CN104696369A - 尤其用于滚动轴承的密封单元 - Google Patents

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Abstract

一种密封单元(100B)包括在使用时旋转的第一环形罩(107)和在使用时固定且布置在所述第一罩前面的第二环形罩(108)，用于在之间限定第一环形室(109)，以及至少设有第一和第二环形唇缘(115，116)的密封圈(114)，在所述环形室内，所述环形唇缘从所述第二罩的法兰部(113)且朝向所述第一罩的法兰部(112)轴向地和径向地突出延伸；所述第一罩整体地支撑第三环形唇缘(118)，其从所述第一罩(107)朝向所述第一和第二唇缘的其中一个突出延伸而不接触它，用于在所述第一和第二罩(107，108)之间且在环形室(109)内限定第二动态迷宫式密封(119)。

Description

尤其用于滚动轴承的密封单元
技术领域
本发明涉及密封单元，尤其是用于滚动轴承的密封单元。
背景技术
适于配备轮毂组件的滚动轴承的密封单元通过包括第一和第二环形罩的所谓的“包装(packet)”或“盒式(cassette)”密封形成，被安装在彼此面前，从而限定罩之间的环形室，在环形室内部设置一系列密封唇缘，其通过与其中一个罩(一般在使用中配置为保持静止的罩)一体固定的密封圈支撑。这些密封唇缘在旋转罩的分别的密封表面上施以滑动或迷宫式密封，并且可具有各种形状且可选择地通过弹簧负载。EP0980999B1给出了这种类型的密封/密封单元的实例。
虽然它们令人满意，但是由于滑动唇缘通过弹簧负载或在任何情况下伴随强烈的干涉安装，已知的“包装”密封单元具有相对高的摩擦。仅包括迷宫式密封的密封单元，除了尺寸较大及安装复杂之外，具有密封效率减小的低摩擦，对于许多应用、例如汽车领域来说是不足的。DE 102008017409未解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种没有上述缺点的密封单元，成本低廉而且非常容易制造，对滚动体具有高保护效率，具有减小的轴向和径向尺寸并且最重要地，具有减小的摩擦。
因此，根据本发明提供一种密封单元，如权利要求1所限定。
根据本发明，使用时旋转的罩体设有密封唇缘，其与通过固定罩承载的一对密封唇缘的至少一个唇缘迷宫方式配合，密封唇缘的两者或其中之一依次与旋转罩的法兰部迷宫方式配合。因此获得污染物朝向被限定在罩之间的环形室的外部的协同的“泵送”效果，从而允许同样在以上三个唇缘没有一个施以任何滑动密封时也获得很好的密封效果。因此，摩擦彻底地减小而同时保持适合的密封效果，例如在轮毂上的应用。仅有一个被称为“油脂挡板(grease guard)”另外的唇缘、其在使用时面向被保护的滚动体，作为为滑动唇缘生效，但是仅伴随有减小的干涉，从而仍然保持了较低摩擦。
附图说明
接下来将参考附图描述本发明，附图示出本发明的非限制性的实施方式，其中：
图1示意性地示出应用于滚动轴承的根据本发明所述的密封单元的第一实施方式的纵向正面径向截面图，为了简明仅仅示出一部分；
图2概略地示出图1的可能的变体实施方式的径向截面图。
具体实施方式
参考图1和2，附图标记100(图1)表示低摩擦密封单元，特别地其设计成安装于轮毂组件的滚动轴承2，轮毂组件是公知的且为了简明没有示出，其相对旋转地插在第一构件3和第二构件4之间，通过轴承2的内圈3和外国4限定的例子中，用于流体密封地与外部环境隔绝，其通过字母“E”示出，环形腔5被界定在构件3和4之间，且如例子中所示的，其容纳轴承2的多个滚动体6。
根据第一实施方式实施如图1所示的密封单元100，其通过附图标记100B表示，且在图2中的第二实施方式通过附图标记100C示出。
为了简明，两个密封单元100B和100C其共有的部件接下来将通过相同的附图标记一起进行描述，其具有对称或旋转轴线A，且包括第一环形罩107和第二环形罩108，第一环形罩107在使用时有角度地整体可约束于第一构件或内圈3用以随之围绕轴线A旋转，且第二环形罩108在使用时有角度地整体可约束于与第二构件或外圈4用以随之围绕轴线A旋转，第二环形罩108与第一罩107同轴且相对于罩107固定，并且与其限定环形室109。
环形室309被界定在相对侧，在径向方向上，通过第一罩107和第二罩108分别的彼此同轴的套部110、111，借由它们，罩107和108通过已知的方式、例如通过压配合被分别约束于构件3和4；而在轴向方向上，通过彼此相对地面对布置的第一罩107和第二罩108的分别的法兰部112、113。
