CN110268184B - 旋转引入装置和曲轴组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转引入装置，所述旋转引入装置包括静止构件(2)、旋转构件(3)、恰好一个轴承(4)，该轴承将所述旋转构件(3)支承在所述静止构件(2)上，和具有碳环(50)和弹性体环(51)的密封组件(5)，其中，所述碳环(50)在轴向方向(X‑X)上可运动地布置在所述旋转构件(3)和所述静止构件(2)之间，并且其中，所述密封组件具有在弹性体环上的第一密封区域(14)和在碳环(50)上的第二密封区域(15)。

Description

旋转引入装置和曲轴组件
技术领域
本发明涉及一种具有旋转构件和静止构件的旋转引入装置以及一种具有这种旋转引入装置的曲轴组件和一种内燃机。
背景技术
由现有技术已知不同构型的旋转引入装置，例如用于将介质从旋转的零件传递到固定的零件中或反之亦然。在此，在旋转的零件和固定的零件之间必须进行通常通过弹簧预紧实现的密封。然而，由此在密封件上产生大的摩擦，这显著降低设备和机器的效率。此外，在旋转的零件和固定的零件之间必须设置有通常通过设置两个轴承实现的轴承装置。然而，由此在轴向方向上产生较大的结构长度，这相应地导致更长的设备或者机器。
发明内容
本发明提出一种旋转引入装置，所述旋转引入装置包括静止构件、旋转构件、恰好一个轴承，所述轴承将所述旋转构件支承在所述静止构件上。还包括密封组件，所述密封组件具有碳环和弹性体环，其中，所述碳环在轴向方向上可运动地布置在所述旋转构件和所述静止构件之间，并且其中，所述密封组件在所述弹性体环上具有第一密封区域并且在所述碳环上具有第二密封区域，其中，所述碳环具有槽，在所述槽中布置有所述弹性体环，其中，所述槽在轴向方向上具有比所述弹性体环的宽度更大的宽度。
与此相对地，根据本发明的旋转引入装置具有以下优点：能够恰好仅使用一个轴承。此外，也可以省去设置对密封件施加预紧的弹簧或类似装置。根据本发明，通过在旋转引入装置的内部区域和外部区域之间的压差实现对密封区域的预紧。这根据本发明通过以下方式实现：所述旋转引入装置包括静止构件和旋转构件以及恰好一个轴承，该轴承将旋转构件支承在静止构件上。此外，还设置有包括碳环和弹性体环的密封组件。在此，碳环在轴向方向上可运动地布置在静止构件和旋转构件之间。碳环优选是石墨环。在此，密封组件包括在弹性体环上的第一密封区域和在碳环上的第二密封区域。
下面示出本发明的优选扩展方案。
优选地，碳环具有槽，在该槽中布置有弹性体环。由此，密封组件可以作为紧凑的构件被提供，使得该密封组件在旋转引入装置中仅需要小的空间需求。
进一步优选地，所述槽布置在石墨环的外周区域中。在此应注意的是，该槽布置在碳环的内周区域中也是可能的。
为了能够实现密封组件的尽可能灵活的轴向运动，所述槽在轴向方向上具有比弹性体环的宽度更大的宽度。由此，在槽中产生运动空间，使得在运行中在密封组件轴向运动时弹性体环不运动或仅最小地运动，并且碳环在充分利用槽中的运动空间的情况下实施轴向运动。
为了进一步便于和辅助轴向运动，所述槽具有向旋转引入装置的轴向方向倾斜的槽底部。此外，倾斜的槽底部还具有以下优点：在运行中经由通过弹性体环施加到塑料环上的弹力将该塑料环以一定的预紧压紧到第二密封区域上，以便实现可靠的密封。
进一步优选地，密封组件与轴承直接相邻地布置。在此优选地，第二密封区域在碳环上设置在轴承构件、尤其轴承内环或轴承外环和碳环之间。
特别优选地，第二密封区域在碳环上在此设置在旋转的轴承内环和石墨环的沿轴向方向指向的一侧之间。
进一步优选地，静止构件具有螺纹、尤其内螺纹。由此能够实现静止构件在另一构件、尤其曲轴上的可靠固定。
优选地，旋转引入装置的静止构件被导入到旋转构件的内部区域中。即旋转构件在静止构件的外周上旋转。由此例如可以实现在曲轴上的应用，所述曲轴能够与旋转构件，即在该应用情况下是旋转引入装置的外部构件连接。
