CN108105265A - 密封装置，特别适用于滚动轴承 - Google Patents
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Abstract
一种密封装置设计成安装在可相对彼此旋转的两个元件之间，特别是滚动轴承的环。所述密封装置包括密封件(26)和护罩(28)，所述护罩适于联接到所述两个元件之一并且横向地布置到所述密封件上，以便在其间限定间隙(30)。所述密封件包括至少一个密封唇(42)，所述密封唇抵靠所述护罩的径向部分(28a)。所述密封唇的厚度从所述唇的基部朝向与护罩摩擦接触的其自由端逐渐增加，其特征在于，所述密封唇(42)的基部的厚度(t1)和所述唇的自由端的厚度(t2)由下式定义：t1≤t2以及0,6≤(t1+t2)3≤1,2。
Description
技术领域
本发明涉及密封装置，尤其涉及用于滚动轴承的密封装置。
背景技术
在滚动轴承中，通常使用一个或多个密封装置来将润滑剂(比如润滑脂)保持在轴承内部并防止异物进入。通常，密封装置连接到滚动轴承的一个环上并与另一个环配合。
国际专利申请WO-A1-2010/133240(SKF)公开了一种滚动轴承，其包括内环、外环和两个密封装置，以封闭存在于环之间的径向空间。每个密封装置包括径向设置在环之间的密封件和环形护罩，其固定到内环并且横向设置在密封件上以在其间形成间隙。密封件包括与护罩的径向部分摩擦接触的外密封唇。密封唇通过与护罩的轴向接触而变形。
然而，使用这样的密封装置，当施加与护罩的轴向干涉时，密封件的外密封唇可能太硬。因此密封唇的变形受到限制，密封装置的密封性能可能受到影响。
发明内容
本发明的一个目的是克服这些缺陷。
本发明的一个具体目的是提供一种密封装置，该密封装置在保证良好的密封性能的同时易于制造和组装。
本发明的另一个目的是提供一种适用于滚动轴承的密封装置。
在一个实施例中，一种密封装置设计成安装在相对于彼此旋转的两个元件之间，特别是滚动轴承的环，所述密封装置包括密封件和护罩，所述护罩适于联接到所述两个元件之一并且横向地布置到所述密封件上，以便在其间限定间隙。所述密封件包括至少一个密封唇，所述密封唇抵靠所述护罩的径向部分。所述密封唇的厚度从所述唇的基部朝向与护罩摩擦接触的其自由端逐渐增加。此外，所述密封唇的基部的厚度t1和所述唇的自由端的厚度t2由下式定义：
t1≤t2以及0,6≤(t1+t2)3≤1,2。
有利地，与所述护罩摩擦接触的密封唇的自由端的尖端边缘的横截面为三角形。
此外，所述密封唇的基部的厚度t1和所述密封唇的自由端的厚度t2由下式限定：
0,15≤t1x t2≤0,25
优选地，所述密封唇由在自由状态下平坦的上表面和下表面限定。自由状态下在所述密封唇的上表面与所述密封唇从其延伸的密封件的外表面之间形成的角度为20°至70°，优选为40°至60°，有利地为45°至50°。
密封唇可以与护罩的径向部分的内表面摩擦接触。通过与护罩的径向部分的轴向接触可以使密封唇变形。
在一个实施例中，所述密封唇的轴向长度L1和限定在所述密封唇从其延伸的密封件的外表面与所述密封件的径向部分之间的轴向空间L2之间的差为50μm至300μm。
有利地，密封唇在自由状态下倾斜地延伸。
在一个实施例中，密封件包括两个密封唇，所述密封唇抵靠护罩并限定环形室。
在一个实施例中，所述密封件设置有刚性芯构件以及至少部分地覆盖所述芯构件的弹性密封构件，所述弹性密封构件包括两个径向相对的内密封部分和外密封部分。所述弹性构件的内密封部分可以设置有适于与两个元件中的另一个配合的至少一个密封唇。
在本发明的另一方面，一种滚动轴承包括内环、外环、设置在所述环之间的至少一排滚动元件以及至少一个如前所述的密封装置，其中密封件附接到其中一个环，且护罩附接到另一个环。
附图说明
通过研究具体实施例的详细描述，本发明及其优点将被更好地理解，实施例通过非限制性示例给出并由附图示出，其中
图1和图2示出了根据本发明的示例的滚动轴承的轴向半部分。
具体实施方式
如图1所示，其示出了根据本发明的滚动轴承10的实施例，具有轴线12的轴承包括外环14、内环16、介于环之间的多个滚动元件18(在这种情况下是滚珠)以及用于保持所述滚动元件沿周向间隔开的保持架20。在滚动轴承10的每个相对侧上，存在环形密封装置22、24，以闭合存在于环14、16之间的径向空间。密封装置22、24彼此相同并且相对于穿过滚动轴承10的中心的横向径向平面对称。
