CN109386549A - 用于车轮轮毂单元的低摩擦密封组件和配有该组件的单元 - Google Patents

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Abstract

一种低摩擦密封组件，特别用于车辆车轮轮毂单元，其能够***在车轮轮毂单元的彼此同轴的有凸缘的转动元件与静止元件之间限定出的环形中间空间内部，使得保护布置在静止元件与转动元件之间的至少一个环的旋转体，并且具有：第一环形遮蔽件和第二环形遮蔽件，其在使用期间与转动元件以及与静止元件成一体；和环形密封件，其包括唇；密封组件为多级密封组件，设置有：第一内收集级，其被设计用于收集以及优选还有排出一些污染物，并且由第一遮蔽件的环形容腔限定；和迷宫级，其沿着污染物的进入/离开路径布置在第一内收集级的径向外侧，并且还由第一遮蔽件的环形偏斜凸耳限定。

Description

用于车轮轮毂单元的低摩擦密封组件和配有该组件的单元
技术领域
本发明涉及一种低摩擦密封组件，特别用于配备用于车辆的车轮轮毂单元的滚动轴承。
车轮轮毂单元的功能是将车辆(的)车轮可转动地安装在车辆的悬架(suspension)上，并且包括：径向外轴承圈，其是静止的；径向内轴承圈，其能够绕着车轮轮毂单元的转动轴线转动、具有沿径向(向)外方向延伸的凸缘以用于安装车轮、并与外圈一起限定出中间空间。低摩擦密封组件布置在外圈与内圈之间，以便防止任何杂质通过中间空间进入轴承。
背景技术
用于涉及车辆车轮的应用的车轮轮毂单元用的密封组件已经由现有技术已知，在文献US8303190和US2012/0177315中描述了一些示例。在大多数情况下，已知型式的密封组件包括第一环形遮蔽件和第二环形遮蔽件，第一环形遮蔽件和第二环形遮蔽件分别安装在外圈和内圈上，彼此相对，使得在它们之间限定出环形室，在环形室内布置有一系列(/一连串)的密封唇，所述密封唇安装在与遮蔽件中的一个遮蔽件成一体的固定的环形密封件上，通常该遮蔽件意在在使用期间保持静止。外部污染物(水、泥、灰尘)进入该室受到特定形式的一个或两个遮蔽件的限制，这些遮蔽件还以非常紧密的布置与轴承的外圈或内圈和/或与其成一体的车轮轮毂元件的径向(向)外部分配合，形成迷宫式密封。
通常，增大上述密封组件的密封性能通过增大遮蔽件的几何复杂性和/或增大密封唇的数量来得到，但是对减少燃料消耗和废气排放以及机动车辆工业必须满足的成本目标的不断增大的需求导致了这种复杂性和增大在市场方面无利可图。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车轮轮毂单元的密封组件，其一方面确保了高水平的保护，同时使得在所述单元的圈相对于彼此转动时由密封组件产生的摩擦扭矩减小。还令人满意的是(desirable)简化了机械加工操作并因此降低了用于制造整个单元的工艺的成本。
根据本发明，提供了一种用于车轮轮毂单元的密封组件，其具有在所附技术方案中描述的特征。
此外，本发明的优选和/或特别有利的实施方式根据所附从属技术方案中示出的特征说明。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，图1示出了通过实施方式的非限制性示例提供的本发明的优选实施方式的示意轴向截面图。
具体实施方式
参照附图，1表示低摩擦密封组件，特别被设计用于安装在车辆的车轮轮毂单元2上，密封组件1在使用期间形成所述单元的一体部件(/一体部分)。
此外，已知型式的车轮轮毂单元2包括：外圈3，其在使用期间是静止的；内圈4，其在使用期间绕着轴线A转动，其中轴线A也是圈3和圈4两者的对称轴线；和至少一个环的旋转构件(revolving members)6，其设置在外圈3与内圈4之间，它们彼此同轴；圈4具有凸缘端部(flanged end)5，凸缘端部5与外圈3相对并且意在用于承载车辆车轮(vehiclewheel)。
