CN105987083B - 轴承及其密封方法 - Google Patents

Abstract

一种轴承及其密封方法，该密封方法包括：提供轴承和密封圈，轴承包括外圈、内圈、滚动体，外圈设有位于端面上的凹槽，凹槽具有底壁和侧壁，密封圈具有骨架环，骨架环设有曲折部；将密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，使密封圈对应曲折部的部分与侧壁沿轴向相抵、密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔；沿轴承的轴向方向挤压曲折部，以平整曲折部，使骨架环发生外径增大的塑性变形，从而使密封圈沿径向夹持在凹槽的底壁和内圈之间。本发明的技术方案解决了下述问题：现有轴承的密封方法中，要么密封圈自身与外圈固定不牢靠，要么密封圈需借助额外的部件来实现与外圈的牢靠固定，导致轴承的制造成本增加。

Description

轴承及其密封方法

技术领域

本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种轴承及其密封方法。

背景技术

如图1、图2所示，轴承(图中以调心滚子轴承为例)一般包括：外圈1、内圈2、以及位于外圈1和内圈2之间的间隙内的滚动体3。为了使轴承能够在所要求的条件状态下安全而持久地运转，需对轴承进行密封。轴承密封的作用在于：防止外界污染物进入轴承、以及防止轴承内的润滑剂泄露。下面对现有轴承的两种密封方法分别作介绍。

第一种密封方法：如图1所示，提供密封圈4，密封圈4具有骨架环5、以及包裹整个骨架环5的橡胶圈6，橡胶圈6具有位于骨架环5径向内侧的密封唇(未标识)；在外圈1的端面上设置凹槽(未标识)；将橡胶圈6的径向外端卡设在外圈1的凹槽内以使密封圈4与外圈1固定设置，并使所述密封唇与内圈2接触以形成接触式密封。

第二种密封方法：如图2所示，除了提供上述第一种密封方法中的密封圈4之外，还提供卡簧7；在外圈1的端面上设置凹槽(未标识)；将密封圈4置于外圈1的凹槽内之后，将卡簧7置于所述凹槽内，卡簧7沿朝向滚动体3的轴向方向将密封圈4的径向外端抵靠在外圈1上以使密封圈4与外圈1固定设置。

但是，上述第一、二种密封方法依次存在以下不足：

继续参照图1所示，橡胶圈6和外圈1的凹槽之间的夹紧力不足，在向轴承内注入润滑剂时，密封圈4很容易松动，导致润滑剂很容易从密封圈4与外圈1之间的间隙溢出轴承外。

继续参照图2所示，虽然密封圈4在卡簧7的作用下能够与外圈1牢靠地固定设置，在向轴承内注入润滑剂时，润滑剂不容易从密封圈4与外圈1之间的间隙溢出轴承外，但是，该轴承增设了卡簧7，因而增加了轴承的制造成本。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有轴承的密封方法中，要么密封圈自身与外圈固定不牢靠，导致在向轴承内注入润滑剂时润滑剂容易从密封圈与外圈之间的间隙溢出轴承外，要么密封圈需借助额外的部件来实现与外圈的牢靠固定，导致轴承的制造成本增加。

为解决上述问题，本发明提供了一种轴承，包括：外圈、内圈、以及位于外圈和内圈之间的间隔内的滚动体，所述外圈设有位于端面上的凹槽，所述凹槽具有底壁和侧壁，所述底壁在轴承径向上面向所述内圈，所述侧壁在轴承轴向上背对所述滚动体，并沿径向延伸至外圈的内周面；密封圈，固定至所述外圈并具有骨架环；所述密封圈与外圈固定设置是通过下述方式来实现：将骨架环中设有曲折部的密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，并使所述密封圈对应曲折部的部分与所述侧壁沿轴向相抵，沿轴承的轴向方向挤压所述曲折部，以平整所述曲折部、使所述骨架环发生外径增大的塑性变形，使所述密封圈沿径向向外的方向抵靠在凹槽的底壁上，所述曲折部未被挤压时，所述密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔。

