CN110030277B - 悬架轴承单元和配备有该单元的支撑柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的悬架轴承单元(10)，包括：上杯(40)、下杯(30)和介于绕着主轴线(X10)相对于彼此转动的上杯(40)与下杯(30)之间的轴承(20)。悬架轴承单元还包括至少一个密封件(50、60)，密封件(50、60)位于设置在下杯和上杯当中的第一元件(30)的一个面(32、33)上的中空壳体(35、36)中。中空壳体(35、36)包括在周向上间隔开的多个突出肋(35C、36C)，所述肋(35C、36C)突出到密封件(50、60)的基部(51、61)中。

Description

悬架轴承单元和配备有该单元的支撑柱
技术领域
本发明涉及一种悬架轴承单元，尤其是麦弗逊式(“麦弗逊式悬架轴承单元”或“MSBU”)。本发明还涉及一种用于机动车辆的支撑柱，包括减震器和像这样的悬架轴承单元。本发明的领域是悬架系统尤其是汽车悬架系统的领域。
背景技术
以本身已知的方式，汽车悬架系统包括支撑车辆的轮轴和车轮的支撑柱。悬架轴承单元布置在支撑柱的上部、与车轮和地面相对、位于悬架弹簧与跟车辆的车身外壳成一体的上构件之间。弹簧绕着减震器活塞杆布置，其末端可以连接到车辆的车身外壳。
悬架轴承单元包括：轴承、下杯、上杯和布置在杯之间的至少一个密封件。悬架轴承单元的不同的组成元件可以以塑料材料成型，杯可以通过刚性的插入件来加强，尤其是由金属制成，以便增大其机械强度。上杯介于轴承的上圈与上构件之间，而下杯介于轴承的下圈与悬架弹簧之间。因此，悬架轴承单元适于在悬架弹簧与车辆的车身外壳之间传递轴向力，同时允许轴承的圈之间的相对角(度)运动。
期望在侵蚀性环境中实施像这样的悬架轴承单元(尤其是MSBU型式的悬架轴承单元)。例如，车辆可能在淹水、尘土飞扬或泥泞的道路上行驶，然后被用高压水射流清洁。在这些状况下，水或其它固体污染颗粒的进入可能会发生在悬架轴承单元中，特别是在轴承中，对它们各自的使用寿命和性能产生不利的结果。集成于悬架轴承单元的一个或多个密封件被设置以便防止进入悬架轴承单元。
文献FR-A1-2 989 634特别描述了一种配备有特别有效的密封件的悬架轴承单元。该密封件由热塑性材料制成，成型在悬架轴承单元的下杯上。该密封件设置有大致环形的基部，所述基部具有为基部赋予大致平行六面体轴向截面形状的圆柱形内(表)面和径向环形表面，其(/基部)被适配成容纳在设置于所述下杯的一个外部面上的中空壳体中。密封件还设置有两个大致环形的密封唇，密封唇从环形基部延伸以便与上杯的一部分接触，每个密封唇设置有预制的肘部，其使得能够保持令人满意的密封，同时保持与另一个杯的恒定接触。
然而，通过成型而在密封件与下杯之间实现的化学结合可能不足以确保所述密封件的维持，尤其是在这两个杯之间的(/发生)高的相对移位的情况下。于是上杯将导致密封唇严重变形，结果，密封件的基部产生张力，该张力能够导致密封件与下杯之间(发生)局部脱离。
发明内容
本发明的目的是提出一种意在解决该缺点的改进的悬架轴承单元。
为此目的，本发明涉及一种用于机动车辆的悬架轴承单元，包括：上杯，其意在用于安装在与车辆的车身外壳成一体的上构件中；和下杯，其意在用于形成悬架弹簧用的支撑装置。所述上杯和所述下杯借助于介于所述上杯与所述下杯之间的至少一个轴承而绕着主轴线相对于彼此可转动地安装。所述悬架轴承单元还包括至少一个密封件，所述密封件由热塑性材料制成并且为大致环形形状，所述密封件包括基部，所述基部成型于大致环形的中空壳体中，所述中空壳体设置在所述下杯和所述上杯当中的第一元件的面上，所述密封件还包括至少一个密封唇，所述密封唇为从所述基部延伸的大致环形形状，以便与所述上杯和所述下杯当中的第二元件的一部分滑动接触，所述密封件被适配成保护所述轴承免受水或污染颗粒(的)进入。
根据本发明，所述中空壳体包括在周向上间隔开的多个突出肋，所述肋突出到所述密封件的基部中。
因此，本发明使得能够改善密封件与杯的整体性，以便确保悬架轴承单元的密封，并相应地确保其可靠性和使用寿命预期。
