CN101983292A - 球窝关节的密封组件以及球窝关节 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球窝关节(10)、特别是用于汽车的球窝关节的密封组件，该密封组件包含：保持环(26)，其具有保持环轴线(A)和径向的环形法兰(32)，该环形法兰具有法兰上面(34)和对置的法兰下面(36)；以及密封元件(28)，该密封元件不仅在法兰上面(34)上而且在法兰下面(36)上贴靠并且与保持环(26)仅仅形锁合地连接，其中所述形锁合连接如此构成，使得保持环(26)和密封元件(28)在轴向方向和径向方向上无间隙地互相固定，并且法兰上面(34)具有用于密封波纹管(20)的暴露的接触面(40)。

Description

球窝关节的密封组件以及球窝关节
技术领域
本发明涉及一种球窝关节的密封组件以及球窝关节。
背景技术
用于汽车的球窝关节是普遍已知的并且通常借助于密封波纹管或密封圈防止污物和湿气的渗入并且防止关节润滑脂的漏出。在如今通常的实施方式中密封波纹管在两侧(即在关节壳体和在球形销上)被密封地固定，从而关节被密封并且确保可靠的关节功能。
在传统的固定方案中由于相邻固定的各构件的毛细作用然而导致球形销的生锈和对密封功能的干扰。
例如在DE10 2004 063 013A1中建议一种对这个问题的可能的补救措施。在这个文献中设置一个支承环，其具有在轴法兰轮廓上形锁合地安装的密封件，该密封件将关节密封***相对于撬棍静态地密封。在此在密封件和支承环之间的材料锁合的连接然而是麻烦的且花费大的方案。
在JP 2 199 317中公开一种具有支承环的球窝关节，其中密封件以类似的方式固定，其中密封件和支承环彼此粘结。在一个实施方式中密封元件围绕支承环法兰的外边缘环绕。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尽可能可靠的简单的且价廉的球窝关节密封。
上述目的通过根据本发明的球窝关节、特别是用于汽车的球窝关节的密封组件实现，密封组件包含：保持环，其具有保持环轴线和径向的环形法兰，该环形法兰具有法兰上面和对置的法兰下面；以及密封元件，该密封元件不仅在法兰上面上而且在法兰下面上贴靠并且与保持环仅仅形锁合地连接，其中所述形锁合连接如此构成，使得保持环和密封元件在轴向方向和径向方向上无间隙地互相固定，并且法兰上面具有用于密封波纹管的暴露的接触面。“在轴向方向上固定”在此准确的说是，保持环和密封元件在两个轴向方向上互相无间隙地固定。由于在密封元件和保持环之间仅仅形锁合的连接，可以不使用昂贵的粘结剂或增附剂。此外通过纯形锁合连接也简化了密封组件的制造方法，从而总体上减小了材料及制造费用。
此外上述目的通过一种球窝关节、特别是用于汽车的球窝关节的密封组件实现，该密封组件包含：保持环，其具有保持环轴线和径向的环形法兰；以及密封元件，该密封元件与保持环形锁合地连接，其中在环形法兰上设置至少一个凸起和/或至少一个凹部，其中环形法兰的凸起嵌入密封元件的凹部内或者密封元件的凸起嵌入环形法兰的凹部内以构成所述形锁合连接。在这种情况下通过简单的形锁合连接建立了密封元件在保持环上的寿命长的可靠的且价廉的固定。
在这种替代方案中也能够选择性地将密封元件仅仅经由形锁合连接在轴向上和在径向上无间隙地固定在保持环上。
本发明的构思的有利的构造在从属权利要求中给出。
附图说明
本发明的其它的细节借助于在附图中示出的实施例详细阐述。
图1具有根据本发明的密封组件的根据本发明的球窝关节的剖视图；
图2根据第一实施方式的根据本发明的密封组件的密封元件的剖视图；
图3根据本发明的密封组件的第一实施方式的细节剖视图；
图4根据本发明的具有根据本发明的第一实施方式的密封组件的球窝关节的细节剖视图；
图5根据本发明的根据第二实施方式的密封组件的保持环的剖视图；
图6根据图5的保持环的俯视图；
图7根据本发明的具有根据第二实施方式的密封组件的根据本发明的球窝关节的细节剖视图；
图8根据第三实施方式的根据本发明的密封组件的剖视图；