可选地，所述曲折部与骨架环的中轴线倾斜设置。

可选地，所述曲折部朝向所述滚动体的表面、背向滚动体的表面具有：若干沿骨架环的径向方向交错设置的凸起部和凹陷部、或者若干沿骨架环的周向方向交错设置的凸起部和凹陷部，使得所述表面凹凸不平。

可选地，所述曲折部位于骨架环的径向外端。

可选地，所述密封圈还包括橡胶圈，所述橡胶圈包裹整个骨架环；或者，所述橡胶圈包裹骨架环除径向外端以外的部位。

可选地，所述底壁包括位于凹槽开口处的第三环形表面及与所述侧壁相连的第一环形表面，所述第三环形表面的直径小于所述第一环形表面，所述密封圈的径向外端抵持于所述底壁的第一环形表面；所述曲折部未被挤压时，所述密封圈的外径小于所述第三环形表面的直径。

可选地，所述底壁还包括连接所述第一环形表面与所述第三环形表面的第二环形表面，所述第二环形表面与所述侧壁相对并构成挤压后密封圈的阻挡。

可选地，所述侧壁为圆台面，并与轴承的中轴线倾斜设置；所述第一环形表面为圆台面，并与所述侧壁垂直设置，所述第二环形表面为圆台面，所述第三环形表面为圆柱面。

可选地，所述轴承为调心滚子轴承。

另外，本发明还提供了一种轴承的密封方法，包括：提供轴承和密封圈，所述轴承包括外圈、内圈、以及位于外圈和内圈之间的间隔内的滚动体，所述外圈设有位于端面上的凹槽，所述凹槽具有底壁和侧壁，所述底壁在轴承径向上面向所述内圈，所述侧壁在轴承轴向上背对所述滚动体，并沿径向延伸至外圈的内周面，所述密封圈具有骨架环，所述骨架环设有曲折部；将所述密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，使所述密封圈对应曲折部的部分与所述侧壁沿轴向相抵、所述密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔；沿轴承的轴向方向挤压曲折部，以平整所述曲折部，使所述骨架环发生外径增大的塑性变形，从而使所述密封圈沿径向夹持在凹槽的底壁和内圈之间。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在密封圈的骨架环中设置曲折部、外圈的端面上设置凹槽，凹槽具有底壁和侧壁，底壁在轴承径向上面向内圈，侧壁在轴承轴向上背对滚动体，并沿径向延伸至外圈的内周面，将密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，且密封圈对应曲折部的部分与侧壁沿轴向相抵、密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔之后，沿轴承的轴向方向挤压曲折部。挤压曲折部时，密封圈中对应曲折部的部分抵靠在外圈上，使得曲折部能够得到平整、骨架环能够发生外径增大的塑性变形，从而使密封圈沿径向夹持在凹槽的底壁和内圈之间，实现密封圈与外圈的牢靠固定。在向轴承内注入润滑剂时，润滑剂不容易从密封圈与外圈之间的间隙溢出轴承外。由于密封圈是靠自身、而并未借助额外的部件来实现与外圈牢靠地固定，因而不会增加轴承的成本。

附图说明

图1是现有轴承的第一种密封方法示意图；

图2是现有轴承的第二种密封方法示意图；

图3是本发明的第一实施例中密封圈与外圈固定设置之前轴承的剖面示意图；

图4是本发明的第一实施例中密封圈与外圈固定设置之后轴承的剖面示意图；

图5是密封圈在与外圈固定设置之前的结构示意图，其中图(a)是立体图、图(b)是径向侧视图；

图6是图5所示密封圈中骨架环的结构示意图，其中图(a)是立体图、图(b)是径向侧视图、图(c)是轴向剖视图；

图7是本发明的第二实施例中密封圈与外圈固定设置之前轴承的剖面示意图；

图8是本发明的第二实施例中密封圈与外圈固定设置之后轴承的剖面示意图；

在图1至图4、图7至图8中，为了减小图幅，仅显示轴承位于中轴线上方的部分。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本实施例所提供的轴承密封方法中，以调心滚子轴承为例。下面对该轴承的密封方法的各个步骤作详细介绍。

