CN114294333A - 具有改善的排放的轮毂单元 - Google Patents

Abstract

一种轮毂单元(302)，设置有：径向外圈(303)，在使用中静止；径向内圈(304)，在使用中旋转；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(301)，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的上部(22、322)和下部(322’)，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(322’)上制成的遮蔽件的在角度上的中断部，使得增加迷宫式密封件的从迷宫式密封件本身的流出区间，这有助于存在于密封组件内的污染物的重力排放。

Description

具有改善的排放的轮毂单元

技术领域

本发明涉及一种具有改善的排放的车辆轮毂单元。特别是，轮毂单元在配备有轮毂单元的滚动轴承的密封组件处具有改善的排放。

背景技术

旨在于支撑车轮的(称为“外”或“车外侧的(outboard)”)凸缘处装配在轮毂单元的滚动轴承中的密封组件(诸如在US8303190和US2012/0177315中描述的那些密封组件)例如由“盒式(cassette)”垫圈(/衬垫/垫片)组成，“盒式”垫圈包括在径向截面中通常为L形的第一环形屏蔽件(screen)和第二环形屏蔽件，第一环形屏蔽件和第二环形屏蔽件中的一个安装在另一个前面，从而在屏蔽件之间界定环形腔室，在该环形腔室中配置有由环形垫圈承载的多个密封唇，该环形垫圈牢固地固定到第一环形屏蔽件和第二环形屏蔽件中的一个屏蔽件，通常该屏蔽件旨在使用中(/在使用时)为静止的。外部污染物(水、泥浆、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殊形状的限制，凸缘部也与轴承的外圈或内圈的在径向上的外部和/或刚性固定到其上的轮毂的元件非常紧密地协作(/配合)，从而形成迷宫式密封件。

已经制造了改善的密封组件，其减少了由来自摩擦唇的相当大的干涉所引起的摩擦。这种密封组件(其示例在图1中示出)具有确保对污染物的密封的适当的迷宫式密封件，而无需来自摩擦唇的相当大的干涉(interference)。

然而，这种已知的解决方案在泥浆和污染物的排放方面存在问题。在工作条件下，迷宫式密封件暴露于一般来自上方和侧面的泥浆流。密封组件被设计为防止泥浆进入迷宫的第一腔室。然而，由于此密封***具有轴对称性，因此底部处的排放可能不足以允许泥浆离开腔室。因此，泥浆被困滞(trapped)，导致密封组件不能正常工作。

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”，例如通过设计创造具有带有较大曲率半径和斜率(slope)的弯曲的迷宫式密封件的元件中的一个元件来使用较大的“间隙”。因此，改善了轮毂单元的底部处的排放，但是迷宫件的容纳腔室的体积由此在360度上减小，并且因此密封组件更容易地被泥浆填满。

因此，需要设计这样一种轮毂单元：其可以使用如上所述的低摩擦密封组件，并且具有允许良好排放泥浆和常见污染物的特征，而不会不利地影响密封组件本身的容纳能力。

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，并且可以配备有如上所述的低摩擦密封组件或其变型，所有这些共同的事实在于它们在来自摩擦唇部的干涉很小的情况下进行操作，并且包括迷宫式密封件，因此也可以被定义为低摩擦。

因此，本发明提供了一种具有所附权利要求中阐述的特征的轮毂单元。

根据本发明，一种迷宫式密封组件在轮毂单元的在使用中静止的外圈与刚性地固定到轮毂单元的在使用中旋转的内圈的屏蔽件的凸缘部之间，或者根据完全类似的双重变型，一种迷宫式密封组件在所述内圈的凸缘端与刚性地固定到所述外圈的屏蔽件之间，所述迷宫式密封组件设置有在轮毂单元的下侧上的遮蔽件的中断部，从而有助于通过重力排放泥浆。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单元的下侧对应的下部上制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区间(outflow section)，这有助于存在于密封组件内的污染物的重力排放。

