具有密封单元的密封组件专利检索-....密封环与其安装表面或保护套或支架与其安装表面之间具有附加静止密封件专利检索查询-专利查询网

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具有密封单元的密封组件
申请号	CN202180033588.9	申请日	2021-04-07	公开(公告)号	CN115516233A	公开(公告)日	2022-12-23
申请人	特瑞堡密封系统德国有限公司;			发明人	A·瓦尔茨; J·科洛杰伊;
摘要	本发明涉及一种密封组件，其具有壳体、轴(14)和密封单元。密封单元包括密封环(26)，所述密封环具有保持区段(30)和密封唇 (32)，所述密封唇在相对于所述密封单元(24)的中心轴线(34)径向的方向上向外远离保持区段(30)延伸，并且所述密封唇动态密封地贴靠在密封组件的壳体(12)的密封面(36)上。密封单元包括内部张紧的(28)张紧环，所述张紧环布置为嵌入密封环(26)的材料中，并且通过所述张紧环实现保持区段(30)在保持槽(40)中的轴向的位置固定以及保持区段(30)在轴(14)上的环绕地预紧的静态密封的贴靠。
权利要求	1.一种密封组件(10)，其包括壳体(12)和轴(14)以及密封单元(24)，所述轴能绕着旋转轴线(16)旋转地支承在所述壳体(12)中，所述密封单元用于将所述壳体(12)和所述轴(14)之间形成的密封间隙(22)相对于所述壳体(12)的外侧A密封，其中，所述密封单元(24)包括： ·密封环(26)，所述密封环具有保持区段(30)和密封唇(32)，所述密封唇在径向方向上向外远离所述保持区段(30)延伸，并且所述密封唇在轴向方向上动态密封地贴靠在所述壳体(12)的密封面(36)上；和 ·内部张紧的(28)张紧环，所述张紧环布置为嵌入所述密封环(26)的材料中，并且通过所述张紧环实现所述保持区段(30)在保持槽中的轴向的位置固定以及所述保持区段(30)在所述轴(14)上的环绕地预紧的静态密封的贴靠。 2.根据权利要求1所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)至少区段地在径向方向上与所述保持槽(40)配合。 3.根据权利要求1或2所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)由聚合物材料或金属构成。 4.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)具有多个工具配合部(44，46，64)，所述工具配合部能够从外侧A被触及。 5.根据权利要求4所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)被开缝地实施并且在其自由端部区段(48)分别具有特别是呈眼形式的工具配合部(44，46，64)。 6.根据权利要求4或5所述的密封组件(10)，其特征在于，所述工具配合部(44，46，64)的至少一部分在所述张紧环(28)的周向方向上优选地规律地彼此隔开间距地、依次相继排列地布置。 7.根据权利要求4至6中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述工具配合部(44，46，64)的至少一部分分别以朝向外侧A敞开的盲孔的形式实施。 8.根据权利要求4至7中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述工具配合部(44，46，64)的至少一部分实施为所述张紧环(28)的轴向的贯通凹口，所述贯通凹口由所述密封环(26)在外侧在轴向方向上完全密封地覆盖。 9.根据权利要求8所述的密封组件(10)，其特征在于，所述密封环(10)具有能松开地布置的、用于密封所述工具配合部(44，46，64)的封闭元件(72)，所述封闭元件布置为与密封环(26)的其余部分粘接、焊接或者压配合地保持在所述密封环(26)和/或所述张紧环(28)上。 