图9根据第四实施方式的根据本发明的密封组件的剖视图；
图10a和10b根据第五实施方式的根据本发明的密封组件的保持环或整个密封组件的剖视图；
图11本发明的根据第六实施方式的密封组件的剖视图；
图12本发明的根据第七实施方式的密封组件的剖视图；
图13用于根据图12的密封组件的保持环在密封元件组装之前的剖视图；
图14用于根据图12的密封组件的密封元件的剖视图；
图15本发明的根据第八实施方式的密封组件的剖视图；
图16用于根据图15的密封组件的保持环在密封元件组装之前的剖视图；
图17用于根据图15的密封组件的密封元件的剖视图；
图18本发明的根据第九实施方式的密封组件的剖视图；
图19根据本发明的具有根据第九实施方式的密封组件的球窝关节的剖视图；
图20根据图19的球窝关节的剖视细节图；以及
图21根据图20的替代的实施例的剖视细节图。
具体实施方式
图1示出球窝关节10、特别是用于汽车的球窝关节，其包含：球形销12，该球形销具有球头14和杆段16；关节壳体18，其具有能够容纳球头14的轴承壳19(Lagerschale)；密封波纹管20，其用于密封在球形销12和关节壳体18之间的过渡区；以及密封组件22。密封波纹管20在此经由张紧环24一方面固定在关节壳体18上并且另外一方面经由密封组件22固定在球形销12的杆段16上。密封组件22包含彼此形锁合地连接的保持环26和密封元件28。
保持环26优选具有L轮廓的横截面。
球窝关节10的通常的构造和工作方式在现有技术中是已知的并且在此不再详述。根据图1的球窝关节10的特别之处在于密封组件22的结构，其借助于接下来的附图详细阐述：
图2示出用于根据第一实施方式的密封组件22的密封元件28的细节剖视图。优选使用弹性体、特别是热塑性聚氨酯树脂(TPU)作为密封元件的材料，密封元件然而也可以由其它的具有类似特性的材料制成。密封元件28在第一实施方式中直接注塑成型在保持环26上并且与之形成形锁合连接(见附图3)。在密封元件28的注塑材料中无需使用特别的增附剂，因为密封元件仅仅通过形锁合连接就可靠地固定在保持环26上。
也可以选择地在密封元件的注塑材料和保持环之间设置分离机构，以便避免在保持环和密封元件之间的粘附连接。
图3示出密封组件22在密封波纹管20组装时的剖视图。
保持环26在此具有套筒形的部段30，其关于保持环轴线A基本上在轴向方向上延伸，其中套筒形的部段30也可以锥形地扩宽或变窄。在保持环26的套筒形的部段30上一体地连接一个径向的环形法兰32，其具有一个法兰上面34和一个法兰下面36。
在根据图2至4的第一实施方式中，密封元件28包围嵌接环形法兰32的沿径向位于外部的圆周边缘54(优选在整个圆周边缘上)，从而不仅在径向方向上而且在轴向方向上实现在保持环26和密封元件28之间的无间隙的形锁合连接。环形法兰32在此具有一个环绕的轴向的台阶38，从而密封元件28尽管包围嵌接环形法兰32的边缘，然而在轴向方向上未超出于法兰上面34。这使得密封波纹管20在位于法兰上面34上的暴露的接触面40上的直接贴靠变得容易。
密封元件28也可以与保持环26分开制造，其中在这种实施方式中设有径向的凹槽(类似于口袋)，在其中***圆周边缘54。
图4示出根据第一实施方式的密封组件22的其它的细节剖视图，其中密封组件22业已安装在球窝关节10上。套筒形的部段30贴靠在球形销12的杆段16上并且密封元件28贴靠在相邻的构件42上。此外不仅套筒形的部段30而且环形法兰32分别构成一个接触面40，密封波纹管20在球窝关节10的组装状态下直接贴靠在该接触面上。
图5示出根据第二实施方式的密封组件22的保持环26的剖视图。第二实施方式与根据图2-4的第一实施方式的区别仅仅在于，在环形法兰32中设置凹部48，在此为贯通孔44。
在径向方向上凹部48大致在轴向的台阶的区域内(图5)并且均匀地分布在环形法兰32的圆周上(见图6的俯视图)。
