CN100432463C - 密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封件，用于在滚动轴承上的皮带轮(1)。为此，密封罩(19a)在外侧与滚动轴承(2)相关联，并且在端面盖住滚动轴承(2)，还与从外侧包围滚动轴承(2)的轮毂(9)连接。在另一侧滚动轴承(2)具有密封盘(24a)，其同样固定在轮毂(9)上。一方面在轮毂(9)与密封盘(24a)之间、另一方面在轮毂(9)与密封罩(19a)之间均相互一致地设置了单独的密封垫圈。密封盘(24a)在中央开口区域中配备了弹性的、与外壳(5)密封相连的第三密封衬垫(29)，其中，第三密封衬垫(29)的支撑力随着滚动轴承(2)的转速增大而减小。

Description

密封件
技术领域
本发明涉及一种用于滚动轴承的密封件，其中的滚动轴承尤其在牵引工具驱动装置的导向轮、张紧轮或皮带轮中使用。该密封件包括杯形的密封罩以及端面在滚动轴承上延伸的密封盘，它们一致地从外侧固定在包围滚动轴承并旋转的轮毂上。密封盘在内侧与抗扭的外壳共同作用，在外壳上定位滚动轴承的内轴承环。
背景技术
滚动轴承的功能和使用寿命特别通过密封的质量来确定。汽车制造商提高要求，为了汽车的使用寿命设计例如用于内燃机的牵引工具驱动的轴承。
专利文献DE 41 33 777 C2公开了一种用于滚动轴承的密封件，其集成在牵引工具驱动的张紧轮中。已知的密封件在滚动体的两侧包括密封盘，它们定位在旋转的外轴承环上并且在内侧摩擦的支撑在内轴承环上。一种这样的密封件对滚动轴承具有有限的保护，在注射水或者污染物进入滚动轴承中或者润滑剂从滚动轴承中离开的方面。例如这种已知的密封件不适宜用于野外行驶的汽车中，这种汽车受到水的冲刷，并且大量的污染物进入到为内燃机设置的安装空间中。
为了改善滚动轴承密封件的密封质量，已知使用外罩作为措施，通过外罩滚动轴承部分地从端侧被盖住。例如DE 953 597示出的一种密封件，其包括两个分开的弹性密封件，它们的密封唇滑动地支撑在包围轴的套管上。另外密封件可以首先设置成两个互相分开设置的盖盘或者密封盘。在外侧规定一个与外壳固定的盖盘，通过它的中心开口引导轴。一个第二个旋转设置的密封盘位置固定在轴上。用于滚动轴承的已知密封件的结构要求大的结构长度并且另外通过两个滑动设置的密封唇引起大量的放热，其对滚动轴承的使用寿命产生不利的影响。
在DE 102 09 673 A1中，在牵引工具驱动装置的导向轮、皮带轮中使用的滚动轴承的密封件含有密封罩以及端面在滚动轴承上延伸的密封盘，它们一致地杯形构成并在外侧固定在包围滚动轴承的轮毂上。在这些由塑料制成的组件上为了形成一体的构造单元而喷注了密封元件，密封元件在已安装状态中密封地支承在轮毂上。
发明内容
针对于已知解决方案的缺点，本发明的任务在于以紧凑的结构实现便宜制造用于滚动轴承的密封件，具有高的密封质量，没有不利的摩擦热。
根据本发明，一方面在密封盘和轮毂之间、另一方面在轮毂与密封罩之间设有单独的、位置固定的密封垫圈作为密封件，其有效地密封在这两个零件之间的调整的密封间隙。此外，密封盘在内侧，在中心开口的区域中借助弹性的密封衬垫或者弹性的密封介质与外壳密封地相连。密封盘内侧配有弹性密封衬垫的这种设计使得密封衬垫的支撑力随着滚动轴承转速的增大而持续减小。
按照本发明的密封方案尤其适用于滚动轴承的密封件，所述轴承用于悬臂式的零件。在这种情况下在轮毂和抗扭设置的外壳之间设置有根据本发明的密封盘，并且在滚动轴承的相对的面上设置有密封罩。通过密封罩，滚动轴承在端面被完全盖住，包括固定悬臂式零件或滚动轴承所要求的螺栓连接。
根据本发明的密封件的特色是高的密封质量和紧凑的结构。这种密封件的设计另外允许成本便宜地制造以及简单地装配。此外根据本发明的密封盘与内侧密封件一起如此实现，使得不产生支撑力或者产生随着转速增加而减小的支撑力。与此相关地，主要减小摩擦热，这对滚动轴承的使用寿命产生正面的影响。
有利的根据本发明的密封件指定用于由内燃机的牵引工具驱动的导向轮、带张紧轮或者通常张紧轮或者皮带轮所用的滚动轴承。通过根据本发明的密封件取得的密封质量改善操纵性能，允许汽车的水通过并且抵挡大的污染物进入。另外根据本发明的密封件允许牵引工具驱动短暂有限的插入水下，牵引工具驱动的机组或者零件包括安装在滚动轴承上的皮带轮。