实际上，一个或多个密封件在杯的中空壳体的表面上的成型产生了化学结合，从而确保了密封(件)的维持。突出到成型于中空壳体中的密封件的基部内的肋产生了用于在密封件与下杯之间进行附加化学结合的多个附加表面。
另外，突出(的)肋形成沿轴向定向的表面，从而形成密封件的基部相对于杯的转动抵接的装置。实际上，在杯向密封件的接触着的至少一个唇施加高的转动扭矩的情况下，唇可能在转动方向上变形结果可能造成基部变形。突出的肋使得能够确保基部在其中空壳体中保持就位，从而防止基部在其壳体中的所有转动。
此外，通过这些肋，改善了杯(以及进而悬架轴承单元)的总体刚度，从而确保了中空壳体的加强，尤其是在径向上。
根据本发明的其它有利但非强制性的特征，单独或组合使用：
-密封件由热塑性材料制成，尤其是聚乙烯PTE或聚氨酯TPU。
-上杯和下杯当中的第一元件由塑料材料制成，例如PA66或PA6。
-下杯包括在第一面上的中空壳体，所述第一面在轴向上朝向悬架轴承单元的外部定向。
-下杯包括在第二面上的中空壳体，所述第二面在轴向上朝向悬架轴承单元的内部定向。
-中空壳体包括为所述壳体赋予大致平行六面体轴向截面形状的圆柱形表面和径向环形表面。
-肋各自在中空壳体的圆柱形表面与径向环形表面之间延伸。
-肋在中空壳体中在周向上等间隔地(at regular intervals)间隔开。
-从密封件的基部延伸的所述至少一个密封唇包括至少一个预制的肘部，所述肘部位于唇的延伸直到密封件的基部的第一部分与唇的延伸直到密封唇在第二元件上的支撑末端的第二部分之间。
-预制的肘部朝向轴承向后(/折回)(set back)。
-轴承为滑动轴承。
-轴承包括至少一列滚动元件，所述滚动元件介于绕着主轴线相对转动的两个圈之间。
-轴承为角接触轴承。
-滚动元件为球。
-滚动元件通过环形保持架而被保持等间隔地在周向上间隔开。
本发明还涉及一种用于机动车辆的支撑柱，包括如上面提到的减震器和悬架轴承单元。
附图说明
通过阅读以下说明将更容易理解本发明，所述说明仅通过非限制性示例给出并且是参照附图而做出，在附图中：
-图1是根据本发明的悬架轴承单元的局部轴向截面图；
-图2是图1中细节I的较大比例的截面图，仅示出了在悬架轴承单元的下杯上的中空壳体中的密封件；
-图3是悬架轴承单元的下杯的细节的从上方视角观察的图。
具体实施方式
在图1至图3中示出了悬架轴承单元10，其被适配成配备支撑柱(support strut)(这里未示出)，其中支撑柱集成在机动车辆的悬架系统中，以这种方式使得支撑车辆的轮轴和车轮(这里出于简化的目的并未示出)。
悬架轴承单元10包括单个角接触轴承20、下杯(lower cup)(/上座/上轴承座)30、上杯40、外部密封件50和内部密封件60。当车辆的悬架系统静止时，单元10及其组成元件(constituent elements)在整体上展现出绕着中心轴线X10的旋转形式。杯30和杯40在它们之间界定出单元10的内部壳体(/内部容纳部)(internal housing)70，轴承20和密封件50与60被容纳在内部壳体70中。
轴承20包括内圈21、外圈22、以及一列滚动元件23，在本情况下为球，以角接触的状态布置在圈21与圈22之间，位于保持架24中。圈21和圈22优选是金属的并通过压制而形成。圈21和圈22中的每一者形成轴承20内的滚动元件23用的滚道。轴承20优选为角接触轴承，以便限制使用中(/运行中)的单元10中的内力(internal forces)和摩擦。
作为另一种选择，轴承可以包括多列滚动元件，滚动元件可以是一些其它型式，例如滚子。作为另一种选择，轴承可以是滑动轴承。作为另一种选择，所述单元可以包括多个轴承。
上杯40是环形的并且包括中间部分40A、外部部分40B和内部部分40C。中间部分40A大致(essentially)径向延伸并且包括凹入表面，该凹入表面利用倾斜支撑部来接纳轴承20的内圈21。外部部分40B从中间部分40A的外边缘沿下杯30的方向轴向延伸。内部部分40C从中间部分40A的内边缘沿下杯30的方向轴向延伸。
