车轮轴承密封件以及设置有该密封件的车轮轴承装置 技术领域 本发明涉及一种车轮轴承密封件， 其包括具有改进的防泥水密封性能的封装密封 件 (pack seal)， 并且更具体地， 本发明涉及这样一种车轮轴承密封件， 这种车轮轴承密封 件能够通过减少滑动阻力来减少旋转扭矩， 并且还能通过防止被组合为一个单元的密封件 在组装到车轮轴承装置之前分开来改进稳定性。
背景技术 用于支撑车轮的车轮轴承装置经由双列滚动轴承自由旋转地支撑供安装车轮用 的毂轮， 并且存在驱动轮和从动轮用的车轮轴承装置。由于结构方面的原因， 内圈旋转型 被用于驱动轮， 并且内圈旋转型和外圈旋转型都被用于从动轮。有四代类型的车轮轴承装 置， 即， 包括双列角接触球轴承等的车轮轴承被装配在悬架装置的转向节形成部分与毂轮 之间的第一代类型、 车体安装凸缘或车轮安装凸缘被直接形成在外构件的外周上的第二代 类型、 一个内滚道表面被直接形成在毂轮的外周上的第三代类型， 以及内滚道表面被分别
形成在毂轮的外周和外接头构件的外周上的第四代类型。
在轴承部分中， 安装有密封件以防止密封在轴承中的润滑油脂泄漏并防止雨水或 灰尘从外部进入轴承。近来， 已经开发了一种旨在减少旋转扭矩以改进燃料消耗的车轮轴 承。在旋转扭矩中， 车轮轴承密封件所占的比例高。也就是说， 在车轮轴承中， 滑动阻力大 于滚动阻力， 因此期望进一步减少车轮轴承密封件中的旋转扭矩。 此外， 在对所回收的轴承 进行损坏确认之后发现造成车轮轴承损坏的主要原因是密封方面的缺陷， 而不是轴承的结 构元件的剥落。 因此， 可以肯定的是， 轴承的使用寿命可以通过改进轴承密封件的稳定性和 耐久性而得以延长。
已经提出了用于改进稳定性的各种密封件， 并且图 11 示出了车轮轴承密封件的 一个代表性实施例。密封件 50 包括彼此相对地布置的抛油环 51 和环形密封板 52。抛油环 51 由诸如奥氏体不锈钢板 (JIS SUS 304 等 ) 的防腐钢板制成， 并且通过压制工艺形成为具 有大致 L 形的截面， 并且该抛油环包括被压配合到形成旋转侧构件的内圈 ( 未示出 ) 上的 筒状部 51a 和从该筒状部 51a 径向向外延伸的直立部 51b。
另一方面， 密封板 52 也被形成为具有大致 L 形的截面， 并且适于被安装在形成静 止构件的外构件上。密封板 52 包括芯金属 53 和通过硫化粘合而一体地附着到芯金属 53 的密封构件 54。 芯金属 53 由诸如奥氏体不锈钢板的防腐钢板制成， 并且包括适于被装配到 外构件的端部中的筒状部 53a 和从该筒状部 53a 径向向内延伸的直立部 53b。
密封构件 54 由诸如丁腈橡胶等的弹性构件形成， 并且具有与直立部 51b 相接触的 第一侧唇 54a 和第二侧唇 54b。这些第一侧唇 54a 和第二侧唇 54b 被形成为从芯金属 53 的 直立部 53b 径向向外倾斜， 并且它们的末端适于以预定的过盈量 ( 接触载荷 ) 与抛油环 51 的直立部 51b 相接触。这两个侧唇 54a、 54b 的设置使得即使去掉传统的防尘唇也能够保持 密封性。
此外， 密封构件 54 被形成为使得其既延伸到筒状部 53a 的外表面又延伸到芯金属53 的直立部 53b 的内周边缘以改进密封性， 并且密封件 54 还具有朝向抛油环 51 的筒状部 51a 伸出的油脂唇 54c。油脂唇 54c 的末端以预定紧固力抵靠抛油环 51 的筒状部 51a。
密封件 50 被设计为使得抵靠抛油环 51 的筒状部 51a 的预定紧固力 P1( 即， 油脂 唇 54c 的接触载荷 ) 与第一侧唇 54a 和第二侧唇 54b 的接触载荷 P2( 即， 侧唇 54a、 54b 的 接触载荷的总和 ) 之间具有下列关系 ：
P1 ≥ P2……… ( 关系表达式 )
也就是说， 油脂唇 54c 的紧固力 P1 被设定为大于等于第一侧唇 54a 和第二侧唇 54b 的接触载荷 P2。接触载荷 P2 是分开密封板 52 和抛油环 51 作用的力， 而油脂唇 54c 的 紧固力 P1 是克服分开密封板 52 和抛油环 51 的接触载荷 P2 作用的力。因此， 可通过将紧 固力 P1 和接触载荷 P2 设定为具有以上所定义的关系表达式来防止密封板 52 和抛油环 51 分开。
因此， 可将由密封板 52 和抛油环 51 形成为一个单元的密封件 50 组装到车轮轴承 中， 而不需要将它们分开组装到车轮轴承中， 因此， 可改进将密封件 50 组装到车轮轴承中 的效率和可作业性。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本特开 2007-211791 号公报 发明内容 本发明要解决的问题
然而， 在现有技术的密封件 50 中， 如果油脂唇 54c 的紧固力 P1 被设定得太大， 则 恐怕不仅轴承的旋转扭矩要增大， 而且轴承的耐久性也要因为油脂唇 54c 的摩擦引起的轴 承温度升高而降低。
