用于车轮端部组件的外侧密封系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年12月20日申请的美国临时专利申请序列号61/740, 129的优 先权。
技术领域
[0003] 本发明涉及车轮端部组件，尤其涉及用于重型车辆（比如拖拉机挂车）的车轮端 部组件。更特别地，本发明涉及用于重型车辆车轮端部组件的外侧密封系统。更特别地，本 发明涉及一种密封系统，该密封系统包括与车轮端部组件的车轴轴颈螺母和轮毂协同作用 的密封件。该密封件布置在车轮端部组件的外侧轴承与轮毂罩之间，并且形成有在车轮端 部组件的车轴轴颈螺母与轮毂孔之间径向延伸的结构。
[0004] 该密封系统将润滑剂保持在车轮端部组件中，尤其保持在车轴轴颈螺母与外侧轴 承之间的交界部处，并且防止污染物进入车轮端部组件，从而增加了车轮端部组件的寿命。 所述密封系统还在对制动盘或车轮端部组件的各元件维修过程中保持外侧轴承在轮毂中 的相对位置，从而将在车轮端部组件拆卸和/或重新组装过程中遇到问题的可能性降到最 低。优选地，所述密封系统还减少了轮毂罩与轮毂外表面交界部处的腐蚀，并且提供了额外 的屏障，防止腐蚀进入车轮端部组件中，进一步增加了车轮端部组件的寿命。
【背景技术】
[0005] 许多年来，重型车辆工业已经使用了一般安装在一个或多个非驱动轴的每端上的 车轮端部组件。每个车轮端部组件一般包括可转动地安装在轴承组件上的轮毂，所述轴承 组件又固定地安装在车轴的外端上，所述车轴通常称作车轴轴颈。正如对于本领域技术人 员公知的，对于车轮端部组件进行正常操作而言，轴承组件和周围的元件必须用润滑剂润 滑，比如油、油脂或者半流体油脂。因此，车轮端部组件必须密封以便防止润滑剂泄漏，以便 还防止污染物进入到组件中，这二者对于其性能是至关重要的。更具体地，轮毂罩安装在车 轮轮毂的外端上，主密封件或轮毂密封件可转动地安装在轮毂内端和与车轴轴颈抵接的轴 承组件上，从而形成封闭的或密封的车轮端部组件。
[0006] 虽然大多数的车轮端部组件包括这些一般的结构，但是轮毂、轴承组件、轮毂罩、 主密封件和其他元件以及车轴轴颈的设计和布置可以根据具体车辆设计及其预期的用途 变化。例如，现有技术的轮毂罩通常包括衬垫，该衬垫布置在形成于轮毂罩内端上的凸缘与 轮毂外表面之间。所述衬垫已经用于提供轮毂罩与轮毂之间的密封以防止轴承润滑剂从车 轮端部组件泄漏，并且防止污染物进入到组件中。这种轮毂罩，虽然对于一些应用已经足 够，但是一般不能使轮毂罩与车轴轴颈精确对准，而且不能一直提供有效密封。
[0007] 为了提供轮毂罩与车轴轴颈的精确对准并且提供更有效的密封来防止轴承润滑 剂从车轮端部组件的外端泄漏以及防止水和污染物进入车轮端部组件中，开发了一种改进 的现有轮毂罩。在美国专利号7, 731，300中更全面地描述了该改进的现有轮毂罩，该美国 专利与本发明具有相同的受让人Hendrickson USA，L.L.C.。该改进的现有轮毂罩包括抵接 轮毂外表面的径向延伸的凸缘或肩部以及向内延伸到轮毂孔中的唇缘。0形环安装在轮毂 罩唇缘上，以便于该0形环布置在轮毂罩与轮毂孔之间。该0形环形成位于轮毂与轮毂罩 之间的密封件，其为车轮端部组件提供了外侧密封件，该外侧密封件将润滑剂保持在车轮 端部组件中并且防止污染物进入车轮端部组件中。虽然这种轮毂罩对于其旨在的功能是令 人满意的，但是提供更有效的密封以在车轮端部组件中包含润滑剂并且执行某些另外的功 能是所需的，正如将要在下面更详细描述的。
[0008] 更特别地，在车辆操作过程中，作用在车轮端部组件上的力在组件中形成泵送作 用。当使用半流体油脂作为润滑剂时，这种泵送作用与轴承的形状结合以使半流体油脂在 远离轴承和轮毂的向外方向上流动，并流入到轮毂罩中。这种远离轴承和轮毂并流入轮毂 罩中的流动为在轮毂罩密封件处发生润滑剂泄漏提供了更大的可能性。此外，当车辆不操 作时半流体油脂的粘度和粘性易于使润滑剂留在轮毂罩中，而不会流回轴承和轮毂。因此 不利地减少了保持在轴承处的润滑剂的量，这可能不利地损害轴承的操作并减小轴承寿 命。
[0009] 此外，因为在车轮端部组件维修过程中有时技术人员会将轮毂罩从轮毂移除，保 持在轮毂罩中的半流体油脂对技术人员造成不便，因为他或她必须将润滑剂从轮毂罩清除 掉。因此，提供一种减小诸如半流体油脂之类的润滑剂远离轴承和轮毂的向外流动的密封 系统是所需的，该密封系统减小了润滑剂泄漏的可能性或者将这种可能性降到最低，将润 滑剂保持在轴承处以保持最佳的轴承操作和寿命，并且能够更容易对车轮端部组件进行维 修。