首先，如图3所示，提供轴承10和密封圈20。

轴承10包括：外圈11、内圈12、位于外圈11和内圈12之间的两个保持架13(图中仅示意一个)、以及位于保持架13的兜孔(未标识)内的两列滚动体14(图中仅示意一列)。密封圈20用于设置在滚动体14面向外界环境的轴向一侧，以在轴承的轴向端部对轴承进行密封。

需说明的是，在本发明中，轴承的种类并不应局限于实施例中的调心滚子轴承，也可以为其它种类的需要密封的轴承，在本发明的实施例中就不再对其它种类的轴承结构一一做介绍。

外圈11设有位于端面上的凹槽15，凹槽15具有底壁S1以及侧壁S2，底壁S1在轴承径向上面向内圈12，侧壁S2在轴承轴向上背对滚动体14，并沿径向延伸至外圈11的内周面(未标识)。

在本实施例中，凹槽15与轴承的中轴线倾斜设置，具体地，侧壁S2为圆台面且与轴承的中轴线倾斜设置，侧壁S2与轴承的中轴线之间的夹角为钝角，底壁S1由沿轴承的轴向依次排列的第一环形表面S3、第二环形表面S4、位于凹槽15开口处的第三环形表面S5相连而成，第一环形表面S3与侧壁S2相连，且第一环形表面S3为与侧壁S2垂直设置的圆台面，第二环形表面S4为与第一环形表面S3垂直设置的圆台面，且第二环形表面S4与侧壁S2的径向外端平行相对设置，第三环形表面S5位于第二环形表面S4的径向内侧并为圆柱面。第一环形表面S3与侧壁S2相连的位置、第二环形表面S4与第一环形表面S3相连的位置、第三环形表面S5与第二环形表面S4相连的位置均设有圆形倒角(未标识)。根据本实施例凹槽15的底壁S1形状可知，底壁S1在轴承轴向方向上的直径是变化的，且底壁S1中第三环形表面S5的直径最小。

在本实施例的变换例中，凹槽15也可以与轴承的中轴线垂直设置。凹槽15与轴承的中轴线垂直设置相对于凹槽15与轴承的中轴线倾斜设置的区别在于：侧壁S2为与轴承的中轴线垂直的环形平面，第一环形表面S3为圆柱面，第二环形表面S4也为与轴承的中轴线垂直的环形平面。

在凹槽15的深度相同的情况下，凹槽15与轴承的中轴线倾斜设置时凹槽15的第一环形表面S3与外圈11外周面之间的距离、大于凹槽15与轴承的中轴线垂直设置时凹槽15的第一环形表面S3与外圈11外周面之间的距离，使得凹槽15与轴承的中轴线倾斜设置时外圈11的机械强度、优于凹槽15与轴承的中轴线垂直设置时外圈11的机械强度。

在本实施例中，内圈12轴向端部的外周面为圆台面。在本实施例的变换例中，内圈12的轴向端部也可以设置成其他形状。

密封圈20具有骨架环21、以及包裹整个骨架环21的橡胶圈22，橡胶圈22具有位于密封圈20径向内端的密封唇23，密封唇23用于与内圈12接触以形成接触式密封。在本实施例的变换例中，橡胶圈22也可以仅包裹部分骨架环21。

在本实施例中，密封唇23具有沿径向延伸的延伸部24、以及与延伸部24的径向内端固定设置的接触部25，接触部25沿远离滚动体14的方向弯折并与延伸部24互成钝角。需说明的是，在本发明的技术方案中，密封唇23的形状并不应局限于本实施例，只要密封唇23能与内圈12接触以形成良好的接触式密封即可。

结合图3、图6所示，在本实施例中，骨架环21具有沿径向延伸的主体部210、与主体部210的径向内端固定设置的翻边211、以及与主体部210的径向外端固定设置的曲折部212，曲折部212位于骨架环21的径向外端。主体部210朝向滚动体14的表面、背向滚动体14的表面均为垂直于骨架环21中轴线的环形平面。翻边211朝向滚动体14的表面、背向滚动体14的表面均为圆台面，且翻边211沿靠近滚动体14的方向弯折并与主体部210互成钝角。

