CN104870842B - 用于车轮端部组件的外侧密封系统 - Google Patents

Abstract

一种外侧密封系统，其与重型车辆车轮端部组件的各元件协同作用来将润滑剂保持在所述组件中。该密封系统包括轴向布置在车轮端部组件的外侧轴承与轮毂罩之间的密封件。该密封件在外侧轴承与轮毂罩之间形成屏障以减少从轮毂腔体流到轮毂罩中的润滑剂。该密封系统将润滑剂保持在车轮端部组件中，防止污染物进入车轮端部组件中，并且在维修过程中保持外侧轴承在轮毂中的相对位置。该密封系统优选地包括减少轮毂罩和轮毂外表面的交界部处的腐蚀的额外阻挡件。

Description

用于车轮端部组件的外侧密封系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月20日申请的美国临时专利申请序列号61/740,129的优先权。

技术领域

本发明涉及车轮端部组件，尤其涉及用于重型车辆(比如拖拉机挂车)的车轮端部组件。更特别地，本发明涉及用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。更特别地，本发明涉及一种密封系统，该密封系统包括与车轮端部组件的车轴轴颈螺母和轮毂协同作用的密封件。该密封件布置在车轮端部组件的外侧轴承与轮毂罩之间，并且形成有在车轮端部组件的车轴轴颈螺母与轮毂孔之间径向延伸的结构。

该密封系统将润滑剂保持在车轮端部组件中，尤其保持在车轴轴颈螺母与外侧轴承之间的交界部处，并且防止污染物进入车轮端部组件，从而增加了车轮端部组件的寿命。所述密封系统还在对制动盘或车轮端部组件的各元件维修过程中保持外侧轴承在轮毂中的相对位置，从而将在车轮端部组件拆卸和/或重新组装过程中遇到问题的可能性降到最低。优选地，所述密封系统还减少了轮毂罩与轮毂外表面交界部处的腐蚀，并且提供了额外的屏障，防止腐蚀进入车轮端部组件中，进一步增加了车轮端部组件的寿命。

背景技术

许多年来，重型车辆工业已经使用了一般安装在一个或多个非驱动轴的每端上的车轮端部组件。每个车轮端部组件一般包括可转动地安装在轴承组件上的轮毂，所述轴承组件又固定地安装在车轴的外端上，所述车轴通常称作车轴轴颈。正如对于本领域技术人员公知的，对于车轮端部组件进行正常操作而言，轴承组件和周围的元件必须用润滑剂润滑，比如油、油脂或者半流体油脂。因此，车轮端部组件必须密封以便防止润滑剂泄漏，以便还防止污染物进入到组件中，这二者对于其性能是至关重要的。更具体地，轮毂罩安装在车轮轮毂的外端上，主密封件或轮毂密封件可转动地安装在轮毂内端和与车轴轴颈抵接的轴承组件上，从而形成封闭的或密封的车轮端部组件。

虽然大多数的车轮端部组件包括这些一般的结构，但是轮毂、轴承组件、轮毂罩、主密封件和其他元件以及车轴轴颈的设计和布置可以根据具体车辆设计及其预期的用途变化。例如，现有技术的轮毂罩通常包括衬垫，该衬垫布置在形成于轮毂罩内端上的凸缘与轮毂外表面之间。所述衬垫已经用于提供轮毂罩与轮毂之间的密封以防止轴承润滑剂从车轮端部组件泄漏，并且防止污染物进入到组件中。这种轮毂罩，虽然对于一些应用已经足够，但是一般不能使轮毂罩与车轴轴颈精确对准，而且不能一直提供有效密封。

为了提供轮毂罩与车轴轴颈的精确对准并且提供更有效的密封来防止轴承润滑剂从车轮端部组件的外端泄漏以及防止水和污染物进入车轮端部组件中，开发了一种改进的现有轮毂罩。在美国专利号7,731,300中更全面地描述了该改进的现有轮毂罩，该美国专利与本发明具有相同的受让人Hendrickson USA,L.L.C.。该改进的现有轮毂罩包括抵接轮毂外表面的径向延伸的凸缘或肩部以及向内延伸到轮毂孔中的唇缘。O形环安装在轮毂罩唇缘上，以便于该O形环布置在轮毂罩与轮毂孔之间。该O形环形成位于轮毂与轮毂罩之间的密封件，其为车轮端部组件提供了外侧密封件，该外侧密封件将润滑剂保持在车轮端部组件中并且防止污染物进入车轮端部组件中。虽然这种轮毂罩对于其旨在的功能是令人满意的，但是提供更有效的密封以在车轮端部组件中包含润滑剂并且执行某些另外的功能是所需的，正如将要在下面更详细描述的。

更特别地，在车辆操作过程中，作用在车轮端部组件上的力在组件中形成泵送作用。当使用半流体油脂作为润滑剂时，这种泵送作用与轴承的形状结合以使半流体油脂在远离轴承和轮毂的向外方向上流动，并流入到轮毂罩中。这种远离轴承和轮毂并流入轮毂罩中的流动为在轮毂罩密封件处发生润滑剂泄漏提供了更大的可能性。此外，当车辆不操作时半流体油脂的粘度和粘性易于使润滑剂留在轮毂罩中，而不会流回轴承和轮毂。因此不利地减少了保持在轴承处的润滑剂的量，这可能不利地损害轴承的操作并减小轴承寿命。

此外，因为在车轮端部组件维修过程中有时技术人员会将轮毂罩从轮毂移除，保持在轮毂罩中的半流体油脂对技术人员造成不便，因为他或她必须将润滑剂从轮毂罩清除掉。因此，提供一种减小诸如半流体油脂之类的润滑剂远离轴承和轮毂的向外流动的密封系统是所需的，该密封系统减小了润滑剂泄漏的可能性或者将这种可能性降到最低，将润滑剂保持在轴承处以保持最佳的轴承操作和寿命，并且能够更容易对车轮端部组件进行维修。

