CN102575774A - 非接触式密封环和密封设施 - Google Patents

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Abstract

总而言之，本发明涉及密封环，用于密封滚动轴承的滚动空间，其中，该密封环具有为了附着在第一轴承部件上而设置的、保持有弹性件的承载件(16)，并且该密封环借助于在弹性件上的径向密封唇口(15)或者轴向密封唇口(4、6)为了密封滚动空间设置在第一轴承部件和可相对于第一轴承部件转动的第二轴承部件之间，或者设置在第一轴承部件和另外的附着到第二轴承部件上、可相对第一轴承部件运动的构件之间。目标在于提供成本高效的、易于安装的并且低摩擦的密封环或者说密封设施。为此应用了润滑介质环(10)，该润滑介质环由密封唇口(6)中的环形槽(14)形成和保持，并且另一方面至少由第二轴承部件(7)或者构件保持，但是该润滑介质环也可以被成形，从而该润滑介质环封闭在密封唇口和第二轴承部件或者说构件之间的间隙。

Description

非接触式密封环和密封设施
技术领域
本发明涉及密封环，用于密封滚动轴承的滚动空间，其中，该密封环具有为了附着在第一轴承部件上而设置的、保持了弹性件的承载件，并且该密封环借助于在弹性件上的径向或者轴向密封唇口为了密封滚动空间设置在第一轴承部件和可相对于第一轴承部件转动的第二轴承部件之间，或者设置在第一轴承部件和另外的附着到第二轴承部件上、可相对第一轴承部件运动的构件之间。本发明此外涉及具有这种密封环的密封设施。
背景技术
这种密封环或者说这种密封设施应用在滚动轴承中，滚动轴承的滚动空间必须与外部环境隔离或者说密封。在此产生的问题是，第一轴承部件相对第二轴承部件相对运动，其中，在这些轴承部件之间放置有滚动体，这些滚动体将负荷从第一轴承部件传递到第二轴承部件上或者反过来传递。在此情况下，滚动体处在滚动空间中，也就是说，在如下空间中，该空间必须与环境密封，并且该空间通常由所述两个轴承部件以及必要时由其他轴承部件或者构件被界限。
滚动空间尤其对污物是放开的，这些污物可能会导致点腐蚀效应(Pitting-Effekt)，也就是说，在轴承部件例如内圈或者外圈的滚动面上带来损伤，进而降低滚动轴承的使用寿命。同样水分的渗入是不利的，因为进入的锈蚀同样可以导致损伤在滚动体中的滚动面或者说滚动体。因而滚动轴承设有所谓的接触式密封设施，该接触式密封设施具有至少一个轴向或者径向的密封唇口，该密封唇口以接触的方式贴靠在可相对于密封唇口运动的轴承部件上。为了摩擦减少，贴靠面或者密封面被设有润滑介质，从而尽管有接触式密封装置但滚动轴承的摩擦系数保持得很小。然而摩擦依然会造成不利的能量消耗。
这种以接触方式经密封的车轮轴承例如被应用于轿车或者载重汽车的车轮轴承的领域。遗憾的是，该车轮轴承基于其摩擦系数带来很高的燃料消耗，先前已经尝试利用各种方法来降低该燃料消耗。然而在此，如果车轮轴承必须在非常严苛的工作条件下，例如在高的污染程度或者高的空气湿度的情况下使用，就始终要忍受高的摩擦系数。
由WO 2008/102505 A1公知了多种盒式密封装置，它们不仅应用了径向以接触方式贴靠的密封唇口，而且应用了轴向以接触方式贴靠的密封唇口，这些密封唇口由承载件保持并且贴靠在挡油环上。依赖于密封要求，接触式密封唇口的数量及其相对于滚动面的预张紧力被改变。
发明内容
本发明基于如下任务，即，提供成本高效、易于安装并且低摩擦的密封设施，其将滚动轴承、尤其是车轮轴承的合适的滚动空间与环境密封。
该任务在前述类型的密封环或者说密封设施的情况下通过如下方式被解决，即，为此密封唇口设置成与第二轴承部件或者与构件形成间隙，并且该密封唇口具有环形槽，用于构造封闭该间隙的润滑介质环。
