一种转向柱与前围板的轴承密封结构
阅读说明：本技术 一种转向柱与前围板的轴承密封结构 (Bearing sealing structure of steering column and front wall plate ) 是由 岳鹏 税建敏 杨洪斌 何锐 刘勇 杨渝民 唐建民 聂胤 陈昌龙 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种转向柱与前围板的轴承密封结构,包括橡胶防尘罩和滚动轴承；所述转向柱包括转向中间轴,所述滚动轴承以小间隙装配于转向中间轴上；所述橡胶防尘罩在装配于滚动轴承上的同时还与所述前围板固定连接；所述轴承密封结构还包括阻尼环,所述阻尼环固定装配于所述滚动轴承的内圈,用于填充滚动轴承与转向中间轴之间的小间隙,同时,所述阻尼环还能提供摩擦力使转向中间轴带动滚动轴承的内圈一起转动,还可使滚动轴承相对转向中间轴进行轴向滑动。本发明通过在滚动轴承的内圈加装阻尼环以消除滚动轴承与转向中间轴之间的小间隙,完全杜绝了灰尘或泥水进入其中的可能性,大大提高了密封性能。(The invention discloses a bearing sealing structure of a steering column and a front coaming, which comprises a rubber dust cover and a rolling bearing; the steering column includes a steering intermediate shaft on which the rolling bearing is fitted with a small clearance; the rubber dust cover is assembled on the rolling bearing and is fixedly connected with the front wall plate; the bearing sealing structure further comprises a damping ring, wherein the damping ring is fixedly assembled on the inner ring of the rolling bearing and used for filling a small gap between the rolling bearing and the steering intermediate shaft, and meanwhile, the damping ring can also provide friction force to enable the steering intermediate shaft to drive the inner ring of the rolling bearing to rotate together and enable the rolling bearing to axially slide relative to the steering intermediate shaft. The damping ring is additionally arranged on the inner ring of the rolling bearing to eliminate a small gap between the rolling bearing and the steering intermediate shaft, so that the possibility of dust or muddy water entering the rolling bearing is completely eradicated, and the sealing performance is greatly improved.)
技术领域
本发明涉及汽车转向隔离防尘降噪技术领域，具体涉及到一种转向柱与前围板的轴承密封结构。
背景技术
一辆轿车的前围板，是轿车发动机舱与客厢之间的隔板。对此应注意，它应承受大部分的抗扭刚度(类似于客厢与行李厢之间的隔板)。这里应对暖风、踏板、方向机立柱、各种电缆通道和其他有类似装配关系的，都要联系起来考虑。前围板和地板、前围板和前柱的联结是在前面及前围上盖板以下。就发动机舱而言，应该对发动机的振动空间、风窗玻璃刮水器、进气系统、风扇安置、隔音及绝热措施和各种紧固件等，在设计前围板时一并考虑。前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置。为防止发动机舱里的废气、高温、噪声窜入车厢，前围板上要有密封措施和隔热装置。在发生意外事故时，它应具有足够的强度和刚度。对比车身其它部件而言，前围板装配最重要的工艺技术是密封和隔热，它的优劣往往反映了车辆运行的质量。
