CN1892061B - 密封的滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承(1)，其通过密封盘(6)密封，该密封盘构成一个摩擦密封和两个间隙密封。通过支撑摩擦密封(15)的弹性支撑部分(14)的回转点(A)和重心(S)的沿轴向方向互相隔开的位置，摩擦密封在转速增加时被加载具有向外作用的轴向力的离心力，从而摩擦密封唇口(15)在转速升高时以更小的力紧贴。

Description

密封的滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承，特别是深沟球轴承，其具有安装在轴承内环和轴承外环之间并且由衬板和弹性的密封材料组成的密封盘，该密封盘设置在两个轴承环中一个的环绕的环形槽中，其中密封盘在它的另一端具有弹性支撑部分，从该支撑部分上出来两个密封唇口，这两个密封唇口与设置在另一个轴承环中的底切互相作用，其中底切这样不对称地设计，使得构成连接于滚道区域的第一凸肩和外面的第二凸肩，所述凸肩直径互不相同，其中轴向向内定向的第一密封唇口摩擦地紧贴在底切的内壁上并且轴向向外定向的第二密封唇口与外面的凸肩构成第一间隙密封并且径向上与前两个密封唇口隔开设置有向内定向的第三密封唇口，该密封唇口与第一凸肩构成第二间隙密封。
背景技术
从JP2003-227521A1中已知一种用于滚动轴承的这样的密封理念。在该公开的图1和2中示出深沟球轴承，其中密封盘***到轴承外环中环绕的环形槽中。该密封盘由金属衬板组成，该衬板被弹性的密封材料压力注塑包封。该密封盘在远离外环的端部上具有弹性支撑部分，从该支撑部分分出两个密封唇口。此外，密封盘设有另外的第三密封唇口，其中所有三个密封唇口与在内环中设置的底切互相作用。在内环中的底切不对称地构造，所以内环具有两个直径不同的凸肩。一方面第一凸肩，其直接连接于滚道区域；并且另一方面第二凸肩，其在它的轴向端部上限制内环并且具有比第一凸肩的直径小的直径。第三密封唇口与底切这样共同作用，使得实现一个摩擦密封和两个间隙密封。摩擦密封通过紧贴在凹口的壁上的第一密封唇口构成。第一间隙密封通过轴向向外定向的第二密封唇口构成，该密封唇口以一定距离覆盖在轴承内环外面的凸肩上。最后第二间隙密封通过径向向内的第三密封唇口构成，其以一定距离覆盖轴承内环的第一个连接于滚道区域的凸肩。
在这种理念中特别的缺点在于，在未装配的状态下带有前面两个密封唇口的支撑部分向内倾斜，其中可以测量相对于垂直于旋转轴的平面的倾斜度。通过该倾斜度可以保证，在装配状态下的第一密封唇口以预压力紧贴在轴承内环中的凹口的侧壁上。这导致，随着转速增加由于第一密封唇口在凹口的内壁上的不变的相等的压紧力会产生增大的摩擦，这伴随忍受不住的大量摩擦热。这能够导致，轴承温度以不允许的方式升高，这导致润滑油的损失，从而直接影响滚动轴承的使用寿命。
发明内容
因此针对已知技术的缺点，本发明以下面的任务为基础，即提供一种用于滚动轴承的密封件，通过该密封件实现摩擦密封唇口的与转速有关的预压力。
根据本发明该任务通过一种滚动轴承完成，其具有安装在轴承内环和轴承外环之间并且由衬板和弹性密封材料组成的密封盘，该密封盘设置在两个轴承环之一的环绕的环形槽中，其中密封盘在它的另一端具有弹性支撑部分，从该支撑部分上出来两个密封唇口，这两个密封唇口与设置在另一个轴承环中的底切互相作用，其中底切这样不对称地设计，使得构成连接于滚道区域的第一凸肩和外面的第二凸肩，第一凸肩与第二凸肩直径互不相同，其中轴向向内定向的第一密封唇口摩擦地紧贴在底切的内壁上，并且轴向向外定向的第二密封唇口与外面的凸肩构成第一间隙密封，并且与前两个密封唇口径向隔开设置有向内定向的第三密封唇口，该密封唇口与第一凸肩构成第二间隙密封.在安装状态下的弹性支撑部分相对于与滚动轴承的旋转轴垂直的平面E沿径向向内方向在轴向上向内倾斜，其中在弹性支撑部分的横截面中的轮廓中心在到第三密封唇口的过渡上设置有回转点，弹性支撑部分能够围绕该回转点轴向偏转，并且该回转点A和弹性支撑部分的横截面的与该回转点径向隔开设置的重心S沿轴向方向向外互相偏移数量a，从而当滚动轴承旋转时，作用在重心S的离心力分解出沿轴向方向向外的作用在第一摩擦密封唇口上的力分量.
