CN114251371A - 高排放轮毂单元 - Google Patents

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Abstract

一种轮毂单元(102)，设置有：径向外圈(103)，在使用期间静止；径向内圈(104)，在使用期间旋转；至少一列滚动元件(6)，介于径向外圈与径向内圈之间；及密封组件(101)，介于径向外圈与径向内圈之间，密封组件与径向外圈或与径向内圈协作，限定至少一个迷宫式密封件(22、122)的遮蔽件。迷宫式密封件不具有周向对称性，而是包括相对于轮毂单元的对称轴线(A)的上部(22)和下部(122)，且设置有在迷宫式密封件的与轮毂单元的下侧对应的下部上形成的遮蔽件的在角度上的中断部，使得增加所述迷宫式密封件的来自所述迷宫式密封件的流出部分，这有助于存在于密封组件内的污染物的重力排放。

Description

高排放轮毂单元
技术领域
本发明涉及一种高排放(high-drainage)车辆轮毂单元。特别是，轮毂单元在配备轮毂单元的滚动轴承的密封组件的区域中执行高排放。
背景技术
旨在于在支撑车轮的(所谓的“外”或“车外侧(outboard)”)凸缘侧上装配轮毂单元的滚动轴承的密封组件(诸如在US8303190和US2012/0177315中描述的那些密封组件)由所谓的“箱式(/盒式)(box)”密封件组成，“箱式”密封件包括第一环形屏蔽件(screen)和第二环形屏蔽件，第一环形屏蔽件和第二环形屏蔽件具有通常L形的径向截面并且面向彼此安装，从而在屏蔽件之间界定环形腔室，在该环形腔室内部配置有一系列密封唇，这些唇安装在与屏蔽件中的一个屏蔽件一体的固定环形垫圈(/衬垫/垫片)上，通常该屏蔽件旨在于使用期间保持静止。外部污染物(水、污泥、灰尘)进入此腔室受到一个屏蔽件或两个屏蔽件的凸缘部的特别构造的限制，凸缘部也与轴承和/或与其一体的轮毂元件的外圈或内圈的在径向上的外部以非常紧密的配置协作，从而形成迷宫式密封件。
已经制造了改善的密封组件，在该密封组件中，已经减少了由于唇的高干涉造成滑动接触所引起的摩擦。这些密封组件(其示例在图1中示出)设置有确保针对污染物的密封作用的适当的迷宫式密封件，而无需滑动接触唇的高干涉。
然而，这种已知的解决方案存在与污泥和污染物的排放相关联的问题。在工作条件下，迷宫式密封件在任何情况下均受污泥流的影响，污泥一般从上方和侧面渗入。密封组件被设计为防止污泥进入迷宫的第一腔室。然而，由于此密封***在轴向上对称，因此下侧的排放可能不足以允许污泥离开腔室。因此，污泥保持困滞(trapped)，导致密封组件的不令人满意的操作(/工作)(operation)。
此问题的一个解决方案是在迷宫式密封件中使用较大的“间隙”，例如设计形成具有带有较大曲率半径和带有倾角(inclination)的弯曲部的迷宫式密封件的元件中的一个元件来使用较大的“间隙”。以这种方式改善了轮毂单元的底侧的排放，但是以这种方式的迷宫式密封件的容纳腔室的体积在360度上减小，并且因此密封组件更容易地被污泥填满。
因此，存在限定这样一种轮毂单元的需要：其可以使用如上所述的低摩擦密封组件，并且其设置有允许污泥和常见污染物的高排放的特性，而不会不利地影响所述密封组件的容纳能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮毂单元，其不具有上述缺点，并且可以设置有如上所述的低摩擦密封组件或其变型，它们在任何情况下均具有共同的特征：它们在滑动接触唇的少量干涉的情况下进行操作，并且因此它们也可以被定义为低摩擦。
