CN104421343B - 特别用于滚动轴承的密封和信号装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封和信号装置，特别是用于滚动轴承，以及一种用于车辆的轮毂组件的滚动轴承，包括“窝”类型的密封组件和信号发生器装置，这一方面可以确保产生始终合适的磁信号，并且另一方面，除了尽可能地防止外部污染物朝向密封件进入，还确保快速连续地排空限定在所述编码器与第一护罩之间的可能的“窝”。装置(1)包括：密封组件(4)，其包括可限制至旋转的第一构件的第一环形护罩(10)、面向所述第一护罩且可限制至固定的第二构件的第二环形护罩(11)、以及由所述第一护罩携载且设置有与所述第二护罩相配合的环形唇部的环形密封件(12)；和信号发生器装置(7)。

Description

特别用于滚动轴承的密封和信号装置
技术领域
本发明涉及一种密封和信号装置，特别用于意在装配车辆的轮毂组件的滚动轴承。本发明还涉及一种装配有这样的密封和信号装置的滚动轴承单元。
背景技术
例如从US6323640中可知，车辆的轮毂组件的滚动轴承通常装配有“窝”类型的密封组件，其包括两个护罩，护罩并排布置且使用中被限制到轴承的第一外圈(在本申请中，通常在使用中构成该轴承的旋转圈)和第二内圈(通常在使用中构成该轴承的固定圈)；第一护罩一体地承载环形密封件，其设置有使用中以流体密封的方式与第二护罩协作的环形唇。这种类型的轴承则还配备有信号发生器装置(在术语中也称为“发音轮”或“编码器”)，其在使用中被限制至轴承的旋转圈，并且由金属支承所限定的另一护罩和由可磁化的塑料类材料或弹性体共混物制成的圈构成，其被磁化以便具有交替的磁化区和未磁化区或者具有相反的极性。
使用时，“发音轮”(其如上所述与轴承的外圈成一体)的旋转允许在耦接至适当的传感器时检测车辆的轮子的旋转。
然而，使限定发音轮或编码器的圈具有相对较大的尺寸以获得可被很好地检测到且在所需的直径处规则的信号的需求具有对排出水或其它污染物会产生障碍的缺点，其中水或其它污染物可能在使用中越过第二护罩且与环形密封件的最外密封唇直接接触。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封和信号装置，特别是用于滚动轴承，以及一种用于车辆的轮毂组件的滚动轴承，包括“窝”类型的密封组件和信号发生器装置，这一方面可以确保产生始终合适的磁信号，并且另一方面，除了尽可能地防止外部污染物朝向密封件进入，还确保快速连续地排空限定在所述编码器与第一护罩之间的可能的“窝”。
根据本发明，一种特别用于滚动轴承的密封和信号装置，以及一种用于车辆的轮毂组件的滚动轴承单元，具有在所附权利要求书中所公开的特征因而被提供。
附图说明
下面参照示出了两个非限制性实施例的附图对本发明进行说明，其中：
-图1示意性地示出了装配有根据本发明的密封和信号装置，特别适于装配车辆的轮毂组件的滚动轴承单元的径向剖视图，为了简单起见，仅部分地示出了该滚动轴承单元；以及
-图2示意性地示出了与图1中所示相类似的装配有根据本发明的密封和信号装置的变体的滚动轴承单元的径向剖视图，为了简单起见，仅部分地示出了该滚动轴承单元。
具体实施方式
参照图1，附图标记1整体表示用于滚动轴承2的密封和信号装置，其与滚动轴承2形成滚动轴承单元3，特别适于装配车辆的轮毂组件(其是已知的，所以为了简单起见并未示出)。
装置1包括适合介于使用中旋转的第一构件5与使用中固定的第二构件6之间的密封组件4以及适于倾斜且一体地被限制至第一构件5的信号发生器装置7。
