CN106402165A - 轴承单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承单元，其包括轴承，该轴承设有第一圈及第二圈，该第一圈具有孔、两个侧边缘和圆柱形外表面，该第二圈具有孔、两个径向边缘和圆柱形外表面。所述第一和第二圈可以绕中心轴相对转动，所述轴承还包括容纳在轴承腔中的至少一列滚动体，该轴承腔形成在所述圈的圆柱形外表面和孔之间，第一和第二圈和滚动体确定轴承的中径。单元还包括至少一个密封装置，该至少一个密封装置设有牢固连接到圈中的能够旋转一个圈的接合部，及锥形环状体，该锥形环状体从所述接合部向另一个圈延伸，使得所述主体在非运行状态下与垂直于中径的平面之间形成一个非零的角度，并且与轴承的另一个圈直接或间接接触。

Description

轴承单元
技术领域
本发明涉及轴承单元。
背景技术
轴承通常包括一个内圈和一个外圈，所述内、外圈相对于彼此旋转。内、外圈可以共同形成轴承腔，在该轴承腔中容纳滚动体，例如滚珠、滚针或辊子。
轴承被设计为安装在机械系统的壳体中，特别是安装在静态机械元件和旋转运动的机械元件之间从而支持其的相对转动。
轴承配有密封装置，以保证轴承是密封的，从而防止外部物质(例如颗粒物、污染物或水)进入轴承腔。这些密封装置可以包括牢固连接到内、外圈中的一个圈(优选旋转的圈)，并且与另外一个圈滑动接触的密封件。
然而，在轴承旋转过程中密封件和圈之间的摩擦导致抵抗运转的摩擦扭矩。这导致密封件的低效率、温度升高以及密封的失效，从而随着使用，密封件的性能降低。
轴承也可以配有密封件或凸缘，其安装在内、外圈中的一个圈上并且设置与另外一个圈的小通道。这种密封装置(被称为迷宫密封件)与另一个圈不接触，以避免接触密封件的相关缺点。
然而，迷宫密封件虽然小，但是因为外部物质的进入仍然是可能的，所以迷宫密封件不能保证轴承的绝对密封。此外，存在于轴承腔的润滑剂可以通过所述迷宫密封件泄露，特别是将轴承从制造现场运输到相关的最终应用的构造器的过程中。
发明内容
本发明尤其旨在通过提出密封的轴承单元来解决这些问题，该密封的轴承单元能够减少摩擦扭矩，并且在使用中制造和组装简单，而且从使用的方面来说，该密封的轴承单元是模块化的，因此可以适应于众多应用。
为此目的，本发明涉及轴承单元，该轴承单元包括设有第一圈和第二圈的轴承，第一圈具有孔、两个侧边缘和圆柱形外表面，第二圈具有孔、两个径向边缘和圆柱形外表面。所述第一圈和第二圈可以围绕中心轴相对旋转。轴承还包括放置在轴承腔的至少一列滚动体，轴承腔形成在所述内、外圈的圆柱形外表面和孔之间。第一圈和第二圈及滚动体确定轴承的中径。
根据本发明，所述单元还包括至少一个密封装置和一个锥形环状主体，该密封装置设有牢固连接到能够旋转的圈中的一个圈的接合部，该锥形环状体从所述接合部向另一个圈延伸，这样当非运行状态下，所述锥形环状体与垂直于中径的平面形成一个非零角度，并且与轴承的另一个圈直接或间接接触。
轴承的圈和滚动体确定轴承的中径是滚动体旋转的轴，所述圈平行于该轴相对旋转，该轴位于所述圈之间。
因此，密封装置牢固连接到轴承的一个圈上，但是具有一个锥形环主体。根据本发明密封装置的运行模式如下。当非运行状态下，即当轴承的圈的没有相对旋转运转时，密封装置的主体是相对于中径的垂线倾斜的，密封装置的主体相对于该圈的垂直线具有角间隙地从圈向同一圈附属的延伸。当承载密封装置的圈围绕中心轴旋转时，离心力施加到密封装置的主体，特别是施加到密封装置的主体的自由端。当该圈的旋转速度足够时，所述主体相对于其初始位置向垂直于中径的平面倾斜，通过接合部与锥形环状体之间的连接区。所述连接区的中点形成旋转的枢轴。该主体，最初与轴承的另一个圈直接或间接接触，然后相对所述圈移动。因此，在轴承的运行模式中，即当配有至少一个密封装置的圈旋转时，所述密封装置不再与另一个圈接触。
