CN104295615A - 体积平衡部件、轴承和用于减小轴承中的压力变化的方法 - Google Patents

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CN104295615A CN201410397065.4A CN201410397065A CN104295615A CN 104295615 A CN104295615 A CN 104295615A CN 201410397065 A CN201410397065 A CN 201410397065A CN 104295615 A CN104295615 A CN 104295615A
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    • F16J15/00Sealings

Abstract

根据实施例的体积平衡部件(400)包括被设计用于可以固定在轴承环(120)上的壳体(410),密封部件(430),其将壳体(410)的内部体积(440)的第一部分体积(470)相对壳体(410)的内部体积(440)的第二部分体积(480)密封,位于壳体(410)中的开口(490),它被布置和设计用于使第一部分体积(470)能够以流体技术到达,以及另一个开口(500),它被布置和设计用于使第二部分体积(480)能够以流体技术到达并且使之可以与压力储存器以流体技术相连。其中壳体(410)和密封部件(430)被设计用于当第一部分体积(470)发生压力改变和/或体积改变时引起第二部分体积(480)的体积变化。使用该实施例如有必要可以在更高的轴承(100)的工作可靠性、更小的结构空间需求和更容易的方案实现性之间达成更好的折衷方案。

Description

体积平衡部件、轴承和用于减小轴承中的压力变化的方法

技术领域

[0001] 按照实施例涉及一种体积平衡元件、一种轴承和一种用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法。在这种轴承上例如可以是汽车的轴承,例如汽车的车轮轴承或者车轮轴承单元。

背景技术

[0002] 在机械、设备和汽车制造的许多领域内存在以下技术挑战,即相对的引导互相移动的元件或者物体。其中应该实现参与元件或者物体互相沿着一个运动方向的尽可能的低摩擦,理想情况下甚至是无摩擦的运动,反之沿着与该运动方向不同的另一个运动方向应该可以使力从其中一个元件或者物体传递到另一个元件或者物体上。这种引导可以例如通过轴承实现。在用于旋转运动的轴承上可以实现例如与轴承机械相连的部件绕着旋转轴低摩擦,在理想情况下甚至是完全无摩擦的旋转运动,而通过轴承例如可以沿着一个垂直于旋转轴的径向方向传递用于相互引导构件的力。

[0003] 轴承在其中在不同的设计方案中被用于引导不同的运动。同样的它被使用在不同大小的载荷、温度、环境条件和其他的工作参数下。这样在轴承上例如使用密封件,它应该——根据之后使用情况的具体边缘条件——阻止水、污染物或者其他的异物的侵入,同样的也阻止润滑介质的溢出。这种轴承的内部空间可以这样通过一个或者多个轴承密封件与外界密封隔离。

[0004] 为此的一个示例展示汽车领域内的车轮轴承或者车轮轴承单元,即所谓的轮毂单元(Hub-Units)。车轮轴承在其中部分在显著不同的工作状态下工作,它们可能各自具有不同的温度。

[0005] 这导致的结果是,在这种车轮轴承或者说相应的车轮轴承单元的内部空间中局部也可能具有不同的压力和压力比。这可以对所使用的密封件和部分轴承密封件的可靠性和功能性产生很大的影响并妨碍密封件的功能。例如当在这种轴承的内部空间中存在过压时,则在润滑脂润滑的轴承上存在以下危险,即它从单元中溢出。另一方面,当在轴承的内部空间中存在低压时,则所接触的密封唇由于磨损加剧而承受强烈的载荷。同样的补充的或者可选的可能导致的是,水和/或其他污染物进入相应的单元。

[0006] 通常所使用的密封件通过很高的压力载荷被压在工作面的主唇上。同样的通常通过增大这种密封唇的数目试图将相应的密封件设计的相对相应的压力差更有耐抗性。在脏水实验中一直重复显示的是,这不能完全到达期望的结果。已经处于工作状态下的轴承的润滑脂的含水量也显示出水分侵入相应的轴承中。

[0007] DE 10 2007 038 604 Al涉及一种具有至少一个内环和至少一个外环的轴承,其中轴承环之间的空间以流体技术与一个用于平衡压力的装置相连接。它被作为外部单元连接在相应的轴承环上。

[0008] 但是这种设计通常由于狭窄的位置关系和可能产生的与轴承元件或者包括该轴承的系统的其他元件的不期望的互相作用而不能或者很难被实现。因此存在以下的需求,即在更高的轴承工作可靠性、更小的结构空间需求和更容易的方案实现性之间寻求更好的折衷方案。

发明内容

[0009] 该需求由一种体积平衡部件、一种轴承或者一种用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法满足。

[0010] 根据实施例的体积平衡部件包括壳体,它被设计用于可以被固定在轴承的轴承环上。此外它包括密封部件,它使壳体内部体积的第一部分体积相对壳体内部体积的第二部分体积密封,以及位于壳体中的开口,它被设置和设计用于使第一部分体积能够从壳体的外部以流体技术到达(亦即流通达到),和另外的开口,它被设置和设计成使第二部分体积能够以流体技术到达并与压力储存器以流体技术相连。壳体和密封部件在其中如下设计,即第一部分体积的压力改变和/或体积改变时引起第二部分体积的体积改变。

[0011] 根据实施例的体积平衡部件因此以以下认识为基础,即可以对更高的工作可靠性、更小的结构空间需求和更容易的方案实现性之间的折衷方案进行改进,通过密封部件将壳体的内部体积分为第一部分体积和第二部分体积,它们在它们那一方面互相密封隔离,但是其中第一和第二部分体积可以以流体技术从壳体外部到达,并且第一部分体积可以通过开口与轴承的内部空间以流体技术相连,而第二部分体积可以通过另外的开口与压力储存器相连。由此例如可能的是,至少部分的借助压力储存器实现压力平衡,它例如根据轴承的变化的工作参数进行调节,即例如由轴承或者其环境的温度变化引起,而不需要将轴承的内部空间与压力储存器直接以流体技术相连。润滑剂的溢出和/或污染物例如杂质(例如水、污物或者类似的)的侵入如有必要也可以由此避免。同时如有必要可以由此减小轴承的轴承密封件的额外载荷,从而如有必要使这种轴承的工作更可靠。同样的通过在壳体内部实现内部空间可以减小额外的结构空间需要,由于明显的几何尺寸关系可以更容易实现这种体积平衡部件。

