悬架轴承装置和装配有这种装置的支柱的制作方法

本发明涉及悬架轴承装置，特别是MacPherson类型的(“MacPherson悬架轴承”或者MSBU)。本发明还涉及用于机动车辆的支柱(strut)，其包括减振器和这种悬架轴承装置。本发明的领域是悬架系统的领域，特别是机动车辆悬架系统。

背景技术：

在一已知方式中，机动车辆悬架系统包括支承车辆轮轴和轮子的支柱。悬架轴承设置在支柱的顶部，相反于轮子和地面，在悬架弹簧与固定于车辆本体的顶部构件之间。弹簧设置成围绕减振器活塞杆，其端部可以固定至车体。

悬架轴承包括轴承、底杯、顶杯和设置在所述杯之间的至少一个密封件。除密封件外，形成悬架轴承的各种元件大体由金属制成，以增加它们的机械强度。顶杯介于滚动轴承的顶部座圈与顶部构件之间，而底杯介于滚动轴承的底部座圈与悬架弹簧之间。因此，悬架轴承适于在允许滚动轴承的座圈之间的相对角运动的同时，在悬架弹簧与车辆本体之间传递轴向作用力。

这种悬架轴承，特别是MSBU类型的，需要在侵蚀环境中使用。车辆例如可能在水淹、灰尘飞扬或者泥泞的道路上运行，然后以高压喷水器清洗。在这些条件中，水或者其它污染颗粒的侵入可能在止动件中发生，特别是在轴承中，对它们的使用寿命以及它们相应的性能造成有害后果。包含在止动件中的一个或多个密封件设计成防止向悬架轴承中的这种侵入。

文献US-A-5,618,116、JP-A-1997303474和JP-A-2009002425描述了装配有密封件的各种悬架轴承。在这些止动件的每一个中，橡胶密封件覆模成型(overmoulded)到金属支承件上，同时它们的密封唇抵靠在金属表面上。由于橡胶密封件与金属表面之间的滑动接触，这种止动件的密封从而止动件的可靠性不太令人满意。

文献FR-A-2965028描述了装配有橡胶密封件的另一种悬架轴承。其密封唇抵靠在塑料表面上。其基底具有覆模成型到塑料支承件中的复杂I形。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提出一种增强的悬架轴承装置。

因此，本发明的主题是一种悬架轴承装置，其包括：

-至少一个滚动轴承，沿主轴线形成轴向止动件，

-底杯和顶杯，由塑料制成，与各滚动轴承接触，所述底杯形成用于悬架弹簧的承载器件，和

-至少一个密封件，适于保护所述滚动轴承免受水或者污染颗粒的侵入，这个或者各个密封件由热塑性塑料制成，覆模成型到所述底杯和所述顶杯间由塑料制成的第一元件上。

所述悬架轴承装置的特征在于：

-这个或者各个密封件包括大致环形形状的基底，从所述基底延伸出至少一个密封唇，所述至少一个密封唇与所述底杯和所述顶杯间由塑料制成的第二元件接触，

-所述第一元件包括用于接收所述密封件的轴向表面和径向表面，并且

-所述基底包括分别被接收成抵靠第一元件的轴向表面和径向表面的轴向表面和径向表面。

因此，密封件的基底的环形形状与包括I形、L形或者U形基底的现有装置相比是简单的。这简化了密封件的制造及其向悬架轴承装置中的并入。此外，本发明使得能够增强悬架轴承装置的密封，从而增强其在使用中的可靠性及强度。一个或多个密封件向塑料表面上的覆模成型增强了它们的相对机械粘结力。由于一个或多个密封唇各自与塑料表面接触，这些唇朝未密封构造滑动的风险得到降低。与由金属制成的元件相比，由塑料制成的元件的使用还能够降低装置的成本。此外，由于在轴承与一方面的底杯和另一方面的顶杯之间不存在中间元件，装置的体积得到降低，所述底杯形成用于悬架弹簧的底座，所述顶杯与固定于车体的顶部构件相互作用。本发明的某些变型进一步增强了装置的密封，特别是根据如以下详细说明的密封件的几何参数。

