CN104228459B - 具有柔性密封装置的连接至等速万向节的轮毂装置 - Google Patents

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Abstract

一种布置(1)，包括轮毂(3)的内环的径向外部侧表面(26)的伸展部(30)，在伸展部(30)上形成位于等速万向节(6)的一侧上的环状台阶(25)，在该台阶中，第一护罩(16)的套筒部(17)的L形折叠部(43)以突出方式安装，该护罩的凸缘部(18)径向地延伸，从而朝向轮毂的外环(8)突出，位于第二护罩的凸缘部(118)的前方；L形折叠部(43)通过其翼部(46)限定管状元件(32)，该管状元件布置成跨过轮毂(3)和等速万向节的外环(10)，具有支撑环状密封件(35)的自由端(37)；管状信号发生插件(19b)完全覆盖第一护罩的凸缘部的、面向万向节的表面(20)，并且在L形折叠部(43)之上延伸，在此处其具有浅槽(45)，该浅槽与L形折叠部(43)一起限定推压肩部以用于安装第一护罩(16)。

Description

具有柔性密封装置的连接至等速万向节的轮毂装置
技术领域
本发明涉及用于连接至等速万向节的轮毂组件的密封装置以及其中的相应布置，具有改进的密封作用并且还具有低操作摩擦和简化的结构。
背景技术
轮毂组件一方面支撑车轮，并且如果该车轮是驱动轮则成角度地连接至相关的等速万向节以用于从驱动轴向车轮本身传输驱动转矩。轮毂组件具有旋转轴线并且包括彼此同轴且与旋转轴线同轴的内环和外环，该内环和外环由于其间插入了两排滚动体而可彼此相对旋转。
该内环是带凸缘的内环以使车轮连接至该组件，且该内环包括：
凸缘，横切于旋转轴线，
轴颈，沿着旋转轴线延伸，并且由与凸缘相同的材料一体制得，以及
插入环(也称为SIR，或“小内环”)，轴向地安装在轴颈上，位于相对于轴颈与凸缘相对的一侧上，并且通过抵靠轴颈肩部的卷边而被轴向止挡。
通过设置在轮毂和等速万向节的相邻和相对端部上的用于传输运动的成对齿状装置来确保从等速万向节向轮毂组件的驱动转矩的传输；齿状装置可包括基本的花键连接或头对头连接的前齿(front toothing)对，正如在WO2009/140996、EP2042755或在EP2043880(也公开为WO2008/006339)中所公开的。
特别地，在前齿的示例中，需要保护轮毂和等速万向节之间的接合区域以避免外界污染物(水、灰尘、泥、土)的渗透；这同样应用于夹置在内环和外环之间的滚动体，其具有用于竖直地固定悬架(suspension)的装置。
根据EP2043880，这种保护是借助于从两个相对的护罩获得的单独的密封组件而实现的，第一个护罩固定在内环上并与内环轴向邻接，位于面向等速万向节的一侧上；第二个护罩固定至外环且支承着装配有一个或多个滑动唇部的密封环，该滑动唇部与第一护罩接触配合。第一护罩具有轴向“支柱”或套筒部，通过双折叠的方式制得并且延伸以使得其自由端从由轮毂形成的轴承的内环朝向等速万向节的外环突出，从而覆盖接合区域。这一突出部可设有环状密封件，其与等速万向节的外 环的肩部轴向邻接并且径向配合；此外，该突出部，或凸缘部的表面，或第一护罩的“径向支柱”，在使用中面向等速万向节并且可设有环状信号发生元件(也称为“发音轮”)，如果护罩由铁磁金属材料制成，则该环状信号发生元件通过交替的嵌片和凹陷形成，或通过对由可磁化的弹性或塑料基材料制成的密封体的环状部进行磁化从而使其具有交替的磁化和未磁化区域或具有极性相反的区域而形成。一旦在使用中被连接至适当的传感器，该“发音轮”(其基于所说的内容而与轴承的内环集成)生成信号，该信号通常用于探测车轮的旋转速度。