提供一种在车轮端部组件拆卸和/或重新组装过程中合适地保持轮毂上外侧轴承的相对位置的结构也是所需的。具体地，正如上面提到的，车轮端部组件被封闭或密封以防止润滑剂泄漏，并且减小将污染物引入到组件中的可能性。在车辆的整个寿命周期，对可能附接到车轮端部组件的制动盘或其他元件、或者车轮端部组件本身的各元件进行维修是必要的。在这些元件维修过程中，必须在车间内将车轮端部组件的轮毂从车轴轴颈移除。在该拆卸操作中，必须从车轴轴颈移除轴颈螺母组件，技术人员然后一般将轮毂与轴承和主密封件一起作为一个单元从车轴轴颈上拉下。在该拆卸过程中，主密封件在轮毂内端上的接合一般保持内侧轴承的总体位置。然而，在现有技术中，一旦将轴颈螺母组件移除，外侧轴承就缺少与轮毂外端的可靠的(positive)机械接合，在该拆卸过程中可能从轮毂外端滑出。

如果外侧轴承从轮毂滑出，其可能被破坏，和/或车轮端部组件的余下部分会暴露于污染物，每种情况都会不利地减小轴承的寿命。此外，如果在拆卸过程中或者替代性地在车轮端部组件重新组装过程中外侧轴承从轮毂滑出，轮毂的外端可能相对于车轴轴颈不利地径向移动或倾斜，这可能使轮毂内端上的主密封件卷曲或扭结，从而不利地引起对主密封件的可能的破坏。

此外，在车轮端部组件重新组装过程中，在轴颈螺母组件安装到车轴轴颈上之前将外侧轴承保持在合适的位置中是所需的。更特别地，当将外侧轴承保持在合适的位置中时，技术人员能够专注于将轴颈螺母组件安装到车轴轴颈上，而不是专注于外侧轴承的位置。这种专注于轴颈螺母组件的安装是重要的，因为轴颈螺母组件的安装一般是精确的操作，该操作在轴承上形成夹紧力。如果轴颈螺母组件的位置没有在轴承和任何间隔件上形成足够的夹紧力，则轴承可能存在过大的端部游隙，这又形成了车轮端部组件相对于车轴轴颈的过大的轴向端部游隙，从而允许主密封件不希望的运动，该不希望的运动可以减小主密封件和轴承的寿命。如果轴颈螺母组件的位置在轴承和任何间隔件上形成的夹紧力太高，则轴承可能被有效地过压，与它们的转动干涉，并造成它们可能永久磨损。因此，轴颈螺母组件的用以在轴承和任何间隔件上形成最佳夹紧力的最佳位置是重要的。

因此，在车轮端部组件拆卸或重新组装过程中外侧轴承从轮毂滑出的运动可以导致车轮端部组件的污染、对元件的破坏和/或轴颈螺母组件的可能的不合适的安装，所有这些导致与车轮端部组件维修相关的时间和成本的不理想增加。

在现有技术中，已经使用保持器来防止车轮端部组件拆卸或重新组装过程中外侧轴承从轮毂脱离的运动。然而，这些保持器一般已经是某种轴颈螺母组件的整体的一部分，其不容易与轮毂分离。更特别地，当要维修制动盘或车轮端部组件的各元件时，某些现有轴颈螺母组件设计成在车轴轴颈上松开，然后与轮毂一起从车轴轴颈移除。这些轴颈螺母组件中的一些包括保持器，其具有与车轮端部组件的重新组装相关的缺点。例如，这些保持器允许外侧轴承轻微运动，这在轴颈螺母组件拧紧时形成了外侧轴承可能不在适当位置和/或没有合适定位的可能性，从而束缚轴承，进而对轴承造成破坏。

开发了一种改进的轴承保持器，用以保持在车轮端部组件拆卸或重新组装过程中从轮毂出来的外侧轴承的相对位置。该改进的轴承保持器包括改进维修操作的精度和效率的结构，在由与本发明相同的受让人Hendrickson USA,L.L.C.拥有的美国专利申请序列号12/880,757中更全面地描述了该改进的轴承保持器。该改进的轴承保持器包括与车轮轮毂的外表面相邻地形成在轮毂的内表面中的沿周向延伸的凹槽以及位于该凹槽中的保持器环。虽然该改进的轴承保持器对于其旨在的功能是令人满意的，但是已经发现，在保持环的组装期间在某些情况下，所述环可能接触并划伤轮毂孔的表面。轮毂孔表面的划伤可能损害轮毂表面的完整性，这又可能减小上述O形环提供最佳密封的能力，进而又不利地增加轴承润滑剂从车轮端部组件泄漏的可能性以及污染物进入到该组件中的可能性。

此外，提供减小轮毂罩与轮毂外表面的交界部处的潜在腐蚀的结构是所需的。更特别地，当重型车辆在道路上行驶并且路面潮湿时，可以产生道路水雾。道路水雾是从路面沿着车辆轮胎向上朝向车轮端部组件(包括轮毂罩和轮毂)运动的湿气。因为轮毂罩和轮毂一般没有与道路水雾隔离保护，所以当车辆在湿的道路上行驶时，道路水雾易于聚集在轮毂罩和轮毂上，包括在轮毂罩与轮毂之间的交界部处。

本领域中公知的是道路水雾可以包括存在于路面上的盐或其他化学物。例如，来自于盐水的盐通常存在于海附近的道路上，具有大量冰或雪的区域中的道路通常用某种化学物处理以用于防止结冰或进行融冰，比如氯化钠、氯化钙、氯化镁以及它们的混合物。当具有盐和/或化学物的道路水雾聚集在轮毂罩与轮毂之间的交界部处并且轮毂罩直接接触轮毂外表面时，湿气和盐和/或其他化学物聚集在该交界部处。湿气和盐和/或其他化学物在轮毂罩与轮毂之间的交界部处的聚集可以形成电偶腐蚀电池。这些腐蚀电池然后易于蔓延，并且如果在轮毂罩与轮毂之间的交界部处存在显著的腐蚀电池蔓延，则这可以损害轮毂罩与轮毂之间的密封。在密封被损害的情况下，不利地增加了轴承润滑剂从车轮端部组件泄漏出来的可能性以及污染物进入到该组件中的可能性。此外，如果腐蚀电池继续蔓延，它们可以扩散到诸如车轴轴颈螺母和/或轴承之类的各元件，这可减小这些元件的寿命。