在这个实施方案中密封元件28优选直接注塑成型在保持环26上，从而密封元件28的材料在构成凸起52的情况下直接填满凹部并且有助于加强在密封元件28和保持环26之间的形锁合连接(图7)。特别是通过该凹部48形成一个形锁合连接，其将保持环26和密封元件28也在圆周方向上无间隙地互相固定。
图8和9分别示出根据第三和第四实施方式的密封组件22的剖视图，其中在左侧示出保持环26，无密封元件28，并且在右侧示出密封元件28以及保持环26。在第三实施方式中环形法兰32具有凹部48、优选贯通孔44，其在与法兰上面34的邻接处具有一个倒角。所产生的锥形构成法兰上面的一部分并且确保在其中一个轴向方向和在径向方向上的形锁合。这个锥形阻止了密封元件28相对于环形法兰32的向下的运动(见图8和9)，而不会使得密封元件28包围嵌接环形法兰32的圆周边缘54。
在替代的实施方案中环形法兰无需具有贯通孔。
为了构成形锁合连接，通常完全足够的是，在环形法兰32上设置至少一个凸起46和/或至少一个凹部48，其中环形法兰32的凸起46嵌入密封元件28的凹部50内(例如图8)或者密封元件28的凸起52嵌入环形法兰32的凹部48内(例如图9)。
所述至少一个凸起46、52和所述至少一个凹部48、50优选互补地构成，从而保持环26和密封元件28在轴向方向和径向方向上无间隙地互相固定。
在根据图1至9的实施方式中环形法兰32分别具有一个沿沿径向自由向外伸出的基本上盘状的环绕边缘54。与之不同，附图10a和10b示出密封组件22的第五实施方式，其中环形法兰32径向向外延伸并且定义外部的圆周边缘54，其中环形法兰32在外部的圆周边缘54上向内变形，从而环形法兰32至少在部分区域内构成为两层的。在如此成型的环形法兰32中在球窝关节10的组装状态下所有面对密封波纹管20的表面称为法兰上面34，并且环形法兰32的所有背对密封波纹管20的表面称为法兰下面36。密封元件28在此一直延伸到环形法兰32的这两个层之间。
在这个第五实施方式中能够在环形法兰32中选择地设置狭槽56(见图10a和10b左边)或凹部48(见图10a和10b右边)，以便增强在密封元件28和保持环26之间的形锁合连接。
图11示出根据第六实施方式的密封组件22，其中在环形法兰32中构成凹部48并且在密封元件28中构成凸起52，其中凸起52优选完全填满凹部48。凸起52在此具有自由的上端部58，其中凸起52朝向其自由的端部58优选具有加宽部(见图11右边)。因此通过共同作用的凸起52和凹部48又提供一种形锁合连接，通过该形锁合连接，保持环26和密封元件28在径向方向上和在轴向方向上(即准确地说在两个轴向方向上)无间隙地互相固定。
图12示出密封组件22的第七实施方式，其中在保持环26和密封元件28之间的形锁合连接通过环形法兰32的变形提供。图13示出在环形法兰32变形之前保持环26的初始形状。根据图14的面状的环形的密封元件28被从下方输送给根据图13的保持环26，而后将环形法兰32变形，特别是卷边，从而形成根据图12的密封组件22。
图15示出密封组件22的第八实施方式，其与根据图12至14的第七实施方式非常类似。唯一的区别在于根据图17的密封元件28具有不同的横截面形状并且因此在输送至保持环26(图16)时或在环形法兰32的卷边时无需变形。此外密封元件22在该实施方式中具有用于构件42的贴靠面60(见图4)，其有利地垂直于保持环轴线A延伸。
图18至21示出根据第九实施方式的密封组件22，其与根据图1至4的第一实施方式非常类似。类似于第一实施方式，在面向密封波纹管20的法兰上面34上设置一个暴露的接触面40，从而密封波纹管20在组装状态下直接贴靠在保持环26的环形法兰32上(见图20)。此外密封元件28也贴靠或作用在环形法兰32上，准确地说在其法兰上侧34上。然而密封元件28与第一实施方式的区域在于在接触面40的径向外部，即在包围嵌接边缘的区域内，沿着轴向方向突出于接触面40。为了保护和密封保持环26和密封波纹管20之间的接触位置，密封元件28具有环绕的密封唇62，其与密封波纹管20的波纹管口64处于接触。波纹管口64具有波纹管密封唇68，其中密封唇62贴靠在波纹管密封唇68上并且密封唇62的横截面形状与波纹管密封唇68的轮廓相适配，优选彼此对置的表面构成为反镜面对称的(mirror-inverted)。