在本实施例中，曲折部212与骨架环21的中轴线倾斜设置，曲折部212的任一纵截面(骨架环21的中轴线位于该纵截面上)为矩形，且曲折部212具有若干沿骨架环21的周向方向交错设置的凸起部213和凹陷部214，使得曲折部212朝向滚动体14的表面、背向滚动体14的表面均凹凸不平，且曲折部212在骨架环21的周向方向上呈波浪状。

结合图3、图5至图6所示，在本实施例中，橡胶圈22与骨架环21各个对应部位的形状相同。在本实施例的变换例中，橡胶圈22与骨架环21各个对应部位的形状也可以不相同。

接着，继续参照图3所示，将密封圈20置于外圈11和内圈12之间的间隔内，且密封圈20对应曲折部212的部分与凹槽15的侧壁S2沿轴向相抵、密封圈20的径向外端与底壁S1之间存在间隔。

在本实施例中，密封圈20的外径小于底壁S1中第三环形表面S5的直径。由于底壁S1中第三环形表面S5的直径最小，故密封圈20的外径小于底壁S1各个环形表面的直径，在将密封圈20自凹槽15的开口置于凹槽15内时，密封圈20的径向外端能够与凹槽15的底壁S1不接触，即密封圈20不会受到底壁S1的阻碍，使得密封圈20的安装非常方便。

在本实施例中，在本步骤中使密封圈20的密封唇23与内圈12接触，密封唇23与内圈12之间的过盈量可以根据密封要求来设置。在本实施例的变换例中，在本步骤中也可以使密封圈20的密封唇23与内圈12存在间隔。

最后，结合图3至图4所示，沿轴承的轴向方向挤压密封圈20对应曲折部212的部分，以平整骨架环21的曲折部212，使密封圈20的骨架环21发生外径增大的塑性变形，从而使密封圈20沿径向夹持在凹槽15的底壁S1的第三环形表面S5和内圈12之间，实现密封圈20与外圈11的牢靠固定。密封圈20被挤压之后，底壁S1中的第二环形表面S4能够沿轴向方向阻挡密封圈20。

在挤压密封圈20时，密封圈20中对应曲折部212的部分会沿朝向滚动体14的轴向方向抵靠在外圈11上。在挤压力的作用下，曲折部212会沿骨架环21径向向外的方向延展，使得骨架环21发生外径增大的塑性变形。当骨架环21的外径增大至一定程度时，密封圈20的径向外端会与凹槽15的底壁S1中第三环形表面S5紧密抵靠在一起、径向内端会与内圈12紧密抵靠在一起，使得密封圈20牢靠地夹持在凹槽15的底壁S1和内圈12之间，实现密封圈20与外圈11的牢靠固定。在向轴承内注入润滑剂时，润滑剂不容易从密封圈20与外圈11之间的间隙溢出轴承外。由于密封圈20是靠自身、而并未借助额外的部件来实现与外圈11牢靠地固定，因而不会增加轴承的成本。

在挤压密封圈20以实现密封圈20与外圈11的固定之后，曲折部212有可能会被完全压平，也有可能仍呈非平整状。虽然此时曲折部212可能呈非平整状，但此时曲折部212的平整度比被挤压之前的平整度更高。

在挤压密封圈20时，由于是挤压密封圈20对应曲折部212的部分，故密封圈20未被挤压的部位不会发生变形、在轴承径向上相对于内圈12和外圈11的位置也基本上不会发生变化，确保了密封圈20与外圈11固定之后密封唇23与内圈12之间的过盈量、与密封圈20与外圈11固定之前密封唇23与内圈12之间的过盈量相同。

