CN114402144A - 轮轴承单元 - Google Patents

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卢卡斯·施劳特
贝恩德·巴特尔
布兰科·卡塔纳
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Abstract

本发明涉及一种轮轴承单元，该轮轴承单元具有至少一个外环(4)和至少两个内环(3)，在所述至少一个外环与所述至少两个内环之间设置有在保持架中被导引的滚动元件，两个相邻的内环通过其相互面对的轴向端面(6)彼此承靠，并且设置有密封装置(8)以对两个内环的界面进行密封，密封装置由环形保持元件(10)形成，并且在保持元件上设置有至少一个密封元件(11)，所述密封元件呈密封环(12)的形式，该密封环具有与保持元件接触的至少两个接触点和在每种情况下与一个内环接触的至少一个接触点，接触点中的至少一个接触点设计成使得所述至少一个接触点具有平坦面。

Description

轮轴承单元
技术领域
本发明涉及轮轴承单元，特别是用于机动车辆的轮轴承单元。
背景技术
当通常由至少两个轮轴承单元组成的轮轴承不能在汽车车间中进行正确安装时，使用具有预组装的压配合滚子轴承单元的例如用于商用车辆的轮轴承单元。
对于轮轴承的安装而言，清洁的工作环境和众多的预防措施是正确安装所必不可少的。不幸的是，这些措施在某些条件下不能得到遵从。一般而言，滚动空间的污染通常会导致轮轴承使用寿命的损失。其他类型的轴承、特别是在汽车领域中也会出现同样的问题。
可以设想到使用可更换的轮轴承单元，可更换的轮轴承单元的滚动空间不需要在安装期间打开，并且因此没有污染滚动空间的风险。然而，在这种情况下，材料的成本相对较高，从而使得轮轴承昂贵。
为此，过去已经开发了所谓的插入式轮轴承单元、特别是插入式锥形滚子轴承单元，插入式轮轴承单元可以在预安装的状态下进行交付和运输，而不必在安装期间或其他情况下不必要地显露滚动空间。在预组装状态下，插入式轮轴承单元被侧向按压到轮架中或者按压到轮毂中或轮毂上。
这种锥形滚子轴承具有轴向作用和径向作用的密封装置，其中，径向作用的密封装置对端面接触的两个内环之间的间隙进行密封。在若干示例性实施方式中，密封环始终在两个内环的径向内侧上布置于公共环形凹槽中，该环形凹槽由两个内环的相互面向的端面的区域中的凹陷形成。由这些凹陷形成的用以接纳密封环的公共环形凹槽在每种情况下具有矩形的横截面几何形状。
为了达到期望的密封性能，也意在允许轴承的内部空间与环境之间的压力均衡或者允许其通风，在变型中以不同方式设计的密封环在每个情况下包括金属夹持元件，该金属夹持元件在内环的形成环形凹槽的方向上对密封环施加径向接触压力并将密封环紧固在环形凹槽中并且允许压力均衡。在这方面，已知的密封环都是相对昂贵的橡胶金属部件，这些密封环由于它们的设计而不允许滚子轴承的内部空间的气密密封。
从WO 97/42425 A1中还已知一种作为轮轴承安装在车辆的轮毂中的双列锥形滚子轴承。该锥形滚子轴承的两件式内环借助于密封系统来防止不期望的物质比如来自车轴区域的油的进入，该密封系统覆盖两个内环的相邻的端面并且布置在轴承的内部空间中。这种密封系统由两个O形环组成，两个O形环中的一个O形环形成在内环中的每个内环的外周上的相关联的环形凹槽中。所述两个O形环也由金属环径向环绕，金属环以密封的方式将所述两个O形环按压抵靠相关联的内环。从DE 39 15 624 A1中已知的四列滚子轴承呈现了类似的设计，但没有使用O形环，而是以不同方式设计的密封装置，该密封装置插入到内环上的具有矩形横截面的公共环形凹槽中并且由金属板环保持。
最后，从DE 36 21 381 A1中已知一种具有多部分的内环和外环的双列滚子轴承。在该滚子轴承的情况下，外环借助于间隔环彼此轴向间隔开，而内环借助于具有U形横截面的安装环连接，安装环的腿部接合在内环中的相应分配的周向凹槽中。
