CN101251153A - 具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元。其结构能够容易地识别获得良好密封的结构中的中间密封唇(18d)的不正确装配。位于外侧密封唇(17d)和内侧密封唇(19d)之间的中间密封唇(18d)在轴向上朝其内部边缘倾斜,形成其末端。该末端围绕位于轮毂(2)的轴向中间部分上的圆筒面(21)的整个周边形成滑动接触。中间密封唇(18d)在自由状态的厚度T18和密封元件(16d)的一部分的厚度ΔT之和大于位于金属芯(15d)内部边缘和圆筒面(21)之间的环形间隙(23)在径向的宽度尺寸“(R15-D2)/2”。在不正确装配的状态下,密封唇(18d)有力地夹紧在金属芯(15d)的内部边缘和圆筒面(21)之间,在中间密封唇(18d)和圆筒面(21)之间产生很大的摩擦,因此可以容易地识别出不正确的装配状态。

Description

具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元
技术领域
本发明涉及具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的改进,该单元用于将车辆的车轮支承到悬架装置上。具体地说,其实现一种结构,当一个或多个密封唇从与正确的方向相反的状态进行组装(错误组装)的情况下,可以容易地识别该情况。
背景技术
在此以前,例如专利文献1到6所述,转动地支承汽车的车轮到悬架装置上的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的一类结构是已知的。附图2示出了传统的已知结构的一个例子,该结构公开在专利文献2中。所述具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元包含外圈1、轮毂2、多个滚动体3、密封圈4和盖5。外圈1在外周表面上具有外凸缘形附属部分6以用于支承并固定外圈1至悬架装置上,并在内周表面上具有双排外圈滚道7。此外,轮毂2由轮毂本体8和内圈9联接在一起,并通过螺母10紧固而形成。支承并固定车轮的凸缘11设置在朝向轮毂2的外周表面轴向外侧端的部分上(相对于轴向的外侧指的是安装到汽车上时在横向方向的外侧,在附图中是左侧。与此相反的是,相对于轴向的内侧指的是在横向上朝着中心的一侧,是附图的右侧。在整个说明书和权利要求书中也是类似的。),该部分是在轴向上从外圈1向外凸出的部分,并且双排内圈滚道12设置在中心朝向轴向内侧端的部分上。近年来,还有一种被广泛地知道和实施的结构,其中轮毂本体和内圈由卷曲部分联合在一起,该卷曲部分由在轮毂本体的轴向内侧端部上形成的圆筒部分径向向外塑性变形而形成。在任一情形下,在两个外圈滚道7和两个内圈滚道12之间的双排中的每排中设置多个上述的滚动体3,这两个外圈滚道7和两个内圈滚道12处在它们由各自的保持架13保持的状态。在附图中的例子中,滚珠用作滚动体3。然而,在具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元用于重型车辆的情形时,可以使用锥形滚子用作滚动体。
此外,密封圈4设置在外圈1的外端内周表面和轮毂2的中间部分的外周表面之间,封闭内部空间14的外侧开口,该内部空间14处在外圈1的内周表面和轮毂2的外周表面之间,滚动体3设置在该内部空间14中。而且,盖5封闭外圈1的内侧开口。通过盖5和密封圈4,阻止诸如灰尘、雨水之类的异物进入内部空间14,并阻止内部空间14中的润滑油泄漏到外部。
为了充分阻止异物进入内部空间14,以及阻止填充在内部空间14中的润滑油漏泄,必须保证密封圈4的密封性能。为了提供一种考虑到所述目的的密封圈。专利文献1公开了一种如附图3所示密封圈4a,专利文献2公开了一种如附图4所示密封圈4b。密封圈4a和4b分别由环形金属芯15a和15b以及环状密封元件16a和16b形成。此处的金属芯15a和15b由金属板制成,并在内部固定到外圈1的外侧端上。此外,密封元件16a和16b由诸如包括橡胶等的弹性体制成,并通过烘烤等方式固定在金属芯15a和15b上。而且,每个密封元件16a和16b具有三个密封唇17a、18a和19a,或17b、18b和19b。密封唇17a、18a、19a、17b、18b和19b中的密封唇17a、18a、17b和18b处在距内部空间14的最远侧(外侧)和中间,并在径向朝它们的末端倾斜。每个末端围绕凸缘11的轴向内侧表面或曲面部分20的整个周边形成滑动接触,该曲面部分20位于凸缘11的轴向内侧表面和轮毂2的外周表面之间的连续部分上。此外,处在最靠近内部空间14侧(内侧)的密封唇19a和19b在轴向上朝内部边缘向内倾斜而形成其末端,这些末端围绕位于轮毂2的轴向中间部分上的圆筒形外周表面(圆筒面21)的整个周边形成滑动接触。
