CN115479085A - 轴承单元用密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种密封装置(50)，在静止的径向外圈(31)与可旋转的径向内圈(34)之间，用于将轴承单元(30)与外部污染物密封分开，密封装置包括：金属且可旋转的第一环形屏蔽件(51)，具有用于以过盈的方式组装在径向内圈上的第一安装区域(11)，金属且静止的第二环形屏蔽件(52)，具有用于以过盈的方式组装在径向外圈上的第二安装区域(12)，环形密封元件(53)，由弹性体材料制成并由第二环形屏蔽件一体地支撑，具有在轴向上且在径向上从第二屏蔽件朝向第一屏蔽件突出的至少一个接触环形密封唇(4)以及在轴向方向上延伸并且始终在轴向方向上面向第一环形屏蔽件的第一凸缘部分(19)的另外的非接触环形唇(6)。

Description

轴承单元用密封装置
技术领域
本发明涉及一种轴承单元用密封装置和设置有所述密封装置的轴承单元。密封装置和轴承单元优选地、但不排他地应用于轮毂组件。
本解决方案可以应用于所有代(generations)的轮毂组件。特别地，这种应用包括轴承单元的外圈可旋转而轴承单元的内圈固定的情况以及内圈旋转并且外圈固定的相反情况。本发明还适用于任何类型的滚动体(球、滚子、圆锥滚子等)。
背景技术
根据现有技术的密封装置由两部分盒式密封件组成，包括安装在例如轴承单元的径向内圈上的旋转部分和安装在例如轴承单元的径向外圈上的静止部分。仍然作为示例，静止部分包括过盈安装在径向外圈上的金属屏蔽件，并且弹性体部分共成型在金属屏蔽件上。相反，第二金属屏蔽件过盈安装在可旋转的径向内圈上。
根据该现有技术，由弹性体材料制成的密封件的固定部分(/静止部分)(stationary portion)包括一个或多个唇，一个或多个唇与旋转部分接触并且确保相对于所述轴承单元的内部的密封作用。
还已知由单个件组成并且与轴承单元的圈中的一个圈成一体的密封部件，其中至少一个接触唇因在密封件的组装期间相对于轴承单元的另一个圈的表面产生的过盈(/干涉)(interference)而确保密封。
因此，密封装置的典型设计包括一个或多个突起(称为唇)，一个或多个突起具有不同的形式和不同的取向(通常是轴向和径向)，与轴承单元的旋转表面接触：以这种方式，密封装置防止污染物从外部进入，从而保护轴承单元的内部组件，即滚动体和容纳所述滚动体的保持架。密封装置的另一个重要功能是防止轴承单元内存在的润滑剂逸出。
在这些接触唇与轴承单元的相应旋转接触表面之间产生滑动摩擦力，并且因此产生能量耗散。通常，密封能力随着接触唇的数量及其刚度而增加。然而，同时，随着这些参数的增加，能量耗散的量也增加。
此外，还作为日益增长的全球竞争的结果，客户(即机动车辆制造商)一直需要对轮毂组件进行持续的与技术或成本相关的改进。特别地，随着技术的发展，与最新解决方案相比，对具有低能耗同时确保相同性能的组件的需求正在增加。
为了解决该技术问题，理想的解决方案将是没有任何接触的密封装置，其在任何情况下都可以设法防止污染物的进入和润滑剂的损失而不耗散能量。在没有任何接触的情况下，特别地在水下环境中，密封装置不能正确地起作用。
因此，有必要限定一种具有低能量耗散但具有优异的密封性能的密封装置，该密封装置不具有上述缺点。
发明内容
为了基本上解决上述技术问题，本发明的一个目的在于限定一种盒式密封装置，其具有金属且可旋转的第一环形屏蔽件(/遮蔽件)(screen)和金属且静止的第二环形屏蔽件，环形密封元件安装在金属且静止的第二环形屏蔽件上。环形密封元件设置有一对接触唇，并且其特征在于，它还包括另外的非接触环形唇，该非接触环形唇形成用于将污染物从轴承单元的顶部朝向底部更有效地排出的附加腔室。密封装置安装在径向外圈的径向外径上，从而产生距接触唇非常远的第一迷宫和用于排出污染物的更大的可用体积。另外的非接触环形唇已经被添加在迷宫与接触唇之间，从而产生用于污染流体的排放和动力(dynamics)的两个腔室。
以这种方式，即通过在接触唇的上游产生较大的屏障和较大的保护，可以设计较轻的接触唇，从而获得由于摩擦而引起的损失的最大减少。因此，本发明的目的在于产生增加了排放腔室的总体积的新且大的排放腔室，并且改善迷宫式密封的性能。
因此，根据本发明，提供了一种轴承单元用密封装置，其具有附于本说明书的独立权利要求中所示的特征。
本发明还涉及一种轴承单元，特别地涉及一种轮毂组件用轴承单元，该轮毂组件用轴承单元设置有根据本发明的实施方式中的一个实施方式的密封装置。
