CN112797082B - 弹簧减震器轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种弹簧减震器轴承，其包括盖(10)、导向环(20)、推力轴承(40)和密封罩(30)，导向环(20)包括防溅板(21)以及至少一道密封齿(22)，在轴向(A)上，密封齿(22)位于防溅板(21)的上方；密封罩(30)固定于盖(10)并且包括：在密封齿(22)的外周侧延伸的褶部(32)，褶部(32)的轮廓形状与密封齿(22)的轮廓形状相同或相似，褶部(32)能够在弹簧减震器轴承的轴向(A)上被拉伸或压缩；以及外勾部(31)，其与褶部(32)相连且至少部分地包围防溅板(21)的轴向下端面(21f)。根据本发明的弹簧减震器轴承，其径向尺寸小且零部件配合紧密，密封部位不容易被破坏。
Description
技术领域
本发明涉及轴承领域，尤其是用于弹簧减震器的弹簧减震器轴承。
背景技术
弹簧减震器轴承又叫悬架支柱轴承(平面轴承)，其是单轮悬架中的车轮悬架的部件。常见的弹簧减震器轴承例如用于麦弗逊式弹簧减震器(McPherson弹簧减震器)的轴承。
现有技术中弹簧减震器轴承的密封结构包括迷宫式密封结构和接触式密封结构。
例如德国专利公开DE102010011817A1公开了一种具有迷宫式密封结构的弹簧减震器轴承，此类弹簧减震器轴承在承受某些不期望的载荷时，轴承可能在轴向上发生倾斜或弯曲，使得迷宫处的密封部件发生互相接触，从而产生噪声、振动或磨损。
例如德国专利公开DE102014206658A1和PCT专利公开WO2008/068179A2均公开了具有接触式密封结构的弹簧减震器轴承。在德国专利公开DE102014206658A1中，密封部件与固定密封部件的基部是通过例如二次注塑的方式成型的；在PCT专利公开WO2008/068179A2中，密封部件与固定密封部件的基部是分别成型后再装配到一起的。接触式密封由于在密封部位的能相对转动的部件是互相接触的，因此轴承工作过程中的摩擦力大，使得车辆的驾驶体验差。另外，接触式密封结构的密封部件以及将密封部件连接到导向环的勾部通常由软质材料(例如结构强度小于导向环的结构强度的材料，例如为橡胶或橡塑)构成，勾部的结构强度低，受力后容易变形，这使得勾部处形成的连接在例如弹簧减震器轴承运输或装配过程中容易分离。
发明内容
本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种密封效果好且节约空间的弹簧减震器轴承。
本发明提供一种弹簧减震器轴承，其包括盖、导向环、推力轴承和密封罩，所述推力轴承设置于所述盖和所述导向环之间，其中，
所述导向环包括：
防溅板，其沿所述弹簧减震器轴承的周向环绕延伸并朝向所述弹簧减震器轴承的径向外侧突出地设置于所述导向环的主体的外周；以及
至少一道密封齿，其沿所述弹簧减震器轴承的周向环绕延伸并朝向所述弹簧减震器轴承的径向外侧突出地设置于所述导向环的主体的外周，在所述弹簧减震器轴承的轴向上，所述密封齿位于所述防溅板的上方，
所述密封罩固定于所述盖并且包括：
在所述密封齿的外周侧延伸的褶部，所述褶部的轮廓形状与所述密封齿的轮廓形状相同或相似，所述褶部能够在所述弹簧减震器轴承的轴向上被拉伸或压缩；以及
外勾部，其与所述褶部相连且至少部分地包围所述防溅板的轴向下端面。
在至少一个实施方式中，所述密封齿有多道，多道所述密封齿沿所述轴向排开，在所述轴向上越靠下的密封齿具有越大的外径。
在至少一个实施方式中，所述密封齿的上表面在朝径向外侧延伸的同时在所述轴向上朝下方倾斜。
在至少一个实施方式中，所述上表面与垂直于所述轴向的平面之间的夹角为3°至10°。
在至少一个实施方式中，所述防溅板的外径大于所述密封齿的外径。
在至少一个实施方式中，所述密封罩还包括内勾部，所述内勾部在所述盖的径向内侧与所述盖过盈配合地连接。
在至少一个实施方式中，所述密封罩还包括罩顶部，所述罩顶部覆盖在所述盖的轴向上端面。
在至少一个实施方式中，当所述弹簧减震器轴承承受的载荷不超过第一预定载荷时，所述密封罩与所述导向环不接触。
在至少一个实施方式中，所述褶部与所述密封齿之间填充有润滑剂。
在至少一个实施方式中，所述密封罩的制作材料包括橡胶或材料硬度小于橡胶的软胶或材料硬度在塑料和橡胶之间的橡塑。