因此，提供一种包括减小轮毂罩与轮毂外表面的交界部处的腐蚀的结构的密封系统是所需的。提供防止污染物和/或腐蚀进入车轮端部组件中的额外的屏障是所需的，由此保护组件的寿命。

由于这些原因，在本领域中存在改进用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统的需要，该密封系统将润滑剂保持在车轮端部组件中并且防止污染物进入到该车轮端部组件中，其在制动盘或车轮端部组件的各元件的维修过程中保持外侧轴承在轮毂中的相对位置，减小了轮毂罩与轮毂外表面交界部处的腐蚀，并且防止腐蚀进入到车轮端部组件中。本发明的用于重型车辆车轮端部组件的该外侧密封系统满足了这种需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种将润滑剂保持在车轮端部组件中的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。

本发明的另一个目的是提供一种防止污染物进入到车轮端部组件中的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。

本发明的又一个目的是提供一种在制动盘或车轮端部组件的各元件维修过程中保持外侧轴承在轮毂中的相对位置的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。

本发明的另一个目的是提供一种减小轮毂罩与轮毂外表面的交界部处的腐蚀的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。

本发明的又一个目的是提供一种防止腐蚀进入车轮端部组件中的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。

该目的和其他目的是通过本发明的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统达到的。在本发明的一个示例性实施方式中，车轮端部组件包括固定安装在车轴轴颈的外端上的内侧轴承和外侧轴承。轮毂可转动地安装在内置和外侧轴承上，车轴轴颈螺母通过螺纹与车轴轴颈接合并且抵接外侧轴承。轮毂罩安装在轮毂的外端上。所述外侧密封系统包括沿轴向布置在外侧轴承与轮毂罩之间的密封件，并且该密封件在车轴轴颈螺母与形成在轮毂中的孔的表面之间沿径向延伸。所述密封件减少了从形成在轮毂中的腔体流到轮毂罩中的润滑剂。

附图说明

在下面的描述中叙述了并且在附图中示出了申请人应用本发明的原理构想到的本发明的优选实施方式和最佳模式的说明，并且特别明显地在所附的权利要求中指出并叙述。

图1是现有车轴轴颈和车轮端部组件的局部横截面视图，示出了安装在车轮端部组件上的轮毂罩和制动盘；

图2是包括本发明的外侧密封系统的一个示例性实施方式的车轮端部组件的一部分的局部放大横截面视图，示出了安装在车轮端部组件上的轮毂罩；

图3是图2中示出的本发明的外侧密封系统的示例性实施方式的被放大很多的横截面视图；

图4是图2中示出的本发明的外侧密封系统所述横截面和一部分外表面的被放大很多的局部透视图；

图5是图2中示出的本发明的外侧密封系统的外表面的正视图；以及

图6是图5中示出的本发明的外侧密封系统的环状部分的被放大很多的局部放大正视图。

在所有图中相同的数字表示相同的部件。

具体实施方式

翻到图1，为了更好地理解本发明的外侧密封系统及其操作环境，示出了用于重型车辆的现有车轴轴颈和车轮端部组件，并且现在将对其进行描述。车轴10从重型拖拉机挂车(未示出)的挂车悬挂并横跨所述挂车横向延伸。一般的重型拖拉机挂车包括从挂车悬挂的一个或多个非驱动车轴10，每个车轴具有安装在车轴每端上的车轮端部组件12。因为车轴10的每端以及与其相关的车轮端部组件12基本是相同的，这里将仅描述一个车轴端和车轮端部组件12。车轴10包括中心管(未示出)和通过任何合适的方式(比如焊接)整体连接到中心管的每端的车轴轴颈14。车轴的中心管一般是管状的并且形成有内腔(未示出)。车轴轴颈14形成有相应的内腔16。

车轮端部组件12包括轴承组件，该轴承组件具有固定安装在车轴轴颈14的外端上的内侧轴承18和外侧轴承22。更特别地，内侧轴承18安装在车轴轴颈14的外径上，其内表面与形成在车轴轴颈中的肩部26抵接。腔体28由内置和外侧轴承18、22、车轴轴颈14和轮毂30限定。轴承间隔件(未示出)可选地在轴承18、22之间布置在腔体28中以方便地保持这些轴承之间的合适间距。

轮毂30以对本领域技术人员已知的方式可转动地安装在内置和外侧轴承18、22上。车轴轴颈螺母组件32安装在车轴轴颈14上以将轴承18、22和轮毂30紧固在车轴轴颈上。在由本本发明的受让人Hendricakson USA,L.L.C.拥有的美国专利号8,016,531中更全面地描述了车轴轴颈螺母组件32，其包括可选的内垫圈(未示出)、车轴轴颈螺母36、外垫圈38和至少一个螺钉40。车轴轴颈螺母36、垫圈38和螺钉40协同将轴承18、22和轮毂30紧固就位，并在轴承18、22和任何间隔件上提供合适的夹紧力。更特别地，螺母36通过螺纹与车轴轴颈14接合并且抵接外侧轴承22的外端。螺母36在组装状态中容纳外垫圈38，并且所述外垫圈在其内周边上形成有突起(未示出)，该突起与车轴轴颈14中形成的键槽(未示出)接合以防止外垫圈在其安装在车轴轴颈上时转动。形成在螺母36和外垫圈38每一个上的齿能够使螺母和垫圈可靠地机械接合并彼此互锁，从而防止螺母在安装在车轴轴颈14上之后不利地转动。

