CN113994113A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

密封装置配置在滚动轴承的内侧部件与外侧部件之间，并且密封内侧部件与外侧部件之间的间隙，滚动轴承具备相对旋转的内侧部件和外侧部件。内侧部件具有圆筒部分、以及从圆筒部分向径向外侧扩展的凸缘。密封装置包括：安装部，安装在滚动轴承的外侧部件；内侧环状部分，从安装部向半径方向内侧延伸；润滑脂唇，由从内侧环状部分向滚动轴承的内侧部件的圆筒部分延伸的弹性材料形成；以及侧唇，由从内侧环状部分向滚动轴承的内侧部件的凸缘延伸的弹性材料形成。在润滑脂唇上未涂覆有作为润滑剂的润滑脂，但在侧唇上涂覆有作为降低侧唇与内侧部件的摩擦的润滑剂的润滑脂。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及密封滚动轴承的内部的密封装置。

背景技术

例如滚珠轴承那样的滚动轴承是公知的，例如在汽车的轮毂中使用。作为密封滚动轴承的内部的密封装置，存在专利文献1所记载的装置。该密封装置具备：环状体，其固定于滚动轴承的外圈；径向唇(润滑脂唇)，其从环状体向半径方向内侧延伸；以及2个侧唇，其从环状体向侧方延伸。径向唇具有与轴承的内圈的外周面或固定于内圈的部件的外周面接触而密封轴承内部的润滑剂(润滑脂)的功能，2个侧唇具有与内圈的凸缘接触而密封以使水、灰尘等异物不会从外部侵入到轴承内部功能。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-127203号公报。

发明内容

关于这种密封装置，期望的是，对旋转的部件、例如轮毂或内圈施加的转矩尽可能小。

因此，本发明提供一种能够降低对旋转的部件施加的转矩的密封装置。

本发明的一个方式涉及的密封装置配置在滚动轴承的内侧部件与外侧部件之间，并且密封所述内侧部件与所述外侧部件之间的间隙，所述滚动轴承具备相对旋转的所述内侧部件和所述外侧部件，所述内侧部件具有圆筒部分、以及从所述圆筒部分向径向外侧扩展的凸缘。密封装置包括：安装部，安装在所述滚动轴承的所述外侧部件；内侧环状部分，从所述安装部向半径方向内侧延伸；润滑脂唇，由从所述内侧环状部分向所述滚动轴承的所述内侧部件的所述圆筒部分延伸的弹性材料形成；以及侧唇，由从所述内侧环状部分向所述滚动轴承的所述内侧部件的所述凸缘延伸的弹性材料形成。在所述润滑脂唇上未涂覆有作为润滑剂的润滑脂，但在所述侧唇上涂覆有作为降低所述侧唇与所述内侧部件的摩擦的润滑剂的润滑脂。

在该方式中，侧唇由润滑脂涂覆，另一方面，在润滑脂唇上未涂覆润滑脂。因此，即使润滑脂唇的气密性不高，侧唇与润滑脂唇之间的空间成为负压，空气也能够从润滑脂唇的外侧的空间流入空间。因此，空间的压力提高，侧唇从被过度地吸引到内侧部件的状态转变为适度地与内侧部件接触的状态。这样，能够降低唇对内侧部件施加的转矩。在本说明书中，“涂覆”是指通过刷毛、喷雾、其他手段有意地将润滑脂附着于唇，“未涂覆”是指并未有意对唇赋予润滑脂。

所述内侧部件也可以具有螺旋槽状的加工痕。

在内侧部件存在螺旋槽状的加工痕的情况下，根据旋转的部件的旋转方向，从侧唇与润滑脂唇之间的空间送出流体，该空间容易成为负压，侧唇相对于内侧部件的接触压力可能升高。但是，空气能够从润滑脂唇的外侧的空间流入空间。因此，空间的压力提高，侧唇从被过度地吸引到内侧部件的状态转变为适度地与内侧部件接触的状态。这样，能够降低唇对内侧部件施加的转矩。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的密封装置所使用的滚动轴承的一个例子的局部截面图。

图2是本发明的实施方式涉及的密封装置的局部截面图。

图3是安装于滚动轴承的图2的密封装置的局部截面图。

图4是实施方式的变形例涉及的密封装置的局部截面图。

图5是实施方式的其他变形例涉及的密封装置的局部截面图。

图6是实施方式的其他变形例涉及的密封装置的局部截面图。

图7是实施方式的其他变形例涉及的密封装置的局部截面图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的各种实施方式进行说明。附图的比例尺并不一定是准确的，一部分的特征有可能夸张或省略。

