УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F16H7/12 F16H7/20 F16C33/76 F16C33/78 

Область техники

Настоящее изобретение относится к уплотнению для подшипника качения натяжного ролика или направляющего ролика, которое позиционировано посредством промежуточного элемента. Уплотнение содержит уплотнительную крышку, которая перекрывает кольцевой зазор между внутренним и внешним кольцами подшипника качения. Вращающаяся с одним из подшипниковых колец аксиально дистанцированная от тел качения подшипника качения уплотнительная крышка проходит с соблюдением уплотнительного зазора до промежуточного элемента.

Уровень техники

В DE 4133777 А1 раскрыта конструкция натяжного ролика для привода с тяговым средством (гибкой тягой). Установленный на подшипнике качения натяжной ролик содержит внутреннее подшипниковое кольцо, которое, будучи расположено на регулировочной втулке в соединении с дистанционной шайбой, закреплено посредством отдельного крепежного болта на корпусе, в частности картере ДВС. У известного натяжного ролика не предпринято никаких мер для соединения промежуточного элемента в предварительно собранном состоянии натяжного устройства с ним без возможности выпадения. Для транспортных средств, используемых на бездорожье, связанном с пересечением водных преград или массивным попаданием грязи в предусмотренное для ДВС монтажное пространство, известное уплотнение непригодно.

Далее известно, что для достижения определенного монтажного положения натяжные ролики снабжают промежуточным элементом, на котором позиционировано предпочтительно внутреннее кольцо подшипника качения. Крепежное средство, в частности болт, пропущено при этом через продольное отверстие промежуточного элемента и внутреннего подшипникового кольца для закрепления конструктивного узла (натяжного ролика и промежуточного элемента), например, на ДВС. Используемые подобным образом промежуточные элементы имеют центрирующий заплечик для размещения внутреннего подшипникового кольца и фланец, проходящий радиально по всему торцевому контуру подшипника качения. С внешней стороны фланец закрывает цилиндрическим бортиком зону ступицы рабочего диска, который закреплен без возможности проворота на внешнем кольце подшипника качения. Эта известная конструкция требует фиксации промежуточного элемента на натяжном ролике во время монтажа, например, в виде отдельного предохранителя, который после монтажа натяжного ролика является излишним.

Сущность изобретения

В основе изобретения лежит задача создания простого, недорогого в монтаже натяжного ролика, соответствующий промежуточный элемент которого соединен с натяжным роликом без возможности выпадения.

Поставленная задача решается посредством признаков п.1 формулы изобретения. В соответствии с ними соответствующий изобретению натяжной ролик или направляющий ролик содержит уплотнительную крышку, которая косвенно (опосредованно) или непосредственно разъемно закреплена на внешнем кольце подшипника натяжного ролика с геометрическим и/или с силовым замыканием. Далее уплотнительная крышка имеет зазор и с образованием уплотнительного лабиринта соединена с промежуточным элементом. Согласно изобретению уплотнительная крышка позволяет создать конструктивный узел, детали которого - натяжной ролик, промежуточный элемент и уплотнительная крышка - соединены между собой без возможности выпадения. Таким образом, весь предварительно укомплектованный конструктивный узел может подаваться к монтажному устройству, которое, например, автоматически, закрепляет соответствующий изобретению конструктивный узел на ДВС. Изобретение позволяет сократить продолжительность монтажа и обеспечивает оптимизированный в отношении расходов монтаж.

Конструкция соответствующего изобретению натяжного ролика или направляющего ролика предусматривает, что он содержит охватывающий подшипник качения снаружи рабочий диск, по которому проходит тяговое средство (гибкая тяга) привода. Подшипник качения преимущественно с геометрическим замыканием центрирован на промежуточном элементе, причем посредством болта состоящий из натяжного ролика и промежуточного элемента конструктивный узел разъемно закреплен, например, на корпусе ДВС.