根据本发明，因此，提供了一种具有在所附权利要求中描述的特性特征的轮毂单元。
根据本发明，一种迷宫式密封组件在轮毂单元的在使用期间静止的外圈和与在使用期间旋转的内圈一体的屏蔽件的凸缘部之间，或者根据完全类似且双重的变型，一种迷宫式密封组件在所述内圈的凸缘端和与所述外圈一体的屏蔽件之间，设置有在所述轮毂单元的下侧上的遮蔽件的中断部，使得有助于重力排放污泥。特别是，所述迷宫式密封件不具有周向对称性，而是包括相对于所述轮毂单元的对称的轴线的上部和下部，并且设置有在所述迷宫式密封件的与所述轮毂组件的下侧对应的下部上的所述遮蔽件的在角度上的中断部，使得增加所述迷宫式密封件的来自所述迷宫式密封件的流出部分(outflowsection)，(从而)有助于存在于密封组件内的污染物的重力排放。
可以在轴承的固定部分上(例如所述径向外圈上)执行所述遮蔽件的中断部。在此组件中，可以形成例如用于允许水、污泥和常见污染物流出到轴承单元外的排放开口。流出必须通过重力发生；因此此开口沿着竖直方向配置在轴承的底部上，并且可以绕着轴线延伸到不同的程度。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的实施方式的两个非限制性示例，其中：
-图1以示意性形式且在径向截面中示出了根据现有技术的密封组件，该密封组件被应用于尚且已知的类型的轮毂单元，并且因此为了更简明的说明仅部分地示出该轮毂单元；
-图2以示意性形式且在径向截面中示出了根据图1的被应用于轮毂单元的本发明的第一实施方式；以及
-图3以示意性形式示出了图2中示出的实施方式的三种可能的解决方案的正视图。
具体实施方式
参照图1，1表示低摩擦密封组件，特别地被设计为安装在车辆的轮毂单元2上，其密封组件1在使用期间形成所述单元的一体部分。如上所提及的已知的此解决方案的描述旨在帮助更好地理解本发明的实施方式。
尚且已知类型的轮毂单元2包括：外圈3，在使用期间静止(/固定)(stationary)；内圈4，在使用期间绕着轴线A旋转，轴线A也是圈3和圈4两者的对称的轴线；以及至少一列滚动元件6，介于彼此同轴的外圈3与内圈4之间；圈4具有与外圈3相对并用于承载车轮的凸缘端5。
密封组件1可以***到环形间隙(/空间/空隙)7内，环形间隙7被界定在轮毂2的旋转内圈4与固定外圈3(/静止外圈)(stationary outer ring)之间，更一般地(/总体地)说，(被界定)在形成轮毂单元2的一部分或与轮毂单元2一体的任何已知类型的通用滚动轴承的彼此同轴的旋转元件4与固定元件(/静止元件)3之间。
密封组件1介于圈3与圈4之间、***到环形空间7内，使得保护配置在固定元件3与旋转元件4之间的滚动元件6，并且密封组件1包括：第一环形屏蔽件(screen)10，通过不锈钢金属板(/不锈钢金属片)的剪切(shearing)和压制(pressing)而形成；第二环形屏蔽件11，也通过不锈钢金属板的剪切和压制而形成，配置为面向屏蔽件10；以及环形垫圈(annular gasket)9，由一种或多种弹性体材料制成，一体地安装在屏蔽件11上，并且设置有多个密封唇12、13、14，如将看到的多个密封唇12、13、14与屏蔽件10协作(/配合)(cooperate)，使得以流体密封(/流体紧密)(fluid-tight)的方式使环形间隙7与(from)滚动元件6密封。
屏蔽件10设置有：第一套筒(/套管)状或更通常地圆柱形部15，在使用期间与旋转元件4一体；以及第一凸缘部16，在轴线A的相对侧从套筒部15在径向上突出地延伸，并且因此从套筒部15的面向凸缘部5的一端17在径向上向外突出地延伸。
