CN106949147A - 轴承组合单元和密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承组合单元(1)，其被构造用于相对于第二构件旋转支撑第一构件，该轴承组合单元(1)具有第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)。这两个轴承圈(2、3)分别以端面(4、5)在轴向上在接触位置(16)发生相互接触。布置被构造用于针对介质来密封第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)之间缝隙的密封装置(7)。密封装置(7)包括：至少一个加强体(8)，其材料包括合成材料；以及，至少一个密封唇口(9)，其被构造用于抵靠在轴承圈(2)中的至少一个上。密封唇口(9)由比加强体(8)柔软的材料制成。加强体(8)和密封唇口(9)以材料粘合方式彼此连接。

Description

轴承组合单元和密封装置
技术领域
本发明涉及一种被构造用于相对于第二构件旋转支撑第一构件的轴承组合单元(Lageranordnung)和一种密封装置。
背景技术
轴承组合单元可用于多种不同应用，例如车轮轴承单元或车轮支承装置。为了对轴承单元或轴承组合单元进行可靠密封——正如在载重汽车用车轮轴承(例如被设计为通过两个圆锥滚子轴承组成)中那样——在具有被驱动车轮的设计方案中通常是设置一中央密封装置。由此会阻止润滑油经过在内圈之间的缝隙进入轴承的内部空间(Innenraum)中。在例如使用被润滑过的轴承时，这可能是很重要的。
由于在例如转弯行驶过程中会发生较高的形变，在不利情况下，轴承内圈的接口面可能会稍有偏移，使得渗透至滚动轴承的润滑油可能会侵入轴承装置中。这是不希望出现的并且应当避免此类情况的发生。因此在很多情况下，轴承内圈相互之间必须进行密封，此种密封会避免润滑油侵入到轴承中。为此，要使用很好地发挥不同作用的不同密封装置。按照常规，大多是将O形圈结合承载套圈使用。这在某些情况下会导致必须要安装多个构件。
在其它常规的轴承结构(Lagerung)中，要在承载板上使用弹性体密封装置(Elastomerdichtung)。然而，这些弹性体密封装置在制造方面成本相对较高。以上所说明的、轴承圈之间的润滑油会从外部进入轴承内部空间的问题在其它应用或者其它轴承组合单元中自然也可能出现，而在这些应用或者轴承组合单元中，在轴向上要相邻布置两个轴承圈——例如外圈。
发明内容
因此存在提供经过改良的轴承组合单元和密封装置的需求，利用所述密封装置能够可靠地防止或者至少减少介质从外部经由位于两个轴承圈之间的缝隙的侵入。根据本发明的轴承组合单元和密封装置解决了这一需求。
如本发明所述的实施例涉及一种被构造用于相对于第二构件旋转支撑第一构件的轴承组合单元。为此，轴承组合单元包括第一轴承圈和第二轴承圈。这两个轴承圈以其端面在一接触位置相互接触。此外，轴承组合单元包括被设计用于针对介质来密封位于第一轴承圈和第二轴承圈之间缝隙的密封装置。所述密封装置具有至少一个加强体。该加强体由合成材料(Kunststoff)制成。此外，该密封装置包括至少一个密封唇口(Dichtlippe)，该密封唇口被构造用于抵靠在轴承圈中的至少一个上。所述密封唇口包括比制成加强体的材料柔软的材料。所述加强体和密封唇口以材料粘合(stoffschlüssig)的方式彼此连接。在一些实施例中，可以通过使加强体和密封唇口以材料粘合方式彼此连接，以及由合成材料制成加强体，由此减少待安装构件的数量并借此也减少了安装步骤的数量。例如布置在承载板上的密封装置的材料费用也可以降低。