Согласно изобретению предпочтительно предусмотрено, что по сравнению с известным уровнем техники описанный выше конструктивный узел натяжного ролика согласован с уплотнительной крышкой. Уплотнительная крышка, разъемно зафиксированная с геометрическим и/или с силовым замыканием косвенно или непосредственно на внешнем кольце подшипника качения, образует с промежуточным элементом уплотнительный лабиринт. Для этого уплотнительный лабиринт выполнен так, что обеспечено защищенное от выпадения, снабженное зазором соединение промежуточного элемента с уплотнительной крышкой. Изобретение позволяет создать, следовательно, конструктивный узел, все детали которого - натяжной ролик, промежуточный элемент и уплотнительная крышка - объединены между собой без возможности выпадения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов 2-18.

Предпочтительным образом натяжной ролик содержит пластиковый рабочий диск, который можно назвать также пластиковым шкивом, который охватывает внешнее кольцо подшипника качения. Это позволяет экономичное изготовление рабочего диска способом литья под давлением, причем этот способ обеспечивает непосредственную облицовку внешнего подшипникового кольца.

Пластиковый рабочий диск, предпочтительно снабженный ребрами жесткости, обладает достаточной жесткостью и имеет по сравнению со стальным рабочим диском малый вес. Предпочтительным образом пластиковый рабочий диск снабжен аксиально выступающим, выполненным в форме замкнутого цилиндра заплечиком.

В монтажном положении цилиндрическое колено уплотнительной крышки охватывает сверху заплечик рабочего диска. Соединенные за одно целое с цилиндрическим коленом, направленные предпочтительно частично радиально внутрь носики колена входят для достижения закрепления с геометрическим замыканием в выполненную в виде периферической кольцевой канавки геометрию защелкивающего желобка аксиально выступающего заплечика рабочего диска.

Уплотнительная крышка согласно изобретению снабжена в цилиндрическом колене предпочтительно, по меньшей мере, одним, предпочтительно несколькими ориентированными симметрично по отношению друг к другу отверстиями или выемками. Форма или расположение этих отверстий таково, что они обеспечивают выход частиц грязи или жидкостей из кольцевого зазора, аксиально ограниченного подшипником качения и уплотнительной крышкой. При этом можно оптимизировать обусловленный центробежной силой при эксплуатации, т.е. при вращающемся натяжном ролике, выход загрязнений за счет того, что контур аксиального заплечика рабочего диска скошен, с тем чтобы способствовать таким образом выходу загрязнений из выполненного в виде кольцевого зазора промежутка.

Желательным является ограниченное во вращении закрепление уплотнительной крышки на рабочем диске натяжного ролика. Для этого согласно изобретению предложено снабдить уплотнительную крышку аксиально ориентированным выступом, который в монтажном положении входит с геометрическим замыканием в торцевую выемку аксиального заплечика. Кроме того, изобретение включает в себя альтернативные решения, чтобы представить эффективное средство ограничения вращения между рабочим диском и уплотнительной крышкой.

Одно соответствующее изобретению выполнение уплотнительного лабиринта между уплотнительной крышкой и промежуточным элементом предусматривает, что радиальное колено уплотнительной крышки входит с зазором в кольцевую канавку промежуточного элемента. Вхождение колена в кольцевую канавку конструктивно выполнено так, что возникает оптимум в отношении монтажа, с одной стороны, и уплотняющим действием, с другой стороны. Для этого пригодно, в частности, радиальное перекрытие ≥0,5 мм между внутренним контуром уплотнительной крышки и высотой стенки промежуточного элемента в зоне кольцевой канавки. На радиальное перекрытие можно повлиять при этом выбором материала уплотнительной крышки и конструктивным выполнением за счет того, что она имеет определенную упругость. Таким образом, при монтаже возникает определенное радиальное отклонение радиального колена уплотнительной крышки, причем оно при достижении кольцевой канавки в промежуточном элементе самопроизвольно упруго отклоняется и входит с зазором в кольцевую канавку. Для упрощения монтажа или во избежание повреждения, в частности уплотнительной крышки, она имеет в зоне радиального колена предпочтительно распределенные по периферии участки уменьшенной толщины стенки. Это, предпочтительно в комбинации с окружной фаской на торцевой стороне соответствующей боковой поверхности промежуточного элемента и на внутренней стороне радиального колена уплотнительной крышки вызывает упрощенный, без разрушения (без искажения) монтаж уплотнительной крышки.