因此， 本发明的一个目的是提供一种车轮轴承密封件和设置有该车轮轴承密封件 的车轮轴承装置， 这种车轮轴承密封件能够通过减少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩， 借此来改进稳定性， 并且还能通过防止组合的密封件在被组装到车轮轴承之前分开来改进 将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业性。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的， 根据本发明的第一方面， 提供了一种车轮轴承密封件， 该 车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间的环形空间形成的开口中， 所述外构件 在内周上一体地形成有双列外滚道表面， 所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表 面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所述外构件之内， 所述密封件被形成为 包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合式密封件 ； 所述密封板包括芯金属和通 过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构件， 所述密封构件由径向向外倾斜的第一 侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体地形成 ； 并且所述抛油环具有大致 L 形的 截面， 并且包括适于被装配到所述内构件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向 向外延伸的直立部， 所述第一侧唇和所述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直 立部相接触， 并且所述油脂唇以预定的径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触， 所述 车 轮轴承密封件的特征在于， 在所述第一侧唇的接触载荷 F1 和所述第二侧唇的接触载荷 F2
与所述油脂唇的紧固力 F3 之间具有关系 ： F1+F2 ≤ 1.5×F3。
根据本发明的第一方面， 因为该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之 间形成的环形空间的开口中， 所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面， 所述内 构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布 置在所述外构件之内， 所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的 组合式密封件 ； 所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密 封构件， 所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇 一体地形成 ； 并且所述抛油环具有大致 L 形的截面， 并且包括适于被装配到所述内构件的 端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部， 所述第一侧唇和所述第 二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触， 并且所述油脂唇以预定的径向 过盈量可滑动地与所述筒状部相接触， 所述车轮轴承密封件的特征在于， 在所述第一侧唇 的接触载荷 F1 和所述第二侧唇的接触载荷 F2 与所述油脂唇的紧固力 F3 之间具有关系 ： F1+F2 ≤ 1.5×F3， 所以可提供这样一种车轮轴承密封件， 这种车轮轴承密封件能够通过减 少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩从而改进稳定性， 并且还能通过防止组合的密封件在 组装到车轮轴承之前分开来改进将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业性。 根据本发明的第二方面， 优选的是， 所述油脂唇被布置为使得， 在所述密封板和所 述抛油环相组合的状态下， 即使所述抛油环由于所述接触载荷的反作用力而被移动， 所述 油脂唇也不会从所述抛油环的所述筒状部脱落。 这使得可确保防止密封件分开， 即， 防止密 封板和抛油环分开。
根据本发明的第三方面， 优选的是， 所述密封板的径向外端面和所述抛油环的所 述直立部的内侧侧表面被布置为相互齐平， 并且所述密封板的宽度被设定为大于所述抛油 环的宽度。这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定的过盈量 ( 即， 接触 载荷 ) 的情况下将密封板和抛油环二者同时压配合到外构件和内圈之间的空间中。此外， 因为密封板的宽度被设定为大于抛油环的宽度， 所以在密封件运输期间或在组装到车轮轴 承的步骤中， 在竖直地堆叠若干个密封单元时， 可在相邻的抛油环之间保持一间隙。相应 地， 可防止被定位在靠近底部的较低位置处的密封件的第一侧唇和第二侧唇由于自身的重 量而过分地变形， 并因此可防止油脂唇从抛油环的筒状部脱落。
