CN1896568A - 自行车轮毂密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种自行车轮毂组件，其包括轮毂壳体、飞轮体和位于其间的密封结构。所述密封结构包括密封件，此密封件具有沿轴向延伸而与密封板上的径向延伸表面啮合的唇缘。在一实施例中，所述密封件安装在形成于轮毂壳体上的密封件保持部分内。在另一实施例中，所述密封件安装在飞轮上，并且与轮毂壳体上的径向延伸表面接触。

Description

自行车轮毂密封结构

技术领域

本发明大体涉及自行车轮毂密封结构。更具体地说，本发明涉及包含密封件的自行车轮毂密封结构，所述密封件具有大体沿轴向延伸而与径向延伸表面啮合的密封唇缘。

背景技术

骑自行车正成为日益普及的娱乐形式和交通手段。而且，骑自行车已经成为一种非常普及的业余和职业竞赛运动。无论自行车是用于娱乐、交通还是竞赛，自行车工业总是不断地改善着自行车的各个构件。业已广泛重新设计的一个构件是自行车轮毂组件及其各个零部件。

自行车轮毂组件通常包括布置成可相对于彼此旋转的轮毂壳体和飞轮体。为了保护其间的内部零件，通常在轮毂壳体和飞轮之间提供密封件。这个密封件具有沿径向延伸而沿径向向内抵靠在环形轴向延伸表面上的唇缘。由于施加在支撑于飞轮体上的齿链轮上的脚蹬力的作用，支撑飞轮体的轴杆通常会发生弯曲，以允许飞轮体相对于轮毂壳体沿径向偏移。此运动大体垂直于旋转轴线。此弯曲在密封件上施加应力。

有鉴于此，从本公开内容，所属领域的技术人员将明白，需要一种允许飞轮体相对于轮毂壳体弯曲的改进型密封结构。本发明解决了现有技术的这一需要和其它需要，所属领域的技术人员将通过本公开内容明白这一点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种密封结构，其在轮毂组件的轮毂壳体和由轮毂组件支撑的飞轮体之间提供可靠的密封。

本发明的另一目的是提供一种简单可靠的轮毂组件结构。

通过提供具有轮毂壳体、飞轮及位于轮毂壳体和飞轮之间的密封部件的自行车轮毂组件，基本可以达到上述目的。优选地，飞轮支撑在轮毂壳体上，以便相对于轮毂壳体作旋转运动。轮毂壳体或飞轮之一具有径向延伸表面。而轮毂壳体或飞轮中的另一个上形成有密封件保持部分。密封部件保持在密封件保持部分内，并且密封件的一部分与径向延伸表面接触，从而在轮毂壳体和飞轮之间形成密封。

在阅读以下与附图一起公开本发明优选实施例的详细描述后，所属领域的技术人员将明白本发明的这些及其它目的、特征、方面和优势。

附图说明

现在参照形成本原始公开的一部分的附图：

图1是包含根据本发明的轮毂组件密封结构的自行车的侧视图；

图2是包含根据本发明的密封结构的轮毂组件的侧视图；

图3是根据本发明第一实施例的轮毂组件的分解图；

图4是展示根据本发明第一实施例的密封结构的轮毂组件的局部正视、局部截面图；

图5是根据本发明第一实施例展示轮毂壳体、飞轮体、密封件和密封板的轮毂组件的放大片断截面图；

图6是根据本发明第一实施例展示飞轮体、密封件、密封板和第二密封件的细节的飞轮体的放大分解图；

图7是根据本发明第一实施例展示轮毂壳体和飞轮体之间的密封结构的另一放大片断截面图；

图8是根据本发明第一实施例展示为从轮毂组件上取下的密封件的局部截面图；

图9是根据本发明第一实施例展示为从轮毂组件上取下的密封板的局部截面图；

图10是根据本发明第一实施例展示为从轮毂组件上取下的密封件的透视图；

图11是根据本发明第一实施例展示为从轮毂组件上取下的密封板的透视图；

图12是根据本发明第一实施例展示为从轮毂组件上取下的第二密封件的透视图；和

图13是根据本发明第二实施例的密封结构的放大片断截面图。

具体实施方式

下文将参照附图解释本发明的选定实施例。从本公开内容，所属领域的技术人员将明白，提供以下对本发明实施例的描述只是为了举例说明本发明，而不是为了限制本发明，本发明由随附权利要求书及其均等物限定。

