CN101378917B - 用于胎压调节装置的密封装置 - Google Patents

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Abstract

用于汽车胎压调节装置的密封装置，它具有一穿过车轮轴承滚动轴承(3)内圈内的孔(13)、穿过一与轮毂固定连接的密封装置壳体(4)和穿过轮毂本身(1)通向汽车轮胎的压缩空气通道，其中在滚动轴承(3)的轴承内圈(5)上固定一扁平密封件(10)，其径向外端具有一朝向密封装置壳体(4)并紧贴在该密封装置壳体上面的密封唇口(11)。

Description

用于胎压调节装置的密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的胎压调节装置的密封装置，它具有一压缩空气输入通道，其从轮轴区域通入一支承汽车轮胎的轮毂。
背景技术
汽车车轮内正确的胎压是对于其行驶重要的安全因素，这里始终应该注意，将它始终保持在容许界限之内。汽车的胎压不仅在很大程度上影响制动和转向时的安全性，而且还影响轮胎的寿命及汽车的驾驶性能。此外可以通过按有针对性地改变胎压最佳地调整对于在加固的公路及在乡村行驶汽车的驾驶性能。
在例如按US 4,434,833的普通胎压调节系统中，来自空气输入源的压缩空气通过一空气管输送给轴壳体内的空气通道，接着压缩空气通过另一空气通道和轴内的空气管输入轮胎内。
DE 28 54 772 A1描述一种用来监测汽车上的胎压的装置，其中对于每个轮胎固定安装一压力检测设备，它分别由一通过空气管道连接在轮胎的阀上的压力测试仪组成。这种压力检测器通过一电导线与一对压力作出反应的电子监测仪连接，它配设一信号发生器。
因为用于汽车轮胎的空气输入在胎压调节系统中通常通过做成滚动轴承的车轮轴承进行，一个重要方面是，特别是滚动轴承内或其附近周围的气体输入的气密性。这里应该避免由于泄漏空气从压缩空气通道进入滚动轴承造成的压缩空气泄漏。
但是通过车轮轴承的压缩空气通道上的已知密封装置具有或多或少的泄漏。由此使受污染的空气不希望地进入滚动轴承内腔，这可能造成润滑剂例如轴承润滑脂的污染。此外水可能进入滚动轴承内并造成缺少润滑。侵入车轴轴承的固体颗粒在那里通过滚动体接触滚动，从而造成材料挤入滚动面内。如果滚动轴承内的内压升高，它导致较 高的密封件磨损和密封件失效。此外润滑剂从滚动轴承中被挤出，这同样引起润滑缺乏。此外，在滚动轴承内存在的密封唇口常常卷边或从滚动轴承中被压出。所有这些问题导致轴承提前失效，从而提高费用。因此滚动轴承相对于胎压调节系统各装置高的和超出希望寿命的可靠密封性特别使人感兴趣。
由DE 199 16106 C2已知一种作为用来在两个在滚动轴承导引上的通流介质的机器零件相互旋转期间导通介质的导通元件的机械元件，在这两个机器零件之间设置一密封件。密封件具有两对密封唇口，其中一对密封唇口位于一个机器零件内并相对于它动态密封。第二对密封唇口固定安装在第二个机器零件内并相对于它静态密封。在密封唇口之间有用来流通介质例如气体、压缩空气、油、水等等的孔。此外在密封唇口对之间安装弹簧件，它们负责使密封唇口牢固压紧在机器零件上。这里的缺点是，由于为了达到机器零件和滚动轴承之间的密封性而设置弹簧件和大量密封唇口，密封件结构复杂。