根据本发明，密封装置和另一个圈之间的直接或间接的滑动接触造成的摩擦扭矩被避免。因此提高轴承单元的效率。此外，防止内、外圈的过热和密封装置的失效。
在运行模式中，轴承内部和外部之间的压力是平衡的，从而避免可能使密封装置变形的压力差。
此外，在密封装置的非运行状态下位置，与另一个圈接触，当轴承不运行时，特别是在轴承运输过程中，轴承腔保持密封。因此，外部物质不能进入轴承腔，并且轴承腔内的润滑剂不能漏出。
根据本发明的有利的但是可选的实施例，这样的轴承单元可包括任何技术上可容许的组合中的一个或多个下列特征：
滚动体围绕圆周方向被规则地间隔开，并由保持架保持。
滚动体是滚珠。
轴承的第一和第二圈是实心的。
轴承的中径平行于轴承的第一和第二圈的相对旋转轴。
轴承的中径垂直于轴承的第一和第二圈的相对旋转轴。
密封装置是由塑料或合成材料制成的。
密封装置的主体和垂直于所述中径的平面之间的非零角度为1°至45°之间，优选在10°至30°之间。
密封装置的主体包括一个自由端，从该自由端伸出一个凸起(relief)。
凸起是环形的。
密封装置的接合部被容纳在该圈的凹槽中，该凹槽形成于轴承腔的表面开口中。
密封装置的接合部牢固连接到该圈的侧边缘中的一个边缘。
圈的密封装置的接合部覆盖该圈的一个侧边缘，并经由覆盖所述圈全部或部分环形圆柱形表面的部分得以延伸，圈的环形圆柱形表面限定出轴承的圆柱形外表面或轴承的孔。
接合部延伸不超过该圈的圆柱形表面，该圆柱形表面限定轴承腔的界限。
轴承的至少一个圈装有两个密封装置，每个密封装置覆盖所述圈的一个侧边缘，并经由覆盖所述圈全部或部分环形圆柱形表面的部分得以延伸，所述圈的环形圆柱形表面限定出轴承的圆柱形外表面或轴承的孔。
同一圈上从密封装置延伸的部分被牢固连接在一起。
同一圈的两个密封装置通过在所述圈的环形圆柱形表面上延伸的共同部分形成一个单独构件，形成轴承的外圆柱形表面或轴承的孔。
从同一圈的两个密封装置延伸的部分是环形的，从而既径向又轴向地包围该圈。
当非运行状态下，牢固连接到轴承的一个圈的密封装置，与另一个圈直接接触，例如与所述另一个圈的圆柱形表面或侧边缘接触。
当非运行状态下，牢固连接到轴承的密封装置，与另一个圈间接接触，例如与所述另一个圈的密封装置接触。
轴承的第一和第二圈中的每一个圈都配有至少一个密封装置，该至少一个密封装置彼此面对，这样当非运行状态下，两个密封装置的主体是接触的，并朝向相同方向。
第一和第二圈的密封装置的主体都被导向朝向轴承的内部，即朝向滚动体。
第一和第二圈的密封装置的主体都被导向朝向轴承的外部，即远离滚动体。
当非运行状态下，轴承的两个圈的密封装置在非运行状态下相接触的主体与垂直于轴承的中径的平面形成的角度相同。
轴承的两个圈的密封装置在非运行状态下相接触的主体在该主体的端部设有凸起，该凸起朝向相同方向。
轴承的两个圈的密封装置在非运行状态下相接触的主体之间在轴承的中径上接触。
轴承的一个圈的密封装置中的一个密封装置的接合部设有间隔部，从而使得密封装置的主体沿中径偏移。
接合部和锥形体限定两者之间的连接区，所述连接区比该接合部和该锥形体的区域窄。
附图说明
按照依据本发明的原理的轴承单元的实施例的下述说明，本发明将被更好地理解及关于其的其他优点将变得更清楚，这些实施例的说明是单纯作为示例并且参照非限制性附图提供的，其中：
图1是根据第一实施例的轴承单元的剖视图，
图2a和图2b是根据第一实施例的密封装置的详细视图，
图3是根据第二实施例的密封装置的详细视图，
图4是根据第三实施例的轴承单元的剖视图，以及
图5是根据第四实施例的轴承单元的剖视图。