在本实施例的变换例中，曲折部212也可以不具有若干沿骨架环21的周向方向交错设置的凸起部213和凹陷部214，而是具有若干沿骨架环21的径向方向交错设置的凸起部和凹陷部，使得曲折部212朝向滚动体14的表面、背向滚动体14的表面均凹凸不平，且曲折部212在骨架环21的径向方向上呈波浪状。

在本实施例的变换例中，曲折部212也可以不与骨架环21的中轴线倾斜设置。在这种情况下，由于曲折部212朝向滚动体14的表面、背向滚动体14的表面均凹凸不平，故在挤压密封圈20时，曲折部212仍会沿骨架环21径向向外的方向延展，使得骨架环21发生外径增大的塑性变形。

在本实施例的变换例中，曲折部212也可以不位于骨架环21的径向外端，而是与骨架环21的外周缘存在一段间隔。

需说明的是，在本发明的技术方案中，骨架环21中曲折部212的形状、骨架环21中除曲折部212以外的部位的形状并不应局限于所给实施例，只要使得在挤压密封圈20时，曲折部212能够得到平整以使骨架环21的外径增大即可。例如，在本实施例的变换例中，曲折部212的纵截面(骨架环21的中轴线位于该纵截面上)也可以为扇形、三角形等。

根据上面的本发明构思可知，凹槽15的形状并不应局限于所给实施例，只要其具有底壁S1和侧壁S2、在密封圈20与侧壁S2沿轴向相抵但未沿朝向滚动体14的轴向方向挤压密封圈20时密封圈20的径向外端与底壁S1之间存在间隔即可。其中，侧壁S2在轴承轴向上背对滚动体14，并沿径向延伸至外圈11的内周面，在沿朝向滚动体14的轴向方向挤压密封圈20时，侧壁S2能够沿相反的轴向方向支撑密封圈20，使骨架环21发生外径增大的塑性变形。底壁S1在轴承径向上面向内圈12，底壁S1的作用在于在骨架环21发生外径增大的塑性变形之后，密封圈20能够沿径向夹持在底壁S1和内圈12之间，以实现密封圈20与外圈11的固定。

在本实施例中，骨架环21的材料为低碳钢，在骨架环21受到挤压以发生塑性变形时不易断裂。在本实施例的变换例中，骨架环21也可以利用其他塑性良好的材料制成。

第二实施例

第二实施例与第一实施例之间的区别在于：如图7所示，在第二实施例中，密封圈20中，橡胶圈22包裹骨架环21除径向外端以外的部位。在沿朝向滚动体14的轴向方向挤压密封圈20对应曲折部212的部分，以平整骨架环21的曲折部212，使密封圈20的骨架环21发生外径增大的塑性变形，从而使密封圈20沿径向夹持在凹槽15的底壁S1和内圈12之间时，直接挤压骨架环21的曲折部212。如图8所示，密封圈20与外圈11固定设置之后，骨架环21的径向外端与凹槽15中底壁S1的第三环形表面S5直接接触。

与第一实施例相比，第二实施例的技术方案具有以下优点：橡胶圈22所采用的材料更少，降低了密封圈20的制造成本。

与第二实施例相比，第一实施例的技术方案具有以下优点：如图4所示，骨架环21的径向外端与凹槽15的底壁S1之间存在橡胶圈22，而并非直接接触，在密封圈20与外圈11之间能够获得更好的密封效果。

在上述轴承的密封方法基础上，本发明还提供了一种轴承。如图4所示，该轴承包括：外圈11、内圈12、以及位于外圈11和内圈12之间的间隔内的滚动体14，外圈11设有位于端面上的凹槽15，凹槽15具有底壁S1和侧壁S2，底壁S1在轴承径向上面向内圈12，侧壁S2在轴承轴向上背对滚动体14，并沿径向延伸至外圈11的内周面；密封圈20，与外圈11固定设置、并具有骨架环21。

