用于自行车或摩托车悬架的密封装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于自行车或摩托车悬架(suspensions)的密封装置。所述密封装置尤其适于在自行车或摩托车的包含有悬架的车叉(后文亦称“减震叉”)中使用。


背景技术：

2.自行车或者摩托车的悬架通常具有缓冲路面缺陷和确保车轮与地面尽可能地保持连续接触的功能。所述悬架包含诸如空气弹簧或者卷簧之类的弹性承载部件和能够抑制由于悬架中车轮位置突然发生改变所导致的振动的液压系统或者减震器。
3.在自行车中，所述车叉(fork)是车架(frame)用以容纳前轮的前方部件。其名称来自于该部件的形状：由固定在车架上的管状物和支撑在前轮轮毂(即车轮中心)的两条臂形成。多年以来，山地自行车利用具有气动、液压或者摩擦减震系统的车叉，以气动、弹簧或者弹性体悬架按照完全类似于摩托车的方式来促进对任何凹凸地面的缓冲。尤其是，自行车车叉的一条臂包含弹性部件，典型如空气弹簧，而第二条臂则包含阻尼部件，典型如油压活塞(oil hydraulic piston)。
4.摩托车悬架也以类似的方式运行。通过使用悬架，车架相对于地面的运动被控制，尤其是振动通过减震器套筒(shock absorber cartridge)被阻尼(damped)和延缓。
5.尽管本发明也适用于摩托车的减震叉，但本说明书的其余部分仅明确提及自行车的减震叉(/吸震叉/避震叉)(shock absorbing fork)。
6.在自行车车叉的臂中，阻尼部件被构建为一个套筒(cartridge)，包含能在其中移动的油压活塞。在活塞移动的套筒腔中，工作流体(通常为油)存在于活塞头的两侧。所述套筒必须密封，以防止工作流体泄漏，并且套筒外的润滑油入口存在于车叉臂上。如果两种流体(即工作油和液压油)相同，那么少量的润滑油渗入套筒是可以接受的。
7.不管后一种考虑情况如何，所述套筒显然都必须通过适宜的密封装置与外界密封。
8.现有技术中的密封装置是安装在移动杆上的标准类型的油封。图1以移动杆(图中未显示)的轴线x为中心的轴对称图显示这种密封装置的一个范例。所述密封装置10包含由金属材料制成的隔板(screen)11和弹性体附着层(elastomer coating)12，所述隔板11优选为l形。弹性体附着层12具有在套筒的筒壁(/壳体)(housing)14上形成静态密封的部分13。附着层12还具有第一唇15和第二唇16，分别趋近于(/朝向)套筒的内侧(图中上方)和外侧(图中下方)，形成径向内侧(即密封在移动杆上)的动态密封(以下亦称“内侧密封”)。所述内侧密封还设置有在径向上向内推压第一唇15和第二唇16的弹性部件17。
9.尽管盛名已久，这种已知方案在油压活塞的压缩过程中还是会引发问题。现有技术中的密封装置被优化为仅在相对较低的特定压力下才能正确运行。当压力增加时，如后文所述，作用在动态密封上的摩擦力也会增加。
10.实际上，如前文所述，前叉(车叉)的套筒是一个液压减震器。压缩和扩展阶段会造成作用在动态密封唇上的高油压或低油压。特别是，存在于弹性体附着层孔穴v中的高压
(大约1.5mpa)对构成动态密封的主唇形成高径向作用负荷，导致高摩擦。不仅如此，如果强力冲击由悬架传导，则摩擦峰值会非常之高。换而言之，作用在主唇上的油压会对使用者感受到的摩擦有显著的影响。高摩擦在总体上是一个问题，但摩擦峰值则更加是一个问题。
11.此外，由于全球竞争的加剧，客户不断要求对密封装置进行技术和经济上的持续改进。特别是，客户需要最大可能地降低摩擦和摩擦峰值，尤其对后者特别关注。因此，在理想情况下，这种类型的密封装置应对压力的影响“不敏感”。
12.因此，有必要定义一种密封装置，在自始至终提供可靠密封的同时，还能够避免前文所述的问题。


