CN101449073A - 特别是用于轮毂的环形密封组件 - Google Patents

Abstract

一种密封组件(1a，1b)包括第一环形罩(10)，该第一环形罩(10)提供轴套部分(11)和凸缘部分(12)，其中所述凸缘部分(12)从所述轴套部分的第一端(13)径向延伸；密封构件(15)，该密封构件是由弹性材料做成并提供从所述凸缘部分的周边(18)悬垂并径向延伸的环形根部部分(16)以及第一轴向密封环形唇(20)，其中所述密封构件提供第二径向密封唇(21)，所述密封唇(20，21)从所述轴套部分的第一端的相对侧轴向并悬垂地延伸于同所述根部部分的薄端(23)的相同的一侧上，并被相互地展开以形成具有朝向所述根部部分的顶点和平行于所述轴套部分的轴的V形截面；所述第一密封唇还提供了一种径向座(32)，该径向座(32)面向所述第二密封唇的相对侧、并将施加偏置径向应力的螺旋管形的弹簧(33)容纳到由所述根部的薄端限定的弹性铰链内，所述密封唇可被耦接于第二和第三环形罩，该第二和第三环形罩可选择地布置成与所述第一罩(50，50′)同轴并具有相似尺寸。

Description

特别是用于轮毂的环形密封组件

技术领域

本发明涉及一种环形密封组件，用于保护轮毂的滚动轴承不受外部污染物例如所述轮毂在所述使用寿命期间经常接触的水、灰尘和泥土的影响。

特别是，本发明的密封组件适合优选地装备一种已知类型的轮毂轴承单元，其轮毂和轴的功能是通过滚动轴承的轮环实现的，其中所述轮环被合适地装有凸缘从而在一侧上容纳车轮，而另一侧被固定到车辆悬挂装置的立柱。

背景技术

已知的是，在汽车应用中，特别是那些出现在轮毂中的滚动轴承，更特别是那些形成如前所述类型的轮毂轴承单元的滚动轴承在使用中被持续地暴露从而与大量的污染物接触，因此在这些应用中，用来保护所述轴承的密封组件(结合在这些轴承本身中，或者更经常地属于所述轮毂轴承单元)除了在所述轴承中保持所述润滑油或油脂的目的之外，最重要的是具有防止外部污染物进入所述轮毂和/或所述轴承内部的目的。

不幸的是，如果例如灰尘和泥土的污染物也被所述密封组件阻挡的话，则这些污染物易于与润滑密封唇的油脂混合并且磨损密封唇直到所述密封唇完全失去其密封能力。为了克服该缺点，已知用于所述应用的密封组件提供了主径向密封唇和用于防止所述主密封唇接触所述污染物的更向外的灰尘密封唇。

然而，为了避免快速磨损，抗灰尘的密封唇通常被设计成与密封表面配合，所述主密封唇通过干涉以很低的干涉量或甚至以较小的间隙与该密封表面协作。然而，以这种方式可放置在所述两个密封唇之间的润滑脂易于向外流失，以及外部污染物，如果也以最小的量，将会接触所述主密封唇并引起同样的随之发生的磨损。

该问题的解决方法在于形成抗灰尘的密封唇以便把所述污染物“抽吸”到外部。然而，考虑到所述构件所需要的较长寿命，该方法也不再是另人满意的。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封组件，该密封组件用于要求苛刻的应用，例如车辆轮毂，在存在高剂量的外部污染物的条件下，该密封组件也可以同时能确保低的生产成本、高的密封效率，以及最重要的是其能维持随着所述密封唇的进一步磨损基本不变的高效率。

根据本发明，正如权利要求1所述，提供了一种可插在两个相对旋转的构件之间的密封组件，以从外部环境到所述隔间本身流体密封限定在所述旋转构件之间的隔间。

特别是，所述密封组件包含第一环形罩，该第一环形罩提供轴套部分，用于呈一定角度整合安装所述构件其中之一和凸缘部分，其中所述凸缘部分从所述轴套部分的第一端径向延伸；以及密封构件，由弹性材料制成的密封构件提供从所述凸缘部分的周边悬垂并径向延伸的环形根部部分以及第一轴向密封环形唇和第二径向密封环形唇，所述密封唇从与作为所述根部部分的薄端的相同侧在所述轴套部分的第一端的相对侧上悬垂并轴向延伸，并被相反地和分叉地布置成以在径向截面形成具有朝向所述根部部分的顶点和平行于所述轴套部分的轴的V形。