根据所附从属权利要求中指示的特性特征描述了本发明的其他优选和/或特别有利的实施方式。
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非限制性示例，其中：
-图1是设置有轴承单元的轮毂组件的截面；以及
-图2是根据图1的轮毂组件的细节，其中根据本发明的实施方式的轴承单元用密封装置容纳在轴承单元的圈之间。
具体实施方式
仅仅通过非限制性示例的方式，现在将参照轴承单元30来描述本发明，优选地，参照用于设置有具有根据本发明的密封装置的轴承单元的机动车辆的轮毂组件来描述本发明。
参照图1，30整体表示轴承单元或轮毂组件。
单元具有中心旋转轴线X并且包括：
-可旋转的、带凸缘的径向内圈20；
-静止的(/固定的)(stationary)径向外圈31；
-另外的、可旋转的径向内圈34，其安装在带凸缘的圈20上并与带凸缘的圈20成一体；
-多个滚动体32、33，介于径向外圈31与带凸缘的圈20之间，在该示例中滚动体32、33为球；
-两个保持架39，用于将成列的滚动体32、33中的滚动体保持在就位。
在整个本说明书和权利要求书中，指示位置和取向的术语和表达，诸如“径向”和“轴向”被理解为相对于轴承单元30的中心旋转轴线X。相反，诸如“轴向外”和“轴向内”的表述是指轮毂组件的组装条件，并且在所讨论的情况下，优选地分别指轮侧和与轮侧相对的一侧。
带凸缘的圈20和径向外圈31一起并且在轴承单元30的在轴向上相对的两端处限定两个间隙35、36，如果没有被屏蔽(/遮蔽/防护)(screened)，则这两个间隙35、36可能会允许污染物和杂质进入所述轴承单元30内部。
因此，为了遮蔽(shield)轴承单元30，根据本发明的原理实现的至少一个密封装置50安装在两个间隙35、36中的至少一个间隙内。
通常，密封装置50包括彼此面对的两个金属屏蔽件(/遮蔽件)(screen)，其中至少一个屏蔽件设置有一个或多个由弹性材料制成的密封唇，该密封唇与另一个屏蔽件滑动接触，或者仅一个金属屏蔽件具有一个或多个密封唇，该密封唇由弹性材料制成并且在相对于所述密封件的相对运动中与轴承单元30的滑动表面滑动接触。
下面，图2示出了本发明的实施方式，其中密封装置50包括第一环形屏蔽件(/遮蔽件)(screen)51、第二环形屏蔽件52和环形密封元件53，第一环形屏蔽件51优选由金属片制成使得相对刚性，第二环形屏蔽件52也优选由金属片制成使得相对刚性，环形密封元件53由弹性体材料制成使得可弹性变形并且由第二环形屏蔽件52一体地支撑。
第一环形屏蔽件51具有用于过盈(/干涉)(interference)组装在径向内圈34上的第一安装区域11，并且在使用期间可绕着对称轴线X旋转；第二环形屏蔽件52与第一屏蔽件51同轴，并且具有用于过盈(/干涉)组装在径向外圈31上的第二安装区域12，第二环形屏蔽件52在使用期间静止。
如图2所示，环形密封元件53具有一对接触的环形密封唇4。两个唇4在轴向上和径向上从第二屏蔽件52的安装部分12朝向第一屏蔽件51突出，并且因此相对于轴线X倾斜地配置，从而在面向第一屏蔽件51的一侧偏离轴线。根据其他实施方式，环形密封元件53包括单个接触的环形密封唇。
第一环形屏蔽件51包括***区(peripheral zone)15，***区15在径向上与第一安装区域11相对并且具有在轴向上延伸的第一套筒部分16和第二套筒部分18，第一套筒部分16和第二套筒部分18通过在径向上延伸的第一凸缘部分19彼此连接。第一套筒部分16在径向上比第二套筒部分18靠近第一安装区域11，并且第一凸缘部分19与第一套筒部分16形成台阶40，台阶40配置在第一环形屏蔽件51的内部并且面向第二环形屏蔽件52和环形密封元件53配置。在工艺过程的限制下，台阶40必须具有尽可能小的连接半径，从而使得分离和滴落污染物。合适的范围在0.7mm和1.2mm之间。
第二环形屏蔽件52包括支撑区22，支撑区22在径向上与第二安装区域12相对并且包括第二凸缘部分23和中间截头圆锥形部分24，第二凸缘部分23在径向上朝向第一安装区域11延伸并承载一对环形密封唇4，中间截头圆锥形部分24将第二凸缘部分23连接到第二安装部分12，并且在径向上且在轴向上从第二安装部分12朝向第一安装部分11突出。
中间部分24部分地在径向上配置在第一套筒部分16的内侧、在径向上指向内侧并且在轴向上与由第一凸缘部分19和套筒部分16形成的台阶40相对地定位；此外，中间部分24在径向上(即，相对于径向方向)配置在台阶40与第二凸缘部分23之间。