根据本发明的第四方面， 优选的是， 在所述抛油环的所述直立部的内侧侧表面上 一体地附着有磁性编码器， 通过使形成所述编码器的弹性体与磁性粉末混合， 沿着所述磁 性编码器的周边等间距地交替形成有 N 磁极和 S 磁极， 并且所述密封板的径向外端面和所 述磁性编码器的内侧侧表面被布置为相互齐平。 这使得在将密封件组装到车轮轴承的过程 中可在保持预定的过盈量的情况下将密封板和抛油环二者同时压配合到外构件和内圈之 间的空间中， 并且还可精确地设定所述编码器和转速传感器之间的气隙。
根据本发明的第五方面， 优选的是， 所述密封板的宽度被设定为大于包括所述磁 性编码器的所述抛油环的宽度。这使得在密封件的运输期间或在组装到车轮轴承的步骤 中， 在竖直地堆叠若干个密封单元时， 可在包括磁性编码器的相邻的抛油环之间保持一间 隙。相应地， 通过磁力吸附， 可防止油脂唇从抛油环的筒状部脱落。
根据本发明的第六方面， 优选的是， 径向外侧的所述第一侧唇的厚度被设定为大 于径向内侧的所述第二侧唇的厚度。根据该结构， 所述第一侧唇的接触载荷变得大于所述
第二侧唇的接触载荷， 并因此可改进防泥水性并通过减少总的滑动阻力来减少旋转扭矩。
根据本发明的第七方面， 还优选的是， 在所述第一侧唇和所述第二侧唇之间形成 有平直部， 并且所述第一侧唇和所述第二侧唇之间的距离被设定为使得当所述第一侧唇和 所述第二侧唇以最大过盈量 ( 即， 接触载荷 ) 变形时， 所述第一侧唇和所述第二侧唇不会相 互干涉。这使得所述第一侧唇和所述第二侧唇能够相互独立地变形， 而不会导致一个侧唇 受到另一个侧唇的影响。
根据本发明的第八方面， 优选的是， 所述密封构件由合成橡胶制成， 并且所述密封 构件的 TR10 被设定为 -35℃以下。这使得即使在低温环境下也可维持这些唇的随动能力， 并相应地呈现抗泥水性。
根据本发明的第九方面， 优选的是， 在所述抛油环的表面上形成有表面粗糙度 Rz 为 2 至 4 的无数凹坑， 并且在所述唇上预先施加有油脂。这使得能够容易地在每个唇和抛 油环之间形成油膜， 并因此减少密封件的滑动阻力并且相应地减少旋转扭矩和唇的磨损。
根据本发明的第十方面， 提供了一种车轮轴承装置， 该车轮轴承装置包括 ： 外构 件， 该外构件在外周上形成有待被安装到车辆的转向节上的车体安装凸缘并在内周上形成 有双列外滚道表面 ； 内构件， 该内构件包括毂轮和内圈， 所述毂轮在一端形成有车轮安装凸 缘并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的一个外滚道表面相对地布置的内滚道表 面以及从所述内滚道表面轴向延伸的筒状部， 并且所述内圈被压配合到所述毂轮的所述筒 状部上并在外周上形成有与所述双列外滚道表面中的另一个外滚道表面相对地布置的内 滚道表面 ； 双列滚动元件， 所述双列滚动元件通过保持架以可自由滚转的方式容纳在所述 外构件的所述外滚道表面和所述内构件的所述内滚道表面之间 ； 以及车轮轴承密封件， 该 车轮轴承密封件被安装在所述外构件和所述内构件之间形成的环形开口中， 所述车轮轴承 装置的特征在于， 所述车轮轴承密封件中的内侧密封件包括根据第一方面至第九方面中的 任一方面所述的车轮轴承密封件。
在这样的第三代结构的车轮轴承装置中， 因为内圈被压配合到毂轮上， 并且固定 为不能移动， 所以可呈现本发明的以下效果， 即， 在将密封件组装到车轮轴承的过程中， 可 在保持预定的过盈量 ( 即， 接触载荷 ) 的情况下， 通过将密封板和抛油环同时压配合到外构 件和内圈之间的空间中来组装密封件。
发明效果
根据本发明的车轮轴承密封件， 因为该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内 构件之间形成的环形空间的开口中， 所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面， 所述内构件在外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件 而被布置在所述外构件之内， 所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛 油环的组合式密封件 ； 所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属 的密封构件， 所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油 脂唇一体地形成 ； 并且所述抛油环具有大致 L 形的截面， 并且包括适于被装配到所述内构 件的端部的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部， 所述第一侧唇和所 述第二侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触， 并且所述油脂唇以预定的 径向过盈量可滑动地与所述筒状部相接触， 所述车轮轴承密封件的特征在于， 在所述第一 侧唇的接触载荷 F1 和所述第二侧唇的接触载荷 F2 与所述油脂唇的紧固力 F3 之间具有关系： F1+F2 ≤ 1.5×F3， 所以可提供这样一种车轮轴承密封件， 这种车轮轴承密封件能够通 过减少密封件的滑动阻力而减少旋转扭矩从而改进稳定性， 并且还能通过防止组合的密封 件在被组装到车轮轴承之前分开来改进将密封件组装到车轮轴承内的组装效率和可作业 性。 附图说明 图 1 是示出本发明的车轮轴承的第一实施方式的纵剖视图 ；
