CN110617329B - 用于自行车或摩托车的叉管的密封单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于叉管(10)的密封单元(20、30)，叉管(10)设置有衬套(12)和通过入口(13)被可滑动地引入到衬套(12)内侧的立管(11)，密封单元(20、30)安装在入口(13)中以进而与立管(11)可滑动地接合且设置有环形加强插入件(21)和柔性的环形主体(23)，柔性的环形主体(23)进而设置有被配置为与立管(11)滑动接触的两个防尘盖唇(25、35)(26)以及被强制且弹性地锁在入口(13)内的圆柱形静态密封元件(27)；圆柱形静态密封元件(27)在径向外部由具有相应的对称轴线(X)的圆柱形组装表面(27s)限定，对称轴线相对于第一防尘盖唇(25)的对称轴线(Y)偏心，从而确保至少第一防尘盖唇(25)在立管(11)上的恒定滑动接触。

Description

用于自行车或摩托车的叉管的密封单元
技术领域
本发明涉及一种用于自行车或摩托车的叉管(fork tube)的密封单元。
更特别地，密封单元或垫圈(gasket)具有“防尘盖”功能，即，它保护该应用(在这种情况下为叉管)免受外部污染物的影响，并且被设计为改善在使用期间密封唇在叉管的立管(stem)上的恒定接触。
将通过示例的方式描述自行车或摩托车的叉管，本密封单元的设计也能够用于需要类似性能改善的其他类型的应用。
背景技术
用于摩托车的叉管包括外衬套(outer lining)和在该衬套内侧滑动并通过入口(inlet opening)引入到衬套内侧的立管(stem)。滑动运动通过配置在立管与衬套之间的两个滑动套管(bush)来实现。通过将油引入衬管与立管之间的空腔并且使立管在油内滑动来对套管进行润滑。通过绕着位于衬套的边缘上且由立管穿过的入口安装在衬套上的密封单元而使该空腔被密封。
众所周知，自行车或摩托车的叉管总是以不正确的径向对齐方式操作。事实上，未对齐(/错位)归因于通过车辆或骑车者传递或者在任何情况下通过影响悬架的动态条件传递且作用在叉管上的载荷。由于叉管未安装在竖直位置，因此作用在叉管上的载荷的分量使叉管的立管与外衬套之间产生错位。
用于自行车或摩托车的叉管的已知类型的密封单元是轴对称的，因此在相同的对称条件下工作。因此，鉴于上述考虑，已知类型的密封单元可能难以跟随叉管的立管的动态(dynamics)。结果，它们的确保抵抗来自外部环境的污染物的密封作用的功能受到不利影响。灰尘进入叉管内产生两个方面的问题。首先，灰尘将导致密封件的密封唇损坏甚至破裂，从而导致润滑油损失。其次，由于第一个问题，油的损失将导致内部组件的损坏或错误操作，因此无法确保必要的性能特性。
这类问题的已知解决方案是减小密封单元的内径，从而增大密封单元的通过立管传递的径向载荷，并且还在频繁径向错位的情况下确保密封作用。然而，如可以理解的是，这种解决方案导致密封唇的工作条件不合适，结果由于摩擦而增大了被动阻力。
因此，需要设计一种用于自行车或摩托车的叉管的密封单元，其能够解决与叉管的立管的错位的这些问题并且没有上述缺点。
发明内容
本发明的第一个主要目的在于提供一种密封单元，其能够执行其在任何操作条件下相对于(/针对/抵抗)外部污染物的密封功能。该目的通过利用所述密封件的非对称设计来补偿叉管立管的径向错位而实现。事实上，通过设计非对称的密封单元，密封唇可以更容易地跟随叉管立管的错位。特别地，密封唇的轴线与密封单元的相对于其外径的轴线不重合。因此，这种错开(/偏移)配置补偿由径向载荷产生的错位。
根据本发明的另一目的，至少一个第一密封唇可以具有不恒定的厚度。例如，所述唇可以在大约180°的角度扇区上具有较大的厚度，而在其余的大约180°上其将具有较小的厚度。这个特征有助于精确地在发生错位的角度扇区中减小径向载荷的错位的影响。在与发生错位的角度扇区相对的其余的角度扇区中，具有较小厚度的唇将有助于减小由于摩擦而产生的被动阻力。
显然，非对称的密封单元可以沿着其径向外边缘设置有适当的凸起，以在将密封件(/密封单元)组装在叉管上的过程中确保所述密封件(/密封单元)的正确定向(/取向)。
根据本发明，通过具有在所附的独立权利要求中描述的特征的用于自行车或摩托车的叉管的密封单元来实现这些和其他目的以及优点。
根据所附的从属权利要求中指明的特征来描述本发明的进一步优选的和/或特别有利的实施方式。
附图说明
