CN106704383A - 曲轴‑密封法兰 - Google Patents

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Abstract

一种曲轴‑密封法兰，其包括支架和至少一个设置用于检测曲轴转速和位置的传感器，该支架至少部分由塑料制成并且具有至少一个动态密封件，该动态密封件在支架的通道内壁的周边上延伸，该传感器基本上由电子组件构成，其特征在于，传感器(12)的电子组件(13)集成在支架(1)的塑料中。

Description

曲轴-密封法兰
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的曲轴-密封法兰。
背景技术
曲轴-密封法兰用于密封在机动车中的曲轴。密封法兰通过螺纹被拧接到相应的曲轴壳体上。曲轴穿过密封法兰的支架的通道延伸，动态密封件密封地贴靠在在该曲轴的圆周上。为了检测曲轴的转速以及位置，密封法兰设有传感器，该传感器与不可相对旋转地安置在曲轴上的传感轮协同作用。传感器是单独的结构单元，该结构单元通过螺纹被拧接到支架上。为了使传感器占据确切的位置，在支架上设有用于传感器的径向的引导部，该引导部位于密封法兰的一个侧面中并延伸到支架的内壁中。当传感器被装配时，在该传感器和引导部的侧面之间留有缝隙，该缝隙从支架的内壁向外延伸。
因为传感器是通过螺纹被拧接到支架上的，所以使传感器相对密封法兰或支架到达一个精确的位置是耗费的，因为在拧紧螺钉时不能避免，原本有公差的传感器位置在径向、切向以及轴向上变化。传感器连接还对震动和抖动敏感，由此可影响测量精度。为连接传感器和密封法兰，连接元件是必要的，所述连接元件不仅使密封法兰的制造昂贵，而且还导致装配繁琐且耗费。螺钉以及在传感器上的对中套筒作为连接元件是必需的。在密封法兰上必须设有螺纹-对中嵌件，用于固定传感器的螺钉被拧入该螺纹-对中嵌件中。
径向延伸的在引导壁和传感器之间的缝隙导致在该缝隙区域不久以后形成沉积物，所述沉积物在使用密封法兰时是不想要的。此外通过该径向缝隙，污垢可以从外部进入密封法兰中。连接元件导致传感器区域有一定的尺寸并相应地需要大的结构空间。由于径向缝隙，在密封法兰应用时在传感器区域形成涡流，由此影响测量精确性和密封性能。
发明内容
本发明的目的在于，这样来设计所述类型的曲轴-密封法兰，以便在简单的且节省成本的加工的同时实现传感器的可靠地测量以及对密封法兰密封性可靠地检测。
该目的在所述类型的曲轴-密封法兰中按照本发明通过权利要求1的特征部分的特征来实现。
在按照本发明的曲轴-密封法兰中，传感器不是必须借助连接元件装配到密封法兰上的单独的部件。相反地传感器或传感器的电子组件集成到支架的塑料中。因为组件是埋入到塑料中的，所以该组件被保护地设置在密封法兰上。电子组件和因此传感器可以以更高的径向、切向和轴向精度地设置在密封法兰上。传感器或传感器的电子组件的集成的特征在于非常高的震动不敏感性和抖动不敏感性，所述震动不敏感性和抖动不敏感性有助于高的测量精度。
因为电子组件集成在塑料中，所以在支架上不必设置为实现传感器的定位的引导部或类似件。按照本发明的设计带来密封法兰的紧凑的构造，由此即使当在相应的车辆中可用的安装空间小时，该密封法兰也可以被安装。
有利地在通过注塑制造密封法兰时预组装地将电子组件放入注塑模具中并接着用塑料注塑。要从注塑模具中取出的密封法兰因此已经具有集成的电子组件。
因为不再需要引导部用于精确的定位，支架的通道有利地可以具有环绕的、封闭的壁段，在该壁段上连接有环绕的、平坦的、在支架侧面中的环面。由此例如去除了径向延伸的通入通道内壁中的缝隙。由此以简单的方式避免了容纳腔，在使用密封法兰期间可能在该容纳腔中形成沉积物。此外通道的封闭壁段和封闭环面尤其具有以下优点，可以借助过压钟形罩可靠地且简单地进行密封性检验检验。由于所述封闭的面，过压钟形罩可以这样密封地放置，使得在整个周边上提供没有缺点的密封。当在检验时施加过压时，则不会再发生如下问题，空气可能意外地通过通入通道内壁中的缝隙被往外导出。对此如果当检验时在测量时间之内发生压力下降，则这是准确无误的证明密封法兰不密封的信号。