密封圈20与外圈11固定设置是通过下述方式来实现：结合图3所示，将骨架环21中设有曲折部212的密封圈20置于外圈11和内圈12之间的间隔内，并使密封圈20中对应曲折部212的部分与侧壁S2沿轴向相抵，沿轴承的轴向方向挤压曲折部212，以平整曲折部212、使骨架环21发生外径增大的塑性变形，使密封圈20的径向外端沿径向向外的方向抵靠在凹槽15的底壁S1上。密封圈20与侧壁S2沿轴向相抵、但密封圈20未被挤压时，密封圈20的径向外端与底壁S1之间存在间隔。

本发明中，各实施例采用递进式写法，重点描述与前述实施例的不同之处，各实施例中的相同部分可以参照前述实施例。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种轴承，包括：

外圈、内圈、以及位于外圈和内圈之间的间隔内的滚动体，所述外圈设有位于端面上的凹槽，所述凹槽具有底壁和侧壁，所述底壁在轴承径向上面向所述内圈，所述侧壁在轴承轴向上背对所述滚动体，并沿径向延伸至外圈的内周面；

密封圈，固定至所述外圈并具有骨架环；

其特征在于，所述密封圈与外圈固定设置是通过下述方式来实现：将骨架环中设有曲折部的密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，并使所述密封圈对应曲折部的部分与所述侧壁沿轴向相抵，所述曲折部朝向所述滚动体的表面、背向滚动体的表面具有：若干沿骨架环的径向方向交错设置的凸起部和凹陷部、或者若干沿骨架环的周向方向交错设置的凸起部和凹陷部，使得所述表面凹凸不平，沿轴承的轴向方向挤压所述曲折部，以平整所述曲折部的凸起部和凹陷部、使所述骨架环发生外径增大的塑性变形，使所述密封圈沿径向向外的方向抵靠在凹槽的底壁上，所述曲折部未被挤压时，所述密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔。

2.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述曲折部与骨架环的中轴线倾斜设置。

3.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述曲折部位于骨架环的径向外端。

4.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述密封圈还包括橡胶圈，所述橡胶圈包裹整个骨架环；或者，所述橡胶圈包裹骨架环除径向外端以外的部位。

5.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述底壁包括位于凹槽开口处的第三环形表面及与所述侧壁相连的第一环形表面，所述第三环形表面的直径小于所述第一环形表面，所述密封圈的径向外端抵持于所述底壁的第一环形表面；

所述曲折部未被挤压时，所述密封圈的外径小于所述第三环形表面的直径。

6.如权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述底壁还包括连接所述第一环形表面与所述第三环形表面的第二环形表面，所述第二环形表面与所述侧壁相对并构成挤压后密封圈的阻挡。

7.如权利要求6所述的轴承，其特征在于，所述侧壁为圆台面，并与轴承的中轴线倾斜设置；

所述第一环形表面为圆台面，并与所述侧壁垂直设置，所述第二环形表面为圆台面，所述第三环形表面为圆柱面。

8.如权利要求1至7任一项所述的轴承，其特征在于，所述轴承为调心滚子轴承。

9.一种轴承的密封方法，其特征在于，包括：

提供轴承和密封圈，所述轴承包括外圈、内圈、以及位于外圈和内圈之间的间隔内的滚动体，所述外圈设有位于端面上的凹槽，所述凹槽具有底壁和侧壁，所述底壁在轴承径向上面向所述内圈，所述侧壁在轴承轴向上背对所述滚动体，并沿径向延伸至外圈的内周面，所述密封圈具有骨架环，所述骨架环设有曲折部，所述曲折部朝向所述滚动体的表面、背向滚动体的表面具有：若干沿骨架环的径向方向交错设置的凸起部和凹陷部、或者若干沿骨架环的周向方向交错设置的凸起部和凹陷部，使得所述表面凹凸不平；

将所述密封圈置于外圈和内圈之间的间隔内，使所述密封圈对应曲折部的部分与所述侧壁沿轴向相抵、所述密封圈的径向外端与底壁之间存在间隔；

沿轴承的轴向方向挤压曲折部，以平整所述曲折部的凸起部和凹陷部，使所述骨架环发生外径增大的塑性变形，从而使所述密封圈沿径向夹持在凹槽的底壁和内圈之间。

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