CN102588446A - 用于轴承的三唇密封件以及含有此种密封件的轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于轴承的密封部件和包含该密封部件的轴承。用于轴承的密封部件具有弹性轴向密封件和多个弹性密封唇，该弹性轴向密封件从密封部件的外直径伸出，而多个弹性密封唇从密封部件的内直径径向伸出。该密封部件可用在包括内座圈和外座圈的轴承中，该内座圈具有多个形成在该内座圈的外直径中的密封槽，而外座圈包括至少一个形成在该外座圈的内座圈中的密封通道。该密封部件能与内座圈和外座圈密封配合，以使多个弹性密封唇与内座圈的多个密封槽密封配合，并且使弹性轴向密封件与外座圈的密封通道密封配合。

Description

用于轴承的三唇密封件以及含有此种密封件的轴承

技术领域

本申请要求在2011年1月5日提交的题为“Triple Lip Seals For Bearings andBearings Incorporating the Same”的美国临时专利申请第61/430154的优先权，该申请的全部内容以参见的方式纳入本文，本申请还要求在2011年1月6日提交的题为“Triple-Lip Seals For Bearings and Bearings Incorporating the Same”的美国临时申请第61/430316的优先权，且该申请的全部内容以参见的方式纳入本文。

本发明总地涉及密封轴承并且更确切地涉及带有唇形密封件的径向轴承。

背景技术

诸如径向轴承之类的轴承通常用在设备和机器中，并且可暴露于宽泛的环境状况下。因此，有时对轴承进行密封。此种密封件是多功能的。例如，轴承中的密封件保持在制造过程中安装在轴承中的润滑油。此外，轴承中的密封件还防止诸如液体和/或颗粒物质之类的污染物进入轴承并与滚动元件和/或轴承滚道的表面相接触。

三唇密封件已被用在轴承中以实现上述密封功能。然而，现存的三唇密封件设计具有若干缺点。例如，这些三唇密封件是挡边引导(land riding)的，这意味着三唇密封件与轴承内座圈的外直径的平坦表面配合以形成密封。三唇密封件和内座圈的平坦表面直接的界限通常无法对轴承进行充分密封和/或密封会容易失效。此外，早先的三唇密封件设计需要使用延伸的内座圈，该延伸内座圈提供与三唇密封件的界面。由于必须对轴承制造设备进行大的改动，因而此种延伸内座圈会在材料和设备方面大大增加轴承的成本。在许多情形中，其中使用轴承的机器必须重新设计和/或修改以适应延伸的内座圈。此外，现有的三唇密封件设计通常在它们的外直径上使用金属压接件，且该金属压接件装配到轴承外座圈中。然而，为了实现压接功能，这些金属压接件通常包括围绕它们的周缘的孔，这些孔使水能渗到轴承中，由此使三唇密封件的功能失效。

因此，存在用于轴承的替代三唇密封件以及包含此种密封件的轴承的需求。

发明内容

在此描述的实施例涉及具有改进了的三唇密封件的轴承，以防止水和碎屑与轴承的滚动元件接触，并防止润滑物离开该轴承的滚道。还披露了用于轴承的具有三唇密封件的密封部件。

在此描述的一些实施例涉及如下轴承，该轴承包括内座圈、外座圈以及多个滚动元件，这些滚动元件定位在内座圈和外座圈之间，以使内座圈和外座圈能相对于彼此自由旋转。该内座圈包括多个密封槽，这些密封槽在内座圈的滚道附近形成于内座圈的外直径中。该外座圈包括至少一个密封槽，该密封槽在外座圈的滚道附近形成在外座圈的内直径中。该轴承还包括环形的密封部件。密封部件的外直径形成有弹性轴向密封件。密封部件的内直径形成有多个弹性密封唇，这些弹性密封唇从密封部件径向伸出。每个密封唇构造成具有与相邻密封唇不同的长度和厚度。该密封部件还包括防护件和保持弹簧，该防护件贴附于密封部件的外侧，而保持弹簧贴附于密封部件的内侧。该保持弹簧大体至少部分地围绕位于密封部件中心处的中心环状物延伸。密封部件定位在轴承中，以使轴向密封件与形成在外座圈的内直径中的密封槽配合，并使得多个密封唇与形成在内座圈的外直径中的多个密封槽配合。该弹簧元件在密封唇上施加恒定的压力，由此使密封唇保持与内座圈的密封槽配合。

