КАССЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ КОМПОНОВКИ ПОДШИПНИКА КОЛЕСА ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ
TAPE SEAL IN PARTICULAR FOR TRUCKS WHEEL BEARING LAYOUT

Изобретение относится к кассетному уплотнению, в частности, для компоновки подшипника колеса грузового автомобиля, включающему первое и второе кольцо, которые имеют приблизительно L-образную форму поперечного сечения, причем осевые участки, а также радиальные участки первого и второго кольца ориентированы примерно параллельно друг другу, так что образовано внутреннее пространство, в котором расположенное на первом кольце уплотнительное устройство входит в направлении второго кольца и между радиальным участком первого кольца и осевым участком второго кольца образован зазор, причем на стороне осевого участка второго кольца, обращенной от внутреннего пространства, простирается кодирующее устройство, а также к компоновке подшипника колеса.
Кассетные уплотнения используются для уплотнения подшипника колеса для легковых автомобилей или для грузовых автомобилей и защищают пространство тел качения подшипника колеса от поступающей извне воды, грязи и тому подобного.
Известное само по себе кассетное уплотнение 1, как изображено на фиг. 1, имеет два имеющих приблизительно L-образную форму поперечного сечения кольца 3 и 4, причем осевые участки колец 3 и 4, а также радиальные участки колец 3 и 4 ориентированы примерно параллельно друг другу. Кольца 3 и 4 при этом образуют внутреннее пространство 6. На первом кольце 3 способом вулканизации образовано уплотнительное устройство 5, рабочие уплотнительные кромки которого 5a, 5b, 5c простираются во внутреннем пространстве 6 в направлении второго кольца 4. К осевому участку второго кольца 4 приделано имеющее форму цилиндра кодирующее устройство 7, которое охватывает свободный конец осевого участка 8. Свободный конец радиального участка первого кольца 3 образует при этом с концом кодирующего устройства 7, охватывающим свободный конец 8 осевого участка второго кольца 4, зазор 9. С помощью этого исполнения именно наружного диаметра кодирующего устройства 7 не достигается откачка грязной воды при вращении кодирующего устройства 7, так что из-за геометрии зазора 9 герметичность кассетного уплотнения недостаточна.
На фиг. 2 представлено также известное кассетное уплотнение, причем кодирующее устройство 7 на конце осевого участка второго кольца 4 имеет так называемое двойное исполнение основания с двумя, направленными к радиальному участку первого кольца 3 кромками 7а, 7b. Хотя это исполнение позволяет откачку проникающей грязной воды при вращении кодирующего устройства 7, но требует увеличенного радиального места для монтажа.
Таким образом, в основе изобретения лежит задача представления кассетного уплотнения, которое при неизменном пространстве для установки подшипника колеса имеет улучшенный эффект уплотнения.
Согласно изобретению задача решается с помощью того, что кодирующее устройство растягивается в направлении радиального участка второго кольца над осевым участком второго кольца и в этой области имеет скос, нисходящий в направлении второго кольца, причем скос с радиальным участком первого кольца образует зазор. Благодаря этой оптимизированной геометрии входа зазора возможна откачка грязной воды при сохранении размеров подшипника колеса.
Образование скопления воды может устраняться с помощью использования центробежных сил, возникающих при вращательном движении подшипника колеса, так как скоплению жидкости дана возможность стекания благодаря скосу. Попадание грязи в систему кассетного уплотнения, таким образом, уменьшается.
Преимущественным образом кодирующее устройство образовано наподобие кольца, причем кодирующее устройство шире, чем осевой участок второго кольца. Скос, таким образом, может реализоваться простым способом на стороне кольца кодирующего устройства.
В одном исполнении скос кодирующего устройства вдается во внутреннее пространство. Благодаря тому, что скос вдается внутрь за осевой участок во внутреннее пространство между первым и вторым кольцом, оптимизируется геометрия зазора, без того, чтобы нуждаться в большем установочном пространстве для кассетного уплотнения и таким образом для компоновки подшипника колеса.
В одном варианте скос кодирующего устройства заканчивается со стороной осевого участка второго кольца, обращенной от внутреннего пространства, причем скос вблизи осевого участка второго кольца имеет кольцевое углубление. Это углубление образует улавливающий желоб для загрязнений, которые могут стекать по выступающему наружу скосу при вращении кассетного кольца.
