專利名稱：密封元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于密封按規(guī)定設(shè)計用于轉(zhuǎn)動的軸的密封元件，設(shè)置在殼體部件 用于所述軸的穿通孔處。尤其在內(nèi)燃機和汽車領(lǐng)域中的傳動裝置中對在其中使用的軸密封 元件在壽命、摩擦功率和安裝安全性方面提出了特殊的要求。在此，公知有帶有由高化學(xué) 穩(wěn)定的聚四氟乙烯(PTFE)制成的密封唇和螺旋狀的輸送結(jié)構(gòu)的徑向軸密封圈，該輸送結(jié) 構(gòu)例如用于內(nèi)燃機的合成油。在此，為減小摩擦功率，通過軸展開的唇橫截面一直減小到 PTFE-顆粒大小，并且部分通過填料，如石墨或二硫化鉬改善PTFE總歸良好的滑動特性。在 此，為所述應(yīng)用優(yōu)化的密封結(jié)構(gòu)在安裝時需要特別小心，以便避免損壞相比聚氟密封件彈 性較低的、由PTFE制成的密封唇材料。此外，為證明密封唇按規(guī)定且沒有損壞地定位，軸密 封元件在其安裝之后一直常常處于內(nèi)燃機或傳動機構(gòu)的裝配傳送帶上的自動壓力和/或 真空檢測之下。由于PTFE-密封唇的小彈性、其對軸的低的特定支承力，其由于其玻璃纖維 填料無定型的軸接觸面的結(jié)構(gòu)及其相對空氣開放的螺旋狀油回送結(jié)構(gòu)，其與軸的接觸區(qū)域 不能在沒有其它添加物的情況下足夠密封地封閉。因此，例如在前述壓力和/或真空檢測 時通過使用在傳動裝置或內(nèi)燃機運行時揮發(fā)的涂蠟或潤滑脂暫時封閉密封間隙。在此，在 安裝傳送帶上檢驗時在所述的壓力和/或真空檢驗中，涂蠟的錯誤涂敷方法或涂蠟層因安 裝造成的損壞會導(dǎo)致虛假密封，這會不利地導(dǎo)致舍棄原本沒有缺陷的軸密封并因此舍棄傳 動裝置或內(nèi)燃機。因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，創(chuàng)造一種改進(jìn)的密封元件，該密封元件在易 于制造并因此可廉價地制造的情況下，無論在按規(guī)定運行還是出于檢測和測試目的時都具 有良好的密封特性。該技術(shù)問題通過權(quán)利要求1的主題解決。各種有利的構(gòu)造記載在從屬權(quán)利要求中。按照權(quán)利要求，用于密封按規(guī)定設(shè)計用于軸的、設(shè)置殼體部件用于軸的穿通孔處 的密封元件包括以下特征-一加固件和一與該加固件連接的彈性體部件，-該彈性體部件包括一第一密封區(qū)域，用于靜態(tài)密封地貼靠在殼體部件上，和-該彈性體部件包括一第二密封區(qū)域，帶有構(gòu)造并設(shè)計用于密封地貼靠在軸上的 密封區(qū)段，其包括用于將泄漏液回送到待密封的空間的螺紋狀的回送結(jié)構(gòu)，并且按規(guī)定貼 靠在軸上的密封區(qū)段在其自由的軸向端部設(shè)計有在圓柱表面延伸的、沿周向閉合的線條， 其至少在不轉(zhuǎn)動的軸中設(shè)計用于密封地貼靠在所述軸上。在此，考慮到對密封性、壽命、摩擦功率和損耗功率的特定應(yīng)用的要求，按本發(fā)明 的密封元件具有自動安裝的優(yōu)點，并能夠通過接下來的氣體泄漏試驗檢測。動態(tài)的密封區(qū) 域由彈性體材料制成，因此密封區(qū)段尤其相對由PTFE制成的類似設(shè)計具有更高的彈性，由 此由于密封區(qū)段的彈性支承能力，尤其是在圓柱表面徑向延伸的、閉合的線條的彈性支承 能力，可以實現(xiàn)與軸的配對工作面(Gegenlaufflache)的限定的、靜態(tài)氣密的接觸，由此又 可以在不向密封區(qū)段添加附加材料的情況下有利地進(jìn)行所述的壓力和/或真空檢測。此 夕卜，為實現(xiàn)盡可能小的摩擦功率，按本發(fā)明的密封元件相對類似的已知結(jié)構(gòu)，設(shè)計有壁厚減小的密封區(qū)段，并隨之與低的專門的徑向力特別適應(yīng)地構(gòu)造。本發(fā)明其它的優(yōu)點、特征和細(xì)節(jié)由以下根據(jù)