在该滚子轴承中，外环借助于间隔环彼此轴向间隔，而内环借助于具有U形横截面的安装环连接，安装环的腿部接合在内环中的相应分配的周向凹槽中。在两种情况下，可以预料到性能的劣化和滚子轴承的轴承寿命的缩短。在一些实施方式中存在批评，例如，彼此抵靠的两个内环的轴向支撑不充分，使得异物可能克服位于内环的端面之间的分界线的区域中的密封。在其他实施方式中的情况下，可以借助于单独的金属板环或通过结合在密封件的具有足以用于密封目的的效果的橡胶材料中的金属板环来将密封件按压成抵靠内环，这些密封环被判定为制造起来相对昂贵。。
发明内容
本发明基于的目的是提供一种能够可靠地密封以抵抗外部影响的车轮轴承单元。
根据本发明，该目的通过一种轮轴承单元来实现，该轮轴承单元具有至少一个外环和至少两个内环，在所述至少一个外环与所述至少两个内环之间设置有在保持架中被导引的滚动元件，两个相邻的内环通过它们相互面对的轴向端面彼此承靠，并且设置有密封装置以对两个内环的界面进行密封，密封装置由环形保持元件形成，并且在保持元件上设置有至少一个密封元件，所述密封元件呈密封环的形式，密封环具有与保持元件接触的至少两个接触点和在每种情况下与一个内环接触的至少一个接触点，接触点中的至少一个接触点设计成使得所述至少一个接触点具有平坦面。
本发明基于以下知识：从现有技术中已知的中心密封件是轴向张紧的并且因此进行轴向密封。然而，轮轴承单元的轴向张紧力不足导致中心密封件的轴向张紧力不足并且因此不能正确密封。
根据本发明，在密封装置的保持元件中设置有密封元件，密封元件设计成使得密封元件具有与保持元件接触的至少两个径向接触点和在每种情况下与一个内环接触的至少一个径向接触点，并且接触点中的至少一个接触点设计成使得所述至少一个接触点具有平坦面。该平坦面增加了在密封装置的区域中产生的粘附力，这可以提高密封性能。在从现有技术中已知的尖表面的情况下，始终需要附加的介质在密封上施加所需的压力。根据本发明的实施方式的另一优点是，接触点及其接触区域在整个使用寿命期间保持不变。此外，平坦面防止密封元件在使用寿命期间发生折叠。因此，根据本发明，设置有气密密封和自锁密封装置，气密密封和自锁密封装置可靠且不费力地防止异物的进入和/或防止润滑剂经由内环的抵接的端面迁移进入或离开轮轴承单元的布置有滚动元件的空间。
根据本发明的实施方式，密封元件具有至少一个引入倒角，其中，引入倒角由第一角度和第二角度形成。角度的大小通常取决于周围部件的引入倒角。有利地，第一角度至少是15°。第二角度被设计成稍陡并且至少是20°。引入倒角允许密封元件被简单地推动到内环上。
优选地，密封元件具有取决于材料硬度的最小轮廓厚度。为了确保密封效果不降低，最小轮廓厚度必须以下述方式进行选择：结合所选的材料硬度，密封唇缘对周围部件施加足够大的接触力以保证足够的密封效果。最小轮廓厚度也以下述方式进行选择：在密封元件材料上存在介质和可能的化学表面应力以及温度应力的情况下，基本的密封功能继续由充分未受损的芯材料提供。例如，密封元件的最小轮廓厚度与最小高度的比率可以为85肖氏A：最小6:1或70肖氏A：最小8:1。
根据本发明的实施方式，密封装置布置在内环的公共环形凹槽中，内环的公共环形凹槽由内环的相互面向的端面的区域中的凹陷形成。通过提供该密封装置，可以使密封元件实现充分的径向张紧。另外，凹陷在相应的内环上形成边缘，这些边缘同时用于对密封装置进行对准、对中和定位。
根据本发明的替代性实施方式，保持元件被设计成U形并且具有借助于周向腹板连接的两个侧环。这确保了密封元件在轮轴承单元的组装和操作期间固定地保持在保持元件中。另外，这可以防止密封元件的轴向移位。
优选地，侧环中的至少一个侧环形成定位辅助件，该定位辅助件在环形凹槽的边缘上对中并定位。
优选地，侧环中的至少一个侧环具有至少一个中断部。有利地，若干中断部设置成围绕圆周均匀分布在两个侧环上。这使得能够在保持元件的制造期间实现具有成本效益的脱模。另外，保持元件的这种设计便于密封元件的组装，以及在轮轴承单元上的最终组装。