DE 690 05731 T2公布一种用于胎压调节设备的密封装置，其中在一设在轴上的轴壳体和一携带轮盘与轮胎的轮毂之间设置一滚动轴承。该滚动轴承位于一由空气管组成的空气引导通路内，并在中心具有一环形密封装置，它牢固固定在轮毂的内周面上。密封装置由大量台阶形零件、角形件、保持环、垫圈和端板连同由氟橡胶组成的带许多密封唇口的主密封件和辅助密封件组成，密封唇口紧贴在轴壳体上。主密封件具有一自润滑薄板，它固定在唇口滑动面上并与轴壳体滑动接触。密封装置非常复杂，构造麻烦，并需要显著加大的结构空间。此外，特别是由于在唇口滑动面上的薄板，密封装置的寿命及由此密封性受到限制。
按EP 0 224 674 B1的胎压调节装置具有一穿过轮毂通入轮毂和轮毂壳体之间的环形腔内的轴向压缩空气输入通道，环形腔借助于密封件相对于引导润滑剂的空腔密封。密封装置由多通路迷宫式密封件组成，它们安装在轮毂一侧的套筒内和轮毂壳体一侧的套筒内。密封薄片由涂覆塑料絮状物的钢组成，其中润滑脂装入薄片空隙内，以进行密封。因此迷宫式密封件制造和安装复杂。
发明内容
本发明的目的是，创造一种开头所述类型的用于胎压调节装置的密封装置，它防止泄漏空气进入车轮轴承的滚动轴承的滚动体引导区，从而防止污物进入，以及为此还经济地制造和装配。
本发明以这样的认识为基础，即通过泄漏空气进入车轮轴承滚动轴承内的污物和杂质可能造成轴承失效。这可以通过将密封系统集成到车轮轴承或滚动轴承内来防止，该密封系统把泄漏空气按要求从这其区域中排出。
本发明的用于汽车胎压调节装置的密封装置，该密封装置具有一穿过车轮轴承的滚动轴承的轴承内圈内的孔、穿过一与轮毂旋转固定连接的密封装置壳体和穿过轮毂本身通向汽车轮胎的压缩空气输入通道，其中，在滚动轴承的轴承内圈上固定一扁平密封件，其径向外端具有一朝向密封装置壳体并紧贴在该密封装置壳体上面的密封唇口。
所述目的通过用于汽车胎压调节装置的密封装置实现，它具有一通过车轮轴承滚动轴承内圈内的孔通向汽车轮胎的压缩空气输入通道，一与轮毂旋转固定连接的密封装置壳体和轮毂本身，其中在滚动轴承内圈上固定一扁平密封件，其径向外端具有一朝向密封装置壳体并紧贴在它上面的密封唇口。
这种密封装置根据其结构负责使在填充过程中不可避免地形成的泄漏空气不进入滚动轴承区域内，从而有利地避免水和/或污物进入，这促使滚动轴承寿命的提高。而是按要求将泄漏空气向外排入大气。
应该指出，按本发明的密封装置不仅可用在汽车胎压调节装置中，而且也可用在其他引导压缩空气的装置中，其中在近旁有一滚动轴承或者直接在滚动轴承内形成一旋转的压缩空气通路。但是下面涉及胎压调节装置。本发明同样适用于采用不同于空气的其他气体或采用其他介质的装置。
在按本发明的密封装置中特别有利的是，在对扁平密封件的压力升高时密封唇口在密封装置壳体上的贴合面也加大，这导致更有利的压力分布和由此更小的摩擦力矩、更低的温度和/或在密封件的旋转和静止部分之间较小的磨损。
在扁平密封件的正常状态下，小的密封唇口重叠保证小的磨损。
在胎压调节装置运行期间，压缩空气泄漏增加，并通过扁平密封件以在其外端上朝向密封装置壳体并紧贴在它上面的密封唇口防止压缩空气泄漏到达滚动轴承的里面设置滚动体的区域内。因此在泄漏情况下得到非常好的密封。
按照本发明密封装置的另一种方案，扁平密封件-在磨损方面有优点-尤其由弹性的弹性体或塑料材料组成。
此外可以规定，扁平密封件与一固定设置在滚动轴承内圈上的支承件连接。这里支承件最好由钢板组成。由此使密封件达到稳固的位置和一定的强度。此外，密封件与支承件制造和装配方便。
按照本发明一种优选实施形式规定，在密封装置壳体内固定至少一个、最好两个滑动环，它或它们的背离密封装置壳体的内表面与钢板环特别是L形和/或剖分的钢板环的朝向密封装置壳体的外表面密封接触。
钢板环在横截面内最好做成槽状，其中两个L形零件相互啮合并形成流线形。它在其朝向轴承内圈的底面上具有一孔。此外最好规定，钢板环朝向轴承内圈的底面特别是形锁合地贴合在扁平密封件上，在其空气输入孔的区域内。