进一步优选地，旋转构件在外周上具有工具放置区域。该工具放置区域例如是多边形、尤其六边形、或具有槽的工具放置区域或者类似结构。
进一步优选地，旋转引入装置还包括优选与密封组件直接相邻地布置的保护套、例如灰尘保护套。由此，密封组件布置在保护套和轴承之间。
密封组件的弹性体环优选是O型环。该O型环优选具有圆形横截面或者四边形横截面。然而，优选是圆形横截面，因为由此简化密封组件的轴向可运动性。替代地，弹性体环设置为橡胶孔盘，其中，该橡胶孔盘具有大于该橡胶孔盘厚度的径向宽度。橡胶孔盘尤其通过在轴向方向上的变形提供密封组件的轴向可运动性。
此外，本发明还涉及一种具有曲轴和根据本发明的旋转引入装置的曲轴组件。旋转引入装置布置在曲轴的自由端部上。在此特别优选，在曲轴和旋转引入装置之间设置螺纹连接。因此，旋转引入装置在旋转构件上具有与曲轴上的螺纹处于螺纹连接中的螺纹。在此，可以在旋转构件上设置内螺纹并且在曲轴上设置外螺纹，或在旋转构件上设置外螺纹并且在曲轴上设置内螺纹。
此外，本发明还涉及一种内燃机，所述内燃机包括根据本发明的具有旋转引入装置的曲轴组件。在此，曲轴优选布置在内燃机的负压区域中并且旋转引入装置提供与负压源、例如泵或内燃机的抽吸区域的连接。在旋转引入装置的静止构件上优选布置有管路、尤其软管或者类似装置。
根据本发明的旋转引入装置特别优选在小型内燃机中使用在曲轴的轴向端部上。小型内燃机尤其是两轮车的内燃机。旋转引入装置的应用优选是负压应用，在该负压应用中，在旋转引入装置的内部存在小于周围环境压力的负压。
附图说明
下面参照附图详细地说明本发明的优选实施例。在此，相同或功能相同的零件分别用相同的附图标记标明。在附图中示出：
图1根据本发明的第一实施例的旋转引入装置的示意性剖视图，
图2图1的旋转引入装置的放大的部分剖视图，
图3根据本发明的第二实施例的旋转引入装置的示意性剖视图，
图4至6第二实施例的旋转引入装置的单个构件的示意性立体视图，和
图7根据本发明的第三实施例的旋转引入装置的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参照图1和2详细地说明根据本发明的第一优选实施例的旋转引入装置1。
如从图1可看到，旋转引入装置1包括静止构件2和旋转构件3。静止构件2在该实施例中是管件，在该管件上布置有软管13。
因此，旋转构件3绕着静止构件2的外周布置并且具有在旋转引入装置的轴向方向X-X上设置的槽口，该槽口具有内螺纹9。
此外，旋转引入装置1还包括恰好一个轴承4，该轴承布置在静止构件2和旋转构件3之间。
轴承4包括多个滚动体40、轴承内环41和轴承外环42。轴承内环41与静止构件2连接并且轴承外环42与旋转构件3连接。在此，轴承4在旋转构件3中布置在第一凸肩30上。
因此，静止构件2借助轴承4支承在旋转构件3中。为了旋转构件3和静止构件2之间的密封而设置有密封组件5。该密封组件5包括碳环50以及弹性体环51，所述碳环在该实施例中是石墨环。
如从图1和2可看到，弹性体环51是具有圆形横截面的O型环。弹性体环51布置在碳环50中的槽52中。该槽52设置在碳环50的外周上。
槽52具有向轴向方向X-X倾斜的槽底部53。由于槽底部53的这种斜置，弹性体环51施加一定的预紧力到碳环50上，这被用于在碳环50的密封侧50a上的密封。如在图2中所示那样，碳环50在此在轴承内环41上密封。
如进一步从图2可看到，密封组件5布置在旋转构件3的第二凸肩31上。
根据本发明，碳环50在轴向方向X-X上可运动地布置在旋转构件和静止构件之间。该可运动性保证不必设置弹簧元件或类似元件用于施加恒定的大弹簧力到密封组件上。在此，在运行中通过大气侧100和密封组件内侧之间的压差保证密封。在此，在旋转引入装置的内部不但可以设置有负压而且可以设置有正压。因为不设置弹簧元件或类似元件，所以旋转引入装置1具有非常小的结构尺寸。