本文所用的术语“径向延伸表面”是指沿径向离开可旋转体的旋转轴线(例如，自行车轴或自行车轮毂轴的旋转轴线)而向外延伸的表面。本文所用的径向延伸表面可以是垂直于旋转轴线的表面，或者可以相对于与旋转轴线垂直的平面倾斜。但是，本文所用的径向延伸表面是指不沿平行于旋转轴线的方向延伸的表面。

本文所用的术语“轴向延伸表面”是指沿大体平行于可旋转体的旋转轴线的方向延伸的表面。轴向延伸表面可以是绕轴杆延伸的环形表面，或者可以是大体平行于旋转轴线的波状或平坦表面，其至少一部分平行于旋转轴线。

本文所用的术语“轴向延伸”和“轴向”是指大体平行于旋转轴线或从平行于旋转轴线的方向略微倾斜的方向。

本文所用的术语“径向延伸”和“径向”是指大体垂直于旋转轴线或从大体垂直于旋转轴线的方向略微倾斜的方向。另外，术语“径向延伸”还指不平行于旋转轴线的方向。

本文所用的术语“被接合”或“接合”涵盖以下构造：通过将一个元件直接固定在另一个元件上而将这个元件直接紧固在这另一个元件上的构造；通过将一个元件固定在一(或多个)中间部件上，而这个(或这些)中间部件又被固定到另一个元件上，从而将这个元件间接地紧固到这另一个元件上的构造；以及一个元件与另一个元件形成一体的构造，即一个元件是另一个元件的基本零件。此定义还适用于具有类似含义的词，例如术语“附着”、“固定”及其派生词。

第一实施例

首先参照图1，图解说明根据本发明第一实施例的自行车10。自行车10包括车架12、后轮14及位于车架12上用于支撑后轮14的轮毂组件16。

轮毂组件16主要包括轮毂部分18、飞轮部分20和快速装拆组件22。优选地，轮毂部分18和飞轮部分20通过快速装拆组件22可拆卸地紧固在自行车车架12上。飞轮部分20和轮毂部分18可相对于彼此绕旋转轴线A旋转，其中旋转轴线A界定在轮毂组件16内，如图2、4和5所示。轮毂组件16还包括密封结构24(见图4、5和7)，其在轮毂部分18和飞轮部分20之间提供密封，下文将对此作更详细的描述。

如图3所示，轮毂部分18主要包括锁紧螺帽26、垫片28、防尘/密封环30、轴向密封件32、防尘盖34、第一轴承36、轮毂壳体40、第二轴承42、密封件44和轮毂轴46。轮毂壳体40相对于轮毂轴46旋转。锁紧螺帽26、垫片28、防尘/密封环30、轴向密封件32、防尘盖34、第一轴承36、第二轴承42和轮毂轴46是本领域中已知的常规元件，因此，为简便起见，不再对这些元件进行赘述。

如图5和7中更清楚地展示，轮毂壳体40形成有包括轴向延伸表面50和径向延伸表面52的密封件保持部分48。轮毂壳体40优选由铝或铝合金制成。如图7和8所示，轴向延伸表面50是指围绕轮毂壳体40的内部周边中相邻于飞轮部分20的那部分延伸的环形表面。

密封件44形成本发明的密封结构24的第一部分。如图5、7、8、9和10所示，密封件44优选包括具有环形部分56和凸缘部分58的核心板54、外密封体60和唇缘部分62。如图8中的截面图所示，核心板54的凸缘部分58沿径向从环形部分56向内延伸，其大体垂直于环形部分56。优选地，外密封体60完全环绕包围核心板54而形成密封件44的环形形状。核心板54优选是由钢材或铝材制成的金属性金属环。外密封体60和唇缘部分62优选由具有较小程度的挠性或弹性的塑料、聚合物或橡胶材料形成。但是，从本文的描述和附图应了解，唇缘部分62和外密封体60可以是通过中间部件或直接相互固定或接合在一起的独立元件。