在图示的例子中，密封组件4被插在滚动轴承2的使用中旋转的外圈5(其限定所述第一构件)与滚动轴承2的使用中固定的内圈6(其限定所述第二构件)之间，用于以流体密封的方式密封介于外圈5与内圈6之间的环形室8，其中容纳有轴承2的滚动体9。
密封组件4包括：第一环形护罩10，其在使用中可限制至所述第一构件，且在图示的例子中一体地限制至外圈5；第二环形护罩11，其在使用中布置成面向护罩10并且可限制至所述第二构件，在图示的例子中一体地限制至内圈6；以及环形密封件12，其由护罩10一体地承载并且设置有多个环形唇部13、14、15，这些唇部与护罩11流体密封地配合(以已知的方式)，优选的是通过滑动接触。
代替地，信号发生器装置7包括，第三护罩16，其在使用中可限制至与护罩10分开的构件/圈5，和环形信号发生器元件17，其在与护罩10相反的侧上由护罩16一体地承载并且定位成至少部分地面向护罩10和护罩11；信号发生器元件17包括由可磁化的塑料类材料或弹性体共混物制成的圈，其被磁化以便具有交替的磁化区和未磁化区或者具有相反的极性，该元件在化学上且在物理上与护罩16集成一体。
该元件或圈17沿径向延伸，以便从护罩16突出并朝向护罩11，从而部分地面向护罩10。
护罩10具有轴向延伸的嵌合部18和凸缘部19，该凸缘部沿径向延伸以便从嵌合部18沿径向向内突出并朝向圈6且该凸缘部终止于径向内自由端20，该自由端悬垂地承载环形唇部13、14、15以便突出。
护罩11还具有轴向延伸的嵌合部21，用于使用中固定至所述第二构件或内圈6，和凸缘部22，其沿径向延伸以便在圈5的侧上从该嵌合部21向外突出；具体地，凸缘部22布置在与护罩10相反的侧上，因为其延伸以便从面向与护罩10相反的侧的嵌合部21的端部23突出，并且布置在面向护罩10的凸缘部19的位置。
根据本发明的主要方面之一，凸缘部19在嵌合部18的侧上具有在相反方向上制成的第一L型折叠24和第二L型折叠25，在折叠24朝向护罩11且折叠25朝向嵌合部18的位置处的情况下，其在凸缘部19上限定朝向环形唇部13、14、15的第一环形表面26，其面向环形唇部13、14、15和护罩11；组合地，环形信号发生器元件或圈17由构成其中径向内侧表面的第二环形表面27限定朝向护罩11，该第二环形表面面向环形唇部13、14、15和护罩11。
根据本发明的一方面，表面26和27布置成彼此紧邻，从而避免污染物在元件17与密封件12之间的渗透和沉积；密封件12覆盖凸缘部19，其形成的弹性变形层34介于护罩10与信号发生器元件17的突出部之间，抵靠着该层34，信号发生器元件17的突出部邻接地联接有轻微的轴向干涉，如图1和2中示意性所示。
密封件12在环形表面26还形成弹性材料的薄层38，其属于密封件12并且限定平行于表面26的表面26b，并且表面26b还被限制于折叠24和25之间，在凸缘部19的表面26上，并且限定在折叠24和25之间且相对于室8，限定在凸缘部19的外侧上。
根据本发明的一方面，一侧上的表面26、26b和另一侧上的表面27在其间形成钝角β；根据本发明的优选实施例，环形表面26、26b和27形成的角度β具有的宽度不小于平的角度(flat angle)的宽度。
相关地在非限制性的图示的情况下，表面26、26b和27由具有相对于第二护罩11面向第一护罩10的锥度的锥形表面的拉伸限定，从而这样的表面在凸缘部22的方向上逐渐地移动远离护罩11，特别地远离其嵌合部21。