轮毂罩44安装在轮毂30的外端上并且封闭车轮端部组件12的外端。更特别地，轮毂罩44包括基本轴向延伸的圆柱形侧壁42、形成在侧壁内部的唇缘43、以及邻近轮毂的外表面76从侧壁向外沿径向延伸的肩部45，所述唇缘43容纳在形成于轮毂30的外端中的孔34中。轮毂罩44通过多个螺栓46紧固到轮毂30，每个螺栓46穿过形成在轮毂罩肩部45中的多个开口48的相应的开口，所述螺栓46通过螺纹与形成在轮毂中的多个对准的螺纹开口50的相应的螺纹开口接合。轮毂罩的唇缘43形成有沟槽47，弹性O形环49定位于所述沟槽中并且与轮毂孔34的内表面78接触以在轮毂罩44与轮毂之间形成密封。在由本发明的受让人Hendrickson USA,L.L.C.拥有的美国专利号7,731,300中更全面地描述了轮毂罩44。

主连续密封件52可转动地安装在车轮端部组件12的内端上并且封闭该组件的内端。更特别地，密封件52以合适的方式安装在车轮端部组件12上并径向桥接轮毂30和车轴轴颈14以密封腔体28。为了保持合适的润滑以及内置和外侧轴承18、22的操作，将合适量的润滑剂(未示出)，比如半流体油脂，引入到腔体28中。使用多个过盈配合的螺柱54来将轮辋和轮胎(未示出)安装在车轮端部组件12上，并且使用螺栓56来将制动盘58安装到轮毂30。应该理解的是通过示例示出了轮毂30和盘式制动系统的制动盘58的特定构造，因为本发明的外侧密封系统可以与所有类型的制动系统结合使用，包括盘式制动器系统和鼓式制动器系统。

车轮端部组件12还包括轴承保持器70以在维修制动盘58或车轮端部组件的各元件过程中保持外侧轴承22在轮毂30中的相对位置。更特别地，轴承保持器70包括邻近轮毂外表面76形成在轮毂孔表面78中的沿周向延伸的凹槽80和定位于该凹槽中的保持器环88。轴承保持器70保持外侧轴承22在轮毂30中的相对位置，正如在由与本发明相同的受让人Hendrickson USA,L.L.C.拥有的美国专利申请序列号12/880,757中更全面描述的。

如上所述，虽然轮毂罩44提供了轮毂罩与车轴轴颈14的精确对准，并且提供了密封件以防止轴承润滑剂从车轮端部组件12的外端泄漏以及防止水和污染物进入到车轮端部组件中，但是提供一种甚至更有效的密封件是所需的。此外，虽然轴承保持器70在车轮端部组件12拆卸和/或重新组装过程中合适地保持了外侧轴承22在轮毂30上的相对位置，但是在某些条件下，在将保持器环88放置在凹槽80中的过程中，所述环可能接触并划伤轮毂孔表面78。这种潜在的划伤可以降低O形环49用于提供与轮毂30最佳密封的能力，从而使得在保持外侧轴承的相对位置的同时减小或消除任何划伤是所需的。此外，减小轮毂罩肩部45和轮毂外表面76的交界部处的潜在的电偶腐蚀以保持最佳的外置密封并因此进一步减小轴承润滑剂从车轮端部组件12的外端泄漏的可能性以及污染物进入车轮端部组件中的可能性是所需的。提供防止腐蚀进入车轮端部组件中的额外的屏障也是所需的，从而保护了组件的寿命。

本发明的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统将润滑剂保持在车轮端部组件中并且防止污染物进入车轮端部组件，在制动盘的维修或车轮端部组件的各元件的维修过程中保持了外侧轴承在轮毂中相对位置，减少了轮毂罩和轮毂外表面的交界部处的腐蚀，并且提供了防止腐蚀进入车轮端部组件中的额外的屏障，正如现在将要描述的。

现在参见图2-6，示出并总体以100标示出了本发明的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统的一个示例性实施方式。翻到图2，外侧密封系统100包括布置在车轮端部组件12的外侧轴承22与轮毂罩44之间的密封件101，该密封件101在车轴轴颈螺母36与轮毂孔34的表面78之间径向延伸并且与车轴轴颈螺母36与轮毂孔34的表面78协同作用。

尤其参见图3，外侧密封系统100的密封件101优选地包括多部件构造，包括芯102和连结到所述芯的弹性构件110，正如下面要描述的。芯102是大致L形的，并且包括径向延伸构件104和轴向延伸构件106。轴向延伸构件106从径向延伸构件104的径向内端108轴向向外延伸。芯102优选地由钢或其他坚固材料形成以便于为外侧密封件101提供刚度，这样增加了密封件的截面模量。即，芯102增加了密封件101的横截面的强度和刚度，这又增加了密封件的总体强度和刚度。

为了提供密封特性，由诸如丁腈橡胶(NBR)之类材料形成的弹性体或聚合物构件110通过对于本领域技术人员已知的方式连结到芯102。更特别地，弹性构件110的径向外部部分116连结到芯102的径向延伸构件104的径向外表面118，以形成径向向外延伸的凸出部或隆起部122，该凸出部或隆起部122优选地包括与轮毂孔表面78干涉的圆形轮廓，正如下面要更详细描述的。弹性构件110从凸出部122继续径向向内，从而形成连结到芯102的径向延伸构件104的外表面114的外部部分112。在所述外部部分112的径向外端124处，弹性构件110形成与轮毂罩唇缘43干涉的外部延伸的结构126，正如下面要更详细描述的。

弹性构件110从外部部分112继续延伸，从而沿着芯102形成包封部120，该包封部120围绕芯的轴向延伸构件106延伸并且将轴向延伸构件106包封。包封构件120围绕轴向延伸的芯构件106的径向外表面128、轴向延伸的芯构件的外表面130和轴向延伸的芯构件的径向内表面132延伸，终止于径向延伸构件104的径向内端108的内表面134。弹性构件110还形成翅片136，该翅片136径向向内延伸并且从包封部120的径向内区域且轴向外区域138基本上轴向向内延伸。翅片136的径向内端140与车轴轴颈螺母36干涉，正如下面要更详细描述的。

