用于轴承单元的优化的密封装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于轴承单元的密封装置以及设置有所述密封装置的轴承单元。优选地但非排他性地，密封装置和轴承单元应用于轮毂组件。
2.本解决方案可以应用于所有代(generations)的轮毂组件。特别是，这些应用包括轴承的外圈可旋转而轴承的内圈固定(/静止)(stationary)的情况以及内圈旋转而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：

3.根据现有技术的密封装置由两件式盒式密封件(two-part cassette seals)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固定部分(/静止部分)(stationary portion)。仍然作为示例，固定部分包括通过过盈配合安装在径向外圈上的金属遮蔽件，并且弹性体部分共模成型在金属遮蔽件上。此外，金属的第二遮蔽件通过过盈配合安装在可旋转的径向内圈上。
4.根据该现有技术，密封件的由弹性体材料制成的固定部分包括一个或多个唇，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。
5.还已知的密封部件是：由单件构成并且与轴承单元的圈中的一个圈成一体，其中至少一个接触唇由于在密封件组装期间形成的干涉而确保相对于轴承单元的另一圈的表面的密封。
6.因此，密封装置的典型设计包括一个或多个凸起(称为唇)，凸起以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，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作用是防止存在于轴承单元内部的润滑剂泄漏(escape)。
7.在这些接触唇与轴承单元的对应旋转接触表面之间产生滑动摩擦力并因此产生能量耗散。通常，密封能力随着接触唇的数量及其刚度的增加而增加。然而与此同时，随着这些参数的增加，能量耗散的量也会增加。
8.此外，还由于日益激烈的全球竞争，客户(即，机动车辆制造商)不断要求对轮毂组件进行持续的技术或成本相关的改进。特别是随着技术的发展，与最新的解决方案相比确保在相同的性能下，对低能耗组件的需求增加。
9.为了解决这个技术问题，理想的解决方案是一种无任何接触的密封装置，它在任何情况下都能设法防止污染物进入和润滑剂流失而没有能量耗散。没有任何接触的密封装置无法正常工作，特别是在水下环境中。
10.因此，有必要限定一种不具有上述缺点的、能耗低、但密封性能优异的密封装置。


技术实现要素：

11.为了实质上解决上述技术问题，本发明的目的在于限定一种盒式密封装置(cassette sealing device)，设置有内部迷宫密封，其有助于保护轴承单元免受外部污染
物的影响。“迷宫密封”被理解为意指通过适当地成形所述密封装置的组件而产生的复杂路径。
12.该解决方案能够将接触唇的数量减少到最低程度，并由此将由于摩擦引起的能量耗散减少到最低程度。
13.根据本发明，通过适当地成形旋转的金属遮蔽件和弹性体涂层两者来形成迷宫密封。以这种方式，形成了面对密封装置的弹性体涂层和成形的金属部件的对应部分的合适的开口。
14.根据另一方面，轴承单元内部的密封装置及其壳体被实现为增大内部体积，使得密封装置的壳体可以形成较大的储存器，用于储存设法越过上述迷宫密封的污染物。
15.因此，根据本发明，提供一种用于轴承单元的密封装置，其具有在本说明书所附的独立权利要求中指出的特征。
16.本发明还涉及一种轴承单元，特别是涉及一种设置有根据本发明的实施方式之一的密封装置的用于轮毂组件的轴承单元。
17.本发明的进一步优选和/或特别有利的实施方式根据在所附从属权利要求中指出的特征来描述。
附图说明
18.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：
[0019]-图1是设置有轴承单元的轮毂组件的截面；
[0020]-图2是根据图1的轮毂组件的细节，其中提供了根据本发明的实施方式的用于轴承单元的密封装置，其被容纳在轴承单元的圈之间。
具体实施方式
[0021]
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，参照设置有根据本发明的具有密封装置的轴承单元的机动车辆用的轮毂组件来描述本发明。
[0022]
参照图1，30整体上表示轴承单元或轮毂组件。
[0023]
该单元具有中心旋转轴线x并且包括：
[0024]-带凸缘的径向内圈20，径向内圈20是可旋转的；