[0012] 密封部件在其中实际上被设计成气体密封和液体密封的。第一以及第二部分体积的体积变化在其中可以通过例如变形、位置改变、移动或者例如另一种机械的形状或者密封部件的位置改变导致。密封部件在其中实际上被布置在壳体的内部,即内部空间中。但是壳体的一个相对于内部空间位于外部的部分也可以与之相连。如此密封部件在固定范围内如有必要也可以被布置在内部空间的外部。壳体在其中可以一除了开口和如有必要的其他开口一完全封闭内部空间。可选的壳体可以在其中被设计成仅仅与正好一个密封环处于接触状态,其中轴承环例如被设计成一体的或者也可以是多构件式的。例如在具有相应数量的数排滚动体的两部分或者多部分轴承的情况下可以由此可选的为一排或者多排滚动体设计多个部分轴承环。原则上在其中体积平衡部件或者说具有轴承环的壳体可以借助各种连接技术固定在轴承环上。

[0013] 但是可选的可以至少部分的通过摩擦配合连接被固定成平行于轴承环,由此如有必要可以更简单的实现装配以及由此更容易的实现体积平衡部件。

[0014] 力传递或者摩擦配合的连接通过静摩擦实现,材料配合的连接通过分子或者原子的相互作用和相互力实现,形状配合的连接通过相应连接件的几何连接实现。静摩擦因此通常以两个连接件之间的正向力分量为前提。

[0015] 压力储存器可以例如是周围环境、自然环境或者也可以是大气。由此如有必要可能的是,减小或者甚至中断第二部分体积内的压力升高或者降低,由此如有必要也减小或者中断第一部分体积以及由此的轴承内部空间中的压力升高以及下降,而不需要考虑到异物的侵入或者润滑剂的溢出。通过如有必要在内部空间内存在的恒定的压力比如有必要可以使轴承的性能或者说效率保持不变。

[0016] 补充的或者可选的在根据一种实施例的体积平衡部件上内部空间基本上是恒定的。由此如有必要可能的是,在轴承的内部布置体积平衡部件,在这种情况下这通过壳体和实际上由它包围的内部空间定义的外部尺寸实现。如有必要可能的是,减小阻碍轴承的其他元件的危险,例如与轴承环的滚道配合作用的滚动体,由此一方面更容易实现,另一方面可以提高工作可靠性。由此可以可选的将壳体例如实际上设计成形状固定的。

[0017] 壳体可以可选的包括至少一个侧面部件和盖板部件,其中侧面部件可以包括用于使第一部分体积能够以流体技术到达的开口。密封部件在其中可以与侧面部件在侧面部件的与密封部件的连接部段上相连。由此如有必要可能的是,以结构简单的元件实现体积平衡部件。

[0018] 侧面部件和密封部件之间的连接在这里例如可以是刚性的或者说机械固定的实现。但是密封部件也可以是机械可移动的,即例如与侧面部件、盖板部件或者壳体摩擦配合的连接。原则上这里此外可以使用各种连接技术。由此可以使用例如摩擦配合、形状配合、材料配合或者连接技术的任意一种组合。由此可以例如通过粘接或者硫化胶合密封部件实现相应的连接。当两个物体互相处于摩擦配合的连接,从而当存在垂直于接触表面的相对运动时在它们之间产生一个力时(它可以传递力、旋转运动或者转矩),则存在摩擦配合的接触或者摩擦配合的连接。其中可以例如出现参与元件之间的相对运动。

[0019] 补充的或者可选的侧面部件和盖板部件在其中可以相对密封隔离。这可以例如通过静态的和/或接触的壳体密封装置实现。可选的这种壳体密封装置可以至少部分或者完全通过密封部件形成或者实现。

[0020] 补充的或者可选的盖板部件与密封部件在连接部段的背离侧面部件的一侧上、在接触区域内处于接触状态。同样补充的或者可选的密封部件至少在接触区域内具有橡胶涂层,通过它如有必要可能的是,对密封部件的附着性和更简易的安装性之间的折衷方案进行改进。橡胶涂层可以例如基于天然橡胶和/或合成橡胶实现。

[0021] 补充的或者可选的侧面部件可以具有至少一个第一侧臂,借助它使密封部件连接在其连接部段上。可选的侧面部件可以具有第二侧臂,它基本上面对第一侧臂并与之平行。通过第二侧臂可以使侧面部件例如机械固定在轴承环上。这样当其中一个侧臂基本上位于轴承或者壳体的旋转轴上时可以可选的将侧面部件基本上设计成U形或者说具有U形截面。同样的设计也适用于第二侧面部件,它同样可以被包括在壳体中或者说与壳体一起制成。这样壳体可选的被设计成例如关于一个对称轴旋转对称,它在安装、装配或者集成进轴承的状态下可以与同一个旋转轴一起实现。

[0022] 一个元件例如可以具有η重旋转对称,其中η是大于或等于2的自然数。η个旋转对称存在于以下情况,即所涉及的元件例如可以绕着一条旋转或者对称轴旋转(360° /n)之后基本上从形状上来看又转变为自身,即在相应的旋转后基本上从数学意义上又形成了自身。与之不同的是,当元件具有完全旋转对称的结构时绕着元件的旋转或者对称轴任意旋转每一个任意的角度时从形状上看基本上又转变成了自身,即从数学的意义上看基本上形成了自身。η重旋转对称以及完全旋转对称在其中都被称为旋转对称。

