CN115614395A - 密封装置及相关的车辆传动总成 - Google Patents

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达尼埃莱·杜赫
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Abstract

车辆传动总成(1)，包含的滚动轴承(3)具有由第一环形隔板(11)和第二环形隔板(13)构成的密封装置(10)。所述第一隔板(11)与静止轴承外圈(5)相连，所述第二隔板(13)与旋转轴承内圈(4)相连。其中，第一和第二隔板(11、13)径向外侧的第一和第二L形部(18、19)在轴向上从轴承(3)突向等速万向节(2)。第一L形部18具有第一和第二环形唇(14、15)，与第二L形部(19)之间形成迷宫密封径向序列(22、27、28)。第三环形密封唇(16)在径向上位于所述迷宫密封径向序列的下游，通过滑动接触与第二隔板(13)配合。装配在第二L形部(19)上的编码器(20)具有环形突部(21)，与第一密封唇(14)形成第一迷宫密封(22)。

Description

密封装置及相关的车辆传动总成
技术领域
本发明涉及一种密封装置，被设计用于嵌入(/插入在)两个相对转动的构件之间，使得以流体密封的方式密封由这两个构件限定的环向腔室。
尤其是，本发明涉及一种用于滚动轴承的密封装置。甚至更具体而言，本发明涉及一种可被用于车辆轮毂单元的密封装置，介于轮毂单元在使用中(/在使用期间)转动的径向内圈和在使用中静止的(/固定的)径向外圈之间。
本发明还涉及一种车辆传动总成(/用于车辆的传动组件)(transmissionassembly for vehicles)，在典型情况下为车辆驱动轮的驱动轴，在其内侧或称“舱内侧”设置有这样的密封装置(“舱内侧”也被简化缩写为“IB”)。
背景技术
在车辆传动总成中，等速接头(/等速万向节)(constant velocity joint)与滚动轴承的径向内圈在角度上一体(/同步一体)(angularly integrally)连接，所述内圈进而与车辆的驱动轮连接(要么通过其位于等速万向节对侧的法兰端与驱动轮直接相连，要么通过其中装配的法兰销或法兰轴与驱动轮间接相连)，并且与等速接头的旋转部分在角度上一体(/同步一体)连接。所述内圈因此在使用中是旋转的。滚动轴承的外圈则以已知的方式直接或者间接连接至车辆的悬架立柱，因而在使用中是静止不动的。
滚动轴承的内圈和外圈之间限定出环形空间，用以容纳使内圈能够相对于外圈旋转的滚动体。这种环形腔室须由一对密封装置保护起来，防止诸如水、灰尘或者泥浆之类的外部污染物进入。其中，第一密封装置被设置在车辆的外侧或称“舱外侧(outboard，缩写为OB)”，即面向车轮，第二密封装置则被设置在所述的“舱内侧”，即面向车辆的内部。
位于舱内侧的密封装置通常在车辆行驶过程中承受大部分外部污染物，因而从通常由一个或者一个以上的滑动接触式环形密封唇形成的液体密封的角度而言，是最为承受压力的那个密封装置。然而，尽管滑动接触唇与滑动配合的相应密封表面的高度干涉能够确保最优的液体密封，但在另一方面也会增加摩擦以及由此导致的车辆在行驶途中的能耗，同时还造成滑动接触唇的磨损。
不仅如此，如果污染物抵达滑动接触唇，它们会被后者所阻挡，但也会对后者造成损害，从而以反常的(anomalous)方式增加后者的磨损。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的密封装置，能够克服现有技术的缺点，同时制造简单，成本低廉，而且总体尺寸紧凑。
本发明的进一步目的在于提供一种具有长期高度可靠性的车辆传动总成(/用于车辆的传动组件)(transmission assembly for vehicles)。