本发明基于这样的认识，即，替代密封设施的接触式密封唇口不一定必须是间隙密封部，以防止污物颗粒和水分从滚动轴承环境渗入滚动空间。
用于密封滚动轴承的滚动空间的依据本发明的密封环为了附着设置在第一轴承部件上。这例如可以通过压配合在适当的半径选择的情况下发生或者通过在密封环上的橡胶卡合设备与在第一轴承部件上的槽结合发生。密封环具有承载件，该承载件设置用于保持弹性件，在该弹性件上成形有径向和/或轴向的密封唇口。与此相关，径向密封唇口意味着，唇口应当沿向滚动轴承的旋转轴线的径向方向相对于轴承部件或者构件以接触方式或者以非接触方式密封。相应地适用于轴向密封唇口，它们平行于旋转轴线起作用。也可以想到组合方式，也就是说，密封唇口不仅具有轴向组件也具有径向组件。
为此设置密封环在第一轴承部件和第二轴承部件之间密封，第二轴承部件可相对于第一轴承部件转动。这一方面通过保持了弹性件的承载件与弹性件的密封唇口结合发生。如果密封环例如插入在第一和第二轴承部件之间，那么该密封环已经是完整的密封设施，该密封设施必要时不需要例如挡油环这样的其他密封构件。
第一轴承部件例如是车轮轴承的固定外圈，并且第二轴承部件例如是车轮毂或者可转动的内圈，例如由轿车已经公开的那样。在载重汽车的情况下，第二轴承部件又固定地布置，并且第一轴承部件可转动地布置。在任何情况下，这两个轴承部件都是相对彼此转动地布置。
根据本发明设置，密封唇口与第二轴承部件或者与构件形成间隙。这首先满足了相应间隙密封装置的所有特性。然而，该密封唇口此外具有环形槽，用于构造封闭间隙的润滑介质环。该润滑介质环由润滑介质组成，并且该润滑介质环在其形状上由密封唇口或者说通过密封唇口的环形槽来确定。在工作状态下，该润滑介质环应当不仅通过环形槽被成形，而且也通过第二轴承部件或者构件被成形，该构件例如可以是密封设施的元件、尤其是挡油环。由此，该润滑介质环可以至少单侧地，也可以两侧地通过优选沿轴向方向指向的凹的形状形成，这些凹的形状各属于第一轴承部件和构件的可相对于彼此运动的轴承部件。通过润滑介质的稠度，尤其是通过其粘度确保了，润滑介质通过间隙在滚动空间方向上或者在相反方向上的流出被排除。在工作期间，润滑介质环不再由纯的润滑介质组成，而是可以随着时间的流逝增加了外来颗粒，从而粘度发生变化。在间隙宽度确定的情况下必须考虑这种粘度波动，从而可以在很大程度上阻止流出。
另一方面可以设想的是，允许了到滚动轴承的工作环境中或者说到密封设施(必要时具有收集沟槽)的位于前面的中间空间中的连续流出，以便设法做到从润滑介质环连续冲洗出外来颗粒，进而从长远来说恒定保持或者说可以有利地控制润滑介质环的密封作用。就此而言，位于间隙之前的收集沟槽是有意义的，这是因为该收集沟槽使得所冲洗出的污物颗粒的大量导出更容易并且由重力向下推送这些所冲洗出的污物颗粒由密封设施出去。
在有利的实施方式中，环形槽由密封唇口的第一隆起部在第二隆起部中形成。为此，这两个隆起部或者仅两个隆起部的其中一个适用于实现所期望的间隙宽度，通过如下方式，即，将隆起部相应靠近第二轴承部件或者构件地引入。与此相关也许有意义的是，间隙宽度越过密封唇口的环形槽发生改变，从而可以在有利的方向上引导所述流出。那么例如可以设想，第一隆起部形成比之第二隆起部更宽的间隙，因此例如在温度升高或者另外的应力的情况下，包含有污物颗粒的润滑介质经过第一隆起部被引导到密封设施的中间空间中或者被引导到收集沟槽中。如果滚动轴承在内部具有很少的润滑介质存储，那么可以按照相反方式实施间隙的宽度变型方案，从而将润滑介质保持在滚动空间中。
有利地，第一隆起部具有第一面，该第一面与构件或者第二轴承部件的第一对立面形成间隙。第一面和第一对立面的具体特性可以进一步用于控制润滑介质的流出。在这该位置上可以设想的是，例如呈叶片式的肋或沟槽或者另外的结构，其可以用于在一个或者另外的方向上推送润滑介质。