第一构件例如可以是壳体、轮毂(Nabe)、车轮(Rad)或类似物，而第二构件可以是机轴(Welle)、转轴(Achse)或类似物。可相互转动支撑的两个构件例如可以进行相对运动。例如，这两个构件可以彼此同轴地布置。所述两个轴承圈可以是轴承组合单元的外圈或内圈——例如具有用于滚动体的滚道(Laufbahn)的滚动轴承圈或者也可以是滑动轴承圈(Gleitlagerring)。这两个轴承圈在轴向上相邻布置，使得它们的端面至少部分地或完全地接触。在某些情况下，所述轴承圈可以有相同的或相似的直径。如以上说明的轴承圈例如可以布置在第二构件上，而第一构件通过其它轴承圈在径向上布置到第二构件以外。实现所述密封效果所要针对的介质例如可能是流体——例如润滑油，特别是变速器润滑油或类似润滑油。在某些情况下，密封也有可能会减少流通量(Durchfluss)，例如至少减少90％、95％、99％。
所述密封装置或密封唇口例如可以布置成针对所述第一轴承圈并且/或者第二轴承圈进行静态密封。换句话说，在一些实施例中，密封装置或密封唇口与(其上布置有密封装置的)两个轴承圈之间不会在持续运行时发生径向或轴向上的相对运动。
作为一种补充方式，密封唇口可以包括热塑性弹性体(TPE)。在一些实施例中，可以通过使得密封唇口包括热塑性弹性体，从而改进应用范围并且降低磨损。密封唇口在这种情况下例如可以完全地或仅部分地由热塑性弹性体制成。所述热塑性弹性体例如可以是TPE-U(聚氨酯基热塑性弹性体)、Elastollan或Desmopan、Texin、Utechllan或类似热塑性弹性体。在其它的实施例中，密封唇口也可以由弹性体——例如橡胶、生胶或类似弹性体——制成。
作为一种补充方式或可供选择的方式，所述加强体的合成材料可以是聚酰胺(PA)——例如PA6。在某些情况下，加强体也可以包括纤维加强材料。作为纤维，可使用例如玻璃纤维，也可以使用其它纤维、碳纤维、合成材料纤维或类似纤维。在一些实施例中，可以通过使加强体包括聚酰胺，并且使密封唇口包括弹性体或热塑性弹性体来实现将双组件压铸法(Zweikomponentenspritzgussverfahren，或称双组件喷涂法(2K-Spritzverfahren))用于制造。所述密封装置例如可以是双组件密封装置或双组件压铸件。所述加强体和所述密封唇口可以通过所述制造方法在必要情况下以材料粘合方式彼此连接。在两个构件——例如所述加强体和密封唇口——之间的材料粘合方式连接例如可无需粘合剂即能够实现。例如可通过在密封唇口的热的材料与加强体接触时熔化该加强体的边缘层，从而使它们相互连接。所述加强体例如可以通过前述压铸过程产生。作为一种可供选择的方案，例如应用其它制造方法时，所述材料粘合连接也可以通过使用其它材料——例如粘合剂或类似材料——来实现。
作为一种补充方式或可供选择的方式，所述密封装置可包括正好两个密封唇口。在一些实施例中，密封唇口中的每一个均可被构造用于抵靠在轴承圈中的一个上。在一些实施例中，可由此将缝隙可靠地密封起来。所述两个密封唇口例如可在轴向上彼此间隔开。所述间隔例如可以大于密封唇口的轴向尺寸。在其它实施例中，所述密封装置也可以仅具有一个密封唇口，所述密封唇口被构造用于同时抵靠在两个轴承圈上。所述密封唇口可以例如在圆周方向上环绕地抵靠在轴承圈上。所述两个密封唇口例如可以相互平行布置或者也可以围起大于10°、20°、30°、45°、50°、70°或者甚至90°的角度。
作为一种补充方式或可供选择的方式，所述加强体可以具有T形截面。所述两个密封唇口可以被布置在一个(代表T形截面中垂直区域的)部分的、轴向有转弯的端面上。在一些实施例中，所述密封唇口的末端可能在径向上与所述部分齐平。在其它实施例中，密封唇口可以在一较小范围内径向超出所述部分。所述密封唇口例如可以在径向上比所述加强体长出一个(长度)值，该值小于整个密封装置径向尺寸的0.1、0.05、0.01。在这种情况下，以所述部分的端部为参考——所述端部在安装完成的状态下朝向轴承圈的方向——应针对所述轴承圈达到密封效果。