图1表示作为本发明的实施方式涉及的密封装置所使用的滚动轴承的一个例子的汽车用轮毂轴承。但是，本发明的用途并不限定于轮毂轴承，本发明也能够应用于其他滚动轴承。另外，在以下的说明中，轮毂轴承是滚珠轴承，但本发明的用途并不限定于滚珠轴承，本发明也能够应用于具有其他种类的滚动体的滚子轴承、滚针轴承等其他滚动轴承。另外，本发明也能够应用于汽车以外的机械所使用的滚动轴承。

该轮毂轴承1包括：轮毂(内侧部件)4，其具有供主轴(未图示)插入内部的孔2；内圈(内侧部件)6，其安装于轮毂4；外圈(外侧部件)8，其配置于它们的外侧；多个滚珠10，其在轮毂4与外圈8之间配置成1列；多个滚珠12，其在内圈6与外圈8之间配置成1列；以及多个保持器14、15，其将这些滚珠保持于固定位置。

外圈8被固定，另一方面，轮毂4和内圈6随着主轴的旋转而旋转。

主轴和轮毂轴承1的共同的中心轴线Ax在图1的上下方向上延伸。在图1中，仅示出相对于中心轴线Ax的左侧部分。虽然未详细图示，但图1的上侧是配置有汽车的车轮的外侧(舷外侧)，下侧是配置有差动齿轮等的内侧(舷内侧)。图1所示的外侧、内侧分别是指半径方向的外侧、内侧。

轮毂轴承1的外圈8固定于轮毂转向节16。轮毂4具有比外圈8更向半径方向外侧伸出的舷外侧凸缘18。通过轮毂螺栓19，能够将车轮安装于舷外侧凸缘18。

在外圈8的舷外侧的端部的附近配置有密封外圈8与轮毂4之间的间隙的密封装置20，在外圈8的舷内侧的端部的内侧配置有密封外圈8与内圈6之间的间隙的密封装置21。通过这些密封装置20、21的作用，防止来自轮毂轴承1的内部的润滑脂、即润滑剂的流出，并且防止异物(包含水(包含泥水或者盐水)以及灰尘)从外部向轮毂轴承1的内部流入。在图1中，箭头F表示来自外部的异物的流动方向的例子。

密封装置20配置在轮毂轴承1的旋转的轮毂4与固定的外圈8之间，并密封轮毂4与外圈8之间的间隙。

如图2及图3所示，密封装置20配置在由如下部分围绕的空间内：轮毂轴承1的外圈8的舷外侧的圆筒状端部8A；轮毂轴承1的轮毂4的滚珠10附近的圆筒部分的外周面4A；比轮毂4的外周面4A更向外侧扩展的凸缘面4B；以及将外周面4A与凸缘面4B连结的圆弧面4C。凸缘面4B是舷外侧凸缘18的舷内侧的表面。密封装置20为环状，但在图2及图3中，仅示出其左侧部分。

密封装置20是具有弹性环24和刚性环26的复合结构。弹性环24由弹性材料例如弹性体形成。刚性环26由刚体材料例如金属形成，对弹性环24进行加强。刚性环26的一部分埋设于弹性环24，紧贴于弹性环24。

弹性环24具有外侧圆筒部分24A、内侧环状部分24B、连结部分24C以及唇32、34、36。外侧圆筒部分24A以过盈配合方式嵌入(即压入)于外圈8的端部8A的内周面。内侧环状部分24B配置于外侧圆筒部分24A的半径方向内侧。连结部分24C连结外侧圆筒部分24A与内侧环状部分24B。唇32、34、36从内侧环状部分24B向轮毂轴承1的轮毂4延伸。

在外侧圆筒部分24A的外周面上形成有向半径方向外侧突出并与外圈8的端部8A的内周面接触的突出环状壁部分24D。当弹性环24被嵌入到外圈8的端部8A的内周面时，突出环状壁部分24D通过端部8A的内周面被向半径方向内侧压缩而弹性变形。图2以假想线表示端部8A，表示未被压缩的状态的突出环状壁部分24D。图3表示密封装置20安装于轮毂轴承1并被压缩的状态的突出环状壁部分24D。