[0023] 体积平衡部件此外补充的或者可选的设计,从而在其固定在轴承环上的状态下相对于轴承环密封。这种相对于轴承环的密封可以可选的被设计成静态的和/或接触的。它可以例如通过密封部件实现。密封部件可以由此补充的或者可选的如下设计和布置,即体积平衡部件在固定在轴承环上的状态下相对于轴承环密封。由此如有必要可能的是,以结构简单的元件实现体积平衡部件相对于轴承环或者说在轴承环上的密封和/或固定或者说连接。

[0024] 连接可以例如可选的在第二侧臂上实现。其中密封部件可以可选的与第二侧臂连接,从而至少部分的通过密封部件形成或者实现相对于轴承环的密封。其中原则上也可以通过任意的连接技术实现相应的连接,它可以被使用于所涉及的材料和形状。由此其中可以再次使用摩擦配合、材料配合、形状配合或者相应连接技术的任意一种组合。由此其中也可以再次例如通过粘接或者硫化胶合实现相应的连接。

[0025] 密封部件在其中也可以再次可选的至少在一个区域内具有橡胶涂层,在该区域上体积平衡部件可以被固定在轴承环上。由此如有必要再次可能的是,对密封件的附着性和体积平衡部件的安装性之间的折衷方案进行改进。

[0026] 可选的根据一种权利示例的体积平衡部件相对于上述设计方案补充的或者可选的当然同样也可以包括其他的侧面部件和一与之独立的一如有必要另一个密封部件,它同样和侧面部件以及密封部件一样,但是也可以与之不同。盖板部件可以例如以圆环或者说空心圆柱体的形式实现。一个或者多个侧面部件以及盖板部件在其中如有必要都可以由金属材料制成,例如金属、金属合金或者也可以是具有非金属成分的合金,或者也可以由塑料制成,例如可注塑的塑料。

[0027] 补充的或者可选的可以在根据一种按照实施例的体积平衡部件上如下设计壳体和密封部件,使第一部分体积占据壳体内部空间的最大比例可以为至少30%。由此如有必要可能的是,在另一个区域内通过使用体积平衡部件提供类似工作参数的可能的工作参数波动。其中随着上述比例的增大,按照发展趋势更容易实现对可能的工作参数波动的平衡。由此在根据一种按照实施例的体积平衡部件上第一部分体积最多可以占据壳体内部空间的至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%或者至少85%。

[0028] 通过使用密封部件在此第一部分体积与第二部分体积的比例可以不同。换句话说壳体和/或密封部件可以如下设计,即第一部分体积和第二部分体积在体积平衡部件的不同工作状态下占据不同比例的壳体内部空间。

[0029] 第一部分体积在此可以可选的被分为第一部分体积的两个或者多个第一次级体积,它们例如可以沿着旋转或者对称轴互相偏移的布置。换句话说部分体积可以包括许多个第一次级体积和/或由它们形成。第一次级体积在其中在数学的意义上不需要被包括在上一级相关联的体积中。当一条连续的线,在它那方面可以在数学意义上与一条直线不同,从其中一个体积引至另一个体积,而不切断另一个体积,则一个体积或者说另一个数量在此与另一个体积或者量相关联。

[0030] 补充的或者可选的为此可以在根据一种实施例的体积平衡部件上如下设计壳体和密封部件,使第二部分体积占据壳体内部体积的最大比例可以为至少70%。由此如有必要也可能的是,通过使用根据实施例的体积平衡部件在较大的工作参数波动范围内实现类似的或者保持不变的工作参数。其中再次适用的是,随着所占比例的增大它也相应的变大。由此在根据一种实施例的体积平衡部件上第二部分体积占壳体内部体积的最大比例例如为至少75%、至少80%或者至少85%。与之独立的第一部分体积和第二部分体积的总和对应于壳体的内部体积。根据具体的设计由于壳体的固有体积以及密封部件的固有体积在其中可能与上述总和出现偏差。

[0031] 第二部分体积在其中也可以可选的被分为第二部分体积的两个或者多个第二次级体积,它们例如可以沿着旋转或者对称轴互相偏移的布置。换句话说第二部分体积可以包括许多个第二次级体积和/或由它们形成。第二次级体积在这里在数学的意义上不需要被包括在上一级的相关联的体积中。

[0032] 补充的或者可选的在根据一种实施例的体积平衡部件上密封部件可以包括卷膜或者长冲程卷膜。通过使用这样的密封部件如有必要可能的是,在很小的磨损下实现更大的体积变化,如它例如可能通过摩擦导致的那样。卷膜或者说长冲程卷膜在这里可以包括由橡胶弹性材料制成的具有或者不具有相应强化纤维的薄壁的和灵敏的特种膜。卷膜和长冲程卷膜可以如此具有很小的膜厚度和与其直径相比很大的膜高度。由此如有必要可能的是,实现很小的基本上在整个冲程上近似恒定的调节阻力。与传统的直径相同的膜相比如有必要同样可以实现更大的冲程长度。同样的如有必要可以在整个冲程上实现保持不变的作用面。同样可以可选的在启动或者改变运动方向时避免额外的调节阻力,如这种卷膜的工作区域中的制动点。卷膜可以例如基于具有或者不具有例如通过聚酯纤维进行纤维加固的丁腈橡胶(NBR ;英语:Nitrile Butadien Rubber)制成。同样的卷膜可以由具有或者不具有相应的纤维加固的硅橡胶、氟橡胶或者乙烯-丙烯-三聚物橡胶(EPDM)制成。

