主題發(fā)明涉及密封組件，并且更具體地，涉及可調(diào)節(jié)密封組件。

背景技術(shù)：

各種部件(包括但不限于旋轉(zhuǎn)軸)設(shè)有相對于部件的密封件。例如，密封組件可以用于使諸如灰塵等外部污染物遠(yuǎn)離敏感部件或者移動部件，或者用于使諸如潤滑劑、液壓流體等流體、或者其它材料進(jìn)入部件組件的內(nèi)部。各種配置和材料可以用于提供相對于被密封的主體的密封件的目標(biāo)位置，或者用于提供相對于被密封的主體的密封件的目標(biāo)壓力。然而，許多這種配置和材料不能調(diào)節(jié)密封位置或者壓力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一些實施例中，一種用于相對于主體提供密封的密封組件包括可彈性變形的密封構(gòu)件，該可彈性變形的密封構(gòu)件包括面朝主體的表面的密封表面。該組件還包括偏置構(gòu)件，該偏置構(gòu)件包括形狀記憶合金。偏置構(gòu)件配置為：響應(yīng)于形狀記憶合金(sma)對熱刺激的位移響應(yīng)來使密封表面偏置至相對于主體的表面的不同位置或者相對于主體的表面具有不同壓力的不同位置。主體可以相對于密封構(gòu)件是動態(tài)的，諸如可旋轉(zhuǎn)軸，相對于密封構(gòu)件是靜態(tài)的，諸如外殼或者殼體，或者可以響應(yīng)于sma位移是靜態(tài)的或者動態(tài)的，諸如緩沖器組件。

在一些實施例中，一種用于密封主體的方法包括：設(shè)置可彈性變形的密封構(gòu)件，該可彈性變形的密封構(gòu)件包括面朝主體的表面的密封表面。通過使用包括形狀記憶合金的偏置構(gòu)件來使密封表面響應(yīng)于形狀記憶合金對熱刺激的位移響應(yīng)而偏置至相對于主體的表面的不同位置或者相對于主體的表面具有不同壓力的不同位置。

當(dāng)結(jié)合附圖來看本發(fā)明的如下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將顯而易見。

附圖說明

其它特征、優(yōu)點、以及細(xì)節(jié)僅僅通過示例的方式出現(xiàn)在對實施例的如下詳細(xì)描述中，詳細(xì)描述參照附圖，在附圖中：

圖1a是在偏置配置中的密封組件的示例實施例的示意圖，并且圖1b是在不同偏置配置中的密封組件的示意圖；

圖2是具有盤繞偏置構(gòu)件的密封組件的示例實施例的示意圖；

圖3a是在偏置配置中的具有盤繞偏置構(gòu)件的密封組件的一部分的示例實施例的示意圖，并且圖3b是在不同偏置配置中的具有盤繞偏置構(gòu)件的該密封組件部分的示意圖；

圖4是具有嵌套盤繞偏置構(gòu)件的密封組件的示例實施例的示意圖；

圖5a和圖5b是配置為提供通風(fēng)的密封組件的示例實施例的示意圖；

圖6a和圖6b是配置為提供通風(fēng)的密封組件的另一示例實施例的示意圖；

圖7a是在偏置配置中的密封組件的另一示例實施例的示意圖，并且圖7b是在不同偏置配置中的密封組件的示意圖；以及

圖8a是在偏置配置中的密封組件的另一示例實施例的示意圖，并且圖8b是在不同偏置配置中的密封組件的示意圖。

具體實施方式

如下描述在性質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不意在限制本公開、其應(yīng)用或者使用。例如，所示出的實施例可適用于車輛部件，但本文所公開的系統(tǒng)可以與任何合適的部件一起使用以提供相配部件和部件應(yīng)用的固定和保持，這包括：許多工業(yè)產(chǎn)品、消費(fèi)產(chǎn)品(例如，消費(fèi)電子產(chǎn)品、各種器具等)、運(yùn)輸應(yīng)用、能源應(yīng)用、以及航空應(yīng)用，并且尤其包括許多其它類型的車輛部件和應(yīng)用，諸如，各種內(nèi)部、外部、電氣、以及引擎蓋下的車輛部件和應(yīng)用。應(yīng)理解，在附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相似或者相應(yīng)的部件和特征。

