CN104329380A - 安装有低摩擦密封组件的轮毂轴承单元 - Google Patents

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Abstract

组件(1)包括：第一环形挡板(10)，具有使用中与旋转部件(4)和凸缘部(16)一体的套筒部(15)，其径向延伸，从而从第一套筒部(15)上突起；第二挡板(11)，具有使用中与固定部件(3)和凸缘部(19)一体的套筒部(18)，其径向地延伸，从而在第一挡板的套筒部其相反侧上突起并向着凸缘部；以及环形密封(9)；其中第一挡板的凸缘部利用L型环形伸出部(21)终结，该伸出部径向且轴向地延伸突出环形间隙(7)，该间隙在旋转部件和固定部件之间限定出，从而在径向上限定出恒定宽度且形成第一迷宫式密封(22)的L型通道(24)；该通道(24)通入环形凹槽(29)，该凹槽在第二挡板(19)和环形密封(9)的第一唇(12)之间限定，该环形密封(9)在不接触第一档板(10)的情况下与所限定的第二密封(30)配合。

Description

安装有低摩擦密封组件的轮毂轴承单元
技术领域
本发明涉及具有低摩擦密封组件的轮毂轴承单元，特别地用于安装车辆轮毂轴承单元的滚动轴承。
背景技术
用于在支撑轮子的法兰一侧，也即“外侧”，安装轮毂轴承组件其滚动轴承的密封组件，比如在US8303190和US2012/0177315中所公开的，由所谓的“盒式”密封，其包括第一和第二环形罩，一般在径向上是L-形，相互面对地安装，从而在罩与罩之间限定出环形腔，一系列的密封唇通过环形密封设置在该腔中，而环形密封一体固定在罩之一上，一般来说罩用于保持静止。外部污染(水、泥、尘)进入到该腔由于两个罩或者之一的法兰部分其特殊构造而受限，这也要以非常紧密的方式与轴承的外圈或内圈的径向外部和/或与轮毂轴承一体的元件配合，因而形成了迷宫式密封。
然而，迄今，外部污染通入腔中的通道无论如何已经是过多的了，且因此通过提供滑动唇的显著的干涉，所有密封唇都分别对旋转罩(或者与其一体的表面)的密封表面施加滑动密封，这些唇可以在形状上改变，并可以弹性地加载。这以当前不能接受的方式增加了摩擦力。
此外，罩的复杂形状增加了成本，使得组装工作更难，且最重要的是，大大增加了体积，特别是在密封组件的轴向上。
根据JP2012/154374A的密封组件并不能解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供轮毂轴承单元，其具有“盒式”类型的密封组件，其并不具有上述的缺陷，实行起来容易且实惠，增加了滚动体的保护效率，在轴向和径向上都减小了体积，更重要的都降低了摩擦力。
因此，基于本发明，具有密封组件的轮毂轴承单元提供为具有所附权利要求中所述的特征。
根据本发明，在轮毂轴承单元的外圈，使用的时候是固定的，和与轮毂轴承单元的内圈一体的罩其法兰部，使用的时候是旋转的，之间实现迷宫式润滑，是借由法兰部径向外边缘以及相同法兰部折成直角而在径向部分形成了恒定宽度的L型通道，它们和外圈的径向向外横向表面和前方平整表面一起限定了，在第一分支径向上以及第二分支轴向方向上测量，具有可对比长度和宽度(即相同级别的尺寸)的L型通道其第一轴向分支和第二轴向分支。这满意地限定了外部污染入侵到形成密封组件的两个面对的挡板之间，因此保护了密封唇。至少径向最外面的密封唇因此可以不会滑动，因而显著地限定了摩擦力，密封效率则与其相等。
密封效率也可以通过与旋转内圈一体的挡板其凸缘部分，在径向上限定出面对着由法兰部分的直角折叠边缘所限定的L型相反侧的径向上的L的对中直角折叠的旋转内圈，而得以实现；这样的对中折叠，在L型通道的恒定宽度出口处折叠到径向最外密封唇限定的环形凹槽中，该槽是倾斜的，径向延伸超过环形凹槽的凹面，从而形成了适于用来引导任意外部污染的承油元件，这些污染首先穿过由L型通道所限定的第一迷宫式密封，进入到环形凹槽中。
附图说明