根据本发明的实施方式，密封环由橡胶弹性材料制成。这使得可以实现密封元件在保持元件中的特别良好的嵌套。
优选地，保持元件由塑料制成。
优选地，滚动元件设计为锥形滚子。然而，滚动元件也可以是适用于重型商用车辆或者用于高负荷传动的针形滚子、柱形滚子、桶形滚子或球形滚子。替代性地，还可以设想到球形滚动元件。
附图说明
下面参照三个附图示出了本发明的两个示例性实施方式。在附图中：
图1示出了根据本发明的轮轴承单元的纵向截面，
图2示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的纵向截面，
图3示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的纵向截面，
图4示出了图3中所示的密封装置的放大图，
图5示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的纵向截面，
图6a示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的位置变化的图示，
图6b示出了从现有技术已知的轮轴承单元的密封装置的位置变化的图示，
图7示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的立体图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的轮轴承单元1的纵向截面。轮轴承单元设计为双列锥形滚子轴承2。锥形滚子轴承2具有内环3和外环4。锥形滚子5布置在由内环3和外环4形成的运转表面之间，该锥形滚子在运转表面上滚动。
两个内环3中的每个内环的一个端面6相互承靠并且因此形成界面7。设置有密封装置8以对该界面7进行密封。如从图1中可以看出，两个内环3形成环形凹槽9。这是由两个内环3中的相应的凹陷形成的。
密封装置8由环形保持元件10形成，环形保持元件上设置有至少一个密封元件11。密封元件被设计为密封环12。密封环12由橡胶弹性材料制成。现在参照图2、图3和图4来对密封元件11进行更详细说明。密封环12具有与保持元件10接触的两个接触点13、14以及与各个内环3接触的接触点15、16。借助于这种特殊的设计，密封环12在安装期间被径向地按压抵靠内环3并相应地径向张紧。这提供的优点是，即使内环3轴向移位，密封元件11的径向密封或径向张紧仍然不受影响。
接触点13、14、15、16中的至少一个接触点被设计成使得所述至少一个接触点具有平坦面X。该平坦面增加了在密封装置8的区域中产生的粘附力，这可以提高密封性能。在从现有技术中已知的密封元件11的尖表面的情况下，始终需要附加的介质在密封上施加所需的压力。根据本发明的实施方式的另一优点是，接触点13、145、15、16及其接触区域在整个使用寿命期间保持不变。此外，平坦面防止密封元件11在使用寿命期间发生折叠。
密封元件11具有至少一个引入倒角，并且其中，引入倒角由第一角度a和第二角度b形成。角度a、b的大小通常取决于周围部件的引入倒角。有利地，第一角度至少是15°。第二角度被设计成稍陡并且至少是20°。引入倒角允许密封元件11被简单地推动到内环3上。
如从图5中还可以看出，密封元件11具有最小轮廓厚度y。最小轮廓厚度取决于材料的硬度。为了确保密封效果不降低，最小轮廓厚度必须以下述方式进行选择：结合所选的材料硬度，密封元件11对周围部件施加足够大的接触力以保证足够的密封效果。最小轮廓厚度也以下述方式进行选择：在密封元件材料上存在介质和可能的化学表面应力以及温度应力的情况下，基本的密封功能继续由充分未受损的芯材料提供。
