ITTO20001005A1

ITTO20001005A1 - SEALING DEVICE FOR A ROLLING BEARING.

Info

Publication number: ITTO20001005A1
Application number: IT2000TO001005A
Authority: IT
Inventors: Pierangelo Cherio; Angelo Vignotto
Original assignee: Skf Ind Spa
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-04-24
Also published as: IT1320726B1; ITTO20001005A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di tenuta per un cuscinetto di rotolamento" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Sealing device for a rolling bearing"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di tenuta per un cuscinetto di rotolamento, del tipo definito nel preambolo della rivendicazione 1. The present invention relates to a sealing device for a rolling bearing, of the type defined in the preamble of claim 1.

Per una migliore comprensione dello stato della tecnica dei problemi ad essa inerenti, verrà dapprima descritto un dispositivo di tenuta di tipo tradizionale, illustrato nella figura 1 dei disegni allegati. For a better understanding of the state of the art and the problems inherent to it, a sealing device of the traditional type will first be described, illustrated in Figure 1 of the attached drawings.

Facendo riferimento alla figura 1, un cuscinetto di rotolamento comprende un anello radialmente esterno 10, un anello radialmente interno 11, ed una o più serie di elementi di rotolamento 12 interposti tra gli anelli esterno ed interno. Referring to Figure 1, a rolling bearing comprises a radially outer ring 10, a radially inner ring 11, and one or more series of rolling elements 12 interposed between the outer and inner rings.

In prossimità di ciascuno dei lati assialmente esterni del cuscinetto, al fine di sigillare l'intercapedine 13 tra gli anelli esterno ed interno, il cuscinetto è provvisto di un dispositivo di tenuta indicato complessivamente con 14. Il dispositivo di tenuta 14 include un'unità non rotante 15, montata solidalmente all'anello esterno 10 ed un'unità rotante 16 montata sull'anello interno 11 per ruotare solidalmente con questo. In proximity to each of the axially external sides of the bearing, in order to seal the gap 13 between the outer and inner rings, the bearing is provided with a sealing device indicated as a whole with 14. The sealing device 14 includes a non rotating unit 15, mounted integrally with the outer ring 10 and a rotating unit 16 mounted on the inner ring 11 to rotate integrally therewith.

L'unità rotante 16 consiste di un inserto metallico anulare, noto nel settore come "centrifugatore" o Unger" . L'inserto 16 ha una sezione assiale sostanzialmente a forma di L, in cui si distinguono una porzione cilindrica assiale 16a, inserita forzatamente sull'anello interno 11, ed una parete radiale di forma essenzialmente discoidale 16b, che si estende verso l'anello esterno 10. The rotating unit 16 consists of an annular metal insert, known in the sector as a "centrifuge" or Unger. "The insert 16 has a substantially L-shaped axial section, in which an axial cylindrical portion 16a can be distinguished, forcibly inserted on the the inner ring 11, and a radial wall of essentially discoidal shape 16b, which extends towards the outer ring 10.

L'unità non rotante 15 include uno schermo metallico anulare 17 avente una porzione radialmente esterna 17a inserita forzatamente nell'anello esterno 10 con una superficie cilindrica assiale 17c rivolta verso l'asse centrale di rotazione del cuscinetto, ed un'appendice essenzialmente radiale 17b alla quale è attaccato un elemento di tenuta 18 in materiale elastomerico. L'elemento di tenuta 18 forma una coppia di labbri di tenuta 19, 20 destinati a strisciare rispettivamente contro le pareti 16b e l6a dell'inserto rotante 16. The non-rotating unit 15 includes an annular metal shield 17 having a radially outer portion 17a forcibly inserted into the outer ring 10 with an axial cylindrical surface 17c facing the central axis of rotation of the bearing, and an essentially radial appendage 17b to the which is attached a sealing element 18 made of elastomeric material. The sealing element 18 forms a pair of sealing lips 19, 20 intended to slide respectively against the walls 16b and 16a of the rotating insert 16.