因此，本发明提供一种能被嵌入两个相对旋转构件(尤其是滚动轴承或者轮毂单元的内、外圈)之间的密封装置以及配备有这种密封装置的车辆传动总成，它们具有随附技术方案中限定的区别特征。
附图说明
以下结合附图描述本发明，图中显示本发明的各种非限制性实施例，其中：
图1以示意图的形式显示由本发明实现的车辆传动总成的正视径向截面图，出于简化目的，仅部分结构被显示，其余部分未被显示；
图2以示意图的形式和更大的比例显示图1所示的包含有本发明所述密封装置的车辆传动总成的细节径向截面图；以及
图3再次以示意图的形式和更大比例显示本发明所述密封装置的细节径向截面图。
具体实施方式
参见图1～3，数字1在总体上指代车辆传动总成(/传动组件)，所述传动总成被设置为以机械的方式将旋转动作传向车轮(已知，故未显示)。
传动总成1包括等速接头(/等速万向节)(constant velocity joint)2和已知类型的滚动轴承和/或轮毂单元3，所述滚动轴承和/或轮毂单元3进而包括相对于轴线A彼此同轴并且围绕轴线A彼此相对转动的径向内圈4和径向外圈5。
特别是，内圈4以已知的方式(出于简化目的未予显示)与同为已知的等速接头2同步一体连接，外圈5以已知的方式与已知的车辆悬架立柱6固定连接。在本具体实施例中，外圈5位于悬架支柱6内部座(/座孔)(seat)7的内侧或者对侧。因此，内圈4在使用中与等速接头2围绕轴线A一起旋转。
密封装置10被嵌设在内圈4和外圈5之间，用以保护在内、外圈4和5之间滚动的滚动体(已知，为简化图示未予显示)，使所述内、外圈4和5能够在使用中彼此相对转动。
此处和下文对本发明非限制性实施例的描述将提及滚动轴承或轮毂单元3的内圈4和外圈5，但显然这种描述也适用于任何一对相对旋转的同轴(concentric)机械构件。
因此，本发明的密封装置10是那种可被嵌入相对转动的第一机械构件4和第二机械构件5之间的类型，尤其是在优选情况下，能被嵌入部分构成车辆传动总成1的滚动轴承或轮毂单元3的圈4和5之间。
密封装置10包含大致刚性的第一环形隔板11和大致刚性的第二环形隔板13，所述第一环形隔板11与弹性体第一环形部件12连接为一体，所述第二环形隔板13被设置为与第一隔板11同轴，并且面对所述的弹性体第一环形部件12。
隔板(screens)11和13由(例如，钢制)冲压金属板按照已知的方式制成。弹性体环形部件12被共同模塑(co-moulded)在隔板11上，通过硫化胶合(vulcanization gluing)，采用已知的工艺与隔板11固定为一体(意为除非断裂，否则无法与后者分离)。
弹性体环形部件12上设置有多处在轴向和/或径上延伸的环形密封唇14、15和16，从第一隔板11突向第二隔板13。
在图示的非限制性示例中，唇14、15和16均被设置为相对于它们同心和同轴的轴线A倾斜，因此兼具轴向和径向走势(development)。
在附图中，隔板11、13、圈4、5和唇14、15、16是在未变形的情况下未按比例显示的，在它们被显示相互重叠的地方，是标识它们以过盈(/干涉)(interference)方式接合在一起。
例如，隔板11以图中所示的方式被装配在外圈5的径向内侧，而隔板13则以图中所示的方式被过盈装配在内圈4的径向外侧。类似地，可以看出，环形唇16为滑动接触密封唇，与隔板13以干涉方式接合，而唇14、15则为迷宫式密封唇，与隔板13形成非接触配合。
根据本发明的第一方面，第一隔板11以其径向外部18形成其第一径向外部。所述第一径向外部18具有L形的径向截面(因而以下亦简称“第一L形部”)，被设置为，如图中所示，能够在使用中在相对旋转的第二机械构件5的轴向外侧(在本具体实施例中，为外圈5的轴向外侧)局部延伸。