连结部分24C为圆环状，从外侧圆筒部分24A的一端以与轮毂轴承1的中心轴线Ax正交的方式向半径方向内侧延伸。

在本实施方式中，内侧环状部分24B从连结部分24C向半径方向内侧且舷内侧倾斜地延伸，并弯曲，进而以与轮毂轴承1的中心轴线Ax正交的方式向半径方向内侧延伸。

唇32、34、36的每一个仅由弹性材料形成，是从内侧环状部分24B延伸的薄板状的圆环，各自的前端与轮毂4接触。密封装置20安装于固定的外圈8，另一方面，轮毂4旋转，因此唇32、34、36相对于轮毂4滑动。

唇32被称为润滑脂唇或径向唇，从内侧环状部分24B的最内侧的缘部延伸，与轮毂4的滚珠10附近的圆筒部分的外周面4A接触。润滑脂唇32向半径方向内侧且舷内侧延伸，主要起到减少或阻止来自轮毂轴承1的内部的润滑剂(轮毂轴承1的滚珠10等的润滑剂、即润滑脂)的流出的作用。

唇34、36从内侧环状部分24B向侧方(舷外侧)且半径方向外侧延伸。唇34被称为侧唇或轴向唇，与轮毂4的凸缘面4B接触。唇36被称为中间唇，与圆弧面4C接触。中间唇36也可以称为侧唇。唇34、36主要起到阻止异物从外部向轮毂轴承1的内部流入的作用。中间唇36具有阻止穿过侧唇34而流入的异物的备用功能。

唇34、36的半径方向内侧的面(即，当密封装置20安装于轮毂轴承1时，与轮毂4对置的面)34A、36A被润滑脂G涂覆。润滑脂G作为用于降低唇34、36与轮毂4的摩擦的润滑剂使用。涂覆在唇上的润滑脂G的种类可以与位于轮毂轴承1的内部且由润滑脂唇32密封的润滑剂即润滑脂的种类相同，也可以不同。另外，涂覆于面34A、36A的润滑脂的种类可以彼此相同，也可以不同。润滑脂可以通过全面涂覆或者点涂覆的方式涂覆在唇上。无论利用哪种方法在唇上涂覆润滑脂，由于唇34、36相对于轮毂4滑动，其结果是，润滑脂遍及整周地涂覆于面34A、36A。

但是，润滑脂G未涂覆在润滑脂唇32上。

图2表示未安装于轮毂轴承1的初始形状的唇32、34、36，图3表示安装于轮毂轴承1而变形的唇32、34、36。唇32、34、36通过与轮毂4接触而由轮毂4变形。

刚性环26具有圆筒部分26A、圆环部分26B、连结部分26C以及圆环部分26D。圆筒部分26A被嵌入到外圈8的端部8A的内周面。圆环部分26B配置于圆筒部分26A的半径方向内侧，以与轮毂轴承1的中心轴线Ax正交的方式配置。连结部分26C将圆筒部分26A与圆环部分26B连结。当刚性环26被嵌入到外圈8的端部8A的内周面时，圆筒部分26A通过端部8A被向半径方向内侧压缩而弹性变形。图2表示未被压缩的状态的圆筒部分26A。图3表示被压缩的状态的圆筒部分26A。

刚性环26的圆筒部分26A和弹性环24的外侧圆筒部分24A构成被嵌入到外圈8的端部8A的内周面的安装部38。刚性环26的连结部分26C紧贴于弹性环24的外侧圆筒部分24A，圆环部分26B紧贴于弹性环24的连结部分24C。

圆环部分26D与弹性环24的内侧环状部分24B紧贴。圆环部分26D具有与弯曲的内侧环状部分24B的形状大致相似的弯曲的形状。

在将密封装置20安装于轮毂轴承1时，密封装置20的安装部38被嵌入到外圈8的端部8A的内周面，唇32、34、36被按压于轮毂4的外周面4A、圆弧面4C及凸缘面4B。在该瞬间，侧唇34与中间唇36之间的空间(唇间空间)A、以及中间唇36与润滑脂唇32之间的空间(唇间空间)B的内部的压力暂时急剧上升，空气从唇间空间A、B逃逸。因此，唇32、34、36比图3所示的期望的变形状态更向轮毂4吸引。

在将密封装置20安装于轮毂轴承1之后，将唇32、34、36向轮毂4按压的力被解除。但是，在唇32、34、36相对于轮毂4的气密性高的情况下，即使该力被解除，也能够维持唇32、34、36与所希望的变形状态相比更被吸引到轮毂4上的变形状态。即，由于力被解除，这次气密的唇间空间A、B的内部成为负压。特别是，在唇间空间B的压力上升时，在唇间空间B中，中间唇36被按压而变形，由此唇间空间A有可能由于力被解除而显著地成为负压。