作为一种补充方式或可供选择的方式，所述加强体的尺寸在轴向上可以为密封唇口的轴向尺寸的至少2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍。在一些实施例中，通过使得密封唇口与加强体相比非常狭窄，可以实现密封唇口保持被可靠地定位到应通过所述密封唇口密封的缝隙处的状态。
作为一种补充方式或可供选择的方式，所述密封装置可以被布置成在轴向上与接触位置重叠，在所述接触位置处第一轴承圈抵靠第二轴承圈。例如可以将所述密封装置部分地或完全地径向布置在轴承组合单元的内部空间中。类似地，也可以将所述密封装置部分地或完全地轴向布置在轴承以内。密封装置例如可以是环形的、在圆周方向上闭合的圈。
作为一种补充方式或可供选择的方式，轴承圈中的每一个在径向上朝着密封装置的面上均具有凹部。由此，所述凹部在轴向上与所述接触位置重叠从而得到一凹陷(Vertiefung)，在该凹陷处两个轴承圈通过其凹部彼此间隔开。布置所述密封装置，使得其至少部分地在径向上与所述凹陷重叠。在一些实施例中，通过使所述密封装置至少部分啮合到所述凹陷中，可以实现更好的密封。在某些情况下，所述密封唇口可以仅在所述凹部的区域中与轴承圈接触。在其它实施例中，所述密封唇口也可以在凹陷以外与轴承圈接触或者可以取消所述凹陷。
所述凹部的形状例如可以是半圆形或四分之一圆形。因此，所述凹陷例如可以是半圆形。通过凹部或凹陷的这一形状，密封唇口可以在具有轴向和径向分量的方向上抵靠所述轴承圈。在一些实施例中，可由此实现较好的密封。所述密封唇口并且/或者所述凹部例如可以布置成彼此对称。
作为一种补充方式或可供选择的方式，在所述凹陷中，密封装置可以仅通过密封唇口与轴承圈发生直接的材料接触(Materialkontakt)。因此在一些实施例中，可以实现对于密封唇口更好的密封可能性和充分的变形可能性。在某些情况下，加强体可在一个(位于凹陷以外并且朝向径向的)面上与轴承圈发生直接的材料接触。
如本发明所述的实施例还涉及具有加强体的密封圈，所述加强体包括具有合成材料的材料并且具有T形截面。此外，所述密封圈包括两个密封唇口，所述密封唇口由比加强体柔软的材料制成。所述两个密封唇口分别布置在加强体的一个(代表T形截面中垂直部分的)部分的端面上。在一些实施例中，密封装置可以特别好地用作(具有两个在轴向上相邻的轴承圈的)轴承单元中的、用于密封(可能产生于轴承圈之间的)缝隙的中央密封装置。所述密封唇口例如可以在圆周方向上环绕地布置。
在前述说明、所附权利要求以及附图中公开的实施例和其各自特征，对于单独地或以任意组合地实现以各种不同方式设计的实施例而言，是有意义的并且是可实现的。
附图说明
因此在附图中，示意性地示出了以下视图：
图1示意性地显示了根据一个实施例所述的轴承组合单元的透视图和剖面图；
图2示意性地显示出了图1中的轴承组合单元的放大截面图；并且
图3示意性地显示出了图1中的轴承组合单元的另一放大截面图。
附图标记表
1 轴承组合单元
2 第一轴承圈
3 第二轴承圈
4 端面
5 端面
6 接触位置
7 密封装置
8 加强体
9 密封唇口
10 周围环境
11 内部空间
12 外圈
13 密封装置
14 密封装置
15 滚动体
16 定位圈
17 第二密封唇口
18 径向向内的面
19 径向向内的面
20 凹陷
21 凹陷
23 加强体的径向向内的面
24 加强体的径向向内的面
25 轴承圈的径向向外的面
26 轴承圈的径向向外的面
27 代表T形截面中垂直部分的区域
28 端面
29 端面
30 密封装置的径向向内的面
31 凹部
32 凹部
d 密封唇口和T形截面中垂直部分的径向尺寸
D 凹陷以外的加强体的径向尺寸
R 半径
具体实施方式
