CN105317843B - 一种超薄密封轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄密封轴承，包括轴承套圈和滚珠，轴承套圈内设有沟道，滚珠嵌置于沟道中，轴承套圈的内、外圈之间设有保持器，沟道偏置于轴承套圈的一侧，保持器上设有偏置的球兜，滚珠穿连于球兜中。本发明通过偏置的沟道、球兜，“桃心”弧形的沟道支承面，以及紧凑的密封件等结构解决了安装在极为有限的安装空间内的轴承保持高承载、高强度、高密封和低旋转力矩等性能的难题。

Description

一种超薄密封轴承

技术领域

本发明涉及一种轴承，更具体地说，它涉及一种超薄密封轴承。

背景技术

近几年市面上推出了一种带有储能装置的节能自行车，在节能自行车的储能装置中，轴承轴向安装空间极小，同时还要求轴承旋转力矩低，保持器强度大，具有良好的密封能力，普通规格的轴承难以满足上述要求，如果仅仅为了适应安装时的轴向尺寸而将轴承整体减薄，保持器的轴向尺寸也会相应压缩，在未特别改用更高强度材料的前提下，保持器尺寸的消减会带来承力强度的减弱。公开号为CN203412945U的实用新型于2014年1月29日公开了提供了一种轴承保持架，属于机械技术领域。它解决了现有轴承保持架结构强度不好的问题。该轴承保持架包括两个对称设置的环形保持架部件，每个保持架部件的内壁上具有若干个兜孔，两个保持架部件通过多个铆钉铆接在一起且两个保持架部件上的兜孔一一对应，保持架部件的外壁上具有凸出的加强筋，加强筋周向均匀分布。该实用新型具有结构强度高、使用寿命长等优点。该实用新型通过并联保持架来提高保持器的结构强度，但在节能自行车的储能装置中，安装轴承的轴向空间非但没有充裕到可容许两个保持架并列，反而要在正常水平基础上进一步减小，因此如何在减小轴承的轴向尺寸的同时确保轴承具备必要的轴向承力强度，成为一个亟待解决的问题。除此之外，轴向尺寸偏小的轴承上如何保证较低的轴承旋转力矩和良好的密封能力，这些问题也需要一并解决，这样才能为节能自行车等对这些轴承有特别要求的新产品更好的走进市场提供可靠保证。

发明内容

现有的普通轴承难以在轴承轴向安装空间低于常规水平的场合使用，为克服这一缺陷，本发明提供了一种能确保必要的轴承轴向承力强度、轴承旋转力矩和密封能力的超薄密封轴承。

本发明的技术方案是：一种超薄密封轴承，包括轴承套圈和滚珠，轴承套圈内设有沟道，滚珠嵌置于沟道中，轴承套圈的内、外圈之间设有保持器，沟道偏置于轴承套圈的一侧，保持器上设有偏置的球兜，滚珠穿连于球兜中。在常规的轴承结构中，沟道、球兜都处于居中位置，如果为适应节能自行车储能装置的较小轴向安装空间而压缩轴承的轴向尺寸，沟道、球兜轴向支持结构尺寸也要相应压缩，轴向承力强度也减弱。在本超薄密封轴承中，轴承套圈为非对称结构，沟道、球兜都偏置，轴向空间较多的一侧仍能够有足够的尺寸来保证保持器强度，因此采用本超薄密封轴承的结构可以满足节能自行车储能装置这一轴向安装空间较小的特殊场合轴承的特别承力要求。

作为优选，沟道宽度中分线与轴承套圈的宽度中分线的距离为轴承套圈宽度的10%～11%。在这个数值范围内，轴承的轴向主承力侧有足够的轴向宽度来保证保持器强度，而另一侧的强度也足以应对轴承运转时的振动。

作为优选，保持器的厚度为滚珠直径的0.22～0.26倍。在这个数值范围内，保持器球兜与滚珠间存在合适的曲率差，通过球兜同滚珠曲率之差的调整，可把保持器和滚珠的接触面积控制在一合适的水平上，这样可增强润滑性。