密封组件1可以***在转动的内圈4与静止的外圈3之间限定出的环形中间空间(interspace)7内部，更一般地说，在形成车轮轮毂单元2的一部分或与车轮轮毂单元2形成一体的任何已知型式的一般(/通用)滚动轴承的彼此同轴的转动元件4与静止元件3之间。
密封组件1设置在圈3与圈4之间，***在环形中间空间7内部，使得保护设置在静止元件3与转动元件4之间的旋转构件6，并且(密封组件1)是多级(multi-stage)密封组件，即，如将在下面详细说明的那样，是这样的一种密封组件：用于防止污染物(即，通常是污水、泥和灰尘)进入车轮轮毂单元2内部的密封作用通过以协作的(synergic)方式以及还以使得将通常与已知型式的密封组件相关联的摩擦减小到与其相关的明显(decidedly)更低的水平(levels)的方式彼此配合的几个密封级得到。
密封组件1包括：第一环形遮蔽件(screen)10，其通过剪切和压制不锈钢金属片材(sheet)而形成；第二环形遮蔽件11，其也通过剪切和压制不锈钢金属片材而形成，(第二环形遮蔽件11)被布置成面对遮蔽件10；和环形唇密封件9，其由一种或多种弹性体材料制成、一体地安装在遮蔽件11上并且设置有多个密封唇12、13、14，如将看到的，密封唇12、13、14与遮蔽件10配合，使得环形中间空间7相对于滚动体6以流体密封(fluid-tight)的方式密封。
遮蔽件10设置有：第一套筒状或更一般地说圆柱形的部分15a，其在使用期间与转动元件4的键接表面(keying surface)4a成一体；和凸缘形状部分16，其在轴线A的相反侧从套筒部分15a径向突出地延伸，因此从套筒部分15a的朝向凸缘端部5的相反侧的端部17a径向向外延伸。然而，所述凸缘形状部分16不是在轴线A的相反侧从套筒部分15a以线性的方式延伸，而是具有蜿蜒行进(winding progression)，所述蜿蜒行进从端部17a直接限定出环形容腔80，所述环形容腔80的凹面(/凹度)面对凸缘端部5，并且终止于环形偏斜凸耳(/偏离凸耳)(deviating lug)81，环形偏斜凸耳81的形状采用截头锥漏斗的方式，其中该截头锥漏斗的锥度朝向第二遮蔽件11。特别地，遮蔽件10设置有第二套筒状或更一般地说圆柱形的部分15b，其形成凸缘形状部分16的一部分，(部分15b)在径向上面对第一套筒部分15a并且在径向上朝向外侧界定容腔80。此外，更确切地说，凸缘形状部分16包括两个环形部分16a和16b，这两个环形部分16a和16b相对于轴线A横向，并分别将第一套筒部分15a与第二套筒部分15b以及将第二套筒部分15b的面对凸缘端部5的一个端部17b与偏斜凸耳81连接在一起。
基本上，遮蔽件10由以下形成：
-第一套筒部分15a，其在使用期间与转动元件4的键接表面4a成一体；
-环形部分16a，其从端部17a延伸，
-第二套筒部分15b，其与第一套筒部分15a径向间隔开并与第一套筒部分15a平行，并且与环形部分16a和第一套筒部分15a一起限定出容腔80；
-环形部分16b，其从第二套筒部分15b的端部17b延伸；以及最后
-偏斜凸耳81。
套筒部分15a优选(但不一定)还可以具有圆锥形状(form)，使得确保遮蔽件10在转动元件4的键接表面4a上的不同的键接能力。套筒部分15a的锥度优选朝向轴线A会聚，并在凸缘5所在侧“变宽”或渐缩。
遮蔽件11设置有：第三套筒状或更一般地说圆柱形的部分18，其在使用期间与静止元件3成一体；和第二凸缘部分19，其被安装成在凸缘部分16的径向相对侧在套筒部分18上突出并且被定位成面对它(/凸缘部分16)；因此，凸缘部分19从套筒部分18的(在所示的实施方式的非限制性示例中，朝向遮蔽件10和凸缘端部5定向的)轴向端部20朝向轴线A以及朝向第二套筒部分15a径向向内延伸。此外，第二凸缘部分19与遮蔽件10的第二套筒部分15b、环形部分16b和偏斜凸耳81一起限定出环形室(chamber)83，环形室83布置在环形中间空间7内部，并且密封唇12、13、14布置在其内部。