外环14和内环16是同心的且相对于穿过滚动轴承10的中心的横向径向平面对称。环是实心型的。其中一个环旋转，而另一个环固定或者也旋转。外环14包括形成在其孔上的环形圆形滚道14a和从孔径向朝向外部形成并横向设置到滚道的两个环形凹部或凹槽14b、14c。凹槽14b、14c相对于穿过滚动轴承10的中心的径向平面对称。
类似地，内环16包括形成在其外轴向表面上的环形圆形滚道16a和从外表面径向朝向内部形成并且横向设置到滚道的两个环形凹部或凹槽16b、16c。凹槽16b、16c分别位于包含外环的凹槽14b、14c的径向平面内。
密封装置22径向布置在外环14和内环16之间，并且设置有内密封件26，该密封件26固定到外环并且横向布置在滚动元件18上，并设置有环形外护罩28，其联接到内环16并且横向布置到内密封件26，以便与所述密封件一起限定环形轴向间隙30。
密封装置的外护罩28可以由金属或者由热塑性材料制成。护罩28朝向外环14径向延伸，并且具有面向密封件26的相对外表面的内表面，以限定轴向间隙30。护罩28包括径向部分28a，其布置成与内环16的径向横向表面轴向直接接触，以及外成形边缘28b，径向向外从所述径向部分28a延伸。护罩28的成形边缘28b向外凹入并向内凸出，并且与密封件26的轴向延伸的突出部限定以狭窄或迷宫通道形式的间隙30的入口，以便减少污染物的侵入。护罩28还包括组装部分28c，其相对于径向部分28a与成形边缘28b径向相对。组装部分28c布置在形成在内环16的孔中的环形凹槽16d内，以防止护罩28从所述环上拆下。
密封装置的密封件26设置有由金属或热塑性材料制成的刚性插入件或芯构件32以及部分覆盖芯构件32的由橡胶、合成树脂、聚合物等制成的弹性密封构件34。
密封构件34覆盖芯构件32的外表面并且形成两个径向相对的外围密封部分，它们分别施加与外环14的静态密封和与内环16的动态密封。弹性构件34的外密封部分压配在外环14的凹槽14b中，以将密封件26附接到所述环。在凹槽14b上，外密封部分与所述凹槽的形状匹配，以形成用于将密封件26固定或附接到外环14的装置。外密封部分围绕芯构件32的外部部分，使得只有弹性密封构件34与外环14接触。
弹性构件34的内密封部分设置有彼此同心并且向内轴向延伸的第一、第二和第三内部密封唇36、38和40。第三唇40抵靠凹槽16b并抵靠轴向限定所述凹槽的内环的径向壁16e。第二唇38具有比唇40更大的直径并且轴向抵靠径向壁16e。第一唇36具有比唇38、40更大的直径，并且在径向壁16e的轴向内侧延伸超过内环16的外轴向表面。唇36具有轴向圆柱形表面，其与内环16的外表面形成迷宫。内唇36与芯构件32的内部部分直接接触，并且通过径向环形桥连接到另外两个内唇38、40。
弹性构件34的内部密封部分还包括外密封唇42，其朝向滚动轴承10的外侧延伸，并且抵靠护罩28的内表面，以在密封件26与所述护罩之间产生密封的轴向室41。密封室41限定用于油脂的罐。唇42相对于其他唇36至40设置在最外侧的位置。换句话说，外唇42相对于内唇36至40朝向外侧轴向偏移。外唇42形成于芯构件32的外部部分上并且相对于所述芯轴向位于内唇36的相对侧上，并从其向外延伸。在滚动轴承10的操作期间，外唇42与护罩28的径向部分28a滑动接触。
在图2中，密封件26的外唇42被示出为自由状态，不会因与护罩28的轴向接触而变形。唇42从弹性构件34的内密封部分的外表面向外倾斜地延伸并径向向外。外唇42包括具有厚度t1的基部和具有大于厚度t1的厚度t2的自由端。在所示实施例中，唇42的厚度从基部向着自由端逐渐增加并直至自由端。由于外唇42具有比其自由端更薄的根部或基部，所以当将护罩28安装到内环16上时，可以很容易地获得所述唇的轴向和径向变形。
厚度t1和厚度t2由下式定义：
t1≤t2，0,6≤(t1+t2)3≤1,2
令人惊奇的是，本发明人已经注意到，当(t1+t2)3在[0,6；1,2]的范围内时，外唇42的接触压力为其最大值或至少为最大值的90％。
此外，厚度t1和厚度t2还可以由下式定义：
0,15≤t1x t2≤0,25
令人惊奇的是，本发明人已经注意到，当t1xt2在[0,15；0,25]的范围内时，外唇42的接触压力为其最大值或至少为最大值的90％。
基部的内径D可以为5至600mm。
在自由状态下，唇42的自由端相对于外环14和内环16的径向横向表面向滚动轴承的外侧轴向偏移。外唇42由自由状态下平坦的上倾斜表面43和下倾斜表面44沿径向限定。优选地，这两个表面是完全平坦的。此外，这两个表面由端面45轴向限定，端面45在自由状态下也是平坦的但是径向延伸。外唇42具有截锥形形式。有利地，自由状态下在密封唇的上倾斜表面43与径向围绕所述上表面的密封构件34的内密封部分的外表面之间形成的角度α为20°至70°，优选为40°至60°，有利地为45°至50°。