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两个非限制性示例性实施方式，其中：

-图1以径向截面示意性地示出了根据现有技术的密封组件，该密封组件用于尚且已知的轮毂单元中，因此为了简明仅部分地示出该轮毂单元；

-图2以径向截面示意性地示出了在图1的轮毂单元中使用的本发明的第一实施方式；以及

-图3以正视图示意性地示出了图2的实施方式的三种可能的解决方案。

具体实施方式

参照图1，附图标号1表示低摩擦密封组件，特别地被设计为装配到车辆的轮毂单元2，其密封组件1在使用中形成其整体部分。如上所述，已知的此解决方案的描述对于获得对本发明的实施方式的更好理解是有用的。

尚且已知类型的轮毂单元2包括：外圈3，在使用中静止；内圈4，在使用中绕着轴线A旋转，轴线A也是圈3和圈4两者的对称轴线；以及至少一列滚动元件6，介于相互同轴的外圈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***环形空间7中，环形空间7被界定在轮毂2的旋转内圈4与固定外圈(/静止外圈)(stationary outer ring)3之间，更通常地(/更一般地)，(被界定)在形成轮毂单元2的一部分或一体在轮毂单元2中的任何已知类型的通用滚动轴承的相互同轴的旋转元件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、***环形空间7中、保护配置在固定元件3与旋转元件4之间的滚动元件6，并且包括：第一环形屏蔽件(first annular screen)10，通过切割和冲压不锈钢板(/不锈钢片)而制成；第二环形屏蔽件11，也通过切割和冲压不锈钢板而制成，被配置为面向屏蔽件10；以及环形垫圈(annular gasket)9，由一种或多种弹性体材料制成、刚性地固定到屏蔽件11，并且具有如下面将看到的与屏蔽件10协作以使环形空间7朝向滚动元件6流体密封的多个密封唇12、13、14，。

屏蔽件10设置有第一套筒(/套管)部或更通常地圆柱形部15，第一套筒部15在使用中刚性地固定到旋转元件4，并且设置有第一凸缘部16，第一凸缘部16在远离轴线A的方向上从套筒部15在径向上突出，并且因此从套筒部15的面向凸缘端5的端17在径向上向外突出。

屏蔽件11设置有第二套筒部或更通常地圆柱形部18，第二套筒部18在使用中刚性地固定到固定元件3，并且设置有第二凸缘部19，第二凸缘部19在与凸缘部16相对的方向上从套筒部18在径向上突出并且面向凸缘部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，在所示出的非限制性示例中，套筒部18的轴向端20面向屏蔽件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在轴向上和径向上倾斜于凸缘部19突出；此外，凸缘部16在与套筒部15相对的端处终止于凸缘部16的径向外周环形段21中，径向外周环形段21在使用中在环形空间7的外侧、在径向上和轴向上突出，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的外侧在径向上延伸，相对于圈3的径向外侧表面23在径向上突出。

由凸缘部16的以直角弯曲的边缘限定/形成凸缘部16的环形端部段21，该边缘在径向截面中与凸缘部16的其余部分限定转向轴线A的L形。

以直角弯曲的此边缘21在使用中在径向截面中与凸缘部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在径向延伸和轴向延伸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和第二分支27，第一分支25形成迷宫式密封件22并且被界定在凸缘部16的以直角弯曲的环形段或边缘21与外圈3的侧表面23的第一圆柱形段26之间，第二分支27与分支25成直角地配置，在朝向旋转元件或内圈4的方向上被界定在凸缘部16与固定元件或外圈3的平坦前表面28之间。

L形通道24出现在其凹面面向弯曲边缘21的环形凹部29中，并且在屏蔽件11与唇12之间界定环形凹部29；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(/配合)(cooperate)，如此唇12与凸缘部16限定第二迷宫式密封件30。

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在径向截面中限定L形，该L形在相对侧、面向由优选地以直角弯曲的边缘21限定的L形；弯曲部31位于在具有恒定宽度的L形通道24中的环形凹部29的口处，并且在环形凹部29的凹面上方在轴向上突出，从而形成滴水石(dripstone)(/滴管)，滴水石在使用中可以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中。

凸缘部16在朝向套筒部15的端处终止于第二环形段32，该第二环形段32相对于套筒部15倾斜地配置并且在与以直角弯曲的第一环形段或边缘21相同的方向上在轴向上延伸，从而在套筒部15的相对侧界定截头圆锥形腔33，该截头圆锥形腔33在使用中填充有防水物质34。