所述密封唇提供了各自的V形密封边，所述第一密封唇还提供了一种径向座，该径向座面向所述第二密封唇的相对侧并将在所述第一密封唇上施加偏置径向应力的螺旋管形的弹簧容纳到由所述根部的薄端限定的弹性铰链内，以及具有布置在穿过所述第一密封唇的密封边的线上的旋转中心以及形成有角γ在从20°到60°范围内的径向平面。

而且，所述密封唇可滑动地耦接于第二和第三环形罩的各自密封表面，其中第二和第三环形罩可选择地布置成与所述第一罩同轴并具有相似尺寸，这样所述第二和第三罩都能被耦接到相同的所述第一罩。

根据本发明的特征，最后，在所述第一密封唇上的所述偏置径向应力的作用中心也相对于所述第一密封唇的V形密封边被偏移，并被相对于所述第一密封唇的V形密封边被布置，以及径向地移位成更接近所述第一罩的轴套部分。

这样，经过相对较长的工作时间之后，所述外部污染物能抵达形成所述主密封唇的第一密封唇是非常困难的，因为它们被所述第二密封唇所抑制；而且，所述后者的磨损对完全返回到所述第一密封唇的密封组件的密封能力没有直接结果，还有因为所述第一密封唇的特定几何构造，其可以维持稳定和不变的密封作用，并且还面临所述同样相对较高的磨损。

在实践中，假定一些与具体应用相关的不同之处，本发明的密封组件的第一密封唇根据所述密封边的特征形成类似于可在根据EP0980999的教导制作的密封组件中获得的密封件，然而，其中所述教导是打算用于完全不同的应用，即用于柴油或汽油发动机车辆的曲柄轴和曲柄箱和/或油箱之间的组件，用于抑制所述油，即用于“干净”的环境中以及用于相对高的速度下。

根据本发明，可代替地是，这一技术的变体现在可被应用于完全不同的领域(“脏”的环境和相对慢的速度)。

附图说明

参照附图，本发明的其他特征和优点在下面的非限制性实施例的描述中将是显而易见的，其中：

图1表示根据本发明制作的密封组件的第一配置的纵径向截面的立面图；

图2表示根据本发明制作的密封组件的第二配置的纵径向截面的立面图；

图3示意性地表示设置有图1和2中的密封组件的轮毂轴承单元。

具体实施方式

参照图1到3，附图标记1表示密封组件，该密封组件能插入被限定在两个相对旋转构件3、4之间的，特别是车辆的轮毂轴承单元5(图3)的内环3和外环4之间的隔间2中以使所述隔间2与所述外部环境隔离。

密封组件1包含第一环形罩10，该第一环形罩10提供了一种轴套部分11用于与所述构件之一，在此处的情况下与外环4，呈一定角度并整合地安装；以及凸缘部分12，该凸缘部分12从轴套部分11的第一端13径向延伸。

密封组件1还包含密封构件15，第一轴向密封环形唇20和第二径向密封轴向唇21，该密封构件15由所述罩10整体承载并由提供环形根部部分16的弹性材料(例如天然的或合成的橡胶)制成，其中所述环形根部部分16从凸缘部分10的周边18径向并悬垂地凸起。

密封唇20和21从作为根部部分16的薄端23的同一侧在轴套部分11的端部13的相对侧上径向并悬垂地延伸，并相反和分叉地布置成以在径向截面形成具有朝向根部部分16的顶点和平行于轴套部分11的轴的V形。

