CN102333969A - 车轮轴承密封件以及设置有该密封件的车轮轴承装置 - Google Patents

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Abstract

一种车轮轴承密封件，其被配置为使得该轴承密封件具有通过减少密封件的滑动阻力而实现的低扭矩特性，并且该密封件还具有通过在密封件呈单个元件的形式并且还没有被安装就位时防止密封件分开而实现的改进的稳定性。密封板(10)的外径侧的端表面和抛油环(11)的直立部(11b)的端表面被布置为相互齐平，并且密封板(10)的宽度(W1)被设定为大于抛油环(11)的宽度(W2)。如果第一侧唇(13a)和第二侧唇(13b)上的接触载荷分别是F1和F2，并且油脂唇(13c)的紧固力是F3，则将F1、F2和F3设定成满足关系F1+F2≤1.5×F3，并且油脂唇(13c)被布置为使得，在密封件(7)呈单个元件的形式时，即使抛油环由于第一侧唇(13a)和第二侧唇(13b)的接触载荷的反作用力而移动，油脂唇(13c)也不会从抛油环(11)的圆筒部(11a)脱落。

Description

车轮轴承密封件以及设置有该密封件的车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及一种车轮轴承密封件，其包括具有改进的防泥水密封性能的封装密封件(pack seal)，并且更具体地，本发明涉及这样一种车轮轴承密封件，这种车轮轴承密封件能够通过减少滑动阻力来减少旋转扭矩，并且还能通过防止被组合为一个单元的密封件在组装到车轮轴承装置之前分开来改进稳定性。
背景技术
用于支撑车轮的车轮轴承装置经由双列滚动轴承自由旋转地支撑供安装车轮用的毂轮，并且存在驱动轮和从动轮用的车轮轴承装置。由于结构方面的原因，内圈旋转型被用于驱动轮，并且内圈旋转型和外圈旋转型都被用于从动轮。有四代类型的车轮轴承装置，即，包括双列角接触球轴承等的车轮轴承被装配在悬架装置的转向节形成部分与毂轮之间的第一代类型、车体安装凸缘或车轮安装凸缘被直接形成在外构件的外周上的第二代类型、一个内滚道表面被直接形成在毂轮的外周上的第三代类型，以及内滚道表面被分别形成在毂轮的外周和外接头构件的外周上的***类型。
在轴承部分中，安装有密封件以防止密封在轴承中的润滑油脂泄漏并防止雨水或灰尘从外部进入轴承。近来，已经开发了一种旨在减少旋转扭矩以改进燃料消耗的车轮轴承。在旋转扭矩中，车轮轴承密封件所占的比例高。也就是说，在车轮轴承中，滑动阻力大于滚动阻力，因此期望进一步减少车轮轴承密封件中的旋转扭矩。此外，在对所回收的轴承进行损坏确认之后发现造成车轮轴承损坏的主要原因是密封方面的缺陷，而不是轴承的结构元件的剥落。因此，可以肯定的是，轴承的使用寿命可以通过改进轴承密封件的稳定性和耐久性而得以延长。
已经提出了用于改进稳定性的各种密封件，并且图11示出了车轮轴承密封件的一个代表性实施例。密封件50包括彼此相对地布置的抛油环51和环形密封板52。抛油环51由诸如奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)的防腐钢板制成，并且通过压制工艺形成为具有大致L形的截面，并且该抛油环包括被压配合到形成旋转侧构件的内圈(未示出)上的筒状部51a和从该筒状部51a径向向外延伸的直立部51b。
另一方面，密封板52也被形成为具有大致L形的截面，并且适于被安装在形成静止构件的外构件上。密封板52包括芯金属53和通过硫化粘合而一体地附着到芯金属53的密封构件54。芯金属53由诸如奥氏体不锈钢板的防腐钢板制成，并且包括适于被装配到外构件的端部中的筒状部53a和从该筒状部53a径向向内延伸的直立部53b。
密封构件54由诸如丁腈橡胶等的弹性构件形成，并且具有与直立部51b相接触的第一侧唇54a和第二侧唇54b。这些第一侧唇54a和第二侧唇54b被形成为从芯金属53的直立部53b径向向外倾斜，并且它们的末端适于以预定的过盈量(接触载荷)与抛油环51的直立部51b相接触。这两个侧唇54a、54b的设置使得即使去掉传统的防尘唇也能够保持密封性。
此外，密封构件54被形成为使得其既延伸到筒状部53a的外表面又延伸到芯金属53的直立部53b的内周边缘以改进密封性，并且密封件54还具有朝向抛油环51的筒状部51a伸出的油脂唇54c。油脂唇54c的末端以预定紧固力抵靠抛油环51的筒状部51a。
密封件50被设计为使得抵靠抛油环51的筒状部51a的预定紧固力P1(即，油脂唇54c的接触载荷)与第一侧唇54a和第二侧唇54b的接触载荷P2(即，侧唇54a、54b的接触载荷的总和)之间具有下列关系：
P1≥P2………(关系表达式)
也就是说，油脂唇54c的紧固力P1被设定为大于等于第一侧唇54a和第二侧唇54b的接触载荷P2。接触载荷P2是分开密封板52和抛油环51作用的力，而油脂唇54c的紧固力P1是克服分开密封板52和抛油环51的接触载荷P2作用的力。因此，可通过将紧固力P1和接触载荷P2设定为具有以上所定义的关系表达式来防止密封板52和抛油环51分开。
因此，可将由密封板52和抛油环51形成为一个单元的密封件50组装到车轮轴承中，而不需要将它们分开组装到车轮轴承中，因此，可改进将密封件50组装到车轮轴承中的效率和可作业性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-211791号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在现有技术的密封件50中，如果油脂唇54c的紧固力P1被设定得太大，则恐怕不仅轴承的旋转扭矩要增大，而且轴承的耐久性也要因为油脂唇54c的摩擦引起的轴承温度升高而降低。