根据本发明的弹簧减震器轴承，其径向尺寸小且零部件配合关系牢靠，密封部位不容易被破坏。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的弹簧减震器轴承的沿轴向的剖视图。
图2是图1的部分放大的示意图。
附图标记说明
10盖；11盖勾部；12盖顶部；13内凸点；
20导向环；21防溅板；21f轴向下端面；22密封齿；22p齿顶；22v齿根；23导向环勾部；
30密封罩；31外勾部；32褶部；33罩顶部；33a凹陷；34内勾部；
40推力轴承；41上座圈；42下座圈；43滚动体；44保持架；
M迷宫区；
A轴向；R径向；θ倾斜角。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
本发明对于PCT专利公开WO2008/068179A2做了改进，出于各种目的，上述专利申请文件的全部内容通过引用合并于此。
图1示出了根据本发明的弹簧减震器轴承(以下也简称轴承)的沿轴向的剖视示意图，图中A表示轴承的轴向、R表示轴承的径向，下文中所称的“上”或“下”也是参照图1所示的方位进行描述的。
根据本实施方式的弹簧减震器轴承包括盖10、导向环20、密封罩30和推力轴承40。
导向环20与盖10能相对转动。推力轴承40布置在盖10和导向环20之间，推力轴承40包括上座圈41、下座圈42、滚动体43和保持架44。上座圈41与盖10不能相对转动地连接，下座圈42与导向环20不能相对转动地连接。盖10在内周部分具有盖勾部11，导向环20在内周部分具有导向环勾部23，盖勾部11与导向环勾部23形状锁合地配合，以防止当轴承受到不期望的载荷时导向环20与盖10发生分离。
密封罩30呈套筒形，其内周部分固定于盖10，其外周部分延伸到盖10的外周侧，且在轴向A上从盖10延伸到导向环20，从而能阻挡污染物(例如水)从轴承的外周侧进入轴承内部。
图2是根据图1的弹簧减震器轴承的放大的示意图，参照图2介绍密封罩30、盖10和导向环20的具体结构以及互相的连接关系。
首先介绍为了方便设置密封罩30而设计的导向环20的结构。
导向环20的主体的外周形成有向径向外侧突出的环形的防溅板21和至少一道环状的(图2中为三道)密封齿22。防溅板21和密封齿22均沿轴承的周向环绕在导向环20的外周部，防溅板21在轴向A上比密封齿22更远离盖10的在轴向A上包围上座圈41的盖顶部12，或者说，在轴向A上，密封齿22位于防溅板21的上方。
密封齿22向径向外侧突出，在径向R上，密封齿22的起始端(内周端)附近的部分被定义为齿根22v，密封齿22的最远端(外周端)被定义为齿顶22p；当有多个沿轴向A排列的密封齿22时，齿根22v也可以被定义为相邻的两道密封齿22之间的部分。
优选地，在径向R上，防溅板21比任何一道密封齿22延伸到更远的位置，即防溅板21的外径大于密封齿22的外径。
优选地，当密封齿22有多个时，在轴向A上越靠近防溅板21(在轴向A上越靠下)的密封齿22具有越大的外径。
优选地，每道密封齿22的在轴向A上背离防溅板21的表面(也称上表面)是朝向防溅板21(朝下方)倾斜的，即每道密封齿22的齿顶22p比该密封齿22的位于上表面的齿根22v在轴向A上更靠近防溅板21。更优选地，每道密封齿22的上表面是锥面的一部分，位于该上表面的齿顶22p比位于该上表面的齿根22v更靠近防溅板21，且该上表面相对于垂直于轴承的轴向的平面的倾斜角θ为3°至10°，更优选地倾斜角θ为大约5°。该结构使得意外到达密封齿22的污染物可以在重力或离心力的作用下顺着密封齿22的上表面滑落、而不容易进一步进入轴承内部。
接下来介绍密封罩30的具体结构。
密封罩30包括外勾部31、褶部32、罩顶部33和内勾部34。
内勾部34位于密封罩30的内周部分，内勾部34用于过盈配合地套设在盖10的盖顶部12的内周，从而使密封罩30与盖10形成紧配合。
罩顶部33贴合于盖顶部12的远离推力轴承的轴向上端面，罩顶部33连接了内勾部34和位于密封罩30的外周部分的褶部32和外勾部31。
褶部32位于密封齿22的外周侧，褶部32被配置为具有波浪形的、能在轴向A上被拉伸和压缩的褶皱，褶皱在沿轴向A剖开的截面的轮廓形状与密封齿22的轮廓形状大致相同或相似。应当理解，当褶皱的轮廓形状与密封齿22的轮廓形状大致相同时，褶皱的轮廓尺寸大于密封齿22的轮廓尺寸。