[0033] 根据一种实施例的轴承包括第一轴承环和第二轴承环,以及至少一排被布置在第一轴承环和第二轴承环之间的滚动体。此外它具有至少一个轴承密封装置,它对位于第一轴承环和第二轴承环之间的轴承内部空间进行密封,和至少一个根据一种实施例的体积平衡部件,它被机械固定在第一轴承环上并在轴承的内部空间中如下布置,即轴承内部空间的未被平衡元件占据的体积与体积平衡部件的第一部分体积以流体技术相连。第一轴承环此外具有通风管道道,它与一个压力储存器以流体技术相连。至少一个体积平衡部件的另外的开口在此这样布置和设计,即第二部分体积通过通风管道与压力储存器以流体技术相连。

[0034] 根据一种实施例的轴承因此以以下认识为基础,即可以对上述的更高的工作可靠性、更小的结构空间需求和更简易的方案实现性之间的折衷方案进行改进,这通过根据一种实施例的体积平衡部件实现。通过借助由体积平衡部件提供的压力储存器进行压力平衡的可能性,可以在必要时提高轴承的工作可靠性。通过使用具有内部体积的壳体如有必要可以减小结构空间需求以及由此更容易实现,壳体由密封部件分为第一部分体积和第二部分体积。补充的或者可选的可以由此在必要时在轴承的内部空间内提供一个恒定的压力。这如有必要可以使轴承的内部空间处于保持不变的工作条件下,由此如有必要可以进一步提高工作可靠性。

[0035] 流体技术连接在其中被理解为相应体积的可通过气体的或者说可引导气体,如有必要可选的额外可通过液体或者说可引导液体的连接。液体蒸汽和/或液体雾气——根据轴承和其元件以及液滴大小的设计一可以被分为液体或者气体。如上所述,压力储存器例如可以可选的由轴承的外部环境,例如由大气形成。

[0036] 在根据一种按照实施例的轴承上由此将体积平衡部件完全布置在轴承的内部空间中。轴承在其中可以被设计成两部分或者多部分的。两部分或者多部分的轴承可以包括相应数量的数排滚动体。根据具体的实现方式其中可以将第一和/或第二轴承环设计成多部分的。

[0037] 在两部分和多部分的轴承的情况下在这里可以可选的将体积平衡部件布置在两个相邻排滚动体之间。轴承可以是具有球形、圆柱形、滚针形、圆筒形或者锥形的滚动体的滚子轴承。轴承在这里可以以径向轴承、斜向轴承或者轴向轴承实现。第一和/或第二轴承环在此不仅可以被设计成一体的,也可以被设计成多部分的。在两部分或者多部分的轴承的情况下相应排的滚动体例如可以以X形布置、O形布置、串联布置或者也可以以混合布置实现。如此根据实施例的轴承例如可以是一个用于陆上、空中或者水上交通工具,即例如轿车、载重汽车、火车、牵引车、建筑机械或者轨道车辆的轮轴承。同样独立于上述的具体实现细节当然也可以使用不止一个轴承密封件,它们例如可以被布置在轴承的互相面对的端面上。

[0038] 通风管道在此可以可选的包括第一轴承环中的一个径向延伸的管道部分。如果第一轴承环是内环,则管道部分例如可以从轴承的内部空间出发径向向内延伸。如果相反的第一轴承是外环,则径向延伸的管道部分可以从轴承的内部空间出发径向向外延伸。

[0039] 可选的通风管道如有必要此外包括轴向延伸的管道部分,从而实现与轴承和/或第一轴承环的端面的流体技术连接。可选的第一轴承环在其中在第一轴承环的与该端面相对的另一个端面上密封。其中的密封如有必要也可以被设计成接触的和/或静止的。它可以借助技术简单的元件例如借助O形环实现。

[0040] 可选的在根据一种按照实施例的轴承上通风管道和/或体积平衡部件包括一个锁闭元件,它被设计用于允许气体通过,但是不允许液体通过。由此如有必要可能的是,禁止液体和可能溶解在其中的污物的侵入,它们可能造成轴承及其润滑剂的损坏或者提前老化。如此如有必要可能的是,减少或者完全禁止水侵入轴承的内部空间,由此如有必要可以降低生锈的可能性。这种锁闭元件可以例如是一个毛毡,但是也可以包括一个至少部分开孔的具有孔隙直径的海绵材料,该直径比相应液体的液滴的标准直径更小。

[0041] 补充的或者可选的在根据一种按照实施例的轴承上体积平衡部件可以占据轴承内部空间的自由空间的至少20%。由此可能的是,减小包括在轴承内的气体体积。由此如有必要可以在工作参数发生改变时,即例如当温度改变时,减小该变化对轴承内的压力比例的影响。在另一种实施例中如有必要合适的是,使体积平衡部件占据内部空间的自由体积的至少25%、至少30%、至少35%、至少40%、至少45%或至少50%。

[0042]自由体积在其中被理解为处于良好工作状态下的轴承内部空间中由气体、混合气、液体和/或润滑剂占据的体积,其中已经安装工作所需的轴承元件。这例如包括轴承密封件、滚动体(如果设计有的话),以及一个或者多个轴承保持架。体积平衡部件的体积在这里可以包括由壳体封闭的体积,即包含第一和第二部分体积的全部内部体积,但是如有必要也包括由壳体自身、密封部件和如有必要的体积平衡部件的其他实现元件所占据的体积。

[0043] 根据一种实施例的用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法,包括在由于轴承的工作参数改变导致内部体积的第一部分体积的压力改变和/或体积改变时,引起内部体积的第二部分体积的体积变化。内部体积在此设置在轴承的内部空间中。第一部分体积相对第二部分体积密封并且与具有轴承内部空间的未被内部体积占据的体积的轴承的内部空间以流体技术相连。第二部分体积与压力储存器以流体技术相连。内部体积在这里可以例如代表或包括平衡元件的共同的内部体积。内部体积在其中可以完全被布置在轴承的内部空间中。这可以例如通过根据一种实施例的体积平衡部件实现。

[0044] 用于当根据一种实施例的轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法也以以下认识为基础,即通过设计第一和第二部分体积和在第一和第二部分体积之间引起体积改变对上述的折衷方案进行改进。