翻到图2，外侧密封系统100的密封件101的构造能够使该密封件在轮毂孔表面78与车轴轴颈螺母36之间径向延伸，同时接触轮毂罩唇缘43以在外侧轴承22与轮毂罩44之间形成障碍物，从而减小润滑剂向外流动，这样有利地将润滑剂保持在轴承18、22和轮毂腔体28处(图1)。更特别地，在轮毂孔34中形成有轴向阻挡结构166或者在轮毂孔34上设有轴向阻挡结构166。例如，轴向阻挡结构166可以是形成在轮毂孔34内表面78上的径向延伸的肩部166。可以选择性地在轮毂孔34的内表面78中邻近肩部166形成周向延伸的凹槽168。密封件101的径向向外区域包括凸出部或隆起122，其稳固地位于轮毂孔34的内表面78上，并且还与肩部166抵靠。如果在轮毂孔34的内表面78中形成可选的凹槽168，则密封件101的凸出部或隆起122就与该凹槽机械接合并且还抵靠肩部166。因为凸出部或隆起122是由弹性材料形成的，所以该凸出部提供了与轮毂孔表面78的密封，这样减小了润滑剂在凸出部与轮毂孔表面之间的流动。

凸出部或隆起122的可压缩性还在密封件101与轮毂孔表面78之间的交界部处提供了柔韧性，这样有利地允许轴向公差的叠加。此外，因为凸出部或隆起122是由弹性材料形成的，所以当将外侧密封件101插入轮毂30中时该凸出部防止了轮毂孔表面78的划伤或破坏，这样保持了轮毂孔表面的完整性以改进轮毂罩的O形环49对于轮毂孔表面的密封效果。

外侧密封系统100的密封件101的径向向内区域包括翅片136，该翅片的径向内端140抵靠车轴轴颈螺母36。正如下面要更详细描述的，密封件101的芯102为密封件提供了刚度，这样使其能够独立于车轴轴颈螺母36而插入轮毂孔34中。当将轴颈螺母36安装在车轴轴颈14上时，轴颈螺母的内端142的外径或表面144接触翅片内端140。当轴颈螺母36拧紧在车轴轴颈14上(图1)时，外表面144向内运动通过翅片136同时与翅片接触。当轴颈螺母36向内运动时，翅片136的弹性构造加上其径向向内和基本轴向向内的延伸角度，能够使该翅片弯曲并在内端142附近保持与轴颈螺母的外表面144紧固接触。因为翅片136弯曲并且接触轴颈螺母36的外表面144的整个圆周，其与轴颈螺母形成了紧固但可移除的接触。翅片136的弯曲能够实现轴颈螺母36的容易安装以及密封件101与轴颈螺母的接合，而且还能够实现轴颈螺母的容易移除。

翅片136通过定位在轴颈螺母36上并与轴颈螺母36接合，能够使密封件101完成障碍物在轮毂孔表面78与外侧轴承22外部的车轴轴颈螺母36之间的径向延伸，从而减小润滑剂的向外流动。这样，外侧密封系统100包括密封件101，其与车轴轴颈螺母36和轮毂孔表面78协同作用来将润滑剂有利地保持在轴承18、22和轮毂腔体28处并减小了污染物通过轴承和轮毂腔体的能力。

由于车轴轴颈螺母36与外侧轴承22之间的交界部处的密封件101的轴向定位以及该密封件从车轴轴颈螺母到轮毂孔表面78的径向延伸，外侧密封系统100还特别地将诸如半流体油脂之类的润滑剂保持在外侧轴承与轴颈螺母之间的交界部处。通过将半流体油脂保持在车轴轴颈螺母36与外侧轴承22之间的交界部处，外侧密封系统100将润滑剂保持在用于轴承润滑的最佳位置处。此外，轴颈螺母36定位成在轴承18、22上保持轻的预载荷是所需的，所以正如对本领域技术人员已知的，当车辆在操作过程中转弯时，形成的力可以在车轮端部组件12中产生偏转，这又可以在轴颈螺母与外侧轴承之间形成微小的临时间隙。通过将润滑剂保持在车轴轴颈螺母36与外侧轴承22之间的交界部处，外侧密封系统100能够使润滑剂依靠毛细作用进入到所述间隙中，从而对该交界部进行润滑，这样可以减小外侧轴承或轴颈螺母的磨损或碎裂。

此外，通过减小润滑剂进入轮毂罩44的向外流动，外侧密封系统100按照期望地减小了进入到轮毂罩中的诸如半流体油脂之类的润滑剂的量。当在车轮端部组件12维修过程中技术人员移除轮毂罩44时，在轮毂罩中具有最少的半流体油脂，减少了对技术人员的任何不便，从而能够更容易地对车轮端部组件进行维修。

密封件101从车轴轴颈螺母36到轮毂孔表面78的径向延伸还在轮胎充气系统的元件(未示出)或通气管(未示出)故障的情况下防止对轴承18、22造成破坏。更特别地，车轴10和/或车轮端部组件12可以装备有轮胎充气系统或通气管。轮胎充气系统一般包括诸如旋转接头之类的元件，它们安装在车轴轴颈14的外端中，或者安装到轮毂罩44。在旋转接头出现故障的情况下，旋转接头结构的一部分可能不利地在轮毂罩44中自由移动。此外，通气管一般与大气联通，并且与车轴10内部或轮毂罩44流体联通。在通气管出现故障的情况下，可能将污染物引入到轮毂罩44的内部。然而，外侧密封系统100的密封件101从车轴轴颈螺母36到轮毂孔表面78的径向延伸形成了阻挡各元件移动和/或污染物从轮毂罩44向内移动到轴承18、22的障碍物，从而防止对轴承造成破坏并保护了轴承寿命。