密封唇20和21的每一个都提供了各自的密封边30、31，密封唇20还提供了径向座32，该径向座32面向密封唇21的相对侧并且容纳被安装成以在密封唇20上施加由图1和2中的箭头所示并偏移由根部部分16的薄端23限定的弹性铰链的径向应力的螺旋管形的弹簧33，以及具有布置在穿过密封唇20的密封边30的线T上的旋转中心R(由图1中的点划线所示)以及形成有角γ在从20°到60°的范围内的径向平面。

根据本发明的特征，密封唇20、21通过V形边30、31可滑动地接合第二环形罩50(图1)或者第三环形罩50′(图2)的各自密封表面40、41，即可选择性布置成与罩10同轴又具有相似的尺寸。

根据本发明的另一特征，如图1和2中的C所示的由密封唇20上的弹簧33施加的所提到的偏移径向应力的施加中心以等于“e”的偏移量被偏移地布置，还相对于密封唇20的V形密封边30被偏移地布置，在一定意义上即它布置在相对于密封边30径向更接近第一罩10的轴套部分11的位移位置中。通过相对于点R和边30的点C的双倍偏移位置的效果，由弹簧33施加到密封唇20的应力的净轴向分量不穿过边30；因此，与轴套部分11形成一定角度的倾斜合力在使用中将穿过边30。

通过相等地确定和限定薄端23并具有径向截面为半圆形外形的各自环形槽50，密封唇20、21被界定成朝向环形根据部分16的薄端23并被界定于所述相对侧上；由环形根部部分16的这种渐缩端23限定的弹性铰链的旋转中心R被选择成以使其出现于正切槽50、51的外形的相对线的交叉处，在图2中由虚线示意性地表示。

密封构件15还提供被形成为抗灰尘的密封唇的第三密封唇60，该第三密封唇60在与密封唇20相对的方向上延伸并在与密封唇21相同的一侧上延伸，并从根部部分16悬垂；后者还相对于凸缘部分12从边18在与第二密封唇21相同的方向上悬垂和倾斜延伸，从而在径向方向上，根部部分16和密封唇20、21和60基本上形成X形，并且密封唇20的旋转中心R基本布置在X形的中间。

参照图1和2，根据本发明的一个方面，第一罩10可被耦接到形成配置1a(图1)的密封组件的第二环形罩80或者被耦接到形成配置1b(图2)的密封组件的第三环形罩80′。

每一个罩80和80′具有径向截面基本为L的形状，包含与所述其他构件呈一定角度整合的组件的轴套部分81，在此处的情况下是与内环3；以及在使用中被布置成面向且相对于第一罩10的各自轴套11和凸缘部分12的凸缘部分82、82′。

如在图1和2中的不按比例所示的密封唇20和21(其中，密封唇20、21被表示成未变形的结构)以预定的干涉分别与第二罩80或者第三罩80′的凸缘部分82、82′和轴套部分81可滑动地协作。

在两种情况下，罩80、80′的轴套部分81在各自凸缘部分82、82′的相对侧上提供边85，该边85被弯折成朝向第一罩10的凸缘部分12并被形成一定形状从而在使用中形成可能存在于空间2外部的环境中的污染物的离心元件或护圈(flinger)以遮盖住朝向外部环境的第三防尘密封唇60，从而保护它。

在与第一罩10相反的侧部上，第二罩80的凸缘部分82包括基本扁平的金属衔铁90，该金属衔铁90携带限定发音轮的磁性弹性环91。

相反地，第三罩80′的凸缘部分82′是由提供轴套部分81处的U形弯折以及其周边处的L形弯折的铸造金属衔铁92所限定的，从而提供和第二罩80的凸缘部分82相同的轴向尺寸，这样第二和第三罩都能被耦接到相同的第一罩10。

基于详细描述的结构，通过对作用在密封唇20上的力进行数学和几何分解，可以说明作用在密封边30上的载荷S(图2)是倾斜的并实际上与在边30和表面40之间的接触区域的宽度基本无关，而且还与边30的位置的两个较小轴向变化无关，因此所述密封作用随着密封唇20的渐进磨损被保持成基本不变。

Claims (8)