[0025]-径向外圈31，径向外圈31是固定的(/静止的)(stationary)；
[0026]-额外的、可旋转的径向内圈34，安装在带凸缘的圈20上并且与带凸缘的圈20成一体；
[0027]-多个滚动体32、33，在该示例中，滚动体32、33为球，介于径向外圈31与径向内圈20、34之间。
[0028]-两个保持架39和40，用于将成列的滚动体32、33中的滚动体保持就位。
[0029]
在整个本说明书和权利要求书中，诸如“径向”和“轴向”的指示位置和取向的术语和表述被理解为参照轴承单元30的中心旋转轴线x。此外，诸如“轴向外部”和“轴向内部”的表述涉及轮毂组件的组装状况，并且在所讨论的情况下，优选地，诸如“轴向外部”和“轴向内部”的表述分别参照车轮侧和与车轮侧相对的一侧。
[0030]
带凸缘的圈20和径向外圈31一起在轴承单元30的轴向相对两端处限定两个腔35、36，如果没有遮蔽(not screened)，两个腔35、36可能允许污染物和杂质进入所述轴承单元30内部。
[0031]
因此，为了遮蔽(/防护)(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被安装在两个腔35、36中的至少一个内。
[0032]
通常，密封装置50包括彼此面对的两个金属遮蔽件(metal screens)，两个金属遮蔽件中的至少一个设置有由弹性材料制成的与另一遮蔽件滑动接触的一个或多个密封唇，或者密封装置50包括仅一个金属遮蔽件，其具有由弹性材料制成的并且与轴承单元30的相对于该密封件进行相对运动的滑动表面进行滑动接触的一个或多个密封唇。
[0033]
下面，参照图2，仅通过示例的方式，将说明以下情况：密封装置50包括旋转部分和固定部分，旋转部分设置有通过过盈配合(/干涉配合)的方式安装在带凸缘的径向内圈20上的金属遮蔽件1，固定部分又包括：
[0034]-金属遮蔽件(/金属防护件)(metal screen)10，通过过盈配合的方式安装在径向外圈31上并且由环形部分10'和相对于环形部分10'在径向外部(/在径向外侧)(radially external)的圆柱形部分10”形成；
[0035]-弹性体涂层(/覆层)2，共模成型(co-moulded)在第一遮蔽件10上并且相对于所述第一遮蔽件10具有基本上在径向外部和轴向外部的延展(development)，涂层2由环形部分2'和相对于环形部分2'在径向外部的圆柱形部分2”形成，以及
[0036]-接触唇9，在径向内部(/在径向内侧)，形成弹性体涂层2的一部分，特别是，相对于环形部分2'在轴向外部(/在轴向外侧)，并且因此是固定的(stationary)，接触唇9与旋转的第二遮蔽件1滑动接触。
[0037]
此外，根据本实施方式，可旋转的金属的第二遮蔽件1优选以“c”的方式成形。遮蔽件1的径向外翼1'在径向方向上定位在径向外圈31的高度处。特别地，出于将在下面解释的原因，翼1'的径向外表面1's必须或多或少地与径向外圈31的径向外表面31s对齐。
[0038]
弹性体涂层2设置有小尺寸的唇3，唇3是非接触的并且相对于弹性体涂层2的圆柱形部分2”在径向内部(/在径向内侧)。优选地，凸耳(lug)6还在相对于圆柱形部分2"在轴向向外且在径向向外倾斜的方向上、从弹性体涂层2的圆柱形部分2”延伸。最后，弹性体涂层2的圆柱形部分2"在轴向向内的方向上终止于静态密封件4，这由于已经形成作者的在先专利申请的主题，因此不再进一步讨论。
[0039]
在存在这些特性特征的情况下，由于只有一个接触唇部9，因此可以获得具有低能量耗散(energy dissipation)的密封装置50，同时由于形成了迷宫密封和污染物储存室，因此可以获得具有高密封效率的密封装置50，现在将进行说明。
[0040]
事实上，密封装置50设置有至少一个第一径向迷宫密封gr，第一径向迷宫密封gr由金属遮蔽件1的径向外翼1'与弹性体涂层2的圆柱形部分2"形成，特别是由金属遮蔽件1的径向外翼1'与弹性体涂层2的面对前述翼1'的唇3形成。优选地，在轴承单元的组装状况下，第一径向迷宫密封gr的开口(/通道)的尺寸可以在0.1mm至0.8mm之间。以这种方式，形成第一有效屏障，以减少到达预室(/前室)(pre-chamber)7的污染物的流动，预室7是形成在金属遮蔽件1、弹性体涂层2的环形部分2'和接触唇9之间的体积。应注意的是，尽管事实上在正常操作条件下唇3的操作将是非接触唇的操作，但是在高载荷条件下，唇3可能会与
金属遮蔽件的翼1'接触。另外重要的是(精确而言，对于唇3的正确操作来说重要的是)：弹性体涂层的凸耳6应始终是非接触的，以免引起弹性体涂层的变形，从而对唇3的迷宫密封作用产生负面影响。
[0041]