第二安装区域12在径向上配置在第二套筒部分18的内侧，并且至少部分地配置在第二套筒部分18的内侧。
第二安装区域12包括第三凸缘部分25和第三套筒部分26，第三凸缘部分25在径向上从中间部分24延伸，第三套筒部分26在第一屏蔽件51的相对侧、在轴向上从第三凸缘部分25延伸，并且在径向上与第二套筒部分18相邻配置。
环形密封元件53的相应套筒部分27在面向第一屏蔽件51的一侧完全与第三套筒部分26排列(line)，并且与第二套筒部分18形成径向空间18，该径向空间18沿着第二套筒部分18和第三套筒部分26的各段(这些段在轴向上叠置(在它们在不同的径向位置中占据相同的轴向位置的意义上))的整个长度限定由相同的附图标记28指示的在轴向上指向的迷宫式密封。
环形密封元件53的套筒部分27包括在径向上突出的第一环形刺状部(spur)1，其位于在轴向上指向的迷宫式密封28旁边；环形刺状部1在径向上从环形密封元件53的套筒部分27突出，但不超过第二套筒部分18，并且与第二套筒部分18的末端边缘邻近配置，从而与第二套筒部分18的末端边缘形成在径向上指向的迷宫式密封件10。
根据本发明的特征，环形密封元件53的套筒部分27还包括在轴向上突出的第二截头圆锥形刺尖部3，其延长在轴向上指向的迷宫式密封28；截头圆锥形刺尖部3在轴向上从环形密封元件53的套筒部分27突出并且面向第一环形屏蔽件51的凸缘部分19。
在轴向上指向的迷宫式密封28在径向上配置在一对环形密封唇4的外侧，从而保护该对环形密封唇4免受外部污染；一对环形密封唇4也在套筒部分16与第一安装区域11之间所包括的径向位置中配置在第一套筒部分16的内侧。
一对接触环形密封唇4与第一环形屏蔽件51滑动地相互作用。特别地，一对环形密封唇4的第一径向外唇与第一环形屏蔽件51的第四凸缘部分41滑动地相互作用，并且一对环形密封唇4的第二径向内唇与安装区域11的倾斜连接部分42滑动地相互作用。
此外，第三密封唇44可选地设置在环形密封元件53上，从而以非接触方式与第一环形屏蔽件51的第四套筒部分43相互作用，第四套筒部分43与径向内圈34以过盈的方式接合。
根据表征本发明的方面，环形密封元件设置有另外的非接触环形唇6，该非接触环形唇6在轴向方向上延伸并且始终在轴向方向上面向第一环形屏蔽件51的第一凸缘部分19。另外的非接触环形唇6在径向上被包括在在径向外迷宫式密封28与一对径向内部环形密封唇4之间。在另外的环形唇6与第一凸缘部分19之间形成具有小于1.3mm的轴向尺寸的窄段7。以这种方式，由于污染物的限制层的粘附，污染物被迫穿过第一凸缘部分19的旋转金属部分将污染物输送到其中的该窄段，因此窄段7对污染物的流动施加一种屏障作用。因此，该窄段7的存在减少了到达所述一对环形密封唇4的污染物的量。
总之，根据本发明的密封装置50形成：
-在径向上指向的第一迷宫式密封10，在第一环形刺状部1与第二套筒部分18的末端边缘之间。应当注意，刺状部1的径向外径小于第二套筒部分18的径向外径。以这种方式，由于凸缘部分19正在旋转，因此可能进入迷宫式密封的污染物可以在轴承单元的操作(/工作)(operating)条件期间被更有效地排出；
-在轴向上指向的第二迷宫式密封28，在环形密封元件53的套筒部分27与第一密封屏蔽件52的第二套筒部分18之间，其有效性由于延长了所述迷宫式密封28的在轴向上突出的第二截头圆锥形刺尖部3的存在而提高。以这种方式，实现了改进的密封/摩擦比：首先，在轴向上指向的迷宫式密封28较少受到直接接收外部污染物的影响；此外，迷宫功能通过第一刺尖部1的存在和通过第一环形屏蔽件51的***区的特定形式而显著改善，第一环形屏蔽件51的***区用作外部污染物的偏转部(deviator)；
-第一排放腔室8，限定在第二截头圆锥形刺尖部3、另外的非接触环形唇6和第一环形屏蔽件51的第一凸缘部分19之间。该排放腔室8的目的是在污染物中产生进一步的湍流并迫使污染物经过窄段7，在窄段7中污染物可以被第一旋转凸缘部分19排放；
-第二排放腔室9，由另外的非接触环形唇6和一对接触环形密封唇4的第一径向外唇限制。仅有限量的污染物(其将设法通过窄段7)将到达该第二排放腔室内部。
归因于迷宫式密封的这种创新设计，能够到达一对环形密封唇4的污染物的量显著减少，并且该对唇4可以在不太恶劣的环境中操作。