密封盘的上述设计方案因此实现在底切的壁上的第一密封唇口的离心力调节的预压力的支撑。通过支撑部分向内的倾斜和通过回转点A与重心S的轴向偏移，在第一密封唇口和底切之间的压紧力随着由旋转产生的离心力的增加而降低。因此同样在高转速时由于小的摩擦轴承不会通过接触变热，这对于润滑介质的存储和滚动轴承的整个使用寿命都有积极效果。第一密封唇口可柔性弯曲地连接于弹性支撑部分上并且处于轻的预应力下，其中第一密封唇口的弯曲刚度如此设计，以便在轴承的整个转速范围上保证最好的密封唇口的接触。
根据本发明的一个方面，第一密封唇口与回转点A的径向距离L和支撑部分的厚度t构成下列比例关系：3≤L/t≤6。
通过第一密封唇口的力臂长度相对于支撑部分的宽度的这种比例关系，最后提到的刚度被定义，其中当轴承转速相同时随着比例关系增大密封唇口被更大地卸载。
根据本发明的一个方面，径向距离L和轴向数量a构成下列比例关系：10＜L/a＜150。
通过这种比例关系，控制在各个作用点中的接触力和离心力的相互作用。这意味着，在相同的轴承转速时通过比例关系变大，实现摩擦密封唇口从凹口棱中的更轻的提升。
根据本发明的一个方面，在重心S与第二密封唇口的端部之间的轴向距离k和在重心S与第一密封唇口的端部之间的轴向距离m构成下列比例关系：1＜k/m＜180。
在相同的轴承转速时通过升高的比例关系提高离心力的影响，这意味着摩擦密封唇口较早地提升。密封件的设计借助于前述比例关系如此设计，使得即使在最大转速时作为动态密封唇口的第一摩擦密封唇口总是仍然紧贴。这已经导致在与磨损特性直接的关联的温度增加和在密封唇口上的摩擦力的大小方面的有利的特性。
根据本发明的另一个方面，密封盘的构造为盘型的衬板至少一侧由弹性密封材料包围并且衬板在一端具有有角度的挡边并且在另一端上具有沿底切的方向倾斜的柄。通过密封盘的这种结构设计保证密封盘足够的强度或刚度。
最后根据本发明的最后的方面，根据本发明密封的滚动轴承应用于张紧***的张紧轮或导向轮。这样的滚子能够承受非常高的负载，特别地在能涉水的汽车中同样在非常困难的条件下要求密封件的没有缺陷的功能。
附图说明
根据下面的实施例详细地说明本发明。附图表示：
图1示出穿过根据本发明的密封件的深沟球轴承的部分纵向剖视图；
图2示出弹性支撑部分的放大侧视图；以及
图3示出摩擦的密封唇口依据转速的特性曲线图。
具体实施方式
在图1中示出构造为深沟球轴承的滚动轴承1，在该滚动轴承的轴承外环2和该滚动轴承的轴承内环1之间构造为球的滚动体4在未详细示出的滚道上滚动，这些滚动体在未示出的保持架中运行。容纳滚动体4并且位于两个轴承环2和3之间的空间7向外通过密封盘6密封。该密封盘6由衬板8和弹性密封材料11组成，该衬板在上端具有径向向内弯曲的挡边9并且在下端具有沿底切18的方向倾斜的柄10。密封材料11在上端具有加厚部12，密封盘6通过该加厚部被形式接合和/或力接合地***到轴承外环2的环绕的环形槽13中。这意味着，在有利的实施例中轴承外环2能够绕着轴承轴5旋转，而轴承内环3固定地设置。当滚动轴承1的轴承外环2设有未示出的皮带轮时，产生上述情况，其中皮带轮构成牵引工具驱动的皮带的摩擦面。