的本發(fā)明的實施形式得出。 附圖中示出圖1是第一種實施形式中的密封元件的上半部的縱向剖視圖；圖2是圖1中用X標(biāo)示的區(qū)域的局部剖切放大圖，
圖3是圖1所示的密封元件的上部在另一圓周位置的縱向剖視圖；圖4是密封區(qū)段的、關(guān)于圖2替代構(gòu)造的自由軸向端部，以及圖5是第二種實施形式中的密封元件的上半部的縱向剖視圖。作為本發(fā)明的一種實施形式，圖1示出了第一種實施形式中的密封元件的上半部 的縱向剖視圖。在此，環(huán)形的密封元件包括加固件2以及與該加固件2連接的、一體構(gòu)造的 彈性體部件5。在此，加固件2例如由金屬板構(gòu)成。彈性體部件5由彈性體材料，尤其是可 以包含PTFE-納米顆粒的氟彈性體構(gòu)成，并且通過硫化膠合到加固件2上而與該加固件連 接。在此，彈性體部件5包括第一密封區(qū)域10，其外表面設(shè)計用于在用于待密封的、同 樣未示出的軸的穿通孔的區(qū)域中靜態(tài)密封地貼靠在未示出的殼體部件上。在此例如涉及一 種內(nèi)燃機，其中，在圖1的左側(cè)設(shè)置有內(nèi)燃機的油腔，而內(nèi)燃機屬于環(huán)境空氣的空氣側(cè)例如 位于圖1的右側(cè)。此外，彈性體部件5包括第二密封區(qū)域20，該第二密封區(qū)域在密封元件按規(guī)定安 裝時包括基本上空心圓柱狀的、貼靠在未示出的軸上的密封區(qū)段22。這種構(gòu)造有螺紋狀回 送結(jié)構(gòu)的密封區(qū)段22然后朝著右側(cè)平滑地過渡為喇叭狀張開的區(qū)段24。因此，在所示的實 施形式中，喇叭狀的區(qū)段24伴隨著逐漸在油腔中縮小的橫截面伸入油腔。最后，彈性體部 件5朝著空氣側(cè)構(gòu)造為形成次級密封唇30。在另一種實施形式中，圖1所示的密封元件例如也可在省略次級密封唇30的情況 下垂直對稱地固定在加固件2上，使得喇叭狀的區(qū)段24朝著空氣側(cè)擴展油腔地布置，其中， 用于朝油腔回送作用的輸送結(jié)構(gòu)在此必要時作相應(yīng)地調(diào)適。在此，至少空心圓柱狀密封區(qū)段22的內(nèi)表面構(gòu)造有螺紋狀的回送結(jié)構(gòu)，其在軸以 按規(guī)定的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動時，向在軸和密封區(qū)段22之間向前擠的油施加回送作用。在左邊，也就是在密封區(qū)段22的自由軸向端部，回送結(jié)構(gòu)的螺紋線終止在密封區(qū) 段22的、圓環(huán)狀的、徑向環(huán)繞的、封閉的、具有圓柱表面狀的內(nèi)表面的區(qū)域26，該區(qū)域至少 在不轉(zhuǎn)動的軸中設(shè)計用于密封地貼靠在軸上。在此，密封區(qū)段22的該環(huán)狀區(qū)域26結(jié)合彈 性體材料的材料特性形成使得密封元件即便在不轉(zhuǎn)動的軸中也氣密地貼靠在軸上的前提， 因此為了控制密封元件的正確安裝和在其安裝過程中控制內(nèi)燃機的密封效果，不必在密封 區(qū)段22和軸之間涂敷其它材料，就可以進(jìn)行壓力和/或真空測試。在此，回送結(jié)構(gòu)的螺紋線至環(huán)形區(qū)域26的過渡區(qū)這樣地構(gòu)造，使得螺紋線以逐漸 減小的深度但以保持相同比例的型面過渡為環(huán)狀區(qū)域26。在此要認(rèn)識到的是，這樣構(gòu)造的 過渡區(qū)在相對易于制造時積極地影響回送特性，使得在軸轉(zhuǎn)動并且油有待回送時有利于環(huán) 狀區(qū)域26的起浮(Aufschwimmen)，并因此在起浮之后才可以發(fā)生回送。為此，圖2示出了密封區(qū)段的局部剖切放大圖，其中，局部剖切放大的區(qū)域在圖1 中用X標(biāo)示。在此可見，回送結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋸齒螺紋狀，其中，螺紋線的三角狀型面這樣地設(shè)計，使得三角形位于密封區(qū)段22的自由軸向端那一側(cè)的邊設(shè)計有比另一邊相對軸主軸線更小的傾斜角a。