CN102852978B - 用于连接到等速万向节的轮毂组件的静态密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮毂（3）的静态密封装置（1），其内环（5）与连接该轮毂的等速万向节（6）的外环（10）关联，包括轮毂的内环和外环之间设置的第一密封组件（14）以及轮毂和万向节的外环之间设置的第二密封组件（15）；其中第一密封组件（14）包括护罩（16），其以其套筒部分配合到内环（5），并且以凸缘部分（18）朝着万向节提供，凸缘部分（18）在套筒部分的相对侧上承载环形信号发生元件（19）和轴向凸起从而从凸缘部分突出的管状支撑元件；第二密封组件（15）包括管芯（28），其相对端部（27、30）至少部分地埋设在弹性材料中，弹性材料形成朝着万向节（6）的至少一个密封唇（31）和连接到管状支撑元件（24）的弹性变形环形齿（32），管状支撑元件（24）制作成与齿（32）具有互补形状以咬合配合，并且突出地限定第二密封组件（15）到第一密封组件（14）。

Description

用于连接到等速万向节的轮毂组件的静态密封装置
技术领域
本发明涉及用于连接到等速万向节的轮毂组件的静态密封装置，这样的密封装置可以简单和通用的方式安装。
背景技术
轮毂组件在一侧上支撑车轮，并且如果该轮子驱动，则它们有角度地连接到相关的等速万向节，用于传输驱动扭矩从轴到轮子自身。轮毂组件具有旋转轴A，并且包括彼此同轴的内环和外环，其与旋转轴A也同轴，通过其间设置的滚动体的凸面而彼此可旋转。
内环是带凸缘的内环，以允许轮子连接到组件，并且包括：
-与旋转轴交叉的凸缘，
-沿着旋转轴A延伸的轴，与凸缘整体制作，且与凸缘相同的材料，以及
-插入环，在与凸缘相对侧上相对于轴自身轴向地安装在轴上，并且由卷边轴向地锁定到轴肩。
从等速万向节到轮毂传递的驱动扭矩由变化运动传输齿装置保证，该装置提供在轮毂和等速万向节的外环的相邻且面对的端部上；齿形装置可由典型的花键连接或一对彼此头对头连接的前齿组成，如WO2009/140996、EP2042755或再一个WO2008/006339所示。
具体而言，在提供前齿的情况下，轮毂和等速万向节之间的汇合区域必须保护而不渗入外部污染物(水、灰尘、泥、污垢)；其应用于内环和外环之间安装的滚动体，其提供有到竖直悬挂的固定装置。
这样的保护根据WO2008/006339由两个相对护罩制作的单一密封组件获得，第一个护罩在面对等速万向节的侧面上固定到轴承的内环，第二个护罩固定到轴承的外环，并且承载提供有一个或多个密封唇的密封圈，密封唇配合为与第一护罩接触。第一护罩具有复杂的形状，通过双重折叠获得，从而其套筒部分延伸为从轴承的内环突出且朝着等速万向节的外环，覆盖汇合区域。该突出部分可至少在其自由端提供有环形密封，其与等速万向节的外环向前配合；而且，第一护罩的凸缘部分在使用中面向等速万向节的突出部分或面可提供有环形信号发生元件(也称为“有声轮”)，如果护罩由铁磁金属材料制造，则环形信号发生元件由交替的凸凹组成，或者，由可磁化弹性材料制作的环形密封部分组成，其磁化为具有磁化和非磁化区域的交替，或者，由具有不同极性的区域组成。一旦在使用中与适当的传感器连接，则根据所述为与内环整体的“有声轮”的旋转产生信号，用于检测车轮的旋转速度。
根据WO2008/006339的方案制造和装配上是昂贵的、复杂的，并且在径向和轴向二者上生产很大的总体尺寸。