有利地，第二隆起部具有第二面，该第二面与构件或者第二轴承部件的第二对立面形成间隙。在此情况下，出现如同在第一面和第一对立面的情况下的相应措施中那样的类似的优点。
在有利的实施方式中，在环形槽中置入的润滑介质环由油脂或者足够黏性的油组成。通过预先选择粘度可以保证最佳密封。
在有利的实施方式中，第二轴承部件是毂、车轮毂或者内圈。
在有利的实施方式中，构件是第二密封环或者挡油环。该构件可以属于密封设施，然而也可以是具有另外的功能的构件。有利地，第二密封环与依据本发明的密封环结合导致提高的密封作用。一方面，构件例如具有所提到的对立面中的一个或者两个，或者通过如下方式支持润滑介质环的成形，即，在构件上构造了凹形的外形。这种凹形的外形可以由沟槽，如该沟槽可以通过由金属制成的密封环或者说挡油环的弯曲部产生的那样被形成。因为这种弯曲部或者曲柄部(多重弯曲部)经常出现在这种类型的密封设施中，所以这里可以获得协同作用效应，通过如下方式，即，该沟槽被用于形成润滑介质环。
在有利的实施方式中，第一轴承部件是外圈或者车轮毂。
在有利的实施方式中，在弹性件上成形有其它轴向密封唇口和或径向密封唇口。有利地，依据本发明的密封唇口可以利用其润滑介质环毫无问题地与另外的密封唇口结合应用，例如形成预密封装置。另一方面，依据本发明的密封唇口可以被用于积聚外来颗粒并且保护位于下游的密封唇口免受外来颗粒影响。
有利地，例如可以实施成盒式密封装置的密封设施具有一个或者多个依据本发明的第一密封环，这些第一密封环配属给各一个第二密封环，其中，一个或者多个第二密封环可以附着在第二轴承部件上。
在有利的实施方式中，第二密封环或者该第二密封环的组成部分中的一个为了接触在第一唇口的环形槽中的润滑介质环而具有第一对立面和或第二对立面。因此，例如可以是挡油环的第二密封环按照最佳方式与第一密封环共同作用，其中，通过所提到的面的相应构型可以控制由润滑介质环的流出，并且通过在这些面之间或者在这些面上的构件的构型可以控制润滑介质环的横截面形状。因此，润滑介质环的容积可以以如下方式被构型，即，为防水的润滑介质封闭件存在所需的润滑介质数量。
在此情况下，润滑介质环的横截面可以假设完全不同的形状，其中，以最简单方式获得呈圆形或者呈椭圆形的横截面。
有利地，第二密封环的组成部分是至少部分呈环形的和或部分呈空心柱体形的组成部分。因此保证了，该组成部分广泛地支持了润滑介质环的形状稳定性。但是也可以设想的是，针对润滑介质环的稳定性，区段地在周边方向上应用另外的组成部分或者构件。在此情况下，润滑介质环的横截面可以在周边方向上改变，以便控制或者说在有些位置加速在周边方向上的润滑介质流，以便例如在强烈污染的位置产生提高的润滑介质流。
有利地，第二密封环的组成部分由第二密封环的弯曲部或者曲柄部形成。例如为此应用这种弯曲部或者曲柄部，即，在第二密封环上在联接区域中安置可磁化的或者磁性的材料、尤其是传感器环(Geberring)、例如多极编码器。因此特别节约空间的布置方式是可能的，其中，一方面多极编码器轴向地和径向地以外置的方式布置，以及依据本发明的润滑介质环径向地和轴向地以内置的方式布置。由此可以创造带有小的轴向宽度的密封设施，该密封设施又在滚动轴承的轴向宽度方面产生积极影响。
从附图说明和/或从属权利要求可以取得本发明的其他有利构造方式和优选的改进方案。
附图说明
以下根据附图中所示的实施例详细描述和阐释本发明。
图中：
图1示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第一密封设施；
图2示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第二密封设施；