类似地，第二隔板13以其径向外部19形成其第二径向外部。所述第二径向外部19具有L形径向截面(因而以下亦简称“第二L形部”)，被设置为面对第一L形部18，并且与后者在轴向和径向上间隔开。
第一L形部18面向隔板13被辅以弹性体部件12，分别具有第一和第二环形密封唇14、15。所述环形密封唇14、15与第二L形部19非接触配合，从而与后者形成第一和第二隔板11、13之间在位置上相互串联的(in series)迷宫密封径向序列，如图中可见。
此外，第一隔板11还具有第三环形密封唇16，在径向上位于密封唇14、15的内侧，即由密封唇14、15形成的所述迷宫密封径向序列的径向内侧。密封唇16以滑动接触和预定的轴向干涉与第二隔板13配合。
环形密封唇14、15和16与弹性体环形部件12通过使用相同的弹性材料和一次性压制操作形成为一体，从而能够弹性变形。
第二隔板13被设置为在隔板11的对侧与第二弹性体环形部件20(也可以由非严格弹性体的合成材料制成)形成为一体(此处说法应被理解为与前述说法含义相同)。所述第二弹性体环形部件20优选被设置为用于形成已知的转速信号元件或者编码器，例如，包含可磁化(magnetizable)或电导材料，并且具有沿圆周边缘，例如，由峰和/或谷交变、磁化或非磁化区、或者具有相反极性的磁化区形成的不连续区域。在任何情况下，环形部件20都被设置为能够生成由已知传感器P(以虚线显示)感测到的信号，所述传感器P被设置为其自身轴线垂直于轴线A。
根据本发明的一个方面，第二弹性体环形部件20还在其径向外侧设置有环形突部21，所述环形突部(annular overhang)21在轴向上延伸，从第二隔板13突向第一隔板11。
根据本发明的一个方面，第一环形密封唇14在径向上位于第二和第三环形密封唇15和16的外侧，并且向环形突部21突伸(extends projecting)，与后者限定出第一和第二隔板11、13之间的第一环形间隙22(图2和3)。所述第一环形间隙22形成在径向上位于最外侧的第一迷宫密封，构成以串联方式实施液体防护(以下简称“串联液体防护”)的所述迷宫密封径向序列的一部分。
第一环形密封唇14从环形突部21的径向内侧向后者突伸(extends projecting)，使得构成第一迷宫密封的环形间隙22是位于突部21径向内侧的径向间隙。
第二隔板13径向外侧的L形部19包含第一套筒部23(图2和3)，相应位于隔板11径向外侧L形部18的第一套筒部24的径向内侧，并且在轴向和径向上与后者间隔开(/形成间隔)。
L形部19进一步包含第一法兰部25，在径向上从第一套筒部23向外延伸，相应面对L形部18的第一法兰部26。
环形部件20及相应的环形突部21被一体装配在L形部19的该法兰部25上，而第一和第二环形密封唇14和15则分别装配在第一L形部18第一法兰部26的径向外侧和径向内侧。
第一和第二环形密封唇14和15限定出第一和第二L形部18和19之间的第一环形腔室27，所述第一环形腔室27形成/构成在径向上居于中间的第二迷宫密封，所述第二迷宫密封构成串联液体防护的所述迷宫密封径向序列的一部分。
此外，第二环形唇15向L形部19的第一套筒部23突伸，与后者限定出第一和第二隔板11、13之间的第二环形间隙28。所述第二环形间隙28形成/构成第三迷宫密封28，在径向上位于串联液体防护的所述迷宫密封径向序列的最内侧。
第二唇15从径向外侧向L形部19的第一套筒部23突伸，以便形成第三迷宫密封的环形间隙28为径向间隙，在径向上位于套筒部23的外侧。
在优选情况下，径向间隙28具有小于径向间隙22的径向幅值。
径向外侧L形部18的套筒部24被设置为在使用中与第二构件(在本具体实施例中为固定外圈5)在角度上成一体地(/同步一体)适配(fitted angularly integral)，使L形部18的法兰部26在使用中相应位于该第二构件(即外圈5)的轴向外侧并且与后者齐平。