根据EP2043880的方案为与“发音轮”的操作相关的传感器留下的可用空间有限，安装相对复杂且相对笨重，并且由于双重轴向邻接，该方案尤其可能在使用中经受屈曲(buckling)应力；当存在该屈曲应力时，可能会导致不希望的且不受控的变形，这一方面降低了对外界污染物的密封作用，并且另一方面可能使传感器发射的信号发生变化。
由同一申请人的EP2541107习得了一种方案，其很好地克服了现有技术中的全部缺点。然而，虽然令人满意，这一方案降低了用于形成发音轮的磁化橡胶元件的径向延展，并且对轮毂的各环以及设置在轮毂和等速万向节外环的相邻且相对端部上的用以传输运动的成对齿状装置使用了两个分离且独立的密封组件。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有密封装置的连接至等速万向节的轮毂组件的布置；其不具有上述缺点，容易实施且经济实惠，具有对滚动体以及万向节和轮毂之间的接合区域的增强的保护效果，减小了轴向和径向体积；其为传感器留下了更多空间；这全都允许传感器生成始终强且可靠的磁信号，使得由密封环的唇部在第一护罩上的滑动所产生的摩擦显著降低，以及允许简化的组装。
因此，基于本发明，提供了具有密封装置的连接至等速万向节的轮毂组件的布置，如在权利要求1中所定义的。
由此，获得了该装置的紧凑组装结构，其轴向和径向尺寸减小并且使用的部件的数量减少；该结构易于安装而不会使具有实质轴向长度的部件承受最大负载。在邻近于万向节和轮毂的区域中以及在轮毂的外环和内环间的空间内等同地获得了极好的液密密封，同时确保了足够的空间以允许“发音轮”生成始终可靠的磁信号，还结合有与密封装置接触的相对移动部件之间的摩擦的显著降低。
附图说明
本发明的进一步特征和优点将通过下文中其非限制性实施方式的描述而变得更为明晰，这些描述概略地示出了应用于根据本发明的连接至等速万向节的轮毂组件的密封装置的径向截面的纵视图，简便起见其仅被部分示出。
具体实施方式
参考上述附图，序号1指示了用于轮毂组件3的密封装置的整体，其内环5可操作地与等速万向节6相关联以随其一起旋转，这是已知的，因而简便起见仅被部分示出。轮毂组件3进一步包括：外环8，与环5同轴且同心地安装，径向地位于环5之外；以及多个滚动体9，置于环5和8之间。内环5包括环5b(插入环或“SIR”)，环5b被制成独立元件，通过卷边7而被轴向地止挡(blocked)且通过外圆柱侧表面26而从外部被界定；同时，等速万向节6包括外环10(等速万向节6在附图中示出的唯一部件)，外环10具有外圆柱侧表面29、通常布置得与内环5基本上同轴并且具有与内环5的齿连接件(toothed coupling)12，该齿连接件具有设置在边7和外环10的相互邻接的部分13上的前齿(front toothing)。
装置1包括密封组件14，其在使用时置于内环5(在本示例中是环5b)和保护滚动体9的外环8之间，并且还以下面公开的方式布置：跨过轮毂3和万向节6的外环10，从而延伸跨过轮毂3和等速万向节的外环10以保护齿连接件12。
密封组件14包括：两个护罩16和21，其面朝彼此布置且分别成角度地装配到内环5上和外环8内；以及环状密封元件11，其由弹性材料制得，在所公开的非限制性实施方式中，该环状密封元件由护罩21一体地支承并且包括多个环状唇部22、23、24。
护罩16包括套筒部17和凸缘部18，在使用中该护罩16借助于该套筒部17一体地固定至内环5(5b)，该凸缘部18径向延伸，从而在套筒部17的在使用中面向等速万向节6的一侧上、从套筒部17朝向另一护罩21突出。
护罩21的径向截面是L形的且又包括：套筒部117，其在使用中成角度地、一体地并且液密地固定至环8，特别是固定在外环8的面向等速万向节6的前环状支座88内；以及凸缘部118，其径向延伸，从而在套筒部117的内部、在与等速万向节6相对的侧上朝向内环5突出。