Предпочтительно кодирующее устройство в области, которая растягивается над осевым участком второго кольца, имеет двойное исполнение основания, которое образует кольцевое углубление. С помощью кольцевого углубления надежно предотвращается проникновение загрязнения во внутреннее пространство кассетного уплотнения.
Другое усовершенствование изобретения относится к кассетному уплотнению, в частности, для компоновки подшипника колеса грузового автомобиля, включающему первое и второе кольцо, которые имеют приблизительно L-образное поперечное сечение, причем осевые участки, а также радиальные участки первого и второго кольца ориентированы примерно параллельно друг другу, так что образуют внутреннее пространство, в котором уплотнительное устройство, расположенное на первом кольце, выдается в направлении второго кольца и между радиальным участком первого кольца и осевым участком второго кольца образован зазор, причем на стороне осевого участка второго кольца, обращенной от внутреннего пространства, простирается неподвижно расположенный дополнительный элемент и дополнительный элемент с выступом поднимается в направлении радиального участка первого кольца над осевым участком второго кольца. В кассетном уплотнении, которое при неизменном установочном пространстве подшипника колеса позволяет иметь улучшенный эффект уплотнения, выступ дополнительного элемента, возвышающийся над осевым участком второго кольца, имеет скос, нисходящий в направлении второго кольца, причем скос с радиальным участком первого кольца образует зазор и выступ преимущественно образован без кромок. Образование скопления воды может избегаться с помощью использования центробежных сил, возникающих при вращательном движении подшипника колеса, так как скопление жидкости получает возможность стекания благодаря скосу. Попадание грязи в систему кассетного уплотнения таким образом уменьшается.
Предпочтительным образом выступ дополнительного элемента включает конец осевого участка второго кольца, причем скос вдается во внутреннее пространство. Благодаря тому, что скос выступа над осевым участком вдается во внутреннее пространство между первым и вторым кольцом, осуществляется оптимизация геометрии зазора, так чтобы не требовалось больше установочного пространства для кассетного уплотнения и таким образом для компоновки подшипника колеса.
В одном исполнении скос выступа дополнительного элемента образован ступенчато. С помощью такого ступенчатого образования скоса образуется участок наподобие лабиринта. Благодаря этой лабиринтной компоновке открывается входная область зазора в радиально ведущее наружу кольцевое пространство, которое реализует функцию улавливания и откачивания загрязнений. Откачивание загрязнений вызывается центробежными силами, возникающими при вращательном движении подшипника колеса.
Скос выступа дополнительного элемента заканчивается со стороной осевого участка второго кольца, обращенной от внутреннего пространства, причем скос вблизи осевого участка второго кольца имеет кольцевое углубление. Это углубление образует улавливающий желоб для загрязнений и может спускать через выступающий наружу скос по обводу кассетного кольца. Проникновение загрязнения во внутреннее пространство кассетного уплотнения таким образом надежно предотвращается.
Радиальный участок первого кольца имеет осевое простирание над выступом дополнительного элемента, которое преимущественно проходит в примерно одной плоскости с осевым участком второго кольца. Благодаря этому осевому простиранию зазор открывается наружу, так что облегчается отвод находящейся в зазоре грязной воды с помощью получающегося воронкообразного отверстия.
Предпочтительным образом дополнительный элемент образован в качестве уплотнения. Это уплотнение и уплотнительное устройство, которое расположено на первом кольце, могут состоять из одинакового материала и таким образом изготавливаться очень благоприятно в экономическом отношении.
В качестве альтернативы дополнительный элемент образован в виде кодирующего устройства. Это кодирующее устройство взаимодействует с датчиком числа оборотов, с помощью которого благодаря расположению в подшипнике колеса может определяться число оборотов колеса. С помощью расположения кодирующего устройства в кассетном уплотнении оптимально используются условия установочного пространства подшипника колеса. Таким образом, может отпадать увеличение установочного пространства в подшипнике колеса для расположения кодирующего устройства.
Предпочтительным образом кодирующее вещество состоит из уплотнительного материала, содержащего ферромагнитные вещества. Таким образом уплотнение, благоприятно в экономическом отношении образованное способом вулканизации на втором кольце кассетного уплотнения, снабжается только соответствующими ферромагнитными веществами, благодаря чему кодирующее устройство может изготавливаться просто.