根据本发明的其它有利特征，单独地或者组合地理解：

-各滚动轴承包括与由塑料制成的底杯接触的内座圈、与由塑料制成的顶杯接触的外座圈和设置在所述内座圈与所述外座圈之间的滚动元件。

-所述悬架轴承装置包括单个角接触滚动轴承。

-所述密封件包括与第二元件接触的两个密封唇，各密封唇具有与该第二元件接触的至少一个接触点。

-这个或者各个密封唇在延伸至密封件的基底的第一唇部与延伸至密封唇在第二元件上的承载端部的第二唇部之间包括预形成的肘弯。

-这个或者各个密封唇的所述预形成的肘弯朝轴承折回(set back)。

-对于这个或者各个密封唇，在包括主轴线的半平面中的截面中，第一唇部沿第一中线延伸，第二唇部沿第二中线延伸，并且密封唇在第一中线与第二中线之间限定出锐角。

-所述密封件包括与第二元件接触的两个密封唇，各密封唇具有与该第二元件接触的至少一个接触点，并且所述密封件的两个密封唇包括径向唇和轴向唇，所述径向唇的锐角在整体上沿处于主轴线的径向上的方向取向，所述轴向唇的锐角在整体上沿处于主轴线的轴向上的方向取向。

-这个或者各个锐角在10°(包括10°)到90°(不包括90°)之间。

-这个或者各个密封唇在包括主轴线的半平面中的截面中限定出：厚度，垂直于密封唇的中线测得，其从密封件的基底到密封唇的承载端部是大致恒定的；静止时长度，在密封件处于静止时，在密封件的基底处、在该基底与密封唇的承载端部之间垂直地测得；和所述厚度对所述静止时长度的比值，其严格地小于0.206，优选小于0.2。

-密封唇的厚度是恒定的并在0.4-0.8毫米之间，优选在0.5-0.7毫米之间，更优选等于0.6毫米。

-密封唇的静止时长度在2-4毫米之间，优选在2.5-3.5毫米之间，更优选等于3毫米。

-对于所述或者至少某些密封唇来说，第一唇部与第二唇部沿它们的相应中线相比具有相同长度或者第一唇部短于第二唇部，肘弯距密封件的基底比距密封唇的承载端部更近或者等距。

-底杯和顶杯间的第二元件具有装设有肩部的内面，并且所述密封件的至少一个密封唇在所述肩部与在所述底杯和顶杯之间界定出的开口之间具有与所述第二元件(接触)的至少一个承载端部。

本发明还涉及包括减振器和如上所述的悬架轴承的机动车辆支柱。

附图说明

在阅读了以下只作为非限制性示例给出并参考附图进行的描述后，将更好地理解本发明，附图中：

-图1是根据本发明的支柱的局部轴向截面，包括也是根据本发明的悬架轴承装置，以及减振杆和悬架弹簧；

-图2是图1中的细节II的较大比例尺的截面，示出了包括轴承、底杯、顶杯和密封件的悬架轴承装置；

-图3是图2的细节III的较大比例尺的视图，只示出了密封件；

-图4是本发明第二实施例的悬架轴承装置的类似于图2的视图，只示出了底杯和密封件；而

-图5是类似于图3的视图，只示出了图4的密封件。

具体实施方式

图1-3中示出的是根据本发明的悬架轴承装置10，其适于装配至也是根据本发明的支柱1。

支柱1(在图1中部分地示出)被包含在机动车辆悬架系统中。支柱1支承车辆轮轴和轮子，为简洁之故，它们未示出。支柱1沿主轴线X1延伸，其在车辆的轮子抵靠在平坦地面上时，设置在大致垂直方向上。支柱1包括减振活塞，所述减振活塞包括活塞体和减振杆2、悬架弹簧3和悬架轴承装置10。杆2和弹簧3在图1中部分地示出，而，为简洁之故，活塞体未示出。

以下，为了使之更容易在空间中识别装置10，定义了底侧Ci，地面以及车辆的轮子位于该侧，而顶侧Cs相反于底侧Ci、地面和轮子。还定义了对应于主轴线X1的内侧Cc，以及相对于装置10与轴线X1相反的外侧Ce。还定义了相对于主轴线X1的轴向方向和径向方向。更确切地说，定义了：底侧轴向方向Di指向底侧Ci平行于轴线X1，顶侧轴向方向Ds指向顶侧Cs平行于轴线X1，中心径向方向Dc指向内侧Cc径向于轴线X1，而外侧径向方向De指向外侧Ce径向于轴线X1。