Для улучшения действия уплотнительного лабиринта кольцевая канавка в промежуточном элементе ограничена стенками разной высоты. Обращенная от подшипника качения кольцевая канавка превышает при этом высоту противоположной кольцевой канавки, так что возникает, в целом, удлиненный уплотнительный зазор в зоне уплотнительного лабиринта. Этот конструктивный принцип решающим образом повышает качество уплотнения и уменьшает, тем самым, при работающем ДВС проникновение загрязнений или жидкостей через уплотнительный зазор уплотнительного лабиринта во внутреннее пространство между подшипником качения и уплотнительной крышкой.

Изобретение также включает в себя выполнение промежуточного элемента, радиальное колено которого в монтажном положении согласовано с зазором с заплечиком, образованным между подшипником качения и уплотнительной крышкой. Это выполнение пригодно для монтажа уплотнительной крышки после позиционирования подшипника качения в соединении с рабочим диском на центрирующей цапфе промежуточного элемента, прежде чем затем уплотнительную крышку, подводимую аксиально по промежуточному элементу, можно будет закрепить на рабочем диске.

Определенное согласование деталей (подшипник качения и промежуточный элемент) достигается предпочтительно за счет того, что промежуточный элемент имеет центральный поясок или центрирующую цапфу, на которую напрессовано внутреннее кольцо подшипника качения. Эта конструктивная форма обеспечивает необходимую для функционирования привода с тяговым средством угловую ориентацию подшипника качения в соединении с рабочим диском на промежуточном элементе.

В качестве меры упрощения монтажа согласно изобретению предусмотрено, что цилиндрический бортик уплотнительной крышки снабжен распределенными по периферии прорезями, которые ограниченно проходят до радиального колена. При монтаже бортик может, тем самым, радиально расширяться, не разрушаясь.

Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что уплотнительная крышка снабжена в зоне радиального колена изгибом. Этот признак обеспечивает, во-первых, определенное аксиальное расстояние от уплотнительного лабиринта до подшипника качения. Далее изгиб повышает упругость уплотнительной крышки, в результате чего, в частности, упрощается монтаж уплотнительной крышки в кольцевой канавке промежуточного элемента.

В качестве альтернативы расположению с зазором уплотнительной крышки на промежуточном элементе в зоне уплотнительного лабиринта согласно изобретению предложено предусмотреть уплотнение, в частности фетровое кольцо. Это уменьшающее уплотнительный зазор фетровое кольцо оптимизирует уплотняющее действие без негативного длительного контакта с промежуточным элементом. Это повышает качество уплотнения, не влияя одновременно на механическую нагрузку подшипника качения вследствие повышенных температур деталей.

В качестве альтернативы фетровой прокладке или фетровому кольцу в зоне уплотнительного лабиринта согласно изобретению с внутренней стороны на радиальном колене уплотнительной крышки может быть предусмотрен смазывающий выступ. Для этого подходит высоковязкая, вязкотекучая консистентная смазка, которая прочно прилипает к уплотнительной крышке и, таким образом, поддерживает уплотняющее действие.

Уплотнительная крышка согласно изобретению может быть изготовлена с оптимизацией расходов без обработки резанием способом глубокой вытяжки из металлического материала. В качестве альтернативы этому подходит пластиковая уплотнительная крышка, для чего, в частности, пригоден экономичный для больших партий способ литья под давлением.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображены натяжные ролики в сочетании с выполненными по-разному уплотнительными крышками согласно изобретению:

- фиг.1: в разрезе натяжной ролик, уплотнительная крышка которого образует с заплечиком промежуточного элемента уплотнительный лабиринт;

- фиг.2: натяжной ролик, у которого соответствующая уплотнительная крышка входит в кольцевую канавку промежуточного элемента с образованием уплотнительного лабиринта;

- фиг.3: натяжной ролик по фиг.2 в продольном разрезе.