环形密封件9的唇12是能够弹性变形的，并从第二遮蔽件11的第二凸缘部分19朝向第一遮蔽件10轴向突出地延伸，使得在径向上布置在第一遮蔽件10的偏斜凸耳81与第二套筒部分15b之间，同时，同样是能够弹性变形的唇13在径向上布置在唇12的内侧，并从第二凸缘部分19的径向内边缘45沿轴向以及沿径向延伸，使得与第一遮蔽件10的第二套筒部分15b接触配合，由此其限定出滑动接触密封(/密封件/密封部)(seal)。环形唇12被形成为使得在径向外侧界定出环形通道22，环形通道22面对偏斜凸耳81的自由端部边缘(freeend edge)23；自由边缘23位于第一遮蔽件10的环形部分16b的对面(opposite)。最后，环形唇14在与唇13相反的一侧朝向内部径向突出地延伸，还是从径向内边缘45延伸，使得与第一遮蔽件10的第二套筒部分15b接触配合，由此其限定出另一滑动接触密封(/密封件/密封部)。
最后，环形唇密封件9包括环形偏转遮蔽件(/环形偏转器遮蔽件/环形导流器遮蔽件)(annular deflector screen)70，环形偏转遮蔽件70集成在环形密封件9本身中，相对于径向外圈3沿径向以及沿轴向向外延伸，并且从套筒部分18的轴向端部20朝向凸缘端部5相对于轴线A倾斜地延伸。偏转遮蔽件70由于由可弹性变形的材料制成，因此形成了阻碍件(barrier)，该阻碍件阻挡污染物的颗粒的能量，通常是脏水，通过重力从悬架(其为已知型式，因此并未示出)的直立部(upright)朝向外圈3下落并因此进入环形中间空间7，并且(偏转遮蔽件70)包括：渐缩端部71，其朝向凸缘端部5；和两个圆环弯曲表面72和73，它们在轴向上彼此并排布置并在径向外侧界定所述偏转遮蔽件70。圆环弯曲表面73实质上终止于环形槽39的区域，其中环形槽39设置在静止元件3上并形成于静止元件或外圈3的(通常具有圆柱形形状的)侧表面38，位于邻近圆环弯曲表面73的位置。环形槽39的凹面(/凹度)朝向可能的外部污染物在使用期间到达的一侧。
如上面提到的，低摩擦密封组件1是多级密封组件，其用于防止污染物进入车轮轮毂单元2内部的密封作用由若干个密封级提供，这些密封级以协作的(synergic)方式以及还以使得还使由唇13和唇14限定的滑动接触密封的接触摩擦减至最小的方式彼此配合。特别地，密封组件1包括：
-第一内收集级S1，其被设计用于收集以及还有排出一些污染物(/污染物中的一些)，并且由环形容腔80限定，即，在车轮轮毂单元2的轴向内侧由环形容腔80限定、以及还在车轮轮毂单元2的轴向外侧由凸缘端部5限定；
-迷宫级S2，其被设计用于防止污染物进入环形中间空间7和环形室83内部，并且沿着污染物的进入/离开路径P布置在第一内收集级S1的径向外侧；和
-外收集级S3，其在轴向上位于径向外圈3的外侧，在径向上沿着污染物的进入/离开路径P位于迷宫级S2的外侧，并且由环形偏转遮蔽件70(即由槽72和73)以及由环形槽39限定；和
-第二内收集级S4，其被设计用于收集以及还有排出污染物的残余部分(residualpart)，并且由环形室83内部的环形唇密封件9限定。
前述级S1-S4中的每一者均有助于防止污染物进入车轮轮毂单元2，并且四个级S1-S4的总体效果已被证明出乎意料地(surprisingly)优于单独考虑的各级的效果。