在下文中，锥形表面的“锥度”是指该锥形表面在径向截面与其中对称轴线形成的角度(在图1中，为简单起见，仅示出了与表面27相关的角度α)。具体地，表面26和27具有相同的锥度，但在所示的非限制性示例中是不共面的，因为表面27在相对于表面26的径向方向上稍微径向向外偏移。锥形表面26和27的对称轴线与密封组件4的对称轴线A重合，护罩10、11和16相对于其都是同轴的。
下面还参照图2，就其细节来说，为了简单起见，与已经所述的部件类似或等同的部件带有相同的附图标记，附图标记100是上述装置1的变体，其用于滚动轴承200以便形成滚动轴承单元300。轴承200不同于轴承2，仅在于内圈6具有减小的轴向延伸；而内圈6轴向延伸以便从轴承2中的外圈5突出，圈5和6在轴承200中基本上具有相同的轴向延伸。
本发明的装置的变体100仅就由附图标记40所指示的密封组件的一些细节不同于装置1。
首先，由具有相同锥度的锥形面拉伸再次限定的表面26b和27是彼此共面的并且布置成彼此齐平，从而限定相同锥形表面的两个相邻的拉伸。
其次，在变体100中，护罩11的凸缘部22在与嵌合部21相反的侧上具有在相反方向上的第一L型折叠35和第二L型折叠36，它们在朝向护罩10的凸缘部22上限定环形表面37，其相对于密封组件40的对称轴线A是倾斜的，布置成面向环形表面27并定向成朝向表面26b。
在这两个实施例中，第二护罩11布置在第二环形表面27附近，限定其中的迷宫式密封件28。在相关情况下，所述圈或环形信号发生器元件17沿径向延伸以便从护罩16突出，从而位于护罩10的凸缘部19的侧面，特别是沿着包括在折叠25与嵌合部18之间的其中的整个拉伸。反之亦然，护罩11的凸缘部22终止于径向外周缘29，其与嵌合部21相反且布置成靠近表面27，但从其离开设置有预定的环形间隙，其实际形成迷宫式密封件28。
根据本发明，凸缘部22总是制作为使外周缘29(在变体100中，表面37布置成靠近边缘29)轴向地布置在凸缘部19的相反侧上，沿轴向靠近面向室8外侧的信号发生器元件或圈17的前表面31，并且优选的是与其齐平。在任何情况下，凸缘部22的形状使得外周缘29轴向地布置成相比护罩10的凸缘部19，更靠近信号发生器元件或圈17的前表面31。
因此，在这两个所示的实施例中，凸缘部22被制作使得第二护罩11的凸缘部22的外周缘29布置成在轴向方向上与信号发生器元件17的前表面31齐平。此外，横向限定圈17的环形表面27沿径向在内侧上被再次布置在环形室8外侧。
此外，如所提到，在这两个实施例1和100中，通过将嵌合部18强制插入圈5内使护罩10在使用中与外圈5成一体，而通过将嵌合部21强制插在圈5外部上使护罩11与内圈6成一体，以便与其中的凸缘部22布置在环形室8外侧，且护罩16在外圈5的径向外横向表面30上被一体地限制至外圈5。
沿径向布置成更向外且从而更靠近嵌合部18的环形唇部13(图1)延伸，以便至少在部分轴向方向上并且在环形表面26的一部分上从凸缘部19突出以与靠近外周缘29的凸缘部22配合，而唇部15和14(以及可能存在的任何其他唇部)延伸，以便从凸缘部19突出以在径向方向上与护罩11的嵌合部21配合。
特别地，唇部13介于迷宫式密封件28与第二护罩11的嵌合部21之间，以便与护罩10、11并且与环形信号发生器元件17形成环形水窝32，其在与护罩11相反的侧上由基本上没有环形表面26b和27的中断(除了由微小的径向偏移所形成的“台阶”之外)所限定的且使用中旋转的壁33沿径向限制，因此适于动态地引导可能已经越过迷宫式密封件28并朝向室8外侧而渗透在窝32中的可能的污染物。