10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述封闭元件(70)由与密封环(26)的其余部分相同的材料构成，和/或所述封闭元件(70)共同一体地构造。 11.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述密封环(26)的保持区段(30)在内周侧具有环绕的密封法兰(54)，所述密封法兰与所述保持槽(40)配合。 12.根据前述权利要求1至10中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述密封环(26)的保持区段(30)具有设齿的边缘区段(62)，所述边缘区段具有多个工具配合部(44， 46，64)，所述多个工具配合部在周向方向上分别在两侧通过所述边缘区段(62)的齿(66)限界。 13.根据权利要求13所述的脚蹬轴承密封装置(10)，其特征在于，所述工具配合部(44， 46，64)的至少一部分在轴向方向上由所述保持区段(30)的环绕的密封法兰(54)限界，其中，所述密封法兰(54)优选地密封地贴靠在所述保持槽(40)的内侧的槽侧面(70)上。 14.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述密封环(26)的保持区段(30)在所述保持槽(40)外部的支撑区域S中在径向方向上优选地环绕地密封地支撑在所述轴(14)的周面(60)上。 15.根据权利要求14所述的密封组件(10)，其特征在于，所述支撑区域S在轴向方向上相对于所述密封唇(32)的动态的密封平面E向外错开地布置，或者动态的密封平面E与所述支撑区域S相交。 16.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)具有第一环段和第二环段(50，52)，所述第一环段和第二环段在周向方向上交替地依次相继地布置，其中，所述第一环段(50)与所述第二环段(52)相比能够更小地弹性变形，其中，所述第一环段(50)通过所述第二环段(52)彼此柔性地连接。 17.根据权利要求4结合权利要求16所述的密封组件(10)，其特征在于，所述张紧环(28)的工具配合部(44，46，64)的至少一部分分别由所述第一环段(50)之一构成。
说明书全文	具有密封单元的密封组件技术领域 [0001] 本发明涉及一种密封组件，其具有密封单元。在多个应用领域中在实际中使用带有通常仅仅不足够的密封作用的简单的密封环或简单的密封垫圈的密封组件。这种密封组件通常出现在自行车、电动自行车(＝E‑Bikes)、所谓的电动助力车、电动工具、农业机具中，然而也出现在卫生应用、食品应用、制冷机、转向装置和小型传动装置等中的配件中。背景技术 [0002] 密封单元布置在轴上并且以其径向外部的边缘区域支撑在壳体上。密封单元足够大地动态密封地接触压紧到壳体的相关的密封面上在此通常仅仅有条件地实现。此外，密封单元在轴上的静态的密封安置通常也仅仅很少令人满意。因此污染物、例如水或者脏颗粒也可能容易地进入到壳体中并且在那里导致对功能的消极影响以及导致用于支承所述轴的轴承部分的增大的磨损。发明内容 [0003] 因此，本发明的任务在于，给出一种密封组件，其具有密封单元，所述密封单元在紧凑的结构方式中具有改善的密封能力，并且所述密封单元能够尽可能容易地被装配和拆卸。 [0004] 关于本发明的任务通过具有权利要求1中给出的特征的密封组件来解决。本发明的进一步方案在从属权利要求中以及在说明书中给出。 [0005] 根据本发明的密封组件尤其适用于自行车、电动自行车、电动工具、农业机具，然而也适用于卫生应用、食品应用、制冷机、转向装置、小型传动装置和诸如此类中的配件。