唇缘部分62基本上是一个以整体方式与外密封体60接合在一起的环形突出体。具体来说，唇缘部分62和外密封体60形成为单一结构，其优选由相同材料制成。唇缘部分62包括近端64和远端66。在近端64，唇缘部分62沿轴向离开外密封体60延伸，但在转向远端66时变得倾斜。具体来说，远端66以20-60度内的任何角度离开旋转轴线A向外倾斜。在所描绘的实施例中，唇缘部分62的远端66以接近45度或更小的角度相对于旋转轴线A倾斜。另外，如图5和7所示，唇缘部分62的远端66沿径向从近端64向外设置。从附图和本公开内容应进一步了解，近端64和远端66的形状是环形。

如图5和7所示，密封件44固定地配合在轮毂壳体40的密封件保持部分48内。具体来说，外密封体60优选经压入配合而与密封件保持部分48的轴向延伸表面50接触。核心板54的环形部分56的形状与密封件保持部分48的轴向延伸表面50的形状贴合，从而允许压配合在后者中。另外，如图8所示，在未安装状态下，唇缘部分62具有大体均匀的平直形状。但是，一旦安装在密封件保持部分48内后，唇缘部分62的远端66便略微变形(图7)。

如图3所示，飞轮部分20支撑在轮毂轴46上，以便以常规方式相对于轮毂壳体40作旋转运动。如图6所示，飞轮部分20主要包括相对于轮毂轴46旋转的飞轮体70、锁紧螺帽76(见图3和5)和单向离合器78，优选地，飞轮部分20进一步包括密封板72和外密封件74。因此，根据本发明，还可以不采用密封板72，而采用密封件44与飞轮体70直接接触而在轮毂部分18和飞轮部分20之间形成密封的结构。锁紧螺帽76和单向离合器78是本领域中普遍已知的常规元件，因此为简便起见不再赘述。

飞轮体70优选由不锈钢材料制成，但也可以由经表面硬化或具有硬化金属外表面(例如铬)的钢材形成。如图6所示，飞轮体70具有轮毂端80和外端82。轮毂端80形成有第一环形凹座84，而外端82形成有第二环形凹座86。

第一环形凹座84包括径向延伸表面90和轴向延伸表面92。轴向延伸表面92形成有O-形环接收凹陷94。或者，O形环接收凹陷94也可以形成在径向延伸表面90上。

第二环形凹座86形成有径向延伸表面96和轴向延伸表面98。

密封板72形成本发明的密封结构24的第二部分，如图6、7、9和11中更清楚地展示。密封板72和密封件44在轮毂壳体40和飞轮部分20之间形成迷宫式密封结构。密封板72优选由不锈钢材料制成。考虑到轮毂组件的重量减轻，有利地，轮毂壳体和/或飞轮体由铝制成。但是，如果所采用的结构中密封件44与径向延伸表面90直接接触而在轮毂部分18和飞轮部分20之间形成密封，那么这样的铝接触表面(即，由铝制成的飞轮的径向延伸表面90)往往会不良地损坏(更具体地说，是磨损)密封件44。通过使用由不锈钢材料制成的密封板72，即使为了减轻重量而采用铝制飞轮体，也可以有效防止旋转过程中对密封件44的不良磨损。特别参照图9，密封板72主要包括环形内部部分100、径向延伸壁102和环形外唇缘104。径向延伸壁102界定径向延伸表面106，径向延伸表面106由环形内部部分100和环形外唇缘104部分地限制。具体来说，密封件44与密封板72的环形内部部分100和环形外唇缘104结合而在轮毂壳体40和飞轮部分20之间界定迷宫式密封结构，如图5和7中所更清楚地展示。由密封件44和密封板72形成的迷宫式密封结构防止碎片和水分进入轮毂壳体40中的轴承42内。