具体实施方式
单元A包括具有中心轴X1的轴承1，该轴承1设有外圈2、内圈3、一列滚动体4(在本案中，是滚珠)。所述滚动体布置在平行平面中，且分别由保持架5保持。此单元被设计为安装在设置在机械系统中(未示出)的壳体内。
在正常运行模式下，外圈2、内圈3与中心轴X 1同轴。
外圈2具有圆柱形外表面21和孔22，用于滚动体4的滚道形成在孔22中。
内圈3具有圆柱形外表面31，用于滚动体4的滚道形成在圆柱形外表面31中。
内圈3可以是旋转的，而外圈2是非旋转的，或者反过来也行，或者两个内、外圈可以是彼此相对旋转的。
外圈2被两个径向侧边缘23和24沿轴向限定，内圈3被两个径向侧边缘33和34沿轴向限定，这样所述边缘分别沿轴向对齐以限定轴承1的轴向尺寸。
内圈3还具有圆柱形通孔32。例如，轴或支撑元件可以插入到所述孔32中。内圈3中的孔32和外圈2的圆柱形外表面21限定了轴承的径向尺寸。
内圈3的圆柱形外表面31、外圈2的孔22及径向侧边缘23、33和24、34限定出轴承腔8，在轴承腔8中滚动体4在外圈2和内圈3之间运转。轴承腔8可填充有润滑剂(例如油脂或油)以减少运转元件(在本案中为滚动体4、形成在圆柱形外表面31上滚道和形成在内圈2的孔22中的滚道)的接触表面之间的摩擦。
外圈2、内圈3和滚动体4确定轴承1的中径P1(pitch diameter，亦称“节圆直径”)作为是滚动体的旋转轴，所述内、外圈平行于该轴相对旋转，该轴位于所述内、外圈之间。
根据图1至图5所示的实施例，中径P1平行于旋转中心轴X1。根据未示出的替代例，中径P1可以垂直于中心轴。
根据本发明，该单元包括第一密封装置9以及第二密封装置10，密封装置9牢固连接到外圈2，密封装置10牢固连接到内圈2。
密封装置9包括接合部91，接合部91覆盖外圈2的侧边缘。
密封装置9还包括从接合部91向内圈3延伸的主体92。主体92具有自由端93。
当非运行状态下，主体92是环形和锥形的。更具体地是，当外圈2不旋转时，主体92从接合部延伸，与中径P1的垂线形成角度O92，穿过接合部91与锥形体92之间的连接区95的中点G9。
根据图1和图2a所示的实施例，锥形体92从接合部91向轴承的内部延伸，即向滚动体4延伸。
当在非运行状态位置时，密封装置9与密封装置10接触，密封装置10牢固连接到内圈3。
密封装置10包括接合部101，接合部101覆盖内圈3的侧边缘33。
密封装置10还包括从接合部101向外圈2延伸的主体102。主体102具有自由端103。
当非运行状态下，主体102是环形和锥形的。更具体地是，当内圈3不旋转时，主体102从接合部延伸，与中径P1的垂线形成角度O102，穿过接合部101与锥形体102之间的连接区105的中点G10。
根据图1和图2b所示的实施例，锥形体102从接合部101向轴承的内部延伸，即向滚动体4延伸。
当密封装置9和10在非运行状态位置时，密封装置9和10的自由端93和103分别是接触的。在非运行状态下，密封装置9和10之间的接触是在轴承的中径P1处。
根据图1的实施例，密封装置9和10的主体92和102分别是沿中径P1朝向相同方向，并且角度O92和O102相等。或者，角度O92和O102可以是不同的，只要在非运行状态下自由端93和103之间是接触的即可。
密封装置10的接合部101设有间隔部104，以使得主体102轴向偏移。同样地，密封装置9的接合部91设有间隔部94，以使得主体92轴向偏移。因此，密封装置自由端的93、103被轴向偏离滚动体4和保持架5。自由端93、103的轴向位置可以通过标注的间隔部94、104的尺寸来调整。
接合部91、101沿径向延伸分别不超出外圈2的孔22和内圈3的圆柱形外表面31，限定了轴承腔8。只有主体92、102沿径向延伸到内、外圈2、3之间限定的径向空间中。