减振杆2沿轴线X2延伸，并在减振活塞的本体(未示出)中滑动。当车辆的悬架系统处于静止时，杆2的轴线X2与支柱1的主轴线X1是不可区分的，与图1中那样。支柱1的顶部，以及用于将杆连接至该顶部的器件，为简洁之故，在图中在顶侧Cs未示出。

悬架弹簧3设置成搁置于位于底侧Ci的减振活塞的本体与位于顶侧Cs的装配至悬架轴承装置10的底杯30之间。弹簧3围绕杆2和轴线X1缠绕。弹簧3可以根据施加至车辆的悬架系统的应力发生弹性变形。弹簧3克服杯30沿顶部方向Ds施加轴向作用力，所述杯30将这些作用力传递至装置10。在该情况下，底杯30相对于顶杯40的轴向运动可能沿方向Ds发生，原因是装置10有内侧间隙。在图1的示例中，弹簧3与杯30直接接触有利，在它们之间未插入中间部分。

悬架轴承装置10包括单个角接触滚动轴承20、底杯30、顶杯40和外侧密封件60。当车辆的悬架系统处于静止时，装置10及其构成要素20、30、40和60在整体上具有围绕中心轴线X10的回转形状。杯30和40在它们之间界定出位于装置10内的容纳部50，其中容纳滚动轴承20和密封件60。在图1的示例中，可以认为装置10围绕轴线X10的内径为100毫米左右。当车辆的悬架系统处于静止时，轴线X10与轴线X1和X2是不可区别的，如图1中那样。

滚动轴承20包括内座圈21、外座圈22和在保持架24中以角接触设置于内座圈21与外座圈22之间的滚动元件23。内座圈21比起外座圈22沿径向更靠近轴线X10。内座圈21位于内底侧Cc+Ci，而外座圈22位于外顶侧Ce+Cs。座圈21和22优选为金属的，并通过冲压形成。在该情况下，座圈21和22的每一个在滚动轴承20内为滚动元件23形成冲压滚道。更确切地说，内座圈21包括为元件23形成滚道的外表面25和抵靠底杯30的内表面26，而外座圈22包括为元件23形成滚道的内表面27和抵靠顶杯40的外表面26。

实际上，滚动轴承20沿方向Ds和Di在杯30和40之间在装置10内形成轴向止动件。因此，滚动轴承20和装置10在支柱1内形成轴向止动件。滚动轴承20一方面允许围绕轴线X10在座圈21和22之间的相对枢转，另一方面允许杆2的轴线X2相对于车辆的本体的倾斜。滚动轴承20优选为角接触轴承，以限制使用中的装置10内的摩擦力和作用力。在图1和2的示例中，滚动元件23是滚珠，其与座圈21和22的角接触沿相对于轴线X10大致以45°倾斜的轴线被引导。作为一个替代示例，滚动元件23可以是辊子。

底杯30包括轴向部分30A、径向部分30B和位于装置10内的部分30C，在底侧Ci与容纳部50交界。部分30A和30B在整体上形成L形，在其中空部中，形成有用于弹簧3的轴承的凹状表面31。有利地，弹簧3在该表面31上直接承载杯30，而在它们之间没有中间部分介入。表面31的凹陷沿外侧底部方向De+Di取向。在凹陷的任一侧，表面31在轴向部分30A的外侧Ce由平坦部分31a延伸，并在径向部分30B的底侧Ci由平坦部分31b延伸。部分30C从径向部分30B的顶侧Cs沿顶部方向Ds延伸，并在容纳部50内包括面32。内面32包括凹状表面33，其接收滚动轴承20的底部座圈21的表面26，所述滚动轴承20沿内侧底部方向Dc+Di倾斜地搁置。内面32还包括中空容纳部34-35，所述中空容纳部包括用于接收密封件60的径向表面35和轴向表面34。

顶杯40包括中间部分40A、外侧部分40B和内侧部分40C。较厚的故而比部分40B和40C更坚固的中间部分40A接收沿外侧上方De+Ds倾斜地搁置的滚动轴承20的外座圈22。外侧部分40B沿底部方向Di从中间部分40A延伸。内侧部分40C从中间部分40A延伸，形成L形，首先沿中心径向方向Dc然后整体沿底侧轴向方向Di。杯40包括位于容纳部50内的面42，其延伸到部分40A、40B和40C之上，如以下详细说明的。内面42在内侧Cc、顶侧Cs和外侧Ce同时与容纳部50交界。