下杯30是环形的并且包括轴向部分30A、径向部分30B、以及位于单元10内部的部分30C。部分30A形成中空圆柱(形)，部分30B朝向单元10的外部径向延伸。部分30A和30B一起形成L形，在其(/该L形的)谷部(valley)形成悬架弹簧3的支撑表面31。内部部分30C从径向部分30B沿上杯40的方向轴向延伸。
下杯30包括朝向悬架轴承单元10的外部轴向定向的第一面32和朝向悬架轴承单元10的内部轴向定向的第二面33。下杯30的外部的第一面32上的内部部分30C被上杯40的外部部分40C轴向围绕。下杯30的内部的第二面33上的内部部分30C轴向围绕上杯40的内部部分40B。
内部部件30C包括在内部面33上的凹入表面，该凹入表面利用倾斜支撑部接纳轴承20的外圈22。
下杯30还在其外部的第一面32上设置有大致环形的第一中空壳体35，第一外部密封件50安装在该中空壳体35中。中空壳体35包括为所述壳体35赋予大致平行六面体形的(parallepipedal)轴向截面形状的圆柱形表面35A和径向环形表面35B。壳体35在下杯30的外部面32上打开(/敞开/开口)(open)。
下杯30还在其内部的第二面33上设置有大致环形的第二中空壳体36，第二内部密封件60安装在该中空壳体36中。中空壳体36包括为所述壳体36赋予大致平行六面体形的轴向截面形状的圆柱形表面36A和径向环形表面36B。壳体36在下杯30的内部面33上打开。
杯30和杯40由塑料材料制成，例如PA66或PA6。有利的是，下杯30可以包括由刚性材料(例如金属)制成的插入件37，从而改善所述杯的刚度并进而改善单元10的刚度。根据另一种选择(这里未示出)，上杯也可以包括加强插入件。
悬架弹簧3布置支撑在(一方面在下侧)活塞减震器的主体与(另一方面在上侧)配备悬架轴承单元10的下杯30的支撑表面31之间。弹簧3围绕轴向部分30B和轴线X10盘绕(/卷绕)(coiled around)。弹簧3能够根据施加在车辆的悬架系统上的应力而弹性变形。弹簧3沿上轴向方向施加抵靠杯30的轴向力，杯30将这些力传递到单元10。在图1的示例中，弹簧3与杯30直接接触，而没有中间组成部件。作为另一种选择，减震器元件可以被介于(/插入在)下杯与弹簧之间，以这种方式使得减弱振动。
下杯30和上杯40限定出壳体(housing)70，轴承20安装在壳体70中。壳体70在径向上被限定在上杯的外部部分40B与内部部分40C之间、在轴向上被限定在上杯的中间部分40A与下杯的径向部分30B和内部部分30C之间。壳体70一方面朝向单元10的外部、在上杯40的外部部分40B的边缘与下杯30的轴向部分30A之间打开，另一方面朝向单元10的内部、在上杯40的内部部分40C的边缘与下杯30的径向部分30B之间打开。为了确保安装有轴承20的壳体70的密封，外部密封件50和内部密封件60被安装在杯30与杯40之间，紧邻壳体70中的这些开口并以这种方式使得构建轴承20的框架(frame the bearing)。
外部密封件50和内部密封件60由热塑性材料制成，例如聚乙烯PTE或聚氨酯TPU，并均为大致环形形状。
外部密封件50包括基部51，基部51成型在设置于下杯30的第一外部面32上的大致环形的中空壳体35中。基部51具有与中空壳体35的形状匹配的形状。更确切地说，基部51设置有与中空壳体35的圆柱形表面35A的形状匹配的形状的圆柱形表面以及与所述壳体35的径向环形表面35B的形状匹配的形状的径向环形表面。
外部密封件50还包括两个大致环形形状的密封唇52和53，这两个密封唇52和53从基部51朝向单元10的外部延伸，以便与上杯的外部部分40B的内部面滑动接触。这两个唇52和53各自与基部51形成不同的(distinct)倾斜角度。另外，这两个密封唇52和53中的每一个分别包括预制的肘部(/预成型的弯头)(preformed elbow)54和55，所述肘部位于延伸直到密封件50的基部51的第一唇部与延伸直到密封唇在上杯40上的支撑末端的第二唇部之间。像这样的预制的肘部允许赋予密封唇一定的柔韧性，从而允许即使在下杯与上杯之间的(/发生)重的(heavy)相对径向移位的情况下每个唇也能够与上杯处于恒定接触。有利的是，预制的肘部54和55被设定为朝向轴承20向后(/折回)(set back)，以这种方式使得防止唇的任何剥离(peeling back)(例如在高压水射流的情况下)。