在WO2009/140996的情况下，第一护罩在径向截面总具有简单的L形状，并且在其凸缘部分上承载信号发生元件；汇合区域的保护由第二密封组件实现，与密封组件分开且相邻，密封组件设置为保护滚动体，安装为通过其管芯配合在轮毂组件的内环的外侧表面上；在其自由端，管芯承载环形套筒密封，其使径向密封在万向节的外环上。该方案大大增加了轴承的轴向尺寸，这是因为其内环必须制作为充分长，以允许两个密封组件的分开配合。而且，为了获得第二密封组件的配合，优选具有轴肩，其适合于在其上施加在安装步骤中所需的推力。这应当在芯上获得，朝着其自由端，位于内环上配合区域的端部，因此在安装步骤中经受峰值负荷，并且可能易于造成变形。
发明内容
本发明的目标是提供一种没有上述缺陷的用于连接到等速万向节的轮毂组件的静态密封装置，其成本低并且非常易于制造和安装，其在滚动体上以及在万向节和轮毂之间的耦合区域上具有高的保护效率以及减少的轴向和径向尺寸。
因此，根据本发明，提供一种用于连接到等速万向节的轮毂的静态密封装置，该装置包括在使用中插设在外环和轮毂的内环的径向外部圆柱侧表面之间的第一密封组件，以及在使用中设置在轮毂和该等速万向节的外环之间的第二密封组件；其中该第一密封组件包括第一护罩，其通过在该内环的该径向外部圆柱侧表面上安装的套筒部分锚定到该内环且在该万向节的侧面上设置有径向延伸的凸缘部分以从该套筒部分突出且朝着该轮毂的该外环；其特征在于，在结合中：该第一密封组件包括管状支撑元件，该管状支撑元件轴向地突起以从该凸缘部分突出且在使用中从该内环突出；并且该第二密封组件包括管芯，其具有至少部分地埋设在弹性材料中的第一和第二相对的端部，在面对该第一密封组件的相对侧的该第一端部形成至少一个环形密封唇件，环形密封唇件与该万向节的该外环密封配合；并且在面对该第一密封组件的该第二端部形成用于连接到该管状支撑元件的弹性变形环形齿；该管状支撑元件在其侧表面的一侧上具有互补于弹性变形环形齿形状的形状，从而咬合地容纳该弹性变形环形齿以将该第二密封组件轴向限制到该第一密封组件以及因此轴向限制到该轮毂的该内环。
通过减小轴向和径向尺寸，因此获得紧凑的总体装置结构，其易于制造和装配，没有使装置部件经受峰值负荷，而且这些部分可保持在合理的轴向长度限度内。在万向节和轮毂的相邻区域中同样获得优良的流体密封，并且获得根据本发明两次安装密封装置的可能性，这便于轮毂组件的装配，允许滚动体在各种装配工艺步骤期间受到保护。
附图说明
本发明的进一步特征和优点通过下面参考附图对其非限定性实施例的描述将明显易懂，附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明的静态密封装置的纵向正视径向截面图，其应用于连接到等速万向节的轮毂组件，为了简便仅部分地示出；
-图2示出了图1中密封装置细节的放大图；以及
-图3和4示意性地示出了图1中静态密封装置的两种可能结构的相同细节的纵向正视径向截面图，其应用于图1所示类型的轮毂组件，为了简便仅部分地示出。
具体实施方式
参考图1和2，参考标号1(图1)总体上表示用于轮毂3的静态密封装置，轮毂3具有旋转和对称轴A。轮毂3包括内环5，其可操作地关联于等速万向节6，用于与等速万向节6整体旋转，为了简化仅部分地示出。
轮毂组件3还包括外环8，其与内环5同轴且同中心安装，径向地在环5的外部，并且包括设置在环5和8之间的多个滚动体9。内环5包括所谓的“插件”环5a，制作成独立的元件，由卷边7轴向锁定并且由圆柱外侧表面26外部限定，而等速万向节6包括外环10，其提供有圆柱外侧表面29和前齿件12，前齿件12与环5和10的彼此相邻的部分13(图1)上的边缘7上获得的为了简便没有示出的类似前齿件啮合。
装置1包括第一密封组件14和第二密封组件15，第一密封组件14设置在内环5(特别是环5a)和外环8之间以保护滚动体9，第二密封组件15如所见整体限定到内环5(特别是环5a)，设置在轮毂3和万向节6的外环10之间，部分地安装在表面29上。密封组件14和15关于轴A对称且同轴。
