个或全部的最小值1和最大值10之间的和/或包括在内的子范围或单个值的权利要求；也就是说，所有子范围均以最小值1或较大的值开始，并以最大值10或较小的值(例如，5.5到10，2.34到3.56，等等)或从1到10的任何值(例如3，5.8，9.9994，等等)结束。

Claims (11)

1.一种用于轴的密封装置，包括：

外径静态密封构件，

磨损环，以及

内径静态密封构件，该内径静态密封构件包括：

轴向延伸部分；

位于所述轴向延伸部分上的支撑垫；径向依靠部分，其中，所述径向依靠部分包括至少一个污染架；

终端部分；和

沿着轴向延伸部分轴向延伸的弹性构件，其中所述弹性构件被偏置以与轴向延伸部分分开，并且其中当所述弹性构件被压缩时，所述弹性构件在过盈的情况下接触所述支撑垫；

其中所述弹性构件被设置在所述轴向延伸部分的径向内侧，以及所述支撑垫被设置在所述轴向延伸部分的所述径向内侧且位于所述弹性构件和所述轴向延伸部分之间。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，所述密封装置被配置为安装在轴与轮端组件的轮毂之间。

3.根据权利要求1所述的密封装置，还包括轮端组件，所述轮端组件至少包括内侧轴承组件，外侧轴承组件和轮毂。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其中，所述磨损环和所述内径静态密封构件基本上是共同延伸的。

5.一种用于轴的密封装置，包括：

外径静态密封构件，

磨损环，以及

内径静态密封构件，该内径静态密封构件包括：

轴向延伸部分；

位于所述轴向延伸部分上的支撑垫；

径向依靠部分，其中，所述径向依靠部分包括至少一个污染架；

终端部分；和

沿着所述轴向延伸部分轴向延伸的弹性构件，其中所述弹性构件被偏置以与所述轴向延伸部分分开，其中当所述弹性构件被压缩时，所述弹性构件在过盈的情况下接触所述支撑垫以及其中所述内径静态密封构件的弹性构件具有远端，并且当所述弹性构件被压缩时，支撑脊从所述远端径向地突起以接触所述轴向延伸部分；

其中所述弹性构件被设置在所述轴向延伸部分的径向内侧，以及所述支撑垫被设置在所述轴向延伸部分的所述径向内侧且位于所述弹性构件和所述轴向延伸部分之间。

6.根据权利要求5所述的密封装置，其中，在轴向延伸部分与弹性构件之间存在间隙。

7.一种用于轴的密封装置，包括：

外径静态密封构件，

磨损环，以及

内径静态密封构件，该内径静态密封构件包括：

轴向延伸部分；

位于所述轴向延伸部分上的支撑垫；

径向依靠部分，其中，所述径向依靠部分包括至少一个污染架；

终端部分；和

沿着所述轴向延伸部分轴向延伸的弹性构件，其中所述弹性构件被偏置以与所述轴向延伸部分分开，并且其中所述支撑垫包括多个支撑垫，每个所述支撑垫均具有宽度，其中，所述多个支撑垫不连续并且围绕所述轴向延伸部分周向布置；

其中所述弹性构件被设置在所述轴向延伸部分的径向内侧，以及所述支撑垫被设置在所述轴向延伸部分的所述径向内侧且位于所述弹性构件和所述轴向延伸部分之间。

8.根据权利要求7所述的密封装置，其中，所述多个支撑垫对称地布置。

9.根据权利要求7所述的密封装置，其中，所述多个支撑垫不对称地布置。

10.一种用于轴的密封装置，包括：

外径静态密封构件，

磨损环，以及

内径静态密封构件，该内径静态密封构件包括：

轴向延伸部分；

位于轴向延伸部分上的支撑垫；

径向依靠部分，其中，所述径向依靠部分包括至少一个污染架；

终端部分；和

沿着轴向延伸部分轴向延伸的弹性构件，其中所述弹性构件被偏置以与轴向延伸部分分开；

基本上与外径静态密封件共同延伸的外壳构件；和

内壳构件，

其中内径静态密封件的径向依靠部分具有轴向缓冲器，该轴向缓冲器被配置为配合内壳构件，使得轴向缓冲器抵消安装载荷；

其中所述弹性构件被设置在所述轴向延伸部分的径向内侧，以及所述支撑垫被设置在所述轴向延伸部分的所述径向内侧且位于所述弹性构件和所述轴向延伸部分之间。

11.根据权利要求10所述的密封装置，其中，所述内壳构件是散热器，以传递由所述轴向缓冲器抵消安装载荷产生的热量。

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