根据本发明的密封罩和密封盘的实施例规定，这些零件在外侧设有轴向突出的、至少部分圆周分布设置的档边。这些与密封罩或者密封盘成直角设置的档边用于在轮毂上固定，该轮毂在外侧包围滚动轴承。有利地提供，为了固定密封盘和密封罩，档边在部分区域搭接在轮毂上，该轮毂在外侧包围滚动轴承。弹性构成的档边如此构成，使得轮毂的直径大于档边的内径，从而使得在安装情况中密封盘或者密封罩力接合地固定在轮毂上。对于力接合的固定的补充和/或替换，本发明包括形式接合的固定。因此档边在内侧至少设有凸起，其在安装位置中形式接合地咬合在属于轮毂的环形槽。在需要的时候可以令档边设有多个轴向互相分开的凸起，其与轮毂相应互补构成并设置的环形槽一致。
根据本发明的密封件的效果有利地规定，为了获得两级的滚动轴承密封，密封盘或密封罩与通常在滚动轴承上使用的密封衬垫组合。转动且位置固定的密封衬垫或密封元件通常直接与滚动轴承相连，特别在外轴承环上，它们例如通过密封唇和较小支撑力的拖拉或者在保持密封间隙的情况下与固定的内轴承环相连。这种已知的在轴承环之间使用并且因此集成在滚动轴承中的密封元件是第一密封级，其与根据本发明预备的密封件组合以构成两级密封。
为了在密封罩和轮毂之间或者在密封盘和轮毂之间达到最佳的密封，本发明提供弹性的单独的密封衬垫。作为密封衬垫，特别是圆橡皮垫圈或者O形环的特征在于，其在安装位置中支撑在轮毂的端面或者密封罩或者密封盘的底板上。在外侧单独的密封衬垫被密封罩或者密封盘的圆柱形的、轴向突出的档边引导。
为了获得位置确定的安装位置，本发明另外包括限定的、用于弹性密封衬垫的安装空间。为此而设有在径向外侧被档边限制并且在径向内侧被突缘限制并且在轴向上定位的安装空间，其指定用于接收弹性密封衬垫。
安装空间有利地设有中间设置的环形凸起，其上支撑密封衬垫。轴向突出、端侧倒圆的凸起在安装位置中形式接合地嵌入到密封衬垫中。由于在凸起和密封衬垫之间小的接触表面，凸起本身在不利的公差范围的情况下能够刺入密封衬垫中足够深，以便达到足够的密封质量。
优选地，本发明包括由塑料制成的密封盘或者密封罩，其中一种成本低廉的注塑方法特别适合于大的零件数量。或者密封盘或者密封罩通过拉深方法由金属材料制成。
本发明的另一个优选的实施例涉及在密封盘的中心开口的区域中的内面上的弹性密封衬垫的实施例。这个密封衬垫的密封唇在这种情况下在端面设有外侧设置的凸起，其构成附加块。凸起如此设置，使得在凸起的重心产生的离心力产生一个分力，其随着转速的增大从支承表面连续上升。因此密封唇在所属的外壳圆柱形部分上的支撑力或支承力(Anlagekraft)减小。该措施在内燃机的停止状态下提供高的密封质量，其中具有最大支撑力的密封唇位于相应的接触表面上。在旋转密封件的情况下，即例如内燃机运转的情况下，产生密封唇的支撑力，其以离心力为条件随着转速增大而连续减小。通过密封唇的凸起形状，可以直接影响密封衬垫的工作方式。密封唇的支承力特别容易受到凸起的质量和凸起到径向侧板或者密封唇的旋转中心的轴向距离的影响。密封唇的由离心力产生的移动具有以下优点，即在运行状态下，特别是在高转速的情况下，在密封唇和所属的接触面之间出现的滑动接触如此程度地减小，以便不产生有害的摩擦以及与之相关的放热。另一方面在内燃机和滚动轴承的停止状态下提供高的密封质量，其例如也通过极限测试，完全浸入在水池中。
密封盘的根据本发明的另一个实施例规定，设有凸起的密封唇不仅轴向向外而且轴向向内，即沿滚动轴承的方向设置。依据密封唇的布置，以离心力为条件产生沿顺时针或者逆时针方向作用的、绕密封唇的支点或旋转中心最大的圆形运动。
对于其密封唇含有轴向突出凸起的密封盘来说，在安装位置中密封唇嵌入在固定设置的外壳的轴向环形槽中。除了防护密封唇的安装位置之外，环形槽的外壁同时可以限制密封唇的由离心力引起的调整运动。
有利地，密封唇作为单独的零件固定在密封盘的径向向内定向的侧板上。为此，密封唇优选地具有外部的且圆周的环形槽，其中密封盘的侧板形式接合地配合。或者本发明包括直接在由塑料制成的密封盘的侧板上注塑的密封唇。