[0045] 在根据一种实施例的体积平衡部件和一种轴承以及用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法中上述的特征和实现方案可以互相独立的在不同的实施例中实现。对应任意的组合的特征和实现方案因此可以在相应的实施例的范围内实现,只要未明确或者清楚的从技术文献中得出其他暗示性的理解。两个元件的机械连接不仅包括直接的,也包括间接的连接。

附图说明

[0046] 下文将参考所附的图示进一步描述和阐述实施例。

[0047] 图1展示根据一种实施例的轴承的横截面图,该轴承具有根据一种实施例的体积平衡部件;

[0048] 图2展示图1中所示的轴承的另一个横截面图,其中的截面相对图1有所倾斜;和

[0049] 图3展示用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法的流程图。

具体实施方式

[0050] 在下文对所附的图示的描述中相同的附图标记表示相同或者类似的元件。此外使用总结性的附图标记表示元件和对象,它多次出这时一个按照实施例或者一个图示中,但是共同描述一个或者多个特征。以相同或者概括性的附图标记描述的元件或者对象可以在一个、多个或者所有特征、例如其尺寸方面是相同的,但是如有必要也可以被设计成不同的,只要从描述中不做其他说明或解释。

[0051] 如开头简要阐述的,在机械、设备和汽车制造领域内的许多设计上存在以下挑战,即在对互相相对运动的部件和元件进行支承时,通过轴承实现相同的支承,该轴承例如由于所存在的工作和/或环境条件密封的进行工作。对此的一个例子是汽车、例如轿车、载重汽车、货车、牵引车和其他相应车辆的车轮轴承。但是体积平衡部件、轴承和用于当轴承的工作参数改变时减小轴承中的压力变化的方法的实施例远远不局限于这种车轮轴承或者上述的使用范围。相反如果元件互相间的相应引导是必要的和有利的,实施例原则上就可以例如被使用。尽管在其他过程中基本上车轮轴承被作为轴承描述,实施例也包括其他的轴承和源自机械、设备和汽车制造的其他领域的相应的系统。

[0052] 在车轮轴承或者相应的车轮轴承单元,也被称为轮毂单元上,在轴承中使用密封件,它被用于一方面禁止水和污物的侵入,另一方面禁止填入轴承或者说轴承单元的润滑剂的溢出。作为润滑剂在其中不仅可以使用脂基的润滑剂,也可以使用油基或者固体基的润滑剂。由于非常不同的工作条件和环境条件因此可以设计工作参数和工作状态非常不同的轴承,这可以导致轴承具有非常不同的温度。这可能导致的后果是,在这种轴承单元或者相应的轴承的内部也可能存在不同的压力,这如有可能会阻碍轴承密封件的功能。因此在过压的时候倾向出现以下危险,即润滑剂,例如润滑脂从轴承中溢出,而在低压的时候轴承密封件的密封唇由于磨损加剧可能承受很大的载荷。补充的或者可选的在其中同样的水和/或污物可能侵入轴承中。

[0053] 如下文的讨论还将展示的,实施例部分基于设计部分体积,通过它可以减小这种轴承的内部空间中的压力变化的减小量。这可以例如通过使一个根据按照实施例的体积平衡部件集成进根据按照实施例的相应的轴承中实现。由此如有必要可能的是,实现轴承及其密封件的无过压以及无低压或者相应的少过压以及少低压的工作。由于没有或者更小的压力载荷可以由此将轴承的密封件(轴承密封件)设计的更轻,由此轴承密封件产生一个更小的摩擦力矩。这例如在汽车制造领域中如有必要可以显著的节省材料。根据一种实施例的轴承可以由此例如借助作为润滑剂的填充脂再次冷却的工作,这可以延长润滑脂使用寿命以及由此的轴承使用寿命。此外存在以下可能性,即如有必要同样可以减小环境介质的侵入,由此如有必要可以进一步延长轴承使用寿命。

[0054] 图1展示根据一种实施例的轴承100的截面图,其中的轴承可以例如是一个车轮轴承110。轴承110包括一个第一轴承环120和一个第二轴承环130,它们是一个内环140和一个外环150。轴承100此外包括至少一排160滚动体170,它们被布置在第一和第二轴承环120、130之间。更确切的说图1和2中展示的轴承100是一个具有两排160_1、160_2滚动体170的双排轴承。滚动体170在其中与相应的滚道180接触并且当第一轴承环120相对于第二轴承环130进行相对转动时在其上滚动。每排160-1、160-2的滚动体170在其中通过一个滚动体外壳或者说轴承保护架200-1、200-2引导。通过使用保护架200使滚动体170保持间距从而基本上等距离的分布在旋转轴190的圆周上。

[0055] 滚动体170在其中被设计成锥形并被布置成相对于旋转轴190具有一个对称的角度,但是该角度对于两排160-1、160-2的滚动体170在方向或者说倾斜角方面是不同的。两排160-1、160-2的滚动体170在其中更准确的说以被布置成O形。相应的滚道180也相对于一个与旋转轴190重合或者与之平行的轴向方向倾斜。

[0056] 当然在轴承100的另一种实施例中也可以使用更多或更少排160的滚动体170。同样的滚动体170也可以与锥形不同,例如被设计成圆形、圆柱形、滚针形或者圆筒形的滚动体170。根据滚动体170的具体形式也可以另外设计滚道180的几何尺寸和布置,即例如相对于旋转轴190的倾斜角。滚动体170以及轴承环120、130在其中可以由一种或者多种金属材料,例如金属、金属合金或者含有非金属成分的合金制成。如此滚动体170以及轴承环120、130可以例如由一种滚动轴承钢制成。保护架200,更确切的说是可选的元件,可以例如由一种塑料、一种可注塑的塑料制成,但是同样也可以由一种金属或者另一种金属材料制成。

