CN102667192A - 带有径向轴密封环的滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承装置，该滚动轴承装置具有至少一个带外圈(7a、7b、9a、9b)和内圈(5a、5b)和设置于其间的滚动体(11)的滚动轴承(1a)，以及该滚动轴承装置还具有带支承环(21)和密封唇(23)的径向轴密封环(17a、17b、17c、17d)。外圈(7a、7b)的至少一个端面(15a、15b)具有用于固定支承环(21)的容纳部(19)，该支承环(21)尤其沿轴向远离外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)向外突出地延伸至内圈(5a、5b)的外周向面(51)，与支承环(21)相连的密封唇(23)在所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)的轴向内侧接触贴靠在内圈(5a、5b)的外周向面(51)上。

Description

带有径向轴密封环的滚动轴承装置
本发明涉及一种滚动轴承装置，该滚动轴承装置具有至少一个带外圈和内圈和设置于其间的滚动体的滚动轴承，以及该滚动轴承装置还具有带支承环和密封唇的径向轴密封环。
DE 11 2006 002 478T5描述了一种滚动轴承，其包括具有内圈和外圈的套圈、布置在内圈和外圈之间的多个滚动体和用于密封轴承两端的密封元件。在内圈的内径表面和端面上或者在外圈的外径表面和端面上设置有隔离层，密封元件由树脂材料构成并且其横截面呈突伸出内圈和外圈的两个端面的通道形状。
本发明所要解决的技术问题在于，提供具有更长使用寿命的滚动轴承装置。
该技术问题按本发明通过一种滚动轴承装置解决，该滚动轴承装置具有至少一个带外圈和内圈和设置于其间的滚动体的滚动轴承，以及具有带支承环和密封唇的径向轴密封环，其特征在于，所述外圈的至少一个端面具有用于固定支承环的容纳部，所述支承环尤其沿轴向远离外圈端面向外突出地延伸至内圈的外周向面，与所述支承环相连的密封唇在外圈端面的轴向内侧接触贴靠在所述内圈的外周向面上。
由于外圈的至少一个端面具有用于固定支承环的容纳部，所以在外圈的内滚道区域中不需要自由结构空间以便能够在该区域中将径向轴密封环固定在滚动轴承上。因为在外圈的内滚道区域中不需要具有用于固定径向轴密封环的自由结构空间，所以外圈内滚道可在整个宽度上用作滚动体的承载面。在此，按本发明的滚动轴承装置可以具有与不带密封件并且尺寸设计相同的滚动轴承一样的载荷能力。由于载荷能力相对于不带密封件的构造方式并未减小，所以尽管引入了密封件，但使用寿命保持不变，或者使用寿命相对于具有集成密封件的缩短了的已知构造方式有所提高。
由于支承环延伸至内圈的外周向面上(与支承环相连的密封唇在外圈端面的轴向内侧接触贴靠在该外周向面上)，所以内圈可以设计得如不带密封件的相似滚动轴承那样窄，也就是说内圈不是必须设计得比外圈宽，而是内圈可以具有与外圈相同的宽度，或者内圈在必要时甚至可以具有比外圈更小的宽度。
当支承环沿轴向远离外圈端面地向外突出时，滚动轴承保持架例如可以伸入由支承环的突出部分形成的空腔中。
支承环可以由金属，尤其是由深冲带钢制成，并且具有直接贴靠在外圈端面上的圆环形表面。由金属或深冲带钢制成的支承环能够使径向轴密封件具有较高的刚度。由于支承环的圆环形表面直接贴靠在外圈端面上，所以可相对于滚动轴承，尤其是相对于内圈(密封唇在该内圈上移动)对径向轴密封环进行位置准确的安装。
容纳部可以具有开设于外圈端面中的环槽，支承环的外边缘区段和/或施加在该支承环上的弹性体层区段啮合到该环槽中。作为对环槽的备选或补充，容纳部可以具有施加在外圈端面上的径向凸肩，支承环的外边缘区段和/或施加在该支承环上的弹性体层区段啮合在该径向凸肩上。通过开设于外圈端面中的环槽可将径向轴密封环形状配合地固定在外圈上。
外圈可以具有车削环形槽，所述弹性体层区段对应的环形凸起形状配合地啮合到所述车削环形槽中。车削环形槽尤其可以是楔形的车削环形槽。环形凸起尤其可以是楔形的环形凸起。通过车削环形槽与环形凸起的连接形成了可以避免径向轴密封环不经意地从外圈中松脱的形状配合式连接。