密封唇62在其径向指向内部的端面上具有凹形的轮廓。密封唇62的凹形的轮廓和与之优选互补的波纹管密封唇68的轮廓构成在密封唇62和波纹管密封唇68之间的自增强的密封，因为外部的影响例如在该区域内出现的高压清洁器的水束不会损害该密封作用，而是改善该密封作用。
在根据图21的实施方式中在密封唇62和波纹管密封唇68之间的接触面构成为迷宫式密封70。迷宫式密封70通过密封唇62和波纹管密封唇68中的互补的凸起和凹部形成，由此形成啮合，其导致进一步改善密封效果。迷宫式密封70能够通过密封唇62和波纹管密封唇68的面状接触或通过它们之间的回形纹形状的较小的间隙构成。
此外密封组件22的密封元件28具有环绕的凸缘(66)用于保护波纹管口64，其中凸缘66在轴向上朝向密封波纹管20延伸(见图20)。特别是在应用高压清洁器时证明有利的是，凸缘66通过偏转高压束阻止喷射水与波纹管口64的波纹管密封唇68直接接触并且因此提高波纹管密封唇68的寿命。
如在之前所述的实施例中，在密封组件22的组装时固定在锥形的杆段16上的保持环26以其环形法兰32压向构件42的接触面，其中弹性的密封元件28的形锁合地安装在法兰下面36上的部段导致在与构件42的接触位置处的密封并且因此防止球形销12的杆段16上由于渗入的湿气的不断的腐蚀。为了确保特别可靠地相对于构件42密封，安装在法兰下侧36上的密封元件部段的贴靠面60优选构成有成型轮廓(见附图18)。
密封元件28构成有环绕的密封唇62和/或环绕的凸缘66，这种构造可以考虑在密封组件22的所有的实施例中用于保护在保持环26和密封波纹管20之间的接触位置，其中密封元件28与法兰上面34邻接。

Claims (24)

1.球窝关节(10)、特别是用于汽车的球窝关节的密封组件，该密封组件包含：
保持环(26)，其具有保持环轴线(A)和径向的环形法兰(32)，该环形法兰具有法兰上面(34)和对置的法兰下面(36)；以及
密封元件(28)，该密封元件不仅在法兰上面(34)上而且在法兰下面(36)上贴靠并且与保持环(26)仅仅形锁合地连接，
其中所述形锁合连接如此构成，使得保持环(26)和密封元件(28)在轴向方向和径向方向上无间隙地互相固定，并且
法兰上面(34)具有用于密封波纹管(20)的暴露的接触面(40)。
2.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，在环形法兰(32)上设置至少一个凸起(46)和/或至少一个凹部(48)，其中环形法兰(32)的凸起(46)嵌入密封元件(28)的凹部(50)内或者密封元件(28)的凸起(52)嵌入环形法兰(32)的凹部(48)内以构成所述形锁合连接。
3.球窝关节(10)、特别是用于汽车的球窝关节的密封组件，该密封组件包含：保持环(26)，其具有保持环轴线(A)和径向的环形法兰(32)；以及密封元件(28)，该密封元件与保持环(26)形锁合地连接，其中在环形法兰(32)上设置至少一个凸起(46)和/或至少一个凹部(48)，其中环形法兰(32)的凸起(46)嵌入密封元件(28)的凹部(50)内或者密封元件(28)的凸起(52)嵌入环形法兰(32)的凹部(48)内以构成所述形锁合连接。
4.如权利要求2或3所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个凸起(46，52)和所述至少一个凹部(48，50)互补地构成，从而保持环(26)和密封元件(28)在轴向方向和径向方向上无间隙地互相固定。
5.如权利要求2至4之一项所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个凸起(46，52)具有自由端部(58)，凸起(46，52)朝向其自由端部具有加宽部。
6.如权利要求2至5之一项所述的密封组件，其特征在于，所述至少一个在环形法兰(32)和/或在密封元件(28)中的凹部(48，50)构成为贯通孔(44)。