皮带轮6在下端具有弹性支撑部分14，从该支撑部分14分出两个密封唇口15、16。一个是紧贴在底切18的壁17上的摩擦的密封唇口15。另一个是与第二凸肩19构成第一间隙密封的第二密封唇口16。底切18如此设置在轴承内环3中，使得在左侧设置的连接于滚动体4的滚道的第一凸肩20具有比第二凸肩19更大的直径。在密封唇口15、16上面存在第三密封唇口21，其沿径向方向向内定向并且与第一凸肩20构成第二间隙密封。在本发明的意义上第三密封唇口21不再属于弹性支撑部分14。如图1所示，滚动轴承1通过带有它的总共三个密封的密封盘6非常良好地被保护。在第一凸肩20和第三密封唇口21之间的第二间隙密封特别导致从滚动体4中流出的油脂又被向回引导。由第二密封唇口16和第二凸肩19构成的第一间隙密封导致从外面注入的湿气或者注入的污染物仅仅以非常小的程度到达摩擦的密封，该摩擦的密封由第一密封唇口15和底切18的壁17构成。
接着说明根据本发明的密封的作用方式，其中特别参考用于解释使用术语的图2。
在第三密封唇口21的下面沿径向方向设置的零件应该理解为密封盘6的弹性支撑部分14。弹性支撑部分14由底座22组成，该底座在垂直于旋转轴5设置的平面E的对面沿径向方向向内倾斜角度α设置。在左侧第一摩擦密封唇口15连接于底座22的下端，而在右侧沿径向方向向上偏移形成指向径向外面的第二密封唇口16。
通过A表示弹性支撑部分14的回转点的位置，该点在轴承外环2转动时产生。由图2可以看出，回转点A设置在弹性支撑部分的横截面中的轮廓中心且在到第三密封唇口21的过渡上。通过S表示由支撑部分14构成的重心的位置。通过直径D1表示支撑部分14的直径，其中基准点是它的回转点A。通过D2表示第一密封唇口15的接触点的直径，该密封唇口紧贴在底切18的内壁17。D3表示第一密封唇口15的内径，而通过D4表示重心S的直径的位置。通过L表示弹性支撑部分14的回转点A和密封唇口15的接触点之间的径向距离。t定义支撑部分14的厚度，正好是它的底座22的厚度。在支撑部分14的回转点A和重心S之间的轴向距离通过数量a表示。最后通过m和k表示密封唇口15或者密封唇口16的轴向长度，其中基准点总是支撑部分14的重心S。
如从图1和2中可以看出，弹性支撑部分14的重心S与它的回转点A沿径向方向隔开并且沿轴向方向向外偏移数量a.该距离a在装配位置中放大并且直接与角度α有关，该角度在装配后由支撑部分14相对于旋转轴5形成.通过重心S在装配条件下相对于回转点A改变的位置，摩擦的密封唇口15在壁17上的压紧力的大小通过离心力影响控制.通过滚动轴承1的增加的转速，也就是说通过旋转的轴承外环2和与该外环连接的密封盘6，由离心力产生的力的分量沿轴向方向向外作用，该力的分量逐渐减小第一密封唇口15的压紧力.因此保证，通过转速的增加减小在摩擦的第一密封唇口15上的压紧力，所以减小它的摩擦，因而这种轴承结构产生所述的优点.之后第一摩擦的密封唇口15动态地通过离心力影响控制，其中密封如此设计，使得即使在最大的转速时密封唇口15还是紧贴，但是具有小的压紧力.