现在将参照示出本发明的实施方式的非限制性示例的附图来描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的安装在自行车或摩托车叉上的叉管的密封单元的纵向截面图；
图2是根据图1的密封单元的放大比例的细节；
图3是根据图1的密封单元的纵向截面图，其中，能够看见密封单元与叉管之间的错位；
图4是根据本发明的可选实施方式的用于自行车或摩托车叉的叉管的密封单元的纵向截面图，其中，能够看见密封单元、叉管与厚度不均匀的第一密封唇之间的较小错位；以及
图5示出了根据图4的密封单元的平面图，其中，能够看见用于在组装期间使密封单元正确定向的凸起。
具体实施方式
现在参照图1和图2，数字10其整体上表示自行车或摩托车叉(/前叉/后平叉)(fork)的叉管(fork tube)，叉管设置有密封单元20。
在最常见的应用中，叉管10用于形成用于自行车或摩托车的叉，叉包括能够通过两个板连接到自行车或摩托车的转向管的两个平行的叉管。
叉管10包括绕着对称轴线S的两个同轴的管11和12，两个同轴的管11和12能够在彼此内部伸缩地滑动，在本说明书的后续部分中，这些管被称为“立管(stem)11”(径向内管)和“衬套(/衬套管/衬管)(lining)12”(径向外管)。衬套12设置有用于引入能够在衬套12内侧滑动的立管11的轴向外入口13。
密封单元20被锁在衬套12的入口13内侧并且包括环形加强插入件21和由有弹性的柔性材料制成的环形主体23。环形插入件21用作用于柔性的环形主体23的支撑元件，并用作用于支撑密封单元在其操作期间所承受的轴向载荷的加强件，在这个示例中，环形插入件21具有带凸缘的圆柱形部分。在加强环21的轴向外侧，由有弹性的柔性材料(例如橡胶)制成的环形主体23形成具有动态密封功能的第一锥形防尘盖唇25，其配置在入口13的外侧并且在轴向向外方向和径向向内方向上会聚，从而与立管11滑动接触。根据优选的实施方式，第一防尘盖唇25通过位于形成在唇25的径向外表面中的槽内的周向弹簧28而在径向向内方向上被夹持。同样具有动态密封功能的第二唇部26从共同的根部29朝向第一防尘盖唇25延伸，在轴向上配置在第一唇25和入口13的内侧，并且如第一唇25那样在轴向向外方向和径向向内方向上会聚，从而与立管11滑动接触。
柔性的环形主体23还形成圆柱形静态密封元件27，该圆柱形静态密封元件27在径向外部由圆柱形表面27s限定，并且在环形加强插入件21与衬套12之间被强制地且弹性地锁在衬套12的入口13内侧。
现在参照图3，密封单元20以纵向剖视图示出，其示出了密封单元20的非对称性，更特别地，示出了密封单元20的相对于其径向外径(即，限定圆柱形静态密封元件27的径向外径)的对称轴线X与第一防尘盖唇25的对称轴线Y之间的偏心距“e”。根据图3中示出的示例，该偏心距“e”具有0.3mm的值。利用密封单元的这种非对称设计，第一防尘盖唇25和第二唇26可以更容易地跟随立管11的错位。特别地，密封唇的轴线与所述密封件的外轴线不重合，并因此不与立管的轴线重合。因此，这种错开(/偏移)配置补偿了由径向载荷产生的错位。
参照图4和图5，这示出了根据本发明的可选实施方式的密封单元30。根据该实施方式，密封单元在密封单元30的相对于其径向外径(即，限定圆柱形静态密封元件27的径向外径)的对称轴线X与第一防尘盖唇35的对称轴线Y之间仍然具有偏心距“e”。然而，在这种情况下，偏心距较小并且具有0.15mm的值。此外，根据该实施方式，第一防尘盖唇35可以具有不均匀的厚度。在图4中示出的示例中，唇35可以在大约180°的角度幅度上具有较大的厚度“s”(例如厚度“s”等于1.8mm)，而在其余的180°中，它将具有较小的厚度“t”(例如厚度“t”等于1.6mm)。这种特性有助于精确地在发生错位的角度扇区中减小径向载荷的错位的影响。在与发生错位的角度扇区相对的其余(/剩余)角度扇区中，具有较小厚度的唇将有助于减小由于摩擦引起的被动阻力(passive resistance)。事实上，根据叉的组装角度，密封单元以不同的方式工作。特别地，位于叉的前方的密封部分的工作动作与位于叉的后方的密封部分的工作动作不同，术语“前”和“后”是相对于摩托车的行驶方向来定义的。
因此，通过改变所述密封件的非对称性并且可选地还改变第一防尘盖唇的厚度而能够克服根据现有技术的密封单元的缺点。所进行的结构计算以及所执行的一系列实验测试已经表明，密封单元的相对于其外径的轴线X与第一防尘盖唇的轴线Y之间的偏心距“e”的值必须大于0.5mm。根据应用的载荷情况，该范围由密封作用/摩擦阻力之间的折衷来限定。通过相同的计算，还已经能够限定第一防尘盖唇35的厚度s和厚度t之间的比(/比率)：如果存在以下条件，则该比是合适的：