对于后驱和四驱车型，动力总成的布置需占用大部分发动机舱空间，导致转向系统无法布置在前轴之后的位置。此类车型往往采用前置梯形结构的转向柱，转向中间轴需要贯穿前围板以便与转向器相连。当车辆涉水或长期行驶于较差路况时，转向中间轴与前围板的贯穿位置密封不良容易导致驾驶舱进泥水。因转向中间轴执行转向操纵，需要旋转，其与前围板的密封尤为重要，目前存在两种针对此处的密封结构：
1)转向中间轴与前围板通过滚动轴承和支架固定，采用橡胶密封或轴承自带密封结构对转向中间轴进行密封(以下统称固定式)。
2)转向中间轴与前围板通过橡胶防尘罩结构进行密封，橡胶防尘罩的唇口直接与转向中间轴的外圆相接触以密封，也有采用滑动塑料轴承结构进行密封的形式，还有采用具有唇口的橡胶防尘罩配合滑动塑料轴承的组合结构进行密封的形式(以下统称组合式)。
上述两种密封结构各自的优缺点如下：
1)固定式：该结构防护性能较好，但转向中间轴位置被固定，对于相关零部件的精度要求很高，整车零部件装配工艺性很差，具有局限性。
2)组合式：转向中间轴和橡胶防尘罩可以在轴向发生相对运动，装配方便，能适应较大的轴向误差。但面对较大的径向误差时，密封唇口和转向中间轴之间会产生间隙，密封性能降低甚至密封失效，一旦进入泥水，发生转向异响的几率很高。为保证密封性能，唇口设计过盈量往往取得较大，加上结构为滑动摩擦，旋转力矩大，对转向操纵不利。
申请人之前提出了一种转向中间轴的轴承结构(CN203685845U)，可一定程度上解决上述两种密封结构的缺点，但由于其轴承以小间隙配合套接在转向中间轴上，虽然在轴承内侧设置有存油沟槽，但其轴承与转向中间轴之间的小间隙依然存在密封不到位的情形，无法完全避免泥水、灰尘等异物进入其中，其密封性有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种转向柱与前围板的轴承密封结构，旨在解决现有轴承密封结构中轴承与转向中间轴密封不严实的问题。
为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种转向柱与前围板的轴承密封结构，包括橡胶防尘罩和滚动轴承；所述转向柱包括转向中间轴，所述滚动轴承以小间隙装配于转向中间轴上；所述橡胶防尘罩在装配于滚动轴承上的同时还与所述前围板固定连接；所述轴承密封结构还包括阻尼环，所述阻尼环固定装配于所述滚动轴承的内圈，用于填充滚动轴承与转向中间轴之间的小间隙，同时，所述阻尼环还能提供摩擦力使转向中间轴带动滚动轴承的内圈一起转动，亦可使滚动轴承相对转向中间轴进行轴向滑动。
作为上述方案的进一步技术方案，所述滚动轴承至少设有两个；对应每一个滚动轴承均在其内圈固定装配有一个阻尼环；所有滚动轴承均装配于所述橡胶防尘罩内。
作为上述方案的进一步技术方案，相邻两滚动轴承之间设有垫圈。
作为上述方案的进一步技术方案，所述橡胶防尘罩与所述滚动轴承之间还设有承载圈体；所述滚动轴承装配于所述承载圈体内，所述橡胶防尘罩装配于所述承载圈体外。
作为上述方案的进一步技术方案，所述承载圈体的端部内装配有密封圈，所述密封圈的内壁过盈装配于所述转向中间轴上。
作为上述方案的进一步技术方案，所述密封圈的内壁横截面呈“八”字型，其两侧边缘较中部更贴近所述转向中间轴的外表面。
作为上述方案的进一步技术方案，所述轴承密封结构还包括锁紧件，所述锁紧件用于将橡胶防尘罩锁紧至承载圈体上。
作为上述方案的进一步技术方案，所述轴承密封结构还包括锁紧件，所述锁紧件用于将橡胶防尘罩锁紧至滚动轴承上。
作为上述方案的进一步技术方案，所述轴承密封结构还包括压板，所述压板用于将橡胶防尘罩压紧并固定至所述前围板上。
作为上述方案的进一步技术方案，所述滚动轴承的内圈具有环向沟槽，所述阻尼环装配于该沟槽内。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：在现有橡胶防尘罩组合滚动轴承实现密封的基础上，通过在滚动轴承的内圈加装阻尼环以消除滚动轴承与转向中间轴之间的小间隙，完全杜绝了灰尘或泥水进入其中的可能性，密封性能好；同时还能保证转向中间轴可自由地转动和沿轴向的滑动，旋转力矩小，适应整车误差，满足装配要求；即使转向中间轴发生径向跳动，也能通过阻尼环和橡胶防尘罩及时修正，保证其始终具有较好的密封性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中轴承密封体的部分结构示意图。
图3为本发明中滚动轴承的部分结构示意图。