Подробное описание чертежей

На фиг.1 изображен натяжной ролик 1, конструкция которого содержит изготовленный из пластика рабочий диск 2, который посредством подшипника 3 качения установлен с возможностью вращения относительно промежуточного элемента 4а. В монтажном состоянии натяжной ролик 1 закреплен посредством болта 5, пропущенного через продольное отверстие 6 промежуточного элемента 4а и опирающегося на подшипник 3 качения. Промежуточный элемент 4а снабжен центрирующим пояском 7, на котором внутреннее кольцо 8 подшипника 3 качения позиционировано преимущественно посредством посадки с натягом и оперто с торцевой стороны на заплечик 9 промежуточного элемента 4а. Внешнее кольцо 10 подшипника 3 качения окружено (охвачено) с внешней стороны рабочим диском 2 и, тем самым, соединено с геометрическим замыканием. Между радиально отстоящими друг от друга внутренним кольцом 8 и внешним кольцом 10 подшипника 3 качения расположены установленные в сепараторе 11 тела 12 качения.

Кроме того, натяжной ролик 1 располагает уплотнительной крышкой 13а, которая с одной стороны уплотняет кольцевой зазор 14, образующийся между промежуточным элементом 4а и рабочим диском 2, а также обеспечивает защищенное от потерь соединение промежуточного элемента 4а с натяжным роликом 1. Для этого уплотнительная крышка 13а посредством цилиндрического бортика 15 позиционирована на заплечике 16 рабочего диска 2. При этом цилиндрический бортик 15 охватывает сверху аксиально выступающий заплечик 16 и посредством расположенных частично радиально внутрь носиков 17 входит с геометрическим замыканием в кольцевую канавку 18 заплечика 16, представляющую собой геометрию защелкивающего желобка. Направленным радиально внутрь коленом 19а уплотнительная крышка 13а с соблюдением уплотнительного зазора 20 проходит до боковой поверхности 21 промежуточного элемента 4а. Свободный конец радиального колена 19а аксиально дистанцирован от радиального заплечика 22 промежуточного элемента 4а, так что между радиальным коленом 19а и промежуточным элементом 4а возникает уплотнительный лабиринт 23а.

Между уплотнительной крышкой 13а и рабочим диском 2 предусмотрено средство 24 ограничения вращения. Для этого аксиально ориентированный выступ 25 уплотнительной крышки 13а входит с геометрическим замыканием в соответственно выполненную выемку 26 аксиально ориентированного заплечика 16 рабочего диска 2. Радиальное колено 19а уплотнительной крышки 13а имеет изгиб 27, посредством которого можно задавать определенное расстояние между подшипником 3 качения и уплотнительной крышкой 13а. Далее изгиб 27 обеспечивает определенную упругость для упрощения монтажа уплотнительной крышки 13а. В качестве меры уменьшения уплотнительного зазора 21 предлагается предусматривать на внутренней стороне радиального колена 19а кольцевую канавку 28 для размещения уплотнительного кольца. Для этого подходит предпочтительно фетровое кольцо 39, которое, проходя до боковой поверхности 21 уплотнительной крышки 13а, образует после этапа установки узкоограниченный уплотнительный зазор. Кроме того, уплотнительная крышка 13а в зоне цилиндрического бортика 15 снабжена, по меньшей мере, одним отверстием 40. Задачей отверстия 40 является вывод проникших в кольцевой зазор 14 загрязнений в зоне эксплуатации, т.е. при вращающемся рабочем диске 2, под действием центробежной силы.

