密封装置

技术领域

本发明涉及密封技术领域。具体地，本发明涉及一种用于动态密封的密封装置。

背景技术

在许多机械的转动部件中都需要安装密封装置。特别是在车辆的车轮轴承的领域中，要求高密封性能以及低摩擦力矩的动态密封。这些密封装置通常呈环形，并且包括骨架和弹性密封体。所述骨架由金属或其他刚性材料制成，以便通过紧配合(或称为过盈配合)的方式固定在径向外侧的转动部件上。弹性密封体固定在所述骨架上，并且延伸出一个或多个密封唇。密封唇中的一些可以通过环形的弹簧挤压在被密封件的表面上。

在车辆轮毂等应用场景中，密封装置的两侧可能是不同的液体环境，例如，一侧是机油，而另一侧是润滑脂。但是，有时机油未必是绝对清洁的，例如机油中可能存在许多来自变速器的金属颗粒。金属颗粒可能进入到密封唇与被密封件之间的接触面中，从而造成密封唇的磨损。由于这种磨损，这种类型的传统密封装置可能会迅速失效，从而导致泄漏。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种密封装置及其制造方法。

本发明的实施例提供的密封装置包括：围绕转动轴线布置的环形的骨架和环形的弹性密封体，所述弹性密封体固定在所述骨架上并且包括朝向径向内侧延伸的至少一个密封唇，所述弹性密封体在轴向方向上分隔出第一密封侧和第二密封侧；所述密封装置还包括磁性收集环，所述磁性收集环固定在所述骨架上，并且朝向径向内侧延伸；在轴向方向上，所述磁性收集环与所述弹性密封体相对设置，所述弹性密封体设置于靠近所述第二密封侧，所述磁性收集环设置于靠近所述第一密封侧；在径向方向上，所述弹性密封体的密封唇朝向径向内侧的端部超过所述磁性收集环朝向径向内侧的端部。

根据本发明的一些实施例，所述磁性收集环在轴向方向远离所述弹性密封体的一侧设置有至少一个收集腔室和至少一个收集槽；在轴向方向上，所述收集腔室朝向所述弹性密封体的方向凹陷，并在远离所述弹性密封体的方向形成开口；所述收集槽朝向所述弹性密封体的方向凹陷，并在远离所述弹性密封体的方向形成开口；所述收集槽沿自身长度方向上的一端与所述收集腔室连通。

根据本发明的一些实施例，所述收集槽在自身长度方向上沿径向方向设置；所述收集槽设置在相对于所述收集腔室的径向内侧；所述收集槽远离所述收集腔室的一端延伸至所述磁性收集环径向内侧的边缘。

根据本发明的一些实施例，所述收集槽为长条形状；或，所述收集槽为漏斗形状，其中，所述漏斗形状的收集槽在自身长度方向上的一端为窄口，另一端为广口，所述广口在轴向方向和周向方向的尺寸分别大于所述窄口在轴向方向和周向方向的尺寸，所述窄口与所述收集腔室连通。

根据本发明的一些实施例，多个收集腔室和多个收集槽沿周向方向均匀地分布。

根据本发明的一些实施例，所述收集槽的横截面为V形形状。

根据本发明的一些实施例，所述收集腔室的开口为圆形，所述收集腔室呈圆锥形状。

根据本发明的一些实施例，所述骨架包括骨架轴向部段和骨架径向部段，所述磁性收集环包括磁性收集环轴向部段和磁性收集环径向部段；所述磁性收集环轴向部段固定在所述骨架轴向部段的径向内侧面上。

