CN111457093A

CN111457093A - 密封装置及轴承组件

Info

Publication number: CN111457093A
Application number: CN201910053987.6A
Authority: CN
Inventors: 朱路; 杨焕凤
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-28

Abstract

本发明涉及一种密封装置及轴承组件。该密封装置用于在第一轴承构件与第二轴承构件之间进行密封，其中，密封装置包括环形的密封套，密封套的轴向一端与第一轴承构件固定连接，轴向另一端与第二轴承构件固定连接，密封套能够在第一轴承构件相对于第二轴承构件转动时堆叠或展开。本发明的密封装置及轴承组件密封可靠性高、摩擦损耗低且结构简单。

Description

密封装置及轴承组件

技术领域

本发明涉及密封技术领域。具体地，本发明涉及一种密封可靠性高且摩擦损耗低的密封装置及轴承组件。

背景技术

车辆等机械中的轴承组件需要安装密封装置来保持润滑剂和隔绝污染物。比如在现有的车辆悬架轴承中，密封装置通常采用橡胶密封圈的形式。例如，CN 106286607 A公开了一种轴承密封件，其密封圈为固塑在轴承内圈或外圈中一者上的弹性体，弹性体延伸成密封唇，密封唇在安装压力下与内圈或外圈中的另一者形成密封，防止水和固体杂质从内径或外径进入轴承内。

然而，对于车辆悬架轴承而言，由于其通常是上下圈分体式设计，可能因设计不当或极端工况而出现密封松漏。例如，不均匀的悬架弹簧力可能使轴承塑料件发生较大变形，导致密封力下降或出现密封圈之间的局部间隙。另外，密封唇的接触式密封会造成摩擦损耗，这是轴承摩擦力矩的主要来源。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种密封可靠性高且摩擦损耗低的密封装置及轴承组件。

上述技术问题通过根据本发明的一种密封装置而得到解决。该密封装置用于在第一轴承构件与第二轴承构件之间进行密封，其包括环形的密封套，密封套的轴向一端与第一轴承构件固定连接，轴向另一端与第二轴承构件固定连接，密封套能够在第一轴承构件相对于第二轴承构件转动时堆叠或展开。在例如车辆悬架等轴承组件中，第一轴承构件与内圈之间的相对转动并非无限度的自由旋转，而是具有一定的转角范围的。在这种情况下，将密封套的轴向两端分别与第一和第二轴承构件固定连接，再利用密封套自身的可堆叠/展开的特性即可实现内外圈之间的动态密封。如此，便可以消除在密封唇接触式密封装置中可能存在的间隙和摩擦，密封效果不会受到轴承载荷与变形的影响，确保了良好的密封效果并降低了摩擦损耗，同时结构简单、制造成本低廉。

根据本发明的一个优选实施例，密封套的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的最小长度(L_min)应当满足以下公式：

其中，L_min为密封套的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的最小长度，D为密封套的轴向两端固定位置之间的轴向距离，r为密封套的上端半径，R为密封套的下端半径，a为第一轴承构件与第二轴承构件之间的最大相对转动角度。当密封套的尺寸大于等于根据上述公式所计算出的最小长度时，即可保证第一和第二轴承构件能够无阻碍地相对转动到最大相对转角位置。

根据本发明的另一优选实施例，密封套的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的最大长度使得密封套在堆叠状态下不干涉第一轴承构件与第二轴承构件之间的相对转动。由于当密封套处于堆叠状态时，密封套的材料可能因堆叠而隆起，因此需要满足上述条件以避免对第一和第二轴承构件之间相对运动的干扰。

根据本发明的另一优选实施例，密封套可以具有折叠式的可堆叠结构。折叠式结构例如为手风琴式的结构，这种结构可以设置有多处固定的褶皱线，密封套可以沿着这些固定的褶皱线折叠或展开。

根据本发明的另一优选实施例，密封套也可以由柔性材料制成。借助材料自身的柔性特征，密封套可以在任意的位置处以任意的形式堆叠。

根据本发明的另一优选实施例，该密封套由耐用防水材料制成。此类材料可以是本身具有耐磨防水特性的纤维布料，例如市场上供应的材料

也可以是涂有聚氨酯、聚乙烯、聚四氟乙烯等功能性涂层的片材。这些材料可以保证密封套的密封效果及良好的可堆叠/展开性能，并且还可以具有耐用性、低成本和其他需要的特性，例如可通气性。