在图2的变体中，唇部13被具有不同形状且以流体密封的方式与倾斜的环形表面37相配合的唇部130替换；特别地，当唇部13的形状为非常开放的V字形(由彼此倾斜且形成钝角的两个直线形拉伸形成)时，唇部130是直线形唇部，其相对于对称轴线A倾斜地延伸。因此，窝32在装置100中比在装置1中更小，并且由基本上连续的倾斜壁330限定。在任何情况下，存在于装置1中的“台阶”，通过沿径向向外且朝向嵌合部18发展，不改变所述壁33的能力以动态地将可能的污染物从窝32中输出。
此外，在变体100中，所述第一和第二折叠35、36和所述环形表面沿轴向伸出，以便从轴承200的内圈6突出，从而允许获得优异的水力性能，即使圈6的尺寸上是小的。

Claims (9)

1.一种用于滚动轴承(2；200)的密封和信号装置(1；100)，包括适合介于使用中旋转的第一构件(5)与使用中固定的第二构件(6)之间的密封组件(4；40)，以及适于倾斜且一体地被限制至所述第一构件的信号发生器装置(7)；其中，所述密封组件包括使用中可限制至所述第一构件的第一环形护罩(10)、使用中布置成面向所述第一环形护罩并且可限制至所述第二构件的第二环形护罩(11)以及由所述第一环形护罩一体地承载并且设置有多个环形唇部(13、14、15；130)的环形密封件(12)，这些唇部与第二环形护罩(11)流体密封地配合；并且其中，所述信号发生器装置包括使用中可限制至与所述第一环形护罩分开的所述第一构件的第三护罩(16)和在与第一环形护罩(10)相反的侧上由所述第三护罩一体地承载并且处于至少部分地面向所述第一环形护罩和第二环形护罩的环形信号发生器元件(17)；所述第一环形护罩具有第一嵌合部(18)，其具有轴向延伸，和第一凸缘部(19)，该第一凸缘部沿径向延伸以便从所述第一嵌合部突出并且终止于悬垂地承载所述环形唇部的自由端(20)；其中：
ⅰ)-在第一嵌合部(18)的侧上，第一凸缘部(19)具有第一(24)和第二(25)L型折叠，它们在所述第一凸缘部上并朝向所述环形唇部限定第一环形表面(26；26b)，其面向所述环形唇部和第二环形护罩；
ⅱ)-所述环形信号发生器元件(17)由面向所述环形唇部和第二环形护罩的第二环形表面(27)限定朝向第二环形护罩；
ⅲ)-所述第一和第二环形表面(26；26b、27)布置成彼此紧邻且在其之间形成钝角(β)；
ⅳ)-所述第二环形护罩(11)具有第二凸缘部(22)，其沿径向延伸以便从具有第二环形护罩的轴向延伸的第二嵌合部(21)突出以在使用中被固定至所述第二构件；所述第二环形护罩的第二凸缘部(22)布置在与第一环形护罩(10)相反的侧上并在面向第一凸缘部(19)且终止于外周缘(29)的位置，该外周缘与所述第二环形护罩的第二嵌合部(21)相反且布置成靠近第二环形表面(27)，用于限定其中的迷宫式密封件(28)；
其特征在于，
ⅴ)-所述第二凸缘部(22)的形状使得其外周缘(29)轴向地布置在与第一凸缘部(19)相反的侧上，沿轴向比第一环形护罩(10)的第一凸缘部(19)更靠近面向外侧的信号发生器元件(17)的前表面(31)且齐平信号发生器元件(17)的前表面(31)，所述第一和第二环形表面(26；26b、27)在其之间形成的角度(β)不小于平的角度，并且彼此共面且布置成相互齐平。
2.根据权利要求1所述的密封和信号装置，其特征在于，所述第一和第二环形表面(26；26b、27)都是具有面向第一环形护罩(10)的锥度的锥形表面，从而所述第一和第二环形表面(26；26b、27)在所述第二环形护罩的第二凸缘部(22)的方向上逐渐地移动远离第二环形护罩(11)。
3.根据权利要求2所述的密封和信号装置，其特征在于，所述第一和第二环形表面(26；26b、27)具有相同的锥度。