电子组件在支架之内这样来设置，使得该电子组件和支架内侧的距离如此小以使传感器可以与在曲轴上的传感轮协同作用。电子组件因此还相对于支架的内壁是被保护的和密封的。
传感器有利地具有从支架突出的插槽件，传感器线缆的插头可以插入到该插槽件中，传感器信号借助该传感器线缆可以输送到控制装置，该控制装置例如是马达控制器。
插槽件也与支架构成为一体的并优选在注塑时设置在支架上。
有利地，电子组件一直伸入到基体中，插槽件从该基体突出。基体构成为坚固的并可靠地保护电子组件。
为了可靠地保护和可靠地固定电子组件，有利地基体至少接近在支架的轴向宽度上延伸。
动态密封件可以由合适的塑料(有利地由多氟烃，优选由聚四氟乙烯)制成，密封法兰借助所述动态密封件密封地贴靠在曲轴上。所述材料仅具有小的摩擦系数，从而保证密封法兰长的使用寿命。
然而动态密封件也可以由弹性体材料制成，例如构成为平面贴靠的密封唇的形式，或经典的密封唇结构(具有弹力支撑部的密封边)。
为保证密封法兰在曲轴壳体上的静态密封，当支架在其朝向曲轴壳体的侧面上至少具有一个静态密封件时是有利的。密封法兰借助该静态密封件相对曲轴壳体可靠地密封。
支架自身有利地由高性能热塑性塑料或热固性塑料制成。
高性能热塑性塑料例如考虑PPS、适合的聚酰胺或PPA。酚醛树脂作为热固性塑料是很合适的。热塑性塑料和热固性塑料分别为复合物，亦即所述热塑性塑料和热固性塑料根据应用场合具有例如玻璃纤维或碳纤维、矿物填料或类似物。
传感器可以将其传感器信号通过线缆或无线地传输到控制器，该控制器优选为马达控制器。
本发明申请的内容不仅由单个权利要求的内容给出，而且还由所有在附图和说明书中公开的方案和特征给出。即便当所述方案和特征不是权利要求的内容时，也作为对本发明的重要内容要求保护，只要所述方案和特征单独地或组合地相对于现有技术是新颖的。
附图说明
本发明的其他特征由其他权利要求、说明书和附图给出。
按照在附图中示出的实施例进一步阐释本发明。图中示出：
图1为按照本发明的曲轴-密封法兰的透视图，
图2为按照本发明的曲轴-密封法兰的前视图，
图3为按照本发明的曲轴-密封法兰的放大的透视图(在图1中的箭头III)
具体实施方式
密封法兰用于从前面和后面密封轿车-曲轴和货车-曲轴。密封法兰以已知的方式通过螺纹拧接到壳体上，曲轴在该壳体中可旋转地被支承。
密封法兰具有环形的支架1，该支架由硬质塑料构成。用于支架1的塑料材料例如考虑高性能热塑性塑料，如PPS，适合的聚酰胺或PPA，但也考虑热固性塑料，如酚醛树脂。所述高性能热塑性塑料以及热固性塑料分别为复合物，所述高性能热塑性塑料和热固性塑料根据使用情况包括如玻璃纤维或碳纤维、矿物填充料或类似物。
从支架1横向突出固定点2到7，所述固定点分别设有至少一个用于螺钉的通孔8，密封法兰通过所述螺钉可以拧接到曲轴壳体上。固定点2至7的布置和构造取决于相应的曲轴壳体的结构。在图1和图2中示出的固定点2至7的结构和布置因此不应视为限制性的，而仅仅描绘了一种可能的实施例。
密封法兰或支架1在其朝向曲轴壳体的侧面(未示出)设有至少一个静态的密封件，该密封件构成为密封圈并可以在支架1的圆周上延伸。静态密封件以已知的方式固定在支架1的端面上的槽中。由于这种用于曲轴的密封法兰上的静态密封件是已知的，对其构造和布置不作进一步描述。
支架1具有通孔22，在该通孔中以已知的方式设置动态密封件11。该动态密封件在通孔22的圆周上延伸并密封地贴靠在曲轴上，该曲轴延伸穿过支架1。动态密封件11可以是弹性体密封件。有利地动态密封件11由多氟烃构成，尤其由聚四氟乙烯构成。动态密封件11由最小化摩擦的材料构成，从而动态密封件11的磨损和摩擦损耗是最小的并以这种方式确保长的使用寿命。