图3示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第三密封设施；以及
图4示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第四密封设施。
具体实施方式
图1示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第一密封设施。该密封设施由实施成挡油环7的构件7和密封环组成，密封环由承载件16和例如由弹性体制成的弹性件26组成。
承载件16借助于压配合附着在外圈18上，该外圈附着在未示出的车轮承载装置上，也就是说是固定的外圈18。弹性件26包含静态地密封的隆起部13，隆起部13可以让到达外圈18和承载件16之间的水分的渗入不进一步向前渗到滚动空间中。
此外，弹性件26具有径向密封唇口15，密封唇口15以接触方式贴靠在内圈19上，并且通过其自身的弹性相对该内圈19预张紧。另外，弹性件26具有轴向密封唇口4，该轴向密封唇口4首先在轴向方向上分布，然而在径向方向上转向，在径向方向上平行于挡油环7分布并且与该挡油环7形成密封间隙，借助于挡油环7的端部块11径向覆盖该密封间隙，从而间隙开口轴向地指向到车轮轴承的滚动空间上。
由轴向密封唇口4的弯折的形状形成收集沟槽1，该收集沟槽径向地布置在轴向密封唇口4和端部块11之间的间隙开口的内部。因此虽然原则上外来颗粒和水分可以通过径向进一步在外的间隙开口5进入，然而外来颗粒和水分通过收集沟槽1被导出，不会到达收集沟槽2的中间空间中。
挡油环7借助于压配合附着在内圈19上，并且具有轴向以及径向取向的组成部分。端部块11轴向地取向，同挡油环7在内圈19区域中的部分完全一样。内圈7的这些部分具有呈空心柱体形的形状。对立面33和34处在挡油环7的呈环形的部分上，这些对立面33和34连同轴向密封唇口6的面32和31沿径向方向形成间隙。
润滑介质环10处在成对面32、34和成对面31、33之间，该润滑介质环在纵剖面图中(如图1所示)具有大致的呈椭圆形的形状。然而环形槽基于其形状导致润滑介质环在附图中所示的剖面平面中具有大致呈凸形的形状并且轴向相反指向地基于挡油环7的平坦的内侧具有大致平坦的形状。就此而言，轴向密封唇口6以及挡油环7使得润滑介质环10成形。有利地，这两对成对面可以进一步径向地彼此分离，借此使得润滑介质环10在剖面图中变得更加椭圆进而其容积增加。因此创造了也可以提供外来颗粒的容纳部的大的润滑介质存储器，而不必容忍在密封作用方面的损失。
有利地，面32和34的间距小于面31和33的间距。这阻止了由于挡油环7的旋转运动的离心力以不利方式被支持的润滑介质的外流。在任何情况下，间隙开口都与所应用的润滑介质的粘滞性或者说粘度协调一致。
有利地，轴向密封唇口6以如下方式成形，即，其形成收集沟槽2，该收集沟槽积聚进入的水和污物颗粒，并且在沿着轴向密封唇口4流出时阻止与润滑介质环的接触。
有利地，中间空间3或者说径向密封唇口15位于轴向密封唇口6的下游，借此可以在润滑介质环10中的润滑介质用尽之后还一直保持密封作用。在此，轴向密封唇口6连同挡油环7一起仅形成其它的间隙密封装置。
图2示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第二密封设施。第二盒式密封装置与图1的第一盒式密封装置的区别在于密封唇口6和挡油环7的另外的实施方式。图1的实施方式适用于与第一盒式密封装置相比未改变的组成部分。