技术实现要素：

13.为显著克服前述技术问题，本发明的一个目的在于定义一种新设计，使所述密封装置具有起单向阀作用的额外的密封唇(以下称“附加唇”)。
14.当压力增加时，所述附加唇充分利用压力峰值，通过被流体压靠在专用表面上来将弹性体附着层中的孔穴封闭起来。这确保趋近于套筒内侧和外侧的形成动态密封的唇不会暴露于压力压峰值之下；而且，作为进一步的优势，主要的唇与移动杆之间的高接触压力得以被避免，从而降低两者之间的摩擦。当减震器在扩展过程中压力水平下降时，附加唇回复到其初始位置。此外，当减震器腔内的压力低于弹性体附着层中孔穴的压力时，附加唇会从所述专用表面上分开，从而使系统恢复压力平衡。
15.因此，本发明提供一种用于自行车或摩托车悬架的密封装置，具有随附于本说明书之后的独立技术方案所述的特征。
16.本发明进一步优选和/或特别有益的实施方式则根据随附的从属技术方案中展示的特征加以描述。
附图说明
17.以下参照附图描述本发明，附图中显示本发明的非限制性实施例，其中：
18.图1为现有技术中用于自行车或者摩托车的悬架套筒的密封装置的截面示意图；
19.图2为根据本发明一种具体实施方式用于自行车或者摩托车悬架套筒的密封装置的截面示意图；以及
20.图3为图2中所示密封装置的细节(细节y)放大图。
具体实施方式
21.以下仅以非限制性实施例的方式，参照自行车减震车叉中套筒的密封装置来描述本发明。如上所述，本发明的密封装置也适用于摩托车悬架。参见图2和3，所述密封装置20包含：
[0022]-隔板21，由金属材料制成，优选为l形状；
[0023]-弹性体附着层22。
[0024]
所述弹性体附着层22具有在套筒的筒壁24上形成静态密封的径向外围部分(/径向外部分)(radially outer portion)23。弹性体附着层22还具有在径向内侧形成动态密封的第一唇25和第二唇26。也就是说，所述第一唇和第二唇分别在趋近于套筒内侧和套筒
外侧的位置上与套筒的移动部件(例如，减震器的活塞杆)形成滑动接触。
[0025]
径向内侧的动态密封还进一步设置有在径向上向内推挤第一唇25和第二唇26的弹性部件27。垫圈28确保密封装置20能够正确就位。
[0026]
由于套筒内侧具有更大的压力，在套筒内侧与移动杆形成动态密封的第一密封唇25形成有锐利的边角(/边缘)(edge)。相反，由于承受的压力较低，在套筒外侧与移动杆形成动态密封的第二密封唇26则形成有圆曲的边角(shaped with a rounded angle)。
[0027]
密封装置20以起单向阀作用的附加唇29为特征。当压力增加时，附加唇29在压力的推动下抵靠在减震器的筒壁上，从而在筒壁(housing)24的表面24a上形成密封。当压力增加时，附加唇29充分利用压力峰值，通过被流体压靠在专用表面24a上来封闭弹性体附着层中的孔穴v。这确保在套筒内、外两侧形成动态密封的唇25、26不会暴露在高压峰值之下；而且，作为进一步的优势，主要的唇与移动杆之间的接触压力得以被避免，从而降低两者之间的摩擦。
[0028]
当压力在扩展阶段降低时，附加唇29与筒壁24的表面24a分离，故在唇25、26和附加唇29之间的孔穴(cavity)v内的油压变得与整个系统中存在的油压相同。
[0029]
在优选情况下，密封装置20的入口斜面24b(形成筒壁24的一部分)应被赋予比附加唇29的径向外围倒角切面(radially outer chamfer)29a更大的直径，用以确保所述附加唇能够正确插入筒壁24。这是因为，密封装置20是从底部向上被安装在筒壁24中的，故筒壁24必须具有允许附加唇29适配其中的足够宽的斜面(chamfer)。因此，尺寸a，被定义为筒壁24入口斜面24a的直径与附加唇29径向外围倒角切面29a的直径之间差值的一半，须大于零。
[0030]
附加唇29还须提供与筒壁24形成径向干涉使得(才能)确保孔穴的密封。因此，有利的是，尺寸b，被定义为附加唇29径向外围倒角切面29a的直径与筒壁24径向外围触点24c的直径之间差值的一半，须介于0～1毫米。
[0031]
此外，筒壁24的表面24a须与轴线x定义的轴向方向形成β角，用以使作用在附加唇29上的压力产生摩擦，导致附加唇29保持就位而不是向自身折回(bent back)。因此，有利的是，β的角度值须介于5
°
～30
°
之间。
[0032]
最后，角度α，被定义为附加唇29相对于轴向方向的倾斜角与以上定义的筒壁24的倾斜角β之间的差值，须使附加唇29在边缘上发生动作。这促使附加唇29径向外围倒角切面29a的接触压力增加，并由此导致油密封的加强。因此，有利的是，角度α须介于10
°
至30
°
之间。
[0033]
当角度α和β被按照这种方式设定时，结果是，正如有限元测试所证明的那样，附加唇29发生偏转，但不会完全沿径向向内弯折，因为后者会引起与筒壁24表面24a的分离。这确保所述附加唇能够发挥其功能。
[0034]
最后，本发明提出的方案的优势在于所述套筒能够提供恒定的摩擦，避免车叉在任何状态(压缩、伸长)出现摩擦峰值问题。因此，几乎恒定的摩擦阻力值在设计阶段就可以被优化，因为它现在具有非常有限的值域范围。
[0035]
应当理解，除了以上描述的本发明具体实施方式以外，本发明还存在许多其他变体。还应当理解，这些具体实施方式仅通过示例的方式予以提供，并非用于限制本发明的客体、应用和可能的构造。恰恰相反，尽管以上描述可使本领域的技术人员能够根据至少一个
具体实施例来实施本发明，但应当理解，被描述部件的各种变化是可能的，不会超出随附权利要求书按照字面或者其法律等效物来解释所限定的本发明的保护范围。