屏蔽件11设置有：第二套筒状或更通常地圆柱形部18，在使用期间与固定元件3一体；以及第二凸缘部19，在凸缘部16的相对侧从套筒部18在径向上突出地安装并且位于面向凸缘部16；因此，凸缘部19从套筒部18的轴向端20朝向轴线A并朝向套筒部15在径向上向内延伸，在所示出的实施方式的非限制性示例中，套筒部18的轴向端20指向屏蔽件10和凸缘端5。
环形垫圈9的唇12和唇13在远离轴线A的方向上从凸缘部19朝向凸缘部16在轴向上和径向上、相对于凸缘部19倾斜地突出地延伸；此外，凸缘部16在套筒部15的相对侧以其径向外周环形部分21终止，该径向外周环形部分21在使用期间在环形空间7的外侧、在径向上和轴向上突出地延伸，使得与固定元件(/静止元件)3限定第一迷宫式密封件22。
在这种情况下，凸缘部16在环形空间7的外侧在径向方向上、相对于圈3的径向外侧表面23在径向上突出地延伸。
由凸缘部16的边缘限定/形成凸缘部16的环形部分21，该边缘以直角弯曲并且在径向横截面中与凸缘部16的其余部分限定面向轴线A的L形。
此直角弯曲的边缘21在使用期间在径向横截面中与凸缘部16和固定元件3一起界定L形通道24，根据本发明的主要方面，L形通道24在径向和轴向方向上具有基本上恒定但不必需相同的宽度。
通道24包括：第一分支(branch)25，形成迷宫式密封件22并且被界定在凸缘部16的环形部分或直角弯曲的边缘21与外圈3的侧表面23的第一圆柱形部分26之间；以及第二分支27，相对于分支25成直角地配置，并且面向旋转元件或内圈4、被界定在凸缘部16与固定元件或外圈3的平坦前表面28之间。
L形通道24出现在环形凹部29内，该环形凹部29的凹面指向弯曲边缘21并且被界定在屏蔽件11与唇12之间；唇12是环形垫圈9的第一径向最外侧唇(即，距轴线A最远的唇)，并且在远离套筒部15的方向上相对于凸缘部16倾斜地延伸，使得与凸缘部16协作，因此唇12与凸缘部16限定第二迷宫式密封件。
凸缘部16可以具有中间直角弯曲部31，该中间直角弯曲部31在径向横截面中限定L形，该L形位于由优选地以直角弯曲的边缘21限定的L形的相对侧；弯曲部31配置在恒定宽度的L形通道24的环形凹部29内的出口处，并且在环形凹部29的凹面上方在轴向上突出地延伸，从而形成滴水引导件(drip guide)，滴水引导件被设计为在使用期间将经过第一迷宫式密封件22的任何外部污染物引导到所述环形凹部29内。
凸缘部16在套筒部15的一侧以第二环形部分终止，该第二环形部分相对于套筒部15倾斜地配置，并且从以直角折叠的第一环形部分或边缘21的一部分在轴向上延伸，从而在套筒部15的相对侧界定具有截头圆锥形的腔33，该腔33在使用期间填充有防水物质(water-repellent substance)34。
凸缘部16的第三环形部分35配置在第二环形部分与优选地直角的中间弯曲部31之间，并且形成为平坦环形部分，该平坦环形部分被设计为在使用期间接触抵着(against)旋转元件4的(在所示出的示例中，由凸缘端5限定的)轴向肩部36，并且被设计为转而用作用于将屏蔽件10嵌在由内圈4限定的旋转元件的径向外圆柱形侧表面37上的组装肩部。
基本上，凸缘部16成形为在(对于所示出的具体示例为可选的)轴向方向和径向方向这两个方向上以环形部分离开套筒部15延伸，然后相对于套筒部15垂直地继续，以环形部分35仅在径向方向上离开套筒部15，凸缘部16通过弯曲部31再次朝向套筒部15移回，然后凸缘部16仅在平行于环形部分35延伸的离开套筒部15的径向方向上移动，并且凸缘部16终止于直角弯曲的边缘21中，边缘21平行于套筒部15延伸并且在面向套筒部15的位置中。