根据另一实施例，轴承可包括内座圈、外座圈以及密封部件。内座圈可包括多个密封槽，这些密封槽形成在内座圈的外直径中。外座圈可围绕内座圈定位，并包括至少一个形成在外座圈的内直径中的密封通道。密封部件可具有带有中心环状物的环形。弹性轴向密封件可从密封部件的外直径伸出，而多个弹性密封唇从密封部件的内直径径向向内伸出。该密封部件能与内座圈和外座圈密封配合，以使多个弹性密封唇中的至少两个与内座圈的多个密封槽密封配合，并且使弹性密封件与外座圈的至少一个密封通道密封配合。

根据另一实施例，轴承可包括内座圈、外座圈、多个滚动元件以及密封部件。内座圈可包括内滚道、多个密封槽以及密封表面，该内滚道形成在内座圈的外表面中，多个密封槽在内滚道附近形成在内座圈的外直径中，而密封表面定位在多个密封槽的外侧。外座圈围绕内座圈定位，且可包括外滚道和至少一个密封通道，该外滚道形成在外座圈的内表面中，而至少一个密封通道在外滚道附近形成在外座圈的内直径中。多个滚动元件可定位在内滚道和外滚道之间，使得内座圈和外座圈可相对于彼此自由旋转。密封部件可大体具有环形，并包括从该密封部件的外直径伸出的弹性轴向密封件。密封部件还包括多个弹性密封唇，这些弹性密封唇从密封部件的内直径伸出。密封部件能与内座圈和外座圈密封配合，以使多个弹性密封唇中的至少两个与内座圈的多个密封槽密封配合，使弹性轴向密封件与外座圈的至少一个密封槽密封配合，以及使多个弹性密封唇中的至少一个与内座圈的密封表面密封配合，从而使得滚动元件从轴承的外侧而密封在内座圈和外座圈之间。

在此描述的一些实施例还涉及用于轴承的密封部件。密封部件是环形的并包括外直径，该外直径形成有弹性轴向密封件。密封部件的内直径形成有多个弹性密封唇，这些弹性密封唇从密封部件径向伸出。每个密封唇构造有与相邻密封唇不同的长度和/或厚度。该密封部件还包括防护件和可选的保持弹簧，该防护件贴附于密封部件的外侧面，保持弹簧贴附于密封部件的内侧。该保持弹簧大体至少部分地围绕密封部件的中心环状物延伸。

在另一实施例中，用于轴承的密封部件可具有环形，该环形具有内直径、外直径以及中心环状物。弹性轴向密封件可沿轴向方向从密封部件的外直径伸出，而多个弹性密封唇可沿径向方向从密封部件的内直径伸出。多个弹性密封唇能沿轴向彼此隔开。在一些实施例中，多个弹性密封唇中的每个密封唇的长度和厚度可与相邻密封唇的长度和厚度不同。在一些实施例中，该密封部件还可包括防护件，该防护件至少部分地在密封部件的内直径和外直径之间延伸。在其它实施例中，密封部件还可包括保持弹簧，该保持弹簧围绕密封部件的环状物定位，且该保持弹簧在密封部件上施加径向向外的力。

通过以下结合附图的详细说明将更完整地理解由在此描述的实施例所提供的这些以及附加的特征。

附图说明

附图中所阐释的实施例在性质上是说明性的和示例性的，且并非意在限制由权利要求书所限定的主题。当结合以下附图阅读时就会理解各说明性的实施例的以下详细说明，其中相同的结构用相同的标号来表示，且其中：