密封组件14包括：两个彼此面对设置并且分别配合在内环5(特别是5a)上和外环8上的护罩16和21；以及与护罩21整合并且设置为与护罩16滑动接触的多个环形唇件22、23。
护罩16在径向截面中为L形状，其包括通过干涉以及因此流体密封锚定/配合在内环5的径向外侧表面26上的套筒部分17，并且包括凸缘部分18，其径向延伸以从套筒部分17且朝着外环8在外侧上突出。
在其面向万向节6的各前表面20上，凸缘部分18支撑由平面环形插件19b限定的环形信号产生元件19，该元件在轴向方向上具有预定的厚度，为已磁化的可磁化弹性材料，且锚定到前表面20从而将其全部覆盖。环形插件19b具有关于轴A彼此交替的多个磁化的和非磁化的区域或者具有相反极性的多个磁化区域；一旦环形元件或插件19b与传感器操作连接，则该传感器发射所述环5的转速的信号函数，该传感器为已知的且为了简便而未示出。
根据本发明，在套筒部分17的相对侧上以及在环形信号产生元件19的侧面上，因此在使用中朝着万向节6，凸缘部分18承载轴向突出从而从凸缘部分18突出的管状支撑元件24，并且在使用中管状支撑元件24从内环5(特别是5a)突出。
管状元件24径向向内设置，基本上与护罩16的套筒部分17齐平，并且因此基本上与内环5的径向外圆柱侧表面26齐平。
与上述特征结合，第二密封组件15包括管芯28，其相对端部27、30至少部分地埋设在弹性材料中，在面对第一密封组件14的相对侧的第一端部27形成至少一个环形密封唇件31，其与万向节6的外环10密封地结合；以及在面对第一密封组件14的第二端部29形成弹性变形的环形齿32，用于连接到管状元件24。
而且，在与如上所述再一次结合中，管状支撑元件24具有在其径向内部侧表面33侧上的与齿32的形状互补的形状以在其中咬合地容放所述齿32，从而以突出的方式将第二密封组件15轴向限制到第一密封组件14且因此限制到轮毂3的内环5。
芯15的第二端部30嵌入其中的弹性材料的齿32和管状元件24的内侧表面33在使用中被成形为使得齿32正面抵靠内环5(特别是环5a)，基本上与径向外侧表面26对应。
根据本发明的特征，管状支撑元件24包括由弹性材料制作的管状套筒34，其轴向凸起以从环形信号产生元件19突出。特别是，管状套筒34与环形信号产生元件19整合，因此与弹性材料的插件19b整合，通过这样由套筒34限定的管状支撑元件24整体地锚定到凸缘部分18。
优选地，由形成管状支撑元件24的弹性材料制作的管状套筒34在径向方向上测量具有基本上等于护罩16的套筒部分17厚度的厚度，从而在前表面20的侧面上形成其突出延伸。
再者，为了改善齿32和套筒34之间咬合连接(sanpping coupling)的机械特征，护罩16的凸缘部分18基本上在套筒部分17可具有由凸缘部分18的U状折叠限定的环形凸起部分35，并且以其凸面朝着管状支撑套筒34延伸；因此，其具有面对护罩21的凹面。
为了优化密封组件15和护罩16之间的咬合连接，套筒34(图2)的径向内部侧表面33在其靠近凸缘部分18但是在相反侧上的第一端部37处设置环形缺口38，环形缺口38基本上与环形信号产生元件19的前外表面39齐平，前外表面39设置为平行于前表面20。
这样，环形缺口38在一侧上产生在管状支撑元件24上对应于突出套筒34的薄根部40的优选径向弯曲区域，其直接从插件19b产生，并且在另一侧上产生用于弹性变形齿32的环形容放座，包括缺口38自身。
而且，侧表面33还设置有在它的与第一端部37相对的第二端部43处所获得的环形轮缘42；轮缘42延伸到直接相邻缺口38的位置，并且在径向截面中具有凸起弯曲轮廓，其无接缝地连接到缺口38的对应凹陷弯曲轮廓，因此侧表面33在径向截面上具有基本上朝上的S形轮廓。