[0057] 图1和2中展示的轴承100是一个双排轴承,其中外环150,即第二轴承环130被设计成一体的并相应的包括用于两排160-1、160-2滚动体170的滚道180。与之不同内环140,即第一轴承环120被设计成两部分的并且相应的具有一个第一部分环210-1和一个第二部分环210-2,它们在轴承的中间平面220上互相接触,但是在其他的实施例中如有必要也可以通过另一个元件互相分离,但是仍可以被布置成互相相邻的。两个部分环210在其中展示的轴承100的实施例中在中间平面220的范围内由此各自具有接触面,它们沿着轴向互相紧贴。当然在轴承的其他实施例中部分环210也在一个与中间平面220不同的位置上互相接触。换句话说,部分环210如有必要也可以被设计成非对称的分布。

[0058] 为了由两个部分环210-1,210_2形成作为第一轴承环120的共同的内环140,两个部分环210在中间面220的范围内各自具有一个凹槽230-1、230-2,在其中嵌入连接卡圈或者说连接夹子240并使两个部分环210互相连接。由此轴承100是自锁的和稳定的。

[0059] 在第一轴承环120和第二轴承环130之间设计一个内部空间250,这通过布置轴承100的上述元件,即通过例如数排160滚动体170以及保护架200实现。为了一方面禁止水和污物进入轴承100的内部空间250,另一方面禁止润滑剂,例如润滑脂从轴承100的内部空间250溢出,轴承具有至少一个轴承密封件260。更确切的说轴承100如图1和2中所示在轴承100或者说第一轴承环120的第一端面270-1上具有第一轴承密封件260-1,其中确切的说是一个盖板280。在一个与第一端面270-1相对的第二端面270-2上轴承100具有盒式密封件290形式的第二轴承密封件260-2。盖板280基本上被用于禁止润滑脂从轴承100的内部空间250中溢出,而盒式密封件290实现内部空间250的气密和液密的密封。

[0060] 如此盒式密封件290具有一个强化结构300,它与第二轴承环130机械的,例如摩擦配合的连接,以及一个对转环310,弹性结构330的密封唇320紧贴在其上,它与强化结构300机械的材料配合的连接,例如通过硫化胶合连接。密封唇320受到一个弹簧环的弹簧载荷并由此相对对转环310挤压密封唇320,它在它那方面摩擦配合的与第一轴承环120,即内环140相连。弹性结构330此外具有一个轴向的密封唇340,它同样相对被设计成L形的对转环310挤压,以及另一个径向的密封唇350,它直接相对内环140或者说第一轴承环120挤压。

[0061]当然在其他的实施例中,轴承密封件260也可以被设计成其他形式。根据具体的实现方案同样可能的是,也可以仅仅设计一个,如有可能也可以大于两个轴承密封件260。

[0062] 但是独立于轴承100的具体结构,这时根据工作和环境条件可能出现的情况是,轴承100在更高或者也可能在更低的温度下工作。由此可能的是,位于内部空间250内的气体或者混合气发生膨胀并由此提高内部空间250中的压力。由此可能导致轴承密封件260的密封唇320、340、350承受载荷。这时为了到达上述的减小轴承100的内部空间250中的压力变化的效果,图1和2中展示的轴承100具有一个体积平衡部件400。它是对称的并且对准中间面220的中心,即被布置在相邻的两排160-1、160-2滚动体170之间。相邻意味着两个物体之间不布置这种类型的其他物体。直接相邻意味着当相应的物体互相邻接时,即例如互相处于接触状态。

[0063] 体积平衡部件400具有一个壳体410,它刚好具有以下作用,即可以被固定在其中一个轴承环,确切的说在第一轴承环120上,它在这个实施例中是内环140。在其他的实施例中第一轴承环120也可以是外环150。

[0064] 壳体410在其中至少部分摩擦配合的与第一轴承环120相连,但是在其他的实施例中也可以借助其他的连接技术固定。壳体410在其中具有一个第一侧面部件420-1和一个第二侧面部件420-2,它们基本上被设计成U形。它们相应的具有两个沿着旋转轴190,即轴向方向190延伸的侧臂,在其上各自布置一个密封部件430-1、430-2。密封部件430在其中可以例如被设计成卷膜或者说长冲程卷膜并且例如在壳体410或者说侧面部件420的一个相对内部体积440位于外部的部分上进行硫化。卷膜如此在U形侧面部件420-1、420-2的侧臂的外侧上进行硫化胶合。可选的密封部件可以在该区域内额外的涂胶,从而例如改进在附着和更简易的装配侧面部件420之间达成的折衷方案或者改进其关系。

[0065] 由于其几何形状侧面部件420也被表示为U形板,尽管它基本上仅仅在横截面内被设计成U形。相反的它是一个盆形的圆环结构,它具有相应的U形横截面。

[0066] 在径向内侧的范围内侧面部件420通过被设计成长冲程卷膜450或者说隔膜的密封部件430与内环140或者说第一轴承环120的部分环210相连。这时为了使体积平衡部件400的内部体积440与轴承的内部空间250封闭隔离,壳体410此外具有一个盖板部件460,它被设计成圆环或者说空心圆柱形并且与侧面部件420的径向外侧的侧臂或者说密封部件430的被安装在其上的部分相连。由此得到内部体积440,它基本上完全由壳体410包围。在壳体410的内部在其中布置密封部件430的可自由运动的膜,它们可以相应地的运动。密封部件430在其中将内部体积440分成互相密封的第一部分体积470-1、470-2和相应的第二部分体积480。其中图1和2展示密封部件430的位于它们的两个极端位置上的膜,在其中一个位置上膜基本上直接紧贴在壳体410的侧面部件420上,而在另一个以虚线的状态下膜发生最大的偏转。在图1和2中在其中第一和第二部分体积470-1、470-2、480关于密封部件430的发生最大偏转的膜具有相应的附图标记。