На фиг.2 изображен натяжной ролик 1, конструкция которого практически совпадает с конструкцией на фиг.1. Ниже поясняются все отличия от изображенного на фиг.1 натяжного ролика 1. Промежуточный элемент 4b образует кольцевую канавку 29, в которую с геометрическим замыканием и с зазором входит свободный конец радиального колена 19b уплотнительной крышки 13b. Для этого свободный конец радиального колена 19b в монтажном положении аксиально отстоит от стенок 30, 31 и дна 32 кольцевой канавки 29. Это расположение образует уплотнительный лабиринт 23b. На фиг.2 уплотнительная крышка 13b изображена в монтажном положении, в котором возникает радиальное перекрытие Y между внутренним контуром радиального колена 19b уплотнительной крышки 13b и стенкой 31 канавки или примыкающей к ней боковой поверхностью 35 промежуточного элемента 4b. За счет радиального перекрытия Y в сочетании с закреплением уплотнительной крышки 13b с геометрическим замыканием на рабочем диске 2, как это упомянуто в описании фиг.1, возникает защищенное от потерь расположение всех деталей натяжного ролика с образованием конструктивного узла 34. Промежуточный элемент 4b и уплотнительная крышка 13b снабжены конструктивными мерами для упрощения монтажа этих деталей. Промежуточный элемент 4b имеет для этого на торцевой стороне в переходной зоне между заплечиком 33 и боковой поверхностью 35 окружную внешнюю фаску 36. В соответствии с ней радиальное колено 19b промежуточного элемента 4b снабжено внутренней фаской 37, которые сообща упрощают монтаж уплотнительной крышки 13b и промежуточного элемента 4b.

В качестве другой меры упрощения монтажа уплотнительная крышка 13b в зоне радиального колена 19b частично снабжена проходящими радиально от внутреннего контура участками 38, имеющими меньшую толщину стенки, в результате чего при монтаже уплотнительной крышки 13b на промежуточном элементе 4b радиальное колено 19b может проще радиально отклоняться и, тем самым, создавая неразрушающий монтаж. Участок 38 меньшей толщины стенки положительно сказывается, в частности, в сочетании с изгибом 27 в зоне радиального колена 19b на достижении желаемой упругости уплотнительной крышки 13b, которая необходима для неразрушающего монтажа. В качестве альтернативы различным толщинам стенки подходят ограниченные по длине радиальные прорези в зоне участка 38. Для дальнейшего упрощения монтажа уплотнительная крышка 13b снабжена прорезями 41, которые проходят по всей длине цилиндрического бортика 15 и доходят до колена 19b.

На фиг.3 в продольном разрезе изображен натяжной ролик 1, который вместе с уплотнительной крышкой 13b и промежуточным элементом 4b образует конструктивный узел 34. Это изображение включает в себя, кроме того, болт 5, которым конструктивный узел может быть разъемно закреплен, например, на корпусе ДВС (не показан). Для этого болт 5 вставлен в продольное отверстие 6 промежуточного элемента 4b. Головка 42 болта плоскостно опирается на внутреннее кольцо 8 подшипника 3 качения. Во встроенном положении болт 5 вызывает зажимное опирание с силовым замыканием внутреннего кольца 8 на заплечик 33 промежуточного элемента 4b, который опирается торцевой стороной 43 на ДВС.