7.如权利要求6所述的密封组件，其特征在于，在环形法兰(32)中构成贯通孔(44)，该贯通孔在与法兰上面(34)邻接处具有倒角。
8.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，保持环(26)和密封元件(28)通过形锁合连接在圆周方向上无间隙地彼此固定。
9.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，环形法兰(32)具有一个环绕的轴向的台阶(38)。
10.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，密封元件(28)包围嵌接环形法兰(32)的沿径向位于外部的圆周边缘(54)。
11.如权利要求9和10所述的密封组件，其特征在于，密封元件(28)在轴向方向上未伸出于暴露的接触面(40)。
12.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，环形法兰(32)具有一个沿径向自由向外伸出的圆周边缘(54)。
13.如上述权利要求1至11之一项所述的密封组件，其特征在于，环形法兰(32)在径向上向外延伸并且构成一个外部的圆周边缘(54)，其中环形法兰(32)在所述外部的圆周边缘(54)上向内变形，从而环形法兰(32)至少在部分区域内构成为两层的。
14.如权利要求13所述的密封组件，其特征在于，密封元件(28)延伸到环形法兰(32)的所述两个层之间。
15.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，仅仅通过破坏才能将保持环(26)和密封元件(28)彼此分离。
16.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，密封元件(28)直接注塑成型在保持环(26)上。
17.如上述权利要求之一项所述的密封组件，其特征在于，密封元件(28)在法兰上面(34)上沿着轴向方向突出于接触面(40)。
18.球窝关节，其包含：
球形销(12)，该球形销具有球头(14)和杆段(16)；
关节壳体(18)，其能够容纳球头(14)；
密封波纹管(20)，其用于密封在球形销(12)和关节壳体(18)之间的过渡区；以及
如上述权利要求之一项所述的密封组件(22)。
19.如权利要求18所述的球窝关节，其特征在于，环形法兰(32)具有面向密封波纹管(20)的法兰上面(34)，其中密封波纹管(20)在球窝关节(10)的组装状态下直接贴靠在法兰上面(34)的接触面(40)上。
20.如权利要求18或19所述的球窝关节，其特征在于，密封元件(28)具有环绕的密封唇(62)，该密封唇与密封波纹管(20)的波纹管口(64)处于接触。
21.如权利要求20所述的球窝关节，其特征在于，波纹管口(64)具有波纹管密封唇(68)，其中密封元件(28)的密封唇(62)的横截面形状与波纹管密封唇(68)的轮廓相适配。
22.如权利要求20或21所述的球窝关节，其特征在于，密封唇(62)在其沿径向指向内部的端面上具有凹形的轮廓。
23.如权利要求18至21之一项所述的球窝关节，其特征在于，密封波纹管(20)具有包含波纹管密封唇(68)的波纹管口(64)，并且密封唇(62)和波纹管密封唇(68)在它们之间构成迷宫式密封(70)。
24.如权利要求18至23之一项所述的球窝关节，其特征在于，密封组件(22)的密封元件(28)具有环绕的凸缘(66)用于保护密封波纹管(20)的波纹管口(64)，其中凸缘(66)在轴向上朝向密封波纹管(20)延伸。
CN200980109682.7A 2008-03-18 2009-03-18 球窝关节的密封组件以及球窝关节 Active CN101983292B (zh)

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