接合部91和101使用连接装置(未示出)(如焊接、胶粘、模制)、机械装置的配合(例如凸缘的部分和圈按形状配合的部分)、或任何其它适当装置分别连接到外圈2和内圈3的侧边缘23和33。
密封装置9、10由塑料或合成材料制成。例如，密封装置9、10可以由含有30％玻璃纤维的PA66制成。
图2a和图2b示出运行模式下安装在轴承单元A的轴承1上的密封装置9、10。
当承载密封装置9的外圈2绕中心轴X1旋转时，离心力施加到密封装置9的主体92上。当外圈2的旋转速度足够时，主体92绕接合部91和主体92之间的连接区的中点G9枢转。所述主体92相对于其初始非运行状态下位置PI9向垂直于中径的平面PR9倾斜。
主体92，最初经由密封装置10与轴承1的内圈3间接接触，然后偏离所述密封装置10。因此，当轴承1处于运行模式时，密封装置9不再与内圈3的密封装置10接触。
同样，当承载密封装置10的内圈3绕中心轴X1旋转时，离心力施加到密封装置10的主体102上。当圈3的旋转速度足够时，主体102绕接合部101和主体102之间的连接区的中点G10枢转。所述主体102相对于其初始非运行状态下位置PI10向垂直于中径的平面PR10倾斜
主体102，最初经由密封装置9与轴承1的外圈2间接接触，然后偏离所述密封装置9。因此，当轴承1处于运行模式时，密封装置10不再与外圈2的密封装置9接触。
轴承1的两个圈2、3中的单独一个圈可以是绕中心轴X 1转动的，在这种情况下，在密封装置9、10上描述的效果仅适用于所述旋转的圈配有的密封装置。或者，圈2、3都可以是旋转的，在这种情况下，在密封装置9、10上描述的效果适用于两个旋转的圈中的每一个圈配有的密封装置9、10。
在未示出的替代例中，除了密封装置(例如容纳在凹槽25、35的凸缘或密封件)外，轴承1可配有密封装置9、10，以改善轴承单元A的密封，特别是在严峻的环境(污染、水、灰尘和颗粒物)中。
根据另一个未示出的替代例，轴承1可配有单独一个密封装置，该密封装置只安装在内、外圈中的一个圈上，所述密封装置与另一个圈的表面中的一个表面直接接触。
图3所示的第二个实施例，其中相同的元件使用相同的标记指示出，第二个实施例与第一个实施例的不同在于，外圈2配有密封装置11，在该密封装置11的自由端设有凸起(relief)113。
密封装置11包括覆盖外圈2的侧边缘23接合部111。
密封装置11还包括从接合部111向内圈3延伸的主体112。
当非运行状态下，主体112是环形和锥形的，从接合部延伸，与中径P1的垂线形成角度O112，穿过接合部111和锥形体112之间的连接区115的中点G11。
主体112在其自由端具有凸起113。当非运行状态下，凸起113是从主体112的端部沿与所述主体112倾斜的相反方向延伸的珠状物。
凸起113可以是环形的或分割成规则间隔的斜角部分。
这种凸起113增加主体112的自由端的质量，以在外圈2的旋转过程中增加离心力对锥形体112的倾斜的作用。由于凸起113沿主体112在非运行状态下倾斜的相反方向延伸，因此凸起形成补偿质量(offset mass)，进一步增强离心力的作用。
此外，接合部111与本体112之间的连接区115比接合部薄，并且比主体112薄。由于中点G11在离心力的作用下形成用于主体112转动的枢轴，因此减小的厚度有助于增加连接区115的柔韧性，从而在外圈2的旋转过程中，有助于增加离心力在主体112上的作用。
根据未示出的替代例，内圈3也可配有与密封装置11类似的密封装置。