所述密封单元100B和100C进一步包括密封环114，其由罩108整体地承载且具有至少一个环形唇缘115和第二环形唇缘116，它们轴向地延伸且在所述环形室109内从法兰部113朝法兰部112径向地突出。
根据本发明的一个方面，唇缘115和116的至少其中一个(在所示非限制性实例中的两个唇缘)与第一罩107的法兰部112配合，而不接触它但具有最小的轴向间隙(毫米级或更小)，其中第一罩在使用时相对于第二罩108绕轴线A旋转。
因此唇缘115限定带有法兰部112且在环形室109的内部的第一径向地取向的动态迷宫式密封(dynamic labyrinth seal)117；此处以及接下来的“动态”表示密封117以相对运动被施加在两个构件之间，而且特别地，运动的构件(在此例中，旋转的罩107)在使用时面向防止来自外部环境E的污染物试图进入腔5。
结合之前描述，罩107整体地支撑第三环形唇缘118，其从罩107朝向由使用时静止的罩108承载的唇缘115、116的其中一个突出地延伸(在所示非限制性实例中朝向唇缘115)而不接触它，(用于限定在罩体107和108之间且在环形室109内的第二动态迷宫式密封119，其垂直地定向于动态迷宫式密封117；因此，动态迷宫式密封9被轴向地定向。
环形密封唇缘115、116和118，以及整个密封圈114都是弹性可变性的，因为它们由弹性材料制成。反之亦然，罩107、108优选地由金属制成，例如剪切的和弯曲的/深拉板，或者整个地或部分地由合成的模制塑料材料制成，但无论如何由比用于唇缘115、116和118更硬的材料制成。
本发明实施方式另外共同的方面在于，如所示，旋转罩107的法兰部112在使用时被布置从而朝向外部环境E界定环形室109，罩107使用时相对于在第一和第二构件3和4之间所限定的环形腔5、限定密封单元100B/C的轴向外罩。
根据图1和2所示的实施方式，唇缘115、116被沿径向方向顺次布置在环形室109的内部，第二唇缘116相对于第一唇缘115布置成径向地更接近于第一罩107的旋转轴线A。而且，两个唇缘115、116与第一罩107的法兰部112紧密配合但不接触它，用来与该法兰部112限定迷宫的顺序，该迷宫在径向方向上逐次地被插入罩107的套部110和罩108的套部111之间，其最外部限定动态迷宫式密封117。
第三环形唇缘118由面向法兰部112的罩108的第一面120，轴向地和径向地从其突出且在环形室109内部延伸从而依照径向方向逐次地插入第一唇缘115和第二唇缘116之间；唇缘118的自由端边缘121面向第一唇缘115且在径向剖面(在图1和2中的板面)中布置在紧随第一唇缘115之下并且与其接近的位置，从而与第一唇缘115的面向罩107外弧部122限定第二动态迷宫式密封119。
而且，唇缘118被塑形和布置成与面向第二罩108的唇缘116的外弧部123限定第三动态迷宫式密封124。
而且，根据本发明的一方面，唇缘115、116和118在径向部中是U形的唇缘115、118以及V形的唇缘116，从而在径向方向限定环形滴式(drip)元件125、126、127的顺序(其逐次地布置在彼此的上部)并且从而限定了多个在环形室109的凹槽，凹槽构造成滴式元件125、126、127且在径向方向上按顺序逐次地布置，通过至少动态迷宫式密封119和124彼此间隔开。
特别地，第一动态迷宫式密封117延伸第一环形唇缘115的整个径向范围，根据本发明和已经描述的，其面向法兰部112具有小写U形；U形唇缘115的分支146基本上是直线的且垂直指向轴线A且与其平的面147界定迷宫式密封117，该面在罩107的法兰部112的面120(也是平的)前方延伸基本上整个范围或唇缘115的径向长度，与面120在径向方向形成直线的、相对长的通道，该通道限定动态迷宫式密封117。
而且第三环形唇缘118是U形的，尤其在径向切面呈现小写U形状且具有径向地垂直指向轴线A的分支148且具有自由边缘121；自由边缘121由平行于轴线A的平的表面149界定并且径向地布置在唇缘115的内侧，径向地在外弧部122“下方”，其由唇缘115形成的U形的“底部”限定并且分支146由此分离。外弧部122特别地由平行于轴线A的平的表面朝向边缘121界定并且平行于表面149；表面150与表面149相邻，因此仅通过小的径向间隙隔开，从而与表面149限定轴向的动态迷宫式密封119。