容纳部可以具有开设于外圈端面中的、带轴向凹处的环槽，支承环沿轴向延伸的外边缘区段啮合到所述轴向凹处中。通过支承环沿轴向延伸的外边缘区段与轴向凹处的相互啮合可以相对于滚动轴承内圈精确而共轴地固定径向轴密封环。
支承环的环绕的外边缘区段可以在其指向内的周向面上和/或在其轴向端面上和/或在其指向外的周向面上配设有弹性体层区段，该弹性体层区段与所述外边缘区段一起啮合到所述环槽中。由此支承环的外边缘区段可以弹性地并且绝缘地固定在外圈的容纳部中。
在所有的设计方案中，支承环可以具有环形地与内圈的外周向面间隔地环绕的内边缘区段，所述密封唇施加在该内边缘区段上。在此，环形地与内圈的外周向面间隔地环绕的内边缘区段确保了密封唇刚性的和位置正确的布置。因此尤其可以将密封唇固定在准确的共轴位置中。
密封唇可以沿轴向在支承环的内边缘区段之外贴靠在内圈的外周向面上。换而言之，支承环的内边缘区段延伸至滚动轴承的滚动体附近，其中，密封唇布置在内边缘区段背离滚动体的一侧，也就是说密封唇位于支承环的外侧上。
在所有的设计方案中，密封唇可以配设有拉力弹簧。在此，拉力弹簧尤其可从上方，即径向向外地由支承环的一个区段覆盖。
在所有的实施形式中，支承环可以具有沿轴向延伸的外边缘区段、沿径向延伸的内边缘区段和环形槽状的中部区段。该环形槽状的中部区段在此可尤其沿轴向远离外圈端面地向外突出。
在此，滚动轴承保持架可以延伸至支承环的环形槽状的中部区段内。
在所有的实施形式中，所述至少一个滚动轴承可以是圆锥滚子轴承，尤其是四列圆锥滚子轴承。在此，支承环的内边缘区段可以延伸至圆锥滚子轴承的圆锥滚子的外端面下方。
在所有的实施形式中，支承环的外边缘区段可以形状配合地由贴靠在外圈端面上的机器构件固定在外圈上。该机器构件可以是壳体盖，尤其是轧机轴承装置(如工作辊轴承装置)的壳体盖。支承环尤其可以形状配合地固定在外圈的环槽中。
本发明总体来说也就是提供了一种用于尤其是圆锥滚子轴承(例如四列圆锥滚子轴承)的新的密封方案。这种新的密封方案可尤其应用在轧机轴承装置，如工作辊轴承装置中。本发明尤其可用于轧机机座中的轴承装置，特别是工作辊轴承装置，因为一般的四列圆锥滚子轴承由于环境条件而经常接触钢材辊轧过程中的冷却水以及轧屑。存在敞开的和密封的四列圆锥滚子轴承的实施形式。密封变型方案的密封件应防止水和污物进入轴承内部并且由此保证更长的使用寿命。
已知的密封式四列圆锥滚子轴承的缺点在于其相比敞开的实施形式具有较小的承载能力。因为密封件需要占据轴承内一定的空间，所以每列滚动体必须设计得更短，这致使轴承的承载能力降低。新的密封方案应尤其通过将密封件在轴承内部所占空间最小化而避免这种承载能力的降低。
按本发明的密封件可设计成，使得该密封件能够(尤其也在改装现有轴承装置的范围内)安装在可轻易修改的敞开式四列圆锥滚子轴承上。因此对密封式四列圆锥滚子轴承自身不再需要实施变型方案。
密封件本身可以与密封件在四列圆锥滚子轴承中的已知实施方式相似地设计。作为材料可以使用例如深冲带钢以及氟化橡胶。已知的密封件这样构造，使得它们不应该超过轴承的外部尺寸，即宽度相当于轴承的总宽度并且密封件只在轴承内部占据结构空间。
密封件的形状可以是这样的，使得该密封件能够安装在敞开式四列圆锥滚子轴承上，其中，带有密封件的轴承的外部尺寸沿轴向比不带密封件的轴承的宽度大出一定宽度值。由于这种造型，可以密封原先是敞开式的四列圆锥滚子轴承并且保持该敞开式轴承的全部承载能力，因为不再需要使用更短的滚动体。原则上还可行的是，这样改变轴承的内部结构，从而也可以在两个内圈之间使用中间密封件。为此，可以在外部的外圈端面中车削出用于容纳密封件的槽以及凸肩。密封件的嵌入板可由深冲带钢制造并且具有凸肩，该凸肩的内径略小于在外圈中车削出的槽的直径。因此在嵌入板与槽之间形成了一种能够防止密封件不经意松脱的压配合。
氟化橡胶层可确保密封件外径上的密封效果。该氟化橡胶层可一同压入槽中。内圈的外径表面作为用于设置在嵌入板上的氟化橡胶密封唇的密封面。拉力弹簧可使密封唇具有足够大的压力。在工作辊轴承装置中通常存在能够使密封件的轴向突出部伸入其中的自由空间，而这不会对运行造成影响。