而且，环形轮缘42的轮廓在与凸缘部分18相对的一侧上且因此在端部43限定管状元件24(图2)朝着万向节6扩展开的进口44，适合于限定在第二密封组件15的弹性材料的齿32的套筒34中用于插入的引入部分。
根据本发明的另一个方面，弹性材料的齿32由垂直于装置1的纵向对称轴A设置的前平表面45朝向第一密封组件14限定，并且通过缺口38中啮合的齿32，前平表面45适合于邻接连接环5(特别是环5a)的前端表面，这因此形成用于齿32的轴向支撑肩部48，其与凸缘部分18是整合的。
而且，齿32成型为在表面45的一侧上部分凸起，从管芯15的第二端部30轴向突出，从而一旦已经实现相同的连接时改善其在连接步骤上的弹性变形能力，而不会影响连接强度。
再者，为此，芯15的端部30由截头圆锥环形表面46朝着齿32限定，当第一密封组件14和第二密封组件15连接时，截头圆锥环形表面46基本上正切管状支撑元件24的扩展进口44。
为了改善芯28的轴向刚性且提供推力表面来执行密封组件15在护罩16上的咬合安装，芯28基本上在端部27和30之间的中心提供有台阶状部分41，其由管芯28的L折弯获得。而且，在端部27的侧面上，除了可弹性变形的滑动密封唇31外，密封组件15设置有第二唇47，其成型为相对坚硬且倾斜延伸以在与唇31相对侧上从端部27突出，从而在使用中形成用于接近唇部31的任何污染物的离心元件。
由于提供管状元件24以及密封组件15的所述形状，密封组件15可制作为独立于密封组件14的元件，并且特别的是独立于护罩16的元件，尽管在使用中其是整合地被限定到护罩16，从护罩16轴向突出，好像是与护罩16整体获得的，上面这些全都是由轮缘42的所述形状所实现的简单咬合连接实现的。
因此，就现有技术的装置来讲，在环5和8之间安装密封组件14之前，可能的是预安装咬合连接密封组件14和15的装置1，但是优点是防止芯28的任何变形的风险，并且显著地减少装置1的轴向尺寸和径向尺寸，或者根据本发明的一个方面，装置1可在两个步骤中安装；在执行边缘7的塑性变形前，首先在环5和8之间仅安装密封组件14；这样，在轮毂组件3/等速万向节6的所有处理步骤期间保护了滚动体9；其后，在将其配合在表面29上的端部27侧上后，咬合连接密封组件15和由护罩16整体承载的弹性套筒34。
现在参考图3和4，图4示出了图1中的静态密封装置的可能方案1b。为了简便，与已经描述的类似或等同的细节用相同的参考标号表示。
具体而言，装置1b与上述的装置1相同，不同之处在于它具有齿32b，其形成为在管芯28的内侧(而不是外侧)上突出的径向突起，并且不同之处在于限定根据本发明的管状支撑元件24的弹性套筒34的适合于与齿32b配合的表面是套筒34的径向外侧表面50，而不是如上面情况一样的径向内部侧表面33。表面50和齿32b的轮廓为上面所述的，用于表面33和齿32，即如图2所示，但是当然的是，它们相对于轴A翻转180°。在此情况下，用于齿32b的轴向肩部48由凸缘部分18限定，而不是由环5限定。
参见图3，它示出了根据本发明的静态密封装置的方案1c，如果不需要信号产生元件19，则采用该方案。第二密封组件15与图1和2的装置1所述的相同，并且具有与管状支撑元件24啮合的齿32。然而，后者不是由弹性材料的套筒34组成，而是包括U状折叠限定的第一护罩16的环形凸起部分49，U状折叠在径向截面中至少制作在凸缘部分18上，以便轴向凸起从套筒部分1的相反侧上的凸缘部分18突出；这样的U状折叠具有面对套筒部分17的凹面，并且其相反侧的其中之一，特别是径向最里面的一个，限定了管状元件24的径向内部侧表面33b，其形状与管芯28所承载的弹性可变形连接齿32的形状互补。