因此，本发明的一个目的是提供一种车轮轴承密封件和设置有该车轮轴承密封件的车轮轴承装置，这种车轮轴承密封件能够通过减少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩，借此来改进稳定性，并且还能通过防止组合的密封件在被组装到车轮轴承之前分开来改进将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业性。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种车轮轴承密封件，该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间的环形空间形成的开口中，所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面，所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内，所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合式密封件；所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件，所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成；并且所述抛油环具有大致L形的截面，并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部，所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触，并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触，所述车轮轴承密封件的特征在于，在所述第一侧唇的接触载荷F1和所述第二侧唇的接触载荷F2与所述油脂唇的紧固力F3之间具有关系：F1+F2≤1.5×F3。
根据本发明的第一方面，因为该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间形成的环形空间的开口中，所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面，所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内，所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合式密封件；所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件，所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成；并且所述抛油环具有大致L形的截面，并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部，所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触，并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触，所述车轮轴承密封件的特征在于，在所述第一侧唇的接触载荷F1和所述第二侧唇的接触载荷F2与所述油脂唇的紧固力F3之间具有关系：F1+F2≤1.5×F3，所以可提供这样一种车轮轴承密封件，这种车轮轴承密封件能够通过减少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩从而改进稳定性，并且还能通过防止组合的密封件在组装到车轮轴承之前分开来改进将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业性。
根据本发明的第二方面，优选的是，所述油脂唇被布置为使得，在所述密封板和所述抛油环相组合的状态下，即使所述抛油环由于所述接触载荷的反作用力而被移动，所述油脂唇也不会从所述抛油环的所述筒状部脱落。这使得可确保防止密封件分开，即，防止密封板和抛油环分开。
根据本发明的第三方面，优选的是，所述密封板的径向外端面和所述抛油环的所述直立部的内侧侧表面被布置为相互齐平，并且所述密封板的宽度被设定为大于所述抛油环的宽度。这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定的过盈量(即，接触载荷)的情况下将密封板和抛油环二者同时压配合到外构件和内圈之间的空间中。此外，因为密封板的宽度被设定为大于抛油环的宽度，所以在密封件运输期间或在组装到车轮轴承的步骤中，在竖直地堆叠若干个密封单元时，可在相邻的抛油环之间保持一间隙。相应地，可防止被定位在靠近底部的较低位置处的密封件的第一侧唇和第二侧唇由于自身的重量而过分地变形，并因此可防止油脂唇从抛油环的筒状部脱落。
根据本发明的第四方面，优选的是，在所述抛油环的所述直立部的内侧侧表面上一体地附着有磁性编码器，通过使形成所述编码器的弹性体与磁性粉末混合，沿着所述磁性编码器的周边等间距地交替形成有N磁极和S磁极，并且所述密封板的径向外端面和所述磁性编码器的内侧侧表面被布置为相互齐平。这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定的过盈量的情况下将密封板和抛油环二者同时压配合到外构件和内圈之间的空间中，并且还可精确地设定所述编码器和转速传感器之间的气隙。
