CN106838016A - 用于车轮轴承单元的密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于交通工具的车轮轴承单元(100)，具有轴承外圈(6；8)和轴承内圈(10；12)，该轴承外圈和轴承内圈定义了一轴承内部空间(26)在该轴承内部空间中布置有滚动体(14；16)，其中在轴向上靠近轴承外圈(6；8)布置有密封装置(22；24)，该密封装置设计用于将轴承内部空间(26)与外部环境(28)密封开来，其中密封装置(22；24)具有至少一个用于密封件(34；36)的、具有第一侧面(38；40)和与第一侧面反向的第二侧面(42；44)的支承构件(30；32)，其中支承构件(30；32)的第一侧面(38；40)抵靠轴承外圈(6；8)的端面(46；48)，还提出了一种支承构件(30；32)及一种用于安装车轮轴承单元(100)的方法。

Description

用于车轮轴承单元的密封件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于交通工具的车轮轴承单元(Radlageranordnung)；一种用于此类车轮轴承单元的密封装置的支承构件；以及，一种安装车轮轴承单元的方法。
背景技术
用于交通工具的车轮轴承单元通常具有至少一个带有轴承外圈和轴承内圈的滚动轴承，滚动体被布置在轴承内圈和外圈之间，其中车轮轴承设计用于将转动件与固定件分开。
为了防止污物和水从外部区域进入车轮轴承内，众所周知的方法是，在径向上靠近滚动轴承布置一密封件。在这种情况下，密封件可预先安装在轴承外圈上，其中密封件-例如在一槽中-被固定在轴承外圈上。
但是这种布置的不足之处在于，用于容纳密封件的轴承外圈必须特制，从而使得其制造复杂且昂贵。
此外，公知的方法还有，在滚动轴承中使用标准轴承外圈(Standardlager-auβenringe)并布置单独的密封件。
但这种方式的缺点在于，必须以两个单独的安装步骤来安装轴承外圈和密封件。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种成本低廉且易于生产的车轮轴承单元。
此任务通过如本发明第一方面所述的车轮轴承单元以及通过如本发明第二方面所述的支承构件和通过如本发明第三方面所述的方法得以实现。
在下文中，提出了一种用于交通工具的车轮轴承单元，该车轮轴承单元具有轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈和轴承内圈定义了一轴承内部空间，在该轴承内部空间中布置有滚动体。作为一种选择，滚动体可以布置在轴承保持架内。像往常一样，在轴向上靠近轴承外圈布置一密封装置，该密封装置设计用于将轴承内部空间与外部环境密封开来。在此，密封装置具有至少一个用于密封件的、具有至少一个第一侧面和(与该第一侧面反向的)第二侧面的支承构件。该第一和第二侧面优选主要在径向上延伸。
为了提供一种成本低廉且易于安装的车轮轴承单元，支承构件的第一侧面设计成，使得该第一侧面抵靠轴承外圈的端面。这样一来有可能的是，使得轴承外圈和支承构件可一起在轴向方向上移动并可以使它们在该车轮轴承单元中位于其工作位置。因此，即使使用标准轴承外圈，也可以不用单独安装轴承外圈和密封装置。从而可以加快安装并降低车轮轴承的成本。而且还会简化安装，这是因为只需要用(将车轮轴承单元在轴承座中所必需的)工具向轴承外圈和密封装置施加相等的力。对于现有技术公知的密封装置而言，必须小心地将密封件安装就位。过于向内部的轴向布置或过于向外部的轴向布置都可能会影响密封效果。为此，相邻的结构还要提供一种错误安装保护装置(Fehlmontagesicherung)，使得密封装置在安装时能够自动置于其最佳位置。
此外，根据另一个实施例，支承构件的第一侧面还具有径向延伸部，该径向延伸部基本上对应于轴承外圈的端面的径向尺寸。因此，该径向延伸部的尺寸被确定为，使得支承构件一方面能够提供足够的表面以将力从支承构件传递至轴承外圈，而另一方面能够使用已知的且根据轴承外圈的径向尺寸设计的工具。