内部密封件60包括基部61，基部61成型在设置于下杯30的第二内部面33上的大致环形的中空壳体36中。基部61具有与中空壳体36的形状匹配的形状。更确切地说，基部61设置有与中空壳体36的圆柱形表面36A的形状匹配的形状的圆柱形表面以及与所述壳体36的径向环形表面36B的形状匹配的形状的径向环形表面。
内部密封件60还包括大致环形形状的密封唇62，密封唇62从基部61朝向单元10的内部延伸，以便与上杯40的内部部分40C的内部面滑动接触。唇62与基部61形成倾斜角度。另外，密封唇62包括预制的肘部64，肘部64位于延伸直到密封件60的基部61的第一唇部与延伸直到密封唇在上杯40上的支撑末端的第二唇部之间。有利的是，预制的肘部64被设定为朝向轴承20向后。
根据本发明，中空壳体35和36中的每一者分别包括多个突出(的)肋35C和36C，这些突出肋在周向上间隔开。所述肋35C和36C分别突出到外部密封件50和内部密封件60的基部51和61内。
外部中空壳体35的肋35C各自在所述壳体35的圆柱形表面35A与径向环形表面35B之间延伸，并且各自限定出大致三角形形状。以类似的方式，内部中空壳体36的肋36C各自在所述壳体36的圆柱形表面36A与径向环形表面36B之间延伸，并且各自限定出大致三角形形状。
有利的是，设置在外部中空壳体35中的肋35C在周向上以等间隔(regularintervals)间隔开。以类似的方式，设置在内部中空壳体36中的肋36C在周向上以等间隔间隔开。作为另一种选择，肋不以等间隔间隔开。
外部密封件50成型在下杯30的外部中空壳体35中。由此所述密封件50的基部51以与所述中空壳体35的形状和表面匹配的方式形成。因此肋35C突出到密封件50的基部51的内部并在整个圆周上突出。以类似的方式，内部密封件60成型在下杯30的内部中空壳体36中。由此所述密封件60的基部61以与所述中空壳体36的形状和表面匹配的方式形成。因此肋36C突出到密封件60的基部61的内部并在整个圆周上突出。
密封件50和60分别成型到下杯30的中空壳体35和36的表面35A、35B、35C和36A、36B、36C上产生了化学结合(chemical bond)，从而确保了密封件的保持。分别突出到(分别成型于壳体35和36的)密封件50和60的基部51和61中的肋35C和36C产生了多个附加表面，以用于在密封件50和60与下杯30之间进行附加(/额外的)化学结合。
突出肋35C和36C形成沿轴向定向的表面，从而分别形成密封件50和60的基部51和61相对于下杯30的转动抵接装置。在上杯40对接触着的密封件50和60的唇52、53和/或62分别施加高转动扭矩的情况下，密封件(的唇)可能在转动方向上变形，结果，可能造成基部51和/或61分别变形。突出肋35C和36C使得能够确保基部51和61分别在其中空壳体35和36中保持就位，从而防止基部在其壳体中的所有转动。
因此，本发明使得能够改善密封件50和60与下杯30的整体性(integrity)，以便确保悬架轴承单元10的密封，并相应地确保其可靠性和使用寿命预期。
此外，通过这些肋35C和36C，改善了下杯30(以及相应的悬架轴承单元10)的总体刚度，从而确保了中空壳体35和36的加强，尤其是在径向上。
作为前述实施方式中的任一者的另一种选择，仅下杯30的第一外部面32上的中空壳体35包括多个肋35C。作为另一种选择，仅下杯30的第二内部面33上的中空壳体36包括多个肋36C。
在图1至图3中所示并且如上所述的悬架轴承单元10包括两个外部和内部密封件。作为另一种选择(这里未示出)，悬架轴承单元可以包括单个如前所述的内部密封件或外部密封件。另外的密封件可以有利地由迷宫式密封件或由任何其它合适的装置替换。
在图1至图3中所示并且如上所述的悬架轴承单元10提出了在设置于下杯的中空壳体中成型外部密封件和内部密封件。作为另一种选择(这里未示出)，如前所述的密封件中的至少一个被成型在设置于上杯的中空壳体中。