根据本发明的第五方面，优选的是，所述密封板的宽度被设定为大于包括所述磁性编码器的所述抛油环的宽度。这使得在密封件的运输期间或在组装到车轮轴承的步骤中，在竖直地堆叠若干个密封单元时，可在包括磁性编码器的相邻的抛油环之间保持一间隙。相应地，通过磁力吸附，可防止油脂唇从抛油环的筒状部脱落。
根据本发明的第六方面，优选的是，径向外侧的所述第一侧唇的厚度被设定为大于径向内侧的所述第二侧唇的厚度。根据该结构，所述第一侧唇的接触载荷变得大于所述第二侧唇的接触载荷，并因此可改进防泥水性并通过减少总的滑动阻力来减少旋转扭矩。
根据本发明的第七方面，还优选的是，在所述第一侧唇和所述第二侧唇之间形成有平直部，并且所述第一侧唇和所述第二侧唇之间的距离被设定为使得当所述第一侧唇和所述第二侧唇以最大过盈量(即，接触载荷)变形时，所述第一侧唇和所述第二侧唇不会相互干涉。这使得所述第一侧唇和所述第二侧唇能够相互独立地变形，而不会导致一个侧唇受到另一个侧唇的影响。
根据本发明的第八方面，优选的是，所述密封构件由合成橡胶制成，并且所述密封构件的TR10被设定为-35℃以下。这使得即使在低温环境下也可维持这些唇的随动能力，并相应地呈现抗泥水性。
根据本发明的第九方面，优选的是，在所述抛油环的表面上形成有表面粗糙度Rz为2至4的无数凹坑，并且在所述唇上预先施加有油脂。这使得能够容易地在每个唇和抛油环之间形成油膜，并因此减少密封件的滑动阻力并且相应地减少旋转扭矩和唇的磨损。
根据本发明的第十方面，提供了一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：外构件，该外构件在外周上形成有待被安装到车辆的转向节上的车体安装凸缘并在内周上形成有双列外滚道表面；内构件，该内构件包括毂轮和内圈，所述毂轮在一端形成有车轮安装凸缘并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面相对地布置的内滚道表面以及从所述内滚道表面轴向延伸的筒状部，并且所述内圈被压配合到所述毂轮的所述筒状部上并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面相对地布置的内滚道表面；双列滚动元件，所述双列滚动元件通过保持架以可自由滚转的方式容纳在所述外构件的所述外滚道表面和所述内构件的所述内滚道表面之间；以及车轮轴承密封件，该车轮轴承密封件被安装在所述外构件和所述内构件之间形成的环形开口中，所述车轮轴承装置的特征在于，所述车轮轴承密封件中的内侧密封件包括根据第一方面至第九方面中的任一方面所述的车轮轴承密封件。
在这样的第三代结构的车轮轴承装置中，因为内圈被压配合到毂轮上，并且固定为不能移动，所以可呈现本发明的以下效果，即，在将密封件组装到车轮轴承的过程中，可在保持预定的过盈量(即，接触载荷)的情况下，通过将密封板和抛油环同时压配合到外构件和内圈之间的空间中来组装密封件。
发明效果
根据本发明的车轮轴承密封件，因为该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间形成的环形空间的开口中，所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面，所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内，所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合式密封件；所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件，所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成；并且所述抛油环具有大致L形的截面，并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部，所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触，并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触，所述车轮轴承密封件的特征在于，在所述第一侧唇的接触载荷F1和所述第二侧唇的接触载荷F2与所述油脂唇的紧固力F3之间具有关系：F1+F2≤1.5×F3，所以可提供这样一种车轮轴承密封件，这种车轮轴承密封件能够通过减少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩从而改进稳定性，并且还能通过防止组合的密封件在被组装到车轮轴承之前分开来改进将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业性。
附图说明
图1是示出本发明的车轮轴承的第一实施方式的纵剖视图；
图2是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图；
图3是示出图2的密封件的作用的说明图；
图4是示出若干个图2的密封件的堆叠状态的说明图；
图5是示出图2的密封件的一个变型例的放大剖视图；
图6是示出本发明的车轮轴承的第二实施方式的纵剖视图；
图7是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图；
图8是示出若干个图7的密封件的堆叠状态的说明图；
图9中的(a)是示出本发明的车轮轴承的第三实施方式的纵剖视图；而(b)是示出图9中的(a)的密封单元的放大图；
图10是示出本发明的车轮轴承的第四实施方式的纵剖视图；以及
图11是示出现有技术的车轮轴承密封件的纵剖视图。
具体实施方式
