專利名稱：帶有甩水環(huán)的汽車水泵軸承密封裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車水泵軸承密封裝置，具體涉及一種具有三唇結構和甩水 環(huán)的汽車水泵軸承密封裝置。
背景技術：
常用汽車水泵軸承密封裝置如圖1所示水泵軸承在旋轉軸3和軸承外圈Ia之間 均勻安裝多個滾動體Ib (即鋼球)，其作用為承受載荷；一個保持架Ic用于固定上述滾動 體，并將其隔開。一個密封件2由橡膠密封體加和金屬骨架2b構成，其中橡膠密封體加 過盈安裝于軸承外圈Ia的密封槽Id中，以防止密封件的竄動；橡膠密封體加的唇部靠近 軸分布，其主唇2d與旋轉軸3表面過盈配合，防止?jié)櫥男孤┮约巴饨绠愇锏臐B入；“Z” 字形金屬骨架2b起支撐和加強作用。這樣的密封結構雖然能夠在一定程度上實現(xiàn)水泵軸承潤滑脂的密封，但由于只有 兩個密封唇，密封效果不夠理想。此外，汽車水泵軸承在工作過程中，密封件2的右側直 接與水接觸，由于水是有壓力的，會向軸承內(nèi)滲透，導致軸承潤滑效果下降。為了改善這 一現(xiàn)象，目前出現(xiàn)了具有甩水環(huán)結構的水泵軸承密封，比如專利“Hydrogenated nitrile rubber seal for water pump bearing (GB2332714A)，，，“水泵軸承密封裝置(CN1485544A) ” 等，這些專利通過使用甩水環(huán)結構，在很大程度上提高了水泵軸承的密封效果，然而這些 結構所實現(xiàn)的效果并未達到最佳，如專利“水泵軸承密封裝置(CN1485M4A)”具有四個 密封唇，結構過于復雜，通過兩個密封件的嵌套配合實現(xiàn)密封，其中第二密封件(即甩水 結構)通過與其粘接的彈性密封唇口與第一密封件接觸，當甩水環(huán)與軸一起旋轉時，由 于離心力的作用，將使密封效果和甩水效果降低，此外，甩水環(huán)的外圈為光滑的圓柱形， 無法形成有效的甩水效果；專禾丨J "Hydrogenated nitrile rubber seal for water pump bearing(GB2332714A)，，也是一個三唇密封結構，密封體的第三唇與甩水環(huán)外圈的外表面徑 向彈性壓緊接觸，甩水環(huán)的外圈為光滑的圓柱形，同樣存在無法形成有效的甩水效果的問 題。近年來，隨著水泵中所使用的發(fā)動機性能的改善，對軸承密封件密封性能的要求 也日益增加。軸承密封的可靠性和耐久性都將直接影響軸承的使用性能，因此，有效地提高 密封軸承的密封性能是提高軸承壽命的前提和關鍵。軸承的早期損壞，往往不是由軸承材質問題引起的，而是由于污物等浸入軸承內(nèi) 部，引起溝道表面的點型剝落即雜物浸入一溝道壓痕一應力集中一產(chǎn)生片狀剝落一軸承 失效或水浸入軸承一潤滑失效一產(chǎn)生麻點剝落一軸承失效。鑒于水泵軸承密封的重要性，以及目前的軸承密封結構仍然存在效果不是最佳的 現(xiàn)狀，開發(fā)新型的具有更好密封效果和甩水效果的汽車水泵軸承密封結構十分必要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于密封汽車水泵軸承的帶有甩水環(huán)的密封裝置，旨在解決上述問題。該裝置可大幅改善防止水分、異物微粒及其混合物等侵入軸承內(nèi)部的功能，從而改善 軸承的耐久性。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的 一種汽車水泵軸承密封裝置，包括一個安裝于旋轉軸40上的軸承10，多個均勻 安裝在旋轉軸40和軸承外圈IOa之間的滾動體10b，一個在各滾動體之間保持預定間隔的 保持架10c，一個密封件20安裝于旋轉軸40與軸承10之間所形成空間的開口端部接合處， 所述的密封件20包括密封體20a以及與密封體20a緊密鍥合粘結的金屬骨架20b，其特征 在于，所述的密封體20a沿徑向朝旋轉軸40方向延伸出一個三唇結構，分別是主唇20e、第 一副唇20d、第二副唇20c，密封體20a靠近軸承10的一個端部過盈安裝于密封槽IOd內(nèi)，金 屬骨架20b的一個端部插入密封體20a，另一端部彎曲地嵌入主唇20e和第二副唇20c的接 合處；所述的密封件20還包括一個甩水環(huán)30，甩水環(huán)30包括一個緊密安裝于旋轉軸40表 面的內(nèi)圈30c、一個與內(nèi)圈30c同軸且圍繞內(nèi)圈30c的外圈30a，和連接內(nèi)、外圈的凸緣30b， 外圈30a上設有凸臺30e，凸臺30e與密封體20a之間間隙配合，外圈30a的內(nèi)表面與第二 副唇20c彈性壓緊，內(nèi)圈30c的外表面與主唇20e彈性壓緊，第一副唇20d與旋轉軸40保 持符合動配合要求的間隙；在甩水環(huán)外圈30a的凸臺30e的外表面上，開有2個或2個以上 沿凸臺30e周向均布的矩形凹槽30d。