根据另一个有利的实施例，第二侧面具有径向延伸部。在此可将支承构件的第一和第二侧面的径向延伸部构造成等长或不等长的。优选将第二侧面的径向延伸部构造成比第一侧面的径向延伸部大。这样一来工具就可以有足够的接触面如另一个有利的实施例所示，支承构件的第二侧面的尺寸是根据标准工具确定的，使得安装更方便且更快。作为一种替代方案，例如由于安装空间方面的原因，可将第二侧面的径向延伸部构造成比第一侧面的径向延伸部小。此外，第一和/或第二侧面的径向延伸部的尺寸还可以被确定为，使得支承构件即便是按照轻型结构(Leichtbauweise)来构造也能显示出足够高的稳定性。
在另一个有利的实施例中，可向支承构件的第二侧面施加(优选大的)轴向安装力(Montagekraft)，该轴向安装力可以传递到轴承外圈上，设计成以一个单独的安装步骤将支承构件和轴承外圈一并压入轴承座(该轴承座优选为轮毂(Radnabe))中。由此可以简化和加快安装。在此，对于施加轴向力而言，能够以机械或液压方式来施加力。
此外，根据另一个实施例，至少具有轴承内圈、轴承外圈、滚动体和密封装置的车轮轴承单元被尽可能预先组装好，以便在实际安装时仅将其压入轴承座中即可。这样做所产生的优点是，支承构件已经能够发挥密封功能从而在运输和安装过程中阻止污染物颗粒或水进入。
在另一个优选的实施例中，支承构件基本上为环形结构，优选具有基本上为四边形的横截面。这样一来支承构件就具有足够的力传递面，以便轴向移动轴承外圈。
根据另一个优选的实施例，支承构件被构造成角环(Winkelring)。此外，在此还优选将支承构件形成为单层的(优选两层或多层的)角形金属板材环(Winkelblechring)。角形金属板材环价格便宜且易于制造，此外还可以吸收足够的轴向力。作为一种替代方案，支承构件也可构造成烧结件或转动件。因此，角环形式的支承构件具有沿轴向延伸的第一部分和至少一个基本上径向向内延伸的第二部分。第一部分在此设计用于将轴向力传递到轴承外圈上，从而使得可将支承构件和轴承外圈作为一个整体压入用于该车轮轴承单元的轴承座中。如另一个优选的实施例所示，第二部分可以从第一部分(优选有弹性地)成角度地沿轴向向内或沿轴向向外延伸，并且作为一种选择可提供一定的弹簧力，以便例如将预紧力(Vorspannkraft)施加到布置在该第二部分上的密封件。作为一种替代方案，第二部分也可以大致在轴承内圈的方向上径向延伸。
根据另一个优选的实施例，可以在至少一个基本上径向向内延伸的第二部分上布置密封件。支承构件和密封件共同密封轴承内部空间，以阻止污染物、水等从外部环境进入。此外根据实施形式，支承构件和密封件也可以防止轴承内部空间的润滑剂泄漏到外部环境中去。
此外，密封件还可以具有至少一个预紧构件。该预紧构件在此可被构造成作用在密封件上的弹簧构件，并且设计用于向轴承内圈或接触套筒(Anlaufhülse)提供密封件的预紧。
在另一个有利的实施例中，密封件可以具有至少一个密封唇口，该密封唇口紧靠轴承内圈或接触套筒并且密封防止污染物从外部进入。此外，还可以在密封件上布置至少一个第二密封唇口，该第二密封唇口设计用于在安装时对密封件进行定心。
此外，还可以将轴承装置(Lageranordnung)构造成双列滚动轴承(特别是双列圆锥滚子轴承)，其优选以O型布置方式来排列，以便实现对侧向力有尽量高的刚性。
本发明的另一个方面涉及一种用于具有上述特征的车轮轴承单元的密封装置的支承构件。
本发明的再一个方面涉及一种用于将上述具有密封装置和轴承外圈的车轮轴承单元安装在用于支承该车轮轴承单元的轴承座中的方法，其中该方法包括以下步骤：
a)提供所述车轮轴承单元，该车轮轴承单元具有轴承外圈、轴承内圈、滚动体和带支承构件的密封装置；
b)向支承构件施加轴向力；以及
c)通过施加轴向力在一个单独的安装步骤中将车轮轴承单元压入轴承座内的工作位置。
其它的优点和有利的实施形式在说明书、权利要求或附图中进行定义。特别是在说明书和附图中给出的特征组合在此仅为示例性的，因此，这些特征也可以单独使用或以别的方式组合使用。
附图说明
下面将借助附图中所示的实施例对本发明进行更详细的描述。所述实施例和在这些实施例中描述的组合在此仅为示例性的，并不能限定本发明的保护范围。而本发明的保护范围仅由未决的权利要求来定义。
图中显示：
图1示出了通过车轮轴承单元的示意性剖面图；
图2示出了图1中所示第一实施例的示意性详细剖面图；
图3示出了图1中所示第二实施例的示意性详细剖面图；以及
图4示出了通过车轮轴承单元的第三实施例的示意性详细剖面图。
在下文中，相同或功能相同的组件用同一参考标记表示。
参考标记列表
1 轴承座
100 车轮轴承单元
2、4 滚动轴承
3 轴颈
6、8 轴承外圈
10、12 轴承内圈
14、16 滚动体
18、20 轴承保持架