1.05<s/t<1.3
最后，参照图5，清楚的是，非对称密封单元20、30可以设置有沿着其径向外边缘形成的适当的凸起27'。以这种方式，在将密封单元组装在叉管上的过程中，将容易且直接(/明确)地使密封单元正确地定向(/取向)。
因此，通过本发明，特别是归因于密封单元的非对称设计，能够根据设计条件确保防尘盖唇始终在立管上正确地工作。
此外，归因于防尘盖唇具有不同的厚度，确保所述唇在更不利的侧部上正确地工作，在更不利的侧部处所述唇具有能够承受较大应力作用的较大厚度。同时，由于在另一侧部，即在其余的180°上，具有较小厚度的唇产生较小的摩擦阻力，因此减小了整体摩擦。
总的来说，所描述的两个特征(非对称和可变厚度)改善了密封单元“跟随”立管的能力，因此确保了对外部污染物有较好的密封作用。
除了如上所述的本发明的实施方式之外，应该理解，许多其他变型是可能的。还必须理解，所述实施方式仅为示例，并不限制本发明的主题，也不限制其应用，也不限制其可能的构造。相反，尽管上面提供的描述能够使本领域技术人员至少以其构造的示例中的一个示例来实现本发明，但是必须理解的是，在不脱离如所附权利要求中所限定的、按字面上和/或根据其合法等同物来解释的本发明的范围的情况下，所描述的组件的多种变型是可行的。

Claims (7)

1.一种用于自行车或摩托车叉的叉管(10)的密封单元(20、30)，其中：
-所述叉管(10)包括内管或立管(11)以及外管或衬套(12)，所述衬套(12)设置有入口(13)，所述入口(13)用于使所述立管(11)沿着所述立管(11)的滑动轴线(S)引入到所述衬套(12)内侧；
-密封单元(20、30)安装在所述入口(13)中以与所述立管(11)可滑动地接合，并且包括柔性的环形主体(23)和用于加强的环形加强插入件(21)，所述柔性的环形主体(23)设置有：
-两个防尘盖唇(25、35)(26)，从所述环形主体(23)的共同的根部(29)起始并且朝向共同的对称轴线(X)会聚，并且被配置为与所述立管(11)滑动接触；所述两个防尘盖唇(25、35)(26)的第一防尘盖唇(25、35)配置在所述入口(13)的外侧，所述两个防尘盖唇(25、35)(26)的第二防尘盖唇(26)在轴向上配置在所述第一防尘盖唇(25、35)与所述入口(13)的内侧，和
-圆柱形静态密封元件(27)，在所述环形加强插入件(21)与所述衬套(12)之间被强制地且弹性地锁在所述入口(13)中；
所述密封单元(20、30)的特征在于，所述圆柱形静态密封元件(27)在径向外部由具有相应的对称轴线(X)的圆柱形安装表面(27s)限定，在将所述密封单元安装于所述入口之前所述对称轴线(X)至少相对于所述第一防尘盖唇(25)的对称轴线(Y)偏心，从而保证在所述密封单元安装在所述入口中时至少所述第一防尘盖唇(25)在所述立管(11)上的恒定滑动接触。
2.根据权利要求1所述的密封单元(20)，其特征在于，所述圆柱形静态密封元件(27)的对称轴线(X)与至少所述第一防尘盖唇(25)的对称轴线(Y)之间的偏心距(e)的值小于0.5mm。
3.根据权利要求2所述的密封单元(20)，其特征在于，所述偏心距(e)具有等于0.3mm的值。
4.根据权利要求2所述的密封单元(30)，其特征在于，所述偏心距(e)具有等于0.15mm的值。
5.根据权利要求2或4所述的密封单元(30)，其特征在于，至少所述第一防尘盖唇(35)在180°的角度扇区上具有第一厚度(s)并且在其余的180°的角度扇区上具有第二厚度(t)，所述第一厚度(s)大于所述第二厚度(t)，并且所述第一厚度(s)与所述第二厚度(t)之间的比被包含在如下区间中：使得1.05<s/t<1.3。
6.根据权利要求5所述的密封单元(30)，其特征在于，所述第一厚度(s)等于1.8mm，所述第二厚度(t)等于1.6mm。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的密封单元(20、30)，所述密封单元设置有沿着所述密封单元的在轴向上且在径向上的外边缘形成的凸起(27')，所述凸起(27')被构造为在将所述密封单元组装在所述叉管(10)上的过程中使所述密封单元正确地定向。
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