1.一种密封组件，该密封组件可插在限定在两个相对旋转的构件之间的隔间中，特别是车辆的轮毂轴承单元的环中，从而把所述隔间与所述外部环境隔开，所述密封组件包含第一环形罩，该第一环形罩提供轴套部分，用于呈一定角度并整合地组装到所述构件之一，以及凸缘部分，其中所述凸缘部分从所述轴套部分的第一端径向延伸；和密封构件，该密封构件是由弹性材料制成并提供从所述凸缘部分的周边悬垂并径向延伸的环形根部部分以及第一轴向密封环形唇；其特征在于，所述密封构件提供第二径向密封唇，所述密封唇从与所述根部部分的薄端的相同一侧轴向并悬垂地延伸于所述轴套部分的第一端的相对侧上，并被相互地和分叉地布置成以在径向截面形成具有朝向所述根据部分的顶点和平行于所述轴套部分的轴的V形；所述密封唇提供了各自的V形密封边，所述第一密封唇还提供一径向座，该径向座面向所述第二密封唇的相对侧，将在所述第一密封唇上施加偏置径向应力的螺旋管形弹簧容纳到由所述根部部分的薄端限定的弹性铰链内，以及具有布置在与所述第一密封唇的密封边交叉的线上的旋转中心并且形成有角γ在从20°到60°范围内的径向平面；所述密封唇被设计成通过所述V形边可滑动地耦接于第二和第三环形罩的各自密封表面，其中第二和第三环形罩可选择地布置成与所述第一罩同轴并具有相似尺寸。

2.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述偏置径向应力施加在所述第一密封唇上的中心也相对于所述第一密封唇的V形密封边被偏移，并相对于所述第一密封唇的V形密封边被布置，以及更接近所述第一罩的轴套部分被径向地移位。

3.如权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，通过具有径向截面为半圆形外形的各自环形槽，所述第一和第二环形密封唇被限定成朝向所述环形根部部分的所述薄端并在所述相对侧上，由所述环形根部部分的所述薄端限定的所述弹性铰链的旋转中心位于正切于所述槽的外形的相对线的交叉处。

4.如前述权利要求中任何之一所述的密封组件，其特征在于，所述密封构件提供了被形成为抗灰尘密封唇的第三密封唇，该第三密封唇在与所述第一密封唇相对的方向上延伸以及在与第二密封唇相同的一侧上延伸，并从所述根部部分悬垂延伸；后者还相对于所述凸缘部分在和第二密封唇相同的方向上倾斜延伸，从而使得所述根部部分和所述第一、第二和第三密封唇在径向截面上中基本上形成X形，并且所述第一密封唇的旋转中心基本布置在所述X形的中间。

5.如权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述第二和第三环形罩的每一个提供了径向截面基本为L的形状，该L形状包含与所述构件中的另一个呈一定角度整合的组件的轴套部分以及凸缘部分，该凸缘部分在使用中布置成面向和相对于所述轴套以及所述第一罩的凸缘部分；所述第一和第二密封唇以预定的干涉有选择地分别与所述第二罩或者第三罩的凸缘部分和轴套部分可滑动地协作。

6.如权利要求5所述的密封组件，其特征在于，所述第二和第三罩的轴套部分在所述凸缘部分的相对侧上提供了边，该边被弯折成朝向所述第一罩的凸缘部分并被形成一定形状从而在使用中形成可能存在于外部环境中的污染物的离心元件以便遮盖住朝向所述外部环境的所述第三密封唇。

7.如权利要求5或6所述的密封组件，其特征在于，在所述第一罩的相反的侧部上，所述第二罩的所述凸缘部分包括基本扁平的金属衔铁，该金属衔铁承载限定发音轮的磁性弹性环。

8.如权利要求7所述的密封组件，其特征在于，所述第三罩的所述凸缘部分是由提供轴套部分处的U形弯折以及其周边处的L形弯折的铸造的金属衔铁所限定的，从而提供和第二罩的凸缘部分相同的轴向尺寸，这样第二和第三罩都能被耦接到相同的第一罩。

Images