一种车轮轴承密封件，该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间的环形空间形成的开口中，所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面，所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内，所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合式密封件；所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件，所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成；并且所述抛油环具有大致L形的截面，并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部，所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触，并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触，所述车轮轴承密封件的特征在于，在所述第一侧唇的接触载荷F1和所述第二侧唇的接触载荷F2与所述油脂唇的紧固力F3之间具有关系：F1+F2≤1.5×F3，并且所述油脂唇被布置为使得，在所述密封板和所述抛油环相组合的状态下，即使所述抛油环由于所述接触载荷的反作用力而被移动，所述油脂唇也不会从所述抛油环的所述筒状部脱落。
第一实施方式
以下将参考附图来描述本发明的优选实施方式。
图1是示出本发明的车轮轴承的第一实施方式的纵剖视图；图2是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图；图3是示出图2的密封件的作用的说明图；图4是示出若干个图2的密封件的堆叠状态的说明图；图5是示出图2的密封件的一个变型例的放大剖视图。在以下的描述中，术语车轮轴承装置的“外侧”是指将车轮轴承装置安装到车辆上时位于车体外侧的那一侧(图1中的左侧)，而术语“内侧”是指将车轮轴承装置安装到车辆上时位于车体内侧的那一侧(图1中的右侧)。
图1中的车轮轴承1是所谓的第一代类型，其包括：在内周上一体地形成有双列外滚道表面2a和2a的外构件2；一对内圈3和3，这一对内圈均在外周上形成有与双列外滚道表面2a和2a中的一个相对应的内滚道表面3a；容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的多个滚动元件(滚珠)4和4；用于以可滚转的方式保持滚动元件4和4的保持架5；以及安装在外构件2与内圈3和3之间形成的环形空间的开口中的密封件6和7。
外构件2由诸如SUJ2(JIS G 4805)之类的高碳铬轴承钢或泡钢制成。高碳铬轴承钢在820℃至860℃的温度下进行浸入硬化，然后在160℃至200℃的温度下回火至具有58至64HRC的芯部硬度。另一方面，泡钢被硬化至具有58至64HRC的表面硬度。类似于外构件2，内圈3也由高碳铬轴承钢或泡钢制成，并且高碳铬轴承钢被硬化至具有58至64HRC的芯部硬度，而泡钢被硬化至具有58至64HRC的表面硬度。此外，滚动元件4也由诸如SUJ2(JIS G 4805)之类的高碳铬轴承钢制成并且被浸入硬化至具有58至64HRC的芯部硬度。
车轮轴承1被形成为所谓背靠背式双联轴承的双列角接触球轴承，其中内圈3和3的小径(前侧)端面3b和3b抵接。密封件6、7可防止容纳在轴承中的润滑油脂泄漏到外部并防止雨水或灰尘从外部进入轴承。
密封件6、7中的外侧密封件6被形成为包括芯金属8和附着到芯金属8的密封构件9的一体式密封件，所述芯金属8以预定的过盈量压配合到外构件2的外侧端部中，形成静止构件。
另一方面，如图2的放大图所示，内侧密封件7被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板10和抛油环11的组合式密封件(所谓的封装密封件)。密封板10包括适于被安装在外构件2上的芯金属12以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属12的密封构件13。
芯金属12由诸如奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)的防腐钢板或由防腐冷轧钢板(JIS SPCC等)制成，并且通过压制工艺形成为具有大致L形的截面。芯金属12包括具有小径细端的筒状装配部12a和从该装配部12a径向向内延伸的径向内部12b，并且芯金属12适于被压配合到外构件2中。
密封构件13由诸如NBR(丁腈橡胶)之类的合成橡胶制成，并且包括径向向外倾斜的第一侧唇13a和第二侧唇13b以及径向向内倾斜的油脂唇13c。密封构件13被形成为使得其既延伸到装配部12a的外表面又延伸到芯金属12的径向内部12b的内周边缘以改进密封性。除了NBR之外，密封构件13的材料的实施例还包括HNBR(氢化丁腈橡胶)、EPM、EPDM(乙丙橡胶)、在耐热性和耐化学性方面优异的ACM(聚丙烯酸酯橡胶)、FKM(氟橡胶)和硅橡胶等。
另一方面，抛油环11具有大致L形的截面，并且包括适于压配合到内构件3的外周上的筒状部11a和从该筒状部11a径向向外延伸的直立部11b。第一侧唇13a和第二侧唇13b以预定的轴向过盈量(接触载荷)可滑动地与直立部11b相接触，并且油脂唇13c以预定的径向过盈量(紧固力)可滑动地与筒状部11a相接触。此外，在直立部11b和密封板10之间以小径向间隙形成有迷宫14。