本发明的另一个实施例规定，在密封盘的径向向内定向的侧板的端部和固定外壳的圆柱形部分之间设有作为密封件的弹性介质。在这种情况下弹性介质填满环形间隙，该环形间隙形成在密封盘的侧板的自由端和外壳的圆柱形部分之间。因此可以在圆柱形的部分上防转动地设置装有弹性介质且具有U形横截面轮廓的环形元件，其中嵌入有密封盘的侧板端。
密封盘的径向侧板优选地在端侧成直角地折叠以构成轴向突出的、圆柱形的档边。在安装位置中，档边有利地在部分区域嵌入到外壳的轴向环形槽中。在这种情况下用弹性介质填充环形槽，弹性介质的特性确保在短的运行时间之后在档边和弹性介质之间的最可能不接触的设备(Anlage)。因此避免了弹性介质的不利的加热，这导致密封失效并且另一方面不利地加热滚动轴承。
密封盘的档边和弹性介质一起以有利的方式构成曲径式密封片，通过它与内燃机的运行状态无关的有效地阻止水分进入或者污染物进入到滚动轴承中。
轴向突出的、与密封盘连接的档边实施例规定，档边在内侧是圆柱形的而在外侧是圆锥形的。这种结构对于制造密封盘的注塑方法可以实现期望的档边无毛边的圆锥形接触区，其对与弹性介质的共同作用产生有利的效果。
根据本发明使用一种根据DIN 51 502的润滑剂、优选SF 507或者KE 2/3K-10作为弹性介质。但是本发明不限于此，而是包括同样其他适合的可代替的弹性介质。
附图说明
根据附图示出三个不同的实施例详细地说明本发明。其中：
图1示出根据本发明用于滚动轴承的密封件结构，其包括密封罩和密封盘；
图2示出一种密封件，其与图1的密封件的区别在于密封盘通过密封介质与外壳密封；
图3示出密封罩结构，其中在轮毂和密封罩之间插入的弹性密封衬垫插入到径向由档边和突缘导向的安装空间中。
具体实施方式
图1以截面图示出悬臂式的皮带轮1，其中集成有滚动轴承2。在这种情况下内轴承环3借助于螺栓连接4抗扭并且位置固定地与固定设置的外壳5连接。在这种情况下内轴承环3在轴承连接4的定中心附件6上定中心并且支撑在外壳5的凸肩7上。外轴承环8被轮毂9包围，其中外轴承环8位置固定在径向向内定向的凸肩10a、10b上。轮毂9通过中间壁11以及圆周分布的腹板12与工作盘13连接，在该工作盘的外围面上在皮带轮1的安装状态下引导牵引工具。工作盘13与轮毂9构成一个零件，其有利地作为塑料注塑件构成，其中滚动轴承2作为嵌入件在加工过程中被从外面挤压包封。在轴承环3和8之间引导插入到保持架14中的滚动体15，其中滚动轴承2的部分填充润滑剂的内部空间16在两侧具有第一密封衬垫17a、17b。各个防转动定位在外轴承环8中的第一密封衬垫17a、17b通过密封唇18a、18b支撑在内轴承环3上。
为了获得滚动轴承2的两级密封，皮带轮1在外侧具有密封罩19a，其包括制成为杯形的、从外面成直角折叠的、轴向突出的档边20。各个通过槽21分开设置的档边20在密封罩19a的安装位置中力接合地支撑在轮毂9的圆柱形突缘22a。在包括螺栓连接4的滚动轴承2的整个端面上延伸的密封罩19a有利地由塑料制成，从而一方面具有重量优点，另一方面具有简单的安装。作为附加的措施，为了改善密封罩19a的密封，设有密封衬垫23a，其在密封罩19a的安装位置中支撑在轮毂9和密封罩的底板42之间并且被档边20从外面包围。优选地弹性的圆橡皮垫圈设置为第二密封衬垫23a，其在密封罩19a的安装位置中变形并且确保在轮毂9和密封罩19a之间有效的密封。
在对着外壳5的侧面上，滚动轴承2设有密封盘24a，其与密封罩19a一致通过档边25力接合地固定在轮毂9的突缘22b。此外在密封盘24a和轮毂9的端面之间定位有第二密封衬垫23b。密封罩19a构成径向向内定向的侧板26，其在保持环状间隙28情况下一直引导到外壳5的圆柱形部分27上。密封盘24a的侧板26在内侧设有弹性的第三密封衬垫29，其咬住密封盘24a的侧板26或者在侧板26处被削尖。通过密封唇30，第三密封衬垫29支撑在外壳5的圆柱形部分27上。