图6a和图6b示出了根据本发明的轮轴承单元的密封装置的位置变化以及从现有技术中已知的轮轴承单元的密封装置的位置变化。图6a示出了根据本发明的实施方式，并且图6b使用了来自现有技术的密封元件22。如从图6a中可以看出，密封元件11的密封效果与密封元件11在密封件本身的轴向移动或内环3的轴向移动L期间的位置变化无关。接触点13、14、15、16始终被设计为平坦面X并且在任何移动期间保持不变。相比之下，图6b示出了接触点23受到密封元件22的轴向移动L的影响。尖的接触点23在轴向移动L期间发生折叠，并且因此在位置改变后接触点被最小化。
图7示出了密封装置8的设计。保持元件10被设计成U形并且具有借助于周向腹板19连接的两个侧环17、18。这确保了密封元件11固定地保持在保持元件8中。
如还可以看出的，侧环设计成使得侧环具有围绕圆周分布的若干中断部20、21。侧环17、18同时形成定位辅助件，该定位辅助件在环形凹槽9的边缘上对中并定位。
附图标记说明
1 轮轴承单元 2 锥形滚子轴承 3 内环 4 外环 5 锥形滚子 6 端面 7界面 8 密封装置 9 环形凹槽 10 保持元件 11 密封元件 12 密封环 13 接触点14 接触点 15 接触点 16 接触点 17 侧环 18 侧环 19 腹板 20 中断部 21 中断部 22 现有技术的密封元件 23 接触点 X 平坦面 a 第一角度 b 第二角度 y最小轮廓厚度 L 轴向移动。

Claims (9)

1.一种轮轴承单元，所述轮轴承单元具有至少一个外环(4)和至少两个内环(3)，在所述至少一个外环与所述至少两个内环之间布置有在保持架中被导引的滚动元件，两个相邻的内环(3)通过其相互面对的轴向端面(6)彼此承靠，并且设置有密封装置(8)，以对所述两个内环(3)的界面进行密封，所述密封装置(8)由环形保持元件()形成，并且在所述保持元件(10)上设置有至少一个密封元件(11)，所述密封元件(11)呈密封环(12)的形式，所述密封环具有与所述保持元件(10)接触的至少两个接触点(13、14)和在每种情况下与一个内环(3)接触的至少一个接触点(15、16)，其特征在于，所述接触点(13、14、15、16)中的至少一个接触点设计成使得所述至少一个接触点具有平坦面(X)。
2.根据权利要求1所述的轮轴承单元，其中，所述密封元件(11)具有至少一个引入倒角，并且其中，所述引入倒角由第一角度(a)和第二角度(b)形成。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的轮轴承单元，其中，所述密封元件(11)具有取决于材料硬度的最小轮廓厚度(y)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的轮轴承单元，其中，所述密封装置(8)布置在所述内环(3)的公共的环形凹槽(9)中，所述环形凹槽由所述内环(3)的相互面向的端面(6)的区域中的凹陷形成。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的轮轴承单元，其中，所述保持元件(10)被设计成U形并且具有借助于周向腹板(19)连接的两个侧环(17、18)。
6.根据权利要求4所述的轮轴承单元，其中，所述侧环(17、18)中的至少一个侧环形成定位辅助件，所述定位辅助件在所述环形凹槽(9)的边缘上对中并定位。
7.根据权利要求4所述的轮轴承单元，其中，所述侧环(17、18)中的至少一个侧环具有至少一个中断部(20、21)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的轮轴承单元，其中，所述密封元件(12)由橡胶弹性材料制成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的轮轴承单元，其中，所述保持元件(10)由塑料制成。
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