作为另一种选择，外部和/或内部密封件可以包括单个密封唇或多个密封唇。作为另一种选择，密封件还可以包括：第一唇，其不与另一杯接触并形成迷宫式的第一阻碍件(barrier)；和第二唇，其与杯滑动接触。
上面已经描述了具有预制的肘部的密封唇，尽管作为另一种选择，密封唇可以不展现出像这样的预制的肘部。
另外，不同的实施方式的技术特征可以整体地以及仅对于它们中的一些(进行)彼此组合。如此，悬架轴承单元可以在成本、性能和实施简便性方面适合(adapted)。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的悬架轴承单元(10)，包括：
-上杯(40)，其意在用于安装在与车辆的车身外壳成一体的上构件中，
-下杯(30)，其意在用于形成悬架弹簧(3)用的支撑装置，
-轴承(20)，其介于绕着主轴线(X10)相对于彼此转动的所述上杯(40)与所述下杯(30)之间，和
-至少一个密封件(50、60)，其由热塑性材料制成并且为大致环形形状，所述密封件(50、60)包括基部(51、61)，所述基部(51、61)成型于大致环形的中空壳体(35、36)中，所述中空壳体(35、36)设置在所述下杯和所述上杯当中的第一元件的面(32、33)上，所述密封件(50、60)还包括至少一个密封唇(52、53、62)，所述密封唇(52、53、62)为从所述基部(51、61)延伸的大致环形形状，以便与所述上杯和所述下杯当中的第二元件的一部分滑动接触，所述密封件(50、60)被适配成保护所述轴承(20)免受水或污染颗粒的进入，
其特征在于，所述中空壳体(35、36)包括在周向上间隔开的多个突出肋(35C、36C)，所述肋(35C、36C)突出到所述密封件(50、60)的基部(51、61)中。
2.根据权利要求1所述的悬架轴承单元，其特征在于，由热塑性材料制成的密封件(50、60)由聚乙烯PTE或聚氨酯TPU制成。
3.根据权利要求1或2所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述上杯和所述下杯当中的第一元件由塑料材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述下杯(30)包括在第一面(32)上的中空壳体(35)，所述第一面(32)在轴向上朝向所述悬架轴承单元(10)的外部定向。
5.根据权利要求1或2所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述下杯(30)包括在第二面(33)上的中空壳体(36)，所述第二面(33)在轴向上朝向所述悬架轴承单元(10)的内部定向。
6.根据权利要求1或2所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述中空壳体(35、36)包括为所述中空壳体(35、36)赋予大致平行六面体轴向截面形状的圆柱形表面(35A、36A)和径向环形表面(35B、36B)。
7.根据权利要求6所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述肋(35C、36C)各自在所述中空壳体(35、36)的圆柱形表面(35A、36A)与径向环形表面(35B、36B)之间延伸。
8.根据权利要求1或2述的悬架轴承单元，其特征在于，所述肋(35C、36C)在所述中空壳体(35、36)中在周向上等间隔地间隔开。
9.根据权利要求1或2所述的悬架轴承单元，其特征在于，从所述密封件(50、60)的基部(51、61)延伸的所述至少一个密封唇(52、53、62)包括至少一个预制的肘部(54、55、64)，所述肘部(54、55、64)位于唇的延伸直到所述密封件(50、60)的基部(51、61)的第一部分与唇的延伸直到所述密封唇(52、53、62)在所述第二元件上的支撑末端的第二部分之间。
10.根据权利要求9所述的悬架轴承单元，其特征在于，所述预制的肘部(54、55、64)朝向所述轴承(20)向后。
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