對于本文所描述的偏置構(gòu)件有用的形狀記憶合金(sma)在本領(lǐng)域中是眾所周知的。形狀記憶合金是具有至少兩個不同的取決于溫度的相的合金成分。這些相中最常用的是所謂的馬氏體相和奧氏體相。在如下討論中，馬氏體相通常指更加可變形的低溫相，而奧氏體相通常指更加剛性的高溫相。當(dāng)形狀記憶合金處于馬氏體相中并且被加熱時，其開始變?yōu)閵W氏體相。該現(xiàn)象開始的溫度通常被稱為奧氏體起始溫度(as)。該現(xiàn)象完成的溫度被稱為奧氏體結(jié)束溫度(af)。當(dāng)形狀記憶合金處于奧氏體相中并被冷卻時，其開始變?yōu)轳R氏體相，并且該現(xiàn)象開始的溫度被稱為馬氏體起始溫度(ms)。奧氏體完成向馬氏體轉(zhuǎn)換時的溫度被稱為馬氏體結(jié)束溫度(mf)。應(yīng)注意，上述轉(zhuǎn)變溫度是sma樣品所經(jīng)受的應(yīng)力的函數(shù)。具體地，這些溫度隨著應(yīng)力增加而增加。鑒于上述性質(zhì)，形狀記憶合金的變形優(yōu)選地處于或者低于奧氏體轉(zhuǎn)變溫度(處于或者低于as)。隨后加熱至高于奧氏體轉(zhuǎn)變溫度使得變形的形狀記憶材料樣品恢復(fù)至其永久形狀。因此，適合于與形狀記憶合金一起使用的激活信號是具有的大小足以在馬氏體相與奧氏體相之間引起轉(zhuǎn)換的熱激活信號。

可以通過合金的成分的微小變化以及通過熱機(jī)械處理來對形狀記憶合金記起其在被加熱時的高溫形式時的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在鎳鈦形狀記憶合金中，其可以從高于約100℃變?yōu)榈陀诩s-1000℃。形狀恢復(fù)過程可以在僅僅幾度的范圍上發(fā)生或者表現(xiàn)出更漸變的恢復(fù)。可以取決于期望的應(yīng)用和合金成分將轉(zhuǎn)換的起始或者結(jié)束控制在一度或兩度內(nèi)。形狀記憶合金的機(jī)械性質(zhì)在跨越其轉(zhuǎn)換的溫度范圍期間發(fā)生極大變化，通常提供形狀記憶效應(yīng)、超彈性效應(yīng)、以及高阻尼能力。例如，在馬氏體相中，觀察到比在奧氏體相中低的彈性模數(shù)。馬氏體相中的形狀記憶合金可以通過用所施加的應(yīng)力重新調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)布置而經(jīng)歷較大變形。如下文將更加詳細(xì)的描述的，材料將在移除應(yīng)力之后保持該形狀。

在一些實施例中，偏置構(gòu)件可以是具有兩個“記住”長度的sma導(dǎo)線或者頻帶。也可以使用其它配置，諸如，可以在筆直形狀與彎曲形狀之間轉(zhuǎn)換的、或者從一種彎曲形狀變?yōu)椴煌瑥澢螤畹膕ma構(gòu)件。使sma構(gòu)件在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的熱刺激可以是直接外部熱刺激，諸如，從熱源(比如，紅外加熱元件、對流加熱元件、或者導(dǎo)電加熱元件)施加的熱量。在許多情況下，可以通過如下方式來施加熱刺激：僅僅使電流流過sma構(gòu)件以使其變熱，并且通過將熱量傳遞至周圍冷卻器環(huán)境來終止電流以便使sma構(gòu)件冷卻。

適合用于制作本文所描述的偏置構(gòu)件的形狀記憶合金包括，但不意在限于：鎳鈦基合金、銦鈦基合金、鎳鋁基合金、鎳鎵基合金、銅基合金(例如，銅鋅合金、銅鋁合金、銅金合金、以及銅錫合金)、金鎘基合金、銀鎘基合金、銦鎘基合金、錳銅基合金、鐵鉑基合金、鐵鈀基合金等。合金可以是二元的、三元的、或者任何更多元的。合適的形狀記憶合金成分的選擇取決于部件將進(jìn)行操作的溫度范圍。sma構(gòu)件通常必須在不同溫度下進(jìn)行加工或者訓(xùn)練以便記住奧氏體相與馬氏體相之間的不同形狀，例如，通過結(jié)合sma構(gòu)件的冷加工進(jìn)行重復(fù)的加熱和冷卻以在奧氏體相與馬氏體相之間轉(zhuǎn)變。sma構(gòu)件可以取決于其所意在的應(yīng)用而表現(xiàn)出單向或者雙向形狀記憶，并且本文所公開的實施例可以與單向sma構(gòu)件或者雙向sma構(gòu)件一起使用。