如下事实是有利地，即，挡油环7现在具有曲柄部12，该曲柄部尤其形成沟槽20，沟槽20布置在成对面之间，并且由此有助于润滑介质环10的成形。沟槽20和环形槽14形成剖面平面中的大致呈圆形的界限。也许由于离心力或者另外的出现的力导致的不利的外来颗粒分布以如下方式被阻止，即，外来颗粒在润滑介质环20内部可能经过的径向和轴向路径基本相等。
此外，曲柄部12导致，在轴向密封唇口6的隆起部8上形成的部分间隙大致沿轴向方向定向，借此可以很大程度上阻止通过离心力的润滑介质流出的效应。完全地沿轴向方向分布的部分间隙在该位置处会完全阻止这种效应。然而轴向密封唇口6连同其隆起部8如图2中所示那样也导致，在离心力的情况下，轴向密封唇口在隆起部8的区域中沿径向方向移动到挡油环7的曲柄部上并且缩小了部分间隙的宽度并且由此阻止了流出。
此外，在隆起部8上的不完全沿轴向方向分布的部分间隙的优点在于，即使在水从收集沟槽2流出时，水不与润滑介质环10接触，这是因为水可以从轴向密封唇口6直接流到曲柄部12上，并通过其轴向密封唇口4和端部块11之间的间隙被继续向外导出。
有利地，中间空间3可以充当润滑存储器，其通过轴向密封唇口6的隆起部9和挡油环7之间的部分间隙连续地向润滑介质环10供应润滑介质。
图3示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第三密封设施。该第三密封设施可以参见相对图1的实施方式，其中，在那里所示的第一密封装置具有包含收集沟槽的预密封部，在图3的第三密封装置的情况下，该预密封部大致通过传感器环的布置被替换。
有利地，传感器环25连同外环部分23和承载件16一起形成入口间隙26，该入口间隙26向滚动轴承周边去地密封中间空间21。
除了传感器环25的有利空间布置之外，此外形成了用于轴向密封唇口6或者说润滑物质环10的更特别的保护机构，通过如下方式，即，通过入口间隙17渗入的污物颗粒通过水在径向方向上在外环部分23上沿着地被引向内环19，并且然后在收集沟槽2中被接住。因此外来颗粒更加难以到达润滑物质环10，借此整体地提高使用寿命。
由此，这种使用寿命的提高通过挡油环7的双重弯曲被实现，该双重弯曲导致朝向两个沿径向方向延伸的环部分23和24，它们沿轴向方向彼此错开，其中，外环部分23在滚动空间的方向上轴向地位移，而内环部分24在反方向上轴向地位移。这两个环部分是挡油环7的整合的组成部分。
图4示出用于车轮轴承的、实施成盒式密封装置的第四密封设施。与图2的第二密封装置相比，图4中所示的第四密封装置不具有轴向密封唇口4，而是具有更小的入口间隙，该入口间隙由弹性件26、挡油环7的外环部分23和传感器环25形成。
此外，传感器环25的主要部分可以轴向布置在外环部分23的旁边。因此，一方面能够以如图2的第二密封装置的情况下那样的类似的方式导致轴向密封唇口或者说润滑介质环10的突出的保护，但是传感器环25的主要部分可以为此以径向外置的方式布置。因此，传感器环25的这种特别的布置导致润滑介质环10的对于密封设施的使用寿命而言有利的定位。
备选地或者附加地，可以在如下程度上可能的是，传感器环25的部分也在挡油环17的内环部分24旁边分布。然而重要的是，为传感器环25提供的容积可以保持得非常大，而不必轴向地增加宽度。因此也可以制造具有有利的小的轴向宽度的滚动轴承，尤其是车轮轴承。
总而言之，本发明涉及密封环，用于密封滚动轴承的滚动空间，其中，该密封环具有为了附着在第一轴承部件上而设置的、保持有弹性件的承载件，并且该密封环借助于在弹性件上的径向或者轴向密封唇口为了密封滚动空间设置在第一轴承部件和可相对于第一轴承部件转动的第二轴承部件之间，或者设置在第一轴承部件和另外的附着到第二轴承部件上、可相对第一轴承部件运动的构件之间。目标在于提供成本高效的、易于安装的并且低摩擦的密封环或者说密封设施。为此应用了润滑介质环，该润滑介质环由密封唇口中的环形槽形成和保持，并且另一方面至少由第二轴承部件或者构件保持，但是该润滑介质环也可以被成形，从而该润滑介质环封闭在密封唇口和第二轴承部件或者说构件之间的间隙。