Изобретение относится к натяжному ролику (1) для привода с тяговым средством. Натяжной ролик (1) содержит установленный на подшипнике качения рабочий диск (2) и промежуточный элемент (4а). Между рабочим диском (2) и промежуточным элементом (4а) предусмотрена уплотнительная крышка (13а), которая обеспечивает защищенное от выпадения расположение всех деталей натяжного ролика. 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Натяжной ролик или направляющий ролик для привода с тяговым средством, содержащий подшипник (3) качения, внутреннее кольцо (8) которого позиционировано посредством промежуточного элемента (4а, 4b) и болта (5), а тяговое средство проходит по охватывающему внешнее кольцо (10) подшипника (3) качения рабочему диску (2) натяжного ролика (1), причем подшипник (3) качения, по меньшей мере, с одной стороны закрыт аксиально дистанцированной уплотнительной крышкой (13а, 13b), которая охватывает сверху кольцевой зазор (14) между внутренним кольцом (9) и внешним кольцом (10), отличающийся тем, что уплотнительная крышка (13а, 13b), разъемно зафиксированная с геометрическим и/или с силовым замыканием косвенно или непосредственно на внешнем кольце (10) подшипника (3) качения, образует с промежуточным элементом (4а, 4b) уплотнительный лабиринт (23а, 23b) и соединена с промежуточным элементом (4а, 4b) так, что эти детали объединены с натяжным роликом (1) без возможности выпадения в конструктивный узел (34).2. Ролик по п.1, у которого внешнее кольцо (10) подшипника (3) качения охвачено изготовленным из пластика рабочим диском (2) - пластиковым шкивом.3. Ролик по п.1, у которого рабочий диск (2) имеет аксиально выступающий заплечик (16), который образует выполненную в виде кольцевой канавки (18) геометрию защелкивающего желобка для уплотнительной крышки (13а, 13b).4. Ролик по п.3, у которого уплотнительная крышка (13а, 13b) в монтажном положении охватывает сверху цилиндрическим бортиком (15) аксиально выступающий заплечик (16) рабочего диска (2), а направленными, по меньшей мере, частично радиально внутрь носиками (17) зафиксирована в кольцевой канавке (18) заплечика (16).5. Ролик по п.4, уплотнительная крышка (13а) которого в зоне цилиндрического бортика (15) имеет, по меньшей мере, одно радиально ориентированное отверстие (40) или выемку.6. Ролик по п.4, у которого для обеспечения средства (24) ограничения вращения аксиально ориентированный выступ (25) уплотнительной крышки (13а) входит в торцевую выемку (26) заплечика (16), соединенного за одно целое с рабочим диском (2).7. Ролик по п.1, у которого уплотнительная крышка (13b) с геометрическим замыканием и с зазором входит в кольцевую канавку (29) промежуточного элемента (4b), которая выполнена с аксиальным смещением относительно заплечика (33) промежуточного элемента (4b), на который оперто внутреннее кольцо (8) подшипника (3) качения.8. Ролик по п.7, у которого предусмотрено радиальное перекрытие Y≥0,5 мм между внутренним контуром радиального колена (19b) уплотнительной крышки (13b) и стенкой (31) канавки или боковой поверхностью (35) промежуточного элемента (4b).9. Ролик по п.7, у которого радиальное колено (19b) уплотнительной крышки (13b), согласованное с уплотнительным лабиринтом (23b), снабжено распределенными по периферии, частично расположенными участками (38) с уменьшенной толщиной стенки.10. Ролик по п.7, у которого кольцевая канавка (29) в промежуточном элементе (4b) ограничена стенками (30, 31) разной высоты.11. Ролик по п.1, у которого уплотнительная крышка (13а) радиальным коленом (19а) с зазором согласована с радиальным заплечиком (22) промежуточного элемента (4а).12. Ролик по п.1, у которого позиционированный на центрирующем пояске (7) промежуточного элемента (4а) подшипник (3) качения оперт на заплечик (9).13. Ролик по п.4, у которого цилиндрический бортик (15) уплотнительной крышки (13b) имеет распределенные по окружности прорези (41), которые проходят ограниченно по длине до радиального колена (19b).14. Ролик по п.1, у которого радиальное колено (19а, 19b) уплотнительной крышки (13а, 13b) имеет изгиб (27) для достижения определенного аксиального расстояния от уплотнительного лабиринта (23а, 23b) до подшипника (3) качения.15. Ролик по п.1, у которого радиальное колено (19а) уплотнительной крышки (13а) в зоне уплотнительного лабиринта (23а) включает в себя уплотнительное кольцо (39), в частности фетровое кольцо.16. Ролик по п.1, уплотнительная крышка (13а, 13b) которого в зоне уплотнительного лабиринта (23а, 23b) закрывает окружной смазывающий выступ.17. Ролик по п.1, уплотнительная крышка (13а, 13b) которого изготовлена без обработки резанием, в частности способом глубокой вытяжки из металлического материала.18. Ролик по п.1, уплотнительная крышка (13а, 13b) которого изготовлена из упругого материала, в частности пластика.