在以下对附图的说明中，相同的附图标记表示相同的或可比的组件。此外，对在一个实施例或图示中多次出现但却是关于一个或多个特征共同说明的组件和对象使用总结性的附图标记。使用相同的或总结性的附图标记描述的组件或对象能以相同的方式实现，但只要说明书中没有明确或隐含地指出所述组件或对象是相同的，则单个特征、多个特征或者所有特征(例如它们的尺寸)可以是不同的。
图1示意性显示了根据本发明一个实施例的轴承组合单元1的透视图和截面图。轴承组合单元1被构造用于针对(未显示的)第二构件旋转支撑(未显示的)第一构件。对此，轴承组合单元1包括第一轴承圈2和第二轴承圈3。如在图2和图3的放大视图中可以分辨出的一样，两个轴承圈2和3以它们各自的端面4和5在接触位置6相互抵靠。换句话说，轴承圈2和3在该接触位置6相互接触并且发生直接的材料接触。此外，布置密封装置7。密封装置7被构造用于针对介质来密封位于两个轴承圈2和3之间的缝隙或接触位置6。为此，密封装置7具有至少一个加强体8。加强体8的材料包括合成材料。密封装置还包括至少一个密封唇口9。密封唇口9被构造用于抵靠在轴承圈2或3中的至少一个上。此外，密封唇口9由比加强体8柔软的材料制成。加强体8和密封唇口9以材料粘合方式彼此连接。
在一些实施例中，在两个轴承圈2和3之间的缝隙在运行时可以较小，使得没有介质能够由外部区域10或周围环境侵入轴承组合单元1的内部空间11中。在这种情况下，轴承组合单元1的内部空间11例如可以是一区域，该区域在径向上位于内圈2和3与外圈12之间并且在轴向上位于密封装置13和14之间。在附图所示的实施例中，外圈12是唯一的共同外圈，该共同外圈具有用于两个相邻的滚动体列的滚道。在其它的实施例中，也可以使用两个相邻的外圈。
同样，在附图所示的实施例中可以使用圆锥滚子作为滚动体15。在其它未示出的实施例中也可以使用所有可能的其它滚动体，例如滚珠、圆柱滚子、滚针或类似滚动体。作为一种选择，密封装置也可以被用于密封两个外圈之间的缝隙。
然而某些情况下，在接触位置6处的缝隙例如可以通过毛细效应(Kapillarwirkung)或当力作用到轴承组合单元1上时导致介质——例如流体、润滑油、润滑脂或类似介质——由周围环境10侵入内部空间11中。两个轴承圈2和3例如仅通过定位圈16在轴向上相互预定位(vorpositionieren)。对此，轴承圈2和3在它们径向向内的面18和19上分别具有在圆周方向上环绕的凹陷20和21，U形的定位圈16啮合到这些凹陷中。然而，定位圈16可以允许内圈2和3彼此之间具有一定的可动性。
在附图所示的实施例中，密封装置7还包括第二密封唇口17，相较于密封唇口9，第二密封唇口17抵靠在另一轴承圈3上。密封装置7以及(其中布置有该密封装置7的)轴承圈2和3的区域根据图3的放大视图被进一步说明。加强体8和密封装置7构造为在圆周方向上环绕的圈。在一些实施例中，密封装置也可以构造为有缝隙的(geschlitzt)圈。加强体8具有T形截面。加强体8在截面上具有一个(代表T形截面中横梁的)区域。借助该区域的径向向内的面23和24，加强体8在径向上抵靠在轴承圈3和2的径向向外的面25和26上。
相比于面23和24而言，加强体8的(代表T形截面中垂直部分的)区域27在轴向上位于面24和23之间位置处进一步径向向内深入。区域27的径向尺寸d在这种情况下小于加强体8的(代表T形截面中横线部分(Querstrich)的)区域的径向尺寸D。在径向上，垂直区域27和表示横线部分的区域之间存在的分界线(Grenze)在这种情况下位于面23和24的径向高度上。尺寸D例如至少是尺寸d的2倍、3倍、4倍或5倍。