实际上，底杯30主要向滚动轴承20传递由悬架弹簧3对装置10施加的轴向作用力。更确切地说，这些作用力主要直接在顶部方向Ds上，并通过弹簧3传递至杯30，然后至滚动轴承20，然后至杯40。在本发明的范围内，杯30和40由塑料制成，例如PA66或PA6。与由金属制成的杯相比，该塑料在使用中强度足够，并提高密封件60与杯30和40之间的粘结力。

在杯30和40之间界定出的容纳部50的密封是可观的，以免破坏止动件10的和滚动轴承20的操作。容纳部50包括在边缘37与边缘47之间界定出的外侧开口51，所述边缘37属于底杯30的径向部分30B，而所述边缘47属于顶杯40的外侧部分40B。相似地，容纳部50包括在边缘38与边缘48之间界定出的内侧开口52，所述边缘38属于底杯30并位于由部分30A和30B形成的L形的角部，所述边缘48属于顶杯40的内侧部分40C。从开口52开始，底杯30的部分30B和30C以及顶杯40的部分40C在容纳部50内形成曲径(labyrinth)53。在开口51处，密封件60覆模成型到底杯30上，并包括被以密封接触方式接收在顶杯40上的两个密封唇70和80，如以下详细说明的。唇70和80一方面在图1和2中显示为处于使用状态，与杯30接触变形，而另一方面在图3中显示为静止状态，也就是说没有变形。

实际上，曲径53和密封件60设计成防止水或者其它污染颗粒分别从装置10的外侧Ce和内侧Cc侵入容纳部50中。角部37比起角部47在外侧Ce更远离轴线X1，而角部38比起角部48在内侧Cc更靠近轴线X1。因此，开口51和52被更好地保护而免于可能源自于底侧Ci和轮子的侵入，正如一般情况就是这样的。

如图2所示，顶杯40的内面42包括接收滚动轴承20的外座圈22的表面28的凹状表面43。面42还包括径向环形表面44，其取向在内侧Ci，设计成以密封接触方式接收密封件60的唇80。面42还包括轴向圆柱表面46，其取向在内侧Cc，与开口51交界，并设计成以密封接触方式接收密封件60的唇70。面42还包括肩部45，其做成相对于外侧开口51从表面46的顶侧Cs折回，其安全功能在以下详细说明。面42定位成相反于面32，充分靠近在一起使得密封件60延伸横跨容纳部50。

外侧密封件60设置在装置10的外侧Ce，并设计成在装置10的外侧开口51处实现密封。密封件60由热塑性塑料制成，例如TPE聚乙烯或者TPU聚氨酯。密封件60覆模成型到由塑料制成的支承件上，即底杯30。密封件60包括围绕轴线X10的大致为环形形状的基底61，两个密封唇70和80从其延伸。与包括I形、L形或者U形基底在内的某些现有装置相比，基底61的环形形状是简单的，这就简化了密封件60的制造以及它向装置10中的并入。基底61包括圆柱形内侧轴向表面62和径向环形表面63，这些表面适于在密封件60覆模成型到杯30上的期间，被分别接收在底侧Ci抵靠杯30的内面32的表面35以及接收在内侧Cc抵靠表面34。沿着轴线X1的表面62的尺寸接近在轴线X1的径向上的表面63的尺寸。密封件60的仅仅这两个表面62和63抵靠在杯30上。与密封件安装在金属支承件上的装置相比，密封件60的和杯30的塑料之间的机械粘结力得到提高。两个密封唇70和80从基底61的角部64延伸，相反于表面61和62。以下，包括主轴线X1的半平面P1被认为在该轴线X1的径向上。

如图3所示，密封唇70包括由预形成的肘弯73连接的第一唇部71和第二唇部72。在半平面P1中，第一部分71沿第一中线A71从基底61的角部64延伸至肘弯73，而第二部分72沿第二中线A72从肘弯73延伸至唇70在顶杯40上的承载端部74。更确切地说，端部74以密封接触方式载置于杯40的轴向圆柱面46上。肘弯73定位成相对于端部74在容纳部50内朝滚动轴承20折回。在半平面P1中，唇70还在中线A71和A72之间限定出钝角α70和锐角β70。