按本发明的密封设计的另一优点在于，密封件在装入状态下由能够轴向夹紧外圈的壳体盖附加地固定，并且由此防止在运行期间密封件不经意地从轴承松脱。
在一种相对于密封件在外圈上的连接以及相对于所述密封唇的设计的备选设计方案中，外圈可以具有楔形的车削环形槽。密封件在此可以具有弹性体覆盖层，该弹性体覆盖层在连接区域中同样作为楔块成型出。在安装密封件时，弹性体楔块卡固到外圈的楔形车削环形槽中并且由此将密封件固定在轴承中。这种卡固的解决方案只能设置用于仅在轴承装配期间将密封件固定在轴承中，在运行时外圈通过壳体盖夹紧并且由此通过贴靠的壳体盖防止密封件松脱。
此外，密封唇还可具有加大的密封唇长度。壳体盖中可供使用的空间可用于容纳密封件的轴向突出部。
本发明的两个实施例示例性地在示意性附图中示出。在附图中：
图1是按本发明的滚动轴承装置的第一种实施形式的半剖面图；
图2是按图1的第一种实施形式的放大局部剖面图；
图3是按本发明的滚动轴承装置的第二种实施形式的半剖面图；
图4是按图3的第二种实施形式的放大局部剖面图。
在图1中以半剖面示出了按本发明的滚动轴承装置1的第一种实施形式。滚动轴承装置1以形式为密封式四列圆锥滚子轴承3的滚动轴承1a为例进行阐述。所述四列圆锥滚子轴承3具有两个沿轴向并排布置的双列圆锥滚子轴承3a和3b。每个双列圆锥滚子轴承3a和3b具有单独的内圈5a、5b和两个外圈7a、9a和7b、9b。沿每个外圈7a、9a和7b、9b的每个外圈滚道和内圈5a、5b的内圈滚道布置有滚动体11。每个单独的圆锥滚子轴承3的滚动体11借助滚动轴承保持架13以相互不变的间距被导引。在双列圆锥滚子轴承3a的第一端面15a和另一双列圆锥滚子轴承3b的第二端面15b上分别设置有径向轴密封环17a、17b。
在图2中以放大图示出了按第一种实施形式的径向轴密封环17b以及圆锥滚子轴承3b的局部区域。外圈7b的端面15b具有用于固定径向轴密封环17b的支承环21的容纳部19。支承环21是径向轴密封环17b的组成部分并且带有密封唇23。
容纳部19被开设于外圈7b的端面15b中。该容纳部19在所示的实施例中由环槽25和径向凸肩27构成。为了形成环槽25和径向凸肩27，可以例如在端面15b中开设或车削出一个阶梯，使得端面15b位于径向内侧的半个表面沿轴向回缩一段距离。在由此形成的阶梯区域中可作为补充地，如在本实施例中实现的那样，开设或车削出在端面15b位于径向内侧的半个表面上进一步沿轴向回缩的环槽25。环槽25在此可位于阶梯的区域内。结果也就是说在外圈7b的端面15b上形成L形的凹处。相对于滚动轴承1a或圆锥滚子轴承3b的标准结构尺寸，端面15b位于径向外侧的半个表面在此并没有沿轴向从滚动轴承1a或圆锥滚子轴承3b的端面突伸出，而是端面15b位于径向内侧的半个表面相对于标准结构尺寸沿轴向回缩，即端面15b位于径向内部的半个表面相比于内圈5b的端面29沿轴向位于滚动轴承1a或圆锥滚子轴承3b中的更深处。
在所示的实施例中，支承环21的外边缘区段31和施加在支承环21上(优选通过硫化胶合)的弹性体层区段33啮合到容纳部19或环槽25中或者啮合在径向凸肩27上。如图所示，支承环21环绕的外边缘区段31在其指向外的周向面35上配设有弹性体层区段。作为备选或补充，环绕的外边缘区段31可以在其指向内的周向面37和/或在其轴向端面39上配设有弹性体层区段。弹性体层区段33与外边缘区段31一起啮合到环槽25中。
支承环21优选由金属，尤其是由深冲带钢制成。在所示的实施例中，支承环21具有圆环形表面41，该圆环形表面41直接贴靠在端面15b上，也就是说在按图2的实施形式中贴靠在外圈7b的端面15b位于径向内侧的半个表面上。支承环21的外边缘区段31在此由贴靠在外圈7b的端面15b上的机器构件，尤其是壳体盖43，形状配合地固定在外圈7b上，即固定在环槽25中。
在支承环21沿轴向延伸的外边缘区段31上连接有圆环形表面41，该圆环形表面41过渡为环形槽状的中部区段45，在该中部区段45上又连接有环形环绕的内边缘区段47。环形槽状的中部区段45在本实施例中沿轴向远离外圈7b的端面15b地向外突出。在此，滚动轴承保持架13可延伸至支承环21的环形槽状的中部区段45中。同时，支承环21的内边缘区段47可延伸至圆锥滚子11的外端面49下方。