現(xiàn)在看附圖，其中，在各個附圖中攜帶的編號表示相同或者相似的部件，不會重復(fù)對相同編號的描述，描繪了密封組件的各種示例實施例。圖1a和圖1b示意性地描繪了用于相對于殼體14中的主體進(jìn)行密封的密封組件10的示例實施例的截面圖，在本示例中，主體是可旋轉(zhuǎn)軸12。密封組件10包括可彈性變形的密封構(gòu)件16，該可彈性變形的密封構(gòu)件16可以由已知密封材料(諸如，橡膠或者其它柔性或彈性聚合物)、或者適合用于形成密封件的任何其它可彈性變形的材料形成?？勺冃蔚拿芊鈽?gòu)件包括唇口部分18，唇口部分18用于與可旋轉(zhuǎn)軸12可滑動地密封接觸，以便將油20密封到密封構(gòu)件16的一側(cè)上(例如)。密封構(gòu)件16附接至外殼22，外殼22又附接至殼體14?？蛇x的外護(hù)罩23被示出為附接至外殼22，其與密封構(gòu)件16和外殼22一起為偏置構(gòu)件提供環(huán)形凹腔，并且可以保護(hù)密封部件使其遠(yuǎn)離外部污染物和雜質(zhì)。

圖1a和圖1b還描繪了作為形狀記憶合金的頻帶24的偏置構(gòu)件，其圍繞密封構(gòu)件16的外表面周向地延伸。sma頻帶24可以配置有兩個記住長度，其中一個記住長度是如圖1a中描繪的馬氏體相較長長度以便相對于可旋轉(zhuǎn)軸12提供密封唇口部分18的較低壓力。如在圖1b中示出的(例如，在軸旋轉(zhuǎn)期間)，sma頻帶24響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸的升高溫度或者響應(yīng)于來自控制器(未示出)的電流而被加熱至高于轉(zhuǎn)變溫度，從而使得sma頻帶24恢復(fù)如圖1b中描繪的較短記住長度(例如，奧氏體相)。該較短頻帶長度使得sma頻帶24如圖1b中示出的那樣在密封構(gòu)件16周圍繃緊，從而通過可彈性變形的構(gòu)件16來傳遞應(yīng)力以便相對于可旋轉(zhuǎn)軸12提供密封唇口部分18的較高壓力。

圖2中描繪了另一示例實施例，其中，使用sma線盤24′來代替頻帶24。圖3a和圖3b中示出了密封組件10的一部分的放大圖。如在圖3a中示出的，sma導(dǎo)線配置在較長記住長度下(例如，在馬氏體相中)，從而導(dǎo)致線圈24′具有較松線圈和較長總線圈長度。在圖3a中描繪的配置中，密封唇口部分18不與可旋轉(zhuǎn)軸12接觸，并且在密封唇口部分與可旋轉(zhuǎn)軸12之間具有間隙26。如在圖3b中示出的(例如，在軸旋轉(zhuǎn)期間)，sma線盤24′響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸的升高溫度或者響應(yīng)于來自控制器(未示出)的電流而被加熱至高于轉(zhuǎn)變溫度，從而使得線盤24′中的sma導(dǎo)線恢復(fù)如圖3b中描繪的較短記住長度(例如，奧氏體相)。該較短導(dǎo)線長度使得sma線盤24′收縮為較緊線盤配置并且如圖3b中示出的那樣在密封構(gòu)件16周圍繃緊，從而通過可彈性變形的構(gòu)件16來傳遞應(yīng)力以便使密封唇口部分18相對于可旋轉(zhuǎn)軸12偏置。應(yīng)注意，所描繪的任何實施例均可以用于使與旋轉(zhuǎn)軸12接觸的密封構(gòu)件16偏置以便相對于軸提供不同的密封壓力(例如，圖1a和圖1b)，或者用于使密封構(gòu)件16偏置至相對于軸的不同位置中(例如，圖3a和圖3b)。