密封组件包括壳体和轴，所述轴能绕着旋转轴线旋转地支承在壳体中。密封单元用于将壳体和轴之间形成的密封间隙相对于密封组件的外侧密封，所述密封单元具有密封环和张紧环，所述张紧环布置为至少区段地嵌入密封环的能弹性变形的材料中。密封环和张紧环由此构成能共同被操作的结构单元或装配单元。密封单元能够以特别紧凑的结构深度实现。密封环具有保持区段和密封唇，所述密封唇在径向方向上向外远离保持区段延伸，并且所述密封唇在相对于旋转轴线轴向的方向上动态密封地贴靠在壳体的密封面上。通过在径向方向上内部张紧地实施的张紧环实现密封环的保持区段在轴的保持槽中的轴向的位置固定以及保持区段在轴上的环绕地预紧的并且静态密封的贴靠。密封单元可以由此抗扭转地固定在轴上。密封单元由此允许对密封间隙的可靠的静态的以及动态的密封，从而与在开头所述的密封单元的情况中相比更可靠地防止水或污染物不期望地进入到密封间隙中。可以实现例如对于高压喷射清洁/蒸汽喷射清洁而自身更高级别的防护等级。总之由此可以可靠地保护轴的轴承部分、例如自行车/电动助力车的脚蹬曲柄轴的内轴承以避免过度的磨损、功能性故障或者甚至避免由污物引起的损坏。基于至少区段地集成到密封环中的张紧环，密封单元还可以容易地被拆卸并且为了维修工作或在磨损时被更换。通过将密封环轴向地固定在轴的保持槽中还可以确保将密封唇足够大地接触压紧在壳体上并且由此持久地确保密封单元的有效的动态密封能力。 [0006] 根据本发明的一个优选的进一步方案，张紧环至少区段地在径向方向上与保持槽配合。由此可以将密封环或整个密封单元相对于轴、特别可靠地在(关于该轴的旋转轴线)预定的轴向位置上并且相对于作用的力矩被固定。 [0007] 根据本发明的一个优选的实施方式，张紧环由聚合物材料构成。这实现制造技术优点。此外，由此可以防止在壳体的区域中的不期望的电化学腐蚀并且提供具有特别小的质量的密封单元。然而替换地张紧环也可以由金属构成，由此可以确保张紧环的特别大的可保持性和负荷能力。此外，在制造密封单元时必要时可以采用标准化的张紧环，这实现成本优点。 [0008] 根据本发明，密封单元或张紧环具有多个工具配合部或工具作用凹口。工具配合部优选地能够从密封单元的外侧借助工具(无损坏地)被触及。工具配合部优选地实现扩宽张紧环或整个密封单元并且由此允许容易地装配或拆卸密封单元。 [0009] 根据一个结构方式，工具配合部可以至少部分地以张紧环的(轴向的)贯通凹口的形式实施。在这个结构方式中，密封环优选地在外侧在轴向方向上密封地覆盖张紧环的工具配合部。根据本发明的一个优选的进一步方案，密封环可以为此具有能松开地布置在密封环的其余部分上的一个或多个封闭元件。每个封闭元件可以相应地延伸通过工具配合部之一并且布置为压配合地和密封地保持在该工具配合部中。由此可以实现将相应的封闭元件特别可靠地自固定在张紧环上。可理解的是，所述封闭元件的每个封闭元件也可以固定、例如固定地粘接在密封环的其余部分上。每个封闭元件优选地由与密封环的其余部分相同的材料构成。多个封闭元件或所有封闭元件可以彼此一体地实施。这实现了制造技术优点并且简化了操作。 [0010] 根据本发明，张紧环可以具有多于两个工具配合部。根据本发明的一个特别优选的进一步方案，张紧环的工具配合部的一部分在张紧环的周向方向上优选地规律地彼此隔开间距地、依次相继排列地布置。由此实现工具特别可变地作用于张紧环。由此又可以进一步简化密封单元的装配/拆卸。工具配合部的至少一部分可以在其造型和/或尺寸方面与工具、特别是起子的确定的刀具轮廓的配合部相匹配。 [0011] 根据本发明的一个完全特别优选的进一步方案，张紧环的工具配合部的至少一部分以盲孔的形式实施。由此省去通过密封环的材料对所述工具配合部的密封。由此，密封装置可以特别成本低廉地并且以紧凑的结构深度实现。张紧环在这一点上不需要通过密封环的材料的密封的轴向的覆盖。 [0012] 根据本发明的一个实施方式，张紧环可以在径向方向上被开缝地实施。