图1示意地示出根据在此示出并描述的一个或多个实施例的、带有三唇密封件的轴承的剖视图；

图1B示意地示出与形成在内座圈中的沟槽相配合的图1A所示三唇密封件的部分剖视图的放大视图；

图2示意地示出根据在此示出并描述的一个或多个实施例的、图1所示三唇密封件的局部剖视图；

图3A示意地示出图1A所示轴承的内座圈；

图3B示意地示出图3A所示内座圈的剖视图；

图3C示意地示出图3B所示内座圈所形成的密封槽的放大视图；以及

图4A示意地示出图1所示轴承的外座圈；以及

图4B示意地示出图4A所示外座圈的剖视图，包括外座圈的剖视图和形成在该外座圈中的保持沟槽的放大视图。

具体实施方式

如图1A所示，在此描述的轴承大体包括内座圈、外座圈、多个滚动元件以及密封部件。密封部件在形状上大体是环形的并包括外直径，弹性轴向密封件从该外直径伸出。该密封部件还具有内直径，多个弹性密封唇沿径向向内方向从该内直径伸出。密封部件定位在轴承中，以使轴向密封件与形成在外座圈的内直径中的密封槽配合，并使得多个密封唇与形成在内座圈的外直径中的多个密封槽配合。此处将具体参考附图来更详细地描述轴承和轴承的各个部件。

现在参照图1A和1B，其中示意地示出轴承100的剖视图。轴承100大体包括外座圈102和内座圈104、多个滚动元件106以及密封部件108，这些滚动元件设置在外座圈102和内座圈104之间，而密封部件108定位在轴承100的外侧。

参照图1A和1B以及图2中所示出的密封部件108的部分剖视图，密封部件108由诸如NBR橡胶之类的聚合材料所形成。密封部件108大体呈环形，并且在内直径I_D和外直径O_D之间延伸，从而在密封部件108中形成中心环形物109，如图2所示。弹性轴向密封件114沿轴向(即，沿图2所示坐标轴的x方向)从密封部件的外直径O_D伸出。密封部件108的内直径I_D形成有多个径向向内(即沿图2所示坐标轴的+/-y方向)延伸的弹性密封唇116a、116b、116c。每个弹性密封唇116a、116b、116c构造成具有与相邻的弹性密封唇不同的长度和厚度。

在一些实施例中，密封部件108可选地包括贴附于密封部件108外侧的防护件110。该防护件110可由包括聚合物、金属、金属合金之类的各种材料所形成。在本文所描述的实施例中，防护件110由低碳钢所形成。防护件110大体呈环形，并且在密封部件108的内直径I_D和外直径O_D之间延伸，使得密封部件108的中心环形物109打开。在本文所描述的实施例中，防护件110可粘连地贴附于密封部件108，或者与密封部件108模制在一起。该防护件110为密封部件108提供机械刚度，并且还防止密封部件108被刺穿。

仍参照图1A-1B和2，在一些实施例中，密封部件108还包括保持弹簧112。在本文所示并描述的实施例中，保持弹簧贴附于密封部件108的内侧。在图1A-1B和2所示的密封部件108的实施例中，保持弹簧112定位在保持座130中并且大体至少部分围绕密封部件的中心环形物109延伸，该保持座130在内直径I_D附近形成在密封部件108的内侧中。在本文所描述的实施例中，保持弹簧112横截面是圆形，并且由诸如弹簧钢之类的弹性材料构造而成。

虽然本文所示的密封部件108的实施例具有防护件110和保持弹簧112，但应理解的是防护件110和弹簧112是可选的，且在其它实施例中，密封部件108可形成为不具有防护件110和/或保持弹簧112。

