CN104314990A - 用于径向轴承的匣式密封件及安装方法 - Google Patents

用于径向轴承的匣式密封件及安装方法 Download PDF

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Abstract

本专利申请是中国国家申请号为201080053302.5(PCT申请号为PCT/EP2010/067664)、申请日为2010年11月17日、发明名称为“用于径向轴承的匣式密封件及安装方法”的发明专利申请的分案申请，涉及将匣式密封件安装到径向轴承中的方法，该方法中，径向密封唇(7)由匣式密封件的第一圈环(4)承载并且在压入过程中密封地靠置在匣式密封件的第二圈环(3)的空心圆柱形部分上，压入工具(9)以圆锥形轴向外部面(14)借助从所述第二圈环(3)到所述第一圈环(4)上的轴向力传递而将所述匣式密封件压入。

Description

用于径向轴承的匣式密封件及安装方法
本发明是中国国家申请号为201080053302.5(PCT申请号为PCT/EP2010/067664)、申请日为2010年11月17日、发明名称为“用于径向轴承的匣式密封件及安装方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于密封径向轴承的匣式密封件，其中，匣式密封件具有两个可彼此相对运动的圈环，并且这两个圈环具有空心圆柱形部分和径向延伸部分，其中，在运行状态中空心圆柱形部分在径向上相对置而径向延伸部分在轴向上相对置，其中，第一圈环的空心圆柱形部分关于旋转轴线具有相比于匣式密封件的其他任何空心圆柱形部分更大的外径，用于设置在径向轴承的支承部分内。
背景技术
径向轴承由第一轴承部分和第二轴承部分构成，其中，通过轴承部分地传输径向力并且必要时两个轴承部分或设置在其上的轴承圈具有滚道，滚道被设置用于引导径向轴承的滚动体。
由此，产生了密封件设计的基本问题，密封件应当对滚动体所处的滚动腔对于径向轴承的外界加以密封。对于闭合的室之外运行的径向轴承例如车轮轴承、分离轴承等，基本上存在由污物颗粒造成滚动腔污染的较高风险。这导致滚动轴承更快地磨损。在特别大的污物颗粒的情况下甚至导致滚道的损伤(所谓的点蚀)。
对于这种糟糕的运行条件，过去设计了如下的匣式密封件，该匣式密封件不仅通过轴向和径向的密封唇来保护滚动腔以免水和污物颗粒渗入，而且借助两个在纵向截面上为L形的圈环来保护，这些圈环共同撑开一环形的空间，该环形的空间被设置用于借助无碰触的缝隙密封件或借助已提及的刮擦式的、轴向和径向密封唇来密封滚动腔。两个圈环具有空心圆柱形部分，空心圆柱形部分与轴承部分通常可以通过压合座连接，并且因此在很大程度上有助于阻止在轴向上的锈蚀。此外，通过相对置地布置基本上L形圈环而得到了在对匣式密封件进行操作或包装和堆叠方面的优点。
由EP 1898132 A1公开了用于车轮轴承的不同的匣式密封件，所述匣式密封件归属于所介绍的依据类属的类型，并且基本上通过弹性部件的布置方案来区分，这些部件构成不同类型的密封唇。
有问题的是，在紧凑型密封装置中出现安装缺点。一般地，匣式密封件的两个圈环通过压入依次固定在轴承部分上。但因为通常不能省去径向密封唇，所以有径向密封唇在安装过程中朝向滚动腔回翻的危险，其中，径向密封唇通常应当置入第二圈环的空心圆柱形部分上。由此，径向密封唇不能达到所设置的在第二圈环上的密封面，从而滚动轴承必然在最短时间内故障。可惜安装故障并不能从外部看到，这是因为最后安装的第二圈环阻挡了朝向径向密封唇的视线。
可替选地，可考虑的是，为了避免所介绍的回翻而取消匣式密封件的密封作用。这是对于在第二圈环的径向延伸部分指向第一圈环的空心圆柱形部分并且与其一起形成径向密封缝隙的情况而言的。这并未充分利用形成密封缝隙的可行性并且因此同样是不利的。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种匣式密封件，该匣式密封件不仅具有高密封作用而且能以简单且可靠的方式安装。
该任务通过开头所述类型的径向轴承单元来解决，使得第二圈环的径向延伸部分的外径大于第一圈环的空心圆柱形部分的内径，并且第二圈环的径向延伸部分的外径小于第一圈环的空心圆柱形部分的外径。