第一隔板11进一步包含第二法兰部29(图2和3)，在L形部18的径向内侧从套筒部24的第一端部30延伸。法兰部26在法兰部29的对侧从套筒部24位于所述第一端30对侧的第二端31延伸。
第二和第三环形密封唇15和16在隔板11和13的L形部18和19的径向内侧限定出第一和第二隔板11、13之间的第二环形腔室32。所述第二环形腔室32在径向上位于第三环形唇16的外侧，被构造为拦截可能穿过第一和第二唇14、15的任何外部污染物C(由图1中箭头表示)。
在必要和适当的情况下，该第二环形腔室32也可以被有益地充以润滑脂33(图3)。
从截止目前的描述可以看出，根据本发明的一个区别方面，隔板13径向外侧的L形部19在轴向上位于第一隔板11的外侧，位置(/移位)(displaced)朝向等速接头2。
在L形部19的径向内侧，第二隔板13包含从套筒部23的第一端34延伸的第二法兰部36(图2和3)，所述第二法兰部36被设置为相应面对第一隔板11位于其L形部18径向内侧的第二法兰部29。法兰部25在径向上从套筒部23位于其第一端34对侧的第二端35向外延伸。
进一步在L形部19的径向内侧和法兰部36的径向内侧，隔板13进一步包含第二套筒部37(图2)，与套筒部23平行相对，并且被设置为在使用中与相对旋转的第一构件(在本具体实施例中为转动内圈4)在角度上成一体(/同步一体)适配，使第二L形部19在使用中位于相对旋转的第一构件(即内圈4)的轴向外侧。
根据本发明的一个方面，传动总成1配备有截止目前描述的密封装置10，所述密封装置10具有与旋转内圈4一体相连的第二隔板13和与静止外圈5一体相连的第一隔板11。
此外，隔板11径向外侧L形部18的第一法兰部26和隔板13的整个径向外侧L形部19在轴向上都位于内圈4的外侧，从而占据滚动轴承或轮毂单元3与等速接头2之间轴向空间S的一部分，以便装配在第二隔板13径向外侧L形部19的法兰部25上的优选限定转速信号元件或编码器的环形部件20的径向外缘38与悬架立柱6用于滚动轴承或轮毂单元3的座(/座孔)7的径向内侧侧壁39一起形成预定的轴向间隙40。轴向间隙40形成悬架立柱6与第二隔板13之间的迷宫密封。
这种迷宫密封40在径向上位于串联液体防护的所述迷宫密封序列22、27和28的上游，是在使用中外部污染物C首先作用的第一迷宫密封。
归因于径向外缘38与内圈4一体旋转的事实，大部分污染物C甚至无法到达第一迷宫密封22；此外，由于下游迷宫密封28的存在，任何穿过迷宫密封22的污染物C都被收集在环形腔室27内，并且，由于隔板13的旋转，至少有部分污染物C会被排出腔室27之外，以致腔室27充当另外一个迷宫密封；然而，少量穿过腔室27和迷宫密封28的污染物C并未抵达滑动接触唇16，因为它们被阻挡在腔室32中，以致唯一产生摩擦的密封唇16仅遭受有限的磨损，从而以最优方式运行，并且可被设置为具有最小干涉，以便在保持对污染物C相同密封效率的同时，降低能耗和磨损。
悬架立柱6的座(/座孔)(seat)7与等速接头2之间限定出针对任何外部污染物C的环形离心腔41(图1)。所述离心腔41在内部由第二旋转隔板13限定，在第二隔板13的对侧设置有由悬架立柱6与等速接头2之间限定的径向环形间隙42。所述间隙42被设置为用于排除外部污染物C，例如，通过形成等速接头2的适宜外部形状，能够赋予间隙42以促进污染物C排出的文丘里效应(Venturi effect)形状。
本发明的目的因此全部得以实现。

Claims (10)

1.一种密封装置(10)，能被嵌入相对旋转的第一和第二构件(4、5)，尤其是滚动轴承或轮毂单元(3)的圈(4、5)之间，所述密封装置(10)包含大致刚性的环形第一隔板(11)和大致刚性的环形第二隔板(13)，所述第一隔板(11)与第一弹性体环形部件(12)连接为一体，所述第二隔板(13)与第一隔板(11)同轴布置，并且面对所述的第一弹性体环形部件(12)，所述第一弹性体环形部件(12)上设置有多个环形密封唇(14、15、16)，在轴向和/或径向上延伸，从第一隔板(11)突向第二隔板(13)；