La porzione periferica radialmente esterna I6c dell'inserto rotante 16 definisce con la superficie cilindrica 17c dell'inserto non rotante 17 una luce radiale 22 che realizza una tenuta a labirinto. The radially outer peripheral portion 16c of the rotating insert 16 defines with the cylindrical surface 17c of the non-rotating insert 17 a radial opening 22 which forms a labyrinth seal.

Un dispositivo di tenuta di questo tipo è descritto nel brevetto statunitense n. 4.770.425. A sealing device of this type is disclosed in U.S. Pat. 4,770,425.

Scopo principale della presente invenzione è di realizzare un dispositivo di tenuta in grado di perfezionare l'azione di tenuta a labirinto in corrispondenza della luce radiale 22 tra gli inserti metallici 16 e 17 in rotazione relativa. Attraverso tale luce possono infatti penetrare agenti contaminanti (quali acqua, polvere, fango, sporcizia) dannosi per il grasso contenuto internamente al cuscinetto e per le parti del cuscinetto in contatto di rotolamento (sfere o rulli e piste di rotolamento). The main object of the present invention is to provide a sealing device capable of perfecting the labyrinth sealing action at the radial opening 22 between the metal inserts 16 and 17 in relative rotation. Through this light, contaminants (such as water, dust, mud, dirt) can penetrate which are harmful to the grease contained inside the bearing and to the parts of the bearing in rolling contact (balls or rollers and rolling races).

La luce radiale sopra citata non può essere più sottile di alcuni decimi di millimetro, al fine di evitare il rischio di un contatto diretto tra le parti metalliche 16c e 17c in rotazione relativa. Un contatto di questo genere, che si potrebbe verificare ad esempio a causa di un montaggio imperfetto di una o entrambe le unità del dispositivo di tenuta e/o di un urto subito durante l'uso, produrrebbe un aumento inammissibile della forza d'attrito tra le due parti metalliche a contatto. The radial light mentioned above cannot be thinner than a few tenths of a millimeter, in order to avoid the risk of direct contact between the metal parts 16c and 17c in relative rotation. A contact of this kind, which could occur for example due to an imperfect assembly of one or both units of the sealing device and / or an impact during use, would produce an inadmissible increase in the frictional force between the two metal parts in contact.

Si desidera quindi realizzare un dispositivo di tenuta di precisione elevata in cui la luce radiale di cui sopra possa essere ridotta al minimo senza per questo pregiudicare la funzionalità del dispositivo di tenuta e le proprietà di antiattrito complessive del cuscinetto. It is therefore desired to provide a sealing device of high precision in which the above radial gap can be reduced to a minimum without thereby compromising the functionality of the sealing device and the overall anti-friction properties of the bearing.

In altre soluzioni note, per evitare il contatto diretto di due parti metalliche in rotazione relativa, una delle due superfici metalliche affacciate viene rivestita con uno strato in materiale elastomerico (vedere, per esempio, EP-A-0942 188). In other known solutions, to avoid direct contact of two metal parts in relative rotation, one of the two facing metal surfaces is coated with a layer of elastomeric material (see, for example, EP-A-0942 188).

Un altro scopo dell'invenzione è perciò di realizzare un dispositivo di tenuta capace di ridurre al minimo la luce radiale sopra discussa senza dover provvedere un rivestimento di materiale elastomerico . Another object of the invention is therefore to provide a sealing device capable of reducing the radial gap discussed above to a minimum without having to provide a coating of elastomeric material.

Gli scopi suddetti ed altri scopi e vantaggi che saranno compresi meglio in seguito, sono raggiunti secondo l'invenzione da un dispositivo di tenuta come definito nella rivendicazione l. The aforesaid objects and other objects and advantages which will be better understood hereinafter, are achieved according to the invention by a sealing device as defined in claim 1.