唇13是环形垫圈9的在径向方向上行进的第二唇，并且根据本发明，唇13通过滑动接触而以流体密封方式与环形部分协作，环形部分朝向唇13和屏蔽件11限定锥形密封表面38，该锥形密封表面38的锥形(conicity)指向屏蔽件11，即，锥形密封表面38在屏蔽件11所位于的一侧上朝向轴线A聚集。
在图1中，为了更好地理解，未按比例示出唇13，并且在未变形构造中部分地以阴影示出唇13。
密封组件1还包括设置在固定元件3上的环形槽39。环形槽39在与直角弯曲的边缘21相邻的位置、形成在固定元件或外圈3的(通常具有圆柱形形状的)侧表面23上，并且在轴向方向上由弯曲部分40界定，槽39沿着弯曲部分40在朝向旋转元件4和轴线A的方向上变得更深，并且环形槽39紧接着按顺序由限定倾斜表面的直线部分(straight section)41界定，槽39的深度沿着倾斜表面减小到零。
环形槽39形成为使得弯曲部分40的凹面指向在使用期间任何外部污染物可能到达的一侧，通过箭头K示意性地示出；优选地，如图1中的通过实线所指示的，弯曲部分40的凹面指向旋转元件4的相对侧。然而，槽39可以具有不同的形式，特别地如果污染物的预期到达方向不同，则槽39可以具有如图1中的虚线所示出的不同的形式。
环形垫圈9的第三唇14是所谓的止脂唇(grease stop lip)，其朝向套筒部15倾斜地延伸。优选地，唇14在没有滑动接触的情况下与套筒部15协作从而形成密封件43。然而，止脂唇14也可以被设计为在套筒部15上滑动接触。
套筒部15和套筒部18分别由各个圆柱形配合表面44和45界定，圆柱形配合表面44和45在使用期间形成在旋转元件4上和固定元件3上。套筒部18衬有弹性体材料。沿着凸缘部16的第二环形部分将适量的防水物质施加到表面44，从而增加密封作用。
参照图2，102表示配备有如上所述的密封组件101的轮毂单元，密封组件101完全类似于上述密封组件1。因此，将不再进一步解释与已经描述的细节类似或相同的细节，并且针对它们，可以参考图1的所有附图标号。为了更容易说明，图2包括两个细节，一个(上)细节涉及轮毂单元的上部，另一个(下)细节涉及该单元的下部。
轮毂单元102包括：外圈103，在使用期间静止；内圈104，在使用期间绕着轴线A旋转，轴线A也是圈103和圈104两者的对称的轴线；以及至少一列滚动元件6，介于彼此同轴的外圈103与内圈104之间。
特别地，密封组件101包括屏蔽件11和屏蔽件10，屏蔽件11在使用期间静止并且具有环形垫圈209，屏蔽件10在使用期间旋转，屏蔽件11和屏蔽件10或多或少地与密封组件1的屏蔽件相同。在此构造中，凸缘部16也终止于以直角弯曲的边缘21，该边缘21与固定元件103限定第一迷宫式密封件22。关于上部(上)，固定元件(即径向外圈103)被制成具有与先前针对外圈3描述的轮廓相同的轮廓。特别地，可以识别侧表面23，如上所述，侧表面23包括圆柱形部分26和环形槽39。径向外圈103的这种外部形状基本上是导向件(/偏转器)(deflector)，该导向件防止污染元素直接进入轴承内部，从而使污染元素的流动朝向径向内圈104的凸缘端105偏离，径向内圈104在使用期间旋转。
根据本发明，关于轮毂单元的下部(下)，由(如在上部中可见的)第一圆柱形部分26的平坦部(flattening)126限定轮毂单元的下侧上的环形遮蔽件(shielding)的中断部，该中断部具有使得几乎消除静止元件103的(如在上部中再次可见的)侧表面23中的全部环形槽39的深度。以这种方式，在轮毂单元的下部分中的迷宫式密封件的下部122的宽度将大于在轮毂单元的上部分中的迷宫式密封件的上部22的宽度，从而有助于通过重力排放水、污泥(sludge)和常见污染物。