本发明现在将参考附图进行说明，其显示了两个非限定的实施方式，其中：
-图1示意性地示出了本发明第一实施方式径向部分中的纵向视图；且
-图2示意性地在径向示出了图1中密封组件的可能变形，再次在已知类型的轮毂轴承单元上实施，因此为了简化起见仅仅示出某些部分。
具体实施方式
图1中的数字1指低摩擦密封组件，特别是被设计为安装在车辆的轮毂轴承单元2上，轮毂轴承单元中，密封组件1在使用中是一体式的。
已知类型的轮毂轴承单元2包括使用时固定的外圈3、使用时绕着轴线A旋转的内圈4、以及插入外圈3和内圈4之间的至少滚动体6的顶部，轴线A也是环3和4的对称轴，且环3和4相互同轴，圈4具有相反于外圈3的法兰连接端部5，且用于承载车轮。
密封组件1插入到限定在轮毂轴承2的固定外圈3和旋转内圈4之间的环形间隙7中，且更特别地，在已知类型通用滚动轴承的同轴旋转部件4和固定部件3之间，它们是轮毂轴承2的一部分或者与其一体。
密封组件1插入到圈3和4之间，插入到环形间隙7中，以保护设置在固定部件3和旋转部件4设置的滚动体6，并包括：通过剪切并压缩不锈钢板而获得的第一环形挡板10、也通过剪切并压缩不锈钢板而获得面对挡板10设置的第二环形挡板11、以及由一种或多种弹性材料制成的环形密封9，其由挡板11一体承载，并具有多个密封唇12，13，14，如下公开，与挡板10配合，从而对滚动体6不漏水地密封环形间隙7。
挡板10具有第一套筒，或者更一般地说，在使用中与旋转部件4和第一凸缘部16一体使用的圆柱部分15，其径向延伸从而从轴线A相反侧的套筒部15突起，因而从面对着法兰连接端5的套同步15其端部17开始径向向外。
在所公开的非限定式实施方式中，挡板11具有第二套筒，或者更特别地与固定部件3和第二凸缘不19一体使用的柱状部分18，第二凸缘部19由套筒部18支撑，从而从第二凸缘部19上突起，径向地位于凸缘部分16的相反侧上并面对着该相反侧；凸缘不19因此径向向内延伸，向着轴线A和并向着套筒部15，从套筒部18的轴端20开始，面对着挡板10和法兰连接端5。
环形密封9的唇12和13轴向并径向地延伸，从而从凸缘部19向着凸缘部16突起，倾斜地延伸到凸缘部19，这样从轴线A开始移开；此外，凸缘部16终结于具有径向外圆周环形伸长部21的套筒部15的相反侧，其径向且轴向凸起地延伸出环形间隙7，从而限定出具有固定部件3的第一迷宫式密封22。
在所指出的情况下，凸缘部16在径向方向上径向地延伸出环形间隙7，从而相对于圈3的径向外侧表面23向外突起。
根据本发明的一个方面，端部的环形伸长部21由径向部分限定的凸缘部16其直角折叠边缘和凸缘部16的其他部分限定出/组成，L面对轴线A。
直角折叠边缘21在径向部分上，与凸缘部16和固定部件3一起限定出L型通道24，根据本发明的主要方面，其具有基本上恒定的宽度，但在径向和轴向延伸上不需要相等。
通道24包括形成迷宫式密封22和在环形伸长部或凸缘部15的直角折叠边缘21及外圈3侧表面23的第一柱状伸长部26之间限定的第一分支25，以及第二分支27，相对于分支25呈直角设置，限定在凸缘部16和面对着旋转部件或内环4的固定部件或外环3其前端平表面28之间。
此处和下方中术语“基本上恒定”指，实际上分支25具有轴向延伸部并具有恒定径向宽度D1，而分支27具有径向延伸部以及恒定轴向宽度D2，其基本上等于，或者至少与分支25的径向宽度D1为相同级别的尺寸。
L型通道24通入具有面对着在挡板11和唇12之间所限定的折叠边缘21其凹部的环形凹槽29；唇12为环形密封9的第一径向最外唇，即，离轴线A最远，相对于凸缘部16倾斜延伸，从而从套筒部15移开，根据本发明在不接触的情况下，与凸缘部16接触，且因而限定出第二迷宫式密封30。
根据本发明的另一方面并结合上述说明，凸缘部16具有直角中间折叠部31，在径向上限定出面对着L相反侧的L，该L优选地由直角折叠边缘21限定；折叠部31设置在面对着恒定宽度L型通道24的环形凹槽29中的开口位置处，并径向地延伸，从而突起超过环形凹槽29的凹部，进而形成适于引导穿过第一迷宫式密封22进入到环形凹槽29中的任意外部污染物的承油元件。