图 2 是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图 ；
图 3 是示出图 2 的密封件的作用的说明图 ；
图 4 是示出若干个图 2 的密封件的堆叠状态的说明图 ；
图 5 是示出图 2 的密封件的一个变型例的放大剖视图 ；
图 6 是示出本发明的车轮轴承的第二实施方式的纵剖视图 ；
图 7 是本发明的车轮轴承密封件的放大剖视图 ；
图 8 是示出若干个图 7 的密封件的堆叠状态的说明图 ；
图 9 中的 (a) 是示出本发明的车轮轴承的第三实施方式的纵剖视图 ； 而 (b) 是示 出图 9 中的 (a) 的密封单元的放大图 ；
图 10 是示出本发明的车轮轴承的第四实施方式的纵剖视图 ； 以及 图 11 是示出现有技术的车轮轴承密封件的纵剖视图。具体实施方式
一种车轮轴承密封件， 该车轮轴承密封件适于被安装在外构件和内构件之间的环 形空间形成的开口中， 所述外构件在内周上一体地形成有双列外滚道表面， 所述内构件在 外周上一体地形成有双列内滚道表面并且所述内构件借助于双列滚动元件而被布置在所 述外构件之内， 所述密封件被形成为包括彼此相对地布置的环形密封板和抛油环的组合 式密封件 ； 所述密封板包括芯金属和通过硫化粘合而一体地附着到所述芯金属的密封构 件， 所述密封构件由径向向外倾斜的第一侧唇和第二侧唇以及径向向内倾斜的油脂唇一体 地形成 ； 并且所述抛油环具有大致 L 形的截面， 并且包括适于被装配到所述内构件的端部 的外周上的筒状部以及从所述筒状部径向向外延伸的直立部， 所述第一侧唇和所述第二 侧唇以预定的轴向过盈量可滑动地与所述直立部相接触， 并且所述油脂唇以预定的径向 过盈量可滑动地与所述筒状部相接触， 所述车轮轴承密封件的特征在于， 在所述第一侧唇 的接触载荷 F1 和所述第二侧唇的接触载荷 F2 与所述油脂唇的紧固力 F3 之间具有关系 ： F1+F2 ≤ 1.5×F3， 并且所述油脂唇被布置为使得， 在所述密封板和所述抛油环相组合的状 态下， 即使所述抛油环由于所述接触载荷的反作用力而被移动， 所述油脂唇也不会从所述 抛油环的所述筒状部脱落。
第一实施方式
以下将参考附图来描述本发明的优选实施方式。
图 1 是示出本发明的车轮轴承的第一实施方式的纵剖视图 ； 图 2 是本发明的车轮 轴承密封件的放大剖视图 ； 图 3 是示出图 2 的密封件的作用的说明图 ； 图 4 是示出若干个 图 2 的密封件的堆叠状态的说明图 ； 图 5 是示出图 2 的密封件的一个变型例的放大剖视图。在以下的描述中， 术语车轮轴承装置的 “外侧” 是指将车轮轴承装置安装到车辆上时位于车 体外侧的那一侧 ( 图 1 中的左侧 )， 而术语 “内侧” 是指将车轮轴承装置安装到车辆上时位 于车体内侧的那一侧 ( 图 1 中的右侧 )。
图 1 中的车轮轴承 1 是所谓的第一代类型， 其包括 ： 在内周上一体地形成有双列外 滚道表面 2a 和 2a 的外构件 2 ； 一对内圈 3 和 3， 这一对内圈均在外周上形成有与双列外滚 道表面 2a 和 2a 中的一个相对应的内滚道表面 3a ； 容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的 多个滚动元件 ( 滚珠 )4 和 4 ； 用于以可滚转的方式保持滚动元件 4 和 4 的保持架 5 ； 以及安 装在外构件 2 与内圈 3 和 3 之间形成的环形空间的开口中的密封件 6 和 7。
外构件 2 由诸如 SUJ2(JIS G 4805) 之类的高碳铬轴承钢或泡钢制成。高碳铬轴 承钢在 820℃至 860℃的温度下进行浸入硬化， 然后在 160℃至 200℃的温度下回火至具有 58 至 64HRC 的芯部硬度。另一方面， 泡钢被硬化至具有 58 至 64HRC 的表面硬度。类似于外 构件 2， 内圈 3 也由高碳铬轴承钢或泡钢制成， 并且高碳铬轴承钢被硬化至具有 58 至 64HRC 的芯部硬度， 而泡钢被硬化至具有 58 至 64HRC 的表面硬度。此外， 滚动元件 4 也由诸如 SUJ2(JIS G 4805) 之类的高碳铬轴承钢制成并且被浸入硬化至具有 58 至 64HRC 的芯部硬 度。
车轮轴承 1 被形成为所谓背靠背式双联轴承的双列角接触球轴承， 其中内圈 3 和 3 的小径 ( 前侧 ) 端面 3b 和 3b 抵接。密封件 6、 7 可防止容纳在轴承中的润滑油脂泄漏到 外部并防止雨水或灰尘从外部进入轴承。
密封件 6、 7 中的外侧密封件 6 被形成为包括芯金属 8 和附着到芯金属 8 的密封构 件 9 的一体式密封件， 所述芯金属 8 以预定的过盈量压配合到外构件 2 的外侧端部中， 形成 静止构件。
另一方面， 如图 2 的放大图所示， 内侧密封件 7 被形成为包括彼此相对地布置的环 形密封板 10 和抛油环 11 的组合式密封件 ( 所谓的封装密封件 )。密封板 10 包括适于被安 装在外构件 2 上的芯金属 12 以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属 12 的密封构件 13。