在如上所述的设置在述密封圈4a和4b中的密封唇17a、18a、19a、17b、18b和19b中,在外侧和中间的密封唇17a、18a、17b和18b主要用来阻止异物从外部空间进入内部空间14。相反地,在内侧的密封唇19a和19b主要用来阻止内部空间14中的润滑油泄漏到外面。由于示出在附图2的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元具有用于非驱动车轮的结构(FR或MR车辆的前轮,FF车辆的后轮),外圈1的内侧开口由盖5封闭。相反的,在具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元用于驱动轮(FR或MR车辆的后轮,FF车辆的前轮,4驱车辆的所有车轮)情况下,内部空间的内侧开口由例如组合密封圈之类的密封圈进行封闭。
无论是使用用于非驱动轮还是驱动轮的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元,内部空间14的外侧开口通常都由密封圈4a和4b封闭,所述密封圈4a和4b具有三个密封唇17a、18a和19a或者17b、18b和19b。在中部密封唇18a和18b如附图3和4所示与凸缘11的轴向内侧表面或曲面部分20滑动接触的情形下,这种密封圈4a和4b在保证密封性能方面并不总是有利的构造。亦即,所述轴向内侧表面和所述曲面部分20可能被行进时从车轮施加到轮毂2上的力矩移位。在它们被移位的情形下,在中部密封唇18a和18b的末端与轴向内侧表面或曲面部分20之间的粘附变差,这样密封唇18a和18b的密封性能下降。考虑到这种情况,如专利文献5和6公开的结构那样,也希望中部密封唇与位于轮毂2的轴向中间部分上的圆筒形外周表面形成滑动接触。
附图5示出了考虑到这种情况的密封圈4c。在与金属芯15c一起组成密封圈4c的密封元件16c的三个密封唇17c、18c和19c之中,外侧的密封唇17c和内侧的密封唇19c分别围绕凸缘11的轴向内侧表面和位于轮毂2的轴向中间部分的外周表面上的圆筒面21的整个周边形成滑动接触,类似于示出在附图3和4中的结构。特别地,在示出于附图5中的结构情况下,中部密封唇18c在轴向上向外朝内部边缘倾斜而形成其末端,所述末端围绕圆筒面21的整个周边形成滑动接触。示出在附图5中的结构也类似于附图3和4中的结构,在外侧和中间的密封唇17c和18c主要用于阻止异物从外部空间进入内部空间14,内侧的密封唇19c主要用于阻止内部空间14中的润滑油漏泄出去。无论在行进时施加到轮毂2上的力矩如何,在中部和内侧的密封唇18c和19c的末端与圆筒面21之间的滑动接触状态可以保持稳定。因此,示出在附图5中的结构与示出在附图3和4中的结构相比,提高了阻止异物进入内部空间14的性能。
然而,在示出于附图5中结构的情况下,由于中部密封唇18c的形状可能出现以下问题。就是说,由于密封唇18c的末端必须与圆筒面21在围绕整个周边确保所需接触压力的状态下进行接触,在自由状态下的密封唇18c的内径略微地小于圆筒面21的直径(外径)。当装配具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元时,已经预先在内部固定到外圈1的轴向外侧端的密封圈4c安装到轮毂2的中间部分上。此时,在其内径弹性地展开时,中部密封唇18c的内部边缘由设置在轮毂2的中间部分的外周表面上的轴向外侧内圈滚道12和圆筒面21之间的倾斜导向面22引导,并滑动到圆筒面21上。
如上文所述的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的组装操作通过将外圈1和轮毂2对准完成。然而,如果所述两个元件1和2的中心轴由于某种原因甚至是略微地移动时,中部密封唇18c和倾斜导向面22的重叠也会变得过大。在这种情况下,如附图5中点划线所示,有一种可能,即密封唇18c在轴向上朝其末端向内弹性变形(折回),以与正确的状态相反的方向进行组装。在中部密封唇18c如此反向组装的情况下,不仅密封唇18c的密封性能变差,而且在密封唇18c的末端和圆筒面21之间的摩擦增加,由此,具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的动转矩增加。由于异物进入内部空间14,密封性能的恶化成为具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的耐用性下降的原因。此外,由于车轮旋转阻力增加,动转矩的增加成为加速度和燃料消耗性能下降的原因。