尽管图2中未示出，但应当理解，可以存在多于一个的径向迷宫密封。例如，可以形成第二非接触唇，所述唇从弹性体涂层2的环形部分2'延伸并且面对翼1'的径向内表面，形成第二径向迷宫密封，或多或少是第一径向迷宫密封(相对于翼1')的镜面(specular)。显然，第二径向迷宫密封的存在增强了针对密封装置50的外部污染物的屏障效果的能力。
[0042]
此外，由于金属遮蔽件1的c形形式，遮蔽件的翼1'在轴向方向上面对弹性体涂层2的环形部分2'。以这种方式，形成第二轴向迷宫密封ga，所述密封与径向迷宫密封gr(或与多个径向迷宫密封，如果存在多于1个的径向迷宫密封)配合，以帮助改善对外部污染物的屏障效果。有利的是，第二轴向迷宫密封ga的开口(/通道)的尺寸可以在0.2mm至1.00mm之间。
[0043]
即使图2中未示出，但密封装置50可以具有非轴对称的几何形状：换句话说，密封装置50的组件(固定部分和可旋转部分两者)可以具有幅度在180
°
至260
°
之间的周向延伸(/延展)。以这种方式，通过精确地组装轴承单元和轮毂组件，使得密封装置的组件的实心部分指向机动车辆的顶部，并且使得密封装置朝向同一机动车辆的底部敞开，密封装置能够作为针对从机动车辆顶部进入的污染物的屏障操作并且允许污染物自由流向机动车辆的底部。
[0044]
设置有根据本发明的密封装置50的轴承单元30具有与容纳密封装置50的腔35、36相关的进一步特征。
[0045]
第一特征是使包含在金属遮蔽件1、弹性体涂层2的环形部分2'和接触唇9之间的预室7的体积最大化。由于该预室具有较大的体积，因此可以容纳和排出较大量的污染物，而不会让它们到达轴承单元的敏感组件，即滚动元件和滚道。预室7的体积的增大是通过结合以下特征获得的：
[0046]-将金属遮蔽件1的翼1'定位成在径向向外的方向上尽可能地远离轴承单元的旋转轴线x，直到翼1'的径向外表面1's与径向外圈31的径向外表面31s对齐；
[0047]-分别在轴向向内的方向2'和10'上成形弹性体涂层2和金属支撑遮蔽件10；
[0048]-将接触唇9定位成尽可能地靠近带凸缘的圈20的圆柱形表面5，即，靠近金属遮蔽件1的径向内翼1”。
[0049]
相对于已知的解决方案，预室7的体积的增大将上述特性优化了60％至70％。
[0050]
最后，第二预室11形成在腔35内、在带凸缘的圈20的环形表面8、同一带凸缘的圈20的圆柱形表面5、金属遮蔽件1与弹性体涂层2的圆柱形部分2”(包括凸耳)之间。在这种情况下，第二预室11也具有容纳/排出外部污染物的作用，并且其尺寸必须设计为使其体积尽可能大。这是通过引入并且最大化带凸缘的圈20的环形表面8与同一带凸缘的圈20的圆柱形表面5之间的连接半径12。随着连接半径r的增大，金属遮蔽件1与带凸缘的圈20的环形表面8之间的轴向距离将增大，因此预室11的体积将增大。由于预室11的构造，进入的污染物将经历涡流运动(/漩涡运动)(vortical motion)，这将产生一系列对预室(pre-chamber)的壁的冲击和随之而来的“回弹(rebound)”效应，这将使污染物的至少部分排出。
[0051]
基本上，尽管接触点(即，接触唇)数量有限，但所提出的解决方案提供了改善密封
能力的无可置疑的优势，同时确保低水平的因密封装置的摩擦而引起的能量耗散(energy dissipation)。
[0052]
除了本发明的实施方式之外，如上所述，必须理解存在许多其他变型。还必须理解的是，这些实施方式仅是示例并且不限制本发明的范围、其应用或其可能的构造。相反，尽管以上描述允许本领域技术人员至少根据其实施方式的示例之一来实施本发明，但必须理解，所描述的组件的许多变型是可能的，而不会因此背离如所附权利要求中所限定的、在字面上和/或根据其法律等效物进行解释的本发明的范围。

技术特征：
1.一种用于轴承单元(30)的密封装置(50)，所述密封装置(50)包括固定部分，所述固定部分进而包括：-金属的第一遮蔽件(10)，由环形部分(10')和相对于所述环形部分(10')在径向外部的圆柱形部分(10”)形成，-弹性体涂层(2)，相对于所述第一遮蔽件(10)在径向外部和轴向外部、共模成型在同一所述第一遮蔽件(10)上并且包括环形部分(2')和圆柱形部分(2”)，-接触唇(9)，在径向内部、属于所述弹性体涂层(2)并且相对于所述弹性体涂层(2)的环形部分(2')在轴向外部，所述密封装置(50)还包括可旋转部分，所述可旋转部分设置有金属的第二遮蔽件(1)，所述接触唇(9)在所述第二遮蔽件(1)上进行滑动接触，所述密封装置(50)的特征在于：-所述弹性体涂层(2)设置有唇(3)，所述唇(3)是非接触的并且相对于所述弹性体涂层(2)的圆柱形部分(2”)在径向内部，-至少第一径向迷宫密封(gr)，由所述第二遮蔽件(1)的径向外翼(1')与所述弹性体涂层(2)的面对前述径向外翼(1')的唇(3)形成。