凸缘部16的第三环形段35配置在第二环形段32与中间弯曲部31之间，优选地以直角并且采用平坦环形段的形式配置，第三环形段35在使用中可以撞击抵着(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，并且转而可以用作用于将屏蔽件10压在由内圈4限定的旋转元件的径向外圆柱形侧表面37上的安装肩部。

在实践中，凸缘部16成形为在远离套筒部15的方向上经由环形段32在(如在所示出的具体示例中可选的)轴向上和径向上均延伸，然后凸缘部16在远离套筒部15的方向上垂直于套筒部15且经由环形段35仅在径向上继续，凸缘部16通过弯曲部31朝向套筒部15返回延伸，然后凸缘部16在平行于环形段35延伸的远离套筒部15的方向上仅在径向上延伸，并且凸缘部16终止于以直角弯曲的边缘21中，边缘21在面向套筒部15的位置中平行于套筒部15延伸。

唇13是环形垫圈9的在径向方向上移动的第二唇，并且根据本发明，唇13通过摩擦而与环形段32流体密封地(fluidtightly)协作，环形段32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)面向屏蔽件11，即，锥形密封表面38在屏蔽件11的侧面上朝向轴线A聚集。

在图1中，为了便于理解未按比例示出唇13，并且在未变形构造中以虚线部分地示出唇13。

密封组件1还包括由固定元件3承载的环形槽39。环形槽39制成在固定元件或外圈3的(通常圆柱形形状的)侧表面23中，与以直角弯曲的边缘21相邻，并且在轴向方向上由弯曲段40界定，槽39沿着弯曲段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紧接着由限定平坦斜面的直线段(straight segment)41界定，槽39的深度沿着平坦斜面减小到零。

环形槽39成形为使得弯曲段40的凹面面向如下侧：在使用中可能的外部污染物从该侧到达，通过箭头K示意性地示出；优选地，如图1中的实线所示出的，弯曲段40的凹面背离旋转元件4。然而，槽39也可以具有不同的形状，特别地如果污染物的预期到达方向不同，则槽39也可以具有如图1中的虚线所示出的不同的形状。

环形垫圈9的第三唇14是被称为脂密封件的唇，其朝向套筒部15倾斜地延伸。优选地，唇14在没有摩擦的情况下与套筒部15协作使得形成密封件43。然而，脂密封唇14也可以使得其在套筒部15上摩擦。

套筒部15和套筒部18分别由各个圆柱形联接表面44和45界定，圆柱形联接表面44和45在使用中压抵着旋转元件4和固定元件3。套筒部18涂覆有弹性体材料。适量的防水物质被施加到凸缘部16的在第二环形段32处的表面44上，以改善密封。

参照图2，附图标号302表示配备有密封组件301的轮毂单元，密封组件301类似于上述密封组件1并且在任何情况下均具有与图1的密封组件相同的特征：迷宫式密封件以及相对于相应的密封表面的低摩擦的接触唇。为方便起见，图2还包括两个细节，一个(上)细节涉及轮毂单元的上部，以及另一个(下)细节涉及所述单元的下部。

同样是已知类型的轮毂单元302包括：外圈303，在使用中(/在使用时)静止；内圈304，在使用中绕着轴线A旋转，轴线A也是圈303和圈304两者的对称轴线；以及至少一列滚动元件6，介于相互同轴的外圈303与内圈304之间；圈304具有与外圈303相对并用于承载车轮的凸缘端305。

密封组件301包括屏蔽件311，屏蔽件311除了稳定地安装在固定元件303的外侧表面323上之外，完全类似于密封组件1的屏蔽件11。屏蔽件311承载环形垫圈309，环形垫圈309设置有一个或多个接触唇，所述一个或多个接触唇通过与内圈304的凸缘端305的径向内环形表面336协作而形成密封件。

外圈303始终沿着侧表面323受压，没有成形的环形部(即，图1的构造的凹部39)。具有环形唇310的密封屏蔽件311牢固地附接在消除的材料的位置，环形唇310用作朝向内圈304的凸缘端305突出的防溅罩(/防溅)(a splash guard)。环形唇310具有创造迷宫式密封件322的功能。事实上，环形唇310设置有稳定地固定到密封屏蔽件311的套筒部315，并且设置有朝向内圈304的凸缘端305倾斜且突出的凸缘部316。凸缘部316与凸缘端305的环形表面337协作，使得限定迷宫式密封件322。