表面33b的轮廓与用于表面33的上述轮廓基本上相同，并且在实施中也通过直接相邻凸缘部分18塑性变形套筒部分17的一部分获得；而且，当然，根据该方案，护罩16的套筒部分17的轴向长度大于环5(5a)的轴向长度，从而在使用中在凸缘部分18侧上从其突出。
最后，应当注意的是，图1和4所示的本发明的两个实施例也可在没有信号产生元件19的情况下实现，将弹性套筒32或32b直接锚定在凸缘部分18的前表面或面20上，还可以在没有环形插件19b的情况下实现，环形插件19b可完全没有或仅部分地覆盖所述面或表面20，并且在任何情况下可从通常的、非磁化的弹性材料获得。

Claims (12)

1.一种用于连接到等速万向节(6)的轮毂(3)的静态密封装置(1)，该装置包括在使用中插设在外环(8)和轮毂(3)的内环(5)的径向外部圆柱侧表面(26)之间的第一密封组件(14)，以及在使用中设置在轮毂(3)和该等速万向节的外环(10)之间的第二密封组件(15)；其中该第一密封组件(14)包括第一护罩(16)，其通过在该内环(5)的该径向外部圆柱侧表面(26)上安装的套筒部分(17)锚定到该内环(5)且在该万向节(6)的侧面上设置有径向延伸的凸缘部分(18)以从该套筒部分(17)突出且朝着该轮毂(3)的该外环(8)；其特征在于，在结合中：
-该第一密封组件(14)包括管状支撑元件(24)，该管状支撑元件轴向地突起以从该凸缘部分(18)突出且在使用中从该内环(5)突出；并且
-该第二密封组件(15)包括管芯(28)，其具有至少部分地埋设在弹性材料中的第一和第二相对的端部(27、30)，在面对该第一密封组件(14)的相对侧的该第一端部(27)形成至少一个环形密封唇件(31)，环形密封唇件(31)与该万向节(6)的该外环(10)密封配合；并且在面对该第一密封组件(14)的该第二端部(30)形成用于连接到该管状支撑元件(24)的弹性变形环形齿(32)；
-该管状支撑元件(24)在其侧表面(33)的一侧上具有互补于弹性变形环形齿(32)形状的形状，从而咬合地容纳该弹性变形环形齿(32)以将该第二密封组件(15)轴向限制到该第一密封组件(14)以及因此轴向限制到该轮毂的该内环(5)。
2.根据权利要求1所述的密封装置(1)，其特征在于，该弹性变形环形齿(32)由弹性材料制作，其中埋设该第二密封组件(15)的该管芯(28)的该第二端部(30)，并且该管状支撑元件(24)的该侧表面(33)成型为使得在使用中该弹性变形环形齿(32)向前抵靠一轴向肩部(48)，该轴向肩部与该管状支撑元件整合，并且其起点基本上与该管状支撑元件的该侧表面齐平。
3.根据权利要求2所述的密封装置(1)，其特征在于，当具有与该弹性变形环形齿(32)的形状互补的形状的该管状支撑元件(24)的该侧表面(33)是该管状支撑元件(24)的径向内部侧表面时，该轴向肩部在使用中由该内 环(5)限定；或者
当具有与该弹性变形环形齿(32)的形状互补的形状的该管状支撑元件(24)的该侧表面(33)是该管状支撑元件(24)的径向外部侧表面时，该轴向肩部在使用中由该第一护罩的凸缘部分(18)限定。