2.根据权利要求1所述的密封装置(50)，其特征在于，所述弹性体涂层(2)的圆柱形部分(2")包括附加部(6)，所述附加部(6)指向相对于所述弹性体涂层(2)的圆柱形部分(2")在轴向向外且在径向向外倾斜的方向。3.根据前述权利要求中的任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述第一径向迷宫密封(gr)的通道的尺寸在0.1mm至0.8mm之间。4.根据前述权利要求中的任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述密封装置(50)还包括第二轴向迷宫密封(ga)，所述第二轴向迷宫密封(ga)与至少一个第一径向迷宫密封(gr)配合，并且由所述第二遮蔽件(1)的面对所述弹性体涂层(2)的环形部分(2')的径向外翼(1')与所述弹性体涂层(2)的环形部分(2')形成。5.根据权利要求4所述的密封装置(50)，其特征在于，所述第二轴向迷宫密封(ga)的通道的尺寸在0.2mm至1.0mm之间。6.根据前述权利要求中的任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述密封装置(50)还包括第二非接触唇，所述第二非接触唇从所述弹性体涂层(2)的环形部分(2')离开并且面对所述第二遮蔽件(1)的径向外翼(1')的径向内表面，形成第二径向迷宫密封。7.根据前述权利要求中的任一项所述的密封装置(50)，其特征在于，所述固定部分和所述可旋转部分均具有幅度在180
°
至260
°
之间的周向延展。8.一种轴承单元(30)，配备有容纳在腔(35、36)中的根据前述权利要求中的任一项所述的密封装置(50)，所述轴承单元还包括：-带凸缘的径向内圈(20)，所述径向内圈(20)是可旋转的，-径向外圈(31)，所述径向外圈(31)是固定的，-额外的径向内圈(34)，所述额外的径向内圈(34)是可旋转的、安装在所述带凸缘的径向内圈(20)上并且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。9.根据权利要求8所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述轴承单元(30)还包括第一预
室(7)，所述第一预室(7)被包含在所述密封装置(50)的金属的第二遮蔽件(1)、弹性体涂层(2)的环形部分(2')与接触唇(9)之间。10.根据权利要求9所述的轴承单元(30)，其特征在于，-所述金属的第二遮蔽件(1)的径向外翼(1')在径向方向上定位在所述轴承单元(30)的径向外圈(31)的高度处，-所述弹性体涂层(2)的环形部分(2')和所述金属的第一遮蔽件(10)的环形部分(10')在轴向向内的方向上成形；-所述接触唇(9)面对所述金属的第二遮蔽件(1)的径向内翼(1")。11.根据权利要求8至10中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述轴承单元(30)还包括第二预室(11)，所述第二预室(11)限定在所述带凸缘的径向内圈(20)的环形表面(8)、所述带凸缘的径向内圈(20)的圆柱形表面(5)、所述金属的第二遮蔽件(1)与所述弹性体涂层(2)的圆柱形部分(2")之间的腔(35)内。12.根据权利要求11所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述第二预室(11)的体积与所述带凸缘的径向内圈(20)的环形表面(8)和所述带凸缘的径向内圈(20)的圆柱形表面(5)之间的连接半径(12)的长度成比例。

技术总结
用于轴承单元的密封装置(50)，具有固定部分和旋转部分，固定部分又设置有：金属的第一遮蔽件(10)，由环形部分(10')和相对于环形部分在径向外部的圆柱形部分(10”)形成；弹性体涂层(2)，共模成型在第一遮蔽件上，具有环形部分(2')和圆柱形部分(2”)；及接触唇(9)，在径向内部、形成弹性体涂层(2)的部分并且相对于环形部分(2')在轴向外部，旋转部分设置有：金属的第二遮蔽件(1)，接触唇在其上形成滑动接触，弹性体涂层设置有唇(3)，唇是非接触的且相对于圆柱形部分(2”)在径向内部；至少一个第一径向迷宫密封(Gr)，由第二遮蔽件的径向外翼(1')与弹性体涂层的面对前述翼的唇形成。与弹性体涂层的面对前述翼的唇形成。与弹性体涂层的面对前述翼的唇形成。


技术研发人员：达尼埃莱
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2022/3/8