[0010] 提供一种在车轮端部组件拆卸和/或重新组装过程中合适地保持轮毂上外侧轴 承的相对位置的结构也是所需的。具体地，正如上面提到的，车轮端部组件被封闭或密封以 防止润滑剂泄漏，并且减小将污染物引入到组件中的可能性。在车辆的整个寿命周期，对可 能附接到车轮端部组件的制动盘或其他元件、或者车轮端部组件本身的各元件进行维修是 必要的。在这些元件维修过程中，必须在车间内将车轮端部组件的轮毂从车轴轴颈移除。在 该拆卸操作中，必须从车轴轴颈移除轴颈螺母组件，技术人员然后一般将轮毂与轴承和主 密封件一起作为一个单元从车轴轴颈上拉下。在该拆卸过程中，主密封件在轮毂内端上的 接合一般保持内侧轴承的总体位置。然而，在现有技术中，一旦将轴颈螺母组件移除，外侧 轴承就缺少与轮毂外端的可靠的（positive)机械接合，在该拆卸过程中可能从轮毂外端 滑出。
[0011] 如果外侧轴承从轮毂滑出，其可能被破坏，和/或车轮端部组件的余下部分会暴 露于污染物，每种情况都会不利地减小轴承的寿命。此外，如果在拆卸过程中或者替代性地 在车轮端部组件重新组装过程中外侧轴承从轮毂滑出，轮毂的外端可能相对于车轴轴颈不 利地径向移动或倾斜，这可能使轮毂内端上的主密封件卷曲或扭结，从而不利地引起对主 密封件的可能的破坏。
[0012] 此外，在车轮端部组件重新组装过程中，在轴颈螺母组件安装到车轴轴颈上之前 将外侧轴承保持在合适的位置中是所需的。更特别地，当将外侧轴承保持在合适的位置中 时，技术人员能够专注于将轴颈螺母组件安装到车轴轴颈上，而不是专注于外侧轴承的位 置。这种专注于轴颈螺母组件的安装是重要的，因为轴颈螺母组件的安装一般是精确的操 作，该操作在轴承上形成夹紧力。如果轴颈螺母组件的位置没有在轴承和任何间隔件上形 成足够的夹紧力，则轴承可能存在过大的端部游隙，这又形成了车轮端部组件相对于车轴 轴颈的过大的轴向端部游隙，从而允许主密封件不希望的运动，该不希望的运动可以减小 主密封件和轴承的寿命。如果轴颈螺母组件的位置在轴承和任何间隔件上形成的夹紧力太 高，则轴承可能被有效地过压，与它们的转动干涉，并造成它们可能永久磨损。因此，轴颈螺 母组件的用以在轴承和任何间隔件上形成最佳夹紧力的最佳位置是重要的。
[0013] 因此，在车轮端部组件拆卸或重新组装过程中外侧轴承从轮毂滑出的运动可以导 致车轮端部组件的污染、对元件的破坏和/或轴颈螺母组件的可能的不合适的安装，所有 这些导致与车轮端部组件维修相关的时间和成本的不理想增加。
[0014] 在现有技术中，已经使用保持器来防止车轮端部组件拆卸或重新组装过程中外侧 轴承从轮毂脱离的运动。然而，这些保持器一般已经是某种轴颈螺母组件的整体的一部分， 其不容易与轮毂分离。更特别地，当要维修制动盘或车轮端部组件的各元件时，某些现有轴 颈螺母组件设计成在车轴轴颈上松开，然后与轮毂一起从车轴轴颈移除。这些轴颈螺母组 件中的一些包括保持器，其具有与车轮端部组件的重新组装相关的缺点。例如，这些保持器 允许外侧轴承轻微运动，这在轴颈螺母组件拧紧时形成了外侧轴承可能不在适当位置和/ 或没有合适定位的可能性，从而束缚轴承，进而对轴承造成破坏。
[0015] 开发了一种改进的轴承保持器，用以保持在车轮端部组件拆卸或重新组装过程中 从轮毂出来的外侧轴承的相对位置。该改进的轴承保持器包括改进维修操作的精度和效率 的结构，在由与本发明相同的受让人HendricksonUSA,L.L.C.拥有的美国专利申请序列号 12/880, 757中更全面地描述了该改进的轴承保持器。该改进的轴承保持器包括与车轮轮毂 的外表面相邻地形成在轮毂的内表面中的沿周向延伸的凹槽以及位于该凹槽中的保持器 环。虽然该改进的轴承保持器对于其旨在的功能是令人满意的，但是已经发现，在保持环的 组装期间在某些情况下，所述环可能接触并划伤轮毂孔的表面。轮毂孔表面的划伤可能损 害轮毂表面的完整性，这又可能减小上述〇形环提供最佳密封的能力，进而又不利地增加 轴承润滑剂从车轮端部组件泄漏的可能性以及污染物进入到该组件中的可能性。
[0016] 此外，提供减小轮毂罩与轮毂外表面的交界部处的潜在腐蚀的结构是所需的。更 特别地，当重型车辆在道路上行驶并且路面潮湿时，可以产生道路水雾。道路水雾是从路面 沿着车辆轮胎向上朝向车轮端部组件（包括轮毂罩和轮毂）运动的湿气。因为轮毂罩和轮 毂一般没有与道路水雾隔离保护，所以当车辆在湿的道路上行驶时，道路