如图5、6和7所示，密封板72压配合在第一环形凹座84内，优选地，在O-形环接收凹陷94内安装有O-形环110。安装后，密封板72的环形内部部分100与第一环形凹座84的轴向延伸表面92啮合，使得其间的O-形环110略微变形。O-形环11O进一步确保其间的紧密密封，从而防止碎片和水分进入密封板72和第一环形凹座84之间的间隙内。另外，密封板72的径向延伸壁102与第一环形凹座84的径向延伸环形表面90接触。

在完全组装好轮毂组件16后，密封件44的唇缘部分62的远端66被推靠在密封板72的径向延伸表面106上。如图7所示，唇缘部分62略微变形，并且因为是由弹性材料制成，所以受到偏压而与密封板72的径向延伸表面106牢固接触，从而确保可靠密封。唇缘部分62沿轴向在径向延伸表面106上施加偏压力。另外，在轮毂部分18和飞轮部分20之间相对旋转过程中，密封件44的唇缘部分62可以容易地在密封板72的径向延伸表面106上滑动。因此，其间的密封不易因飞轮部分20相对于轮毂部分18的径向(大体垂直于旋转轴线A)偏转而受到折损。从而确保轮毂部分18和飞轮部分20之间的可靠密封。另外，还增强了根据本发明的密封结构24的密封能力，而不会不良地增大飞轮体70相对于轮毂壳体40的旋转扭矩(换句话说，可以实现低扭矩/高密封功能)。

如图6所示，外密封件74包括核心板114、外密封体116和唇缘部分118。核心板114优选由金属性材料制成，其完全被外密封体116环绕。外密封体116优选由弹性材料制成，例如基于橡胶或聚合物的材料。唇缘部分118沿径向以接近45度的角度向内延伸。

外密封件74压配合在第二环形凹座86内，以便与径向延伸环形表面96和轴向延伸表面98啮合。在完全组装好轮毂组件16后，外密封件74的唇缘部分118与锁紧螺帽76的外部周边啮合。唇缘部分118优选受到偏压而沿径向向内抵靠在锁紧螺帽76的轴向延伸外部周边上。由于根据本发明的密封结构24具有低扭矩/高密封功能，所以即使另外将外密封件74设置在第二环形凹座86上，飞轮部分20相对于轮毂部分18的旋转扭矩也不会不当地整个增大。

快速装拆组件22主要包括快速松紧把手120、轴杆部分122、第一弹簧124、第二弹簧126(如图3底部所示)和松紧螺帽128(同样如图3底部所示)。因为快速装拆组件22的各零部件在本领域中常用且已知，所以为简便起见不再赘述。轮毂部分18、飞轮部分20和快速装拆组件22大体按照常规方式组装。

本文用来描述本发明的下列方向性术语“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、下方和横向”以及任何其它类似的方向性术语是指装配有本发明的自行车的那些方向。因此，这些用来描述本发明的术语应以装配有本发明的自行车的情况来理解。

第二实施例

现参照图13，现在解释根据第二实施例的密封结构24’。考虑到第一实施例和第二实施例之间的相似性，第二实施例中与第一实施例相同的零件将用与第一实施例的零件相同的附图标记来表示。另外，为简便起见，可能不再对第二实施例中与第一实施例相同的零件进行描述。第二实施例中不同于第一实施例的零件将用单撇号(’)表示。

如图13所示，密封结构24’包括密封件44’和密封板72’。与第一实施例相比，密封件44’和密封板72’的位置相反。具体来说，密封件44’压配合在飞轮体70的第一环形凹座84’内。在第二实施例中，第一环形凹座84’用作飞轮体70的密封件保持部分。另外，密封板72’压配合在形成于轮毂壳体40’内的密封板保持部分48’中。密封板保持部分48’形成有用于接收O-形环110’的O-形环凹座94’。