护罩16具有复杂的形状，这是因为套筒部17包括：由第一L形折叠部40限定的第一伸展部，其轴向延伸从而从凸缘部18朝向护罩21突出；以及由U形折叠 部41限定的第二伸展部，其在内环5的一侧上径向覆盖并接触第一伸展部，且其相对于第一L形折叠部40向后朝向等速万向节6轴向延伸且超过凸缘部18。
限定了第二伸展部的该U形折叠部41以护罩16的L形折叠部43终止于限定了第一伸展部的该折叠部40的相对侧上，该L形折叠部43优选地由经剪切和折叠的板制得。折叠部43径向朝向套筒部17的内部延伸且在折叠部40的相对侧上从凸缘部18轴向突出，在使用中从内环5朝向等速万向节6轴向突出，从而形成圆柱管状元件32，该管状元件32适于在使用中被布置成跨过轮毂3和等速万向节6，与内环5同心。
布置在凸缘部118的前方且位于支座88内的凸缘部18朝着支座88的外侧和万向节6、将信号发生元件19(在公开的示例中产生磁信号)支撑在相应的前表面20(在使用中面向万向节6)上，该信号发生元件19由平坦环状插件19b限定；该插件19b具有基本上矩形的径向截面，具有恒定的轴向厚度，并且由可磁化的弹性或塑性合成材料制成，其被磁化且固定至表面20。环状插件19b具有围绕轴线A的多个交替的磁化和未磁化区域，或多个极性相反的磁化区域；一旦该元件或环状插件19b可操作地与(已知且未公开的)传感器连接，这一传感器就转换磁信号并由此提供环5的旋转速度。
基于所描述的，护罩16和21借助于其各自的套筒部17和117被分别固定至轮毂3的内环5和外环8，并且每一护罩16和21的各自的凸缘部18和118径向延伸，从而从套筒部17和117朝向另一护罩突出。
根据本发明的第一方面，密封装置1还包括(作为其集成部件)：内环(在本示例中是5b)的径向外部侧表面26的伸展部30，在该伸展部30上、等速万向节6的一侧上、内环5(5b)的面向等速万向节6的端部31处、因而也在护罩21的相对侧上形成有环状台阶25。
此外，相结合地，护罩16的L形折叠部43以轴向间隙容纳(accommodate into)在环状台阶25内并且成型为限定有其第一翼部44，该第一翼部44平行于凸缘部18、第一轴向和环状肩部27，在使用中面向等速万向节6；因此，翼部44和由此限定的肩部27与由环状台阶25限定的第二轴向肩部28轴向间隔开；肩部27还相对于护罩16的凸缘部18的表面20轴向地伸入环状台阶25内，该表面20面向由护罩16的套筒部17的L形折叠部40形成的第一伸展部的相对侧。因此，在肩部27的相对侧上、翼部44和肩部28之间，存在轴向间隙。
再次与上文所描述的相结合，套筒部17液密地装配到内环5(在本示例中是5b)的径向外部侧表面26上，在环状阶梯25的外部且处于紧邻环状阶梯25的位 置中。
根据本发明的其他方面，用于形成信号发生元件19的环状插件19b也从凸缘部18的表面20轴向突出，并且成型为完全覆盖表面20且还延伸到L形折叠部43和第一翼部44上，从而还覆盖由翼部44限定的轴向肩部27。
事实上，折叠部43、且特别是其翼部44也相对于表面20轴向突出，但是稍微少于环状插件19b从表面20轴向突出的量，这允许插件19b得到更好的机械支撑。
由于所描述的几何形状，环状插件19b还设有浅槽45，其布置在L形折叠部43的第一翼部44的相对侧上且在第一翼部44处；浅槽45因而适于与L形折叠部43的第一翼部44(其根据所描述的而被布置在浅槽45的紧下方)一起限定第一推压肩部(thrust shoulder)，以用于在使用中将护罩16安装在内环5的径向外部侧表面26上。