外勾部31与褶部32相连并在防溅板21的外周侧至少部分地包围防溅板21。外勾部31在径向R上至少部分地与防溅板21的远离盖顶部12的轴向下端面21f重合(即外勾部31至少部分地包围轴向下端面21f)，从而当密封罩30有脱离导向环20的趋势时，外勾部31可以勾住防溅板21而阻止这种脱离(下文进一步描述)。
在设计状态下，例如轴承所承受的载荷未超过第一预定载荷(尤其指推力轴承40的上座圈41和下座圈42之前互相作用的在轴向上和径向上的互相靠近或远离的载荷不超过某一预定的值，也称为设计载荷)时，褶部32与密封齿22之间是不接触的。褶部32与密封齿22之间的间隙形成能够起到密封作用的迷宫区M。
优选地，在设计状态下，例如轴承所承受的载荷未超过第一预定载荷时，外勾部31与防溅板21之间也是不接触的。优选地，此时外勾部31与防溅板21之间的轴向间隙小于褶部32与密封齿22之间的轴向间隙。
而当轴承所承受的载荷超过第一预定载荷(但未超过第二预定载荷，第二预定载荷也称为最小回弹高度载荷)时，导向环20与盖10之间的距离在轴向A上和/或径向R上会发生变化，这使得固定于盖10的密封罩30与导向环20之间发生相对位置的变化，从而褶部32与密封齿22之间的距离可能在某些区域变大、在另一些区域变小(甚至距离为零而接触)。
由于褶部32可以在轴向A上拉伸变形或压缩变形(当褶部32沿轴向A变形时也可能同时沿径向R变形)，因此在褶部32顺应其包围的密封齿22的位置变化而变形后，外勾部31相对于防溅板21的位置变化量就被减小了。
于是，在轴承所承受的载荷不超过第二预定载荷的情况下，外勾部31至少部分地包围轴向下端面21f的状态(也将该状态称为外勾部31不脱离防溅板21的状态)不发生变化。
应当理解，根据许用应力的设计，第二预定载荷可以是在轴承预期寿命内都不会超过的载荷。因此在轴承预期寿命内，即使轴承在轴向A上发生倾斜或弯曲，外勾部31也不会脱离防溅板21，轴承的密封状态不会被破坏。
优选地，密封罩30可以由橡胶制成，也可以由材料硬度小于橡胶的软胶制成，或是由材料硬度介于塑料和橡胶之间的橡塑材料制成。这类材料的硬度都较小，具有抗振、吸音和耐磨的特性，这使得即使当轴承在轴向A上发生倾斜或弯曲、使得褶部32与密封齿22发生接触或碰撞，也不容易产生噪音、振动或是磨损。
优选地，迷宫区M填充有润滑剂，更优选地，润滑剂为润滑油脂。这使得当密封罩30与导向环20发生接触(褶部32与密封齿22发生接触和/或外勾部31与防溅板21发生接触)而产生相对运动时，密封罩30与导向环20之间的摩擦力矩较小。
优选地，罩顶部33在轴向A上的背离盖顶部12的上表面部分地内凹而形成凹陷33a。当将轴承安装到位于车身的上支承座(图未示)时，罩顶部33在凹陷33a处可以不与上支承座接触、而罩顶部33在除去凹陷33a的部分用于与上支承座接触。罩顶部33在凹陷33a处与上支承座之间的空隙给轴承与上支承座的配合留出了调整的余量，这在上支承座表面不平整的情况下能显出尤其好的配合效果。
应当理解，虽然图2中只示出了一处位于罩顶部33的外周部分的环形的凹陷33a，但本发明对凹陷33a的数量、形状和位置不作限制，例如罩顶部33可以具有多圈同心的凹陷，或是多道分隔开的弧形的凹陷。
优选地，盖10的位于径向最内侧的内周壁向径向内侧突出地形成有多个内凸点13，内凸点13用于与上支承座接触而方便轴承与上支承座之间的装配定位。
本发明至少具有以下优点中的一个优点：
(i)波浪形的迷宫区M大致在轴向A上延伸，多道密封齿22大致沿轴向A排列，这节约了轴承在径向R上的空间。在不增加轴承的径向尺寸的条件下，可以给轴承设置轴向A上的多道密封(一道密封齿22与褶部32的一道褶皱配合而形成一道密封)，从而使轴承具有更好的密封效果。
(ii)密封罩30可以由结构强度小于导向环20的结构强度的软质材料制成，使得密封罩30抗振、吸音且耐磨。即使密封罩30接触到导向环20而发生滑动摩擦，或是密封罩30与周围的其它零部件发生摩擦，所引起的振动、噪声和磨损也是可以接受的。
此外，软质的罩顶部33还用于与位于车身的上支承座接触，可以减小由于上支承座的制造缺陷(例如钢制的冲压形成的上支承座的装配表面不平整)所带来的配合缺陷。
(iii)密封罩30在内勾部34处与盖10紧配合，在外勾部31处不脱离防溅板21，这使得盖10、导向环20和密封罩30之间的装配更牢靠，轴承在运输和后续与上支承座装配的过程中都不容易发生零部件之间的分离。