sma頻帶24和sma線盤24′是偏置構(gòu)件的特定實施例的示例，并且也可以使用其它配置。例如，sma頻帶24和sma線盤24′均配置為在密封構(gòu)件16的表面區(qū)域上分配應(yīng)力。在替代配置中，單個sma線束可以結(jié)合非sma可彈性變形的金屬帶(例如，配置為呈如圖1和圖2中示出的sma頻帶24的形狀)被周向地設(shè)置在密封構(gòu)件16的外表面周圍，該非sma可彈性變形的金屬帶可以響應(yīng)于sma導(dǎo)線而變形并且沿著密封構(gòu)件16的表面區(qū)域分配應(yīng)力。sma線盤24′基于盤簧結(jié)構(gòu)的應(yīng)力吸收和管理特性來提供用于產(chǎn)生與筆直頻帶或者筆直導(dǎo)線sma偏置構(gòu)件相比不同的變形響應(yīng)特性的設(shè)計選項?？梢酝ㄟ^任何上述或者其它結(jié)構(gòu)的組合來獲得對偏置構(gòu)件變形響應(yīng)的附加調(diào)整。例如，可以將多個偏置構(gòu)件布置在各種配置中，包括但不限于堆疊配置(例如，平行sma偏置線盤或者頻帶、或者sma線盤或者頻帶與非sma偏置線盤或者頻帶的組合(沿著可旋轉(zhuǎn)軸周圍的密封件的圓周)、堆疊sma片簧、或者sma片簧與非sma片簧的組合、嵌套線盤等)。圖4中描繪了偏置構(gòu)件的嵌套線盤配置的示例。圖4類似于圖2以及圖3a和圖3b進(jìn)行配置，但線盤24′內(nèi)嵌套有第二線盤24″。線盤24′和24″中的任一個或者兩個可以由sma導(dǎo)線形成，并且兩條sma導(dǎo)線的變形響應(yīng)可以是互補(bǔ)的，或者可以在相反方向上工作，或者可以在不同轉(zhuǎn)變溫度下提供變形響應(yīng)。在一些實施例中，線盤24′和24″中的一個可以是對密封組件中的環(huán)境溫度作出響應(yīng)的sma線盤，并且線盤24′和24″中的另一個可以是對來自控制信號的電阻加熱作出響應(yīng)的sma線盤。

在一些實施例中，偏置構(gòu)件可以配置為提供非對稱變形響應(yīng)。非對稱變形響應(yīng)可以用于各種目的，諸如，用于提供從密封主體周圍的區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)。可以按照多種方式來提供非對稱sma位移響應(yīng)。例如，由具有不同長度的均勻變形響應(yīng)的sma導(dǎo)線形成的線盤可以形成為在沿著線盤的軸線的不同部分處具有不同線盤密度，從而使沿著sma導(dǎo)線的恒定長度位移變形響應(yīng)產(chǎn)生線盤的作為整體的非對稱響應(yīng)?？商娲?，sma構(gòu)件可以從沿著sma構(gòu)件的長度的合金成分變化來產(chǎn)生非對稱響應(yīng)，這包括成分(例如，鎳鈦比率)可變的、或者使偏置構(gòu)件的一部分由形狀記憶合金形成并且一部分由非形狀記憶合計形成的形狀記憶合金。也可以通過使sma構(gòu)件的不同部分經(jīng)歷不同訓(xùn)練方案來產(chǎn)生非對稱響應(yīng)，例如，可以使sma構(gòu)件的不同部分在sma形狀訓(xùn)練過程期間的冷加工過程期間經(jīng)歷不同程度的變形。也可以通過使用偏置構(gòu)件來誘導(dǎo)密封構(gòu)件16的非對稱偏置，該偏置構(gòu)件僅僅沿著密封構(gòu)件16的圓周的一部分設(shè)置而不是環(huán)繞該密封構(gòu)件。圖5a和圖5b中描繪了具有非對稱變形響應(yīng)的密封組件的示例實施例。在圖5a中，密封構(gòu)件16對稱地設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)軸12周圍并且與可旋轉(zhuǎn)軸12密封接觸。偏置構(gòu)件24設(shè)置在密封構(gòu)件16周圍。在圖5b中，偏置構(gòu)件24的非對稱變形響應(yīng)是由熱刺激誘導(dǎo)的，從而在密封構(gòu)件16中引起非對稱變形響應(yīng)。密封構(gòu)件16的非對稱變形響應(yīng)在密封構(gòu)件16與可旋轉(zhuǎn)軸12之間留出間隙26，該間隙26允許從密封組件的密封區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)，或者在間隙26的區(qū)域中減小密封構(gòu)件16相對于可旋轉(zhuǎn)軸12的密封壓力，從而密封件后面的任何加壓氣體可以迫使間隙26打開以提供通風(fēng)。圖5b中描繪的非對稱變形響應(yīng)是規(guī)律非對稱的示例(例如，圓圈變形為橢圓)，但也設(shè)想了非規(guī)律非對稱響應(yīng)(例如，在沿著密封周界的特定點處的凸出)。