图4所示的第三个实施例，其中相同的元件使用相同的标记指示出，第三个实施例与第一实施例的不同在于，内、外圈3、2配有密封装置13、12，该密封装置13、12设有分别容纳在所述内、外圈3、2的凹槽35、25中的接合部131、121。
接合部121、131的形状分别匹配外圈2和内圈3的凹槽25、35的底部。
每个接合部121、131经由环形锥体122、132，向另一个圈延伸，并通过接合部121、131的各自自由端123、133在中径P1接触。从而所述主体122、132在外圈2的孔22和内圈3的圆柱形外表面31之间延伸，进入轴承腔8。
锥形体122、132从接合部121、131向轴承的外部分别延伸，即远离滚动体4。
根据本发明第三实施例，所述的密封装置12、13的运行模式类似于第一实施例中密封装置9、10的运行模式，除了在外圈2和/或内圈3转动造成的离心力作用下，主体122、132向滚动体4倾斜。
图5所示的第四个实施例，其中相同的元件使用相同的标记指示出，第四个实施例与第一个实施例的不同在于，圈2、3中的每一个圈具有两个密封装置9、9'，10、10'。
密封装置9、9'分别抵靠着外圈2的侧边缘23、24组装。
密封装置9、9'是相似的并且相对于滚动体4对称。
密封装置9、9'中的每一个由环形轴向部95轴向延伸，环形轴向部覆盖外圈2的圆柱形外表面21，形成轴承1的圆柱形外表面。同一个外圈2的两个密封装置9、9'由公共轴向部分95形成单独一个元件。由此外圈2既沿径向也沿轴向被包围。
同样地，密封装置10、10'分别抵靠着内圈3的侧边缘33、34组装
密封装置10、10'是相似的并且相对于滚动体4对称。
密封装置10、10'中的每一个由环形轴向部105轴向延伸，环形轴向部覆盖内圈3的孔32，形成轴承1的孔。同一个内圈3的两个密封装置10、10'由共用的轴向部分105形成单独构件。由此外圈3既沿径向也沿轴向被包围。
在本实施例中，轴承和壳体(轴承座)(所述轴承被设计为在该壳体(轴承座)中组装)之间尺寸的差异可以由密封装置9、9'，10、10'的厚度和牢固连接到两个圈2、3的轴向部95、105来补偿。更具体地说，密封装置9、9'，10、10'和轴向部分95、105充当带有罩壳的轴承表面，代替侧边缘23、24、33、34和轴承1的内、外圈2、3的圆柱形表面21、32。
标准的小轴承可适应于其他应用，而无需修改整个机械系统。这有助于减少与设计机械系统相关的时间和费用。此外，如果壳体(轴承座)的尺寸在预定范围之外，那么所述范围内的标准轴承可能适应。
本发明还使得适应小轴承1代替较大轴承成为可能，但是加入附加功能。
另一个优点是，标准轴承不用做修改。在轴承1设计和制造完成后，密封装置9、9'，10、10'被安装在圈2、3上。密封装置9、9'，10、10'被安装在轴承1的外部上。
根据未示出的实施例，轴承可以具有一列或多列滚动体。滚动体可以是滚珠、辊子、滚针或任何其它类型的滚动体。
根据未示出的实施例，只有轴承的一个圈(其可以是旋转的)设有根据上述实施例中的至少一个密封装置。当在非运行状态下，所述密封装置与另一个圈直接接触或通过牢固连接到另一个圈的元件与另一个圈间接接触。
上述实施例和变体的技术特征可以彼此组合。

Claims (10)

1.一种轴承单元(A)，包括轴承(1)，所述轴承(1)设有第一圈(2)和第二圈(3)，所述第一圈(2)具有孔(22)、两个侧边缘(23、24)和圆柱形外表面(21)，所述第二圈(3)具有孔(32)、两个径向边缘(33、34)和圆柱形外表面(31)，在所述轴承(1)中，所述第一和第二圈(2、3)可以绕中心轴(X1)相对转动，所述轴承(1)还包括容纳在轴承腔(8)中的至少一列滚动体(4)，所述轴承腔(8)形成在所述圈(2、3)的圆柱形外表面(31)和孔(22)之间，所述第一个和第二圈(2、3)和所述滚动体(4)确定所述轴承(1)的中径(P1)，