根据本发明设置为：使用匣式密封件来密封径向轴承，其中，匣式密封件具有两个相对彼此可运动的圈环。两个圈环具有空心圆柱形部分和径向延伸部分，其中，所述径向延伸部分以下也称作径向部分。空心圆柱形部分和径向部分彼此一体式地连接，并且在相对于径向轴承或匣式密封件的旋转轴线的纵截面中基本上分别形成L形，即基本上彼此垂直。此外，两个圈环这样布置：空心圆柱形部分径向上相对置，而径向部分在轴向上相对置。
在运行状态下，第一圈环的空心圆柱形部分相对于旋转轴线径向上比第二圈环的空心圆柱形部分更远地靠外部布置。此外，第一圈环的空心圆柱形部分也表现为匣式密封件的相对于旋转轴线径向上最远地靠外而置的空心圆柱形部分。第一圈环通常称作所谓的密封圈环，其中，第二圈环必要时是所谓的甩油环。该第一圈环在理想情况下借助空心圆柱形部分固定在第一轴承部分上并且第二圈环同样在理想情况下以其空心圆柱形部分固定在第二轴承部分上。两个轴承部分或者说两个圈环彼此相对旋转，也就是说，两个轴承部分或者说两个圈环例如可以在用于客车的车轮轴承中以及在用于载重车的车轮轴承中应用。
因此，根据本发明的工作原理基于如下所述，即：第二圈环的径向部分的外径大于第一圈环的空心圆柱形部分的内径。径向部分的外径从旋转轴线延伸至径向部分的外部面。空心圆柱形部分的内径从旋转轴线延伸至空心圆柱形部分的在空心圆柱形部分的所述内部面中具有最大半径的内部面。因此，也可以说成是最大的内径。
此外，根据本发明设计的是，第二圈环的径向部分的外径小于第一圈环的空心圆柱形部分的外径。因此可以实现的是，径向部分以其径向端部段至少部分地在轴向上将第一圈环的空心圆柱形部分遮盖。这种遮盖保证了在压入过程中力能够从第二圈环在轴向上传递到第一圈环。在此有利的是，两个所提及的外径彼此非常接近。由此，在第一轴承部分(其例如可以是载重车的外圈环或轮毂)之间实现了非常小的径向密封缝隙。此外，也在第二圈环的径向部分的端部段与第一圈环的空心圆柱形部分的轴向端部之间形成了轴向密封缝隙。有利地可行的是，以不变的材料开销制造更为有利的缝隙密封件。
轴向密封缝隙基本上凭借两个圈环彼此的相对轴向定位而得到固定。为此提出了使用压入工具，压入工具具有圆锥形的内部面，该圆锥形的内部面在较大半径处在轴向上伸出得更远，由此，在第二圈环的径向部分压入过程中，该锥形的内部面弹性地承受负荷并且以限定角度从径向方向运动离开。在此，压入工具的锥度确定了两个圈环的最终间距或者说第二圈环的环形部分的端部段与第一圈环的空心圆柱形部分的轴向面之间的轴向密封缝隙的大小。换言之，在压入工具的内径处和在压入工具的外径处压入面的轴向距离与径向密封缝隙的宽度相同。通过径向部分的弹性承受负荷保证了径向部分在压入过程之后又回弹至其原始位置中，并且从此以后与第一圈环的空心圆柱形部分形成所期望的轴向密封缝隙。在此，要注意的是，锥度并未强得使得第二圈环也非弹性地承受负荷并且其不受力的状态的形状发生改变。
有利地不可能的是：在许多应用情况下不能省去的径向密封唇从第二圈环上的配属于该密封唇的密封面转向出来或甚至朝着滚动腔回翻。该问题通过同时压入两个圈环而有效地避免。同时不必取消优选的迷宫状密封件。
在优选的实施方式中，第一圈环具有带有径向密封唇的弹性部分。弹性部分同时也可以形成用于轴承部分的其他密封唇，例如轴向密封唇或弹性密封件。此外，第一圈环可以在其径向部分中分部位地偏离严格的径向取向，以便实现对弹性部分更好的保持。
有利地，径向密封唇密封地靠置在第二圈环的空心圆柱形部分上。由此，第二圈环承担双重功能，因为第二圈环形成了迷宫状密封件，还有不锈的对应面或者说密封面，以用于在空心圆柱形部分上的径向密封唇。这例如可以通过如下方式来实现：第二圈环(必要时还有第一圈环)由不锈材料制造。
有利地，圈环的空心圆柱形部分设置用于固定圈环。由此，这些圈环(除形成密封缝隙或提供密封面之外)还承担了固定功能。
有利地，第二圈环的径向部分(也称作径向延伸部分)与轴承圈和轮毂一起形成径向缝隙密封件。密封缝隙被视为径向密封件，密封缝隙通过至少两个半径而在其伸展方面得到确定并且可以在轴向上任意地延伸。