根据本发明的一个实施例，所述密封唇包括环形的主密封唇和环形的副密封唇；在轴向方向上，所述主密封唇靠近所述第一密封侧，所述副密封唇靠近所述第二密封侧。

根据本发明的一些实施例，所述密封装置还包括环形的弹簧，所述弹簧安装在所述主密封唇的径向外侧并且向径向内侧挤压所述主密封唇。

根据本发明的实施例提供的密封装置，在一般工业或车辆系统中，特别是在有颗粒工况中，在所述密封装置内设置磁性收集环，这种磁性收集环在放大的磁力作用下可以吸附机油中的金属颗粒。因此，本发明的所述磁性收集环可以像过滤器一样清理和收集机油中的金属颗粒，以使金属颗粒远离密封唇。通过有效防止金属颗粒侵入密封唇，可大大延长在含金属颗粒的机油环境下工作的密封装置的使用寿命。这种磁性收集环还可以为密封装置的骨架提供额外的径向力，以确保所述骨架与外圈接触良好，保持良好的固定性能。因此，密封装置设置如上所述的磁性收集环可以大大提高所述密封装置的密封性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本发明的实施例的密封装置的局部剖视图；

图2示出根据本发明的示例性实施例的密封装置的局部立体图；

图3A示出根据本发明的实施例的磁性收集环的主视图；

图3B示出根据本发明的实施例的磁性收集环的局部立体图；

图4A示出根据本发明的另一实施例的磁性收集环的主视图；和

图4B示出根据本发明的另一实施例的磁性收集环的局部立体图。

应理解，上述附图仅为示意性的，所述附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种密封装置。这种密封装置用于在各种需要密封的转动部件之间进行密封，例如可以安装在轴承的外圈与内圈之间，或者安装在轴承与转动轴之间。在车辆轮毂等应用场景中，密封装置的两侧可能是不同的液体环境，例如，一侧是机油，而另一侧是润滑脂，而机油一侧可能存在许多来自例如变速器的金属颗粒。所述密封装置特别适用于有金属颗粒工况的密封场景中。

图1示出根据本发明的实施例的密封装置的局部剖视图。该密封装置整体呈环形。图1中示出的是垂直于该环形的中心轴线的剖面的代表性部分。如图1所示，该密封装置安装在两个被密封件之间的环形空间中。在本实施例中，这两个被密封件例如可以是轴承的外圈10和内圈20。外圈10与内圈20基本围绕共同的转动轴线布置并且可以围绕转动轴线相对转动，其中，外圈10位于内圈20的径向外侧。该密封装置的中心轴线与轴承的转动轴线基本重合地布置。

如图1所示，所述密封装置可以包括围绕转动轴线布置的环形的骨架30和环形的弹性密封体40。所述弹性密封体40固定在所述骨架30上并且包括朝向径向内侧延伸的至少一个密封唇，所述弹性密封体40在轴向方向上分隔出第一密封侧S1和第二密封侧S2。所述骨架30和弹性密封体40围绕转动轴线同轴设置。

所述骨架30可以由具有足够刚度的塑料材料制成。这里的塑料材料可以是各种具有合适的机械性能的塑料，例如PA 66。一方面，所述塑料材料具有足够的刚度，可以为弹性密封体40提供结构支撑，另一方面，塑料材料成本低廉并且易于加工，例如可以通过注塑成型来方便地形成各种需要的形状。

在本实施例中，所述骨架30可以例如通过过盈配合的方式固定在外圈10的径向内侧，从而可以随外圈10一起相对于内圈20转动。

所述弹性密封体40可以由例如橡胶等弹性材料制成。所述弹性密封体40包括基部41和至少一个密封唇。所述密封唇从所述基部41大体朝向径向内侧的方向延伸。弹性密封体40的密封唇为围绕转动轴线的环形结构。其中，所述基部41和所述密封唇可以一体形成。在图1所示的实施例中，示意性地示出了在安装状态下的密封唇，所述密封唇朝向径向内侧的内圈20延伸，并且与内圈20的外表面接触，形成密封配合。所述弹性密封体40连同与其固定的骨架30可以随外圈10一起相对于内圈20转动，从而使密封装置将外圈10与内圈20之间的环形空隙动态密封。