这样，在唇间空间A、B保持负压(唇32、34、36被吸引到轮毂4的状态)下，当主轴与轮毂4一起旋转时，唇32、34、36对轮毂4和主轴施加的转矩较高。

轮毂4的外周面4A、凸缘面4B以及圆弧面4C通过机械加工(例如使用车床的切削加工以及研磨加工)而成形，有时在这些面上残留加工痕。例如在使用车床的切削加工或研磨加工中，由于使轮毂4旋转，因此残留的加工痕是微小的多个螺旋槽。

在残留有螺旋状的加工痕的状态下，唇与这些面接触，当轮毂4以中心轴线Ax为中心旋转时，唇所接触的加工痕作为进给丝杠而发挥功能。因此，有时从唇间空间A向侧唇34的外侧送出流体(例如涂覆于空气及面34a的润滑脂)。

流体的移动依赖于加工痕的螺旋的方向以及轮毂4的旋转方向。例如，在安装于某汽车的右车轮侧的密封装置20中，在汽车前进时流体不会在唇间空间A的外部和内部移动，在汽车后退时流体从唇间空间A被送出，在安装于相同的汽车的左车轮侧的密封装置20中，在汽车前进时流体从唇间空间A被送出，在汽车后退时流体不会在唇间空间A的外部和内部移动。

在从唇间空间A向侧唇34的外侧送出流体时，唇间空间A进一步成为负压。在该情况下，通过负压，侧唇34从图3的状态被向舷外侧(即凸缘面4B侧)吸引，侧唇34相对于轮毂4的接触压力提高。因此，施加给轮毂4的转矩升高。

但是，在本实施方式中，在侧唇34以及中间唇36(中间唇36也能够称为侧唇)的面34A、36A上涂覆有润滑脂G，另一方面，在润滑脂唇32上未涂覆有润滑脂G。因此，即使润滑脂唇32的气密性不高，中间唇36与润滑脂唇32之间的唇间空间B成为负压，空气也能够从润滑脂唇32的外侧(滚珠10侧)的空间流入唇间空间B。因此，唇间空间B的压力提高，中间唇36从过度地被吸引到轮毂4的状态转变为适度地与轮毂4接触的状态。

在中间唇36上涂覆有润滑脂G，但只要唇间空间B的压力变高，空气就能够从唇间空间B流入唇间空间A。因此，唇间空间A的压力提高，侧唇34从过度地被吸引到轮毂4的状态转变为适度地与轮毂4接触的状态。

这样，在本实施方式中，能够降低唇32、34、36对轮毂4以及主轴施加的转矩。

在润滑脂唇32上未涂覆有润滑脂G，但对于作为润滑脂唇32的本来的功能的轮毂轴承1的内部的润滑脂的密封功能，不会大幅降低。在使用轮毂轴承1期间，涂覆于轮毂轴承1的内部的润滑脂和/或中间唇36的面36a的润滑脂G飞散而附着于润滑脂唇32。因此，通过持续使用轮毂轴承1，润滑脂唇32能够减少或阻止润滑剂(轮毂轴承1的滚珠10等的润滑剂、即润滑脂)从轮毂轴承1的内部流出。

图4是实施方式的变形例涉及的密封装置50的局部截面图。在图4以后的附图中，为了表示已经说明过的构成要素，使用相同的符号，对它们的构成要素不进行详细说明。

密封装置50不具有中间唇36。在密封装置50中，侧唇34的面34A被润滑脂G涂覆，另一方面，润滑脂G未涂覆于润滑脂唇32。因此，即使润滑脂唇32的气密性不高，侧唇34与润滑脂唇32之间的唇间空间S成为负压，空气也能够从润滑脂唇32的外侧(滚珠10侧)的空间流入唇间空间S。因此，唇间空间S的压力提高，中间唇36从过度地被吸引到轮毂4的状态转变为适度地与轮毂4接触的状态。

这样，在密封装置50中，能够降低唇32、34对轮毂4以及主轴施加的转矩。

图5是实施方式的其他变形例涉及的密封装置60的局部截面图。密封装置60的刚性环26具有折叠的筒状部分26E，折叠的筒状部分26E中的外侧的筒状部分被嵌入到外圈8的端部8A。因此，筒状部分26E构成安装于外圈8的端部8A的安装部。另外，刚性环26具有与外圈8的端部8A的端面对置的圆环部分26F。

密封装置60的弹性环24具有填充于折叠的筒状部分26E的部分和紧贴于圆环部分26F的两面的部分。

另外，弹性环24具有向舷外侧延伸的辅助唇37。辅助唇37朝向形成于轮毂4的舷外侧凸缘18的凸缘面4D延伸。舷外侧凸缘18还具有比凸缘面4B更凹陷的凸缘面4D和连接凸缘面4B、4D的倾斜面4E。