進一步優(yōu)化的技術方案為第二副唇20c與金屬骨架20b的徑向夾角γ為0° < γ <90°，第一副唇20d與 主唇20e之間的夾角α為0° < α <180°，主唇20e與第二副唇20c之間的夾角β為 90° < β < 180°。另一個優(yōu)選技術方案為上述排水槽的深度h大于0，小于甩水環(huán)外圈的厚度。有益效果與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能避免密封件主唇與外界環(huán)境的直接接觸，同時在軸旋 轉過程中充分排除密封件周圍的水分，從而有效地防止軸承內(nèi)部潤滑脂的泄漏以及外界水 分、異物雜質等的浸入。同時，該發(fā)明可避免以下現(xiàn)象的發(fā)生軸承運行至高溫時軸承內(nèi)部 由于受熱壓力升高，造成潤滑脂泄漏；軸承停轉時由高溫冷卻至室溫，軸承內(nèi)部壓力急劇下 降，吸收外界水蒸氣及灰塵。在主軸旋轉過程中，甩水環(huán)外表面所開設的矩形凹槽會產(chǎn)生離心作用，進一步甩 去冷卻水，其排水效果比現(xiàn)有技術有明顯的提高。

圖1是現(xiàn)有技術的水泵軸承密封裝置剖面視圖，該裝置為軸對稱分布。其中，1為 軸承，Ia為軸承外圈，Ib為滾動體，Ic為保持架，Id為密封槽，2為密封件，2a為密封體，2b 為金屬骨架，2d為主唇，2c為副唇，4為旋轉軸；圖2是本發(fā)明裝置的剖面視圖，該裝置為軸對稱分布。其中，10為軸承，IOa為軸 承外圈，IOb為滾動體，IOc為保持架，IOd為密封槽，20為密封件，20a為密封體，20b為金屬 骨架，20e為主唇，20d為第一副唇，20c為第二副唇，30為甩水環(huán)，30a為甩水環(huán)外圈，30c為 甩水環(huán)內(nèi)圈，30b為連接內(nèi)、外圈的凸緣，30d為排水槽，30e為甩水環(huán)30外圈30a上的凸臺，30f為甩水環(huán)30與密封件20之間的安裝間隙，40為旋轉軸，50為第二副唇20c與甩水環(huán) 30外圈30a形成的腔體，60為主唇20e、第二副唇20c與甩水環(huán)30凸緣30b形成的腔體， 70為主唇20e、第一副唇20d與甩水環(huán)30內(nèi)圈30c形成的腔體，α為第一副唇20d與旋轉 軸40的軸向夾角，β為主唇20e與旋轉軸40的軸向夾角，、為第二副唇20c與金屬骨架 20b的徑向夾角；圖3是甩水環(huán)外圈凸臺上排水槽分布示意圖，其中30d為矩形排水槽，沿甩水環(huán)30 外圈30a的凸臺30e均勻分布；；圖4是甩水環(huán)外圈凸臺上排水槽結構示意圖，其中30d為排水槽，呈矩形。
具體實施方式
下面將結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步詳細說明根據(jù)本發(fā)明的設計，汽車水泵軸承密封圈20的軸向橫截面如圖2所示。軸承內(nèi)部 充滿潤滑脂，而軸承本體由外圈10a，安裝于軸承外圈IOa和旋轉軸40之間的滾子10b，以 及支撐并均勻分隔滾子IOb的保持架IOc組成。軸承密封圈由密封件20和甩水環(huán)30構成。 密封件20固定于軸承外圈IOa的密封槽IOd上。密封件20包括金屬骨架20b和彈性密封 體20a兩部分，其中彈性密封體20a為三唇結構主唇20e，第一副唇20d和第二副唇20c， 金屬骨架20b固定后的橫截面圖呈改進的“Ζ”字形，為一環(huán)形薄板，其外表面與密封體20a 緊密粘接，尾部伸進主唇20e和第二副唇20c的接合處，增加了整個密封圈的強度，避免了 密封圈的壓裝變形。彈性密封體20a由氟橡膠制成，橫截面呈三分叉形(如圖幻。圖中主唇20e與軸 承軸線夾角α (0° < α <90° )；第一副唇20d與軸承軸線夾角β (90° < β < 180° )； 第二副唇20c與金屬骨架夾角< γ <90° )。甩水環(huán)30材料為不銹鋼，安裝于旋轉軸40上靠近葉輪一側。甩水環(huán)30由一個 緊密安裝于旋轉軸40表面的內(nèi)圈30c，一個與內(nèi)圈30c同軸且圍繞內(nèi)圈的外圈30a和凸臺 30e，連接內(nèi)、外圈的凸緣30b以及外圈30a的凸臺30e上沿周向均布的矩形凹槽30d組成。