CN1072335C - 轴承密封机构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种轴承密封机构，可适宜地装在轴承组件上的外座圈和内座圈内将轴承组件密封。其能提供改善的密封性能并提高装在轴承组件上的牢固度。其可大量、连续制造，在模压和冲压工步后不再需要任何精整工步。该轴承密封机构的制造方法包括：用铁制成一块垫片，将两个弹性密封件制成不同的厚度并将该两弹性密封件分别贴合到垫片的两个相对面上，成为一个整体单元，用压力机冲头将该单元冲压成为包括一个垫圈、一个内弹性圈和一个外弹性圈的最终形状。内弹性圈还在其全部周边上形成一个密封唇并向外伸出到垫圈的周边之外。

Description

轴承密封机构及其制造方法
本发明涉及一种轴承密封机构及其制造方法，该机构用来对具有一个内座圈、一个外座圈和一个在内座圈或外座圈中形成的环形槽的轴承组件进行密封。更具体地说，该轴承密封机构包括一个具有母密封唇的密封件和一个支承该密封件的垫圈，并可装在轴承组件上两个可相互相对旋转的外座圈和内座圈内。该机构能牢固地装在轴承组件的外座圈和内座圈内，从而能使轴承组件很好地密封。在大量而连续的生产系统中提供这种轴承密封机构的方法可以做到在模压工步之后不再需要任何精整工步。
惯常的装在轴承组件的外座圈和内座圈内的轴承密封机构在图7中示出。如图所示，该轴承密封机构包括一个成为环形的垫圈2和一个具有密封唇的密封件C。在该惯常的轴承密封机构中，预先制成环形的垫圈2被添加弹性密封材料层而硫化，然后用金属模模压成为轴承密封D的形状。
在如上所述模压轴承密封D时，必须先将预先制成合适形状的垫圈2准确地放在金属模内，然后在其内加入密封材料。接着垫圈2必须在金属模内模压并硬化。由模压和硬化过程形成的垫圈必须从金属模中取出。这些工步复杂而又费时，并且所添加密封材料的多余部分会在模压制品的内边和外边产生毛刺。因此，需要增添一个工步以便从制品上去除毛刺，最后得出成品，这一工步通常不易进行并很费时。
为了消除上述困难，另有一种现有的轴承密封是在日本未审查专利公报54(1979)-68882号上公开的，如图5所示。如该专利公报所公开的情况，垫圈a和所添加密封材料层b是用压力机冲头3来加压并冲出的，得出如图6所示的轴承密封B。该专利公报还公开了这种轴承密封的制造方法。
在上述专利公报中所公开的轴承密封B是用简单的冲压方法制成的，这样制成的密封唇4的横截面形状只限于一种特殊的形状如图6所示。因此很难将密封唇4制成其他不同形状，例如弯曲的带叉的等等。这样就难于使密封唇4具有各种能完成密封唇作用的形状例如弯曲的或带叉的。
按照上述现有技术在将轴承密封B装在轴承组件B上时，位在里边的密封材料b被向后插入到外座圈和内座圈1、1′内一直到嵌合在外座圈或内座圈1、1′上所设的配合槽内为止。当轴承密封B装好时，密封材料b的一部分密封唇4被从配合槽内挤出成为隆起状包围在垫圈的周边上。当密封唇4在装配过程中变形时，由于在设计上未曾专门设法使包围在垫圈周边上的密封唇4的形状保持下来，随着时间的消逝，已经变形的形状还会逐渐恢复到其原来形状。这样，密封材料b便会丧失部分密封能力。
为了克服现有技术上述的这些缺点，本发明的首要目的是要提供一种轴承密封机构，该机构须能容易模压成形，并能牢固地装在轴承组件上，该机构还须含有一个能够制成各种形状的密封唇。
为了达到上述目的，本发明一般地涉及一种轴承密封机构，该机构包括一个制有密封唇形状的密封材料和一个支承该密封材料的垫圈，可以装在轴承组件的外座圈和内座圈1、1′内以便进行密封，其时有一弹性密封材料连结在由铁等制成的垫片上，用压力机冲头可以制出含有一个弹性圈和一个垫圈的轴承密封。具体地说，本发明所提供的轴承密封机构含有一个金属垫片a和分别制成不同厚度并连结在金属垫片a的两个相对面上的弹性密封材料b。在其相对面的每一面上都具有弹性密封材料b的金属垫片a然后用压力机冲头冲压成形，结果生成的形状为两个弹性圈b1和b2及一个夹在弹性圈b1和b2之间的垫圈a1。位在垫圈a1外边的弹性圈b1可制成较小的厚度，而位在垫圈a1里边的弹性圈b2可制成较大的厚度。内弹性圈b2在其周边上具有一个密封唇6，该唇向外伸出到垫圈a1的周边之外。