外收集级S3本质上由偏转遮蔽件70的槽72以及由外圈3的槽39形成：这两个槽72和39具有以下功能：收集污染物的颗粒，其中污染物的颗粒例如通过重力从悬架的所述直立部下落；以及围绕轴线A输送这些污染物的颗粒，使得允许它们再次通过重力落在车轮轮毂单元2下面。此外，由于槽72沿着遮蔽件11的偏转遮蔽件70的能够弹性变形的突出的自由部形成，因此污染物的颗粒的作用引起该突出的自由部朝向轴线A偏转(deflection)，即引起渐缩端部71朝向凸缘端部5移动，由此使由渐缩端部71和凸缘端部7精确限定的外迷宫L1的幅度(amplitude)减小。
外迷宫L1布置在偏转遮蔽件70的端部71处，使得防止污染物进入环形中间空间7内部，并且(外迷宫L1)还形成迷宫级S2的一部分，迷宫级S2还包括内迷宫L2，内迷宫L2由偏斜凸耳81的端部23以及由第二遮蔽件11限定，以便防止污染物进入环形室83并使其流动(/污染物的流/污染物的流动)朝向第一内收集级S1偏斜。
换言之，尽管有外收集级S3的密封和排出作用，但是仍可能已经经由外迷宫L1进入环形中间空间7内部的污染物通过偏斜凸耳81而被远离内迷宫L2地朝向第一内收集级S1偏斜，第一内收集级S1在所提到的四个级S1-S4中是在密封和处理污染物的能力(capacity)方面提供了最意想不到的结果(unexpected results)的级。
事实上，由于第一遮蔽件10的创新形式，因此第一内收集级S1的容腔80具有显著的容量(/能力)(capacity)并用作收集容器，收集容器设法(managing to)在其位于轴线A上方的部分内利用(with respect to)重力收集沿着路径P通过偏斜凸耳81而远离内迷宫L2的污染物的颗粒中的大部分，并且(容腔80)同样用作排放容器，排放容器设法在其位于轴线A下方的部分中(利用重力)处理可能已积聚在其内部的污染物的颗粒。容腔80具有这样的能力：使得能够在它们设法充满(/填充)其容积(volume)并再次到达内迷宫L2之前在其(/容腔)内部积聚相当大的量的污染物的颗粒，这在任何情况下都防止可能从容腔80回流的污染物的颗粒渗透到环形室83内部。
外收集级S3、迷宫级S2和第一内收集级S1的组合和协作作用设法使污染物的颗粒的大部分流(/污染物的颗粒的大部分流动)偏斜，所述污染物的颗粒流因此偏斜，相对于容腔80、偏斜凸耳81和偏转遮蔽件70侧向地下落，实际上不与密封唇13、14和15接触。
在少数污染物的颗粒勉强(managing to)还通过内迷宫L2并到达环形室83的不(太)可能的情况(/事件)下，第二内收集级S4起作用，由于环形唇12的形式，因此将这些污染物的颗粒收集在环形室22内部并且有助于其排出，使它们侧向地下落并进入轴线A下方的区域，即，使它们精确地(precisely)通过内迷宫L2到环形室83外(/离开环形室83)。
应当理解，本发明不限于这里描述和示出的实施方式，这里描述和示出的实施方式应被认为是低摩擦密封组件的实施方式的示例，相反，这些可以在部件的形式和布置以及结构和组装细节方面进行进一步的修改。

Claims (9)

1.一种低摩擦密封组件(1)，特别用于车辆车轮轮毂单元(2)，其能够***在所述车轮轮毂单元(2)的彼此同轴的有凸缘的转动元件(4)与静止元件(3)之间限定出的环形中间空间(7)内部，使得保护布置在所述静止元件(3)与所述转动元件(4)之间的至少一个环的旋转构件(6)，并且包括：
-第一环形遮蔽件(10)，其在使用期间与所述转动元件成一体；
-第二环形遮蔽件(11)，其在使用期间与所述静止元件成一体；和
-环形密封件(9)，其包括唇(12、13、14)，所述唇在由所述第一遮蔽件和所述第二遮蔽件(10、11)限定出的环形室(83)内部从所述第一遮蔽件(10)朝向所述第二遮蔽件(11)沿轴向以及沿径向突出地延伸；
所述密封组件(1)的特征在于，它由多级密封组件构成，并且其包括：
-第一内收集级(S1)，其被设计用于收集以及优选还有排出一些污染物，并且由所述第一遮蔽件(10)的环形容腔(80)限定；和