根据本发明的其他方面，第二L形折叠部43的第二翼部46基本上垂直于第一翼部44而布置，该第二翼部46限定管状元件32，管状元件32在使用中被布置成跨过轮毂3和等速万向节6；L形折叠部43也被容纳从而完全伸入环状阶梯25内，并且使得环状插件19b被布置成在使用中基本上与轮毂3的外环8齐平；这是因为，管状元件32的面向第二护罩21的第一端部36以径向间隙容纳在环状阶梯25中，并且还因为，正如已经描述的，翼部44与肩部28轴向地间隔开。
此外，管状元件32的第二端部37限定L形折叠部43的第二翼部46的自由端，与第一翼部44相对且在使用中面向等速万向节6；这一端部37支撑环状密封件35，环状密封件35由弹性材料制得并且径向延伸，以从端部37朝向管状元件32的内部突出达一定长度，从而在使用中通过干涉(interfarence)而拦截(intercept)等速万向节6的外环10的基本上圆柱形的外部侧表面29以在其上提供径向密封。
由于整个折叠部43在轴向和径向两个方向上伸入台阶25并且还具有预定的轴向和径向间隙，管状元件32可以以受控的方式弹性变形，因而允许端部37的微小移动，并且这允许改进密封件35的径向密封作用。
管状元件32的端部37在内部径向地具有L形边缘42，该L形边缘42位于护罩16的凸缘部18的延伸部的径向突出方向的相对侧上；该L形边缘42全部嵌入环状密封件35中，并且适于限定第二推压肩部，以用于将第一护罩16安装至内环5的径向外部侧表面26。
同样在本示例中，所描述的几何结构允许避免屈曲应力施加至管状元件32。
环状密封件35包括一对环状唇部47、48，其基本上在彼此的相对例上延伸；唇部47在径向方向上，从而在使用中以径向密封与等速万向节6相配合；而唇部 48在径向倾斜方向上，以便从管状元件32的端部37突出，处于相对于唇部47朝向第一端部36轴向回缩的位置中，从而在密封件35中界定前环状凹槽49，该凹槽适于允许唇部48充当与唇部47附近可能存在的污染物相关的离心元件。
根据本发明的又一个方面，环状插件19b成型为延伸超过凸缘部18的、与套筒部17相对并且朝向第二护罩21径向外边缘38，处于直接面向第二护罩21的套筒部117但与其间隔开的位置中，从而形成环状支撑件39；该环状支撑件39布置成面向第二护罩21的凸缘部118并且朝向该凸缘部118轴向延伸，从而从凸缘部18的与表面20相对的表面34突出，因而完全容纳嵌入支撑件39内的边缘38。
环状密封元件11包括至少一个环状唇部22，其延伸以在紧邻环状插件19b的支撑件39、并且位于支撑件39和内环5之间的位置中突出，从而在不滑动的情况下与凸缘部18、118中的一个(在本示例中是与护罩16的凸缘部18)、并且还与支撑件39相配合，从而在第一和第二护罩16、21之间、第二护罩21的套筒部117的一侧上限定曲径密封。
在所公开的非限制性实施方式中，环状密封元件11由第二护罩21的凸缘部118一体地支承，凸缘部118径向延伸从而在与在使用中面向等速万向节6的那一侧相对的侧上、从套筒部117突出；环状唇部22在径向方向上倾斜地延伸，从而从凸缘部118朝向套筒部117突出，部分地位于支撑件39的轴向方向上的空间内，但是相对于支撑件39在径向方向上偏离，从而被径向地置于支撑件39和护罩16的套筒部17之间。
环状密封元件11进一步包括至少又一对环状唇部23和24，其延伸从而在分支方向上从凸缘部118突出，唇部23以轻微干涉与凸缘部18滑动配合；唇部24却与套筒部17形成曲径密封并因此不在套筒部17上滑动；因此，唇部23、24与彼此并且与第一护罩16限定环状空腔48，该空腔48在使用中填充有润滑油脂并且在径向方向上置于唇部23和护罩16的套筒部17之间。
通过所描述的内容而显而易见的是，由于所描述的不同特征的协作组合，并且特别是由于台阶25的存在，获得了一种通过等速万向节6引导的轮毂3的布置，在该布置中，有更多的空间用于信号发生元件19，因而确保了所生成的电信号始终强而可靠；同时，大大降低了由密封装置1产生的摩擦，减少并简化了密封装置的部件，这减少了安装时间和生产成本，与EP2541107中降低了规格的轴向和径向尺寸相同。