在将按照上述步骤制造的本发明的轴承密封A安装到轴承组件的外座圈和内座圈1、1′内时，内弹性圈b2可朝向设在外座圈1上的配合槽插人到外座圈和内座圈内，一直到装好并嵌合在配合槽内为止。当内弹性圈b2装在配合槽内时，内弹性圈b2上的密封唇6由于其柔软的弹性会朝向垫圈a1变形而包围在垫圈a1的周边上。其后，密封唇6会继续变形，包卷在外弹性圈b1的周边上。这样，轴承密封A就可完全装配在轴承组件上。
包围住垫圈a1和外弹性圈b1的密封唇6能够紧密地贴合在外弹性圈b1的周边上(图3)，并且密封唇6能够牢固地连结在外弹性圈b1上，这是因为制成密封唇和外弹性圈的材料都各具有粘性的原故。
上述轴承密封A可装在轴承组件的外座圈和内座圈1、1′内，从而使轴承组件气密封接。本发明还提供该轴承密封A的制造方法。该方法一般包括将通常用铁制成的垫片与弹性密封材料结合在一起并用压力机冲头将垫片与弹性密封材料的所说结合物冲压成形。这样得出的轴承密封A含有一个弹性圈和一个垫圈。更具体地说，在本发明所提供的方法中有一较薄的密封材料层b贴合在通常用铁制成的金属垫片a的一个面上，并有一较厚的密封材料层b贴合在金属垫片a的另一面上使它们能结合在一起。这样结合在一起的在两个相对面上都有密封材料层b的金属垫片a接下来用压力机冲头3冲压成形。这样得出的轴承密封A含有一个垫圈a1，一个具有较小厚度的外弹性圈b1和一个具有较大厚度的内弹性圈b2，两个弹性圈将垫圈a1夹在中间，内弹性圈b2在其周边上还环绕着一个密封唇6，该唇并伸出到垫圈a1的周边之外。
在上述说明中，在模压过程中贴合在垫片a的一个面上的薄的密封材料层b位在垫圈a1的里边。而贴合在垫片a的另一面上的厚的密封材料层b位在垫圈a1的外边。如图4所示在用压力机冲头进行冲压的过程中由于压缩和弹性返回而在垫片a的两个相对面上的密封材料层内发生的变形量因此将随密封材料层各该不同的厚度而变。这样，在进行冲压时就可考虑到由于压缩和弹性返回而会在具有不同厚度的密封材料层上产生的变形量的不同。在实际进行冲压时，垫圈a1可夹在两个弹性圈b1、b2之间，其时位在垫圈外边的弹性圈b1可做得薄些而位在垫圈里边的弹性圈b2可做得厚些。于是，内弹性圈b2可在其全部周边上形成密封唇6，该唇并向外伸出到垫圈a1的周边之外。换言之，在模压发生时位在垫圈a1里边的垫片a的一边将有厚的密封材料层b，以致当用压力机冲头3进行冲压时由于压缩和弹性返回将会有效地产生变形。这样，在其全部周边上具有密封唇6的内弹性圈b2就能制造成这样的形状，使密封唇6可以伸出到垫圈a1的周边外。反之，在模压发生时位在垫圈a1外边的垫片a的一边将有薄的密封材料层。对于薄的密封材料层，不会产生由于压缩造成的变形，也不会产生弹性返回，因为密封材料层很薄。这样，由冲压得出的外弹性圈b1将具有基本上与垫圈a1相等的直径(图1、2和3)。
在上述说明中，垫片a可用刚性金属如薄板和带材制成，而密封材料b可用合成橡胶或任意其他的弹性合成树脂材料制成。
现在说明按照本发明的轴承密封机构的特殊有利点和优点。当将轴承密封A装在轴承组件的外座圈和内座圈1、1′内时，在内弹性圈b2上形成并伸出到垫圈a1周边之外的密封唇6能够包围住垫圈a1的周边以及在外边的薄弹性圈b1的周边，使弹性圈b1、b2在各自的周边端能够紧密地接触。这样它们就能依靠制造它们所用材料的粘性，沿着各自的周边端互相粘合在一起。这种状态能够在长期的使用中保持着。因此能够做到稳定可靠。另外可以赞扬的是，按照本发明的轴承密封机构能够提供显著提高的密封性能和滑动转矩特性。因此它能阻止在载荷变动时例如施加的压力变动时可能发生的任何振动，并且不会在这种情况下滑出。