在密封件101的密封接合中还包括与轮毂罩唇缘43干涉的向外延伸的结构126。更特别地，当轮毂罩44安装在轮毂30上时结构126抵靠并接合轮毂罩唇缘43的内表面146。现在翻到图4-6，特征126形成有可变的形状、几何结构和/或厚度以便于提供有效的密封。更特别地，结构126可以包括一系列交替的径向凸起的曲线或形状148和径向凹入曲线或形状150。当轮毂罩唇缘43的内表面146(图2)抵靠结构126时，凸起的形状148被压缩以便于与轮毂罩唇缘密封。来自于凸起的形状148的压缩的材料运动到与凹入形状150相邻的开口区域152，从而减小了弹性结构126的总的压缩形变，即永久变形。结构126具有这种构造能够使密封件101形成与轮毂罩唇缘43的内表面146的有效密封，同时减小了该结构的压缩形变，这样延长了密封件的寿命。此外，结构126的可压缩性还在密封件101与轮毂罩唇缘43的内表面146之间的交界部处提供柔韧性，这样有利地允许轴向公差的叠加。此外，结构126相对于轮毂罩唇缘43的内表面146的整个圆周的可压缩性形成了对轮毂罩44的“吸盘”效应，以用于紧固接触，这有利地有助于在密封件101位于轮毂30中时限制密封件101的转动。

外侧密封系统100的另一方面是密封件101由于升高的操作温度而减轻升高的压力的能力。例如，在车辆操作过程中，本领域中已知的是车轮端部组件12(图1)中温度由于操作条件和环境条件而升高。当车轮端部组件12内部的温度升高时，车轮端部组件内部的压力也升高。本领域中已知的是车轮端部组件12中显著的压力升高可以破坏车轮端部组件的密封元件，因此车轮端部组件中的密封件需要减轻过多的压力。

外侧密封系统100使用形成在车轴轴颈14(图1)上的键槽(未示出)。更特别地，车轴轴颈螺母36如上所述位于车轴轴颈14上。车轴轴颈14形成有正如本领域中已知的键槽，轴颈螺母组件32的垫圈38形成有与所述键槽接合的突起。垫圈38上的该突起不完全阻挡车轴轴颈14上的所述键槽，从而能够使空气沿着该键槽流动。因为外侧密封系统100的密封件101在轮毂孔表面78与车轴轴颈螺母外表面144之间径向延伸，如图2中所示，该密封件定位在键槽的径向向外的地方并且不接触或阻挡所述键槽。密封件101的这种位置能够使空气沿着键槽流动以能够使压力平衡，从而保护车轮端部组件12的密封件和其他元件的完整性和寿命。

此外，通过不阻挡所述键槽，在车辆操作过程中密封件101能够使从半流体油脂分离出来的油沿着所述键槽迁移以对某些接触区域进行润滑。在现有技术中，在外侧轴承22的锥体的孔与车轴轴颈14的表面的接触区域处可能发生磨损，因为半流体油脂难于润滑该接触区域。通过允许来自于半流体油脂的油沿着键槽流动，外侧密封系统100的密封件101促使外侧轴承22的锥体的孔和车轴轴颈14的表面的接触区域的润滑，潜在地减小了该接触区域的磨损，这有利地增加了车轮端部组件12的各元件的性能和寿命。

外置密封系统100的密封件101的结构还在维修制动盘58(图1)或车轮端部组件12的各元件的过程中保持外侧轴承22在轮毂30中的相对位置。如上所述，在维修制动盘58或车轮端部组件12的各元件的过程中，将轮毂30从车轴轴颈14移除。轮毂30的移除一般需要技术人员将轴颈螺母组件32从车轴轴颈14移除，然后将所述轮毂与轴承18、22和主密封件52一起作为一个单元从车轴轴颈拉离。一旦将轴颈螺母组件32移除，需要用来防止外侧轴承22从轮毂30的外端滑出的结构装置。密封件101提供了这种结构装置而不划伤轮毂孔表面78。

更特别地，现在参照图2，基本L形的芯102优选地是由钢或其他坚固材料形成的，以为密封件101提供刚度，这样增加截面模量，从而增加密封件的总强度和刚度。另外参照图3和5，密封件101的刚度使其能够呈现出增加的环向强度，其与弹性隆起122结合以能够使该密封件稳固地接合并定位在轮毂孔表面78上和/或可选凹槽168中，而不划伤轮毂孔表面。密封件101在轮毂孔表面78上和/或轮毂孔34中的可选凹槽168中的紧固定位能够在将轮毂罩44和车轴轴颈螺母36移除时使密封件保持在轮毂孔中。

此外，密封件101的芯102从轮毂孔表面78径向向内延伸一足以确保密封件芯靠近外侧轴承22以保持轴承的相对位置的距离。更具体地，所述芯的径向向内且轴向向内的角部154稍微径向向内延伸经过外侧轴承22的径向向外且轴向向外的角部156。因为密封件101在轴向上邻近外侧轴承22的外角部156，并且芯102径向向内延伸经过外侧轴承的外角部，所以如果轴承在向外的方向上移动，密封件提供了与外侧轴承的接触。密封件101在轮毂孔表面78上和/或形成在轮毂孔表面中的可选凹槽168中的可靠机械接合防止了外侧轴承22在向外方向上的进一步运动，并因此在维修制动盘58或车轮端部组件12的各元件的过程中保持外侧轴承的相对位置。

通过防止外侧轴承22从轮毂30移动或移出，在维修过程中外侧密封系统100的密封件101防止车轮端部组件12暴露于污染物，从而优化了轴承18、22的寿命。此外，通过在车轮端部组件12拆卸或重新组装过程中防止外侧轴承22的这种运动，密封件101减小了轮毂30倾斜或移动的可能性，这又减小了对车轮端部组件的各元件(比如主密封件52)造成破坏的可能性。