如果导致这种故障发生的中部密封唇18c的不正确装配可以容易地进行识别,就可以通过拆卸和重新组装所述具有密封圈的滚动轴承单元来防止故障发生。然而,在具有密封圈的滚动轴承单元组装之后,不能从外面看到中部密封唇18c。此外,由于动转矩的增加很小,通过测量动转矩难以探测到不正确装配。
【专利文献1】日本实用新型申请公开:No.H7-34224
【专利文献2】日本专利申请公开:No.H9-287619
【专利文献3】日本专利申请公开:No.H11-210770
【专利文献4】日本专利申请公开:No.2003-56577
【专利文献5】日本专利申请公开:No.2004-204894
【专利文献6】日本专利申请公开:No.2004-205277
发明内容
本发明解决的技术问题
考虑到上述的情况,本发明一个目的是实现一种具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元,其中中部密封唇的不正确装配可以容易地进行识别。
解决问题的手段
本发明的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元包含外圈、轮毂、多个滚动体和密封圈。
这里,所述外圈在其内周表面上设置双排外圈滚道。
此外,所述轮毂在其外周表面上具有双排内圈滚道。
此外,多个滚动体设置在内圈滚道和外圈滚道之间的每一排中。
此外,所述密封圈设置在外圈的轴向外侧端与轮毂的中间部分的外周表面之间,并且所述密封圈封闭其中设有滚动体的内部空间的轴向外侧开口。
此外,所述密封圈具有固定到外圈的轴向外侧端的金属芯、以及三个密封唇,每个密封唇都由弹性材料制成并且其基端部分由金属芯支承。在所述密封唇中,位于作为距所述内部空间最远一侧的外侧的密封唇在径向上朝其末端向外倾斜,所述末端围绕凸缘的轴向内表面的整个周边形成滑动接触,所述凸缘设置在轮毂的朝向轴向外侧端的一部分的外周表面上,该一部分是从所述外圈在轴向向外凸出的部分。
此外,位于作为最靠近所述内部空间一侧的内侧的密封唇在轴向上朝其内部边缘向内倾斜,形成其末端,所述末端围绕位于轮毂轴向中间部分上的圆筒形外周表面的整个周边形成滑动接触。
此外,位于外侧密封唇和内侧密封唇之间的中间密封唇在轴向上朝其内部边缘向内倾斜,形成其末端,所述末端围绕位于轮毂轴向中间部分上的圆筒形外周表面的整个周边形成滑动接触。
特别地,在根据本发明的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的情况下,中间密封唇的一部分(在通过克服所述中间密封唇的弹性弯曲所述中间密封唇而将其插入到金属芯的内径侧的情况下,该部分位于金属芯的内径侧)在自由状态下的厚度和在径向上位于比所述金属芯的内部边缘更内侧的所述弹性材料在自由状态下的厚度之和,大于在金属芯的内部边缘和轮毂的中间部分之间的环形间隙在径向上的宽度尺寸。
【本发明的效果】
使用本发明如上所述构造的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元,可以容易地确定中间密封唇的不正确装配。
也就是说,在根据本发明的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的情况下,如果中间密封唇在组装期间折回,所述中间密封唇进入到金属芯的内部边缘和轮毂的中间部分的外周表面之间的环形间隙。所述环形间隙在径向上的宽度尺寸小于所述中间密封唇的进入所述间隙的该部分在自由状态下的厚度。因此,在中间密封唇伴随不正确装配进入到环形间隙的状态下,中间密封唇的该部分在金属芯的内部边缘和轮毂的中间部分的外周表面之间弹性地压缩。
因此,轮毂的中间部分的外周表面和中间密封唇之间的接触面的压力增加了,从而在轮毂的中间部分的外周表面和中间密封唇的接触面之间产生大的摩擦。在这种状态下,显然轮毂阻止转动的阻力(具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的动转矩)与中间密封唇以正确的状态组装的情况相比变大了。因此,通过在组装后抵靠外圈旋转轮毂,同时测量需要的转矩,能够容易地和可靠地确定中间密封唇是否以正确的状态进行组装。
附图说明
附图1是对应于附图2的A部分的放大剖面图,示出了本发明的一个实施例。
附图2是示出作为本发明目的的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的一个例子的剖面图。
附图3是对应于附图2的A部分的放大图,示出了第一种传统结构密封圈的例子。
附图4是与附图3相似的视图,示出了第二种传统结构密封圈的例子。
附图5是与附图3相似的视图,示出了第三种传统结构密封圈的例子。
具体实施方式