张紧环由此在周向方向上不完全闭合。在这种情况中，张紧环可以在其两个自由端部区段上分别具有前述的特别是呈(所谓的)眼形式的工具配合部。这尤其在由金属制成的张紧环的情况中是有利的。 [0013] 根据本发明的一个优选的进一步方案，密封环的保持区段在内周侧具有环绕的密封法兰，所述密封法兰与保持槽配合。通过所述密封法兰可以确保密封单元在轴上的特别可靠的静态的密封能力。保持法兰可以就其本身而言在径向方向上和/或在轴向方向上静态密封地贴靠在保持槽的侧面或槽底部上。 [0014] 根据本发明的一个替换的实施方式，保持区段在内周侧至少局部地具有设齿的边缘区段，所述边缘区段与保持槽配合。由此可以使密封单元的装配和拆卸变得容易并且实现具有减小的材料使用的密封环。设齿的边缘区段同时可以限定袋状的工具配合部。所述工具配合部出于密封原因优选地在轴向方向上由保持区段的环绕的(精细的)密封圈或密封法兰限界。密封圈或密封法兰可以至少区段地构成密封单元的背侧。密封圈或密封法兰可以在轴向方向上密封地贴靠在保持槽的内侧的槽侧面上。 [0015] 根据一个特别优选的实施方式，密封环的保持区段在保持槽外部的支撑区域中优选地环绕地密封地支撑在轴的周面上。换句话说，保持区段从保持槽在相对于轴的旋转轴线的轴向方向上远离保持槽向外延伸并且接触地围绕所述轴。由此，保持区段可以一方面承受更大的力矩，而不过度地变形或者不能从保持槽被撬出。总之，由此可以在密封单元的小的结构深度下实现密封唇在壳体上的特别大的动态的接触压紧。此外，在密封环和轴之间的另外的静态的密封区域或静态的密封平面可以在保持槽外部实现。总之，这有利于密封单元的密封功能。 [0016] 如果密封环的保持区段的前述的支撑区域相对于密封唇的动态的密封平面在轴向方向上向外错开地布置，则密封环的保持区段可以承受特别大的力矩。 [0017] 根据本发明，张紧环还可以具有第一环段和第二环段，所述第一环段和第二环段在张紧环的周向方向上交替地依次相继地布置，其中，第一环段与第二环段相比能够更小地弹性变形，并且通过第二环段彼此连接。所述结构方式尤其在聚合物弹性环的情况中是有利的。通过第二环段实现弹性地扩宽张紧环，例如这对于装配以及必要时也拆卸密封单元是需要的。 [0018] 张紧环的前述的工具配合部可以有利地分别由第一环段之一构成。 [0019] 密封环根据本发明优选地注射成型到张紧环上。这实现密封装置的特别成本低廉的批量生产。张紧环可以根据本发明就其本身而言特别是实施为注射成型件、冲压件或者也3D打印件。附图说明 [0020] 本发明的另外的优点由说明书和附图得出。下面借助附图中描述的实施例具体地阐述本发明。所示出的和所描述的实施方式不理解为最终的列举，而是确切地说具有用于描述本发明的示例性的特征。附图中： [0021] 图1以局部截面图示出密封装置，其具有壳体和能旋转地布置在所述壳体中的轴，所述密封装置在此示例性地呈脚蹬轴承密封装置的形式，所述脚蹬轴承密封装置具有固定在轴上的脚蹬曲柄，其中，密封单元用于密封轴和壳体之间形成的轴承间隙或密封间隙； [0022] 图2以暴露的立体图示出与根据图1的密封单元类似的密封单元； [0023] 图3以第一截面图示出根据图2的密封单元； [0024] 图4以截面图示出具有根据图2的密封单元的密封组件； [0025] 图5以前侧的立体图示出密封单元的一个另外的实施例； [0026] 图6以细节局部图示出与根据图5的密封单元类似的密封单元； [0027] 图7以前侧的立体图示出密封单元的一个另外的实施例，该密封单元具有金属的张紧环和边缘侧的工具配合部； [0028] 图8以后侧视图示出根据图7的密封单元； [0029] 图9以后侧视图示出具有实施为卡紧环的张紧环的密封单元； [0030] 图10以前侧视图示出根据图9的密封单元，其具有一件式的封闭元件用于密封地封闭张紧环的工具配合部；和 [0031] 图11以在图9中用A‑A标出的截平面的截面图示出根据图9的密封单元。