最后，密封单元100B和100C包括第四环形唇缘128，与密封圈114和相关的唇缘115和116整体地获得。唇缘128在关于唇缘116的相反侧从法兰部113突出延伸，并且在使用时在关于外部环境E的相反侧，而且与套部110的径向外侧表面129微小干涉配合，从而与其限定滑动的径向密封。唇缘128构造成所谓的“油脂防护”唇缘并且不断地以油脂润滑，在使用时油脂朝向滚动体6布置在腔5的内部并且也可能布置在室109内部、在唇缘116和套部110之间。
在密封单元100B中，旋转罩107的法兰部112(适于安装至轮毂的车辆内侧)在其面对关于罩108的相反侧的第二面130上支撑由弹性体(如ABS)制成的环形插件131(虚线所示)，其至少部分地被磁化，从而限定用于车辆的ABS或防滑或ESP系统的已知的传感器的已知的信号生成元件或编码器，为简明起见未示出。插件131至少部分地盖住表面130直至套部110并且具有第一径向环形突出部132，其从第一罩107的套部110朝向旋转轴线A径向地延伸且在套部110的内侧，并且该环形突出部132被塑形从而在使用时限定轴向止动轴肩，所述轴向止动轴肩用于确定第一罩107至构件3的固定轴向安装位置。
除了有环形插件131的存在，密封单元100B和100C彼此不同在于第一罩107的法兰部112的径向外端边缘133由不同的材料制成；在密封单元100B的情况中，如罩107的其余部分相同的材料制成；在密封单元100C的情况中，由合成塑料或弹性体材料制成，不论任何与第一罩107其余部分材料不同且硬度更小的情况。
在任何情况下，在密封单元100B和在密封单元100C中，边缘133具有相同形状。特别地，与套部110相对的边缘133被塑形从而在关于环形室109的相反侧且在使用时朝向外部环境E限定第一轴向环形突出部134，其关于面130轴向地突出延伸，在关于法兰部113的相反侧且紧靠第二罩108的套部111用于与第二罩108朝向环形室109的外部形成第一迷宫式预密封(labyrinth pre-seal)135；在所示实施方式中，在紧邻突出部134且径向朝向旋转轴线A的位置，面130进一步设有弯曲的底部环形槽136，适于与插件134一起限定离心元件137，该离心元件布置在环形室109的外部且使用时在环形腔5的外部。
根据本发明的另一方面，在所有示出和描述的实施方式中，第二罩108的套部111在与环形室109相反的一侧关于第一罩107的法兰部112轴向地突出延伸，从而在使用时与相对于罩108的法兰部113的其环形端边缘142限定圆形凹槽143，该圆形凹槽布置在环形腔5的外部并且通过其整个径向范围径向地围绕法兰部112的外边缘133；环形边缘142全部埋设在密封圈114范围内，其形成环形静态密封元件144，适于使用时与第二构件4相配合；环形静态密封元件144设有第二径向地外部径向环形突出部145，其形状被塑造从而在使用时限定轴向止动轴肩，用于确定第二罩108对于第二构件4的固定的轴向安装位置。最后，构件或外圈4设有环形座7，使用时突出部145在轴向上与其相邻地容纳在其内部。

Claims (8)

1.尤其用于轮毂组件的滚动轴承的密封单元(100B；100C)配置成被插入到相对旋转的第一构件(3)和第二构件(4)之间，用来与外部环境流体密封地隔离，环形腔(5)被限定在第一和(3)第二构件(4)之间，所述密封单元(100B；100C)具有对称轴线(A)并且包括：
-第一环形罩(107)，通过分别的套部(110)在使用时有角度地整体可约束于第一构件(3)，用来与所述第一构件围绕轴线(A)旋转并且相对于所述环形腔(5)限定所述密封单元的轴向外罩；
-第二环形罩(108)，通过分别的套部(111)在使用时有角度地整体可约束于第二构件(4)，其与所述第一罩(107)同轴，并且相对于所述环形腔(5)限定所述密封单元的轴向内罩；在径向方向上通过所述套部(110；111)，而在轴向方向上通过互相面对布置的所述第一和第二罩的分别的法兰部(112；113)，所述第二环形罩(108)和所述第一环形罩(107)在它们之间限定环形室(109)，所述环形室被界定在相对侧，所述第一罩的法兰部(112)朝向所述外部环境(E)界定所述环形室(109)；以及
-密封圈(114)，在所述环形室(109)内，其由所述第二环形罩(108)整体地被承载并且设有至少第一环形唇缘(115)和第二环形唇缘(116)，所述第一和第二环形唇缘轴向地和径向地从所述第二罩的法兰部并且朝向所述第一罩的法兰部突出地延伸；其中：
i)-所述第一和第二唇缘(115；116)在所述环形室内在径向方向上顺次布置并且与所述第一罩的法兰部(112)配合而不接触它，而且与所述第一罩的法兰部(113)且在所述环形室内限定第一动态迷宫式密封(117)；