根据本发明的另一优选实施例，该密封装置还可以包括卡簧，密封套的轴向两端通过卡簧分别沿周向固定于第一轴承构件和第二轴承构件。替代地，密封套的轴向两端也可以通过注塑分别沿周向固定于第一轴承构件和第二轴承构件。这些固定方式既可以保证密封套与第一和第二轴承构件的固定连接，也可以保证密封效果。

上述技术问题还通过根据本发明的一轴承组件而得到解决，该轴承组件包括具有上述特征的密封装置。

根据本发明的一个优选实施例，该轴承组件包括分别设置在轴承组件径向内侧和径向外侧的两个密封装置。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1是根据本发明的实施例的密封装置的立体图；

图2是安装有图1中的密封装置的轴承组件的剖视图；

图3是图2的轴承组件的局部放大图；和

图4是根据本发明的实施例的密封套的尺寸示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的密封装置及轴承组件的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

图1示出了根据本发明的实施例的密封装置3的立体图。如图所示，密封装置3包括密封套31和卡簧32。密封套31整体为环形结构。环形结构的轴向两端可以具有相同的半径，也可以根据实际的安装需要而具有略微不同的半径。

图2示出了图1中的密封装置3安装在第一轴承构件1与第二轴承构件2之间时的剖视图，而图3示出了图2中具有密封装置3的轴承组件的局部放大图。需要注意的是，图中示出的轴承组件的结构仅是示意性的，本发明对轴承组件的具体结构形式并无限制，只要其中的两个轴承构件(例如轴承内圈和轴承外圈)能够实现相对转动即可。图2和图3中所示的密封套31的轴向两端通过卡簧32分别固定于第一轴承构件1和第二轴承构件2上。卡簧32使得密封套31在端部处与轴承形成固定的密封配合。当两个轴承构件相对转动时，密封套31的轴向两端也随着其固定的轴承构件转动，且确保无液体或灰尘等从密封套31与轴承构件的固定接合位置处渗漏。根据本发明的另外的实施例，密封套31的轴向两端也可以通过其他方式分别固定在第一轴承构件1和第二轴承构件2上，例如通过注塑工艺粘结在轴承上。固定的方式或具体部件可以是多种多样的，只要能够满足牢固固定且可靠密封的要求即可，而不限于上述列举的方式。

密封套31由可以堆叠和展开的材料制成，其轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的长度大于轴向两端固定位置之间的距离，也就是存在多余长度的材料。在第一轴承构件1和第二轴承构件2相对转动时，这些多余的材料可以堆叠或展开，从而在随着两个轴承构件相对转动的同时保持密封套31自身的完整性，进而确保密封效果。密封套31的堆叠和展开优选借助其材质特性来实现，即密封套31由柔性材料制成，柔性材料的柔性特性允许密封套31可以在任意的位置处以任意的形式堆叠，具有高度的灵活性和适应性。另外，密封套的堆叠和展开性能也可以借助材料的结构特征来实现，即具有折叠式的可堆叠结构，例如手风琴式的折叠结构，此类结构可以设置有多处固定的褶皱线，密封套31可以沿着这些固定的褶皱线进行折叠或展开。当然，密封套31的堆叠和展开性能也可以通过其他方式来实现，只要能够实现轴向两端的相对转动即可。

在某些轴承的应用环境中，比如在车辆的悬架轴承中，两个轴承构件之间不会进行无限制的自由转动，而是仅在预先确定的转角范围内进行转动。根据这种应用特征，本发明的密封装置3利用可堆叠和展开的密封套31将两个轴承构件的端部都包覆起来，密封套31的轴向两端与轴承构件固定连接，两个轴承构件之间的有限相对转动可以通过密封套31的堆叠和展开来实现，因此既可以保证可靠的密封效果，又消除了密封装置与轴承之间的摩擦，密封效果不会受到轴承载荷与变形的影响，而且结构简单、成本低廉。

图4是根据本发明的实施例的密封套31的平面和立体尺寸示意图。图中的密封套31的轴向两端分别被卡簧32固定，其位置分别对应于右图中密封套31的上部固定位置P_U和下部固定位置P_L，A和B分别为密封套31处于完全堆叠状态时上、下固定位置上相互对应的一个点，A'为密封套31处于最大展开状态时A点的极限位置，D为密封套31的轴向两端固定位置之间的轴向距离，L为密封套31的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的长度，r为密封套31的上端半径，R为密封套31的下端半径，a为第一轴承构件1与第二轴承构件2之间的最大相对转动角度。根据本发明的实施例，L的最小值L_min满足以下公式：