通过保持外侧轴承22的相对位置，外侧密封系统100的密封件101还能够使技术人员专注于将轴颈螺母组件32安装到车轴轴颈14上。通过专注于轴颈螺母组件32的安装而不是专注于外侧轴承22的定位，技术人员更可能合适地安装轴颈螺母组件。轴颈螺母组件32的合适安装在轴承18、22上形成最佳的夹紧力并有利地优化了轴承的寿命。

再次参照图2，外侧密封系统100减少了轮毂罩44和轮毂30的外表面76的交界部处的腐蚀，并提供了防止腐蚀进入车轮端部组件12中的额外屏障，进一步增加了车轮端部组件的寿命。如上所述，湿气和盐和/或其他化学物在轮毂罩44与轮毂外表面76之间的交界部162处的聚集可以在该交界部处形成腐蚀电池。如果在交界部162处存在腐蚀电池的显著蔓延，可能损害轮毂罩44定位和密封到轮毂30的能力，这样可不利地增加轴承润滑剂从车轮端部组件12泄漏的可能性，以及污染物进入组件中的可能性。此外，如果腐蚀电池继续蔓延，它们可以扩散到诸如车轴轴颈螺母36和/或轴承18、22之类的元件，这可以减少这些元件的寿命。

外侧密封系统100优选地包括布置在轮毂罩肩部45与轮毂外表面76之间的密封件101和防腐蚀件164。防腐蚀件164减小或阻止了交界部162处的金属对金属接触以阻止电偶腐蚀。防腐蚀件164可以是由弹性体材料或聚合材料(比如包括的聚酯薄膜，其是Dupont Teijin Films的注册商标)构成的不连续的衬垫状结构，或者涂覆到轮毂罩肩部45和轮毂外表面76之一或二者上的涂层。此外，防腐蚀件164可以包括粘结剂，其中诸如聚酯薄膜之类的条带或薄膜包括位于面对轮毂罩44的侧面上的粘结剂以将阻挡件紧固附接到轮毂罩，和/或位于面对轮毂外表面76的侧面上的粘结剂以将阻挡件紧固附接到轮毂。此外，防腐蚀件164可以包括涂覆到轮毂罩44外部的涂层，比如轮毂罩的阳极氧化，或者陶瓷或其他化合物在轮毂罩上的电泳涂装或电沉积，它们可以与轮毂罩肩部45和轮毂外表面76上的上述衬垫结构、粘结剂和/或涂层结合或不结合使用。密封件101和防腐蚀件164之间的协同作用能够使外侧密封系统100阻挡湿气以及腐蚀性盐和/或抗结冰化学物的通过以及由此产生的在交界部162处的聚集，从而阻止腐蚀电池的形成，这又提供车轮端部组件12的改进的密封。

此外，如果形成任何腐蚀电池，密封件101提供了防止腐蚀进入车轮端部组件12中的额外屏障。具体地，密封件101轴向定位在车轴轴颈螺母36与外侧轴承22之间的交界部处，并且从车轴轴颈螺母到轮毂孔表面78径向延伸。在交界部162处形成腐蚀电池的情况下，可能沿着轮毂孔表面78或轮毂罩唇缘43发生电池蔓延到车轮端部组件12中。密封件101位于这些表面与轴承18、22之间，还位于这些表面与车轴轴颈螺母36之间，并且包括抗腐蚀弹性构件110。外侧密封系统100的密封件101的位置和构造因而用于提供抵抗腐蚀电池蔓延的额外屏障，从而防止腐蚀进入车轮端部组件12中，这保护了组件的寿命。

以这种方式，本发明的外侧密封系统100的结构将润滑剂保持在重型车辆车轮端部组件12中并且防止污染物进入车轮端部组件中，从而增加了车轮端部组件的寿命。此外，外侧密封系统100减少了润滑剂到轮毂罩44中的迁移，并且特别是将诸如半流体油脂之类的润滑剂保持在外侧轴承22与轴颈螺母36之间的交界部处，这是用于润滑轴承的最佳位置。通过将润滑剂保持在车轴轴颈螺母36与外侧轴承22之间的交界部处，外侧密封系统100能够使润滑剂依靠毛细作用进入轴颈螺母与外侧轴承间隙之间，从而对该交界部进行润滑，这样可以减小外侧轴承或轴颈螺母的磨损或碎裂。

通过减小润滑剂到轮毂罩44中的向外流动，外侧密封系统100还能够使车轮端部组件的维修更容易。此外，密封件101从车轴轴颈螺母36到轮毂孔表面78的径向延伸还形成了障碍物，该障碍物在轮胎充气系统的元件或通气管出现故障的情况下阻挡元件和/或污染物从轮毂罩44向内移动到轴承18、22，这样防止对轴承造成破坏并保护轴承寿命。

外侧密封系统100还在维修制动盘58或车轮端部组件12的各元件的过程中保持外侧轴承22在轮毂30中的相对位置，从而将车轮端部组件拆卸和/或重新组装过程中遇到潜在问题减到最少。此外，外侧密封系统100减小了轮毂罩44和轮毂30的外表面76的交界部162处的腐蚀，这样提供了对车轮端部组件12的改进的密封，并提供了防止腐蚀进入车轮端部组件中的额外屏障，这二者均增加了车轮端部组件的寿命。

外侧密封系统100的密封件101还容易安装和移除。因为密封件101包括弹性构件110和可径向弯曲的隆起或凸出部122，所以该密封件能够弯曲以用于安装到轮毂的孔34中，并因此可以由技术人员安装而不使用工具。此外，为了容易移除，芯102能够使技术人员在密封件101上施加特定的力，该力使密封件相对于轮毂孔34倾斜，在该位置处可以容易地抓住并移除所述密封件而不使用工具。此外，包括芯102和弹性构件110的密封件101的构造能够使外侧密封系统100抵抗破坏，从而可以重复使用。