图2示出根据本发明的示例性实施例的密封装置的局部立体图。结合图1至图2所示，所述密封装置还包括磁性收集环50。所述磁性收集环50固定在所述骨架30上，并且朝向径向内侧延伸。其中，所述磁性收集环50可以例如通过过盈配合的方式固定在骨架30的径向内侧，从而可以随骨架30以及外圈10一起相对于内圈20转动。在轴向方向上，所述磁性收集环50与所述弹性密封体40在轴向方向上相对设置，所述弹性密封体40设置于靠近所述第二密封侧S2，所述磁性收集环50设置于靠近所述第一密封侧S1。在径向方向上，所述弹性密封体40的密封唇朝向径向内侧的端部超过所述磁性收集环50朝向径向内侧的端部，使得所述密封装置在安装状态下，所述密封唇朝向径向内侧的端部与内圈20的外表面接触，以对外圈10和内圈20形成密封，同时，所述磁性收集环50朝向径向内侧的端部与内圈20的外表面之间具有一定间隙，进而保证在工作状态下，所述外圈10与所述内圈20能够围绕转动轴相对转动。

进一步地，所述第一密封侧S1为机油环境的一侧，所述第二密封侧S2为润滑脂环境的一侧，从而便于靠近所述第一密封侧S1的所述磁性收集环50吸附和收集机油中的金属颗粒。

通过在密封装置上设置所述磁性收集环50，在磁性收集环50的磁力吸附作用下，所述第一密封侧S1中由于磨损产生的金属颗粒能够被吸附在磁性收集环50上，减少金属颗粒侵入密封唇对密封唇造成磨损。

在一些实施例中，所述磁性收集环50在轴向方向远离所述弹性密封体40的一侧设置有至少一个收集腔室53和至少一个收集槽54。在轴向方向上，所述收集腔室53朝向所述弹性密封体40的方向凹陷，并在远离所述弹性密封体40的方向形成开口；所述收集槽54朝向所述弹性密封体40的方向凹陷，并在远离所述弹性密封体40的方向形成开口。所述收集槽54沿自身长度方向上的一端与对应的收集腔室53连通。

所述磁性收集环50由磁性材料制成，例如，磁化的铁、钴或镍的合金，使得所述磁性收集环50具有磁性，能够吸附机油中的金属屑或金属颗粒。

在一些实施例中，所述收集槽54在自身长度方向上沿径向方向设置；所述收集槽54设置在相对于所述收集腔室53的径向内侧。所述收集槽54远离所述收集腔室53的一端延伸至所述磁性收集环50径向内侧的边缘。

在工作状态下，外圈10相对于内圈20转动，金属颗粒在刚被吸附到旋转的磁性收集环50上时，由于金属颗粒与磁性收集环50在周向方向具有一定速度差，因而可以使金属颗粒在磁性收集环50的表面发生周向方向上的相对位移，从而使金属颗粒进入所述收集槽54中；通过将所述收集槽54沿径向方向设置，并将所述收集腔室53设置在相对于收集槽54的径向外侧，可以使金属颗粒在离心力的作用下，从径向内侧沿着所述收集槽54向径向外侧移动，并进入所述收集腔室53中，从而提高了所述磁性收集环50对金属颗粒的收集效率，减少金属颗粒进入密封唇对密封唇造成磨损。

在一些实施例中，多个收集腔室53和多个收集槽54沿周向方向均匀地分布，进一步提高了所述磁性收集环50对金属颗粒的收集效率。

图3A示出根据本发明的实施例的磁性收集环的主视图；以及图3B示出根据本发明的实施例的磁性收集环的局部立体图。参见图2至图3B所示，所述收集槽(54)的可以为长条形状。

图4A示出根据本发明的另一实施例的磁性收集环的主视图；以及图4B示出根据本发明的另一实施例的磁性收集环的局部立体图。参见图4A和4B，根据本发明提供的另一些实施例，所述收集槽54的还可以为漏斗形状，其中，所述漏斗形状的收集槽54在自身长度方向上的一端为窄口，另一端为广口，所述广口在轴向方向和周向方向的尺寸分别大于所述窄口在轴向方向和周向方向的尺寸；所述窄口与所述收集腔室53连通，所述广口延伸至所述磁性收集环50径向内侧的边缘。