在自由端密封唇30在外侧设有凸起31，其构成密封唇30的附加块。凸起31导致密封唇30的支撑力随着皮带轮1的转速的增大而减小。在凸起31的重心产生的离心力引起沿箭头、即沿顺时针方向的从外壳5的圆柱形部分27开始的密封唇30的有效的调整运动。因此随着皮带轮1转速的增大而减小密封唇30的支撑力，并且同时减小外壳5以及与之连接的滚动轴承2的由于摩擦产生的加热。密封唇30咬合在外壳5的环形槽32中，其中环形槽32的外壁33示出密封唇30的调整运动的边界，该密封唇随着滚动轴承2转速的增加沿顺时针方向移动到外壁33上。
图2示出皮带轮1，它的密封盘24b设计得与图1的密封盘24a不同。在密封盘24b的径向侧板26上连接有轴向突出且接合在环形槽28中的档边34。在这种情况下，环形槽28通过弹性介质35，特别通过润滑剂填充，其中接合档边34。档边34在内侧设计成圆柱形的而在外侧设计为圆锥形的。弹性介质35的密度允许在一定的开始进入阶段之后在档边34和弹性介质35之间产生无接触的窄的密封间隙。因此取得优化的密封效果，并且避免不利的放热。档边34与弹性介质35的共同作用可以构成曲径式密封片36，其有利地确保高的密封质量。
在图3中示出皮带轮1的密封罩19b，通过它能够获得第二密封衬垫23a改善的位置定位。密封罩19b定义用于第二密封衬垫23a的安装空间38，其在外面被档边20限制并且在径向内侧被突缘37限制。档边20与从底板42开始的向内偏移设置的突缘37一起径向限制用于第二密封衬垫23a的安装空间38。一个从密封罩19b在安装空间38区域的底板42开始的、轴向突出的防滑块39由于较小的接触面积而局部地插入到第二密封衬垫23a中，并且可以在轮毂9和密封罩19b之间的不利的公差范围的条件下提供在轮毂9和密封罩19b之间的足够最佳的密封效果。
图3另外示出密封罩19b与轮毂9的形式接合。因此，密封罩19b的档边20在内侧设有环形的凸起40，其在密封罩19b的安装位置中形式接合地插入到属于轮毂9的圆柱形突缘22a的环形槽41中。为了获得改善的密封质量而借助于轴向防滑块39的措施以及为了将密封罩19b固定在轮毂9上而借助于径向凸起40的措施在图3中示出，这些措施可以直接用于密封盘24b。
附图标记
1皮带轮                       24a密封盘
2滚动轴承                     24b密封盘
3轴承环                       25档边
4螺栓连接                     26侧板
5外壳                35       27部分
6定中心附件                   28环状间隙
7凸肩                         29第三密封衬垫
8轴承环                       30密封唇
9轮毂                         31凸起
10a凸肩              40       32环形槽
10b凸肩                       33外壁
11中间壁                      34档边
12腹板                        35介质(弹性的)
13工作盘                      36曲径式密封片
14保持架             45       37突缘
15滚动体                      38安装空间
16内部空间                    39防滑块
17a第一密封衬垫               40凸起
17b第一密封衬垫               41环形槽
18a密封唇            50       42底板
18b密封唇
19a密封罩
19b密封罩
20档边
21槽
22a突缘
22b突缘
23a第二密封衬垫
23b第二密封衬垫

Claims (18)