按照本发明的制造轴承密封机构A的方法的有利点在于，这种轴承密封A能够连续并大量地制造，并且在模压和冲压工步后不需任何精整工步，例如去毛刺。按照该方法，可以制成具有不同厚度的密封材料层，将它们分别贴合在垫片a的两个相对面上，并可用压力机冲头将两个相对面上都具有密封材料层的垫片a冲压成形。这样得到的轴承密封A装在轴承组件的外座圈和内座圈内时能够提供提高的密封性能和滑动转矩特性，并且能够阻止载荷变动时所引起的任何振动而不会滑出。
另一个有利点是，这种轴承密封A极易模塑成形，并能用外弹性圈b1保护使免受外界的泥土或类似物的腐蚀。
外弹性圈的色彩、亮度和反光性是可以调节的，这对用图象处理法来检查轴承密封A将很有帮助。因此，外弹性圈可用作表面材料。
另外，在外弹性圈b上可用金属模压做出标记以便识别。
本发明的另外一些目的、有利点和特性只须从下面结合附图对较优实施例所作的详细说明便可理解。在附图中：
图1为一剖面图，用来说明按照本发明一个实施例的轴承密封机构；
图2为一局部剖面图，用来说明轴承密封机构是怎样装在轴承组件上的；
图3为一局部剖面图，用来示出图2中的部件放大后的情况；
图4为一局部剖面图，用来说明按照本发明的模压过程；
图5为一局部剖面图，用来说明按照现有技术的模压过程；
图6为一局部剖面图，用来说明用图5的模压过程所得到的现有技术的轴承密封；
图7为一局部剖面图，用来说明除了图6所示的那个例子以外现有技术的轴承密封是怎样装在轴承组件上的。
现在参阅图1至4，说明本发明的一个特优的实施例。
从图4可见，具有不同厚度b1、b2的任何合适的密封材料都可分别施加在垫片a的两个相对面上并贴合在其上。然后用压力机冲头3将在其两个相对面上都具有密封材料层b1、b2的垫片a冲压成形。这样便可得到垫圈a1，在其相对面上各有一个弹性圈b1、b2。如图1所示，用压力机冲头制出的轴承密封A包括一个垫圈a1，一个在垫圈a1里边制成较大厚度并在其周边环绕着一个伸出到垫圈a1周边之外的密封唇6的内弹性圈b2，以及一个在垫圈a1外边制成较小厚度并具有基本上与垫圈a相等的直径的外弹性圈b1。
按照本发明设计轴承密封机构A时，在垫圈a1及外、内弹性圈b1、b2之间的较优尺寸关系就其各自的厚度而言，外弹性圈b1应制成比内弹性圈b2较小的厚度。但为了实用的目的，应注意到在处理它们之间的相互关系时这些尺寸关系并不是重要的。重要的是垫圈a1须有足够强度以便支承外、内弹性圈b1、b2，内弹性圈b2须有足够厚度使密封唇6能环绕其周边形成，而外弹性圈b1应薄到足够的程度，使它当轴承密封A配合在轴承组件的外座圈和内座圈内时能够与包围垫圈a1周边的密封唇6的周边端紧密接触，从而阻止轴承密封A滑出，并保护轴承密封A免受腐蚀。这样，相对于内弹性圈b2，外弹性圈b1便可能做得较薄。
为了帮助更好理解本发明的效果，现在示出并说明一个实施例。当轴承密封A的直径为10mm时，要获得上述本发明的效果，可将垫圈a1的厚度定为0.1至0.2mm之间的任意值，外弹性圈b1的厚度定为5.0μm至15μm之间的任意值，而内弹性圈b2定为0.2至0.3mm之间的任意值。
在按照特殊规格设计外弹性圈b1时，它可由任何具有良好抗滑特性的材料如热固性树脂或任何具有提高抗腐蚀性的材料制成。带色的材料也可应用以便识别。
作为抗滑树脂材料的典型实例，可以举出能提供良好抗滑特性的合成树脂如氯乙烯、聚酯、环氧树脂和尿脘。这些材料可根据外部因素如所需轴承密封的性能和所要装轴承密封的地方来决定。
在上面说明的实施例中，曾经示出轴承密封A的外直径侧还含有嵌入到轴承组件外座圈1配合槽5内的部分那就是密封唇6从周边上伸出的部分。实施时也可以变化为将密封唇6设在内直径的一侧。