图中各标号的释义为：前围板1，橡胶防尘罩2，压板3，转向中间轴4，锁紧件5，轴承密封体6，密封圈7，承载圈体8，滚动轴承9，阻尼环10，垫圈11，沟槽12，铆边13。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等类似用语只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的一种转向柱与前围板的轴承密封结构包括橡胶防尘罩2和轴承密封体6。所述转向柱包括转向中间轴4，所述轴承密封体6装配于转向中间轴4上，所述橡胶防尘罩2则同时装配于轴承密封体6和前围板1上。
所述轴承密封体6包括滚动轴承9，所述滚动轴承9以小于0.1mm的小间隙装配于转向中间轴4上，如现有技术所述，该小间隙可能导致灰尘或泥水进入，密封不完全。为了解决这一问题，本发明特意在轴承密封体6内加装了一个阻尼环10，所述阻尼环10固定装配于所述滚动轴承9的内圈，该阻尼环10为弹性体，用于填充滚动轴承9与转向中间轴4之间的小间隙。同时，所述阻尼环10还能提供摩擦力使转向中间轴4带动滚动轴承9的内圈一起转动，实现滚动轴承9与转向中间轴4的“过盈装配”，以便于滚动轴承9支撑转向中间轴4的转动，因滚动轴承9为滚动摩擦，其旋转力矩小，转动容易。该阻尼环10还可使滚动轴承9相对转向中间轴4进行轴向滑动，以适应整车误差，满足装配要求。
当转向中间轴4有较大的径向偏摆时，转向中间轴4将力传递至滚动轴承9，带动整个轴承密封体6产生径向位移，使橡胶防尘罩2产生变形，阻尼环10本身也具有一定的变形能力，两者组合后可满足偏摆要求。偏摆过程中，转向中间轴4与阻尼环10无间隙产生，始终保持良好的密封。
为加强轴承密封体6与转向中间轴4的密封，轴承密封体6中的滚动轴承9至少设有两个。对应每一个滚动轴承9均在其内圈固定装配有一个阻尼环10。所有滚动轴承9均装配于所述橡胶防尘罩2内。设置多个滚动轴承9及阻尼环10，相当于是在轴承密封体6与转向中间轴4中间设置了多道密封结构，即使第一道密封结构未起作用，后续的密封结构也能保证轴承密封体6与转向中间轴4之间的完全密封。相邻两滚动轴承9之间还可通过垫圈11隔开，使相邻两滚动轴承9之间的运动互不干扰。
由于滚动轴承9的宽度较窄，且设置多个滚动轴承9后难以保证滚动轴承9的安装位置，因此，如图2和图3所示，本发明还在所述橡胶防尘罩2与所述滚动轴承9之间设有承载圈体8；所述滚动轴承9装配于所述承载圈体8内，所述橡胶防尘罩2装配于所述承载圈体8外。承载圈体8很好地起到了过度装配的作用，以利于橡胶防尘罩2的装配，同时也利于滚动轴承9的装配，使橡胶防尘罩2和滚动轴承9装配位置有了足够的支撑保障。
所述承载圈体8的端部内装配有密封圈7，所述密封圈7的内壁过盈装配于所述转向中间轴4上。可以仅在承载圈体8靠近发动机舱的一端安装密封圈7，因为灰尘或泥水通常仅从发动机舱侵入。但为了保证良好的密封性，在承载圈体8的两端均安装密封圈7也是可以的。密封圈7相当于为阻尼环10提供了又一层保护，灰尘或泥水必须经过密封圈7后才有可能接触到阻尼环10，进一步确保了密封性。
所述密封圈7的内壁横截面呈“八”字型，其两侧边缘较中部更贴近所述转向中间轴4的外表面，两侧边缘始终贴紧转向中间轴4的外表面，而其中部则与转向中间轴4的外表面间隔一定距离。这样的“八”字型结构使得密封圈7具有双重密封效果，即使灰尘或泥水突破一侧边缘，也难以突破另一侧边缘，会堆积在其中部。
由于橡胶防尘罩2具有一定的柔性，其与滚动轴承9或承载圈体8装配后易因较大幅度的振动而错位。为此，本发明还提供了一个锁紧件5用于将橡胶防尘罩2锁紧至滚动轴承9或承载圈体8上，例如卡箍，这样便能保证橡胶防尘罩2与滚动轴承9或承载圈体8始终保持良好且稳定的连接。
同时，本发明还对承载圈体8的边缘进行铆边13处理以防止密封圈7的脱落，铆边13还能防止承载圈体8锋利的边缘划伤其他零部件。
阻尼环10与滚动轴承9的内圈可采用过盈装配的方式直接连接，但由于滚动轴承9与转向中间轴4会发生轴向滑动，长期的轴向滑动可能导致阻尼环10脱离滚动轴承9的内圈，从而影响密封性。为此，本发明在滚动轴承9的内圈设有环向沟槽12，将所述阻尼环10设于该沟槽12内，优选过盈装配于该沟槽12内，即可保证阻尼环10始终与滚动轴承9的内圈装配在一起。
对于橡胶防尘罩2与前围板1的连接，除了采用现有技术中常见的连接方式外，本发明还提供了一种压板3，该压板3用于将橡胶防尘罩2压紧并固定至所述前围板1上，可通过螺栓连接或卡接的方式连接。压板3增大了橡胶防尘罩2与前围板1的连接面积，使其连接不易受变形影响。
本发明中的滚动轴承9可以是深沟球轴承，滚针轴承，角接触轴承，调心球轴承，调心滚子轴承，推力球轴承，推力调心滚子轴承，圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，带座外球面球轴承等等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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