通孔22在相对图1和图2中示出的密封法兰的侧面的过渡处具有径向朝外地圆锥状敞开的壁段10，在该壁段上连接有环绕的、平坦的并位于在该侧面中的环面9。该环面在其圆周的大部分上具有同样的径向宽度并在传感器区域23以及在密封法兰的法兰座区域24内构成为加宽的。
环面9取决于密封法兰的形状和/或构造还可以具有其他的结构。描绘的和描述的环面9的形状因此不限制地来理解。
密封法兰设有转速和位置传感器12(后面称为传感器)，该传感器用于马达控制并与在曲轴上不可相对旋转地布置的传感轮以已知的方式协同作用。传感器12基本上包括电子组件13，该电子组件集成在密封法兰中。在密封法兰的注塑时电子组件13首先被放置在注塑模具中，并接着在注塑过程中被用塑料注塑包封。在注塑模具中设置用于电子组件13的相应的定位辅助装置，从而电子组件位置精确地设置在注塑成的密封法兰中。
传感器12具有从支架1横向突出的插槽件14，相应的传感器线缆的插头可以插入该插槽件。插槽件14也是在注塑密封法兰时制成的，从而该插槽件不需要单独地装配到密封法兰的支架1上。在此实施例中插槽件14具有互相平行的、直的壁段15、16(图3)，所述壁段在它们的端部通过弯曲的壁段17、18互相汇合。
容纳件14具有底座19，触点20从该底座伸出，所述触点与电子组件13通过线缆连接并且所述触点与要插入插槽件14中的传感器线缆的插头的相应的对应触点协同作用。
传感器12这样设置在环形的支架1上，使得所述传感器位于在动态密封件11旁边的区域中。由此传感器12可以可靠地与曲轴的传感轮协同作用。
插槽件14的形状取决于在车辆中的装配情况。在示出的实施例中插槽件14直线地延伸。根据当前在车辆中的装配情况，该插槽件例如也可以在其长度上构成为弯曲的、Z-形的或以其他的方式成型。
插槽件14从基体21突出，该基体在示出的实施例中具有比插槽件14大的横截面。基体21大致在支架1的整个轴向宽度上延伸。电子组件13位于所述基体21的区域内，该基体同样从支架1横向突出并与支架1构成为一体的。由于基体21大的横截面宽度，电子组件13可靠地被保护。由于电子组件13在注塑过程中被注塑入支架1中，因此实现了电子组件13在径向、切向和轴向很好的定位。由于电子组件埋入密封法兰的材料中，使得该电子组件对震动和抖动不敏感。这有助于传感器12的高的测量精度。
插槽件14和基体21还可以具有相同的或基本相同的横截面。在这种情况下电子组件13也可靠地被保护。
因为传感器12不需作为单独的结构单元事后装配到密封法兰或其支架1上，所以不需要用于传感器的引导部，该引导部可导致在壁段10中和在环面9中的中断。由于封闭的面9、10，在空腔或类似物中不会如在传统的密封法兰上发生的那样形成沉积物，在所述传统的密封法兰的情况下传感器12通过螺纹被拧接到支架1上。相反地通过封闭的面9、10确保了，不会有污垢颗粒从外部被移入密封法兰的内部区域中。
所述闭合的面9、10尤其是在借助过压钟形罩进行密封法兰的密封检验时是有利的。用该过压钟形罩检验密封法兰的密封性。过压钟形罩这样设置到密封法兰的端面上，使得该过压钟形罩可以在其周边上密封地既贴靠在环面9上又贴靠在壁段10上。当现在对过压钟形罩施加过压，则该过压必须在预给的时间内保持住。如果是这种情况，则这是对密封法兰有密封性的指示。然而当该过压在预给的测量时间内降低了，则表明密封法兰不具有密封性。由于面9、10是封闭的，所以密封性检验可以简单可靠地进行。当在预给的测量时间内发生了压力下降，则可以肯定地由此得出，密封法兰是不密封的。使用所描述的密封法兰的结构可以很精确地测量到空气泄漏形成。由此用有利的方式甚至是可能的，在装配密封法兰时弃用对曲轴涂油，对曲轴涂油在传统的具有利用螺纹拧接的传感器的密封法兰中是必须的。