芯金属 12 由诸如奥氏体不锈钢板 (JIS SUS 304 等 ) 的防腐钢板或由防腐冷轧钢 板 (JIS SPCC 等 ) 制成， 并且通过压制工艺形成为具有大致 L 形的截面。芯金属 12 包括具 有小径细端的筒状装配部 12a 和从该装配部 12a 径向向内延伸的径向内部 12b， 并且芯金属 12 适于被压配合到外构件 2 中。
密封构件 13 由诸如 NBR( 丁腈橡胶 ) 之类的合成橡胶制成， 并且包括径向向外倾 斜的第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 以及径向向内倾斜的油脂唇 13c。密封构件 13 被形成为 使得其既延伸到装配部 12a 的外表面又延伸到芯金属 12 的径向内部 12b 的内周边缘以改 进密封性。除了 NBR 之外， 密封构件 13 的材料的实施例还包括 HNBR( 氢化丁腈橡胶 )、 EPM、 EPDM( 乙丙橡胶 )、 在耐热性和耐化学性方面优异的 ACM( 聚丙烯酸酯橡胶 )、 FKM( 氟橡胶 ) 和硅橡胶等。
另一方面， 抛油环 11 具有大致 L 形的截面， 并且包括适于压配合到内构件 3 的外 周上的筒状部 11a 和从该筒状部 11a 径向向外延伸的直立部 11b。第一侧唇 13a 和第二侧 唇 13b 以预定的轴向过盈量 ( 接触载荷 ) 可滑动地与直立部 11b 相接触， 并且油脂唇 13c 以预定的径向过盈量 ( 紧固力 ) 可滑动地与筒状部 11a 相接触。此外， 在直立部 11b 和密 封板 10 之间以小径向间隙形成有迷宫 14。密封板 10 的径向外端面 ( 即， 内侧端面 ) 和抛油环 11 的直立部 11b 的内侧侧表 面被设定为使得它们相互齐平， 并且密封板 10 的宽度 W1 被设定为大于抛油环 11 的宽度 W2(W1 ＞ W2)。这使得在将密封件 7 组装到车轮轴承的过程中有可能在保持预定的过盈量 ( 接触载荷 ) 的情况下将密封板 10 和抛油环 11 同时压配合到外构件 2 和内圈 3 之间的空 间中。因为密封板 10 的宽度 W1 被设定为大于抛油环 11 的宽度 W2(W1 ＞ W2)， 所以当在密 封件运输期间或在将密封件组装到车轮轴承的步骤中在竖直地堆叠若干个密封单元时， 可 如图 4 所示使相邻的抛油环 11 之间保持间隙 ΔW。相应地， 可防止被定位在靠近底部的较 低位置处的密封件 7 的第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 由于自身的重量而过分地变形， 并因 此可防止油脂唇 13c 从抛油环 11 的筒状部 11a 脱落。
如图 2 所示， 设定第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的由箭头 F1、 F2 示出的接触载荷 ( 过盈量 ) 与油脂唇 13c 的由箭头 F3 示出的紧固力 ( 过盈量 ) 之间具有预定的关系。也就 是说， 第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的接触载荷 F1、 F2 的总和小于油脂唇 13c 的紧固力 F3 的 1.5 倍 ( 即， F1+F2 ≤ 1.5×F3)。例如， 当油脂唇 13c 的紧固力 F3 被指定为 12N 时， 将接 触载荷 F1、 F2 的总和设定为 18N 以下。
当第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的接触载荷 F1、 F2 的总和被设定为大于油脂唇 13c 的紧固力 F3 时， 应理解， 如图 3 所示， 抛油环 11 将由于第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的 接触载荷 F1、 F2 而移动， 并且抛油环 11 的该移动将在第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的接 触载荷 F1、 F2 与紧固力 F3 相平衡 (F1+F2 ＝ F3) 的位置停止。在本发明中， 唇 13a、 13b 和 13c 被布置为使得油脂唇 13c 即使在上述情况下也决不会从抛油环 11 的筒状部 11a 脱落。 因此， 可减少密封件 7 的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩， 还能防止组合密封件 ( 即， 密封 单元 7) 的密封板 10 和抛油环 11 分开。这改进了将密封件组装到车轮轴承中的效率和可 作业性。
如图 5 所示的密封件 15 是之前描述的密封件 7 的一个变型例。尽管密封件 15 具 有与密封件 7 基本相同的构造， 但限定了第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 的厚度以及唇 13a、 13b 之间的距离。更具体地， 第一侧唇 13a 的厚度 L1 被设定为大于第二侧唇 13b 的厚度 L2(L1 ＞ L2)， 并且第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 之间的距离 L 被设定为使得当它们以最大 的过盈量变形时， 也不会相互干涉。此外， 在第一侧唇 13a 和第二侧唇 13b 之间形成有平直 部 16， 以使得一个侧唇可以独立于另一个侧唇变形而不受其影响。相应地， 因为第一侧唇 13a 的接触载荷大于第二侧唇 13b 的接触载荷， 所以可改进密封件 15 的耐泥水性， 并且还能 通过减少总的滑动阻力来减少旋转扭矩。