此外，可轴向运动的密封组件1可以保证：例如可以平衡轴承4的摆动运动和/或与旋转引入装置1连接的构件的运动。
如从图2可看到，碳环50中的槽52具有槽宽度B2，该槽宽度大于弹性体环51的宽度B1。由此，在槽52中产生运动空间6，该运动空间保证在图2中通过双箭头A表示的密封组件的轴向可运动性。
图2示出在旋转引入装置1的内部区域中存在负压的运行状态。如通过图2中的箭头所示，负压P0作用到碳环上，使得由于周围环境压力P1，密封组件5被压向轴承4的方向。在此，在保护套8和密封组件5之间设置有间隙7，在该间隙中存在周围环境压力P1。应注意的是，周围环境压力也可以经由保护套8作用到密封组件5上。
因此，在密封组件5上产生在弹性体环51上的第一密封区域14和在碳环50的密封侧50a和轴承4，在该实施例中是轴承的轴承内环41之间的第二密封区域15。
该实施例的旋转引入装置1被用在曲轴组件中，该曲轴组件除旋转引入装置1外还具有曲轴11。旋转引入装置1借助螺纹连接与曲轴11连接。在此，旋转引入装置1在旋转构件3上具有内螺纹9，并且曲轴11具有与内螺纹9接合的外螺纹12。为了将旋转引入装置1可靠且简单地固定在曲轴11上，旋转引入装置1还具有工具放置区域10。该工具放置区域10设置在旋转构件3的外周上并且优选是多边形。
此外，应注意的是，轴承4在旋转构件和静止构件之间可以借助力锁合连接布置在静止构件2上和旋转构件3上。替代地也可以是，轴承4设置为活动轴承而不与静止构件和/或旋转构件力锁合连接。
因此，在图1和2所示的第一实施例中，充分利用轴承4的不密封性，使得通过密封组件5产生周围环境压力P1和内部压力P0之间的压差。在该实施例中，密封组件5与旋转构件3一起旋转。因此，通过密封组件5朝轴承4方向的轴向运动，在轴承内环41上在第二密封区域15处产生碳环50和轴承内环之间的密封。因此，通过密封组件5的轴向可运动性产生类似活塞的密封组件用于在轴承4上的密封。
下面参照附图3至6详细地说明根据本发明的第二实施例的旋转引入装置1。
第二实施例的旋转引入装置1基本上相应于第一实施例的旋转引入装置，其中，密封组件5不同地构造。如从图3可看到，密封组件5具有同样设置为石墨环的碳环50。在碳环50中构造有槽52，所述槽在该实施例中具有平行于轴向方向X-X的槽底部53。在槽52中设置有弹性体环51，该弹性体环在第二实施例中构造为橡胶孔盘。该橡胶孔盘具有大于橡胶孔盘厚度D的径向宽度H。此外，密封组件5具有在图6中所示的支撑盘16。该支撑盘16由刚性材料、例如金属材料制成并且在轴向方向上支撑橡胶孔盘。此外，如从图3可看到，轴承4和密封组件5之间的布置在第二实施例中互换，即轴承4布置在旋转引入装置1的外侧，而密封组件5布置在轴承4和旋转构件3的第一凸肩30之间。在此，第二实施例的旋转引入装置1不但适用于负压应用而且也适用于正压应用。在此，在旋转构件3中还设置有压力管路17，经由该压力管路能够施加正压和/或负压。如果施加比作用到轴承4外侧上的周围环境压力更高的正压，则可轴向运动的密封组件5朝轴承4的方向移动。然后，轴承内环41在这里又用作与碳环50的密封侧50a的摩擦配对件。在此，支撑盘16尤其防止橡胶孔盘的膨胀，因为周围环境压力和正压之间的压差可以显著高于在施加负压时的压差。如果在密封组件5上施加有负压，则在向外指向的一侧，即指向轴承4的一侧和密封组件的内侧之间形成压差。由此，密封组件5朝第一凸肩30的方向移动。在此，在静止构件2上设置有环绕的凸缘20，该凸缘用作与碳环50的密封面。在图3中示出该具有负压的状态。在支撑盘16中设置有孔16a，使得周围环境压力可以直接作用到橡胶孔盘上。