Per una buona comprensione dell'invenzione ne verranno ora descritte alcune forme di attuazione, date a titolo esemplificativo, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui: For a good understanding of the invention some embodiments will now be described, given by way of example, with reference to the attached drawings, in which:

- la figura 1 è una vista in sezione assiale di un dispositivo di tenuta di tipo tradizionale montato in un cuscinetto di rotolamento; Figure 1 is an axial sectional view of a traditional sealing device mounted in a rolling bearing;

- la figura 2 è una vista in sezione assiale di un cuscinetto di rotolamento dotato di una coppia di dispositivi secondo la presente invenzione,· Figure 2 is an axial sectional view of a rolling bearing equipped with a pair of devices according to the present invention,

- la figura 3 è una vista in sezione assiale, in scala ingrandita, del dispositivo di tenuta illustrato nella figura 2, in una sua prima forma di realizzazione; e Figure 3 is an axial sectional view, on an enlarged scale, of the sealing device illustrated in Figure 2, in a first embodiment thereof; And

- la figura 4 è una vista in sezione assiale, simile alla figura 3, di una seconda forma di attuazione del dispositivo di tenuta secondo l'invenzione. Figure 4 is an axial sectional view, similar to Figure 3, of a second embodiment of the sealing device according to the invention.

Facendo ora riferimento alle figure 2 e 3, ed utilizzando gli stessi numeri di riferimento già usati nella figura 1 per descrivere parti uguali o corrispondenti, un cuscinetto di rotolamento è dotato, su ciascuno dei suoi lati opposti, di un dispositivo di tenuta 14 atto a sigillare l'intercapedine 13 tra l'anello esterno stazionario 10 e l'anello interno rotante 11 del cuscinetto. Referring now to Figures 2 and 3, and using the same reference numbers already used in Figure 1 to describe identical or corresponding parts, a rolling bearing is equipped, on each of its opposite sides, with a sealing device 14 adapted to seal the gap 13 between the stationary outer ring 10 and the rotating inner ring 11 of the bearing.

La struttura generale del dispositivo di tenuta rappresentato nelle figure 2 e 3 è da ritenersi complessivamente noto. Di conseguenza, nel seguito della presente descrizione, verranno descritti in modo particolareggiato i soli elementi di specifico rilievo ed interesse ai fini dell'attuazione della presente invenzione. Per la realizzazione delle parti e degli elementi non illustrati o descritti in dettaglio si può quindi far riferimento ad una qualsiasi soluzione di dispositivi di tenuta di tipo noto. The general structure of the sealing device shown in Figures 2 and 3 is to be considered as generally known. Consequently, in the following of the present description, only the elements of specific importance and interest for the purposes of the implementation of the present invention will be described in detail. For the realization of the parts and elements not illustrated or described in detail, reference can therefore be made to any known type of sealing device solution.

Il dispositivo di tenuta 14, come illustrato meglio in figura 3, comprende un inserto metallico anulare 16 da montare solidalmente all'anello rotante interno 11 del cuscinetto, ed un inserto metallico anulare 17, di tipo tradizionale, da montare in modo fisso sull'anello stazionario esterno 10 del cuscinetto. The sealing device 14, as better illustrated in Figure 3, comprises an annular metal insert 16 to be mounted integrally to the inner rotating ring 11 of the bearing, and an annular metal insert 17, of the traditional type, to be fixedly mounted on the ring. external stationary bearing 10.

L'inserto metallico emulare 17 ha una porzione radialmente esterna 17a inserita forzatamente nell'anello esterno 10, con una superficie cilindrica assiale I7c atta ad essere rivolta verso l'asse centrale di rotazione del cuscinetto quando il dispositivo di tenuta è montato sul cuscinetto. L'inserto 17 forma inoltre un'appendice essenzialmente radiale 17b alla quale è attaccato un elemento di tenuta 18 in materiale elastomerico con una coppia di labbri di tenuta 19, 20 destinati a strisciare contro due superfici distinte dell'inserto rotante 16. The emulating metal insert 17 has a radially outer portion 17a forcibly inserted into the outer ring 10, with an axial cylindrical surface 17c adapted to face the central axis of rotation of the bearing when the sealing device is mounted on the bearing. The insert 17 also forms an essentially radial appendage 17b to which is attached a sealing element 18 made of elastomeric material with a pair of sealing lips 19, 20 intended to slide against two distinct surfaces of the rotating insert 16.