此外本发明的组成部分是，用来接纳和/或转送泄漏空气的泄漏容纳腔基本上设计在扁平密封件和密封装置壳体或滑动环的内圈一侧的末端之间。其中泄漏容纳腔设置在内圈中空气输入孔的左、右两侧并设计成这样，即它们与用来输出泄漏空气的孔及在滑动环与钢板环之间的密封缝隙流通连接。
为了从滚动轴承中排引出泄漏空气，提供多种可能性供使用。按照第一种方案，在扁平密封件和滚动轴承内圈内形成一些与压缩空气输入通道轴线平行地定向的、用来输出在轮胎填充压缩空气时出现的泄漏空气的孔。在轮胎填充压缩空气时形成的空气过压时，泄漏空气通过必要时与一排气阀连接的孔向外界大气中排放。
在第二种方案中，在密封装置壳体内形成与压缩空气输入通道轴线平行地定向的、用来输出在输入压缩空气时出现的泄漏空气的孔。这里泄漏空气通过轮毂排到外界。
按照本发明密封装置的又一种方案，在密封装置壳体的密封钢板 环内构成侧面径向朝外的、用来输出在输入压缩空气时出现的泄漏空气的孔。
输出的泄漏空气也可以通过车轮轴承的轴颈或轴排入汽车的其他通风系统，例如轴驱动装置中。
在上述所有这些方案中，规定用于引出泄漏空气的孔可以与一排气阀连接。
附图说明
下面参考附图借助于一些实施例详细说明本发明。附图表示：
图1一带有胎压调节装置和双列滚动轴承的车轮轴承的示意纵剖视图，
图2一按图1的带有按本发明的用于胎压调节装置的密封装置的滚动轴承的剖视图，
图3按图2的滚动轴承的剖视图，它示出滚动轴承内空气引导通道的走向，
图4包括排出泄漏空气的第二种可能性的滚动轴承的剖视图，
图5包括排出泄漏空气的第三种可能性的滚动轴承的剖视图，
图6a包括在施加压缩空气的情况下在密封装置内的泄漏空气储存的剖视图，以及
图6b包括在未施加压缩空气的情况下从按图6a的密封装置回输泄漏空气的滚动轴承的剖视图。
具体实施方式
在图1中以大大简化的纵剖视图表示一汽车车轮的带有胎压调节装置密封装置的车轮轮毂1，它适合于用来以公知的这里未详细表示的方式固定轮胎。轮毂1通过车轮轴承可旋转地支承在一轴颈2或轮轴上，车轮轴承具有一包括两个内圈5、5′、两个外圈19、20和设置在它们之间的滚动体21、22的滚动轴承3。
滚动轴承3填充有这里未示出的用于滚动体21、22的润滑脂，并且在轴向外部通过密封元件23、24以及在轴向内部相对于内圈5、5′在存在径向通孔13或多个径向通孔13的情况下通过一密封件18密 封。这个密封件18负责保证在借助于孔13和轮毂1内的空气输入孔25、26给轮胎装灌压缩空气过程中，没有泄漏空气到达滚动轴承3的填充有润滑脂的并容纳滚动体21、22的空间内。
在图2至6中详细示出不同的但分别按本发明设计的图1中所示类型的密封装置。下面参照图2说明其结构，其中所述细节也绝大部分可以由图3至6得到。附图中的区别分别单独说明。
在汽车的轮毂1和轴颈2或轴之间示出用来形成用于导入汽车轮胎内的空气的回转输入通道(Drehdurchfuehrung)及一与它相关的密封的密封装置壳体4和4′。密封装置壳体4和4′与轮毂1旋转固定地连接，使它与壳体可相对于轴颈2旋转地设置。如结合图1已经说明过的那样，轴颈2旋转固定地支承滚动轴承3的内圈5、5′，其中这里只能分别看到其中间段。
密封装置壳体4、4′例如包括一与它旋转固定地连接的滑动环6、6′以及一同心设置在它里面的在横截面内成L形的剖开的钢板环7、7′，在其内部形成一槽形的空间8。钢板环7在其底部区段上具有一带通孔9的啮合部(Verzahnung)，并紧贴在一扁平的密封件10上，它固定在内圈5、5′上。这个密封件10的外端具有一朝向密封装置壳体4并紧贴在其底面上的密封唇口11。