相似地，密封唇80包括第一唇部81和第二唇部82，这些部分通过预形成的肘弯83连接。在半平面P1中，第一部分81沿第一中线A81从基底61的角部64延伸至肘弯83，而第二部分82沿第二中线A82从肘弯83延伸至唇80在顶杯40上的承载端部84。更确切地说，端部84以密封接触方式载置于杯40的径向环形面44上。肘弯83定位成相对于端部84在容纳部50内朝滚动轴承20折回。在半平面P1中，唇80还在中线A81和A82之间定义出钝角α80和锐角β80。

实际上，密封件60的两个密封唇70和80一方面包括径向唇70，另一方面包括轴向唇80，所述径向唇70的锐角β70在整体上相对于轴线X1沿外侧径向方向De取向，所述轴向唇80的锐角β80在整体上相对于轴线X1沿顶侧轴向方向Ds取向，在静止和使用中均如此。换言之，角度β70具有总是相对于轴线X1以大于45°的角度倾斜的二分线，而角度β80具有总是相对于轴线X1以小于45°的角度倾斜的二分线。取决于装置10的操作条件和唇70、80的几何设计参数，大致在密封件60处于静止时，各锐角β70和β80在10°(包括10°)到90°(不包括90°)之间，优选等于60°。

在半平面P1中，各密封唇70和80限定出分别为e70或e80的厚度、分别为L70或L80的静止时长度、和分别为e70/L70或e80/L80的厚度对静止时长度的比值。在部分71处垂直于中线A71测得并在部分72处垂直于中线A72测得的厚度e70从密封件60的基底61到唇70的承载端部74是恒定的。相似地，在部分81处垂直于中线A81并在部分82处垂直于中线A82测得的厚度e80从密封件60的基底61到唇80的承载端部84是恒定的。只有肘弯73和83形成微小的不连续部，使得厚度e70和80的每一个可以被定性为沿唇70或80“大致是恒定的”。作为一个示例，各厚度e70或e80在0.4-0.8毫米之间，优选在0.5-0.7毫米之间，更优选等于0.6毫米。

实际上，唇70和80可以在装置10处于使用中时抵靠杯40发生变形，使得唇70和80的长度是可变的。如图3所示，当密封件60处于静止时，静止时每一个长度L70或L80是垂直于密封件60的基底61在该基底61与(一方面，对于长度L70来说)唇70沿径向方向Ds的承载端部74或者(另一方面，对于长度L80来说)与唇80沿轴向方向De的承载端部84之间测得的。作为一个示例，各长度L70或L80静止时在2-4毫米之间，优选在2.5-3.5毫米之间，更优选等于3毫米。因此，唇70和80被限定成使得比值e70/L70或e80/L80的每一个严格地小于0.206，优选小于0.2。

在图1-3的示例中，部分71与部分72相比沿它们的中线A71和A72是短的，相似地，部分81与部分82相比沿它们的中线A81和A82是短的。换言之，肘弯73比起唇70的承载端部74更靠近基底61，相似地，肘弯83比起唇80的承载端部84更靠近基底61。同样地，在图1-3的示例中，端部74和84的每一个在半平面P1中具有圆形形状。作为一种替代，端部74或84可以具有尖锐三角形形状，或者优选地，可以具有包括可能与杯40接触的两个接触点的正方形形状。

在该阶段，应注意的是，唇70的端部74在形成于杯40上的安全肩部45(一方面)与在杯30和40之间界定出的开口51(另一方面)之间抵靠杯40。唇70的端部74在经由开口51进入时在水或者污染颗粒的侵入对唇70施加外部压力时压靠该肩部45，或者当装置10处于使用中并受到弹簧3的轴向作用力时，在底杯30相对于顶杯40沿方向Ds轴向运动的情况下，压靠该肩部45，从而能够补偿装置10的内部间隙。因此，依靠肩部45，唇70与杯40之间的密封接触得到维持，而不管装置10的操作条件如何。当这些条件特别严格时，肩部45防止唇70朝容纳部50的内部折缩。