内边缘区段47终止在与内圈5b的外周向面51相隔一定距离处。在支承环21的环形环绕的内边缘区段47的端部设置有密封唇23。密封唇23具有密封边棱53，其密封地贴靠在内圈5b的外周向面51上。密封唇23配设有拉力弹簧55。
在图3中以半剖面示出了按本发明的滚动轴承装置1的第二种实施形式。滚动轴承装置1像图1那样以形式为密封式四列圆锥滚子轴承3的滚动轴承1a为例进行阐述。所述四列圆锥滚子轴承3具有两个沿轴向并排布置的双列圆锥滚子轴承3a和3b。每个双列圆锥滚子轴承3a和3b具有单独的内圈5a、5b和两个外圈7a、9a和7b、9b。沿每个外圈7a、9a和7b、9b的每个外圈滚道和内圈5a、5b的内圈滚道布置有滚动体11。每个单独的圆锥滚子轴承3的滚动体11借助滚动轴承保持架13以相互不变的间距被导引。在双列圆锥滚子轴承3a的第一端面15a和另一双列圆锥滚子轴承3b的第二端面15b上分别设置有按照第二种实施形式的径向轴密封环17c、17d。
在图4中以放大图示出了按第二种实施形式的径向轴密封环17b以及圆锥滚子轴承3b的局部区域。相对按图2的第一种实施形式，按图4的第二种实施形式具有在以下进行描述的变化。
在第二种实施形式中，支承环21的外边缘区段31不沿轴向而是沿径向延伸。在此，优选经过硫化胶合的弹性体层区段33从三面包围外边缘区段31。环槽25具有附加的楔形车削环形槽57。弹性体层区段33楔形的环形凸起59啮合到该附加的楔形车削环形槽57中。支承环21不是只在外边缘区段31的区域以及内边缘区段47的区域内具有弹性体层区段33，而是该弹性体层区段33在支承环21的整个外侧上延伸。在第二种实施形式中，内边缘区段47不沿径向弯折，而是只在轴向上延伸。在此，内边缘区段47配设有倒角61。在内边缘区段47或倒角61上成型有带有沿径向延伸的中间区段63的密封唇23。在第二种实施形式中，该密封唇23与弹性体层区段33连接或者成型在该弹性体层区段33上。
附图标记清单
1滚动轴承装置
3四列圆锥滚子轴承
3a、3b双列圆锥滚子轴承
5a、5b内圈
7a、7b外圈
9a、9b外圈
11滚动体
13滚动轴承保持架
15a第一端面
15b第二端面
17a、17b径向轴密封环
19容纳部
21支承环
23密封唇
25环槽
27径向凸肩
29端面
31外边缘区段
33弹性体层区段
35指向外的周向面
37指向内的周向面
39轴向端面
41圆环形表面
43壳体盖
45中部区段
47内边缘区段
49外端面
51外周向面
53密封边棱
55拉力弹簧
57楔形的车削环形槽
59楔形的环形凸起
61倒角
63中间区段

Claims (14)

1.一种滚动轴承装置，该滚动轴承装置具有至少一个带外圈(7a、7b、9a、9b)和内圈(5a、5b)和设置于其间的滚动体(11)的滚动轴承(1a)，以及该滚动轴承装置还具有带支承环(21)和密封唇(23)的径向轴密封环(17a、17b、17c、17d)，其特征在于，所述外圈(7a、7b)的至少一个端面(15a、15b)具有用于固定支承环(21)的容纳部(19)，所述支承环(21)尤其沿轴向远离所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)向外突出地延伸至所述内圈(5a、5b)的外周向面(51)，与所述支承环(21)相连的密封唇(23)在所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)的轴向内侧接触贴靠在所述内圈(5a、5b)的外周向面(51)上。
2.按权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)由金属，尤其是由深冲带钢制成，并且具有直接贴靠在所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)上的圆环形表面(41)。