ii)-所述第一罩(107)整体地支撑第三环形唇缘(118)，所述第三环形唇缘从所述第一罩朝向第一和第二唇缘突出地延伸而不接触它们，用于限定第二动态迷宫式密封(119)；结合起来，所述密封单元(100B；100C)特征在于：
iii)-所述第一动态迷宫式密封(117)径向地定向，而所述第二动态迷宫式密封(119)垂直于所述第一动态迷宫式密封(117)地定向；
iv)-所述第一动态迷宫式密封(117)沿所述第一环形唇缘(115)的整个径向范围延伸；
v)-所述第一和第三环形唇缘(115，118)形状为小写的U形且所述第三唇缘(118)的自由边缘(121)面向所述第一唇缘(115)，并且在径向剖面上布置在紧随第一唇缘(115)之下且与其接近的位置；
vi)所述第三唇缘的自由边缘(121)和所述第一唇缘(115)的外弧部(122)面向所述第一罩(107)的套部(110)，其由互相平行且与轴线(A)平行的分别的平的表面(149，150)界定，从而在之间限定第二动态迷宫式密封(119)。
2.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，所述第二环形唇缘(116)相对于所述第一唇缘更接近于所述旋转轴线(A)径向地布置；所述第三环形唇缘(118)由面向所述第二罩的所述第一罩的法兰部(112)的第一面(120)以轴向地和径向地突出的方式被承载并且在环形室内延伸，从而按照径向方向顺次地被插入到所述第一和第二唇缘(115；116)之间。
3.根据权利要求2所述的密封单元，其特征在于，所述第三唇缘的自由端部边缘(121)面向所述第一唇缘(115)并且在径向剖面上布置在直接紧随所述第一唇缘之下并且与其接近的位置，从而限定与面向所述第一罩的所述第一唇缘的外弧部(122)限定第二动态迷宫式密封(119)；并且与面向第二罩(108)的所述第二唇缘的内弧部(123)限定第三动态迷宫式密封(124)。
4.根据权利要求3所述的密封单元，其特征在于，所述第一、第二和第三唇缘(115；118)在径向方向上限定环形滴式元件(125，126，127)的顺序，它们在径向方向上逐次地布置在所述环形室内，至少通过所述第二和第三动态迷宫式密封(119；124)彼此间隔开。
5.根据前述权利要求的任一项所述的密封单元，其特征在于，所述密封圈(114)包括第四环形唇缘(128)，其在相对于所述第二唇缘(116)的相反侧从所述第二罩的法兰部(113)突出延伸，并且在使用时延伸至所述外部环境E，至限定在所述第一和第二构件之间的所述环形腔(5)；所述第四唇缘与所述第一罩的套部的径向外侧表面(129)微小干涉配合，从而与其限定滑动径向密封。
6.根据前述权利要求的任一项所述的密封单元，其特征在于，所述第一罩的所述法兰部在面对第二罩的相反侧的它的第二面(130)上支撑由至少局部磁化的弹性体制成的环形插件(131)，从而限定信号生成元件，其中所述插件(131)至少部分地盖住所述第二面(130)直至所述第一罩的套部(110)并且具有第一径向环形突出部(132)，所述第一径向环形突出部从所述第一罩的套部朝向所述旋转轴线(A)径向地延伸并且在所述第一罩的套部(110)的内侧，其中所述第一径向环形突出部(110)被塑造形状从而在使用时限定轴向止动轴肩，所述轴向止动轴肩用于确定所述第一罩至所述第一构件的固定轴向安装位置。
7.根据前述权利要求的任一项所述的密封单元，其特征在于，与所述第一罩的套部相对的所述第一罩的法兰部的径向外边缘(133)被塑造形状，从而在相对于所述环形室的相反侧且在使用时朝向环形腔(被界定在所述第一和第二构件之间)外部的环境E限定第一轴向环形突出部(134)，所述第一轴线环形突出部相对于面对所述第二罩的相反侧的所述第一罩的法兰部的第二面(130)、并且紧靠所述第二罩的套部轴向地突出延伸，用于与第二罩的套部朝向环形室109的外部形成第一迷宫式预密封(135)；可选地，在紧邻所述第一轴向环形突出部(134)且径向地朝向所述第一罩的旋转轴线(A)的位置，所述第二面(130)进一步设有弯曲的底部环形槽(136)，该环形槽适配成与所述第一轴向环形插件一起限定离心元件(137)，该离心元件布置在所述环形室的外部且在使用时布置在所述环形腔的外部，所述环形腔被界定在所述第一和第二构件之间。
8.根据权利要求7所述的密封单元，其特征在于，所述第一罩的法兰部的径向外边缘(133)由不同的材料制成，优选的是合成的或弹性的塑料，所述第一罩的其余部分由所述材料制成。
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