在結構上彈性密封體20a的第二副唇20c與甩水環(huán)30的外圈30a的內(nèi)表面彈性 過盈接觸，主唇20e與內(nèi)圈30c的外表面彈性過盈接觸，而第一副唇20d則與旋轉軸40的 外表面接觸，其中，每一個接觸都構成一個密封結構。本發(fā)明已應用于江蘇容天樂公司生產(chǎn)的WR3258152型汽車水泵軸承中，其的工作 方式為噴入軸承密封圈內(nèi)部的冷卻水或水汽將被甩水環(huán)30的外側面阻攔，隨著軸的轉 動，甩水環(huán)30凸臺30e上的凹槽30d將產(chǎn)生離心作用進一步甩去冷卻水，并使第二副唇20c 與甩水環(huán)30形成的腔體50內(nèi)產(chǎn)生微小的負壓，使水汽以及異物等不能進入密封唇與甩水 環(huán)形成的腔體60、70，從而防止密封件20的老化或膨脹所引起的密封失效(尤其是主唇 20e和第二副唇20c)。密封件20的第一副唇20d將潤滑脂密封于軸承10的內(nèi)部，而主唇20e和第二副 唇20c則起到在高速轉動下進一步阻止?jié)櫥蛲庑孤┑淖饔谩?br> 權利要求1.一種汽車水泵軸承密封裝置，包括一個安裝于旋轉軸(40)上的軸承(10)，多個均 勻安裝在旋轉軸(40)和軸承外圈(IOa)之間的滾動體(10b)，一個在各滾動體之間保持預 定間隔的保持架(10c)，一個密封件(20)安裝于旋轉軸(40)與軸承(10)之間所形成空間 的開口端部接合處，所述的密封件(20)包括密封體(20a)以及與密封體(20a)緊密鍥合 粘結的金屬骨架(20b)，其特征在于，所述的密封體(20a)沿徑向朝軸承(40)方向延伸出 一個三唇結構，分別是主唇(20e)、第一副唇(20d)、第二副唇(20c)，密封體(20a)靠近軸 承(10)的一個端部過盈安裝于密封槽(IOd)內(nèi)，金屬骨架(20b)的一個端部插入密封體 (20a)，另一端部彎曲地嵌入主唇(20e)和第二副唇(20c)的接合處；所述的密封件(20)還 包括一個甩水環(huán)(30)，甩水環(huán)(30)包括一個緊密安裝于旋轉軸(40)表面的內(nèi)圈(30c)、一 個與內(nèi)圈(30c)同軸且圍繞內(nèi)圈(30c)的外圈(30a)，和連接內(nèi)、外圈的凸緣(30b)，外圈 (30a)上設有凸臺(30e)，凸臺(30e)與密封體(20a)之間間隙配合，外圈(30a)的內(nèi)表面 與第二副唇(20c)彈性壓緊，內(nèi)圈(30c)的外表面與主唇(20e)彈性壓緊，第一副唇(20d) 與旋轉軸(40)保持符合動配合要求的間隙；在甩水環(huán)外圈凸臺(30e)的外表面上，開有2 個或2個以上沿外圈(30e))周向均布的矩形凹槽(30d)。
2.如權利要求1所述的汽車水泵軸承密封裝置，其特征在于，所述的第二副唇(20c)與 金屬骨架(20b)之間的有一徑向夾角Y，Y為0° < γ <90°，所述的第一副唇(20d)與 主唇(20e)之間有一夾角α，α為0° < α < 180°，所述的主唇(20e)與第二副唇(20c) 之間有夾角β，β為90° < β < 180°。
3.如權利要求1所述的汽車水泵軸承密封裝置，其特征在于，所述的矩形凹槽(30d)的 深度h大于0小于甩水環(huán)外圈的厚度。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車水泵軸承密封裝置，其密封件安裝于旋轉軸與軸承之間所形成空間的開口端部接合處，通過壓力作用安裝于軸承外圈上的密封槽中。密封件由密封體、金屬骨架和甩水環(huán)構成，密封體為三唇結構，分別通過主唇、第二副唇與甩水環(huán)30彈性壓緊以及第一副唇與軸承的接觸實現(xiàn)密封；甩水環(huán)外圈上開有矩形排水槽，轉動過程產(chǎn)生離心甩水效應，可有效的阻止水汽等浸入軸承內(nèi)部；本實用新型用于高溫環(huán)境中可防止軸承內(nèi)部受熱壓力升高所造成的潤滑脂泄漏；同時，該密封圈遇冷水不變形，可防止當軸承溫度從高溫冷卻到室溫時，軸承內(nèi)部壓力急劇下降所造成的對軸承外界水蒸氣及灰塵的吸收現(xiàn)象。
文檔編號F16J15/32GK201836104SQ20102060083
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月11日
發(fā)明者周瓊, 唐建平, 安琦, 徐澤民 申請人:華東理工大學, 江蘇容天樂機械股份有限公司