Предложенная в соответствии с изобретением компоновка подшипника колеса, в частности, для грузового автомобиля включает кассетное уплотнение по, по меньшей мере, одному из признаков, описанных в этой заявке на выдачу охранного документа.
Изобретение допускает многочисленные формы осуществления. Одна из них должна более подробно поясняется с помощью чертежей, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - первое кассетное уплотнение согласно уровню техники,
фиг. 2 - второе кассетное уплотнение согласно уровню техники,
фиг. 3 - принципиальное изображение подшипника качения для компоновки подшипника колеса с первой формой осуществления предложенного в соответствие с изобретением кассетного уплотнения,
фиг.4 - различные формы осуществления предложенного в соответствие с изобретением кассетного уплотнения.
Одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг. 3 изображен подшипник качения, как он применяется в компоновках подшипников колес в грузовых автомобилях. Подшипник качения имеет неподвижно устанавливаемое наружное кольцо 11 и два примыкающих друг к другу подвижных внутренних кольца 12а, 12b. Между наружным кольцом 11 и внутренними кольцами 12а, 12b расположена обойма 13, которая содержит тела качения 14, которые образованы в виде шариков. Подшипник качения оборудован уплотнительным приспособлением в форме кассетного уплотнения 15, которое предотвращает попадание воды и грязи в подшипник качения 10.
Различные формы осуществления кассетного уплотнения представлены на фиг. 4а-4е. При этом представленное на фиг. 4а кассетное уплотнение 15 соответствует кассетному уплотнению, как оно представлено на фиг. 3. Кассетное уплотнение 15 на фиг. 4а состоит из двух, имеющих L-образное поперечное сечение колец 3 и 4, причем соответственно осевой участок 3а первого кольца 3 ориентирован параллельно осевому участку 4b второго кольца 4. Соответственно противоположные радиальные участки 3b первого кольца 3 и 4а второго кольца 4, которые точно также расположены параллельно, образуют вместе с осевыми участками 3а, соответственно 4b колец 3, 4 внутреннее пространство 6, которое заполнено консистентной смазкой. В это внутреннее пространство выступают рабочие кромки уплотнения 5а, 5b, 5с уплотнительного устройства 5, которое способом вулканизации образовано на первом кольце 3. Эти рабочие кромки уплотнения 5а, 5b и 5с простираются при этом в направлении второго кольца 4 и ориентированы как радиально, так и по оси. На осевом участке 4b второго кольца 4 на стороне, обращенной от внутреннего пространства 6, в ее продольной протяженности расположено кодирующее устройство 7, носителем которого является второе кольцо 4. Кодирующее устройство 7 взаимодействует с не показанным датчиком, чтобы иметь возможность электронным способом измерять число оборотов конструктивного элемента, установленного с помощью подшипника качения 10. Таким образом, в компоновке подшипника колеса определяется, например, число оборотов колеса. Это число оборотов дальше обрабатывается в системах ABS, ASR и/или ESP (ABS-антиблокировочная тормозная система, ASR-антипробуксовочная система, ESP-система курсовой устойчивости).
Кодирующее устройство 7 при этом состоит из уплотнительного материала, из которого также может состоять уплотнительное устройство 5, с тем отличием, что к уплотнительному материалу кодирующего устройства 7 добавлены ферромагнитные вещества, поэтому кодирующее устройство 7 служит в качестве генератора сигнала для датчика числа оборотов. Кодирующее устройство 7 простирается вдоль осевого участка 4b второго кольца 4 за пределы его и имеет выступ без кромок 16, который имеет снисходящий в направлении внутреннего пространства 6 кассетного уплотнения 16 скос 17. В представленной фиг. 4а выступ 16 включает осевой участок 4b второго кольца 4. Первое кольцо 3 имеет осевое простирание 3с, которое, указывая под прямым углом прочь от осевого участка 4b второго кольца 4, присоединяется к радиальному участку 3b первого кольца 3. Простирание 3с при этом может быть образовано в виде высокой отогнутой кромки первого кольца 3, состоящего из металлического листа.