当密封套的尺寸大于等于根据上述公式所计算出的最小长度时，即可保证两个轴承构件能够无阻碍地相对转动到最大相对转角位置。而当密封套为轴向上下两端半径相等的圆柱形时，上述公式可简化为：

或

另外，根据本发明的实施例，密封套31的尺寸还应当满足最大尺寸条件，即密封套31的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的最大长度使得密封套31在堆叠状态下不干涉第一轴承构件1与第二轴承构件2之间的相对转动。这是因为当密封套31处于堆叠状态时，密封套31的材料可能因堆叠而隆起，因此需要满足上述条件以避免对两个轴承构件之间相对运动的干扰。

在本发明的实施例中，密封套31优选采用耐用防水材料制成。此类材料可以是本身具有耐磨防水特性的纤维布料，例如市场上供应的材料

也可以是涂有聚氨酯、聚乙烯、聚四氟乙烯等功能性涂层的片材。除了具有良好的可堆叠/展开性能及防水性能之外，这些材料还可以具有耐用性、低成本等其他不同的特性，例如可通气性，在实际应用中可以根据具体需要来进行选择。

此外，根据本发明的另一实施例，还提供一种轴承组件，该轴承组件包括根据上述任意实施例的密封装置3。在轴承组件中可以根据需要将密封装置3设置在轴承的径向内侧或径向外侧，也可以在径向内侧和径向外侧各设置一个密封装置3，以加强密封效果。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 第一轴承构件

2 第二轴承构件

3 密封装置

31 密封套

32 卡簧

A 密封套处于完全堆叠状态时上部固定位置上的一个点

A' 密封套处于最大展开状态时A点的极限位置

B 密封套处于完全堆叠状态时下部固定位置上位于A点正下方的点

D 密封套的轴向两端固定位置之间的轴向距离

L 密封套的轴向两端固定位置之间的材料在铺平时的长度

P_U 上部固定位置

P_L 下部固定位置

a 第一轴承构件与第二轴承构件之间的最大相对转动角度

r 密封套的上端半径

R 密封套的下端半径

Claims

1.一种密封装置(3)，其用于在第一轴承构件(1)与第二轴承构件(2)之间进行密封，

其特征在于，

所述密封装置(3)包括环形的密封套(31)，所述密封套(31)的轴向一端与所述第一轴承构件(1)固定连接，轴向另一端与所述第二轴承构件(2)固定连接，所述密封套(31)能够在所述第一轴承构件(1)相对于所述第二轴承构件(2)转动时堆叠或展开。

2.根据权利要求1所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封套(31)的轴向两端固定位置(P_U、P_L)之间的材料在铺平时的最小长度(L_min)满足以下公式：

其中，L_min为所述密封套(31)的轴向两端固定位置(P_U、P_L)之间的材料在铺平时的最小长度，D为所述密封套(31)的轴向两端固定位置之间的轴向距离，r为所述密封套(31)的上端半径，R为所述密封套(31)的下端半径，a为所述第一轴承构件(1)与所述第二轴承构件(2)之间的最大相对转动角度。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封套(31)的轴向两端固定位置(P_U、P_L)之间的材料在铺平时的最大长度使得所述密封套(31)在堆叠状态下不干涉所述第一轴承构件(1)与所述第二轴承构件(2)之间的相对转动。

4.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封套(31)具有折叠式的可堆叠结构。

5.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封套(31)由柔性材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封套(31)由耐用防水材料制成。

7.根据权利要求6所述的密封装置(3)，其特征在于，所述耐用防水材料为

或者涂有聚氨酯、聚乙烯、聚四氟乙烯的片材。

8.根据权利要求1或2所述的密封装置(3)，其特征在于，所述密封装置(3)还包括卡簧(32)，所述密封套(31)的轴向两端通过所述卡簧(32)分别沿周向固定于所述第一轴承构件(1)和所述第二轴承构件(2)；或者

所述密封套(31)的轴向两端通过注塑分别沿周向固定于所述第一轴承构件(1)和所述第二轴承构件(2)。

9.一种轴承组件，包括根据权利要求1至8中任一项所述的密封装置(3)。

10.根据权利要求9所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件包括分别设置在所述轴承组件径向内侧和径向外侧的两个所述密封装置(3)。