有利地，第二圈环的径向部分与第一圈环的空心圆柱形部分形成轴向密封缝隙。在此，邻接的面彼此间的轴向间距被确定，其中，径向伸展并未被确定并且可以任意地延伸。
在有利的实施方式中，第二圈环的径向部分的径向端部段在压入过程中设置用于将轴向力传递到第一圈环的空心圆柱形部分上。这当第一圈环和第二圈环的轴向面叠加特别大时是特别有利的，由此，很小的面力密度是可能的，避免了在压入过程中对匣式密封件的损伤。
在将的根据本发明的匣式密封件的一实施方式安装到径向轴承中时，其中，匣式密封件具有径向密封唇，该径向密封唇由第一圈环承载，并且密封地靠置在第二圈环的空心圆柱形部分上，使用了带有圆锥形轴向外部面的压入工具。圆锥形轴向外部面在较大半径处比在较小半径处在轴向上伸出得更多。由压入工具将力在轴向上传递到第二圈环的弹性形变的径向部分上，其中，第二圈环用作第一圈环的安装辅助件。第二圈环的空心圆柱形部分通过压入工具被直接在轴向上压入，而第一圈环的空心圆柱形部分间接地通过第二圈环的径向部分被压入。在压入过程中，第二圈环的径向部分的径向的外置的端部段被精确地以在第一圈环的空心圆柱形部分与端部段之间的要产生的轴向密封缝隙的宽度来推移。由此，第一圈环的空心圆柱形部分以及径向部分已处于这些圈环在径向轴承(尤其是车轮轴承)运行状态中应当占据的位置。仅第二圈环的径向部分在压入过程中以确定的角度从同样是运行状态中的位置的初始位置偏转出来。一旦压入工具朝轴向的反向回退的话，则第二圈环的环形部分弹性地去负荷并且运动至其运行位置。
有利的是，匣式密封件可以利用密封迷宫状部同样有利地安装。迷宫状部在此情况下形成预密封部，该预密封部必要时设置有一个或多个收集沟槽和带有轴向方向分量和/或径向方向分量的密封缝隙。在此，迷宫状部的至少一个缝隙可以在压入过程中基于在安装过程中第二圈环与第一圈环相关地弹性承受负荷而暂时闭合。
本发明的其他优点和构造方案由附图说明书和/或从属权利要求得到。
附图说明
下面，结合附图中所示的实施例更为详细地介绍和阐述本发明。
其中：
图1示出安装好的匣式密封件，
图2示出在安装前图1中的匣式密封件，
图3示出在安装期间图1中的匣式密封件，
图4示出在安装之后图1中的匣式密封件，以及
图5示出在预安装时图1中的匣式密封件。
具体实施方式
图1示出安装好的匣式密封件。该匣式密封件安装在第一轴承部分1与第二轴承部分2之间，其中，第一轴承部分1例如可以是外圈环或轮毂，而轴承部分2例如可以是内圈环或者可替选地可以是轮毂。
两个圈环3、4的径向部分在轴向上相对置，其中，在两个圈环3、4的径向部分之间存在轴向密封唇8，该轴向密封唇8由弹性部分5形成，弹性部分5又被第一圈环4的径向部分所承载。第一圈环4的径向部分处在第二圈环3的径向部分与径向轴承的未绘出的滚动体之间，滚动体在相对于旋转轴线R的径向方向上承载其负荷并且为此被引入至滚道中，滚道设置在轴承部分1、2中，或者设置在与轴承部分1、2力配合相连的部分中。
滚动体处于仅部分绘出的滚动腔中，该滚动腔通过匣式密封件在轴向上被密封。密封作用主要源于以弹簧加载的径向密封唇7，密封唇7通过轴向密封唇8得到保护。径向密封唇6防止湿气渗入，湿气例如可以通过锈蚀在第二圈环3的空心圆柱形部分的下方渗入。
有利的是，第二圈环3的径向延伸径向部分和可以为旋转的轴承部分的第一轴承部分1形成了径向密封缝隙11，径向密封缝隙11过渡至第二圈环3的径向部分的端部段13与圈环4的空心圆柱形部分之间的轴向密封缝隙12中。由此形成迷宫状密封件，一旦轴向密封唇8由于材料磨损而不再能够密封地靠置，则该迷宫状密封件有利地防止了湿气和污物颗粒挤至轴向密封唇8或甚至径向密封唇7。
可看到的是，第二圈环3的径向部分的外径Ra1关于旋转轴线处在第二外径Ra2与内径Ri之间的间隔内，即：
Ra2>Ra1>Ri。
外径Ra2是第一圈环的空心圆柱形部分的外径，即整个匣式密封件的径向上最远地靠外而置的空心圆柱形部分的半径。与之相对照地，内径Ri是空心圆柱形部分的最大内径。有利的是，这两个外径大致相等：
Ra2≈Ra1。
由此得到了特别小的径向密封缝隙11，并且对于第二圈环3的径向部分压入而言足够地存在轴向面重叠。
图2示出在安装之前图1的匣式密封件。