附图标记列表
1 第一收集沟槽
2 第二收集沟槽
3 中间空间
4 密封唇口
5 间隙密封部
6 轴向密封唇口
7 构件
8 第一隆起部
9 第二隆起部
10 润滑介质环
11 端部块
13 密封块
14 环形槽
15 径向密封唇口
16 承载件
18 外圈
19 内圈
20 沟槽
21 中间空间
22 中间空间
23 外环部分
24 内环部分
25 传感器环
26 弹性件
31 第二面
32 第一面
33 第二对立面
34 第一对立面

Claims (15)

1.用于密封滚动轴承的滚动空间的密封环，其中，所述密封环具有为了附着在第一轴承部件(18)上而设置的、保持有弹性件(26)的承载件(16)，并且所述密封环借助于在所述弹性件(26)上的径向或者轴向密封唇口(6、15)为了密封所述滚动空间而设置在所述第一轴承部件(18)和能相对于所述第一轴承部件(18)转动的第二轴承部件(19)之间，或者设置在所述第一轴承部件(18)和另外的附着到所述第二轴承部件(19)上、能相对所述第一轴承部件(18)运动的构件(7)之间，其特征在于，为此所述密封唇口(6)设置成与所述第二轴承部件(19)或者与所述构件(7)形成间隙，并且所述密封唇口(6)具有环形槽(14)，用于构造封闭所述间隙的润滑介质环(10)。
2.根据权利要求1所述的密封环，其中，所述环形槽(14)由所述密封唇口(6)的第一隆起部(8)或者由所述密封唇口(6)的所述第一隆起部(8)和第二隆起部(9)形成。
3.根据权利要求2所述的密封环，其中，至少所述第一隆起部(8)具有第一面(32)，用于与所述构件(7)的或者所述第二轴承部件(19)的第一对立面(34)形成所述间隙。
4.根据权利要求3所述的密封环，其中，所述第二隆起部(9)具有第二面(31)，用于与所述构件(7)的或者所述第二轴承部件(19)的第二对立面(33)形成所述间隙。
5.根据前述权利要求之一所述的密封设施，其中，在所述环形槽(14)中置入的所述润滑介质环(10)由油脂组成。
6.根据前述权利要求之一所述的密封环，其中，所述第二轴承部件(19)是车轮毂或者内圈(19)。
7.根据前述权利要求之一所述的密封环，其中，所述构件(7)是第二密封环(7)。
8.根据前述权利要求之一所述的密封环，其中，所述第一轴承部件(18)是外圈(18)或者车轮毂。
9.根据前述权利要求之一所述的密封环，其中，在所述弹性件(26)上成形有其它的轴向密封唇口(4)和/或径向密封唇口(15)。
10.密封设施，具有根据前述权利要求1至9之一所述的第一密封环和能附着在第二轴承部件(19)上的第二密封环(7)。
11.根据权利要求10所述的密封设施，其中，所述第二密封环(7)或者所述第二密封环的组成部分中的一个设置用于接触在第一唇口(6)的环形槽(14)中的润滑介质环(10)并且具有第一对立面(34)和/或第二对立面(33)。
12.根据权利要求11所述的密封设施，其中，所述第二密封环的所述组成部分是至少部分呈环形的和/或部分呈空心柱体形的组成部分。
13.根据权利要求10或11所述的密封设施，其中，所述第二密封环的所述组成部分由所述第二密封环(7)的弯曲部或者曲柄部形成。
14.根据权利要求13所述的密封设施，其中，所述密封环(7)在曲柄部区域中具有能磁化的或者磁性的材料、尤其是传感器环(25)。
15.滚动轴承、尤其是车轮轴承，具有根据权利要求1至9之一所述的密封环或者根据权利要求10至14之一所述的密封设施。
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