L'inserto metallico rotante 16 ha una porzione cilindrica assiale radialmente interna 16a inserita forzatamente sull'anello interno 11, ed una parete radiale 16b di forma essenzialmente discoidale che si estende verso l'anello esterno 10 e che ha una dimensione radiale leggermente inferiore a quella dell'intercapedine 13 tra gli anelli 10 e 11 del cuscinetto (figura 2). The rotating metal insert 16 has a radially internal axial cylindrical portion 16a forcibly inserted on the internal ring 11, and a radial wall 16b of essentially discoidal shape which extends towards the external ring 10 and which has a radial dimension slightly smaller than that of the gap 13 between the rings 10 and 11 of the bearing (Figure 2).

Caratteristica importante della soluzione secondo l'invenzione è data dal fatto che l'inserto 16 forma un'ulteriore porzione di forma essenzialmente cilindrica 16d che si estende assialmente verso l'interno del cuscinetto in prossimità della porzione cilindrica assiale 17a dell'inserto non rotante 17. L'inserto 16 ha, nel suo insieme, una sezione assiale essenzialmente a forma di C. An important feature of the solution according to the invention is given by the fact that the insert 16 forms a further essentially cylindrical portion 16d which extends axially towards the inside of the bearing near the axial cylindrical portion 17a of the non-rotating insert 17 . The insert 16 has, as a whole, an essentially C-shaped axial section.

La porzione cilindrica radialmente esterna 16d dell'inserto rotante 16 individua con la porzione cilindrica 17a dell'inserto stazionario 17 una.sottile intercapedine tubolare 23 estesa assialmente, che fornisce di per sé un effetto aggiuntivo di tenuta a labirinto. Infatti, poiché rispetto alle soluzioni tradizionali la luce radiale 22 tra i due inserti 16 e 17 risulta ora spostata assialmente verso l'interno del cuscinetto, e quindi in una zona meno soggetta a spruzzi di acqua, fango ed altri agenti contaminanti, una parte considerevole di tali agenti contaminanti non riesce a superare l'intercapedine 23. La porzione cilindrica 16d è ottenuta mediante piegatura dell'inserto 16 in I6e. The radially outer cylindrical portion 16d of the rotating insert 16 identifies with the cylindrical portion 17a of the stationary insert 17 a thin tubular interspace 23 extending axially, which in itself provides an additional labyrinth sealing effect. In fact, since compared to traditional solutions the radial gap 22 between the two inserts 16 and 17 is now axially displaced towards the inside of the bearing, and therefore in an area less subject to splashes of water, mud and other contaminants, a considerable part of such contaminants cannot overcome the interspace 23. The cylindrical portion 16d is obtained by bending the insert 16 into 16e.

Tuttavia, il diametro di una parete cilindrica ottenuta per piegatura non è perfettamente costante a causa di limiti tecnologici intrinseci che non consentono di controllare con precisione la dimensione radiale della superficie cilindrica piegata, né di conoscerne il valore. L'operazione di piegatura in I6e dà luogo ad una parete cilindrica 16d che presenta inevitabilmente leggere ondulazioni lungo il suo sviluppo circonferenziale, e difficilmente tale parete cilindrica è disposta perfettamente coassiale all'asse di rotazione x del cuscinetto. Perciò la piegatura 16e viene fatta in un punto tale per cui la distanza radiale tra le porzioni affacciate 16d e 17c non è minore di 0,05 mm. However, the diameter of a cylindrical wall obtained by bending is not perfectly constant due to intrinsic technological limits which do not allow to precisely control the radial dimension of the bent cylindrical surface, nor to know its value. The bending operation in 16e gives rise to a cylindrical wall 16d which inevitably has slight undulations along its circumferential development, and this cylindrical wall is unlikely to be perfectly coaxial to the axis of rotation x of the bearing. Therefore the folding 16e is made in a point such that the radial distance between the facing portions 16d and 17c is not less than 0.05 mm.

