多叶片状横截面的O形环 本发明涉及一种具有多叶片状横截面的O形环，该O形环适合于密封一些存在于机械零件等之间的间隙。
如图8所示，通常，这种类型的O形环7在其平面视图上是环形的。图9是一个沿图8中的IX-IX线取得的横截面，它显示了这些O形环的横截面是圆形的。图10(b)图示了这种O形环7在使用时被压缩在一个形成于零件之间的间隙中的沟槽4之中的情况。这样横截面为椭圆形地O形环就具有很大的与内外环形壁5和6摩擦接触的表面。图10(a)和10(c)分别显示了加在内外壁5和6上的应力分布。在内外壁5和6相对旋转的情况下，强大的摩擦力将迅速磨损该O形环。这个问题是由在传统的O形环中所存在的表面接触机械作用所引起的。因此，本发明提出了一种线接触构造形式的O形环(见日本未审查专利公开号No.5-39870)。根据这一提议，沿该O形环的圆周并与该O形环整体地成型多个环形的″小叶片″。在一个典型的实施例中，该改进的O形环有12个或更多的这种小叶片，故其横截面呈一个″多瓣″的花形。
然而，从改进的O形环上伸出的小叶片和圆形的凸缘的数量被认为是过剩的。很多的凸缘与沟槽壁保持滑动接触，这样改进的O形环在性能上与传统的O形环相似。要确保将这些小叶片凸缘配置成相对于O形环的直径中心线对称是困难的。因此，这些凸缘有时会意外地受到不均匀的磨损。
因此本发明的一个目的是提供一种多叶片状横截面的O形环，该O形环摆脱了已有技术中的圆形或多叶片状横截面的O形环所存在的问题。特别地，本发明想要提供一种由圆形和小叶片状的凸缘组成的O形环，这种凸缘沿该O形环的圆周并与该O形环整体地成型，这样，仅有两个或三个这样的凸缘相互对称，并保持与构成一个环形沟槽的内、外环形壁中的一个相接触，该环形沟槽是形成在机械零件等之间的间隙中的。
根据本发明，该O形环具有一个多叶片状的横截面并由一种选自一组橡胶和弹性体的材料制成，该O形环有5-10个沿O形环的圆周并与该O形环整体地成型的小叶片凸缘，其中这些凸缘被配置成在一个直径横截面上相互对称并以一定的角度间隔排列。
还有一个重要的特点就是每一个凸缘的高(以后定义)对宽(也在以后定义)的比值在0.3到1.2的范围以内。不包括在这个范围内的过分细长的凸缘会在该多小叶片的O形环被压缩时倒下，而不包括在所说范围以内的过分粗短的凸缘将使该O形环在功能上与圆的O形环(如图8所示)相似。
在使用中，该O形环被压缩在一个环形的沟槽中，并呈这样一种状态，即二个或三个凸缘保持与构成该沟槽的内外壁中的一个壁滑动地接触。从而，由壁加给O形环的应力分布成相对于该O形环的一条直径中心线对称。每个凸缘的尺寸都大于已有技术中的多叶片O形环的凸缘尺寸，并改善了其抗磨损能力。
图1是在第一实施例中的并部分地显示了其横截面的O形环的局部透视图，它对应于图8中的I部分；
图2(a)是显示加在与如图1所示的O形环相接触的外壁上的应力分布图；
图2(b)是图1所示的O形环在使用中被压缩的横截面；
图2(c)是显示加在与如图1所示的O形环相接触的内壁上的应力分布图；
图3是在第二实施例中的另一个O形环的横截面；
图4是在第二实施例中的O形环的局部透视图，其显示的方式与图1相似；
图5是在第三实施例中的O形环的局部透视图，其显示的方式与图1相似；
图6(a)是显示加在与如图5所示的O形环相接触的外壁上的应力分布图；
图6(b)是图5所示的O形环在使用中被压缩的横截面；
图6(c)是显示加在与如图5所示的O形环相接触的内壁上的应力分布图；
图7是在第四实施例中的O形环的局部透视图，其显示的方式与图1相似；
图8是一个已有技术的O形环的平面视图；