3.按权利要求1或2所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述容纳部(19)具有开设于所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)中的环槽(25)和/或径向凸肩(27)，所述支承环(21)的外边缘区段(31)和/或施加在该支承环(21)上的弹性体层区段(33)啮合在所述环槽(25)内或者该径向凸肩(27)上。
4.按权利要求3所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述外圈(7a、7b)具有径向的车削环形槽(57)，所述弹性体层区段(33)对应的，尤其是径向的环形凸起(59)形状配合地啮合到所述车削环形槽(57)中。
5.按权利要求3或4所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述容纳部(19)具有开设于所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)中的、带轴向凹处的环槽(25)，所述支承环(21)沿轴向延伸的外边缘区段(31)啮合到所述轴向凹处中。
6.按权利要求5所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)的环绕的外边缘区段(31)在其指向内的周向面(37)上和/或在其轴向端面(39)上和/或在其指向外的周向面(35)上配设有弹性体层区段(33)，该弹性体层区段(33)与所述外边缘区段(31)一起啮合到所述环槽(25)中。
7.按权利要求1至6之一所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)具有环形地与所述内圈(5a、5b)的外周向面(51)间隔地环绕的内边缘区段(47)，所述密封唇(23)施加在该内边缘区段(47)上。
8.按权利要求7所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述密封唇(23)沿轴向在所述支承环(21)的内边缘区段(47)之外贴靠在所述内圈(5a、5b)的外周向面(51)上。
9.按权利要求8所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述密封唇(23)配设有拉力弹簧(55)。
10.按权利要求1至9之一所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)具有沿轴向延伸的外边缘区段(31)、沿径向延伸的内边缘区段(47)和环形槽状的中部区段(45)，该中部区段(45)尤其沿轴向远离所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)地向外突出。
11.按权利要求10所述的滚动轴承装置，其特征在于，滚动轴承保持架(13)延伸至所述支承环(21)的环形槽状的中部区段(45)内。
12.按权利要求1至11之一所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述至少一个滚动轴承(1a)是圆锥滚子轴承(3)，尤其是四列圆锥滚子轴承(3)。
13.按权利要求12所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)的内边缘区段(47)延伸至圆锥滚子(11)的外端面(49)下方。
14.按权利要求1至13之一所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述支承环(21)的外边缘区段(31)形状配合地由贴靠在所述外圈(7a、7b)的端面(15a、15b)上的机器构件，尤其是壳体盖(43)固定在所述外圈(7a、7b)上，尤其是固定在所述环槽(25)中。
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