本发明还包括将润滑剂保持在重型车辆车轮端部组件中的方法，这些方法防止污染物进入重型车辆车轮端部组件中，减少润滑剂迁移到轮毂罩中，通过将润滑剂保持在外侧轴承与轴颈螺母之间的交界部处而对该交界部进行润滑，阻挡元件和/或污染物从轮毂罩向内移动到轴承，在维修制动盘或重型车辆车轮端部组件的各元件的过程中保持外侧轴承在轮毂中的相对位置，减少重型车辆车轮端部组件的轮毂罩与轮毂外表面的交界部处的腐蚀，以及提供防止腐蚀进入车轮端部组件中的额外屏障。这些方法包括根据上面呈现的以及图2-6中示出的描述的步骤。

应该理解的是上面描述的本发明的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封件的结构可以改变或重新配置或者省去或添加某些元件和/或特征，而不影响本发明的总体构思或操作。此外，外侧密封系统100可以由除了上述那些材料之外的材料构成，而不影响本发明的总体构思或操作。还应该理解的是本发明适用对本领域技术人员已知的所有类型的车轴和/或重型车轮端部组件，包括除了这里示出和描述并且对本领域技术人员已知的那些的其他类型的车轴和/或车轮端部组件，包括其他非驱动车轴和驱动车轴，而不影响本发明的构思或操作。

此外，本发明可以结合任何已知的润滑剂使用，比如油、油脂、半流体油脂以及类似物，其根据所使用的具体润滑剂的性质具有合适的结构适配，而不影响本发明的构思或操作。外侧密封系统100可以结合本领域中已知的任何类型的制动系统使用，例如鼓式制动和盘式制动系统，而不影响本发明的构思或操作。

因此，用于重型车辆车轮端部组件的改进的外侧密封系统是简化的，提供了实现所有列举出的目的的有效的、安全的、廉价的并且高效率的结构，消除了现有密封系统遇到的困难，并且解决了本领域中的问题并获得了新的效果。

在前面的描述中，为了简洁、清楚和理解使用了某些术语；但是其中并没有暗含超出现有技术需求的不必要的限定，因为这些术语是用于描述的目的并且旨在是被宽泛地解释的。此外，已经参照示例性实施方式描述了本发明。应该理解的是这种说明是通过示例进行的并不是通过限定方式进行的，因为本发明的范围并不局限于所示出或描述的精确细节。在阅读和理解了本说明书之后对其他人来说可以进行潜在的修改和替换，应该理解的是本发明包括所有这些修改和替换及其等价方式。

现在已经描述了本发明的特征、发现和原理，通过这些方式进行了用于重型车辆车轮端部组件的改进的外侧密封系统的构造、布置和使用，获得了所述构造和布置的特性、以及有益的、新的且有用的效果；在所附的权利要求中叙述了新的有用的结构、装置、元件、布置、部件和组合。

Claims (20)

1.一种用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，所述车轮端部组件包括：内侧轴承和外侧轴承，所述内侧轴承和外侧轴承固定安装在车轴轴颈的外端上；轮毂，所述轮毂可转动地安装在所述内侧轴承和外侧轴承上；车轴轴颈螺母，所述车轴轴颈螺母通过螺纹与所述车轴轴颈接合并且抵接外侧轴承；以及轮毂罩，所述轮毂罩安装在所述轮毂的外端上，所述外侧密封系统包括：

密封件，该密封件轴向地布置在所述外侧轴承与所述轮毂罩之间，并且在所述车轴轴颈螺母与形成在所述轮毂中的孔的表面之间径向地延伸，由此所述密封件减少了从形成在所述轮毂中的腔体流到轮毂罩中的润滑剂。

2.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件包括由刚性材料形成的芯，并且包括连结到所述芯的弹性构件，所述弹性构件由弹性体和聚合物中的至少之一形成。

3.根据权利要求2所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述芯是大致L形的，包括径向延伸构件和轴向延伸构件，所述轴向延伸构件从所述径向延伸构件的径向内端轴向向外延伸。

4.根据权利要求3所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述弹性构件包封所述芯的所述轴向延伸构件。

5.根据权利要求2所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述芯是由钢形成的。

6.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件的径向外部部分形成径向向外延伸的凸出部，该凸出部沿径向抵靠所述轮毂的孔的表面定位。

7.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件的径向外部区域沿轴向抵靠轴向阻挡结构定位。

8.根据权利要求7所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述轴向阻挡结构是形成在所述轮毂的孔的表面中的肩部。

9.根据权利要求8所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中邻近所述肩部在所述轮毂的孔的表面中形成凹槽，所述密封件的径向外部部分形成径向向外延伸的凸出部，该凸出部在所述凹槽中沿径向定位。

10.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件包括径向向内延伸以便定位在所述车轴轴颈螺母上的翅片。

11.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件包括向外延伸的结构，当所述轮毂罩安装在所述轮毂上时，所述向外延伸的结构抵靠所述轮毂罩的轴向内部部分定位。

12.根据权利要求11所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述向外延伸的结构包括交替的径向凸出形状和径向凹入形状。

13.根据权利要求11所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中抵靠所述轮毂罩的所述向外延伸的结构的所述定位阻止所述密封件转动。

14.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述密封件布置在形成于所述车轴轴颈中的键槽的径向外侧，从而能够使空气沿着所述键槽流动以用于压力平衡。

15.根据权利要求1所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，还包括布置在所述轮毂罩与所述轮毂的外端之间的防腐蚀件。

16.根据权利要求15所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述防腐蚀件包括衬垫、涂覆到所述轮毂罩的肩部的涂层、涂覆到所述轮毂的外端的涂层、粘结剂和涂覆到所述轮毂罩的外部的涂层中的至少一种。

17.根据权利要求16所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述防腐蚀件是由弹性体材料或聚合物材料形成的。

18.根据权利要求16所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述防腐蚀件是由聚酯薄膜形成的。

19.根据权利要求16所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述涂层包括所述轮毂罩的阳极氧化形成的涂层。

20.根据权利要求16所述的用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统，其中所述涂层包括在所述轮毂罩上进行电泳涂装和电沉积化合物中的至少一种而形成的涂层。