此外，根据本发明，恒定宽度L型通道24的第一分支25和第二分支27具有长度可相互对比的延伸部，第一延伸部在轴向上而第二延伸部在径向上(即具有相同数量级)，比如基本上相同或者实际上相似，如所示非限定性实施方式所示。
凸缘部16在具有第二环形伸出部32的套筒部15其一侧终结，该伸出部32相对于套筒部15倾斜地设置，且在第一环形伸出部或直角折叠边21的一侧轴向地延伸，从而限定了填充在套筒部15相反侧上的圆台空腔33，其具有防水基质34。
凸缘部16的第三环形伸出部35设置在第二环形伸出部32和优选地直角中间折叠部31之间，并被制造成适于对接旋转部件4(在所示实施例中由法兰连接端5限定出其某部分)的轴向肩36的平整环形伸出部并适于用作组装肩，以驱动挡板10位于内圈4所限定出的旋转部件的外侧向柱状表面37。
实际上，凸缘部16形成为，可在轴向(在所示特定实施方式中是选择性地)和径向上远离具有环形伸出部32的套筒部15，然后继续垂直于套筒部15，从具有环形伸出部35的套筒部上在径向上移开，通过折叠部31靠近套筒部15，然后仅仅在径向上离开套筒部35，并利用直角折叠边缘21终结，该直角折叠边缘21平行于套筒15，并在面对于套筒部15的位置。
因而得以显著地减小了轴向体积。
唇13是环形密封19的径向上位于前面的唇，且根据本发明，滑动地、不漏水地配合环形伸出部32，其向着唇13和挡板11限定出向着挡板11渐缩的锥形密封表面38，也即在挡板11的一侧向着轴线A汇聚。
在图1中，为了更好的理解，唇13不按比例绘出，且有些部分用虚线表示出，非变形的布局。
根据本发明的非限定性第二方面，密封组件1也包括由固定部件3承载的环形槽39。环形槽39在固定部件或外圈3的侧表面23上获得，大体上为柱状，位于相邻于直角折叠边缘21的位置，并在径向上由弯曲伸出部40和直线伸出部41限定出，槽39沿着弯曲伸出部40在面向旋转部件4和轴线A的方向上且直接依次深入，直线伸出部41限定倾斜平面，槽39的深度沿着该倾斜平面减少到零。
根据所述，根据本发明所制造的轮毂轴承单元2包括以所述方式安装的密封组件，径向地插入外圈3和内圈4之间，这样凸缘部16轴向地插入法兰连接端5和外圈3之间的环形间隙7而设置，其具有轴向和径向延伸的直角折叠边缘21，从而从这样的环形间隙7突出，并轴向地从外圈3上突出，平行于且与外圈3的径向外侧表面23其柱状伸出部26隔离开；直角折叠边缘21轴向地向着环形槽39延伸，该槽在外圈3的径向外表面23上获得，位于柱状伸出部26和径向外表面23的第二柱状伸出部42之间，伸出部42直接与柱状伸出部26相邻；此外，柱状伸出部42具有稍稍比柱状伸出部26大的直径。
环形槽39成型为，弯曲伸出部40具有面对着外部污染可能到达一侧上的凹部，用箭头K示意性地示出；弯曲伸出部40的凹部优选地面对着旋转部件4的相反侧，如图1中实线所示。然而槽39也可以具有不同形状，特别是如果污染预定到达方向不同的时候，如图1中虚线所示。
环形密封9的第三唇14也称之为润滑油密封唇，向着套筒部15倾斜地延伸。唇14优选地在不发生滑动的情况下，配合套筒部15，从而形成密封43。然而润滑油密封唇14也可以制造为在套筒部15上滑动。
套筒部15和18各自分别由柱状连接表面44和45限定，它们在旋转部件4和固定部件3上受到驱动。套筒部18涂覆有弹性材料。适量的防水基质覆在表面44上，凸缘部16的第二环形伸出部32处，以增加密封效果。
现在，参考附图2，其显示了轮毂轴承单元2，安装有示出为上述密封组件1可能变形的密封组件100。为了简化起见，与上述组件相同或者详细的细节采用了相同的附图标记。
密封组件100包括挡板10，其与密封组件1的挡板相同，挡板111则取代了挡板11和环形密封9。
挡板111包括套筒部118和凸缘部119；套筒部118轴向延伸，从而从凸缘部119向着第一档板10突起，并位于挡板10的第一套筒部15的相反侧上。