1.一种用于滚动轴承(2)的密封件，该密封件包括密封盘(24a、24b)与呈杯形的密封罩(19a，19b)，它们一致地在外侧固定在包围滚动轴承(2)的旋转的轮毂(9)上，其中，密封盘(24a，24b)在内侧与抗扭的外壳(5)共同作用并被定位在滚动轴承(2)的内轴承环(3)上，并且密封罩(19a，19b)将滚动轴承(2)从端面遮盖，其特征在于，一方面在轮毂(9)与密封盘(24a、24b)之间、另一方面在轮毂(9)与密封罩(19a，19b)之间均设有单独的、位置固定的密封垫圈，并且密封盘(24a、24b)在内侧在中央开口区域中借助于弹性的第三密封衬垫(29)或弹性介质(35)与外壳(5)密封地连接，其中第三密封衬垫(29)的支撑力随着滚动轴承的转速增大而减小。
2.如权利要求1所述的密封件，其中所述滚动轴承用于牵引工具驱动装置的导向轮、张紧轮或皮带轮中。
3.如权利要求1所述的密封件，其中密封罩(19a、19b)和密封盘(24a、24b)各自在外侧具有轴向突出的档边(20)，该档边或者环绕地由槽(21)分开或者部分在圆周分布地设置，密封罩(19a、19b)和密封盘(24a、24b)通过该档边力接合地固定在轮毂(9)上，其中档边(20)具有至少一个径向向内突出的凸起(40)，其形式接合地咬合相关联的轮毂(20)的环形槽(41)。
4.如权利要求1所述的密封件，其与首先直接插入在滚动轴承(2)的内轴承环(3)与外轴承环(8)之间的第一密封衬垫(17a，17b)一起构成两级的密封。
5.如权利要求1所述的密封件，其中在轮毂(9)和密封盘(24a、24b)的径向侧板(26)之间或者在轮毂(9)和密封罩(19a、19b)的底板(42)之间使用作为O形环或者圆橡皮垫圈构成的第二密封衬垫(23a、23b)作为弹性的密封垫圈。
6.如权利要求5所述的密封件，其中，第二密封衬垫(23a，23b)设置在径向外由档边(20)限制并且径向内由从底板(42)轴向突出的突缘(37)限制的安装空间(38)中或者密封罩(19b)或密封盘(24b)的接收空间中。
7.如权利要求6所述的密封件，其中，设置在轮毂与密封罩之间的第二密封衬垫(23a)在安装位置中支撑在在底板侧设置的、轴向突入到安装空间(38)的环形防滑块(39)上。
8.如权利要求1所述的密封件，其中密封罩(19a、19b)和密封盘(24a、24b)由塑料制成。
9.如权利要求1所述的密封件，其中，在密封盘(24a)的安装位置中，第三密封衬垫(29)通过轴向对准的密封唇(30)密封地支撑在外壳(5)的圆柱形部分(27)上。
10.如权利要求9所述的密封件，其中，第三密封衬垫(29)的密封唇(30)在端侧具有向外定向的凸起(31)，其如此设置，使得在凸起(31)的重心产生的离心力能引起依据密封唇(30)的安装位置沿顺时针或逆时针作用的、减小密封唇(30)的支撑力的分力。
11.如权利要求9所述的密封件，其中，第三密封衬垫(29)的密封唇(30)在安装位置中插入到外壳(5)的轴向环形槽(32)中，其中环形槽(32)的径向外壁(33)限制密封唇(30)的离心力引起的调整。
12.如权利要求9所述的密封件，其中，第三密封衬垫(29)与弹性的密封唇(30)一起注塑或者形式接合地咬合到密封盘(24a、24b)的径向向内定向的侧板(26)上。
13.如权利要求1所述的密封件，其中密封盘(24b)的径向向内定向的侧板(26)在端侧成直角地折叠并且构成轴向突出的档边(34)，该档边在安装位置中带有间隙地插入到外壳(5)的环形槽(32)中。
14.如权利要求13所述的密封件，其中具有径向向内定向的侧板(26)的密封盘(24b)在保持由弹性介质(35)充满的环形间隙(28)的情况下，被引导到外壳(5)的圆柱形部分(27)。
15.如权利要求14所述的密封件，其中，密封盘(24b)的轴向突出的圆柱形的档边(34)插入到由润滑剂或者弹性介质(35)填充的环形槽(32)。
16.如权利要求14所述的密封件，其中弹性介质(35)与密封盘(24b)的档边(34)一起构成曲径式密封片(36)。
17.如权利要求16所述的密封件，其中密封盘(24b)的档边(34)在内侧是圆柱形的并且在外侧是圆锥形的。
18.如权利要求14所述的密封件，其中在环形间隙(28)或环形槽(32)中使用根据DIN 51 502的润滑剂作为弹性介质(35)。
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