如图1所示，将护罩28安装在内环16上之后，密封件的外密封唇42通过与所述护罩的径向部分28a的轴向接触而变形。密封唇42处于自由状态下的轴向长度L1(图2)大于在密封构件34的内密封部分的外表面与护罩的径向部分28a的内表面之间限定的轴向空间L2(图1)。有利地，轴向长度L1和轴向空间L2之间的差为50μm至300μm。
在安装护罩28之后，外密封唇28的自由端的尖端边缘与护罩的径向部分28a摩擦接触。在所公开的实施例中，其中外唇42倾斜且径向向外延伸，该尖端边缘处于端表面45和下倾斜表面44的接合处。该尖端边缘的横截面为三角形。在密封唇42的尖端边缘与护罩28之间存在环形线性接触。通过这种接触，当出现磨损时，与尖端边缘的圆形部分相比摩擦力小。此外，即使唇42的按压力低，护罩28上的唇42的表面压力增加。因此，即使外缘42与护罩28之间的轴向干涉很小，也能够有效地防止异物的侵入。
在所公开的实施例中，密封装置的密封件26仅包括径向向外延伸的一个外倾斜摩擦密封唇42。应当理解，可以预见径向向内延伸的外倾斜唇。在另一变型中，还可以预见抵靠径向护罩的不同数量的外摩擦唇，例如两个唇，它们可以布置成相互基本上平行或相对于轴向平面对称，并且限定在其间形成的另外的环形密封室。在另一实施例中，内唇36至40的数量和/或设计也可以不同。还可以提供没有芯构件的密封件。
Claims (10)
1.一种密封装置，设计成安装在相对于彼此旋转的两个元件之间，特别是滚动轴承的环，所述密封装置包括密封件(26)和护罩(28)，所述护罩适于联接到所述两个元件之一并且横向地布置到所述密封件上，以便在其间限定间隙(30)，所述密封件包括至少一个密封唇(42)，所述密封唇抵靠所述护罩的径向部分(28a)，所述密封唇的厚度从所述唇的基部朝向与护罩摩擦接触的其自由端逐渐增加，
其特征在于，所述密封唇(42)的基部的厚度(t1)和所述唇的自由端的厚度(t2)由下式定义：
t1≤t2以及0,6≤(t1+t2)3≤1,2。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，与所述护罩摩擦接触的密封唇(42)的尖端边缘的横截面为三角形。
3.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇(42)的基部的厚度(t1)和所述唇的自由端的厚度(t2)由下式进一步限定：
0,15≤t1x t2≤0,25。
4.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇(42)由在自由状态下平坦的上表面(43)和下表面(44)限定。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其中，自由状态下在所述密封唇的上表面(43)与所述密封唇从其延伸的密封件的外表面之间形成的角度(α)为20°至70°，优选为40°至60°，有利地为45°至50°。
6.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇(42)的轴向长度(L1)和限定在所述密封唇从其延伸的密封件的外表面与所述护罩的径向部分(28)之间的轴向空间(L2)之间的差为50μm至300μm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇(42)在自由状态下倾斜地延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中，所述密封件设置有刚性芯构件(32)以及至少部分地覆盖所述芯构件的弹性密封构件(34)，所述弹性密封构件包括两个径向相对的内密封部分和外密封部分。
9.根据权利要求8所述的密封装置，其中，所述弹性构件(34)的内密封部分设置有适于与所述两个元件中的另一个配合的至少一个密封唇(36、38、40)。
10.一种滚动轴承，包括内环(16)、外环(14)、设置在所述环之间的至少一排滚动元件(18)以及至少一个根据前述权利要求中任一项所述的密封装置，其中密封件(26)附接到其中一个环，且护罩(28)附接到另一个环。
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