凸缘部119在具有向着第一档板10折叠的边缘120的套筒部118其相反侧上终结，且边缘120从第一挡板10开始与第一径向最外侧的唇112和第二唇113以及润滑液密封唇14分开。
因而，凸缘部119，优选地和第一凸缘部16的直角中间折叠部31一起，在挡板10和111之间以及在由唇112限定的环形凹槽29处，形成了水包121，用以装入穿过第一迷宫式密封22的任意外部污染物。
适量的防水基质施加到内圈4和挡板10之间，圆台延伸部32处。
本发明不限于此处所述和所示的实施方式，其被认为是低摩擦密封组件的实施方式，可以进一步根据形状和部件的设置方式、以及结构和组件细部进行进一步改进。

Claims (11)

1.一种轮毂轴承单元(2)，包括：使用时固定的外圈(3)、使用时旋转与外圈(3)相对具有法兰连接端(5)的内圈(4)、插入到外圈和内圈之间的滚动体(6)的至少一个顶部、以及可插入到由旋转部件(4)和固定部件(3)之间限定的环形间隙(7)中的低摩擦密封组件(1；100)，该轮毂轴承单元2的该旋转部件(4)和固定部件(3)相互同轴，以保护设置在该固定部件和旋转部件之间的滚动体(6)的至少一个顶部；该密封组件(1；100)包括：第一环形挡板(10)，其具有使用中与旋转部件一体的第一套筒部(15)以及第一凸缘部(16)，其径向延伸从而从第一套筒部上突起；第二环形挡板(11；111)，具有使用中与第二部件一体的第二套筒部(18；118)以及由第二套筒部承载的凸缘部(19；119)，从而从其上突起，径向地位于第一凸缘部(16)的相反侧，并与其面对；以及环形密封件(9)，至少具有第一(12；112)和第二(13；113)环形唇，其轴向和径向延伸，从而从第二凸缘部向着第一凸缘部凸起；且其中该第一凸缘部(16)终结于具有第一环形伸出部(21)的该第一套筒部(15)的相反侧，并在使用中径向和轴向地突起延伸出环形间隙(7)，以与固定部件限定出第一迷宫式密封(22)；其中第一环形伸出部由第一凸缘部(16)的直角折叠边缘(21)限定，而第一凸缘部(16)与第一凸缘在径向部分限定出L，并和第一凸缘部(16)和固定部件(3)一起在径向部分限定出L型通道(24)，该通道具有基本上恒定的宽度并由第一分支(25)构成，该第一分支在第一环形伸出部(21)和固定部件(3)的侧表面(23)的柱状部(26)之间限定，且具有恒定的轴向延伸部以及径向宽度(D1)，并由第二分支(27)构成，第二分之在第一凸缘部(16)和面对着旋转部件的固定部件其前方平表面(28)之间限定，具有恒定的轴向延伸部以及轴向宽度(D2)，该轴向宽度(D2)可以与第一环形伸出部的径向宽度相近；L型通道(24)通入环形凹槽(29)中，该环形凹槽(29)具有面对着第一凸缘部直角折叠边缘(21)的凹部，且在第二挡板(11；111)和环形密封(9)的第一唇(12；112)之间限定，第一唇(12；112)相对于第一凸缘部(16)倾斜地延伸，从而与第一凸缘部(16)配合，其特征在于，可以组合：
i)-该第一唇(12，112)延伸，从而从该第一套筒部(15)移开，并在不接触的情况下与该第一凸缘部(16)配合，从而与该第一凸缘部(16)限定第二迷宫式密封(30)；
ii)-第一凸缘部(16)具有直角的中间折叠部(31)，其在径向部分限定出了L型，面对着由该第一凸缘部的该直角折叠边缘(21)所限定出的L其相反侧，并且在出口处，延伸伸入恒定宽度L型通道(24)的环状凹槽中，在环形凹槽(29)的凹部上轴向地突出，从而形成了适用于引导穿过第一迷宫式密封(22)进入到环形凹槽(29)中任意外部污染的承油元件。
2.根据权利要求1的轮毂轴承单元(2)，特征在于：
-该第二套筒部(118)轴向延伸，从而从该第二凸缘部(119)向着该第一挡板(10)，并在该第一挡板的该第一套筒部(15)的相反侧上突起；
-该第二凸缘部(119)终结于相反于第二套筒部(118)的一侧上，且该第二套筒部(118)具有向着第一挡板(10)折叠的边缘(120)，并从第一挡板(10)与第一(112)和第二(113)唇分开；