Claims (10)

1.一种具有密封装置(1)的连接至等速万向节(6)的轮毂装置(3)，包括：密封组件(14)，在使用中置于轮毂(3)的内环(5)和外环(8)之间并且延伸跨接在轮毂(3)和等速万向节(6)的外环(10)之间；其中，所述密封组件(14)包括：
第一护罩(16)和第二护罩(21)，借助于其各自的套筒部(17、117)分别被固定至轮毂的内环(5)和外环并且分别具有各自的凸缘部(18、118)，所述凸缘部(18、118)径向延伸从而从套筒部朝向另一护罩突出；以及
环状密封元件(11)，由第一护罩和第二护罩中的一个支承并且具有与另一护罩相配合的多个环状密封唇部(22、23、24)；第一护罩(16)的凸缘部(18)从外部朝向等速万向节(6)支承包括环状插件(19b)的信号发生元件(19)；并且第一护罩的套筒部(17)包括：
由第一L形折叠部(40)限定的第一伸展部，轴向延伸从而从凸缘部朝向第二护罩(21)突出；以及
由U形折叠部(41)限定的第二伸展部，在内环(5)的一侧上径向覆盖并接触由第一L形折叠部(40)限定的伸展部，并且相对于第一L形折叠部(40)向后朝向等速万向节(6)延伸且超过凸缘部(18)，所述第二伸展部以第二L形折叠部(43)终止于与第一伸展部相对的侧上，所述第二L形折叠部(43)朝向套筒部(17)的内部径向延伸并且相对于凸缘部(18)从内环(5)朝向等速万向节(6)轴向突出，从而形成管状元件(32)，所述管状元件(32)适于在使用中被布置为跨接在轮毂(3)和等速万向节(6)之间，与内环(5)同心；
其中，形成信号发生元件(19)的管状插件(19b)被设置成具有在轴向方向上测得的预定厚度的、可磁化弹性或合成塑性材料的环状插件，其从第一护罩(16)的凸缘部的以化学方式固定有所述环状插件的第一表面(20)突出，并且成型为完全覆盖第一表面(20)且延伸到第二L形折叠部(43)上；
其特征在于以下的组合：
i)密封装置(1)包括内环的径向外部侧表面(26)的伸展部(30)，在所述伸展部(30)上形成有位于等速万向节(6)的一侧上以及内环的面向等速万向节的端部(31)处的环状台阶(25)；
ii)第二L形折叠部(43)以轴向间隙容纳在环状台阶(25)内并且成型为限定有其第一翼部(44)，所述第一翼部(44)平行于第一护罩的凸缘部(18)、第一轴向和环状肩部(27)，在使用中面向等速万向节(6)并且布置为与由环状台阶(25)限定的第二轴向肩部(28)轴向间隔开；第一轴向肩部(27)相对于第一护罩(16)的凸缘部的第一表面(20)轴向突出到环状台阶(25)内，所述第一表面(20)面向与第一护罩的套筒部的第一伸展部相对的一侧；
iii)第一护罩的套筒部(17)液密地装配到内环的径向外部侧表面(26)上，在环状台阶(25)外并且处于紧邻环状台阶的位置中；
iv)环状插件(19b)延伸到第二L形折叠部(43)上，从而也覆盖由第二L形折叠部的第一翼部(44)限定的第一轴向肩部(27)。
2.根据权利要求1所述的轮毂装置，其特征在于，限定了信号发生元件的所述环状插件(19b)在与第二L形折叠部(43)的第一翼部(44)相对的一侧上且在所述第一翼部处设置有浅槽(45)，所述浅槽(45)适于与被布置在浅槽的紧下方的L形折叠部的第一翼部(44)一起限定第一推压肩部，以用于将第一护罩(16)安装至内环的径向外部侧表面(26)。