此外， TR10 是表示低温弹性恢复率为 10 ％的温度， 根据本发明， 密封构件 13 的 TR10( 表示橡胶弹性的指标 ) 被设定为 -35℃以下。这使得即使在低温环境下也有可能维 持这些唇的随动性， 并相应地发挥耐泥水性。
第二实施方式
图 6 是示出本发明的车轮轴承的第二实施方式的纵剖视图 ； 图 7 是本发明的车轮 轴承密封件的放大剖视图 ； 而图 8 是示出若干个图 7 的密封件的堆叠状态的说明图。在该 实施方式中使用与第一实施方式 ( 图 1) 中的附图标记相同的附图标记。
车轮轴承 17 是所谓的第二代类型， 并且包括 ： 外构件 18， 该外构件在外周上一体 地形成有适于被安装到车辆的转向节 ( 未示出 ) 上的车体安装凸缘 18b 并在内周上一体地形成有双列外滚道表面 18a 和 18a ； 一对内圈 3 和 3， 这一对内圈均在外周上形成有与各双 列外滚道表面 18a 和 18a 对应的内滚道表面 3a ； 容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的多 个滚动元件 ( 滚珠 )4 和 4 ； 用于以可滚转的方式保持滚动元件 4 和 4 的保持架 5 ； 以及安装 在外构件 18 与一对内圈 3 和 3 之间形成的环形空间的开口中的密封件 19 和 20。
外构件 18 由碳含量按重量计为 0.40 ～ 0.80％的中碳钢 ( 例如， S53C) 制成， 并且 至少所述双列外滚道表面 18a 和 18a 通过高频感应淬火而被硬化成具有 58 ～ 64HRC 的表 面硬度。
因为密封件 19、 20 与密封件 6、 7 的根本不同之处仅在于是否存在磁性编码器， 所 以这里将仅描述内侧密封件 20， 而省略对外侧密封件 19 的描述。
如图 7 的放大图所示， 密封件 20 包括彼此相对地布置的环形密封板 21 和抛油环 11’ 。密封板 21 包括适于被安装在外构件 18 上的芯金属 22 以及通过硫化粘合而一体地附 着至芯金属 22 的密封构件 23。
芯金属 22 由诸如奥氏体不锈钢板 (JIS SUS 304 等 ) 的防腐钢板或由防腐冷轧钢 板 (JIS SPCC 等 ) 制成， 并且通过压制工艺形成为具有大致 L 形的截面， 并且包括具有小径 细端的筒状装配部 22a 和从该装配部 22a 径向向内延伸的径向内部 22b。 密封构件 23 由诸如 NBR 等的合成橡胶制成， 并且包括径向向外倾斜的第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 以及径向向内倾斜的油脂唇 23c。此外， 密封构件 23 被形成为使得其 既延伸到装配部 22a 的外表面又延伸到芯金属 22 的径向内部 22b 的内周边缘以改进密封 性。
第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 以预定的轴向过盈量 ( 接触载荷 ) 可滑动地与抛油 环 11’ 的直立部 11b’ 相接触， 并且油脂唇 23c 以预定的径向过盈量 ( 紧固力 ) 可滑动地与 筒状部 11a’ 相接触。磁性编码器 24 被一体地附着至抛油环 11’ 的直立部 11b’ 的内侧侧 表面。通过使形成编码器的弹性体与磁性粉末混合， 沿着磁性编码器 24 的周边等间距地交 替形成有 N 磁极和 S 磁极， 以形成用于检测车轮转速的旋转编码器。
密封板 21 的径向外端面和磁性编码器 24 的内侧侧表面被布置为使得它们相互齐 平。此外， 密封构件 23 的朝向轴承的外侧伸出的舌状部 25 形成在芯金属 22 上， 并且宽度 W3 被设定为大于包括磁性编码器 24 的抛油环 11’ 的宽度 W4(W3 ＞ W4)。这使得在将密封 件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定过盈量的情况下将密封板 21 和抛油环 11’ 同时 压配合到外构件 18 和内圈 3 之间的空间中， 并且还可精确地设定编码器和转速传感器 ( 未 示出 ) 之间的气隙。
如图 8 所示， 在密封件运输期间或组装到车轮轴承的步骤中， 当竖直地堆叠若干 个密封单元 20 时， 可在相邻的抛油环 11’ 和 11’ 之间保持间隙 ΔW。相应地， 通过磁力吸 引， 可防止油脂唇 23c 从抛油环 11’ 的筒状部 11a’ 脱落。
如图 7 所示， 类似于前述实施方式， 将第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 的接触载荷 F1、 F2 的总和设定为小于油脂唇 23c 的紧固力 F3 的 1.5 倍 ( 即， F1+F2 ≤ 1.5×F3)。因此， 有可能减少密封件 20 的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩， 还能防止组合的密封件 ( 即， 密 封单元 20) 的密封板和抛油环分开。这改进了将密封件 20 组装到车轮轴承中的效率和可 作业性。