-迷宫级(S2)，其沿着污染物的进入/离开路径(P)布置在所述第一内收集级(S1)的径向外侧，并且还由所述第一遮蔽件(10)的环形偏斜凸耳(81)限定。
2.根据权利要求1所述的低摩擦密封组件，其特征在于，其还包括外收集级(S3)，所述外收集级(S3)在轴向上位于所述静止元件(3)的外侧，并且在径向上沿着污染物的进入/离开路径(P)位于所述迷宫级(S2)的外侧；所述环形唇密封件(9)还包括环形偏转遮蔽件(70)，所述环形偏转遮蔽件(70)集成在所述密封件(9)中，在所述静止元件(3)的外部沿径向以及沿轴向延伸，并限定出所述外收集级(S3)的一部分。
3.根据权利要求2所述的低摩擦密封组件，其特征在于，所述迷宫级(S2)包括：内迷宫(L2)，其由所述偏斜凸耳(81)以及由所述第二遮蔽件(11)限定，使得防止污染物进入所述环形室(83)，并使污染物的流动朝向所述第一内收集级(S1)偏斜；和外迷宫(L1)，其布置在所述偏转遮蔽件(70)的一个端部(71)处，用于防止污染物进入所述环形中间空间(7)内部。
4.根据权利要求3所述的低摩擦密封组件，其特征在于，所述外收集级(S3)包括第一环形槽(72)，其形成于所述偏转遮蔽件(71)；和优选的第二环形槽(39)，其形成于所述静止元件(3)的径向外圆柱表面(38)；所述第一环形槽(72)和所述第二环形槽(39)使污染物径向向外偏斜并减少其朝向所述外迷宫(L1)的流动。
5.根据权利要求4所述的低摩擦密封组件，其特征在于，其包括第二内收集级(S4)，所述第二内收集级(S4)被设计用于收集以及优选还有排出污染物的残余部分，并由布置在所述环形室(83)内部的环形唇密封件(9)限定。
6.根据权利要求5所述的低摩擦密封组件，其特征在于，所述第一遮蔽件(10)设置有：第一套筒部分(15a)，其在使用期间与所述转动元件(4)成一体；和凸缘形状部分(16)，其从所述第一套筒部分(15a)径向突出地延伸并结合所述容腔(80)和所述偏斜凸耳(81)；所述第一遮蔽件(10)还设置有第二套筒部分(15b)，所述第二套筒部分(15b)与所述第一套筒部分(15a)径向面对并在径向外侧界定所述容腔(80)。
7.根据权利要求6所述的低摩擦密封组件，其特征在于，所述第二环形遮蔽件(11)设置有：第三套筒部分(18)，其在使用期间与所述静止元件(3)成一体；和凸缘部分(19)，其被安装成从所述第三套筒部分(18)突出，位于所述第一凸缘部分(16)的径向相对侧并且被布置成至少沿着所述偏斜凸耳(81)朝向所述第二套筒部分(15b)面对所述第一凸缘部分(16)。
8.根据权利要求7所述的低摩擦密封组件，其特征在于，所述环形唇密封件(9)包括：能够弹性变形的第一环形唇(12)，其从所述第二遮蔽件(11)的凸缘部分朝向所述第一遮蔽件(10)沿轴向突出地延伸，使得在径向上布置在所述第一遮蔽件(10)的偏斜凸耳与第二套筒部分之间；和能够弹性变形的第二环形唇(13)，其在径向上布置在所述第一环形唇(12)的内侧，并且其沿轴向以及沿径向延伸，使得与所述第一遮蔽件(10)的第二套筒部分(15b)接触配合，由此其限定出滑动接触密封。
9.一种车轮轮毂单元(2)，包括：外圈(3)，其在使用期间静止；内圈(4)，其在使用期间转动并具有与所述外圈(3)相对的凸缘端部(5)，和至少一个环的旋转构件(6)，其布置在所述外圈(3)与所述内圈(4)之间，其特征在于，它还包括根据前述权利要求中的任一项所述的低摩擦密封组件(1)，所述低摩擦密封组件(1)在径向上布置在所述外圈(3)与所述内圈(4)之间，使得保护在所述外圈(3)与所述内圈(4)之间限定出的环形中间空间(7)免受可能的污染物进入。
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