然而，所应用的压入工具9整体上呈环形，但相对于匣式密封件在轴向上定向地具有圆锥形的压入面14，压入面14在较大的半径处在轴向上朝向要安装的匣式密封件的方向更强烈地突出，并且因此，在径向靠外区域中在压入之前与第二圈环3的径向部分首先发生接触。第二圈环3的径向部分弹性地承受负荷，并且略微朝向滚动腔的方向倾斜，或者说朝向第一圈环的方向倾斜。如果提高压入力，则压入工具9接触连接第一圈环3的径向部分，并且第一圈环3的径向部分又接触连接第一圈环4的空心圆柱形部分，由此，两个圈环3、4可以同时被压入第一轴承部分1与第二轴承部分2之间的的径向空隙中，使得两个圈环3、4通过其空心圆柱形部分借助压合座而固定在相应的轴承部分上。
最后，当两个圈环的两个空心圆柱形部分与轴承部分1、2接触时，第二圈环3的径向部分平面式地靠置在圆锥形的压入长度14上，即相对于半径占据相同的角度，如在相对于旋转轴线R的纵向截面中的圆锥形压入面14。
在该过程中，径向密封唇7和轴向密封唇8发生靠置，由此，可以有利地避免两个唇之一的回翻，这是因为径向密封唇7和轴向密封唇8在压入时始终平放在密封面上。
图3示出在安装期间图1中的匣式密封件。匣式密封件的最终的运行位置还未达到，然而明显可看到的是：第二圈环3的径向部分的端部段13始终还既与压入工具9的径向上较靠外的端部相接触，又与第一圈环4的空心圆柱形部分相接触。
压入工具9已经处在朝向相对于压入方向的轴向相反方向的回程中。空心圆柱形部分已经处于设计用于运行的位置中。仅第二圈环3的径向部分还始终处于弹性承受负荷的状态中。但第二圈环3的径向部分在轴向上回弹，使得可以形成轴向密封缝隙12并且第二圈环3的径向部分的外部面以轴承部分的外部面在轴向上封闭。由此防止了：来自外部面的喷射水可能找到进入径向缝隙11的路径。
图4示出在安装之后图1中的匣式密封件，其中，第二圈环3的径向部分完全回弹并且可以将压入工具9拉出。
图5示出在预安装时图1中的匣式密封件。
有利地可行的是，将匣式密封件的圈环一起在预安装的状态中压入。预安装的状态可以通过如下方式实现，即：两个圈环3、4借助圆锥形的安装辅助件10聚集，使得径向密封唇可靠地靠置在第二圈环的空心圆柱形部分的配属于该径向密封唇的密封面上。由此，也保证了：通过径向闭合力，径向密封唇7通过力锁合在运输时防止两个圈环的脱开。
总之，本发明涉及一种用于密封径向轴承的匣式密封件，其中，匣式密封件具有两个可彼此相对运动的圈环并且两个圈环具有空心圆柱形部分和径向延伸部分，其中，在运行状态中空心圆柱形部分在径向上相对置，而径向延伸部分在轴向上相对置。目标是：提高密封件的效率并且同时能够实现匣式密封件的简单安装。这通过如下方式来实现：第二圈环的径向延伸部分的外径大于第一圈环的空心圆柱形部分的最大内径，并且小于第一圈环的空心圆柱形部分的外径。由此，可以在相同材料的情况下产生迷宫状密封件，其更好地保护匣式密封件的内部进而还有径向轴承的滚动腔，以免受外部影响，如湿气和污物颗粒。
附图标记表
1  第一轴承部分
2  第二轴承部分
3  第二圈环
4  第一圈环
5  弹性部分
6  径向密封唇
7  径向密封唇
8  轴向密封唇
9  压入工具
10 安装辅助件
11 径向密封缝隙
12 轴向密封缝隙
13 端部段
14 圆锥形压入面

Claims (2)

1.将匣式密封件安装到径向轴承中的方法，其中，径向密封唇(7)由所述匣式密封件的第一圈环(4)承载并且在压入过程中密封地靠置在所述匣式密封件的第二圈环(3)的空心圆柱形部分上，其特征在于，压入工具(9)以圆锥形轴向外部面(14)借助从所述第二圈环(3)到所述第一圈环(4)上的轴向力传递而将所述匣式密封件压入。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其中，所述第一圈环(3)的径向延伸部分通过所述圆锥形轴向外部面(14)以如下方式弹性地承受负荷，即：能够调节对于密封作用所需的、从所述第一圈环的所述空心圆柱形部分到所述第二圈环(3)的所述径向延伸部分的间距。
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