本发明的轴承密封A当安装在小型的轴承组件上时十分有用。
在如图6所示的惯常的轴承密封中，密封材料只是固着在垫圈的一个面上，当垫圈安装在轴承组件的外座圈和内座圈内时，密封唇4只是从配合槽被压出成为隆起使它能包围在垫圈的周边端上。在该轴承密封中要求保证得到良好的密封和接合性能时，必须使密封唇4周边部分留在配合槽内的体积与被压出成为隆起包围在垫圈周边上的体积两者之间保持适当的比例以便防止轴承密封滑出。如前已经说明过的，惯常的如图6所示的轴承密封机构在设计上并没有专门设法使密封唇4被压出而包围在垫圈周边上的周边部分的形状保持不变。这样就需要在上述两个体积之间保持正确的比例。为了满足这个需要，设在外座圈或内座圈上的配合槽的尺寸必须制造得高度精确以便能够保证得到准确的体积比例。
实际上，很难将配合槽的尺寸制造得高度精确象上面要求的那样，特别是当将轴承密封用在小型轴承组件上时。因为这个理由，如图6所示的惯常的轴承密封不能装在很小的器件中的小型轴承组件上，因为在那里有必须将尺寸加工得高度精确并用这种密封来加以密封的部分。在那里采用这种密封是无效的。
而按照本发明的轴承密封A，当将密封装上时由于包围着垫圈a1周边的密封唇6能够与位在垫圈a1外边的外弹性圈b1的周边端紧密地接触(见图3)。因此依靠各该材料相互的粘性能够得到非常牢固的结合。按照本发明的轴承密封机构甚至能够装在那些配合槽的尺寸不能加工得高度精确的小型轴承组件上并能在这种情况下提供很高的密封性能。在那里采用这种密封是有效的。
本发明的轴承密封A装在轴承组件的外座圈和内座圈1、1′内的牢固度是可以调节的并可容易地加以变化只须调节弹性圈b1、b2的厚度及/或硬度即可。因此，在调节牢固度时，不需将配合槽或配合架(图上未用标号指出)与轴承密封之间的接触面积增加或减少。
虽然本发明是结合特殊较优的实施例及其变型来加以说明的，但是应该理解，在不背离本发明的权利要求所限定的原理和范围的条件下仍可作出各种改变和变型。

Claims (2)

1．一种轴承密封机构，包括一带有密封唇的密封件和一个垫圈，安装于轴承内外圈(1,1′)之间以将之密封，其中该密封机构是先将弹性密封材料贴合固定于金属垫片上，然后经冲压而成为具有弹性圈和垫圈的轴承密封，其特征在于：
在金属垫片(a)的两面贴合固定壁厚不同的弹性密封材料(b)，并用冲头(3)将之冲压，形成夹着垫圈(a1)配置弹性圈(b1,b2)，且位于外侧的弹性圈(b1)为薄壁，位于内侧的弹性圈(b2)为厚壁，同时该内侧弹性圈(b2)的周边具有从上述垫圈(a1)突出的唇部(6)，在形成为厚壁的内侧弹性圈对着轴承内外圈(1,1′)的内侧安装该轴承密封机构时，上述唇部(6)弹性变形外伸到垫圈(a1)侧并将该垫圈(a1)的周边包卷，且与外侧的弹性圈(b1)的周边部分紧密接触。
2．一种轴承密封机构的制造方法，该密封机构安装于轴承内外圈(1,1′)之间以将之密封，其中，将弹性材料贴合固定于金属垫板，使之一体化并由冲头冲压成具有弹性圈和垫圈的密封机构，其特征在于：
在金属垫片(a)的一侧贴合固定薄壁的密封材料(b)，并在该金属垫片的另一侧贴合厚壁的密封材料(b)，使三者成为一体，
通过冲头的冲压，形成为弹性圈(b1,b2)夹着金属垫圈(a1)配置，且配置于外侧的弹性圈(b1)为薄壁，而配置于内侧的弹性圈(b2)为厚壁，形成密封机构(A)为该内侧弹性圈(b2)的周边具有从上述垫圈(a1)的周边突出的唇部(6)，在形成为厚壁的内侧弹性圈对着轴承内外圈(1,1′)的内侧安装该轴承密封机构时，上述唇部(6)弹性变形外伸到垫圈(a1)侧并将该垫圈(a1)的周边包卷，且与外侧的弹性圈(b1)的周边部分紧密接触。
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