附图1示出了本发明的一个实施例。所述例子的特征在于:在与金属芯15d一起组成密封圈4d的密封元件16d的三个密封唇17d、18d和19d之中,中间密封唇18d的厚度尺寸T18由所述金属芯15d的内径R15和轮毂2(其圆筒面21)的外径D2之间的关系控制。在其它方面,所述具有密封圈的整个车轮支承滚动轴承单元的结构和操作类似于附图2,所述三个密封唇17d、18d和19d的倾斜方向和每个密封唇的滑动接触位置都类似于附图5示出的结构。因此,与相似部分联系的描述和说明省略了或简化了。下述内容主要是针对所述例子的特征部分的描述。
在当前示例的情况下,金属芯15d的内径R15小于设置在附图5所示的结构中金属芯15c的内径,金属芯15d的内部边缘接近并面对设置在轮毂2的轴向中间部分的外周表面上的圆筒面21。由于圆筒面21的外径是D2,并且密封圈4d和轮毂2互相同心定位,所以在直径方向上的宽度尺寸是“(R15-D2)/2”的环形间隙23围绕金属芯15d的内部边缘和圆筒面21之间的整个周边形成。此外,中间密封唇18d的中间部分的厚度尺寸T18和密封元件16d的一部分的厚度ΔT之和大于环形间隙23的宽度尺寸{T18+ΔT>(R15-D2)/2},其中在通过克服所述中间密封唇18d的弹性将其在轴向上向内(附图1中的右侧)弯曲而在金属芯15d的内径侧上插入的情况下该中间密封唇18d的中间部分位于金属芯15d的内径侧,而密封元件16d的该部分在径向上位于比所述金属芯15d的内部边缘更内侧的位置。
使用本发明如上文所述实施例构造的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元,可以容易地确定中间密封唇的不正确装配。也就是说,在当前示例的具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的情况下,如果密封唇18d在组装期间由于中间密封唇18d的末端和轮毂2的外周表面的过度重叠而折回(倾斜方向变为与图1所示状态相反)或类似的情况,密封唇18d进入金属芯15d的内部边缘和圆筒面21之间的环形间隙23中,所述圆筒面21是轮毂2的中间部分的外周表面。所述环形间隙23在径向的宽度“(R15-D2)/2”小于密封唇18d的进入环形间隙23的中间部分在自由状态的厚度T18和密封元件16d的一部分的厚度ΔT之和。因此,在密封唇18d伴随不正确装配进入环形间隙23的状态下,密封唇18d的一部分在金属芯15d的内部边缘和圆筒面21之间弹性地压缩。
因此,圆筒面21和密封唇18d的接触面压力增加,使得在圆筒面21和密封唇18d的接触面之间出现大的摩擦。在此状态下,显然轮毂2阻止转动的阻力(具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元的动转矩)与密封唇18d以正确的状态组装的情形相比变大了。因此,通过抵靠外圈1旋转轮毂2,同时测量需要的转矩,能够容易地和可靠地确定密封唇18d是否以正确的状态组装。

Claims (1)

1、一种具有密封圈的车轮支承滚动轴承单元,包括:
在其内周表面上具有双排外圈滚道的外圈、在其外周表面具有双排内圈滚道的轮毂、在所述外圈滚道和内圈滚道之间对每一排滚道设置的多个滚动体、以及设置在所述外圈轴向外侧端和轮毂中间部分的外周表面之间的密封圈,所述密封圈用于封闭其中设置有滚动体的内部空间的轴向外侧开口,
所述密封圈具有固定到所述外圈轴向外侧端上的金属芯、以及三个密封唇,每个密封唇都由弹性材料制成并且其基端部分由所述金属芯支承,在所述密封唇中:一个密封唇位于作为距所述内部空间最远一侧的外侧,其在径向上朝其末端向外倾斜,所述末端围绕凸缘的轴向内表面的整个周边形成滑动接触,所述凸缘设置在所述轮毂的朝向轴向外侧端的一部分的外周表面上,所述轮毂的这一部分是从所述外圈在轴向向外凸出的部分;一个密封唇位于作为最靠近所述内部空间一侧的内侧,其在轴向上朝其内部边缘向内倾斜而形成其末端,所述末端围绕位于所述轮毂的轴向中间部分上的圆筒形外周表面的整个周边形成滑动接触;以及一个位于所述外侧密封唇和内侧密封唇之间的中间密封唇,其在轴向上朝其内部边缘向外倾斜而形成其末端,所述末端围绕位于所述轮毂的轴向中间部分上的圆筒形外周表面的整个周边形成滑动接触,以及
所述中间密封唇的一部分在自由状态下的厚度和在径向上位于比所述金属芯的内部边缘更内侧的所述弹性材料在自由状态下的厚度之和,大于在金属芯的内部边缘和轮毂的中间部分的外周表面之间的环形间隙在径向上的宽度尺寸,其中在通过克服所述中间密封唇的弹性弯曲所述中间密封唇而将其插入到金属芯的内径侧的情况下,所述中间密封唇的这一部分位于金属芯的内径侧。
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