参照图3，平坦部126根据轮毂单元102的具体操作条件可以呈现不同的角宽度。特别地，必需考虑存在于以下方面的权衡：a)限制污染物的进入以及b)允许排空污染物。根据第一方面，遮蔽件(shielding)的在角度上的中断部必须具有最小可能的宽度，特别地如果安装有轮毂单元的车辆的结构使得有利于污泥和其他污染物不仅从上方还从横向进入。根据另一方面，代替地，清楚的是，遮蔽件中的中断部的较大的角宽度有利于排放污染物。优选地，对于设想污染物低积聚并且因此需要较小的排放能力的操作条件，角宽度可以约为45°(the order of 45°)(图3a)。代替地，在设想更苛刻的操作条件的情况下，此角宽度可以约为1°(图3b)或甚至最大180°(图3)，因此涉及迷宫式密封件和轮毂单元的整个底部。
以这种方式，可以在较少暴露于污染物的进入的区域中实现较好的排放，但这反而对于通过简单的重力允许污泥排放是有用的。整体设计使得以平衡的方式实现防止污染物进入轮毂单元的上部分和侧面上的优点，同时改善了关于轴承的底侧的排放性能。这使得设置有低摩擦迷宫式密封组件的轮毂单元在所有操作条件下的性能最大化。
应当理解，本发明不限于所描述和示出的实施方式，这些实施方式被认为是低摩擦密封组件的实施方式的示例，替代地关于部件的形式和配置以及结构和组件细节方面对这些实施方式进行进一步的修改。

Claims (4)

1.一种轮毂单元(102)，包括：径向外圈(103)，在使用期间静止；径向内圈(104)，在使用期间旋转并且具有与所述外圈(103)相对的凸缘端(105)；至少一列滚动元件(6)，介于所述径向外圈与所述径向内圈之间；以及密封组件(101)，介于所述径向外圈(103)与所述径向内圈(104)之间，并且所述密封组件(101)与所述径向外圈(103)或与所述径向内圈(104)协作，以限定至少一个迷宫式密封件(22、122)的遮蔽件，
所述轮毂单元(102)的特征在于：所述迷宫式密封件不具有周向对称性，而是包括相对于所述轮毂单元的对称轴线(A)的上部(22)和下部(122)，并且设置有在所述迷宫式密封件的与所述轮毂单元(102)的下侧对应的下部(122)上形成的所述遮蔽件的在角度上的中断部，使得增加所述迷宫式密封件的来自所述迷宫式密封件本身的流出部分，这有助于存在于所述密封组件(101)内的污染物的重力排放。
2.根据权利要求1所述的轮毂单元，其特征在于，
-所述密封组件(101)包括：屏蔽件(11)，在使用期间静止并且具有环形垫圈(9)；以及屏蔽件(10)，在使用期间旋转并且设置有凸缘部(16)，所述凸缘部(16)终止于直角弯曲的边缘(21)；以及
-所述径向外环(103)具有径向外侧表面(23)，并且所述凸缘部(16)的直角弯曲的边缘(21)朝向环形槽(39)在轴向上延伸，所述环形槽(39)在所述外圈的径向外表面的第一圆柱形部分(26)与紧邻所述第一圆柱形部分(26)的第二圆柱形部分(42)之间、形成在所述径向外圈(103)的径向外表面(23)上，并且具有比所述第一圆柱形部分(26)的直径大的直径，使得与所述径向外圈(103)限定所述迷宫式密封件的上部(22)。
3.根据权利要求2所述的轮毂单元(102)，其特征在于，由所述第一圆柱形部分(26)的平坦部(126)限定在所述迷宫式密封件的下部(122)上的遮蔽件的在角度上的中断部，所述中断部具有使得几乎消除所述径向外圈(103)的侧表面(23)的全部环形槽(39)的深度。
4.根据权利要求3所述的轮毂单元(102)，其特征在于，所述径向外圈(103)的平坦部(126)的角宽度约为45°或1°或180°。
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