-这样该第二凸缘部(119)，优选地与第一凸缘部(16)的直角中间折叠部(31)一起，在第一和第二挡板(10；111)之间以及在第一唇(112)所限定的环形凹槽(29)，形成水包(121)，用来盛载穿过第一迷宫式密封(22)并收集在环形凹槽(29)中的任意外部污染。
3.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于该恒定宽度L型通道(24)的第一(25)和第二(27)分支在长度上具有相似的延伸部，第一分支在轴向上而第二分支在径向上。
4.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于第一凸缘部(16)终结于具有第二环形伸出部(32)的第一套筒部(15)其一侧上，该第二环形伸出部(32)相对于第一套筒部(15)倾斜地设置，并从限定出第一环形伸出部的第一凸缘部其直角折叠边缘(21)的一侧延伸，从而限定出在相反于第一套筒部(15)一侧上的适于装有防水基质(34)的圆台腔(33)。
5.根据权利要求4的轮毂轴承单元(2)，特征在于设置在该第二环形伸出部(32)和该第一凸缘部其直角中间折叠部(31)之间的该第一凸缘部其第三环形伸出部(35)是平的伸出部，设置为对接旋转元件(4)的轴向肩(36)，且适于提供组装肩来驱动旋转元件(4)的侧向柱状表面(37)上的第一挡板(10)。
6.根据权利要求4或5的轮毂轴承单元(2)，特征在于该第二唇(13；113)滑动地且不漏地与该第一凸缘部的第二环形伸出部(32)配合，第二环形伸出部向着第二唇(13；113)限定了朝着第二挡板(11；111)变细的锥形密封表面(38)。
7.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于其进一步包括了在固定部件(3)的侧表面(23)上获得的环形槽(39)，其相邻于第一凸缘部(16)的直角折叠边缘(21)；该环形槽(39)通过弯曲伸出部(40)和直的伸出部(41)被限定在轴向上，沿着该伸出部槽借助直的伸出部直接依次凹入在面对着旋转部件(4)的方向上，该直的伸出部限定出倾斜平面，槽的深度沿着该平面减少到零。
8.根据权利要求7的轮毂轴承单元(2)，特征在于弯曲伸出部(40)具有面对着使用中可能的外部污染所到达那侧(K)的凹部，且优选地向着该旋转部件(4)的相反侧。
9.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于该环形密封(9)包括第三润滑液密封唇(14)，其朝着该第一套筒部(15)倾斜延伸。
10.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于该密封组件(1；100)的第一(15)和第二(18；118)套筒部各自具有连接表面(44，45)，在使用中与旋转部件和固定部件一起，在第一套筒部(15)的连接表面(44)上，施加适宜数量的防水基质。
11.根据前述任一项权利要求的轮毂轴承单元(2)，特征在于该密封组件(1；100)径向地安装，从而接入到该外圈和内圈之间，这样该第一凸缘部(16)轴向地设置，从而接入到法兰连接端(5)和外圈(3)之间的环形间隙(7)中，第一凸缘部(16)的直角折叠边缘(21)轴向并径向地延伸，从而从所述环形间隙(7)上突起，并从而轴向地从外圈(3)上突起，平行于且与外圈径向外侧表面(23)的第一柱状伸出部(26)隔开；第一凸缘部的直角折叠边缘(23)轴向地向着在外圈径向外表面(23)上获得的环形槽(39)延伸，在第一柱状伸出部(26)和第二柱状伸出部(42)之间直接相邻于外圈径向外表面的第一柱状伸出部(26)，并具有大于第一柱状伸出部(26)的直径。
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