其特征在于：
(i)第一隔板(11)具有径向截面为L形的第一径向外部(18)，以下简称第一L形部(18)，被设置为在使用中至少部分在第二构件(5)轴向外侧延伸；
(ii)第二隔板(13)具有径向截面为L形的第二径向外部(19)，以下简称第二L形部(19)，被设置为面对第一L形部(18)，并且在轴向和径向上与后者间隔开；
(iii)第一L形部(18)具有第一和第二环形密封唇(14、15)，与第二L形部(19)非接触配合，从而与后者形成所述第一和第二隔板(11、13)之间位置彼此串联用于液体防护的迷宫密封径向序列(22、27、28)；
(iv)第一隔板(11)进一步具有第三环形密封唇(16)，位于所述第一和第二环形密封唇(14、15)和所述迷宫密封径向序列(22、27、28)的径向内侧，并且以滑动接触的方式和预定的轴向干涉与第二隔板(13)配合。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述第一、第二和第三环形密封唇(14、15、16)与第一弹性体环形部件(12)形成为一体；第二隔板(13)被设置为在第一隔板(11)的对侧与第二弹性体或合成环形部件(20)形成为一体，所述第二弹性体或合成环形部件(20)在优选情况下被设置为用于形成转速信号元件或编码器，并且被设置为在其径向外侧具有环形突部(21)，所述环形突部(21)在轴向上延伸，从第二隔板(13)突向第一隔板(11)；所述第一环形密封唇(14)在径向上位于第二和第三环形密封唇(15、16)的外侧，向环形突部(21)突伸，与后者限定出所述第一和第二隔板(11、13)之间的第一环形间隙(22)，所述第一环形间隙(22)形成所述迷宫密封径向序列(22、27、28)中在径向上位于最外侧的第一迷宫密封(22)。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于：所述第一环形密封唇(14)从环形突部(21)的径向内侧向后者突伸。
4.根据前述权利要求2或3所述的密封装置，其特征在于：第二隔板(13)的第二L形部(19)由第一套筒部(23)和第一法兰部(25)形成，所述第一套筒部(23)布置在第一L形部(18)相应的第一套筒部(24)的径向内侧，在径向和轴向上都与后者间隔开；所述第一法兰部(25)在第二L形部(19)的第一套筒部(23)的径向外侧延伸，面对第一L形部(18)相应的第一法兰部(26)；所述环形突部(21)被装配在第二L形部(19)的第一法兰部(25)上，而所述第一和第二环形密封唇(14、15)则被分别装配在第一L形部(18)的第一法兰部(26)的径向外侧和径向内侧；所述第一和第二环形密封唇(14、15)在所述第一和第二L形部(18、19)之间限定出第一环形腔室(27)，形成所述迷宫密封径向序列(22、27、28)在径向上居于中间的第二迷宫密封(27)；并且，所述第二环形密封唇(15)向第二L形部(19)的第一套筒部(23)突伸，使得与后者限定出所述第一和第二隔板(11、13)之间的第二环形间隙(28)，所述第二环形间隙(28)形成所述迷宫密封径向序列(22、27、28)在径向上位于最内侧的第三迷宫密封(28)。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于：所述第二环形密封唇(15)在第二L形部(19)第一套筒部(23)的径向外侧向第一套筒部(23)突伸。