圖6a和圖6b中示出了提供通風(fēng)的替代示例實施例。如在圖6a和圖6b中示出的，sma偏置構(gòu)件24″′嵌入在密封構(gòu)件16內(nèi)(例如，通過包覆成型)，并且可以通過環(huán)境溫度變化或者通過來自控制信號的電阻加熱來激活。偏置構(gòu)件24″′的位移響應(yīng)發(fā)起來自緩沖器組件28的動態(tài)反應(yīng)表面的響應(yīng)，緩沖器組件28在操作上連接至閥門30以使閥門30在如圖6a中示出的關(guān)閉(即，非通風(fēng))位置與如在圖6b中示出的打開(即，通風(fēng))位置之間移動。緩沖器組件28和閥門30可以配置為：取決于期望的系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，響應(yīng)于來自偏置構(gòu)件24″′的較低偏置壓力或者來自偏置構(gòu)件24″′的較高偏置壓力來提供打開位置或者關(guān)閉位置，或者反之亦然。同樣，盡管偏置構(gòu)件24″′被描繪為嵌入在密封構(gòu)件16內(nèi)并且偏置構(gòu)件24、24′和24″′被描繪為與密封構(gòu)件16單獨(dú)地組裝在一起，但應(yīng)理解，任何偏置構(gòu)件均可以被嵌入(例如，通過包覆成型)或者單獨(dú)地與密封組件的其它部件組裝在一起。

許多上述示例實施例都使用偏置構(gòu)件的變形響應(yīng)，其中，可旋轉(zhuǎn)軸周圍的外密封件的sma構(gòu)件長度減小變形響應(yīng)在密封構(gòu)件與可旋轉(zhuǎn)軸之間提供更緊密的密封。相反配置可以用于內(nèi)密封構(gòu)件，其中，設(shè)置為相對于密封件徑向向內(nèi)的偏置構(gòu)件可以通過使用長度延伸變形響應(yīng)來提供更緊密的密封。在其它示例實施例中，sma構(gòu)件長度延伸變形響應(yīng)可以用于通過使用sma構(gòu)件(例如，sma導(dǎo)線)來使密封件朝著密封主體偏置，該sma構(gòu)件配置為在軸向延長上受到約束的波形圖案或者線盤圖案，從而使sma導(dǎo)線的長度延伸變形響應(yīng)產(chǎn)生波幅或者線盤直徑的擴(kuò)張。圖7a和圖7b中描繪了這種示例實施例。如在圖7a和圖7b中示出的，波形配置中的sma導(dǎo)線124設(shè)置在殼體119中，該殼體119在左端、右端、以及底端處約束sma導(dǎo)線。sma導(dǎo)線124的頂部邊緣設(shè)置為與可彈性變形的密封構(gòu)件116相抵，該可彈性變形的密封構(gòu)件116設(shè)置在與密封主體112相抵的相反表面上。響應(yīng)于誘導(dǎo)受到約束的sma導(dǎo)線124的長度延伸變形響應(yīng)的熱刺激，波形圖案的振幅從圖7a的配置增加至圖7b的配置，從而產(chǎn)生可變形密封構(gòu)件116的結(jié)果變形響應(yīng)以便提供相對于密封主體12增加的密封壓力。

許多上述配置已經(jīng)使用sma長度變更變形響應(yīng)來使密封構(gòu)件偏置至相對于密封主體的表面的不同位置或者相對于密封主體的表面具有不同壓力的不同位置。然而，也可以使用其它變形響應(yīng)，諸如，響應(yīng)于熱刺激的sma偏置構(gòu)件的不同形狀或者角度。圖8a和圖8b中示出了這種實施例的示例。如在圖8a和圖8b中示出的，sma構(gòu)件124′設(shè)置在殼體119中的片簧配置中，該殼體119在左端和右端處約束sma構(gòu)件。sma構(gòu)件124′的頂部邊緣設(shè)置為與可彈性變形的密封構(gòu)件116相抵，該可彈性變形的密封構(gòu)件116設(shè)置在與密封主體112相抵的相反表面上。響應(yīng)于誘導(dǎo)sma構(gòu)件124′的形狀改變變形響應(yīng)的熱刺激，相對于密封構(gòu)件116傳遞偏置力，并且密封構(gòu)件116的結(jié)果偏置響應(yīng)提供相對于密封主體112增加的密封壓力。

盡管已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出各種改變并且可以用等效物來替代其元件。此外，在不背離其基本范圍的情況下，可以作出許多修改以便使特定材料情形適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不意在限制于所公開的特定實施例，本發(fā)明將包括落在申請范圍內(nèi)的所有實施例。