这里扁平密封件10和钢板环或密封装置壳体3的底面设计成这样，使得基本上在密封装置壳体3内圈一侧的末端和密封件10之间形成用来容纳和/或转送泄漏空气的泄漏容纳腔28和29。泄漏容纳腔28和29做成这样，使它们与排出泄漏空气的孔14、15以及与滑动环6、6′与钢板环7、7′之间的密封缝隙流通连接。
扁平密封件10最好由弹性体或弹性的塑料材料组成，并且在这里与一固定安装在滚动轴承3内圈5、5′上的、由钢板组成的支承件12连接，以及和它一起套在内圈5、5′上。密封唇口11朝其外自由端逐渐变尖并设计成向内倾斜。
密封件10、支承件12和滚动轴承3的内圈5、5′具有一共同的空气通孔13，类似于一直径较大的孔，从而得到一对于压缩空气从胎压 调节装置的一未详细画出的压缩空气输入源经过轴颈2、内圈5、5′、密封件10、钢板环7、7′带有孔的啮合部、密封装置壳体3的环形腔8和轮毂1到一汽车车轮的未画出的轮胎的通路。这个压缩空气通路在图3中通过大的箭头形象表示。
在按图2的实施形式中，密封件10、支承件12和滚动轴承3的内圈5、5′配备至少两个沿纵向相互间隔开的直径较小的共同的孔14，它们与压缩空气通路(孔13)轴线平行地定向。它们用来排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气。这个泄漏空气排出在图3中通过较小的箭头形象地表示，并基本上沿与压缩空气输入方向相反的方向伸展。
这里在充气过程中泄漏空气首先进入滑动环6、6′和钢板环7、7′之间，并从那里进入已经提到过的泄漏容纳腔28和29内，从那里泄漏空气经过孔14、内圈5和轮毂2排入大气。
在图4中示出用来排出在装灌压缩空气时出现的泄漏空气的另一种方案。为此在密封装置壳体4和4′内形成两个与压缩空气输入通路(孔13)轴线平行地布置的孔15，泄漏空气可以经过它们从上述的泄漏容纳腔28、29经过轮毂1进入外界。
但是也可以规定，将泄漏空气通过这里未详细画出的轮毂内的轴向孔轴向向外引入大气。
图5表示在充加压缩空气时出现的泄漏空气排出的另一种方案。在密封装置壳体4的钢板环7内形成至少两个用来排出泄漏空气的孔16。它们位于钢板环7底面的角部区域内和侧壁内。孔16在充气过程中例如通过设置在环形腔8内并在图5中示意表示的柔性阀状密封元件封闭。泄漏空气通过这些孔16以后在不存在充气压力时朝轮毂1方向排入外界大气。
图6a和6b示出一种不存在用来排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的附加开口或孔的实施方案。这里按图6a在施加胎压调节装置的气压P1的情况下泄漏空气通过滑动环6、6′的机械密封件引入泄漏容纳腔28、29并在那里中间储存。按图6b，泄漏空气在不施加气压P0的情况下向轮毂1方向排入卸压系统。
必要时，用来引出泄漏空气的孔或开口14、15和16与一排气阀17连接，如图2中示例表示的那样。
这里上述所有方案的密封装置18确保，没有泄漏空气和与它一起的水、保护气体(Schutz)等等进入轴相邻的用于车轮轴承滚动轴承的滚动体的安装空间。
图形标记表
1轮毂                       16孔
2轴颈                       17排气阀
3滚动轴承            25     18密封装置
4(及4′)密封装置壳体        19外圈
5(及5′)内圈                20外圈
6(及6′)滑动                21滚动体