[0067] 这时为了通过内部体积440或者说两个部分体积470、480实现压力平衡,壳体410在侧面部件420中各自具有一个开口 490-1、490-2,它们允许从壳体410外部,即轴承100的内部空间250通过流体技术到达壳体410的内部体积440的第一部分体积470_1、470_2。通过开口 490因此例如在加热位于轴承的内部空间250中的气体或者另一种相应的气体或者混合气时可以侵入第一部分体积470中并通过密封部件430相应的变形、移动或者其他的机械影响导致第二部分体积480的载荷增大。体积平衡部件400因此提供一个体积,它可以接受位于内部空间250中的空气或者其他相应的气体,从而阻止压力增大。

[0068] 为了实现由第一部分体积470密封或者隔绝的第二部分体积480的压力平衡,壳体410或者说体积平衡部件400具有另一个开口 500,它基本上由两个侧面部件420的第二或者说径向内侧的侧臂形成。另一个开口 500因此也可以以流体技术从壳体410的外部到达第二部分体积,从而使它例如以流体技术连接至一个压力储存器,例如轴承100的外部环境,即例如大气。出于该目的轴承100具有一个通风管道510,它在图1展示的截面中可以被看出。通风管道510在其中具有在部分环210的接触面区域内径向朝内延伸的管道部分520,它连通通风管道510的一个轴向管道部分530,在其中展示的按照实施例中延伸至第二端面270-2。在那里它通进一个锁闭元件540,它可以例如是一个毡垫圈或者也可以是一个至少部分开开口的具有开口隙直径的海绵材料,该直径比相应液体的液滴的标准直径更小,通过锁闭元件540禁止液体的侵入。如此锁闭元件540正好被设计成可以让气体通过,但是不能让液体通过。

[0069] 为了在通过端面270径向固定轴承100的情况下也保证通风管道510的通风,轴承100在第二端面270上具有一个背向轴承100或者说中间平面220的凹槽550,它在径向上延伸并可以在图2展示的截面中看出。它使锁闭元件540与一个典型的在一种相应的实现方案上是开放的区域相连。如此凹槽550正好进入内环140的部分环210-2的一个状态,通过它安装轴承密封件260-2,即盒式密封件290。

[0070] 为了在与第二端面270-2相对布置的第一端面270-1的一侧实现通风管道510的密封,从而例如禁止润滑剂、水、液体、污物或者其他不希望的物体进入通风管道510以及由此的第二部分体积480中,内环140,即第一轴承环120具有一个用于容纳相应的密封件,其中用于容纳一个O形环570的凹槽560。

[0071] 在图1和2展示的按照实施例上在轴承装置的内部设计一个体积平衡部件400形式的空腔,它例如由钢板、其他的金属材料或者也可以由塑料,例如一种可注塑的塑料制成。除了密封部件430之外壳体410在其中包括三个部分并相应的由它们构成。除了也被表示为U形板的两个侧面部件420-1、420-2之外,壳体410由此也具有被表示为板材环的盖板部件460。两个侧面部件420各自包括一个或者多个开口 490,它们也被表示为通风开口。侧面部件420和盖板部件460在其中连接和封闭两个被设计成膜的密封部件430。侧面部件在其外侧硫化胶合一个涂胶的作为密封部件430的膜布,它可以未粘合的向内或者向外翻的位于壳体410的侧面部件420的内侧上。

[0072] 最大的可变体积,如在图示中通过那里所示的虚线所表示的,可以在也被表示为板材体的壳体410的内部体积或者内部空间中被用于平衡压力。位于侧面部件的外侧上的具有硫化胶合的橡胶的区域在其内部直径上具有可选的作用,借助该作用内环140(轴承内环)的部分环210实现静态密封,在外直径上同样具有可选的作用用于实现相对于盖板部件460,即相应的板材环的静态密封。

[0073] 可以有利的是,密封部件430,即膜之间的体积区域例如通过内环140的部分环210的接触区域以及至少通过相对外界(周围环境)的内环匹配实现空气交换。其中可选的可以在轴承环(端面270)的一端上使用一个不吸水的毡垫圈或者另一个锁闭元件540,从而例如防止导致或促进生锈的水分可以进入体积区域中。根据具体的结构设计在以下情况下可以是有利的,即在锁闭元件上部在内环140的相应的接合面或者说端面270上安装一个图2中展示的用于平衡压力或者说平衡空气的凹槽550。可选的可以在内环140的另一个部分环210-1上通过一个安装在凹槽560中的例如O形环570形式的密封件禁止或者防止外界介质的侵入。

[0074] 图1和2中因此如此通过体积平衡部件400展示轴承单元或者说车轮轴承110或者具有隔膜的车轮轴承单元的压力平衡。按照实施例可以例如基于以下思想,即这种系统可以通过长冲程卷膜实现滚动体170的滚道180之间的一个自由空间或者自由体积的区域内的压力平衡。相应的密封在其中通过相应的密封部件,即位于轴承内部和轴承外界之间的长冲程卷膜实现。这样可以将隔膜使用为平衡元件100范围内的部分体积470、480之间的单个密封件,它之后被使用在轴承,例如车轮轴承或者车轮轴承单元中。

[0075] 最后图3展示根据一种按照实施例的用于当轴承100的工作参数改变时减小轴承内的压力变化的方法。在步骤SlOO中的方法开始之后在步骤SllO中,当轴承100的工作参数改变导致压力变化时引起内部体积440的第二部分体积480的体积变化和/或内部体积440的第一部分体积470的体积变化。内部体积440在其中被布置在轴承100的内部空间250中,其中第一部分体积470与第二部分体积480密封隔离。第一部分体积470在其中与轴承100的内部空间250借助轴承内部空间250中的一个未被内部体积440占据的体积以流体技术相连。内部体积在其中可以形成体积平衡部件400的一个共同的内部体积。接着方法终止于步骤S120。