现在参照图1A和3A-3C，轴承100的内座圈104大体是环形的并且可由诸如硬化钢之类的金属材料所形成。内座圈104大体包括内滚道124，该内滚道形成在内座圈104的外直径O_D中。内座圈104的外侧缘形成有多个径向向外打开的密封槽118。每个密封槽118围绕内座圈104的外周缘延伸，并且在横截面上大体呈V形，而每个密封槽118的内侧壁121具有比相同密封槽的外侧壁119更长的长度。每个密封槽的内侧壁121和外侧壁119在最低点123处相交。在本文示出并描述的轴承100的实施例中，每个密封槽118的内侧壁121是波状的或弧形的，而每个密封槽118的外侧壁119是大体平坦的。然而，应理解的是，在其它实施例中，每个密封槽118的内侧壁和外侧壁121、119可以都是平坦的，或者内侧壁和外侧壁121、119可以都是波状的。

在本文示出并描述的实施例中，密封槽118具有不同的尺寸，内侧密封槽(在宽度和深度方面)略大于外侧密封槽。内座圈104还包括位于密封槽118外侧的密封表面122。此外，内座圈104的内侧缘形成有沟槽126，在该沟槽126中可定位有附加的密封件和/或防护件的。

参照图1A和4A-4B，轴承100的外座圈102大体是环形的并且可由诸如硬化钢之类的金属材料所形成。外座圈102大体包括外滚道128，该外滚道形成在外座圈102的内直径I_D中。外座圈102的外侧缘形成有密封通道120，该密封通道围绕外座圈102的内直径I_D延伸。该密封通道120大体径向向内打开。外座圈102的内侧缘能可选地包括附加的密封通道120，该附加的密封通道围绕外座圈102的内直径I_D延伸，如图4B所示。

再次参照图1A和1B，内座圈104定位在外座圈102内，且滚动元件106设置在内座圈104和外座圈102之间，使得滚动元件与形成在外座圈102中的外滚道128以及形成在内座圈104中的内滚道124接触。这样，内座圈104和外座圈102可绕共同的旋转轴线相对于彼此旋转。密封部件108定位在轴承100的外侧，以使弹性轴向密封件114与形成在外座圈102中的密封通道120配合。如图1B所示，当弹性轴向密封件114插到密封通道120中时，弹性轴向密封件114变形成“U”形，由此将密封部件108密封至密封通道120的壁。

类似的是，多个弹性密封唇中的至少一个、尤其是弹性密封唇116a与内座圈104的密封表面122密封配合，而多个弹性密封唇中的至少两个、尤其是弹性密封唇116b和116c与内座圈104的对应密封槽118配合。如图1A和1B所示，当弹性密封唇116a、116b、116c与密封槽118及密封表面122配合时，这些弹性密封唇116a、116b以及116c弹性变形而抵靠于内座圈104，由此将弹性密封唇116a、116b以及116c密封于内座圈104。在密封部件108包括保持弹簧112的实施例中，保持弹簧112在弹性密封唇116a、116b、116c上施加恒定的力，由此使弹性密封唇116a、116b、116c与内座圈104保持密封配合。

每个弹性密封唇116a、116b、116c是独特的，即如图2所示，每个弹性密封唇具有不同于相邻弹性密封唇的长度L和厚度T。具体地说，弹性密封唇116b和116c具有独特的形状，以与内座圈104的外直径O_D上的相对应地具有独特形状的密封槽118相配合。内侧弹性密封唇116b和116c各自在对应密封槽118中形成迷宫式密封。更确切地说，由于密封槽118侧部的形状，弹性密封唇116b和116c在两个位置处与它们的对应密封槽118密封配合。确切地说，每个弹性密封唇的轴部分140在第一位置和第二位置处与内座圈的密封槽接触，在第一位置，弹性密封唇的弹性变形内侧与密封槽118的弧形内侧壁121相切，而在第二位置，弹性密封唇的梢端部分142与密封槽118的外侧壁119密封配合。由于密封槽118的内侧壁121的形状所产生的两个接触点在密封槽的最低点、弹性密封唇的轴部分140以及密封槽的内侧壁121之间形成凹穴144。在一些实施例中，凹穴140充填有诸如润滑脂之类的润滑材料。捕获在凹穴140中的润滑脂用作对于诸如水、颗粒物质之类外部污染物的屏障。此外，内侧弹性密封唇116b和116c的不同长度使密封部件108能在不缠结或结垢的条件下安装在轴承100中，由此使弹性密封唇116b和116c能适当地座落在并密封在它们的对应密封槽118中。