22、24 密封装置
26 轴承内部空间
28 外部环境
30、32 支承构件
34、36 密封件
38、40 支承构件的第一侧面
42、44 支承构件的第二侧面
46、48 轴承外圈的端面
50、52 支承构件的第一部分
54、56、57 支承构件的第二部分
58 密封唇口
60 弹簧构件
62 接触套筒
Fa 施加轴向力
D1、D2 支承构件的第一侧面的径向延伸部
D3、D4 支承构件的第二侧面的径向延伸部
D 轴承外圈端面的径向尺寸
具体实施方式
图1用示意性剖视图示出了容纳在轴承座1中的、用于交通工具的车轮轴承单元100，其不同的实施形式在图2和3中被放大显示。图4示出了所述车轮轴承单元100的滚动轴承的另一实施例，其中图4的滚动轴承被移到轴颈(Achszapfen)3上。
图1的轴承单元100被构造成双列圆锥滚子轴承，该双列圆锥滚子轴承具有一个滚动轴承2、4，这些滚动轴承分别具有轴承外圈6、8和轴承内圈10、12，滚动体14、16布置在这些轴承内圈与轴承外圈之间。如图1所示，滚动体14、16可以容纳在轴承保持架18、20中。如图1进一步所示，车轮轴承单元100容纳在轴承座1中，该轴承座1可以与车轮(未显示)固定连接。此外，图1中所示轴承单元100以O型排列方式(O-Anstellung)布置，这使得有可能相对于侧向力有高的刚性。
在轴向上靠近轴承外圈6、8布置密封装置22、24，所述密封装置将轴承内部空间26与外部环境28密封开来。为了简单起见，图1示出了关于密封装置22、24的两个不同的实施例，但是也可以将相同的密封装置布置在两侧。在图1中，密封装置22、24分别具有支承构件30、32，在这些支承构件上布置了实际的密封件34、36。
此外，支承构件30、32还分别具有径向延伸的第一侧面38、40和(与该第一侧面38、40反向的)第二侧面42、44。如图1-4所示，第一侧面38、40抵靠轴承外圈6、8径向延伸的端面46、48。
如图1-4进一步所示，支承构件30、32的第一侧面38、40分别具有径向延伸部D1、D2。在这种情况下，第一侧面38基本上对应于轴承外圈6的端面46的径向尺寸D，如图2和4所示。作为一种替代方案，还有可能的是，如图3所示，侧面40的径向尺寸D2在轴承内圈12方向上延伸超过轴承外圈8的端面48的径向尺寸D。径向延伸部D1、D2的尺寸被确定为，使得支承构件30、32能够提供足够的表面以将力传递到轴承外圈6、8上。
此外，图1-4还示出第二侧面42、44分别具有径向延伸部D3、D4。在此，可将第二侧面42的径向延伸部D3构造成比支承构件30的第一侧面38的径向延伸部D1大，如图2和4所示。这样一来，工具就可以有足够的接触面，以便向支承构件30施加轴向的安装力Fa。作为一种替代方案，如图3所示，例如由于安装空间方面的原因，可将第二侧面44的径向延伸部D4构造成比第一侧面40的径向延伸部D2小。当然，也可以将支承构件的第一和第二侧面的轴向延伸部构造成大小相等。
为了使安装简单且快速，确定支承构件30、32的第一侧面38、40和第二侧面42、44的尺寸，以使得可以分别向第二侧面42、44施加轴向的安装力Fa(该安装力Fa可以传递到轴承外圈6、8上)并且设计用于在一个单独的安装步骤中将车轮轴承单元100、至少一个支承构件30、32和轴承外圈6、8一并压入轴承座1中。
正如可特别从图2-4的详细视图中看出的，支承构件30、32被构造成角环(特别是多层的角形金属板材环)，该角环具有沿轴向延伸的第一部分50、52和径向向内延伸的第二部分54、56、57。第二部分54、56、57在此可以沿轴向向内(参考图2)或沿轴向向外(参考图3)延伸或基本上径向延伸(参考图4)。经由第二部分54、56的有角部分-如图2和3所示-已经可以向密封件34、36提供预紧。
此外，正如特别在图2和图4所示，密封构件34可具有密封唇口58，该密封唇口58紧靠轴承内圈10。作为一种替代方案，如图3所示，弹簧构件60可作用在密封件36上，该弹簧构件60设计用于提供密封件36相对于(布置在轴承内圈12上的)接触套筒62的预紧。当然，也可以使用现有技术公知的所有其它密封件。
总之，可以借助以上提出的车轮轴承单元来提供具有轴承外圈和密封装置的车轮轴承单元，其中密封装置具有至少一个支承构件，向该支承构件施加轴向的安装力，从而使得可以将所述车轮轴承单元、至少一个所述支承构件和轴承外圈以一个单独的安装步骤压入轴承座中。此外，支承构件还具有至少一个第一和第二侧面，这些侧面的径向延伸部的尺寸被确定为可将移位所需的力传递到轴承外圈上。这样一来就可以使用便宜的标准轴承外圈，并简化和加速安装过程。