在图3中以图解示出比例关系，如密封唇口出现的力或摩擦，当在图1中所示的带有在轴承外环2中设置的密封盘的滚动轴承1情况下轴承外环2或者轴承内环3旋转时。在用I表示的曲线中示出当轴承外环2转动时在密封唇口15上的作用力。明显的是，该力随着转速的增加而降低，因为通过离心力对在密封唇口15上的沿轴向作用的力产生影响。曲线II表示当轴承内环3转动时作用在密封唇口15上的相同的力。明显的是，在这种情况下力保持相等，因为不存在离心力影响。在曲线III中表示当轴承外环2转动时密封的摩擦效率。明显的是，摩擦功率随着转速增加首先上升，但随后又下降，因为沿轴向方向向外提起密封唇口15的力随着转速而增加。最后用IV表示的曲线示出在轴承内环3转动时摩擦功率也随着转速的增加而增加。
附图标记
1   滚动轴承
2   轴承外环
3   轴承内环
4   滚动体
5   旋转轴
6   密封盘
7   空间
8   衬板
9   挡边
10  柄
11  密封材料
12  加厚部
13  环形槽
14  弹性支撑部分
15  第一密封唇口
16  第二密封唇口
17  壁
18  底切
19  第二凸肩
20  第一凸肩
21  第三密封唇口
22  底座
A   支撑部分14的回转点的位置
S   支撑部分14的重心的位置
D1  支撑部分14的直径
D2  密封唇口15的接触点的直径
D3  密封唇口15的内径
D4  重心S的外径的位置
L  在密封唇口15的接触点和回转点A之间的径向距离
t  支撑部分14的厚度
a  在支撑部分14的回转点A和支撑部分14的重心S之间的轴向距离
m  密封唇口15关于重心S的轴向长度
k  密封唇口17关于重心S的轴向长度
曲线I在轴承外环2旋转时的密封唇口力
曲线II在轴承内环3旋转时的密封唇口力
曲线III在轴承外环2旋转时的摩擦功率
曲线IV在轴承内环3旋转时的摩擦功率
E  平面

Claims (6)

1.滚动轴承(1)，具有安装在轴承内环(3)和轴承外环(2)之间并且由衬板(8)和弹性密封材料(11)组成的密封盘(6)，该密封盘的一端设置在两个轴承环(2、3)之一的环绕的环形槽(13)中并且另一端具有弹性支撑部分(14)，从该支撑部分上出来两个密封唇口(15、16)，这两个密封唇口与设置在另一个轴承环(3)中的底切(18)互相作用，其中底切(18)这样不对称地设计，使得构成连接于滚道区域的第一凸肩(20)和外面的第二凸肩(19)，所述凸肩直径互不相同，其中轴向向内定向的第一密封唇口(15)摩擦地紧贴在底切(18)的内壁(17)上，轴向向外定向的第二密封唇口(16)与外面的凸肩(19)构成第一间隙密封，并且一个向内定向的第三密封唇口(21)与前两个密封唇口(15、16)径向隔开设置，该第三密封唇口与第一凸肩(20)构成第二间隙密封，其特征在于，弹性支撑部分(14)在安装状态下相对于与滚动轴承(1)的旋转轴(5)垂直的平面(E)沿径向向内方向在轴向上向内倾斜，其中所述弹性支撑部分(14)的横截面中的轮廓中心在到所述第三密封唇口(21)的过渡上设置有回转点(A)，所述弹性支撑部分(14)能够围绕该回转点轴向偏转，并且该回转点(A)和弹性支撑部分(14)的横截面的与该回转点径向隔开设置的重心(S)沿轴向方向向外互相偏移一个量(a)，使得当滚动轴承(1)旋转时，作用在重心(S)中的离心力分解出沿轴向方向向外的作用在第一摩擦密封唇口(15)上的力分量。
2.如权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该滚动轴承是深沟球轴承。
3.如权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，第一密封唇口(15)与回转点(A)的径向距离(L)和支撑部分(14)的厚度(t)构成下列比例关系：3≤L/t≤6。
4.如权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，径向距离(L)和轴向量(a)构成下列比例关系：10＜L/a＜150。
5.如权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，在重心(S)与第二密封唇口(16)的端部之间的轴向距离(k)和在重心(S)与第一密封唇口(15)的端部之间的轴向距离(m)构成下列比例关系：1＜k/m＜180。
6.如权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，密封盘(6)的构造为盘型的衬板(8)至少一侧由弹性密封材料(11)包围，并且衬板(8)在一端具有有角度的挡边(9)并且在另一端上具有沿底切的方向倾斜的柄(10)。
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