在此，所述的傾斜角α例如設(shè)計在15°左右的范圍中。此外，環(huán)狀區(qū)域 的徑向厚度D設(shè)計為約0. 6mm。但在另一種實施形式中，所述的厚度可以為了適應(yīng)專門的擠 壓力而與直徑相關(guān)地被調(diào)適。在此，螺紋線在至自由端的過渡區(qū)域之外的寬度B同樣為約 0.6mm。在此，螺紋線的深度T設(shè)計為約0. 15mm。單線的螺紋線的螺距S約為0. 75mm。此 夕卜，螺紋線的底部設(shè)計具有小于0. Imm的半徑R2的倒圓。此外，在螺紋線至環(huán)形區(qū)域26的 過渡區(qū)還設(shè)計有約0. Imm半徑Rl的棱邊倒圓。在此，前述尺寸涉及約50mm的軸直徑。在 此，尤其通過選擇的深度T與寬度B的比例結(jié)合螺紋線的三角狀的型面獲得特別好的回送 特性。在可選的、在圖4中局部剖切示出的實施形式中，螺紋線至環(huán)狀區(qū)域26、的過渡區(qū) 也可以這樣地設(shè)計，使得回送結(jié)構(gòu)的螺紋線以不變的深度和減小的寬度過渡為環(huán)狀區(qū)域。 這意味著，螺紋線在三角形螺紋線型面的情況下在過渡區(qū)域矩形地、尤其是相應(yīng)于梯形半 部地成型，并且其寬度減小。在此，與圖1和2相比，按圖4的環(huán)狀區(qū)域26—為了朝左側(cè)彎 曲或打開多個薄膜狀地構(gòu)造。此外，在這種實施形式中特別的優(yōu)點是，由于螺紋線在該過渡 區(qū)域的形狀構(gòu)造，防止了在所述的過渡區(qū)域添加回送結(jié)構(gòu)。最后，圖3示出了圖1的密封元件在另一圓周位置的縱向剖切圖，其中可見，彈性 體部件5在其左端側(cè)具有至加固件2的逐點的中斷。在此，所述逐點的中斷因彈性體部件 5用壓力鑄造技術(shù)制造而產(chǎn)生，其中，彈性體材料噴射在加固元件2上，其中，逐點的中斷由 加固件2的相應(yīng)的夾持裝置在注塑過程中造成。作為本發(fā)明的另一種實施形式，圖5示出了第二種實施形式的密封元件的上半部 的縱向剖切圖。在此，圖5所示的密封元件與圖1至4所示的密封元件的區(qū)別基本上在 于，盡管彈性體部件由相同的彈性體材料制成，但這樣地設(shè)計為兩部分，使得第一密封區(qū)域 10"和第二密封區(qū)域20"在材料技術(shù)上相互分開地構(gòu)造。此外，之前對圖1至4的說明也 相應(yīng)適用于圖5所示的實施形式。在此，類似的部件用相同的附圖標(biāo)記數(shù)字補充以兩個上 標(biāo)表不。當(dāng)然，在其它實施形式中也可以組合前述的實施形式。在另一實施形式中，回送結(jié)構(gòu)當(dāng)然也可以在喇叭狀的區(qū)段繼續(xù)延伸地構(gòu)造，和/ 或也設(shè)計為多線螺紋線狀的槽，其中，在多線的情況下尤其也可以使用如在德國專利申請 編號為102006025799. 5中記載的鐮刀狀的槽。在此，回送結(jié)構(gòu)可以包括至少三個沿周向分 布布置的槽，其中，其中一個槽可以設(shè)計為在密封區(qū)段的一個扇區(qū)中延伸，該扇區(qū)具有小于 等于120°的圓周角。此外，可以將至少一個槽設(shè)計為弓狀地延伸，與至少一個另一同樣弓 狀設(shè)計的槽相交叉，和/或至少一個通往軸向側(cè)的槽朝著該軸向側(cè)回送，設(shè)計有逐漸增大 的寬度。此外，至少一個槽可以坡道狀地過渡為帶有所述線條的區(qū)域和/或所述槽可以設(shè) 計有這樣的徑向?qū)挾?，使得其間僅保留有橋接件，其在軸上的接觸面在密封區(qū)段的區(qū)域中 在圓柱上延伸。在另一種實施形式中，螺紋線可以替代或補充地在至少一個位置遠(yuǎn)離自由軸向端 部地被連接件中斷，使得螺紋牙頂在圍繞橋接位置的360°的范圍內(nèi)與橋接件一起形成在 圓柱表面上延伸的、沿周向封閉的線條，所述線條至少在軸不轉(zhuǎn)動時貼靠在軸上。