此外，外侧弹性密封唇116a在至少一个位置处与密封表面122相切。因此，这三个弹性密封唇116a、116b、116c具有与内座圈104接触的五个不同的接触点，且每个接触点用作对于外部污染物的屏障。此外，两个充填有润滑脂的凹穴也用作对于外部污染物的屏障，使得轴承100具有总共七个对于外部污染物的屏障。

如图1A和1B所示，当密封部件108联接于轴承100时，弹性密封唇116a、116b、116c定位在内座圈104的外侧缘的内侧(即，靠近滚动元件106)。此种定位消除使内座圈任何延伸的需要，这样便于将该轴承用作对于标准轴承的简单替代，而无需对其中安装有轴承的设备进行任何重新设计。

此外，由于弹性密封唇和对应密封槽的定位和构造，即使在有轴向负载施加在轴承的内座圈或外座圈上时，密封部件108的这些弹性密封唇116a、116b、116c仍不会与滚动元件106接触。

应理解的是，在此描述的轴承可用在各种类型的装置和机器中，并且尤其良好地适合于(但不局限于)结合在会暴露于环境条件下的装置和机器中，而在该环境条件下需要对轴承进行密封，以防止外部污染物进入轴承中。

此外，从密封部件108的外直径伸出的轴向密封件114由模制橡胶所形成，该模制橡胶使密封部件108能固定并密封于外座圈，而无需使用在密封部件中会产生潜在破裂点的多孔金属压接件。更确切地说，虽然密封部件108使用定位在密封部件108外侧的金属防护件110，但该防护件110并不延伸超出轴向密封件114，由此避免将防护件压到外座圈102中的需要，并由此在密封部件108和外座圈102之间保持防水界面。

应注意到的是，在此使用的术语“基本”和“大约”代表固有的不确定度，该不确定度可属于任何定量比较、数值、测量值或其它表达方式。这些术语在此还用于表示对数量的表示会不同于一定的参照量、但不会引起所涉及主题的基本功能发生变化的程度。

尽管已说明并描述了具体实施例，但应理解的是，可在不偏离所要求主题的精神和范围的条件下对其进行各种更改和改型。此外，尽管在此已描述了所要求主题的各个方面，但这些方面不必结合起来使用。因此所附权利要求书意在涵盖落入所要求主题的所有这种变化和改型。

Claims (20)

1.一种轴承，包括：

内座圈，所述内座圈包括多个密封槽，所述多个密封槽形成在所述内座圈的外直径中；

外座圈，所述外座圈围绕所述内座圈定位，且所述外座圈包括至少一个形成在所述外座圈的内直径中的密封通道；以及

密封部件，所述密封部件具有带有中心环状物的环形、弹性轴向密封件以及多个弹性密封唇，所述弹性轴向密封件从所述密封部件的外直径伸出，而所述多个弹性密封唇从所述密封部件的内直径径向伸出，其中，所述多个弹性密封唇中的至少两个与所述内座圈的所述多个密封槽密封配合，而所述弹性轴向密封件与所述外座圈的所述至少一个密封通道密封配合。

2.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述多个弹性密封唇中的每个密封唇的长度和厚度与相邻密封唇的长度和厚度不同。

3.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述多个弹性密封唇沿轴向隔开。

4.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述密封部件还包括防护件，所述防护件至少部分地在所述密封部件的内直径和所述密封部件的外直径之间延伸。

5.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述密封部件还包括保持弹簧，所述保持弹簧从所述密封部件的内直径径向向外地定位，且所述保持弹簧在所述多个弹性密封唇上施加恒定的压力。

6.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述弹性轴向密封件在所述外座圈的至少一个密封通道中弹性变形成U形。

7.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述多个密封槽中的每个密封槽的横截面基本上呈V形，且具有在最低点处相交的内侧壁和外侧壁，其中所述弹性密封唇的梢端部分与对应密封槽的外侧壁密封配合，而所述弹性密封唇的轴部分与对应密封槽的内侧壁密封配合。