密封板10的径向外端面(即，内侧端面)和抛油环11的直立部11b的内侧侧表面被设定为使得它们相互齐平，并且密封板10的宽度W1被设定为大于抛油环11的宽度W2(W1＞W2)。这使得在将密封件7组装到车轮轴承的过程中有可能在保持预定的过盈量(接触载荷)的情况下将密封板10和抛油环11同时压配合到外构件2和内圈3之间的空间中。因为密封板10的宽度W1被设定为大于抛油环11的宽度W2(W1＞W2)，所以当在密封件运输期间或在将密封件组装到车轮轴承的步骤中在竖直地堆叠若干个密封单元时，可如图4所示使相邻的抛油环11之间保持间隙ΔW。相应地，可防止被定位在靠近底部的较低位置处的密封件7的第一侧唇13a和第二侧唇13b由于自身的重量而过分地变形，并因此可防止油脂唇13c从抛油环11的筒状部11a脱落。
如图2所示，设定第一侧唇13a和第二侧唇13b的由箭头F1、F2示出的接触载荷(过盈量)与油脂唇13c的由箭头F3示出的紧固力(过盈量)之间具有预定的关系。也就是说，第一侧唇13a和第二侧唇13b的接触载荷F1、F2的总和小于油脂唇13c的紧固力F3的1.5倍(即，F1+F2≤1.5×F3)。例如，当油脂唇13c的紧固力F3被指定为12N时，将接触载荷F1、F2的总和设定为18N以下。
当第一侧唇13a和第二侧唇13b的接触载荷F1、F2的总和被设定为大于油脂唇13c的紧固力F3时，应理解，如图3所示，抛油环11将由于第一侧唇13a和第二侧唇13b的接触载荷F1、F2而移动，并且抛油环11的该移动将在第一侧唇13a和第二侧唇13b的接触载荷F1、F2与紧固力F3相平衡(F1+F2＝F3)的位置停止。在本发明中，唇13a、13b和13c被布置为使得油脂唇13c即使在上述情况下也决不会从抛油环11的筒状部11a脱落。因此，可减少密封件7的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩，还能防止组合密封件(即，密封单元7)的密封板10和抛油环11分开。这改进了将密封件组装到车轮轴承中的效率和可作业性。
如图5所示的密封件15是之前描述的密封件7的一个变型例。尽管密封件15具有与密封件7基本相同的构造，但限定了第一侧唇13a和第二侧唇13b的厚度以及唇13a、13b之间的距离。更具体地，第一侧唇13a的厚度L1被设定为大于第二侧唇13b的厚度L2(L1＞L2)，并且第一侧唇13a和第二侧唇13b之间的距离L被设定为使得当它们以最大的过盈量变形时，也不会相互干涉。此外，在第一侧唇13a和第二侧唇13b之间形成有平直部16，以使得一个侧唇可以独立于另一个侧唇变形而不受其影响。相应地，因为第一侧唇13a的接触载荷大于第二侧唇13b的接触载荷，所以可改进密封件15的耐泥水性，并且还能通过减少总的滑动阻力来减少旋转扭矩。
此外，TR10是表示低温弹性恢复率为10％的温度，根据本发明，密封构件13的TR10(表示橡胶弹性的指标)被设定为-35℃以下。这使得即使在低温环境下也有可能维持这些唇的随动性，并相应地发挥耐泥水性。
第二实施方式
图6是示出本发明的车轮轴承的第二实施方式的纵剖视图；图7是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图；而图8是示出若干个图7的密封件的堆叠状态的说明图。在该实施方式中使用与第一实施方式(图1)中的附图标记相同的附图标记。
车轮轴承17是所谓的第二代类型，并且包括：外构件18，该外构件在外周上一体地形成有适于被安装到车辆的转向节(未示出)上的车体安装凸缘18b并在内周上一体地形成有双列外滚道表面18a和18a；一对内圈3和3，这一对内圈均在外周上形成有与各双列外滚道表面18a和18a对应的内滚道表面3a；容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的多个滚动元件(滚珠)4和4；用于以可滚转的方式保持滚动元件4和4的保持架5；以及安装在外构件18与一对内圈3和3之间形成的环形空间的开口中的密封件19和20。
外构件18由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如，S53C)制成，并且至少所述双列外滚道表面18a和18a通过高频感应淬火而被硬化成具有58～64HRC的表面硬度。
因为密封件19、20与密封件6、7的根本不同之处仅在于是否存在磁性编码器，所以这里将仅描述内侧密封件20，而省略对外侧密封件19的描述。
如图7的放大图所示，密封件20包括彼此相对地布置的环形密封板21和抛油环11’。密封板21包括适于被安装在外构件18上的芯金属22以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属22的密封构件23。
芯金属22由诸如奥氏体不锈钢板(JIS SUS 304等)的防腐钢板或由防腐冷轧钢板(JIS SPCC等)制成，并且通过压制工艺形成为具有大致L形的截面，并且包括具有小径细端的筒状装配部22a和从该装配部22a径向向内延伸的径向内部22b。
密封构件23由诸如NBR等的合成橡胶制成，并且包括径向向外倾斜的第一侧唇23a和第二侧唇23b以及径向向内倾斜的油脂唇23c。此外，密封构件23被形成为使得其既延伸到装配部22a的外表面又延伸到芯金属22的径向内部22b的内周边缘以改进密封性。
第一侧唇23a和第二侧唇23b以预定的轴向过盈量(接触载荷)可滑动地与抛油环11’的直立部11b’相接触，并且油脂唇23c以预定的径向过盈量(紧固力)可滑动地与筒状部11a’相接触。磁性编码器24被一体地附着至抛油环11’的直立部11b’的内侧侧表面。通过使形成编码器的弹性体与磁性粉末混合，沿着磁性编码器24的周边等间距地交替形成有N磁极和S磁极，以形成用于检测车轮转速的旋转编码器。