在一種實施形式中，殼體部件例如可以設(shè)計為蓋元件，密封元件相應(yīng)地設(shè)置在蓋元件中，其中，蓋元件螺紋擰緊和/或借助于密封塊粘結(jié)在內(nèi)燃機的其余殼體上，為此，該密封元件可以構(gòu)造有至少一個相應(yīng)設(shè)計的、用于密封塊的槽。當(dāng)然，在另一種實施形式中密封元件也可以這樣地設(shè)計，使得彈性體部件不完全 包圍加固件的外表面，因此，在加固件相應(yīng)成型時，加固件的部分和彈性體部件的部分大都 按規(guī)定貼靠在殼體部件上。在另一種實施形式中，次級密封唇也可以由無紡布材料構(gòu)成，因此即便在次級密 封唇貼靠在軸上時也可以實現(xiàn)一定的呼吸活動或過濾作用。
權(quán)利要求
一種用于密封一根按規(guī)定設(shè)計用于轉(zhuǎn)動的軸的密封元件，設(shè)置在一殼體部件的用于所述軸的穿通孔處，包括以下特征-一加固件和一與該加固件連接的彈性體部件，-所述彈性體部件包括用于靜態(tài)密封地貼靠在所述殼體部件上的一第一密封區(qū)域和-所述彈性體部件包括一第二密封區(qū)域，該第二密封區(qū)域帶有構(gòu)造并設(shè)計用于密封地貼靠在所述軸上的密封區(qū)段，該密封區(qū)段包括用于將泄漏液回送到待密封的空間的螺紋狀的回送結(jié)構(gòu)，并且按規(guī)定貼靠在軸上的所述密封區(qū)段在其自由的軸向端部設(shè)計有在圓柱表面上延伸的、沿周向閉合的線條，所述線條至少在所述軸不轉(zhuǎn)動時設(shè)計用于密封地貼靠在所述軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的密封元件，其中，所述自由的軸向端部在所述線條的區(qū)域中設(shè) 計為圓環(huán)狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的密封元件，其中，所述螺紋狀的回送結(jié)構(gòu)設(shè)計為單線的螺紋。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋸齒螺紋狀。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)的螺紋線的型面設(shè)計為 三角狀。
6.如權(quán)利要求5所述的密封元件，其中，所述三角形位于所述密封區(qū)段的自由軸向端 部那一側(cè)的邊設(shè)計為比另一邊相對軸主軸線具有更小的傾斜度。
7.如權(quán)利要求6所述的密封元件，其中，所述傾斜度在10°至30°的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的密封元件，其中，所述傾斜度在15°左右的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)的螺紋線設(shè)計為以逐漸 減小的深度，但以保持相同比例的型面過渡到所述閉合的線條中。
10.如權(quán)利要求1至8之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)的螺紋線設(shè)計為以不 變的深度和逐漸減小的寬度過渡到閉合的線條中。
11.如權(quán)利要求10所述的密封元件，其中，在三角形的螺紋線型面中，在所述螺紋線的 過渡區(qū)域設(shè)計為矩形狀，尤其是與梯形半部相應(yīng)地帶有逐漸減小的寬度。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的密封元件，其中，所述螺紋線設(shè)計為其螺紋線的深度 和螺紋線的寬度的比例在0. 1至0. 3之間。
13.如權(quán)利要求12所述的密封元件，其中，所述螺紋線設(shè)計具有0.25左右范圍內(nèi)的比例。
14.如權(quán)利要求1至13之一所述的密封元件，其中，所述密封區(qū)段的徑向厚度在所述線 條的區(qū)域內(nèi)在0.3至1.0mm之間。