辅助唇37能够使从外部到来的异物弹回，使到达侧唇34的异物为最小限度。辅助唇37不会与舷外侧凸缘18的凸缘面4D接触，在辅助唇37的前端缘与凸缘面4D之间设置有环状且迷宫状的间隙39。但是，辅助唇37也可以与凸缘面4D接触，并相对于凸缘面4D滑动。

图6是实施方式的其他变形例涉及的密封装置70的局部截面图。密封装置70的刚性环26具有与外圈8的端部8A的端面对置且与端面接触的圆环部分26F。另外，刚性环26在圆环部分26F的外侧具有折叠的筒状部分26G，在折叠的筒状部分26G中的内侧的筒状部分嵌入有外圈8的端部8A。因此，筒状部分26G构成安装于外圈8的端部8A的安装部。

图7是实施方式的其他变形例涉及的密封装置80的局部截面图。密封装置80的刚性环26具有与外圈8的端部8A的端面对置且与端面接触的圆环部分26F。另外，刚性环26在圆环部分26F的外侧具有圆筒部分26H，在圆筒部分26H嵌入有外圈8的端部8A。因此，圆筒部分26H构成安装于外圈8的端部8A的安装部。

在密封装置60、70、80中，侧唇34的面34A也被润滑脂G涂覆，另一方面，润滑脂G未涂覆于润滑脂唇32。因此，能够降低唇32、34对轮毂4以及主轴施加的转矩。

在密封装置60、70、80中，也可以不设置中间唇36。能够称为设置于密封装置的侧唇的唇的数量并不限定于上述的实施方式以及变形例。

以上，参照本发明的优选的实施方式对本发明进行了图示并进行了说明，但应当理解，对于本领域技术人员而言，能够在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下进行形式以及详细的变更。这样的变更、改变及修正应包含在本发明的范围内。

在上述的实施方式以及变形例中，作为内侧部件的轮毂4以及内圈6是旋转部件，作为外侧部件的外圈8是静止部件。但是，本发明并不限定于上述实施方式，能够适用于相互相对旋转的多个部件的密封。例如，既可以内侧部件静止，外侧部件旋转，也可以使这些部件全部旋转。

在上述的实施方式以及变形例中，在各密封装置设置有单一的刚性环26。但是，密封装置也可以具有在半径方向上相互分离的外侧刚性环和内侧刚性环。

本发明的用途并不限定于轮毂轴承1的密封。例如，在汽车的差动齿轮机构或者其他的动力传递机构、汽车的驱动轴的轴承或者其他的支承机构、泵的旋转轴的轴承或者其他的支承机构等中也能够使用本发明的密封装置或者密封结构。

上述的实施方式以及变形例只要不矛盾，也可以组合。

符号说明

1：轮毂轴承(滚动轴承)；

4：轮毂(内侧部件)；

4A：圆筒部分的外周面；

4B：凸缘面；

6：内圈(内侧部件)；

8：外圈(外侧部件)；

18：舷外侧凸缘；

20、50、60、70、80：密封装置；

32：润滑脂唇(径向唇)；

34：侧唇(轴向唇)；

36：中间唇(侧唇)；

38：安装部；

26E、26G：筒状部分(安装部)；

26H：圆筒部分(安装部)；

A：唇间空间；

B：唇间空间；

G：润滑脂。

Claims (1)

1.一种密封装置，配置在滚动轴承的内侧部件与外侧部件之间，并且密封所述内侧部件与所述外侧部件之间的间隙，所述滚动轴承具备相对旋转的所述内侧部件和所述外侧部件，所述内侧部件具有圆筒部分、以及从所述圆筒部分向径向外侧扩展的凸缘，所述密封装置的特征在于，包括：

安装部，安装在所述滚动轴承的所述外侧部件；

内侧环状部分，从所述安装部向半径方向内侧延伸；

润滑脂唇，由从所述内侧环状部分向所述滚动轴承的所述内侧部件的所述圆筒部分延伸的弹性材料形成；以及

侧唇，由从所述内侧环状部分向所述滚动轴承的所述内侧部件的所述凸缘延伸的弹性材料形成，

在所述润滑脂唇上未涂覆有作为润滑剂的润滑脂，

在所述侧唇上涂覆有作为降低所述侧唇与所述内侧部件的摩擦的润滑剂的润滑脂。

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