在工作状态下，有少量金属颗粒会随着机油通过磁性收集环50和内圈20的外表面之间的间隙，进入所述磁性收集环50和所述弹性密封体40所围成的空间内，可能入侵密封唇。通过将所述收集槽54的开口设置为漏斗形状，增大了收集槽54在内圈20上的投影面积，更有利于磁性收集环50吸附和收集密封装置径向内侧附近的金属颗粒，减少金属颗粒通过磁性收集环50和内圈20的外表面之间的间隙侵入密封唇。并且，在磁极集中效应以及离心力的作用下，漏斗形状的收集槽54也更有利于将金属颗粒从槽道54的广口处吸附并引导至窄口处，进而使金属颗粒进入收集腔室53内，从而提高了所述磁性收集环50对金属颗粒的收集效率。

参见图1至图4B所示，在一些实施例中，所述收集槽54的横截面可以为V形形状；所述收集腔室53的开口为圆形，所述收集腔室53沿凹陷方向内径逐渐减小，使得所述收集腔室53呈圆锥形状。这种与V形形状的收集槽54相连通的圆锥形状的收集腔室53，磁极位于圆锥的凹部中心区域，中心的磁场大于边缘区域，从而使收集腔室53的中心形成相对较大的磁力。所述收集腔室53在磁极集中效应下放大磁力，从而能够更有效吸附和收集机油中的金属颗粒。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，所述骨架30包括骨架轴向部段31和骨架径向部段32；所述磁性收集环50包括磁性收集环轴向部段51和磁性收集环径向部段52。所述磁性收集环轴向部段51固定在所述骨架轴向部段31的径向内侧面上。在离心力的作用下，所述磁性收集环50还可以为骨架30提供额外的径向力，以确保骨架30与外圈10接触良好，以保持良好的固定性能。

在一些实施例中，示意性地示出了所述弹性密封体40具有两个密封唇，即环形的主密封唇42和环形的副密封唇43。在轴向方向上，所述主密封唇42靠近所述第一密封侧S1，所述副密封唇43靠近所述第二密封侧S2。在安装状态下，主密封唇42和副密封唇43分别朝向径向内侧的内圈20延伸，并且与内圈20的外表面形成密封配合。可选地，至少主密封唇42接触内圈20的外表面。

为了使主密封唇52更紧密地贴合内圈20的外表面，该密封装置还可以包括环形的弹簧60。弹簧60围绕并安装在主密封唇42的径向外侧并且向径向内侧挤压主密封唇42，使得主密封唇42紧密地抵接在内圈20上。

副密封唇43可以是环形的片状密封唇，在垂直于转动轴线的剖面图中，副密封唇43的自由端可以朝向径向内侧并且朝向主密封唇42的一侧倾斜延伸。

通过对密封装置设置磁性收集环50，使得所述磁性收集环50可以像过滤器一样清洁和收集机油环境一侧的金属颗粒，使机油中的金属颗粒远离密封唇。通过有效防止金属颗粒侵入密封唇，可大大延长在含金属颗粒的机油环境下工作的密封装置的使用寿命。所述磁性收集环50还可以为密封装置的骨架30提供额外的径向力，以确保所述骨架30与外圈10接触良好，保持良好的固定性能。因此，密封装置设置如上所述的磁性收集环可以大大提高所述密封装置的密封性能。

需要注意的是，本发明旨在针对动密封，特别是针对在具有金属屑或金属颗粒的工况下的密封装置进行改进，因此本发明的技术方案可以适用于各种密封装置，而不限于实施例中示出的具体密封装置的特定部件。在这种情况下，所述磁性收集环50的结构以及安装方式可以进行各种改变，所述收集腔室53和所述收集槽54的数量、形状以及布置方式可以进行各种改变，而不限于实施例所描述以及附图中示出的类型。例如，所述收集腔室53和与其连通的收集槽54一一对应设置仅为示例性的；可以理解，在其他一些实施例中，也可以设置多个收集槽54对应一个收集槽54，对此不再赘述。此外，本发明也可以适用于其他非环形结构的用于动态密封的密封装置。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

10 外圈

20 内圈

30 骨架

31 骨架轴向部段

32 骨架径向部段

40 弹性密封体

41 基部

42 主密封唇

43 副密封唇

50 磁性收集环

51 磁性收集环轴向部段

52 磁性收集环径向部段

53 收集腔室

54 收集槽

60 弹簧

S1 第一密封侧

S2 第二密封侧