在本发明的范围内，装置10的密封封闭的有效性通过密封件60的特定形状得到增强，特别是唇70和80的形状，并且通过杯40上存在肩部45而得到增强，而不增加密封件60与杯40之间的摩擦转矩，并且不降低装置10的其它性能。在不管唇70的端部74与杯40之间的一切如何都发生了侵入情况下，唇70构成装置10的主密封屏障，而唇80构成装置10的密封安全屏障。

图4和5示出了适合于装配至图1的支柱1的、根据本发明的悬架轴承装置110的第二实施例。

装置110包括轴承(未示出)、底杯130、顶杯140(在图4中部分地示出)和内侧密封件160。设置在装置110的内侧Cc的密封件160设计成在装置110的内侧开口151处实现密封。

除该差异外，密封件60的和唇70、80的几何参数(在以上参考第一实施例所描述的)对于包括在内侧Cc取向的径向唇170和在顶侧Cs取向的轴向唇180的第二实施例的密封件160来说是有效的。形成密封件160的元件与上述形成密封件60的元件是相当的，并赋以增加100的相同附图标记。这涉及：环形基底161，表面162和163，角部164，部分171、172、181和182，中线A171、A172、A181和A182，肘弯173和183，承载端部174和184，角度α170、α180、β170和β180，厚度e170和e180，静止时长度L170和L180，以及比值e170/L170和e180/L180。

唇80与唇180之间的一个差异是，对于该唇180，第一部分181与第二部分182相比沿它们的相应中线A181和A182具有相同的长度。换言之，肘弯183与密封件160的基底161和与唇180的承载端部184是等距的。这仅仅是由于在该实施例中的杯130和140的特定构造所造成的。

杯140还包括内侧肩部，为简洁之故，未示出，唇170可以抵靠在所述内侧肩部上。除其在内侧Cc的位置外，该肩部与杯40的肩部45是相当的。

此外，支柱1可以形成得与图1不同，而不背离本发明的范围。另外，形成装置10或110的至少某些元件可以形成得与图1-5不同，而不背离本发明的范围。

作为一个未示出的变型，悬架轴承装置10或110可以装配至除机动车辆以外的悬架系统。

根据另一未示出的变型，滚动轴承20可以不是角接触，而是直线接触。

根据另一未示出的变型，用于滚动轴承20的至少一个滚道可以直接形成在杯30上和/或杯40上。

根据另一未示出的变型，密封件60或160可以包括从其基底61或161延伸的单个轴向唇80或180或者单个径向唇70或170。在该情况下，装置10或110优选包括类似于肩部45的安全肩部。

根据另一未示出的变型，装置10或110可以包括配置在杯之间的外侧密封件60和内侧密封件160。该变型更加昂贵，但是进一步降低了水或者污染颗粒向装置10的内侧容纳部50中侵入的风险。

根据另一未示出的变型，装置10或110可以包括覆模成型到顶杯40或140上的内侧密封件和/或外侧密封件，其一个或多个唇与底杯30或130处于密封接触。

根据另一未示出的变型，某些唇70、80、170或180可以在它们的承载端部74、84、174或184处分裂。在该情况下，唇具有与相应杯接触的两个接触点。

不管实施例如何，装置10或110包括由塑料制成的顶杯40或140和底杯30或130，以及至少一个由热塑性塑料制成的密封件60或160，所述至少一个密封件覆模成型到底杯和顶杯中的由塑料制成的第一元件30、40、130或140上，所述密封件60或160包括大致环形形状的基底61或161，从所述基底延伸出至少一个密封唇70、80、170和/或180，所述至少一个密封唇与底杯和顶杯中不同于第一元件的由塑料制成的第二元件30、40、130或140接触。

优选地，各密封件60或160包括两个密封唇70和80或者170和180，与第二元件接触，在该情况中，为图1-5的示例中的顶杯40或140。优选地，各密封件60或160具有与第二元件接触的至少两个接触点，由属于该密封件的两个唇的两个承载端部形成，或者由其承载端部处的单个唇分裂部形成，或者由两个唇的分裂承载端部形成。因此，水或者污染颗粒向装置10的内侧容纳部50中侵入的风险得到进一步降低。

此外，各实施例的所有或者某些技术特征可以组合。因此，就实施方式的成本、性能和简单性而言，悬架轴承装置和支柱可以被改造。