3.根据权利要求1或2所述的轮毂装置，其特征在于，基本上垂直于第一翼部(44)布置的、第二L形折叠部(43)的第二翼部(46)限定管状元件(32)，所述管状元件(32)在使用中布置成跨接在轮毂和等速万向节之间；第二L形折叠部(43)被容纳从而外悬地突出到环状台阶(25)内，并且使得环状插件(19b)在使用中被布置成基本上与轮毂的外环(8)齐平，管状元件(32)的面向第二护罩(21)的第一端部(36)以径向间隙容纳在环状台阶(25)中。
4.根据权利要求3所述的轮毂装置，其特征在于，管状元件(32)的第二端部(37)限定第二L形折叠部的第二翼部(46)的自由端，与第一翼部相对，在使用中面向等速万向节(6)，并且支撑环状密封件(35)，所述环状密封件(35)由弹性材料制得并且径向延伸以便从第二端部(37)朝向管状元件(32)的内部突出达一定长度，从而在使用中通过干涉而拦截等速万向节(6)的外环(10)的基本上圆柱形的外部侧表面(29)以在其上提供径向密封。
5.根据权利要求4所述的轮毂装置，其特征在于，管状元件的第二端部(37)的内部径向地设置有边缘(42)，所述边缘(42)在与第一护罩的凸缘部(18)的径向延伸方向相对的侧上是L形的；管状元件的第二端部的L形边缘(42)全部嵌入环状密封件(35)中，并且适于限定第二推压肩部以用于将第一护罩(16)安装至内环的径向外表面。
6.根据权利要求4或5所述的轮毂装置，其特征在于，由管状元件的第二端部(37)支承的环状密封件(35)包括一对环状唇部(47、48)，其基本上在彼此的相对侧上延伸；第一唇部(47)在径向方向上从而在使用中通过径向密封作用与等速万向节(6)相配合；而第二唇部(48)在倾斜方向上并且从管状元件的第二端部(37)径向突出，处于相对于第一唇部(47)朝向管状元件的第一端部(36)轴向回缩的位置中，从而在密封件中界定前环状凹槽(49)，所述前环状凹槽(49)适于允许第二唇部(48)充当与第一唇部(47)附近可能存在的污染物相关的离心元件。
7.根据权利要求6所述的轮毂装置，其特征在于，环状插件(19b)成型为延伸超过第一护罩的凸缘部(18)的、与第一护罩的套筒部(17)相对并且朝向第二护罩(21)的径向外边缘(38)，处于直接面向第二护罩的套筒部(117)但与其间隔开的位置中，从而形成环状支撑件(39)，所述环状支撑件(39)布置成面向第二护罩的凸缘部(118)并且朝向其轴向延伸从而从第一护罩的凸缘部(18)突出。
8.根据权利要求7所述的轮毂装置，其特征在于，环状密封元件(11)包括至少第三环状唇部(22)，其延伸以在紧邻环状插件的支撑件(39)并且位于环状插件的支撑件(39)和内环(5)之间的位置中突出，从而在不滑动的情况下与第一护罩和第二护罩之一的凸缘部(18)相配合，并且与环状插件(19b)的支撑件(39)相配合，从而在第一护罩和第二护罩(16、21)之间、第二护罩的套筒部(117)的一侧上限定曲径密封。
9.根据权利要求8所述的轮毂装置，其特征在于，环状密封元件(11)由第二护罩(21)的凸缘部(118)一体地支承，所述凸缘部(118)径向延伸从而在与在使用中面向等速万向节(6)的那一侧相对的一侧上、从第二护罩的套筒部(117)突出；第三环状唇部(22)在径向方向上倾斜地延伸以便从第二护罩的凸缘部(118)朝向第二护罩的套筒部(117)突出，部分地位于环状插件的支撑件(39)的轴向空间内，从而在使用中被径向地置于支撑件(39)和内环之间。
10.根据权利要求9所述的轮毂装置，其特征在于，第一密封组件的环状密封元件(11)进一步包括至少第四环状唇部(23)和第五环状唇部(24)，其延伸从而在分支方向上从第二护罩的凸缘部(118)突出；第四唇部(23)以滑动方式与第一护罩的凸缘部(18)相配合，而第五唇部(24)与第一护罩的套筒部形成曲径密封。
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