作为优选，球兜的弧面直径为滚珠直径的1.56～1.58倍。在这个数值范围内，保持器和滚珠接触椭圆面较小，可减轻摩擦。

作为优选，球兜与轴承套圈的中心距为滚珠与轴承套圈的中心距的0.92～0.96倍。保持器外径大而径向厚度过小，随着温度和时间变化，尺寸容易出现膨胀；设计上优先考虑到轴承使用之后将要发生的保持器胀大，避免保持器膨胀后干涉滚珠运转。

作为优选，沟道的每个支承面为双弧面结构，包括两个相交的弧面，且两个弧面关于沟道的环形腔体的中分剖面对称。轴承沟道采用双圆弧设计代替常规设计，两端圆弧的中心错开一定距离，形成“桃心”弧形的沟道结构，滚珠不再和轴承沟底接触，此种结构具有以下优点：轴承沟道曲率半径可以无限大，也不会引起轴承轴向窜动量过大；由于沟道曲率增大，滚珠和沟道的接触面积降低，单点的摩擦发热量降低；可以使轴承的径向游隙和轴向游隙比值约为1：1，同样的径向游隙，本结构的轴向游隙仅相当于常规结构的1/8～1/10，因此可以在保证径向游隙的同时，尽量减少轴向游隙，这对于实现轴承的密封至关重要；本结构使滚珠和轴承沟道具有双倍的接触点，每个接触点分配到的压应力减小，从而使成套轴承具有更大的承载能力。

作为优选，本超薄密封轴承还包括密封件，密封件包括骨架和密封件主体，密封件主体外侧与骨架贴合，密封件主体内侧悬空形成内唇边，轴承套圈的内、外圈上分别设有一密封件卡槽，密封件主体外缘和内缘分别卡接在外圈和内圈上的密封件卡槽中。密封件主体外侧有骨架支撑，可承受较大预紧力，推入外圈密封件卡槽可形成较严密的密封，内唇边薄而长，内圈密封件卡槽窄且深，内唇边进入内圈密封件卡槽后，剩余的间隙很小，杂质很难进入。

作为优选，密封件主体外缘与轴承套圈外圈密封件卡槽过盈配合。过盈配合可使密封件主体上得到骨架刚性支撑的部分发生适度弹性形变，确保密封可靠。

作为优选，密封件主体外缘设有锥度。设置锥度便于密封件主体安装到轴承套圈上时可顺利地将密封件主体推入密封件卡槽。

本发明的有益效果是：

在缩减轴承尺寸的情况下保持必要的轴承性能。本发明通过偏置的沟道、球兜，“桃心”弧形的沟道支承面，以及紧凑的密封件等结构解决了安装在极为有限的安装空间内的轴承保持高承载、高强度、高密封和低旋转力矩等性能的难题。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中轴承套圈、滚珠、保持器的一种配合状态示意图；