由于电子组件13是集成到密封法兰的支架1中的，所以在对曲轴转速测量和位置测量时得到非常精确的结果。这可以归因为，由于集成的传感器12避免了与密封法兰的通过螺旋拧接的传感器关联的问题。这尤其是取消了装配公差和制造公差，所述装配公差和制造公差导致传感器相对曲轴的传感轮的不精确的位置。在密封法兰内传感器MIMIK相对传感轮的位置由于埋入了密封法兰的材料中是非常精确的以及对震动和抖动不敏感的。
通过取消单独的传感器和在支架1或密封法兰中集成电子组件13不仅降低了密封法兰12的总重量，而且还取消了额外的使传感器与密封法兰连接的装配过程。但由此也取消了至此必要的连接元件，如螺钉，对中套筒和由金属制成的螺纹嵌件。通过取消所述额外的零件实现了密封法兰的非常节省成本的制造。因为所述连接元件由金属制成，所以由于电子组件13埋入密封法兰中节省了资源。还节省了塑料，因为不需要用于传感器自身的保持装置。取消单独的要装配到密封法兰上的传感器还带来密封法兰显著的紧凑性。由此密封法兰只要求很小的结构空间并可以因此在这样只提供很小的用于密封法兰的结构空间的车辆中有利地被使用。此外所述密封法兰的特征在于小的重量，因为额外的、用于固定传感器的至此必须的由金属制成的连接元件被取消了。
具有以注塑技术集成的传感器12的密封法兰可以加工为任意合适的尺寸。传感器12在密封法兰上的定位也可以是任意的，从而各种不同的密封法兰可以应用于各种不同的马达结构。组件13仅必须在注塑模具中定位在正确的位置上。于是在接下来的注塑过程中传感器12位于密封法兰的正确的位置上。
在描述的实施例中传感器12构成为这样，使得传感器信号通过线缆发送给马达控制器。然而信号传输也可以无线地实现，例如通过无线电。

Claims (10)

1.一种曲轴-密封法兰，包括支架和至少一个设置用于检测曲轴转速和位置的传感器，该支架至少部分由塑料制成并且具有至少一个动态密封件，该动态密封件在支架的通道内壁的周边上延伸，该传感器基本上由电子组件构成，其特征在于，传感器(12)的电子组件(13)集成在支架(1)的塑料中。
2.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，传感器(12)的电子组件(13)在注塑密封法兰时集成到所述塑料中。
3.如权利要求1或2所述的密封法兰，其特征在于，通道(22)具有环绕的、封闭的壁段(10)，在该壁段上连接有环绕的、平坦的、在支架(1)的一个侧面中的环面(9)。
4.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，电子组件(13)在支架(1)内与支架(1)的通道(22)的内壁之间具有这样的距离，即，使得传感器(12)能够与在曲轴上的传感轮协同作用。
5.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，传感器(12)具有从支架(1)突出的、用于传感器线缆的插头的插槽件(14)。
6.如权利要求5所述的密封法兰，其特征在于，电子组件(13)一直伸入到基体(21)中，插槽件(14)从该基体突出。
7.如权利要求6所述的密封法兰，其特征在于，基体(21)至少接近在支架(1)的轴向宽度上延伸。
8.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，支架(1)在其一个侧面上具有至少一个静态密封件。
9.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，支架(1)由高性能热塑性塑料或者由热固性塑料制成。
10.如权利要求1所述的密封法兰，其特征在于，传感器(12)通过线缆或无线地将传感器信号发送到控制器、优选马达控制器。
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