图7示出根据本发明的第三实施例的旋转引入装置1。与前述实施例不同地，在第三实施例中，弹性体环51布置在旋转构件3的壳体槽35中。碳环50在该实施例中不设置槽。在此，弹性体环51的横截面是四边形的。密封组件5又布置在轴承4和旋转构件3上的第一凸肩30之间。在此，工作方式与在第二实施例中相同。第三实施例的旋转引入装置1不但适用于在旋转引入装置1的内部中的正压，而且也适用于负压。尤其为了在旋转引入装置的内部存在负压的情况下避免压出轴承4，在轴承4上设置有第一保险环61和第二保险环62。
因此，根据本发明可以提供尤其可以使用在具有曲轴11的曲轴组件中的旋转引入装置1。该旋转引入装置1可以在不占用大的轴向结构空间的情况下借助螺纹连接可靠地固定在曲轴11的轴向端部上。在此，旋转引入装置1不但适用于正压运行而且也适用于负压运行。

Claims (14)

1.一种旋转引入装置，所述旋转引入装置包括：
-静止构件(2)，
-旋转构件(3)，
-恰好一个轴承(4)，所述轴承将所述旋转构件(3)支承在所述静止构件(2)上，
-密封组件(5)，所述密封组件具有碳环(50)和弹性体环(51)，
-其中，所述碳环(50)在轴向方向(X-X)上可运动地布置在所述旋转构件(3)和所述静止构件(2)之间，和
-其中，所述密封组件(5)在所述弹性体环上具有第一密封区域(14)并且在所述碳环上具有第二密封区域(15)，其中，所述碳环(50)具有槽(52)，在所述槽中布置有所述弹性体环(51)，其中，所述槽(52)在轴向方向(X-X)上具有比所述弹性体环(51)的宽度(B1)更大的宽度(B2)。
2.根据权利要求1所述的旋转引入装置，其中，所述槽(52)布置在所述碳环(50)的外周区域中。
3.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述槽(52)具有向所述旋转引入装置的轴向方向(X-X)倾斜的槽底部(53)。
4.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述密封组件(5)与所述轴承(4)直接相邻地布置。
5.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述第二密封区域(15)在所述碳环(50)和所述轴承(4)之间设置在所述轴承(4)的轴承内环(41)或者轴承外环(42)上。
6.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述旋转构件(3)具有螺纹(9)。
7.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述静止构件(2)被导入到所述旋转构件(3)的内部区域中。
8.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述旋转构件(3)在外周上具有工具放置区域(10)。
9.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，所述旋转引入装置还包括保护套(8)，其中，所述碳环(50)布置在所述轴承(4)和所述保护套(8)之间。
10.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述弹性体环(51)是O型环。
11.根据权利要求1或2所述的旋转引入装置，其中，所述弹性体环(51)是具有径向宽度(H)的橡胶孔盘，所述径向宽度大于所述橡胶孔盘的厚度(D)。
12.根据权利要求6所述的旋转引入装置，其中，所述螺纹(9)是内螺纹。
13.一种曲轴组件，所述曲轴组件包括曲轴(11)和根据前述权利要求中任一项所述的旋转引入装置(1)。
14.根据权利要求13所述的曲轴组件，其中，所述旋转引入装置固定在所述曲轴(11)的轴向端部上。
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