密封板21的径向外端面和磁性编码器24的内侧侧表面被布置为使得它们相互齐平。此外，密封构件23的朝向轴承的外侧伸出的舌状部25形成在芯金属22上，并且宽度W3被设定为大于包括磁性编码器24的抛油环11’的宽度W4(W3＞W4)。这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定过盈量的情况下将密封板21和抛油环11’同时压配合到外构件18和内圈3之间的空间中，并且还可精确地设定编码器和转速传感器(未示出)之间的气隙。
如图8所示，在密封件运输期间或组装到车轮轴承的步骤中，当竖直地堆叠若干个密封单元20时，可在相邻的抛油环11’和11’之间保持间隙ΔW。相应地，通过磁力吸引，可防止油脂唇23c从抛油环11’的筒状部11a’脱落。
如图7所示，类似于前述实施方式，将第一侧唇23a和第二侧唇23b的接触载荷F1、F2的总和设定为小于油脂唇23c的紧固力F3的1.5倍(即，F1+F2≤1.5×F3)。因此，有可能减少密封件20的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩，还能防止组合的密封件(即，密封单元20)的密封板和抛油环分开。这改进了将密封件20组装到车轮轴承中的效率和可作业性。
此外，在本发明中，通过喷丸硬化处理而在抛油环11’的表面上形成无数个微小的凹坑(未示出)，并且在每个唇上预先施加有油脂。凹坑的凹凸不平被设定为使得其表面粗糙度Rz在2至4的范围内。这使得能够容易地在每个唇和抛油环11’之间形成油膜，因此减少密封件的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩和唇的磨损。此外，磁性编码器24的固着力可以通过形成凹坑而得到提高。“Rz”是指JIS(JIS B0601-1994)的粗糙度形状参数的十点平均粗糙度。这些凹坑可通过恰当地选择合成橡胶的构成而形成在每个唇的表面上。
第三实施方式
图9中的(a)是示出本发明的车轮轴承装置的第三实施方式的纵剖视图，而图9中的(b)是示出图9中的(a)的密封单元的放大图。在该实施方式中使用了与第一实施方式(图1)中的附图标记相同的附图标记。
该车轮轴承装置是用于从动轮的第二代外圈旋转型车轮轴承装置，包括：外构件27，该外构件在外周上一体地形成有车轮安装凸缘26且在内周上形成有双列外滚道表面27a和27a；一对内圈3和3，每一个内圈均在外周上形成有与双列外滚道表面27a和27a中的一个外滚道表面对应的内滚道表面3a；容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的双列滚动元件4和4；用于以可滚转的方式保持滚动元件4和4的保持架5和5；以及安装在外构件27与所述一对内圈3和3之间形成的环形空间的开口中的遮蔽部28和密封件19。在车轮安装凸缘26上沿着周边等距地安装有毂螺栓26a。
外构件27由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如，S53C)制成，并且至少所述双列外滚道表面27a和27a通过高频感应淬火而被硬化成具有58～64HRC的表面硬度。
密封件19由封装密封件形成，该封装密封件包括彼此相对地布置的环形密封板21和抛油环11。密封板21包括适于被安装在外构件27上的芯金属22以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属22的密封构件23。密封构件23由诸如NBR等的合成橡胶制成，并且包括第一侧唇23a和第二侧唇23b以及油脂唇23c，第一侧唇23a和第二侧唇23b径向向外倾斜并且以预定的轴向过盈量(接触载荷)与抛油环11的直立部11b相接触，而油脂唇23c径向向内倾斜并且以预定的径向过盈量与抛油环11的筒状部11a相接触。
密封板21的径向外端面(即，内侧端面)和抛油环11的直立部11b的内侧侧表面被设定为使得它们相互齐平。密封构件23形成有从芯金属22的径向内部朝向外侧伸出的舌状部25。密封板21的宽度W5被设定为大于抛油环11的宽度W6(W5＞W6)。这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定的过盈量(接触载荷)的情况下将密封板21和抛油环11同时压配合到外构件27和内圈3之间的空间中。因为密封板21的宽度W5被设定为大于抛油环11的宽度W6(W5＞W6)，所以，在密封件运输期间或在组装到车轮轴承的步骤中，在竖直地堆叠若干个密封单元时，可防止被定位在靠近底部的较低位置处的密封件19的第一侧唇23a和第二侧唇23b由于自身的重量而过分变形，并因此可防止油脂唇23c从抛油环11的筒状部11a脱落。
根据该实施方式，因为形成有车轮安装凸缘26的外构件27是旋转的，所以第一侧唇23a和第二侧唇23b的接触力F1和F2以及油脂唇23c的紧固力F3由于外构件27旋转产生的离心力而减小。然而，这两个侧唇23a和23b的接触载荷F1和F2的总和小于油脂唇23c的紧固力F3的1.5倍(即，F1+F2≤1.5×F3)。因此，可减少密封件19的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩，还能防止组合的密封件(即，密封单元19)的密封板和抛油环分开。
第四实施方式
图10是示出本发明的车轮轴承装置的第四实施方式的纵剖视图。在该实施方式中使用了与第一实施方式(图1)中的附图标记相同的附图标记，并且省略了对它们的详细描述。
该车轮轴承装置是用于从动轮的第三代类型，并且包括：内构件30，其包括毂轮29和固定在毂轮29上的内圈3；以及外构件31，其通过双列滚动元件4和4安装在内构件30上。