[0076] 尽管在图1和2中描述了轴承100和相应的体积平衡部件400的一个非常特殊的实施例,但是实施例远远不局限于这些实现方法。因此在描述的开始阐述了许多结构性的改进,它们可以互相独立的在不同的实施例上实现。这不仅涉及具体的尺寸,同样的也涉及具体的可选方案和变形。

[0077] 实施例的使用因此如有必要可以在更高的轴承100的工作可靠性、更小的结构空间需求和更容易的实现之间达成更好的折衷方案。

[0078] 在上述的描述、下文的权利要求以及所附的图示中公开的特征不仅可以单独的而且也可以以任意的组合对于实现不同设计的实施例是有意义的并且可以被实现。

[0079] 附图标记单

[0080] 100 轴承

[0081] 110 车轮轴承

[0082] 120 第一轴承环

[0083] 130 第二轴承环

[0084] 140 内环

[0085] 150 外环

[0086] 160 排

[0087] 170 滚动体

[0088] 180 滚道

[0089] 190 旋转轴

[0090] 200 保护架

[0091] 210 部分环

[0092] 220 中间平面

[0093] 230 凹槽

[0094] 240 连接夹子

[0095] 250 内部空间

[0096] 260 轴承密封件

[0097] 270 端面

[0098] 280 盖板

[0099] 290 盒式密封件

[0100] 300 加强结构

[0101] 310 对转环

[0102] 320 密封唇

[0103] 330 弹性结构

[0104] 340 轴承密封唇

[0105] 350 另一个径向密封唇

[0106] 400 体积平衡部件

[0107] 410 壳体

[0108] 420 侧面部件

[0109] 430 密封部件

[0110] 440 内部体积

[0111] 450 卷膜

[0112] 460 盖板部件

[0113] 470 第一部分体积

[0114] 480 第二部分体积

[0115] 490 开口

[0116] 500 另一个开口

[0117] 510 通风管道

[0118] 520 径向管道部分

[0119] 530 轴向管道部分

[0120] 540 阻挡部件

[0121] 550 凹槽

[0122] 560 凹槽

[0123] 570 O 形环

Claims (10)

1.一种体积平衡部件(400),具有下列特征: 壳体(410),它被设计用于能够固定在轴承环(120)上; 密封部件(430),它使壳体(410)的内部体积(440)的第一部分体积(470)相对壳体(410)的内部体积(440)的第二部分体积(480)密封; 位于壳体(410)中的开口(490),它被设置和设计用于使第一部分体积(470)能够以流体技术到达;和 另外的开口(500),它被设置和设计用于第二部分体积(480)能够以流体技术到达并且使之能够与压力储存器以流体技术相连, 其中,壳体(410)和密封部件(430)被设计用于当第一部分体积(470)发生压力改变和/或体积改变时引起第二部分体积(480)的体积变化。
2.根据权利要求1所述的体积平衡部件(400),其中内部体积(440)基本上是恒定的。
3.根据上述任一项权利要求所述的体积平衡部件(400),其中,壳体(410)和密封部件(430)这样设计,使得第一部分体积(470)能够占据壳体(410)的内部体积(440)的最大比例为至少30%,和/或设计壳体(410)和密封部件(430),使第二部分体积(480)能够占据壳体(410)的内部体积(440)的最大比例为至少70%。
4.根据上述任一项权利要求所述的体积平衡部件(400),其中,密封部件(430)包括卷膜和/或长冲程卷膜。
5.根据上述任一项权利要求所述的体积平衡部件(400),其中,壳体(410)包括至少一个侧面部件(420)和一个盖板部件(460),其中侧面部件(420)包括用于第一部分体积(470)能够以流体技术到达的开口(490),而密封部件(430)与侧面部件(420)在侧面部件(420)与密封部件(430)的连接部段上相连。
6.根据上述任一项权利要求所述的体积平衡部件(400),其中,密封部件(430)和/或体积平衡部件(400)这样设计,从而使体积平衡部件(400)在其固定在轴承环(120)上的状态下相对轴承环(120)密封。
7.一种轴承(100),具有以下特征: 第一轴承环(120)和第二轴承环(130); 至少一排(160)被布置在第一轴承环(120)和第二轴承环(130)之间的滚动体(170); 至少一个轴承密封装置(260),其对轴承(100)的位于第一轴承环(120)和第二轴承环(130)之间的内部空间(250)进行密封; 至少一个根据上述任一项权利要求所述的体积平衡部件(400),它被机械固定在第一轴承环(120)上并在轴承(100)的内部空间(250)中这样布置,即轴承(100)的内部空间(250)的未被平衡部件(400)占据的体积以流体技术与体积平衡部件(400)的第一部分体积(470)相连; 其中,第一轴承环(120)具有通风管道(510),它与一个压力储存器以流体技术相连;和 其中,至少一个体积平衡部件(400)的另外的开口(500)被设置和设计用于使第二部分体积(480)通过通风管道(510)与压力储存器以流体技术相连。
8.根据权利要求7所述的轴承(100),其中通风管道(510)和/或体积平衡部件(400)包括锁闭部件(540),它被设计用于允许气体通过,但是不允许液体通过。
9.根据权利要求7或8所述的轴承(100),其中体积平衡部件(400)至少占据轴承(100)的内部空间(250)的自由体积的20%。
10.一种用于在轴承(100)的工作参数改变时减小轴承(100)中的压力变化的方法,包括: 在由于轴承(100)的工作参数改变导致内部体积(440)的第一部分体积(470)的压力改变和/或体积改变时,引起(S110)内部体积(440)的第二部分体积(480)的体积变化,其中,内部体积(440)被布置在轴承(100)的内部空间(250)中; 其中,第一部分体积(470)相对第二部分体积(480)密封; 其中,第一部分体积(470)与轴承(100)的内部空间(250)的未被内部体积(440)占据的体积以流体技术相连;和 其中第二部分体积(480)与压力储存器以流体技术相连。
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