7(及7′)钢板环              22滚动体
8环形腔              30     23密封件
9通孔                       24密封件
10密封件                    25轮毂内的输入孔
11密封唇口                  26轮毂内的输入孔
12支承件                    27胎压调节装置
13孔                 35     28泄漏容纳腔
14孔                        29泄漏容纳腔
15孔

Claims (11)

1.用于汽车胎压调节装置的密封装置(18)，该密封装置具有一穿过车轮轴承的滚动轴承(3)的轴承内圈(5)内的孔(13)、穿过一与轮毂(1)旋转固定连接的密封装置壳体(4)和穿过轮毂(1)本身通向汽车轮胎的压缩空气输入通道，其中，在滚动轴承(3)的轴承内圈(5)上固定一扁平密封件(10)，其径向外端具有一朝向密封装置壳体(4)并紧贴在该密封装置壳体上面的密封唇口(11)。
2.按权利要求1所述的密封装置，其特征为：扁平密封件(10)由弹性体组成。
3.按权利要求1所述的密封装置，其特征为：扁平密封件(10)由弹性的塑料材料组成。
4.按权利要求1至3之一项所述的密封装置，其特征为：扁平密封件(10)与一固定安装在滚动轴承(3)的轴承内圈(5)上的支承件(12)连接。
5.按权利要求1至3之一项所述的密封装置，其特征为：在密封装置壳体(4)内固定一滑动环(6)，其背离密封装置壳体的内表面与一钢板环(7)的朝向密封装置壳体的外表面密封接触，以及，钢板环(7)在横截面内做成槽形或杯形并在其朝向轴承内圈(5)的底面上具有一孔(9)，以及，钢板环(7)的朝向轴承内圈(5)的底面在扁平密封件的孔(13)区域内紧贴在扁平密封件(10)上。
6.按权利要求5所述的密封装置，其特征为：在扁平密封件(10)和密封装置壳体(3)的在轴承内圈一侧的末端之间形成用来容纳和/或转送在充加压缩空气时出现的泄漏空气的泄漏容纳腔(28、29)。
7.按权利要求6所述的密封装置，其特征为：泄漏容纳腔(28、29)设计成使其与用来排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的孔(14、15，16)和在滑动环(6)与钢板环(7)之间的密封缝隙流通连接。
8.按权利要求7所述的密封装置，其特征为：在密封装置壳体(4)内形成一些与压缩空气输入通道轴线平行定向的、用于排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的孔(15)。
9.按权利要求7所述的密封装置，其特征为：在扁平密封件(10)内和滚动轴承(3)的轴承内圈(5)内形成一些与压缩空气输入通道轴线平行定向的、用于排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的孔(14)。
10.按权利要求7所述的密封装置，其特征为：在钢板环(7)内底面附近在侧向形成一些径向朝外的、用来排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的孔(16)。
11.按权利要求7所述的密封装置，其特征为：用来排出在充加压缩空气时出现的泄漏空气的孔(14、15，16)每个均与一对应的排气阀(17)连接。
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