毂轮29在外侧端上一体地形成有车轮安装凸缘26，并且在外周上形成有一个内滚道表面29a(即外侧内滚道表面)以及从该内滚道面29a轴向延伸的筒状部29b。内圈3在外周上形成有另一个内滚道表面3a(即内侧内滚道表面)，并且该内圈3被压配合到毂轮29的筒状部29b上，然后通过使筒状部29b的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部29c以预定的预压力状态被轴向固定。
毂轮29由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如，S53C)制成，并通过高频感应淬火而硬化，使得从车轮安装凸缘26的形成稍后将描述的外侧密封件32的密封座部的凸缘基部26b到筒状部29b的区域具有58～64HRC的表面硬度。
外构件31在外周上一体地形成有待被安装到转向节(未示出)上的车体安装凸缘31b并在内周上一体地形成有与内构件30的内滚道表面29a和3a对应的双列外滚道表面31a和31a。双列滚动元件4和4通过保持架5以可滚转的方式容纳在外滚道表面31a和31a与内滚道表面29a和3a之间。外构件31由碳含量按重量计为0.40～0.80％的中碳钢(例如，S53C)制成，并且至少所述双列外滚道表面31a和31a通过高频感应淬火而被硬化成具有58～64HRC的表面硬度。
密封件32和20被安装在外构件31和内构件30之间形成的环形开口中，以防止容纳在轴承中的油脂泄漏并防止雨水和灰尘从外部进入轴承。
密封件32和20中的外侧密封件32被形成为包括：芯金属33，该芯金属以预定的过盈量被压配合到外构件31的外侧端中；以及附着到芯金属33的密封构件34。密封构件34由诸如NBR等的合成橡胶制成，并且通过硫化粘合而一体地附着到芯金属33，并且包括径向向外倾斜的侧唇34a和防尘唇34b以及径向向内倾斜的油脂唇34c。
车轮安装凸缘26的内侧基部26b被形成为具有圆弧形的截面，侧唇34a和防尘唇34b以预定的过盈量滑动地接触内侧基部26b，并且油脂唇34c以预定的径向过盈量接触内侧基部26b。除了NBR之外，密封构件34的材料的例子还包括HNBR、EPDM(乙丙橡胶)、在耐热性和耐化学性方面优异的ACM、FKM和硅橡胶等。
在该实施方式中，与之前所描述的一样，内侧密封件20包括彼此相对地布置的环形密封板21和抛油环11’以形成封装密封件。密封板21包括适于被安装在外构件31上的芯金属22以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属22的密封构件23。
因为密封板21的宽度W3被设定为大于包括磁性编码器24的抛油环11’的宽度W4，并且两个侧唇23a和23b的接触载荷F1和F2的总和小于油脂唇23c的紧固力F3的1.5倍，所以可减少密封件20的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩，还能防止组合的密封件(即，密封单元20)的密封板和抛油环分开。
根据第三代类型的车轮轴承装置，因为内圈3在组装到毂轮29的同时被敛缝部29c轴向地固定，所以可具有以下良好的效果：通过在将密封件20组装到车轮轴承之前或组装期间防止密封单元20分开并保持预定的过盈量的情况下，将密封板21和抛油环11’同时压配合到外构件31和内圈3之间的空间中，实现密封件20的组装。
已参考优选实施方式描述了本发明。显然，在阅读并理解了前面的详细描述之后，本领域普通技术人员可以进行多种变型和替代。本发明理应解释为包括所有这样的变型和替代，只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内。
工业实用性
本发明的用于车轮轴承装置的密封件可被应用于第一代、第二代和第三代类型的任何轴承装置，不管是用于驱动轮的轴承装置还是用于从动轮的轴承装置。
附图标记说明
1，17                   车轮轴承
2，18，27，31           外构件
2a，18a，27a，31a       外滚道表面
3                       内圈
3a，29a                 内滚道表面
3b                      小径端面
4                       滚动元件(滚珠)
5                       保持架
6，7，15，19，20，32    密封件
8，12，22，33           芯金属
9，13，23，34           密封构件
10，21                  密封板
11，11’                抛油环
11a，11a’              筒状部
11b，11b’              直立部
12a，22a                装配部
12b，22b                径向内部
13a，23a                第一侧唇
13b，23b          第二侧唇
13c，23c，34c     油脂唇
14                迷宫密封
16                平直部
18b，31b          车体安装凸缘
24                磁性编码器
25                舌状部
26                车轮安装凸缘
26a               毂螺栓
26b               基部
28                遮蔽部
29                毂轮
29b               筒状部
29c               敛缝部