根据本发明，关于轮毂单元的下部(下)，通过将环形唇310的凸缘部316切割出预定的角宽度来创造轮毂单元的下侧上的遮蔽件(shield)的中断部。在实践中，轮毂单元的下部中的环形唇310将仅包括套筒部315。因此，在轮毂单元的下部分中的迷宫式密封件322’的宽度将大于在轮毂单元的上部分中的迷宫式密封件322的宽度，从而有助于通过重力排放水、泥浆和常见污染物。

参照图3，根据轮毂单元302的具体操作条件，环形唇310的凸缘部316可以被切割为各种角宽度(angular widths)。优选地，同样对于该实施方式，在预期到污染物低积聚并且因此需要较低的排放能力的操作条件下，角宽度可以约为(/达到)45°(may be of theorder of 45°)(图3a)。相反，在更苛刻的操作条件下，此角宽度可以约为120°(图3b)或甚至最大180°(图3c)，如此涵盖轮毂单元的整个下部。

迄今为止描述的本发明的所有实施方式结合了在区域中创造较大开口的迷宫式密封件的构思性解决方案，该区域通常是轮毂单元的下部分，其较少暴露于泥浆流。

因此，这使得在较少暴露于污染物的进入的区域中较好地排放，还有利地允许泥浆简单地通过重力流出。整体设计结合了防止污染物进入轮毂单元的上部分和侧面的优点，同时改善了轴承的下侧的排放。这优化了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。

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，可以在部件的形状和配置、结构细节和装配方面对其进行进一步的修改。

Claims (6)

1.一种轮毂单元(302)，包括：径向外圈(303)，在使用时静止；径向内圈(304)，在使用时旋转，具有与所述外圈(303)相对的凸缘端(305)；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(301)，介于所述径向外圈(303)与所述径向内圈(304)之间，所述密封组件(301)与所述径向外圈或与所述径向内圈(304)协作，以限定至少一个迷宫式密封件(322、322’)的遮蔽件，

所述轮毂单元(302)的特征在于：

-所述密封组件(301)包括环形唇(310)，所述环形唇(310)用作防溅罩、包括朝向所述径向内圈(304)的凸缘端(305)倾斜且突出的凸缘部(316)，

并且其中，组合地：

-所述迷宫式密封件(322、322’)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(322)和下部(322’)，并且设置有在所述迷宫式密封件的与所述轮毂单元(302)的下侧对应的下部(322’)上制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区间，这有助于存在于所述密封组件(301)内的污染物的重力排放；所述迷宫式密封件的上部(322)由所述凸缘部(316)和所述凸缘端(305)的环形表面(337)限定。

2.根据权利要求1所述的轮毂单元(302)，其特征在于，所述密封组件(301)包括屏蔽件(311)，所述屏蔽件(311)在使用时静止并且稳定地安装在所述径向外圈(303)的外侧表面(323)上，并且所述屏蔽件(311)设置有所述环形唇(310)。

3.根据权利要求2所述的轮毂单元(302)，其特征在于，所述屏蔽件(311)设置有环形垫圈(309)，所述环形垫圈(309)具有一个或多个接触唇，所述一个或多个接触唇执行与所述径向内圈(304)的凸缘端(305)的径向内环形表面(336)协作的密封。

4.根据权利要求2或3所述的轮毂单元(302)，其特征在于，所述环形唇(310)设置有套筒部(315)，所述套筒部(315)稳定地固定到所述屏蔽件(311)。

5.根据权利要求4所述的轮毂单元(302)，其特征在于，通过将所述环形唇(310)的凸缘部(316)切割出预定角宽度来限定所述迷宫式密封件的下部(322’)上的所述遮蔽件的在角度上的中断部，针对此预定角宽度，所述环形唇(310)仅由所述套筒部(315)构成。

6.根据权利要求5所述的轮毂单元(302)，其特征在于，所述环形唇(310)的凸缘部(316)的缺口的角宽度约为45°或120°或者约为180°。

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