6.根据权利要求3～5中任意一项所述的密封装置，其特征在于：第一L形部(18)的第一套筒部(24)被设置为在使用中与第二构件(5)在角度上一体适配，使第一L形部(18)的第一法兰部(26)在使用中相应位于第二构件(5)的轴向外侧并且与后者齐平；所述第一隔板(11)还包括在第一L形部(18)的径向内侧从第一L形部(18)第一套筒部(24)的第一端(30)延伸的第二法兰部(29)，第一L形部(18)的第一法兰部(26)在第二法兰部(29)的对侧从第一L形部(18)第一套筒部(24)的与所述第一端(30)相对的第二端(31)延伸。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的密封装置，其特征在于：第二和第三环形密封唇(15、16)在所述第一和第二L形部(18、19)的径向内侧限定出所述第一和第二隔板(11、13)之间的第二环形腔室(32)，所述第二环形腔室(32)在径向上位于第三环形密封唇(16)的外侧，被设置为能够拦截任何越过第一和第二密封唇(14、15)的外部污染物(C)；所述第二环形腔室(32)被设置为在有用或者必要的情况下可被充以润滑脂(33)。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的密封装置，其特征在于：第二L形部(19)被设置为在轴向上位于第一隔板(11)的外侧。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的密封装置，其特征在于：在第二L形部(19)的径向内侧，始于第二L形部(19)第一套筒部(23)的第一端(34)，第二隔板(13)包含第二法兰部(36)和第二套筒部(37)，所述第二法兰部(36)布置为面对第一隔板(11)在第一L形部(18)径向内侧相应的第二法兰部(29)，所述第二套筒部(37)与第一套筒部(23)平行相对，被设置为在使用中与能够相对旋转的第一构件(4)在角度上一体适配，使第二L形部(19)在使用中位于相对旋转的第二构件(5)的轴向外侧；第二L形部(19)的第一法兰部(25)在径向上从第一套筒部(23)的与所述第一端(34)相对的第二端(35)向外延伸。
10.一种车辆传动总成(1)，包含滚动轴承和/或轮毂单元(3)，所述滚动轴承和/或轮毂单元(3)的径向内圈(4)与等速接头(2)在角度上一体联接，径向外圈(5)与车辆悬架立柱(6)固定联接，在所述内、外圈(4、5)之间在等速接头(2)所在侧嵌设有根据权利要求1～9中任意一项所述的密封装置(10)，在所述的密封装置(10)中，第二隔板(13)与旋转内圈(4)一体联接，第一隔板(11)与固定外圈(5)一体联接；其特征在于：所述第一L形部(18)的第一法兰部(26)和第一和第二隔板(11、13)的所述第二L形部(19)被设置为在轴向上位于外圈(5)的外侧，使得占据所述滚动轴承或轮毂单元(3)与所述等速接头(2)之间轴向空间(S)的一部分，以便装配在第二隔板(13)第二L形部(19)法兰部(25)上的环形部件(20)的径向外缘(38)与悬架立柱(6)用于滚动轴承或轮毂单元(3)的座(7)的径向内侧侧壁(39)形成预定的轴向间隙(40)，其中，所述环形部件(20)是弹性体或由合成塑料材料制成并优选限定转速信号元件或编码器；所述预定的轴向间隙(40)构成悬架立柱(6)与第二隔板(13)之间的迷宫密封，布置在串联设置的所述迷宫密封序列(22、27、28)的径向上游；悬架立柱(6)的所述座(7)与所述等速接头(2)之间限定出用于任何外部污染物的环形离心腔(41)，所述离心腔(41)在其内部由旋转的第二隔板(13)限定，在第二隔板(13)的对侧设置有限定在悬架立柱(6)与等速接头(2)之间的环形径向间隙(42)，所述径向间隙(42)被构造为用于将所述污染物排出向外。
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