区域27具有两个在轴向上有弯曲的端面28和29。端面28和29在轴向上设置在密封装置8轴向上的整个尺寸以内。在端面28和29上布置有两个密封唇口9和17。在这种情况下，密封唇口9和17在径向上同样具有尺寸d。密封唇口9和17均径向向内与加强体8或端面28和29齐平。在一些实施例中，密封唇口9和17在径向上可比区域27径向向内延伸得更远。例如，密封唇口9和17可以在径向上超出区域27一定距离，该距离约为0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.5mm或1mm。
密封唇口9和17径向向外抵靠在加强体8的径向向内有弯曲的面24和23上。此外，密封唇口9和17在端面28和29处以及在面24和23处与加强体8以材料粘合方式连接。区域27或端面28和29分别具有半径R。密封唇口9和17按该半径R贴合(schmiegen)端面28和29，从而使得密封装置7在径向向内具有面30，该面30从密封唇口9(轴向向外有转弯)的端面延伸到密封唇口17(轴向向外有转弯)的端面，并且在该区域中面30保持相同的径向高度。两个密封唇口9和17在这种情况下在轴向上布置在加强体8的轴向尺寸范围内。
两个轴承圈2和3分别包括凹部31和32。在平行于轴向并且垂直于径向的截面上看，凹部31和32分别从端面4或5延伸到内圈2或3径向向外的相应面25或26。凹部31和32也就是在圆周方向上环绕的槽。在附图所示的实施例中，凹部具有：有一半径的截面形状。通过凹部31和32的形状，在接触位置6的区域中产生了凹陷33。在该凹陷33的区域中，两个内圈2和3相互无接触。凹陷33在径向上深于轴承圈2和3的、径向向外的面25和26。凹陷33具有一轴向尺寸，该轴向尺寸至少是轴承圈2或3的轴向尺寸的1％、2％、3％、4％、5％、6％、10％、20％而最大则是轴承圈2或3的轴向尺寸的25％、20％、15％或10％。在径向上，凹陷33具有一最大尺寸，该最大尺寸至少是轴承圈2或3的最大径向尺寸的3％、5％、10％、20％或25％并且最大是轴承圈2或3的最大径向尺寸部的50％、40％、30％。在图3所示的实施例中，凹陷33被构造为半圆形。
在其它未显示的实施例中，凹陷也可以具有所有可能的其它形状，例如v形、矩形、三角形、椭圆形或类似形状。区域27以及密封唇口17和9在径向上完全位于凹陷33中。在这种情况下，密封唇口9和17在凹陷33的区域中挤靠在外圈2和3上或者在凹陷33的区域中与该外圈2和3接触。加强体8在凹陷33的整个区域中与轴承圈2和3间隔开，并且仅在凹陷33以外的区域中抵靠在轴承外圈2和3上。
换句话说，一些实施例涉及例如用于具有双组件中央密封装置的载重汽车(THU：卡车轮毂单元)的车轮支承装置。密封装置例如可以制造为双组件压铸件。在一些实施例中，可因此实现柔性组件(即密封唇口)与刚性组件(例如加强体)的连接。TPE-U适合作为柔性组件的材料，该材料例如可被喷涂到由材料PA6或其它合成材料制成的构件上。为了进行加强，其它构件可以包括例如由玻璃纤维组成的纤维成分。通过双组件压铸件或加强体可以在一些实施例中实现对进行密封的接触面——也就是密封唇口——进行可靠定位。
在一些实施例中，刚性组件也可以利用长纤维加强。长纤维例如可以是以下纤维，即尺寸为密封装置7径向尺寸的至少单倍、两倍、五倍或十倍的纤维。在一些实施例中，可以由此实现材料——特别是加强体8——特别低的热膨胀和尽可能低的蠕变性状(Kriechverhalten)。在一些实施例中，可以过程安全(prozesssicher)并且成本较低地制造双组件密封装置(其也称为2K密封装置)。这可以例如通过要安装的组件数量得出。在某些情况下可实现的是，制造的成本比制造具有承载板的弹性体密封装置的成本更低，但同时有相同或相似的定位可靠性。