图3为本发明中滚珠与保持器的一种配合状态示意图；

图4为本发明中保持器的一种剖视结构示意图；

图5为本发明中滚珠与沟道的一种配合状态示意图；

图6为本发明中密封件的一种结构示意图；

图7为本发明中密封件未进入密封件卡槽时的一种状态示意图；

图8为本发明中内唇边进入密封件卡槽时的一种状态示意图。

图中，1-轴承套圈，2-滚珠，3-沟道，4-保持器，5-球兜，6-骨架，7-密封件主体，8-内唇边，9-密封件卡槽，10-密封件。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图8所示，一种超薄密封轴承，用于一种节能自行车的储能装置中，该超薄密封轴承包括轴承套圈1和滚珠2，轴承套圈1内设有沟道3，滚珠2嵌置于沟道3中，轴承套圈1的内、外圈之间设有保持器4，沟道3偏置于轴承套圈1的一侧，沟道3的宽度中分线与轴承套圈1的宽度中分线的距离为轴承套圈1宽度的10%。保持器4上设有偏置的球兜5，球兜5位置与沟道3位置对应，滚珠2穿连于球兜5中，滚珠2在球兜5和沟道3的约束下滚动。保持器4的厚度为滚珠2直径的0.22倍。球兜5的弧面直径为滚珠2直径的1.56倍。球兜5与轴承套圈1的中心距为滚珠2与轴承套圈1的中心距的0.92倍。沟道3的每个支承面为双弧面结构，包括两个相交成桃心弧形的弧面，且两个弧面关于沟道3的环形腔体的中分剖面对称，环形腔体的中分剖面即同时包含轴承套圈1内圈沟道3上双弧面的相交线，和轴承套圈1外圈沟道3上双弧面的相交线的平面。本超薄密封轴承还包括密封件10，密封件10包括骨架6和密封件主体7，骨架6由0.4mm的65Mn钢板制成，密封件主体7由丙烯酸酯制成，密封件主体7外侧与骨架6贴合，密封件主体7内侧悬空形成内唇边8，轴承套圈1的内、外圈上分别设有一密封件卡槽9，密封件主体7外缘和内缘分别卡接在外圈和内圈上的密封件卡槽中。密封件主体7外缘与轴承套圈1外圈密封件卡槽过盈配合，密封件主体7外缘设有锥度。

轴承套圈1采用了非对称的沟道和球兜设计，在有限的轴向空间里，可实现保持器的合理配置，保证保持器的轴向承力强度；通过保持器的球兜5同滚珠2的匹配关系可最大化减小运转过程中对滚珠2的阻力；上述沟道3的特殊结构设计，有助于减小摩擦力，提高承载力，此沟道3结构可把轴向窜动量控制在常规结构的轴向窜动量1/8～1/10的水平上,有效解决轴向精度控制问题，使得内唇边8不易同密封件卡槽9接触产生摩擦，影响轴承旋转力矩，因此，此种沟道3结构与密封结构配合，可在降低摩擦力矩的同时，确保密封性能。

实施例2：

保持器4的厚度为滚珠2直径的0.24倍，球兜5的弧面直径为滚珠2直径的1.57倍，球兜5与轴承套圈1的中心距为滚珠2与轴承套圈1的中心距的0.94倍。其余同实施例1。

实施例3：

沟道3的宽度中分线与轴承套圈1的宽度中分线的距离为轴承套圈1宽度的11%，保持器4的厚度为滚珠2直径的0.26倍，球兜5的弧面直径为滚珠2直径的1.58倍，球兜5与轴承套圈1的中心距为滚珠2与轴承套圈1的中心距的0.96倍。其余同实施例1。

Claims (5)

1.一种超薄密封轴承，包括轴承套圈（1）和滚珠（2），轴承套圈（1）内设有沟道（3），滚珠（2）嵌置于沟道（3）中，轴承套圈（1）的内、外圈之间设有保持器（4），其特征是沟道（3）偏置于轴承套圈（1）的一侧，保持器（4）上设有偏置的球兜（5），滚珠（2）穿连于球兜（5）中，沟道（3）的宽度中分线与轴承套圈（1）的宽度中分线的距离为轴承套圈（1）宽度的10%～11%，保持器（4）的厚度为滚珠（2）直径的0.22～0.26倍，球兜（5）的弧面直径为滚珠（2）直径的1.56～1.58倍，球兜（5）与轴承套圈（1）的中心距为滚珠（2）与轴承套圈（1）的中心距的0.92～0.96倍。

2.根据权利要求1所述的超薄密封轴承，其特征是沟道（3）的每个支承面为双弧面结构，包括两个相交的弧面，且两个弧面关于沟道（3）的环形腔体的中分剖面对称。

3.根据权利要求1或2所述的超薄密封轴承，其特征是还包括密封件，密封件包括骨架（6）和密封件主体（7），密封件主体（7）外侧与骨架（6）贴合，密封件主体（7）内侧悬空形成内唇边（8），轴承套圈（1）的内、外圈上分别设有一密封件卡槽，密封件主体（7）外缘和内缘分别卡接在外圈和内圈上的密封件卡槽中。

4.根据权利要求3所述的超薄密封轴承，其特征是密封件主体（7）外缘与轴承套圈（1）外圈密封件卡槽过盈配合。

5.根据权利要求3所述的超薄密封轴承，其特征是密封件主体（7）外缘设有锥度。