15.如權(quán)利要求14所述的密封元件，其中，所述密封區(qū)段的徑向厚度與軸直徑有關(guān)地 處于0. 6mm左右的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1至15之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)的螺紋線設(shè)計具有在 0. 05至0. 3mm之間的深度。
17.如權(quán)利要求16所述的密封元件，其中，所述深度在0.15mm左右的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求1至17之一所述的密封元件，其中，所述回送結(jié)構(gòu)的螺紋線設(shè)計具有 0. 4至0. 9mm之間的寬度。
19.如權(quán)利要求18所述的密封元件，其中，所述寬度處于0.6mm左右的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求1至19之一所述的密封元件，其中，所述彈性體部件包括次級密封唇。
21.如權(quán)利要求1至20之一所述的密封元件，其中，所述彈性體部件由包括氟彈性體、 AEM橡膠和/或ACM橡膠的彈性體材料構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求21所述的密封元件，其中，所述彈性體材料包括PTFE-納米顆粒。
23.如權(quán)利要求1至22之一所述的密封元件，其中，所述第一和第二密封區(qū)域由相同的 彈性體材料形成。
24.如權(quán)利要求1至23之一所述的密封元件，其中，所述彈性體部件一體地構(gòu)造。
25.如權(quán)利要求1至23之一所述的密封元件，其中，所述彈性體部件由至少兩個相互間 隔的部件塊構(gòu)成，并且一個部件塊包括所述第一密封區(qū)域，而另一部件塊包括所述第二密 封區(qū)域。
26.如權(quán)利要求1至25之一所述的密封元件，其中，所述彈性體部件硫化膠合在所述加 固件上。
27.如權(quán)利要求1至26之一所述的密封元件，其中，所述加固件設(shè)計成一同貼靠在所述 殼體部件上。
28.如權(quán)利要求1至27之一所述的密封元件，其中，所述按規(guī)定貼靠在所述軸上的密封 區(qū)段是空心圓柱狀。
29.如權(quán)利要求1至28之一所述的密封元件，其中，所述密封區(qū)段設(shè)計為平滑地過渡到 喇叭狀張開的區(qū)段。
30.如權(quán)利要求29所述的密封元件，其中，所述喇叭狀的區(qū)段包括所述回送結(jié)構(gòu)的一 部分。
31.如權(quán)利要求29或30所述的密封元件，其中，所述密封元件這樣地設(shè)計，使得喇叭狀 的區(qū)段在待對外密封的空間向外擴張或朝內(nèi)縮小。
32.如權(quán)利要求1至31之一所述的密封元件，其中，所述密封元件設(shè)計為徑向軸密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種于密封一根按規(guī)定設(shè)計用于轉(zhuǎn)動的軸的密封元件，設(shè)置在一殼體部件的用于所述軸的穿通孔處。包括以下特征一加固件(2)和一與該加固件連接的彈性體部件(5)，所述彈性體部件(5)包括用于靜態(tài)密封地貼靠在所述殼體部件上的第一密封區(qū)域(10)和所述彈性體部件包括一第二密封區(qū)域(20)，帶有構(gòu)造并設(shè)計用于密封地貼靠在所述軸上的密封區(qū)段(22)，其包括用于將泄漏液回送到待密封的空間的螺紋狀的回送結(jié)構(gòu)，并且按規(guī)定貼靠在軸上的所述密封區(qū)段在其自由的軸向端部設(shè)計有在圓柱表面上延伸的、沿周向閉合的線條(26)，所述線條至少在所述軸不轉(zhuǎn)動時設(shè)計用于密封地貼靠在所述軸上。
文檔編號F16J15/32GK101821536SQ200880101363
公開日2010年9月1日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月2日
發(fā)明者于爾根·內(nèi)澤, 于爾根·庫爾特 申請人:Skf公司