可以在所有可能的轴承单元中——例如在预安装的轴承单元、车轮支承装置(特别是载重汽车的轴承)——或也可以在变速器结构中使用根据上述实施例的轴承组合单元。所有可能的轴承——例如圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚珠轴承或类似轴承——均可以用作根据本发明的轴承单元中的轴承。
在前述说明书、所附权利要求书以及附图中公开的实施例和其各自的特征，对于单独地或以任意组合地实现以各种不同方式设计的实施例而言，都是有意义的和可实现的。在另外一些实施例中，也可以将在其它实施例中作为设备特征公开的特征作为方法特征来实现。此外，也可根据需要将在一些实施例中作为方法特征实现的特征在另外的实施例中作为设备特征实现。

Claims (10)

1.一种轴承组合单元(1)，其被构造用于相对于第二构件旋转支撑第一构件，所述轴承组合单元(1)具有以下特征：
第一轴承圈(2)；
第二轴承圈(3)，所述第一轴承圈(2)和所述第二轴承圈(3)分别以端面(4、5)在轴向上在接触位置(6)处发生相互接触；
密封装置(7)，其被构造用于针对介质来密封在所述第一轴承圈(2)和第二轴承圈(3)之间的缝隙；
所述密封装置(7)具有至少一个加强体(8)，所述加强体(8)的材料包括合成材料；以及
至少一个密封唇口(9)，其被构造用于抵靠在所述轴承圈(2)中的至少一个上，所述密封唇口(9)由比所述加强体(8)柔软的材料制成；
所述加强体(8)和所述密封唇口(9)以材料粘合方式彼此连接。
2.如权利要求1所述的轴承组合单元，其特征在于，所述密封唇口(9)包括热塑性弹性体。
3.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述加强体(8)的材料包括聚酰胺并且/或者纤维加强材料。
4.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述密封装置(7)包括两个密封唇口(9、17)，所述密封唇口(9、17)分别被构造用于抵靠在所述轴承圈(2、3)中的一个上。
5.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述加强体(8)具有T形截面，在从轴向定向的区域中径向突出的区域(27)的、轴向定向的端面(28、29)上，分别布置有密封唇口(9、17)。
6.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述加强体(8)的尺寸在轴向上至少两倍于所述密封唇口(9)的轴向尺寸。
7.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述密封装置(7)被设置成在轴向上与所述接触位置(6)重叠，在所述接触位置处所述第一轴承圈(2)抵靠在所述第二轴承圈(3)上。
8.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述轴承圈(2、3)中的每一个在径向朝向所述密封装置(7)的面上均具有凹部(31、32)，从而相对于所述面设置与所述接触位置(6)轴向重叠的凹陷(33)，所述密封装置(7)至少部分在径向上被布置到所述凹陷(33)中。
9.如前述权利要求中任一项所述的轴承组合单元，其特征在于，所述密封装置(7)在所述凹陷(33)中仅通过所述密封唇口(9、17)与所述轴承圈(2、3)发生直接的材料接触。
10.一种密封装置(7)，具有以下特征：
加强体(8)，所述加强体(8)的材料包括合成材料并且具有T形截面；以及
两个密封唇口(9、17)，其由比所述加强体(8)柔软的材料制成；
所述密封唇口(9、17)分别布置在所述加强体(8)的、代表T形截面中垂直部分的区域(27)的端面(28、29)上。
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