具体实施方式 [0032] 图1示出密封组件10，其在此纯示例性地呈用于自行车、电动助力车和诸如此类的脚蹬轴承密封组件的形式。密封组件10包括壳体12和轴14，所述轴在此延伸通过壳体12，并且所述轴能绕着旋转轴线16旋转地支承在壳体12中。在轴14上在两个端部上可以固定本身公知的脚蹬曲柄18。至少两个内轴承20在此用于支承所述轴14，其中在图1中出于描绘原因示出仅仅一个内轴承。内轴承20的单个构件可以分别实施为不可分开的单元。内轴承20也能够以本身公知的方式实施为所谓的匣式轴承。总体上以24标出的密封单元用于将在壳体12和轴14之间形成的密封间隙22相对于密封组件10的外侧或污染侧A密封。密封单元24包括密封环26和张紧环28。密封环26由弹性地、优选地橡胶弹性地能变形的基本材料构成。特别是弹性体适合作为基本材料。密封环26具有保持区段30和密封唇32，所述密封唇在相对于密封环26或密封单元24的中心轴线34的径向方向上向外远离保持区段30延伸。密封唇具有密封边35。密封环26的中心轴线34与旋转轴线16重合。密封唇32基于其基本材料自身的固有弹性在动态的密封平面E的区域中在轴向方向上动态密封地贴靠在壳体12的密封面36上。密封面36可以根据图1特别是由壳体12的端面38构成。 [0033] 张紧环28用于密封环26的保持区段30在轴14的保持槽40中的轴向的固定并且确保密封环26的保持区段30在轴14上的在径向方向上预紧的并且环绕地静态密封的贴靠。 [0034] 密封环26的能弹性变形的基本材料可以例如被注射成型到张紧环28上。 [0035] 在图2至4中示出密封单元24，该密封单元在很大程度上相应于根据图1的密封单元24。 [0036] 密封单元24在其在装配状态中朝向外侧(A，参见图1)的前侧42具有多个工具配合部44，46。工具配合部44，46在此分别由张紧环28构成。工具配合部44，46在此分别实施为朝向前侧42敞开的盲孔凹槽。 [0037] 第一工具配合部44用于与张紧环钳或诸如此类配合，借助于所述张紧环钳能够将张紧环28扩宽以装配/拆卸密封单元24。张紧环28在此在周向方向上闭合地实施，然而根据一个替换的结构方式也可以在径向方向上被开缝地实施。在这种情况中，张紧环28具有(在周向方向上)两个朝向彼此的自由的端部区段48。端部区段48则优选地设置有第一工具配合部44。 [0038] 第二工具配合部46在张紧环28的周向方向上规律地彼此隔开间距地依次相继排列地布置。所述第二工具配合部46可以特别是具有矩形的开口横截面并且用于与工具刀、例如起子(未示出)配合。借助于所述第二工具配合部46可以无专门工具地(然而必要时损坏地)将密封单元24从其在保持槽40中的装配位置(图1)撬出。 [0039] 张紧环28根据图3和4具有第一环段和第二环段50，52，所述第一环段和第二环段在张紧环28的周向方向上交替地依次相继地布置。第一环段50在此分别构造所述工具配合部44，46之一并且与第二环段52相比能够在径向方向上更小地弹性变形，第一环段通过所述第二环段彼此柔性地连接。由此可以通过密封环26和张紧环28到轴(14，图1)上的共同的扩张和轴向的移动来简化密封单元24的装配。 [0040] 张紧环28与密封环26的材料相比由具有更大的模数的材料、在此即聚合物材料构成。张紧环28可以实施为注射成型件或者也实施为3D打印件。 [0041] 图2至4中所示的密封单元24的保持区段根据图3和4具有在内周侧的装配法兰和密封法兰54，所述装配法兰和密封法兰径向地朝向中心轴线34的方向远离其余部分的保持区段30延伸。密封法兰54可以具有矩形的横截面形状和优选地圆形的内部横截面或圆形的内部轮廓。密封法兰54在密封单元24的装配状态中在密封环26的整个周边上与保持槽40(图4)密封地配合。