4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，该管状支撑元件(24)包括由弹性材料制成的管状套筒(34)，该管状套筒轴向地突起以从该凸缘部分(18)突出，该管状套筒(34)与该凸缘部分(18)整合限定成一件，并且设置为与该套筒部分(17)基本上齐平，并且因此与该内环(5)的该径向外部圆柱侧表面(26)基本上齐平。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，该第一护罩(16)的该凸缘部分(18)向外且朝着万向节(6)承载包括插件(19b)的环形信号发生元件(19)，其具有在轴向方向上测量的预定厚度，由可磁化弹性材料制作，插件(19b)锚定到该第一护罩(16)的该凸缘部分的面向该等速万向节(6)的第一前表面(20)，从而将其完全覆盖；通过该管状支撑元件(24)被整合锚定到该第一护罩的该凸缘部分(18)，包括弹性材料制作的管状套筒(34)的该管状支撑元件(24)与该环形信号发生元件(19)制作成一件。
6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，由形成该管状支撑元件(24)的弹性材料制作的该管状套筒(34)在径向方向上测得的厚度基本上等于该第一护罩(16)的该套筒部分(17)的厚度，从而在使用中在面对该万向节(6)的该第一护罩的该凸缘部分(18)的该第一前表面(20)的一侧上形成其突出延伸。
7.根据权利要求4至5其中之一所述的密封装置，其特征在于，该第一密封组件(14)的该第一护罩(16)的该凸缘部分(18)基本上在该套筒部分(17)处具有由该凸缘部分(18)的U状折叠限定的环形凸起部分(35)，并且环形凸起部分(35)朝着由形成该管状支撑元件(24)的弹性材料制作的该管状套筒(34)延伸。
8.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，管状支撑元件(24)包括由U状折叠限定的该第一护罩(16)的环形凸起部分，在径向截面中，至少制作在该凸缘部分(18)上，以便轴向地突起从而在该套筒部分(17)的相对侧上从该凸缘部分(18)突出；该U状折叠具有其面对该套筒部分(17)的凹面，管状支撑元件(24)的相对侧其中之一限定了该管状支撑元件的侧 表面(33)，该管状支撑元件的侧表面(33)具有与用于连接到该管状支撑元件(24)的该弹性变形环形齿(32)的形状互补的形状。
9.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，该管状支撑元件(24)的该侧表面(33)在其靠近该第一护罩(16)的该凸缘部分(18)的第一端部处设置有环形缺口(38)，其一方面适合于产生在该管状支撑元件(24)上的径向弯曲区域(40)，并且另一方面适合于产生用于该第二密封组件的该管芯(28)的该第二端部的该弹性变形环形齿(32)的环形容放座。
10.根据权利要求9所述的密封装置，其特征在于，该管状支撑元件(24)的该侧表面(33)设置有在其第二端部(43)获得的环形轮缘(42)，其与该第一端部(30)相对；该轮缘(42)延伸到直接相邻到该缺口(38)的位置，并且在径向截面中具有凸起的曲线轮廓，其密封地接合到该缺口(38)的对应凹陷弯曲轮廓。
11.根据权利要求10所述的密封装置，其特征在于，该环形轮缘(42)的轮廓在与该第一密封组件的该护罩的该凸缘部分(18)的相对侧上限定该管状支撑元件(24)朝向该万向节(6)扩展的进口(44)。
12.根据权利要求11所述的密封装置，其特征在于，由该第二密封组件(15)的弹性材料制作的该弹性变形环形齿(32)由垂直于该装置的纵向对称轴(A)设置的前平表面(45)朝向该第一密封组件(14)限定并且轴向地突起以从该管芯(28)的该第二端部(30)部分地突出，该第二端部(30)朝着该弹性变形环形齿(32)由环形截头圆锥表面(46)限定，当该第一和第二密封组件连接时，环形截头圆锥表面(46)基本上正切该管状支撑元件的扩展的进口(44)。
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