4.根据权利要求3所述的密封和信号装置，其特征在于，所述环形唇部中的第一环形唇部(13；130)延伸以便从在第一环形表面(26；26b)的侧上的第一凸缘部(19)突出，用于与靠近其中外周缘(29)的第二凸缘部(22)相配合，而至少第二和第三环形唇部(14、15)延伸以便从第一凸缘部(19)突出，用于在径向方向上与所述第二环形护罩的第二嵌合部(21)配合；所述第一环形唇部(13；130)介于迷宫式密封件(28)与所述第二环形护罩的第二嵌合部(21)之间，以便与所述第一和第二环形护罩并且与所述环形信号发生器元件形成环形水窝(32)，其在与第二环形护罩(11)相反的侧上由第一和第二环形表面(26；26b、27)基本上没有中断地所限定的且使用中旋转的壁(33；330)沿径向限定，适于动态地引导越过迷宫而渗透到窝(32)中的可能的污染物。
5.根据权利要求1所述的密封和信号装置，其特征在于，所述环形信号发生器元件(17)由可磁化的塑料类材料或弹性体共混物制成的圈限定，其被磁化以便具有交替的磁化区和未磁化区或者具有相反的极性，其在化学和在物理上与第三护罩(16)集成一体，且径向伸出以便从所述第三护罩突出并朝向所述第二环形护罩，从而位于所述第一环形护罩的第一凸缘部(19)的侧面。
6.根据权利要求5所述的密封和信号装置，其特征在于，所述第一凸缘部(19)在第二环形护罩的侧上由环形密封件覆盖，该环形密封件形成的弹性变形层(34)介于所述第一环形护罩与信号发生器元件(17)的突出部之间，所述信号发生器元件的突出部有轻微轴向干涉地邻接抵靠着所述弹性变形层。
7.根据前述权利要求6所述的密封和信号装置，其特征在于，所述第二凸缘部(22)在与第二嵌合部(21)相反的侧上具有在相反方向上的第一和第二L型折叠(35、36)，它们在该第二凸缘部上并朝向所述第一环形护罩限定环形表面(37)，其相对于密封组件的对称轴线(A)是倾斜的并且布置成面向所述第二环形表面(27)；所述环形密封件的第一环形唇部(130)与所述第二环形护罩的倾斜的环形表面(37)流体密封地相配合，该第一环形唇部(130)相对于对称轴线(A)倾斜地延伸。
8.一种适于装配车辆的轮毂组件的滚动轴承单元(3；300)，包括根据前述权利要求中任一项所述的密封和信号装置(1；100)，其中，密封组件(4；40)插在所述滚动轴承的使用中旋转的外圈(5)与所述滚动轴承的使用中固定的内圈(6)之间，用于流体密封地密封限制在所述外圈与内圈之间的环形室(8)；第一环形护罩与外圈(5)成为一体，第二环形护罩(11)与内圈(6)成为一体并且与其凸缘部(22)布置在环形室(8)的外侧，以及第三护罩(16)在所述外圈的径向外横向表面(30)上被一体地限制至外圈(5)；信号发生器元件(17)的前表面(31)布置成在轴向方向上与所述第二环形护罩的凸缘部(22)的外周缘(29)齐平，并且第二环形表面(27)布置在环形室(8)的外侧。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承单元，其特征在于，所述第二环形护罩(11)的凸缘部(22)在与所述第二嵌合部相反的侧上具有在相反方向上的第一和第二L型折叠(35、36)，它们在该凸缘部上并朝向所述第一环形护罩限定环形表面(37)，其相对于密封组件的对称轴线(A)是倾斜的并且布置成面向第二环形表面(27)；所述第一和第二折叠(35、36)和倾斜的环形表面(37)轴向伸出，以便从所述轴承的内圈(6)突出。
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