Al fine di ridurre al minimo l'ampiezza radiale della luce 22, sempre secondo la presente invenzione si ripiega in I6f in direzione radialmente esterna la parte terminale della porzione I6d, ottenendo un rilievo anulare 16g che viene tranciato lungo il suo bordo radialmente esterno 16h. In questo modo il bordo 16g determina con la superficie 17c una luce 22 di ampiezza radiale minima e controllabile con precisione. Infatti, l'operazione di tranciatura consente di ottenere precisioni decisamente maggiori rispetto all'operazione di piegatura. Si può così ridurre al minimo la luce 22, ottimizzando la tenuta a labirinto, senza il rischio di contatto delle due parti metalliche in rotazione relativa. Il rilievo anulare I6g costituisce inoltre un ostacolo che contrasta efficacemente l'ingresso nel cuscinetto di eventuali agenti contaminanti presenti nell'intercapedine 22. In order to minimize the radial width of the opening 22, again according to the present invention the terminal part of the portion 16d is folded in a radially external direction, obtaining an annular relief 16g which is cut along its radially external edge 16h. In this way the edge 16g determines with the surface 17c a gap 22 of minimum radial amplitude which can be controlled with precision. In fact, the shearing operation allows to obtain much higher precision than the bending operation. The gap 22 can thus be reduced to a minimum, optimizing the labyrinth seal, without the risk of contact of the two metal parts in relative rotation. The annular relief I6g also constitutes an obstacle which effectively contrasts the entry into the bearing of any contaminating agents present in the interspace 22.

Nella figura 4 è illustrata una forma di attuazione alternativa dell'invenzione, in cui la porzione I6d' ha forma debolmente troncoconica divergente verso l'esterno del cuscinetto, per aumentare l'effetto centrifugo e favorire l'espulsione di .contaminanti quando l'anello interno del cuscinetto è in rotazione. L'angolo a di conicità della porzione 16d' è preferibilmente compreso tra 0° e 30 gradi. Figure 4 illustrates an alternative embodiment of the invention, in which the portion 16d 'has a slightly frusto-conical shape diverging towards the outside of the bearing, to increase the centrifugal effect and favor the expulsion of contaminants when the ring bearing inside is rotating. The taper angle a of the portion 16d 'is preferably comprised between 0 ° and 30 degrees.

Claims

CLAIMS L. Sealing device for a rolling bearing, comprising: a first annular metal insert (17) to be fixedly mounted on a radially external non-rotating ring (10) of the bearing, said first insert (17) having a metal surface (17c) of essentially cylindrical axial shape facing the axis of bearing rotation (x); and a second annular metal insert (16) to be fixedly mounted on a radially internal rotating ring (11) of the bearing, said second insert (16) having: a radially external peripheral portion able to define with said metal surface (17c) of the first insert a radial opening (22) which forms a labyrinth seal, and a substantially disc-shaped radial wall (16b) extending towards the outer ring (10), characterized by the fact that the second annular insert (16) forms a further essentially cylindrical (16d) or slightly frusto-conical (16d ') portion which extends axially towards the inside of the bearing near the cylindrical metal surface (17c) of the first non-rotating insert (17), identifying with said surface (17c) an axially extended gap (23), e that said further portion (16d, 16d ') has at its axially internal end an annular relief (16g) folded (16f) in a radially external direction and cut along its radially external edge (16h).

2. Sealing device according to claim 1, wherein said further portion (16d ') has a slightly frusto-conical shape (16d') converging towards the outside of the bearing.