此外， 在本发明中， 通过喷丸硬化处理而在抛油环 11’ 的表面上形成无数个微小的
凹坑 ( 未示出 )， 并且在每个唇上预先施加有油脂。 凹坑的凹凸不平被设定为使得其表面粗 糙度 Rz 在 2 至 4 的范围内。这使得能够容易地在每个唇和抛油环 11’ 之间形成油膜， 因此 减少密封件的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩和唇的磨损。此外， 磁性编码器 24 的固着力 可以通过形成凹坑而得到提高。 “Rz” 是指 JIS(JIS B0601-1994) 的粗糙度形状参数的十点 平均粗糙度。这些凹坑可通过恰当地选择合成橡胶的构成而形成在每个唇的表面上。
第三实施方式
图 9 中的 (a) 是示出本发明的车轮轴承装置的第三实施方式的纵剖视图， 而图 9 中的 (b) 是示出图 9 中的 (a) 的密封单元的放大图。在该实施方式中使用了与第一实施方 式 ( 图 1) 中的附图标记相同的附图标记。
该车轮轴承装置是用于从动轮的第二代外圈旋转型车轮轴承装置， 包括 ： 外构件 27， 该外构件在外周上一体地形成有车轮安装凸缘 26 且在内周上形成有双列外滚道表面 27a 和 27a ； 一对内圈 3 和 3， 每一个内圈均在外周上形成有与双列外滚道表面 27a 和 27a 中 的一个外滚道表面对应的内滚道表面 3a ； 容纳在外滚道表面和内滚道表面之间的双列滚 动元件 4 和 4 ； 用于以可滚转的方式保持滚动元件 4 和 4 的保持架 5 和 5 ； 以及安装在外构 件 27 与所述一对内圈 3 和 3 之间形成的环形空间的开口中的遮蔽部 28 和密封件 19。在车 轮安装凸缘 26 上沿着周边等距地安装有毂螺栓 26a。 外构件 27 由碳含量按重量计为 0.40 ～ 0.80％的中碳钢 ( 例如， S53C) 制成， 并且 至少所述双列外滚道表面 27a 和 27a 通过高频感应淬火而被硬化成具有 58 ～ 64HRC 的表 面硬度。
密封件 19 由封装密封件形成， 该封装密封件包括彼此相对地布置的环形密封板 21 和抛油环 11。密封板 21 包括适于被安装在外构件 27 上的芯金属 22 以及通过硫化粘合 而一体地附着至芯金属 22 的密封构件 23。密封构件 23 由诸如 NBR 等的合成橡胶制成， 并 且包括第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 以及油脂唇 23c， 第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 径向向 外倾斜并且以预定的轴向过盈量 ( 接触载荷 ) 与抛油环 11 的直立部 11b 相接触， 而油脂唇 23c 径向向内倾斜并且以预定的径向过盈量与抛油环 11 的筒状部 11a 相接触。
密封板 21 的径向外端面 ( 即， 内侧端面 ) 和抛油环 11 的直立部 11b 的内侧侧表 面被设定为使得它们相互齐平。密封构件 23 形成有从芯金属 22 的径向内部朝向外侧伸出 的舌状部 25。密封板 21 的宽度 W5 被设定为大于抛油环 11 的宽度 W6(W5 ＞ W6)。这使得 在将密封件组装到车轮轴承的过程中可在保持预定的过盈量 ( 接触载荷 ) 的情况下将密封 板 21 和抛油环 11 同时压配合到外构件 27 和内圈 3 之间的空间中。因为密封板 21 的宽度 W5 被设定为大于抛油环 11 的宽度 W6(W5 ＞ W6)， 所以， 在密封件运输期间或在组装到车轮 轴承的步骤中， 在竖直地堆叠若干个密封单元时， 可防止被定位在靠近底部的较低位置处 的密封件 19 的第一侧唇 23a 和第二侧唇 23b 由于自身的重量而过分变形， 并因此可防止油 脂唇 23c 从抛油环 11 的筒状部 11a 脱落。
根据该实施方式， 因为形成有车轮安装凸缘 26 的外构件 27 是旋转的， 所以第一侧 唇 23a 和第二侧唇 23b 的接触力 F1 和 F2 以及油脂唇 23c 的紧固力 F3 由于外构件 27 旋转 产生的离心力而减小。 然而， 这两个侧唇 23a 和 23b 的接触载荷 F1 和 F2 的总和小于油脂唇 23c 的紧固力 F3 的 1.5 倍 ( 即， F1+F2 ≤ 1.5×F3)。因此， 可减少密封件 19 的滑动阻力并 相应地减少旋转扭矩， 还能防止组合的密封件 ( 即， 密封单元 19) 的密封板和抛油环分开。
第四实施方式
图 10 是示出本发明的车轮轴承装置的第四实施方式的纵剖视图。在该实施方式 中使用了与第一实施方式 ( 图 1) 中的附图标记相同的附图标记， 并且省略了对它们的详细 描述。
该车轮轴承装置是用于从动轮的第三代类型， 并且包括 ： 内构件 30， 其包括毂轮 29 和固定在毂轮 29 上的内圈 3 ； 以及外构件 31， 其通过双列滚动元件 4 和 4 安装在内构件 30 上。
毂轮 29 在外侧端上一体地形成有车轮安装凸缘 26， 并且在外周上形成有一个内 滚道表面 29a( 即外侧内滚道表面 ) 以及从该内滚道面 29a 轴向延伸的筒状部 29b。内圈 3 在外周上形成有另一个内滚道表面 3a( 即内侧内滚道表面 )， 并且该内圈 3 被压配合到毂轮 29 的筒状部 29b 上， 然后通过使筒状部 29b 的端部径向向外塑性变形而形成的敛缝部 29c 以预定的预压力状态被轴向固定。