Claims (10)

1.一种用于交通工具的车轮轴承单元(100)，具有轴承外圈(6；8)和轴承内圈(10；12)，所述轴承外圈(6；8)和轴承内圈(10；12)定义了轴承内部空间(26)，在所述轴承内部空间(26)布置有滚动体(14；16)，在轴向上靠近所述轴承外圈(6；8)布置有密封装置(22；24)，所述密封装置(22；24)设计用于将所述轴承内部空间(26)与外部环境(28)密封开来，所述密封装置(22；24)具有至少一个用于密封件(34；36)的支承构件(30；32)，所述支承构件(30；32)具有第一侧面(38；40)和与所述第一侧面(38；40)反向的第二侧面(42；44)，其特征在于，所述支承构件(30；32)的所述第一侧面(38；40)抵靠所述轴承外圈(6；8)的端面(46；48)。
2.如权利要求1所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述支承构件(30；32)的所述第一侧面(38；40)具有第一径向延伸部(D1；D2)，所述第一径向延伸部(D1；D2)基本上对应于所述轴承外圈(6；8)的端面(46；48)的径向尺寸(D)。
3.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述第二侧面(42；44)具有第二径向延伸部(D3；D4)，所述第二径向延伸部(D3；D4)被构造成与所述所述第一侧面(38；40)的第一径向延伸部(D1；D2)不等长，优选比所述第一径向延伸部(D1；D2)大。
4.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，能够向所述支承构件(30；32)的所述第二侧面(42；44)施加轴向安装力(Fa)，所述轴向安装力(Fa)能够传递到所述轴承外圈(6；8)上，设计用于将所述支承构件(30；32)和所述轴承外圈(6；8)压入轴承座(1)中。
5.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述支承构件(30；32)的所述第二侧面(42；44)的尺寸是根据标准工具确定的。
6.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述支承构件(30；32)基本上为环形结构，优选具有基本上为四边形的横截面。
7.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述支承构件(30；32)形成为单层或者优选情况下至少两层的角形金属板材环，所述角形金属板材环具有沿轴向延伸的第一部分(50；52)和至少一个基本上径向向内延伸的第二部分(54；56；57)，优选在至少一个所述基本上径向向内延伸的第二部分(54；56；57)上布置密封件(34；36)。
8.如前述权利要求中任一项所述的车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述第二部分(54；56；57)成角度地从所述第一部分(50；52)沿轴向向内延伸或沿轴向向外延伸。
9.一种用于如权利要求1至8中任一项所述车轮轴承单元(100)的密封装置(22；24)的支承构件(30；32)。
10.一种用于将如权利要求1至9中任一项所述的车轮轴承单元(100)安装在轴承座(1)中的方法，所述车轮轴承单元(100)具有密封装置(22；24)和轴承外圈(6；8)，所述轴承座(1)用于支承所述车轮轴承单元(100)，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
a)提供所述车轮轴承单元(100)，所述车轮轴承单元(100)具有所述轴承外圈(6；8)、轴承内圈(10；12)、滚动体(14；16)和带支承构件(30；32)的密封装置(22；24)；
b)向所述支承构件(30；32)施加轴向安装力(Fa)；以及
c)通过施加轴向力在一个单独的安装步骤中将所述车轮轴承单元(100)压入轴承座(1)内的工作位置。
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