密封法兰54在此在径向方向上静态密封地贴靠在保持槽40的槽底部56上。由此，第一静态密封区域58在轴14和密封单元24之间形成。要注意的是，张紧环28可以在周向方向上仅仅断续地、即区段地与保持槽40配合，如同这从图4和5得知。特别有利地，张紧环28在此至少以其第一环段50与保持槽40配合。 [0042] 根据图4，密封单元24在轴向方向上朝向外侧A远离保持槽40延伸。保持区段30在保持槽40外部的支撑区域S中全面地在径向方向上支撑在轴14的周面60上。这实现一方面密封唇32与壳体12的密封面36之间足够的接触压紧。此外，在保持区段30环绕地密封地贴靠在轴14上形成轴14和密封单元24之间的另外的静态的密封区域58。因此，密封环26在彼此轴向地隔开间距的至少两个密封区域58的区域中静态密封地贴靠在轴14上。 [0043] 密封单元24可以根据图4完全具有轴向的间隙地布置在保持槽40中，由此使密封单元24的装配变得容易并且防止保持区段30的可能的损坏。 [0044] 图5示出一个另外的密封单元24，该另外的密封单元与前述的密封单元24的区别基本在于，密封环26的保持区段30在内周侧具有设齿的边缘区段62，所述边缘区段具有袋状的第三工具配合部64。第三工具配合部64在周向方向上彼此隔开间距地依次相继排列地布置并且分别在两侧由边缘区段62的齿66限界。齿66径向地朝向中心轴线34的方向突出于其余部分的保持区段30。 [0045] 根据图6，第三工具配合部64可以轴向地朝向密封单元24的背侧68的方向分别通过密封环26的在内周侧的密封法兰54限界。保持区段30在密封单元24的安装状态中以其边缘侧的齿66与保持槽40(图1和4)配合，而保持区段30在保持槽40内部的静态的密封作用通过(精细的)密封法兰54实现。所述密封法兰在轴向方向上环绕地密封地贴靠在保持槽40的内侧的槽侧面70上。进一步中心地布置的第三工具配合部64允许更高效地扩宽密封单元24以用于将所述密封单元装配或者从轴14的保持槽40的进一步简化的撬出。 [0046] 密封单元24的张紧环28可以根据密封单元24的图7和8中所示的实施例也由金属构成。在此，张紧环28示例性地实施为未被开缝的(＝完全闭合的)轴环，所述轴环布置为至少部分地嵌入密封环26的材料中被保持。张紧环28在前侧(在安装状态中朝向外侧A)由密封环26的能弹性变形的材料完全覆盖，以确保密封单元24的可靠的密封能力。密封单元24在此纯示例性地设置有前面结合图5和6所述的袋状的第三工具配合部64。要注意的是，密封单元也在金属的张紧环除了第三工具配合部以外或替代第三工具配合部64还可以具有多个前述的第一工具配合部或第二工具配合部44，46。 [0047] 根据图9至11中所示的密封单元24，张紧环28替换地也能够以由金属构成的(开缝的)卡紧环的形式实施，所述卡紧环至少部分地嵌入到密封环的材料中。张紧环28的两个自由的端部区段48分别构造有在此呈眼形式的第一工具配合部44用于接收张紧钳(未示出)。张紧环28布置在密封单元24的背侧68上。出于密封原因，张紧环28在轴向方向上在前侧完全由密封环26的材料覆盖。密封环26可以包括一个或多个栓塞或封闭元件72，所述栓塞或封闭元件分别从密封单元24的前侧42延伸到张紧环28的两个眼中并且流体密封并且颗粒密封地封闭所述眼。可理解的是，密封环分别具有在附图中未具体示出的用于封闭元件72的贯通凹口，所述贯通凹口与第一工具配合部44轴向地对准地布置。封闭元件72可以根据需要而固定地粘接在密封环的其余部分26上。替换地或附加地，如同在根据图11的截面图中沿着图9中所示的截平面A‑A示出的那样，每个封闭元件72可以布置为压配合地保持在张紧环28的第一工具配合部44中。封闭元件72可以彼此一体地实施。 [0048] 密封环26可以在保持区段30处具有按照根据图2至4的实施例的环绕的密封法兰54或者也具有带有精细的密封法兰54的、设齿的保持区段(参见图7‑10)。