图9是一个沿图8的IX-IX线所得到的横截面；
图10(a)是显示加在与已有技术的O形环相接触的外壁上的应力分布图；
图10(b)是已有技术的O形环在使用中被压缩的横截面；以及
图10(c)是显示加在与已有技术的O形环相接触的内壁上的应力分布图；
现在，通过参考附图来对本发明的一些实施例加以详细的说明。
在图1中，根据第一实施例的O形环2通常在其横截面上具有正弦曲线的外型。6条小叶片凸缘1a、1b、1c以一定的角度间隔配置，使其中的两条凸缘1c被分别配置在其顶部和底部。在相邻的凸缘之间形成了一条弯曲的凹陷3。在该凹陷中将保持大量的润滑油，从而使该O形环能自润滑。
在使用中，该O形环的两条内凸缘1a将压靠在环形沟槽4的内壁5上，如图2所示。同样地，两条外凸缘1b被压缩并与外壁6滑动地接触，从而松驰地封闭住沟槽4。例如，该沟槽可以是形成在并环绕在一根棒或类似实心的柱状零件4a上的。相应地，外壁可以是包围着所说柱状零件4a的套管或类似的空心圆柱体零件6a的那一部分。加在O形环上的应力将以图2a和2c中所示图形的方式分布。由此可见，插在与内或外壁接触的凸缘1a和1a或1b和1b之间的凹陷区3的底部一般不与壁接触。
在第二实施例中所提供的另一个O形环如图3所示。该O形环的横截面与第一个O形环的横截面相似，但其小叶片凸缘1d，1e，1f，1g，1h和1j与第一实施例的O形环相比有30度的角位移。在使用中，最靠内的凸缘1d以及与该凸缘相配合的两条侧凸缘1e和1f与沟槽内壁5(没有显示)接触。同样地，最靠外的凸缘1g及其两条相邻的凸缘1h和1j与外壁6接触。压力的分布与图6的上部所示的方式相同。
图5显示了第三实施例，其中有五条小叶片凸缘1k与O形环整体成型并围绕着该O形环。其中两条凸缘1k将与内壁5接触，而另外三条凸缘与外壁6接触。在这种情况下应力分布如图6的上下部所不。
在图7中显示的第四个实施例四的O形环包括8条与O形环整体成型并围绕着该O形环的小叶片凸缘1m。在该实施例中，环形沟槽4的内和外壁4和5都与三条凸缘1m接触。应力也是以图6的上部所示的方式分布。
在各个实施例中，两条或三条小叶片凸缘与容纳并保持O形环在其位置上的环形沟槽的内和外壁接触。这两条或三条的凸缘是相互对称的，因而在使用这种O形环时将不会发生凸缘不均匀的磨损。这些凸缘与所说沟槽壁的线接触加强了该O形环的密封效果。
应当注意，如果多个小叶片的O形环在其横截面上仅有4条凸缘，则要使两条或更多的凸缘与内和外壁接触是困难的。因此，这种凸缘的数量应为5或更多。然而，十二条或更多的凸缘将使该O形环在功能上与已有技术的圆形横截面的O形环相似。这样，小叶片凸缘的数量应为10或更少，更理想的是8或更少，以便于制造。
如图3所示，每条凸缘的高″H″可以定义为顶点″S″到一个内接圆″C″之间的径向距离。参考符号″O″是该内接圆″C″的中心。另一方面，每条凸缘的宽度″W″可以定义为切线″T″被凸缘的外轮廓所切割的那一段。虽然在所有以上所述实施例中″H″对″W″的比值被设计成0.8左右，该比值却可以在0.3到1.2的范围内变动。过分细长和过分粗短的凸缘由于以上所述的原因都是不理想的。在各凸缘1a的″H/W″值接近0.3的情况下，在使用中弯曲凹陷区3的底部可能触到沟槽4的壁，但这不会对O形环的预期功能产生不利的影响。
总之，多个小叶片的O形环被以这样的方式压缩在环形沟槽中：即其两条或三条凸缘与该沟槽的内和外壁滑动接触。压应力在O形环中对称地分布，从而一个较弱的压缩就足以确保其密封功能，从而减少了由所说壁的相对转动时或沿轴向的相对移动时所引起的磨损。当然，在沟壁是静止的情况下也能应用该O形环。