30                内构件
34a               侧唇
34b               防尘唇
50                密封件
51                抛油环
51a，53a          筒状部
51b，53b          直立部
52                密封板
53                芯金属
54                密封构件
54a               第一侧唇
54b               第二侧唇
54c               油脂唇
F1                第一侧唇的接触载荷
F2                第二侧唇的接触载荷
F3          油脂唇的紧固力
L1          第一侧唇的厚度
L2          第二侧唇的厚度
L           唇之间的距离
W1，W3，W5  密封板的宽度
W2，W4，W6  抛油环的宽度
ΔW         抛油环之间的间隙
P1          油脂唇的紧固力
P2          侧唇的接触载荷

Claims (10)

1.一种车轮轴承密封件，该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间形成的环形空间的开口中，所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面，所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内，所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环二者的组合式密封件；
所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件，所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成；并且
所述抛油环具有大致L形的截面，并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部，所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触，并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触，所述车轮轴承密封件的特征在于，
在所述第一侧唇的接触载荷F1和所述第二侧唇的接触载荷F2与所述油脂唇的紧固力F3之间具有关系：F1+F2≤1.5×F3。
2.如权利要求1所述的车轮轴承密封件，其中，所述油脂唇被布置为使得，在所述密封板和所述抛油环相组合的状态下，即使所述抛油环由于所述接触载荷的反作用力而被移动，所述油脂唇也不会从所述抛油环的所述筒状部脱落。
3.如权利要求1或2所述的车轮轴承密封件，其中，所述密封板的径向外端面和所述抛油环的所述直立部的内侧侧表面被布置为相互齐平，并且其中所述密封板的宽度被设定为大于所述抛油环的宽度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车轮轴承密封件，其中，在所述抛油环的所述直立部的内侧侧表面上一体地附着有磁性编码器；通过使形成所述磁性编码器的弹性体与磁性粉末混合，沿着所述磁性编码器的周边等间距地交替形成有N磁极和S磁极，并且所述密封板的径向外端面和所述磁性编码器的内侧侧表面被布置为相互齐平。
5.如权利要求4所述的车轮轴承密封件，其中，所述密封板的宽度被设定为大于包括所述磁性编码器的所述抛油环的宽度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的车轮轴承密封件，其中，径向外侧的所述第一侧唇的厚度被设定为大于径向内侧的所述第二侧唇的厚度。
7.如权利要求1至6中任一项所述的车轮轴承密封件，其中，在所述第一侧唇和所述第二侧唇之间形成有平直部，并且其中所述第一侧唇和所述第二侧唇之间的距离被设定为使得当所述第一侧唇和所述第二侧唇以其最大过盈量变形时不相互干涉。
8.如权利要求1至7中任一项所述的车轮轴承密封件，其中，所述密封构件由合成橡胶制成，并且所述密封构件的TR10被设定为-35℃以下。
9.如权利要求1至8中任一项所述的车轮轴承密封件，其中，在所述抛油环的表面上形成有表面粗糙度Rz为2至4的无数凹坑，并且在所述唇上预先施加有油脂。
10.一种车轮轴承装置，该车轮轴承装置包括：
外构件，该外构件在外周上形成有待被安装到车辆的转向节上的车体安装凸缘并在内周上形成有双列外滚道表面；
内构件，该内构件包括毂轮和内圈，所述毂轮在一端形成有车轮安装凸缘并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面相对地布置的内滚道表面以及从所述内滚道表面轴向延伸的筒状部，并且所述内圈被压配合到所述毂轮的所述筒状部上并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一外滚道表面相对地布置的内滚道表面；
双列滚动元件，所述双列滚动元件通过保持架以可自由滚转的方式容纳在所述外构件的所述外滚道表面和所述内构件的所述内滚道表面之间；以及
车轮轴承密封件，该车轮轴承密封件被安装在所述外构件和所述内构件之间形成的环形开口中，所述车轮轴承装置的特征在于，
所述车轮轴承密封件中的内侧密封件包括如权利要求1至9中的任一项所述的车轮轴承密封件。
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