密封件44’和密封板72’形成迷宫式密封结构，其中密封件44’的唇缘部分62’沿轴向延伸而与密封板72’的径向延伸表面96’滑动啮合。

在理解本发明的范围时，希望本文所用的术语“包括”及其派生词是开放式术语，其指定了规定特征、元件、构件、群、整体和/或步骤的存在，但也不排除其它未规定特征、元件、构件、群、整体和/或步骤的存在。上述原则还是用于具有类似含义的词，例如术语“包含”、“具有”及其派生词。另外，单数的术语“部件”或“元件”可以具有单个零件或复数个零件的双重含义。最后，本文所用的诸如“大体”、“大约”和“接近”等程度术语意味经修饰的术语具有合理的偏差量，使得最终结果不会发生明显改变。应将这些程度术语理解为包含经修饰术语的至少±5％的偏差，但前提是此偏差不会否定其所修饰的词的含义。

尽管上文只选择了选定实施例来举例说明本发明，但从本公开内容，所属领域的技术人员应了解，在不背离随附权利要求书中所界定的本发明的范围的前提下，可以对本发明做出各种变化和修改。另外，上述对本发明的实施例的描述只是用于说明，而不是出于限制本发明的目的，本发明由所附权利要求和其等价物来界定。

Claims (19)

1.一种自行车轮毂组件，包括：

轮毂壳体；

飞轮，其支撑在所述轮毂壳体上以便相对于所述轮毂壳体作旋转运动；

所述轮毂壳体或所述飞轮之一上界定有径向延伸表面；

所述轮毂壳体或所述飞轮中的另一个上形成有密封件保持部分；和

密封部件，其保持在所述密封件保持部分内，所述密封件的一部分与所述径向延伸表面接触，从而在所述轮毂壳体和所述飞轮之间形成密封。

2.如权利要求1所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封件保持部分形成在所述轮毂壳体上。

3.如权利要求1所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封件保持部分形成在所述飞轮上。

4.如权利要求1所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件形成有环形部分、凸缘部分和唇缘部分。

5.如权利要求4所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件包括核心板，所述核心板的形状与所述密封件保持部分的形状贴合，以便压配合在后者中。

6.如权利要求5所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述核心板的至少一部分设置在所述密封部件的所述环形部分内。

7.如权利要求5所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述核心板的至少一部分设置在所述密封部件的所述凸缘部分内。

8.如权利要求5所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述核心板设置在所述密封部件的所述环形部分和所述凸缘部分内。

9.如权利要求4所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件的所述唇缘部分包括近端和远端，所述近端接合在所述凸缘部分上，且所述远端布置并构造成与所述径向延伸表面接触，以使得所述远端沿径向从所述近端向外定位。

10.如权利要求1所述的自行车轮毂组件，其特征在于，进一步包括附着在所述轮毂壳体或所述飞轮之一上的密封板，所述密封板上形成有所述径向延伸表面，以便与所述密封部件滑动接触。

11.如权利要求10所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件与所述密封板协作而在所述轮毂壳体和所述飞轮之间形成迷宫式密封结构。

12.如权利要求10所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封板由不锈钢材料制成，且所述轮毂壳体和所述飞轮中的至少一个由铝制成。

13.如权利要求10所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封板压配合在所述飞轮的一部分内。

14.如权利要求13所述的自行车轮毂组件，其特征在于，在所述密封板和所述飞轮的所述部分之间设置有O形环。

15.如权利要求13所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件压配合在所述轮毂壳体的一部分内。

16.如权利要求10所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封板压配合在所述轮毂壳体的一部分内。

17.如权利要求16所述的自行车轮毂组件，其特征在于，在所述密封板和所述轮毂壳体的所述部分之间设置有O形环。

18.如权利要求16所述的自行车轮毂组件，其特征在于，所述密封部件压配合在所述飞轮的一部分内。

19.如权利要求1所述的自行车轮毂组件，其特征在于，进一步包括第二密封部件，其设置在靠近所述飞轮的外端的位置。

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