8.如权利要求7所述的轴承，其特征在于，在所述对应密封槽的所述最低点、所述对应密封槽的所述内侧壁以及所述弹性密封唇的所述轴部分之间形成有凹穴。

9.如权利要求8所述的轴承，其特征在于，所述凹穴充填有润滑材料。

10.如权利要求1所述的轴承，其特征在于：

所述内座圈还包括定位在所述多个密封槽外侧的密封表面；以及

所述多个弹性密封唇中的至少一个与所述内座圈的密封表面密封配合。

11.一种轴承，包括：

内座圈，所述内座圈包括内滚道、多个密封槽以及密封表面，所述内滚道形成在所述内座圈的外表面中，所述多个密封槽在所述内滚道附近形成在所述内座圈的外直径中，而所述密封表面定位在所述多个密封槽的外侧；

外座圈，所述外座圈围绕所述内座圈定位，且所述外座圈包括外滚道和至少一个密封通道，所述外滚道形成在所述外座圈的内表面，而所述至少一个密封通道在所述外滚道附近形成在所述外座圈的内直径中；

多个滚动元件，所述多个滚动元件定位在所述内滚道和所述外滚道之间，使得所述内座圈和所述外座圈可相对于彼此自由旋转；

密封部件，所述密封部件具有环形，且所述密封部件包括：

弹性轴向密封件，所述弹性轴向密封件从所述密封部件的外直径伸出；

多个弹性密封唇，所述多个弹性密封唇从所述密封部件的内直径伸出，其中所述多个弹性密封唇中的至少两个与所述内座圈的所述多个密封槽密封配合，且所述弹性轴向密封件与所述外座圈的所述至少一个密封通道密封配合，并且所述多个弹性密封唇中的至少一个与所述内座圈的密封表面密封配合，以使所述多个滚动元件从所述轴承的外侧而密封在所述内座圈和所述外座圈之间。

12.如权利要求11所述的轴承，其特征在于，所述多个密封槽中的每个密封槽的横截面基本上呈V形，且具有在最低点处相交的内侧壁和外侧壁，其中所述弹性密封唇的梢端部分与对应密封槽的所述外侧壁密封配合，而所述弹性密封唇的轴部分与对应密封槽的所述内侧壁密封配合。

13.如权利要求12所述的轴承，其特征在于，在所述对应密封槽的最低点、所述对应密封槽的内侧壁以及所述弹性密封唇的所述轴部分之间形成有凹穴，其中所述凹穴充填有润滑材料。

14.如权利要求11所述的轴承，其特征在于：

所述多个弹性密封唇中的每个弹性密封唇沿轴向与相邻密封唇隔开；以及

所述多个弹性密封唇中的每个密封唇的长度和厚度与相邻密封唇的长度和厚度不同。

15.一种用于轴承的密封部件，且所述密封部件包括：

环形，所述环形具有内直径、外直径以及中心环状物；

弹性轴向密封件，所述弹性轴向密封件沿轴向从所述密封部件的外直径伸出；以及

多个弹性密封唇，所述弹性密封唇沿径向从所述密封部件的内直径伸出。

16.如权利要求15所述的密封部件，其特征在于，所述多个弹性密封唇中的每个密封唇的长度和厚度与相邻密封唇的长度和厚度不同。

17.如权利要求15所述的密封部件，其特征在于，所述多个弹性密封唇沿轴向隔开。

18.如权利要求15所述的密封部件，其特征在于，所述密封部件还包括防护件，所述防护件至少部分地在所述密封部件的内直径和外直径之间延伸。

19.如权利要求15所述的密封部件，其特征在于，所述密封部件还包括保持弹簧，所述保持弹簧围绕所述密封部件的中心环状物定位，且所述保持弹簧在所述密封部件上施加径向向外的力。

20.如权利要求19所述的密封部件，其特征在于，所述保持弹簧定位在形成于所述密封部件中的保持座中。

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