(iv)当轴承所承受的载荷未超过第一预定载荷时，密封罩30与导向环20不接触，密封部位不发生摩擦；即使轴承所承受的载荷超过第一预定载荷，密封罩30与导向环20也只在部分区域发生摩擦，摩擦力矩小。
(v)由于密封罩30在褶部32容易随着载荷的变化而伸长或压缩以适应密封齿22的位置变化，在设计状态下，迷宫区M可以设计成非常窄，即褶部32与密封齿22之间的间隙可以设计成非常小，这既能增强密封效果，也能减小轴承的尺寸。
(vii)位于盖10的内凸点13和位于罩顶部33的凹陷33a使得轴承与上支承座的装配精度更高、配合更紧密。
当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：
(i)虽然在上述实施方式中密封罩30主要依靠内勾部34固定于盖10，然而在其它实施方式中密封罩30也可以通过其它的连接方式固定于盖10，例如通过二次注塑或硫化的方式将密封罩30与盖10连接在一起，这种情况下，密封罩30也可以不具有内勾部34。
(ii)密封罩30的不同部位的组成材料可以是不同的，例如外勾部31和内勾部34的材料硬度大于褶部32的材料硬度。
Claims (10)
1.一种弹簧减震器轴承，其包括盖(10)、导向环(20)、推力轴承(40)和密封罩(30)，所述推力轴承(40)设置于所述盖(10)和所述导向环(20)之间，其中，
所述导向环(20)包括：
防溅板(21)，其沿所述弹簧减震器轴承的周向环绕延伸并朝向所述弹簧减震器轴承的径向外侧突出地设置于所述导向环(20)的主体的外周；以及
至少一道密封齿(22)，其沿所述弹簧减震器轴承的周向环绕延伸并朝向所述弹簧减震器轴承的径向外侧突出地设置于所述导向环(20)的主体的外周，在所述弹簧减震器轴承的轴向(A)上，所述密封齿(22)位于所述防溅板(21)的上方，
所述密封罩(30)固定于所述盖(10)并且包括：
在所述密封齿(22)的外周侧延伸的褶部(32)，所述褶部(32)的轮廓形状与所述密封齿(22)的轮廓形状相同或相似，所述褶部(32)能够在所述弹簧减震器轴承的轴向(A)上被拉伸或压缩；以及
外勾部(31)，其与所述褶部(32)相连且至少部分地包围所述防溅板(21)的轴向下端面(21f)。
2.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述密封齿(22)有多道，多道所述密封齿(22)沿所述轴向(A)排开，在所述轴向(A)上越靠下的密封齿(22)具有越大的外径。
3.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述密封齿(22)的上表面在朝径向外侧延伸的同时在所述轴向(A)上朝下方倾斜。
4.根据权利要求3所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述上表面与垂直于所述轴向(A)的平面之间的夹角为3°至10°。
5.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述防溅板(21)的外径大于所述密封齿(22)的外径。
6.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述密封罩(30)还包括内勾部(34)，所述内勾部(34)在所述盖(10)的径向内侧与所述盖(10)过盈配合地连接。
7.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述密封罩(30)还包括罩顶部(33)，所述罩顶部(33)覆盖在所述盖(10)的轴向上端面。
8.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，当所述弹簧减震器轴承承受的载荷不超过第一预定载荷时，所述密封罩(30)与所述导向环(20)不接触。
9.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述褶部(32)与所述密封齿(22)之间填充有润滑剂。
10.根据权利要求1所述的弹簧减震器轴承，其特征在于，所述密封罩(30)的制作材料包括橡胶或材料硬度小于橡胶的软胶或材料硬度在塑料和橡胶之间的橡塑。
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