除了如上所述的本发明的实施方式之外，必须理解，存在许多其他变型。还必须理解，这些实施方式仅是示例，并且既不限制本发明的范围，也不限制其应用，也不限制其可能的构造。相反，尽管上面的描述允许本领域技术人员至少根据其实施方式的示例中的一个示例来实现本发明，但是必须理解，所描述的组件的许多变型是可能的，而不因此脱离如在字面上和/或根据其法律等同物解释的所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种密封装置(50)，用于将轴承单元(30)与外部污染物密封分开，所述密封装置(50)在静止的径向外圈(31)与可旋转的径向内圈(34)之间，所述密封装置(50)包括：
-金属且可旋转的第一环形屏蔽件(51)，具有用于以过盈的方式组装在所述径向内圈(34)上的第一安装区域(11)，
-金属且静止的第二环形屏蔽件(52)，具有用于以过盈的方式组装在所述径向外圈(31)上的第二安装区域(12)，
-环形密封元件(53)，由弹性体材料制成并由所述第二环形屏蔽件(52)一体地支撑，所述环形密封元件具有在轴向上且在径向上从所述第二屏蔽件(52)朝向所述第一屏蔽件(51)突出的至少一个接触环形密封唇(4)；
所述密封装置(50)的特征在于，所述密封装置(50)设置有另外的非接触环形唇(6)，所述另外的非接触环形唇(6)在轴向方向上延伸并且始终在轴向方向上面向所述第一环形屏蔽件(51)的第一凸缘部分(19)。
2.根据权利要求1所述的密封装置(50)，其特征在于，所述另外的非接触环形唇(6)在径向上被包括在迷宫式密封(28)与至少一个接触的且在径向上内部的环形密封唇(4)之间，所述迷宫式密封(28)在轴向上和径向上配置在外部。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置(50)，其特征在于，在所述另外的环形唇(6)与所述第一环形屏蔽件(51)的第一凸缘部分(19)之间存在窄段(7)，所述窄段是对污染物的流动的屏障并且具有小于1.3mm的轴向尺寸。
4.根据权利要求2或3所述的密封装置(50)，其特征在于，所述环形密封元件(53)的套筒部分(27)包括在轴向上突出的第二截头圆锥形刺尖部(3)，并且与所述第一环形屏蔽件(51)的第二套筒部分(18)形成在轴向上指向的迷宫式密封(28)，所述迷宫式密封(28)在轴向上由所述第二截头圆锥形刺尖部(3)延伸。
5.根据权利要求4所述的密封装置(50)，其特征在于，第一排放腔室(8)被限定在所述第二截头圆锥形刺尖部(3)、所述另外的非接触环形唇(6)和所述第一环形屏蔽件(51)的第一凸缘部分(19)之间。
6.根据权利要求5所述的密封装置(50)，其特征在于，第二排放腔室(9)被限定在所述另外的非接触环形唇(6)与所述至少一个接触环形密封唇(4)之间。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述第一凸缘部分(19)与所述第一环形屏蔽件(51)的第一套筒部分(16)形成台阶(40)，所述台阶(40)在径向上配置在所述第一环形屏蔽件(51)的内部并且面向所述第二环形屏蔽件(52)和所述环形密封元件(53)配置，所述台阶(40)的半径在0.7mm和1.2mm之间的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述至少一个环形密封唇(4)是一对环形密封唇，并且第一径向外唇与所述第一环形屏蔽件(51)的第四凸缘部分(41)滑动地相互作用，所述一对环形密封唇的第二径向内唇与所述第一安装区域(11)的倾斜连接部分(42)滑动地相互作用。
9.根据权利要求8所述的密封装置(50)，其特征在于，所述环形密封元件设置有第三密封唇(44)，所述第三密封唇(44)用于与所述第一环形屏蔽件(51)的第四套筒部分(43)非接触地相互作用。
10.一种轴承单元(30)，配备有根据前述权利要求中任一项所述的密封装置(50)，所述密封装置(50)容纳在间隙(35、36)中，所述轴承单元还包括：
-可旋转的带凸缘的径向内圈(20)，
-静止的径向外圈(31)，
-可旋转的附加的径向内圈(34)，安装在所述带凸缘的径向内圈(20)上并与所述带凸缘的径向内圈(20)成一体，
-多个滚动体(32、33)，介于所述径向外圈(31)与所述径向内圈(20、34)之间。
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