毂轮 29 由碳含量按重量计为 0.40 ～ 0.80％的中碳钢 ( 例如， S53C) 制成， 并通过 高频感应淬火而硬化， 使得从车轮安装凸缘 26 的形成稍后将描述的外侧密封件 32 的密封 座部的凸缘基部 26b 到筒状部 29b 的区域具有 58 ～ 64HRC 的表面硬度。
外构件 31 在外周上一体地形成有待被安装到转向节 ( 未示出 ) 上的车体安装凸 缘 31b 并在内周上一体地形成有与内构件 30 的内滚道表面 29a 和 3a 对应的双列外滚道表 面 31a 和 31a。双列滚动元件 4 和 4 通过保持架 5 以可滚转的方式容纳在外滚道表面 31a 和 31a 与内滚道表面 29a 和 3a 之间。外构件 31 由碳含量按重量计为 0.40 ～ 0.80％的中 碳钢 ( 例如， S53C) 制成， 并且至少所述双列外滚道表面 31a 和 31a 通过高频感应淬火而被 硬化成具有 58 ～ 64HRC 的表面硬度。
密封件 32 和 20 被安装在外构件 31 和内构件 30 之间形成的环形开口中， 以防止 容纳在轴承中的油脂泄漏并防止雨水和灰尘从外部进入轴承。
密封件 32 和 20 中的外侧密封件 32 被形成为包括 ： 芯金属 33， 该芯金属以预定的 过盈量被压配合到外构件 31 的外侧端中 ； 以及附着到芯金属 33 的密封构件 34。密封构件 34 由诸如 NBR 等的合成橡胶制成， 并且通过硫化粘合而一体地附着到芯金属 33， 并且包括 径向向外倾斜的侧唇 34a 和防尘唇 34b 以及径向向内倾斜的油脂唇 34c。
车轮安装凸缘 26 的内侧基部 26b 被形成为具有圆弧形的截面， 侧唇 34a 和防尘唇 34b 以预定的过盈量滑动地接触内侧基部 26b， 并且油脂唇 34c 以预定的径向过盈量接触内 侧基部 26b。除了 NBR 之外， 密封构件 34 的材料的例子还包括 HNBR、 EPDM( 乙丙橡胶 )、 在 耐热性和耐化学性方面优异的 ACM、 FKM 和硅橡胶等。
在该实施方式中， 与之前所描述的一样， 内侧密封件 20 包括彼此相对地布置的环 形密封板 21 和抛油环 11’ 以形成封装密封件。密封板 21 包括适于被安装在外构件 31 上 的芯金属 22 以及通过硫化粘合而一体地附着至芯金属 22 的密封构件 23。
因为密封板 21 的宽度 W3 被设定为大于包括磁性编码器 24 的抛油环 11’ 的宽度 W4， 并且两个侧唇 23a 和 23b 的接触载荷 F1 和 F2 的总和小于油脂唇 23c 的紧固力 F3 的 1.5 倍， 所以可减少密封件 20 的滑动阻力并相应地减少旋转扭矩， 还能防止组合的密封件 ( 即， 密封单元 20) 的密封板和抛油环分开。
根据第三代类型的车轮轴承装置， 因为内圈 3 在组装到毂轮 29 的同时被敛缝部29c 轴向地固定， 所以可具有以下良好的效果 ： 通过在将密封件 20 组装到车轮轴承之前或 组装期间防止密封单元 20 分开并保持预定的过盈量的情况下， 将密封板 21 和抛油环 11’ 同时压配合到外构件 31 和内圈 3 之间的空间中， 实现密封件 20 的组装。
已参考优选实施方式描述了本发明。 显然， 在阅读并理解了前面的详细描述之后， 本领域普通技术人员可以进行多种变型和替代。 本发明理应解释为包括所有这样的变型和 替代， 只要它们落在所附权利要求或其等同物的范围内。
工业实用性
本发明的用于车轮轴承装置的密封件可被应用于第一代、 第二代和第三代类型的 任何轴承装置， 不管是用于驱动轮的轴承装置还是用于从动轮的轴承装置。
附图标记说明
1， 17 车轮轴承
2， 18， 27， 31 外构件
2a， 18a， 27a， 31a 外滚道表面
3 内圈
3a， 29a 内滚道表面
3b 小径端面
4 滚动元件 ( 滚珠 )
5 保持架
6， 7， 15， 19， 20， 32 密封件
8， 12， 22， 33 芯金属
9， 13， 23， 34 密封构件
10， 21 密封板
11， 11’ 抛油环
11a， 11a’ 筒状部
11b， 11b’ 直立部
12a， 22a 装配部
12b， 22b 径向内部
13a， 23a 第一侧唇
13b， 23b 第二侧唇
13c， 23c， 34c 油脂唇
14 迷宫密封
16 平直部
18b， 31b 车体安装凸缘
24 磁性编码器
25 舌状部
26 车轮安装凸缘
26a 毂螺栓
26b 基部
28 遮蔽部14102333969 A CN 102333984
说毂轮 筒状部 敛缝部 内构件 侧唇 防尘唇 密封件 抛油环 筒状部 直立部 密封板 芯金属 密封构件 第一侧唇 第二侧唇明书12/12 页29 29b 29c 30 34a 34b 50 51 51a， 53a 51b， 53b 52 53 54 54a 54b 54c F1 F2 F3 L1 L2 L W1， W3， W5 W2， W4， W6 ΔW P1 P2油脂唇 第一侧唇的接触载荷 第二侧唇的接触载荷 油脂唇的紧固力 第一侧唇的厚度 第二侧唇的厚度 唇之间的距离 密封板的宽度 抛油环的宽度 抛油环之间的间隙 油脂唇的紧固力 侧唇的接触载荷