其特征在于，所述单元(A)还包括至少一个密封装置(9、9'、10、10'，11、12、13)，所述至少一个密封装置设有牢固连接到所述圈(2、3)中能够旋转的一个圈上的接合部(91、101、111、121、131)，以及从所述接合部(91、101、111、121、131)向另一个圈(2、3)延伸的锥形环状主体(92、102、112、122、132)，所述主体(92、102、112、122、132)在非运行状态下与垂直于所述中径(P1)的平面(PR9、PR10)之间形成一个非零的角度(O92、O102、O112)，并且与轴承(1)的所述另一个圈(3、2)直接或间接接触。
2.依据前述权利要求所述的单元，其特征在于，所述密封装置(9、10)的所述接合部(91、101)牢固连接到所述圈(2、3)的一个侧边缘(23、33)上。
3.依据前述权利要求中的任一项所述的单元，其特征在于，所述圈(2、3)的密封装置(9、9'、10、10')的接合部(91、101)覆盖所述圈(2、3)的一个侧边缘(23、24、33、34)，并经由覆盖所述圈(2、3)全部或部分环形圆柱形表面(21、32)的部分(95、105)得以延伸，所述圈(2、3)的环形圆柱形表面(21、32)限定出所述轴承(1)的圆柱形外表面或所述轴承(1)的孔。
4.依据权利要求3所述的单元，其特征在于所述轴承(1)的至少一个圈(2、3)配有两个密封装置(9、9'、10、10')，每个密封装置(9、9'、10、10')覆盖所述圈(2、3)的一个侧边缘(23、24、33、34)，并经由覆盖所述圈(2、3)全部或部分环形圆柱形表面(21、32)的部分(95、105)延伸，所述圈(2，3)的环形圆柱形表面(21、32)限定出所述轴承(1)的圆柱形外表面或所述轴承(1)的孔，同一个圈(2、3)上从密封装置(9、9'、10、10')延伸的所述部分(95、105)牢固连接在一起者形成一个单独构件。
5.依据前述权利要求中的任一项所述的单元，其特征在于，所述接合部(91、101)延伸不超出所述圈(2、3)限定出轴承腔(8)的圆柱形表面(22、31)。
6.依据前述权利要求中的任一项所述的单元，其特征在于，所述轴承(1)的所述第一和第二圈(2、3)各自配有至少一个密封装置(9、10)，所述第一和第二圈(2、3)的密封装置(9、10)彼此面对，两个密封装置(9、10)的所述主体(92、102)在非运行状态下是接触的，并且朝向所述轴承(1)的内部或外部的同一方向。
7.依据权利要求6所述的单元，其特征在于，所述轴承(1)的两个圈(2、3)的所述密封装置(9、10)在非运行状态下彼此接触的主体(92、102)，在非运行状态下，与垂直于轴承(1)的中径(P1)平面(PI9、PI10)之间形成的角度(O92、O102)相同。
8.依据权利要求6或7中的任一项所述的单元，其特征在于，所述轴承(1)两个圈(2、3)的密封装置(9、10)在非运行状态下彼此接触的主体(92、102)，在其自由端设有凸起(93、103)。
9.依据权利要求6至8中的任一项所述的单元，其特征在于，所述轴承(1)两圈(2、3)的密封装置(9、10)的主体(92、102)，在非运行状态下在轴承(1)的中径(P1)位置处形成接触。
10.依据权利要求6至9中的任一项所述的单元，其特征在于，所述轴承(1)的圈(3)的一个密封装置(9、10)的接合部(91、101)设有间隔部(94、104)，能够使所述密封装置(9、10)的主体(92、102)沿所述中径(P1)偏移。
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