Скос 17 кодирующего устройства 7 при этом лежит примерно напротив сгиба 3d между радиальным участком 3b и осевым простиранием 3с кольца 3 и при этом вместе с первым кольцом 3 образует зазор 9. Этот зазор 9, который работает как дроссель, предотвращает прямое проникновение грязи с помощью отклонения поступающей струи на скосе 17 при динамических условиях работы подшипника колеса. Благодаря такому отклонению загрязнений вследствие центробежной силы, которую испытывает подшипник качения 10 при своем вращательном движении, не допускаются скопления частиц грязи или они транспортируются наружу. Эта геометрия зазора 9 пригодна, в частности, для применения в области стесненных условий установочного пространства подшипника колеса с одновременным расположением датчиков числа оборотов, чтобы обойтись без требования дополнительного установочного пространства для оформления зазора 9, который надежно способствует эффекту откачивания грязной воды при вращении кодирующего устройства 7.
Кассетное уплотнение 19 на фиг. 4b отличается от фиг. 4а тем, что выступ 16 кодирующего устройства 7 имеет ступень 18. Таким образом, зазор 9 образовывается в форме лабиринта, который надежно предотвращает проникновение грязи и загрязнений в подшипник качения 10. С помощью этой ступени 18 лабиринт, который предохраняет внутреннее пространство 6 кассетного уплотнения 19 от проникновения грязной воды, сформирован так, что имеют место многочисленные отклонения направления поступающей грязной воды и обеспечивается откачивание грязной воды с помощью центробежных сил.
Фиг. 4с показывает кассетное уплотнение 20, в котором осевой участок 4b второго кольца 4 немного смещен по отношению к осевому простиранию 3c первого кольца 3 в направлении внутреннего пространства 6. На осевом участке 4b способом вулканизации образовано уплотнение 22, состоящее из материала, который соответствует материалу уплотнительного устройства 5. Уплотнение 22 имеет выступ 16, скос 17 которого оканчивается перед концом 8 осевого участка 4b второго кольца 4 и вблизи этого конца 8 имеет кольцевую канавку 21. Эта кольцевая канавка 21 расположена приблизительно непосредственно против сгиба 3d между радиальным участком 3b и осевым простиранием 3c первого кольца 3. Кольцевая канавка 21 при этом улавливает грязную воду и предотвращает ее проникновение во внутреннее пространство 6 кассетного уплотнения 20. Благодаря ее устройству надежно не допускается попадание частиц грязи и жидкостей во внутреннюю область подшипника качения 10.
В представленном на фиг. 4d кассетном уплотнении 23 на осевом участке 4b второго кольца 4 опять же способом вулканизации образовано кодирующее устройство 7, которое точно также имеет кольцевую канавку 21 для улавливания грязной воды. Также в этом кассетном уплотнении 23 выступ 16 кодирующего устройства 7 выдается над концом осевого участка 4а и проходит в направлении осевого простирания 3c первого кольца 3, благодаря чему образуется зазор 9.
Другая форма осуществления кассетного уплотнения 24 представлена на фиг. 4е, в которой выступ 16 кодирующего устройства 7 вытянут так далеко за конец осевого участка 4b второго кольца 4, что он проходит примерно параллельно осевому простиранию 3c первого кольца 3. Благодаря такому значительному вытягиванию выступа 16 удлиняется зазор 9, благодаря чему образуется больше поверхности для отклонения поступающей грязной воды, чтобы предотвратить благодаря центробежным силам, возникающим при вращательном движении подшипника качения 10, попадание грязной воды в промежуточное пространство между наружным и внутренним кольцом 11, 12а, 12b подшипника качения 10. Несмотря на распространение выступа 16 кодирующего устройства 7 за конец 8 осевого участка 4b второго кольца 4, кольцевая канавка используется, чтобы грязную воду, которая не смогла транспортироваться наружу непосредственно из кассетного уплотнения 24, уловить в этой кольцевой канавке 21 и в более поздний момент откачать.
Благодаря описанному исполнению кассетных уплотнений 15, 19, 20, 23, 24 возможно осуществление надежной откачки грязной воды из подшипника качения 10 без того, чтобы становилось необходимым дополнительное установочное пространство для кассетного уплотнения 15, 19, 20, 23, 24.