硅油离合器的双列角接触球轴承、加工设备及加工方法与流程

1.本发明涉及轴承领域，尤其涉及一种硅油离合器的双列角接触球轴承、加工设备及加工方法。


背景技术：

2.硅油离合器是一种以硅油作为介质，利用硅油剪切粘力传递扭矩的离合器，常用于发动机的冷却风扇，可以起到灵活调整发动机冷却强度的作用。如图1所示，硅油离合器通常包括壳体01，壳体01内设置储油腔02，储油腔内设置阀片，工作时外部动力通过主动轴传递至壳体内，主动轴与壳体之间通过轴承03连接。
3.作为传动介质的硅油具有流动性，存在泄露的风险，因此硅油离合器对密封性具有很高的要求。硅油离合器密封的薄弱环节之一为轴承的密封，由于轴承为主动轴与壳体之间的动静连接部件，实现密封的难度较大，现有轴承的密封结构难以在硅油离合器的工作环境实现可靠密封。并且硅油离合器的工作温度范围为-40~200℃，短时可以高于200℃，这在密封轴承领域属于高温工况，在高温状态下常规的密封轴承结构难以确保密封效果。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种硅油离合器的双列角接触球轴承、加工设备及加工方法，通过合理设置内密封盖，可以以自锁形式对硅油离合器内部的硅油进行可靠密封，保证硅油离合器的正常稳定运行。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种用于硅油离合器的双列角接触球轴承，包括内圈、外圈、滚动体、保持架和两个密封盖，滚动体和密封盖均位于内圈和外圈之间，且滚动体位于两个密封盖之间；外圈内侧设有两个外沟道；其中一个密封盖为内密封盖，另一个密封盖为外密封盖；所述的内密封盖包括刚性骨架，所述的刚性骨架包括沿轴向延伸的第一分段和沿径向延伸的第二分段，所述的第一分段与第二分段呈“l”形设置；所述第二分段的内侧设有弹性材料制成的轴向密封层，所述第二分段的内缘设有弹性材料制成的主密封唇，所述的主密封唇向外侧倾斜设置；所述外圈的内侧设有与沿轴向延伸的压装面、及沿径向延伸的外密封面；所述内圈的外侧设有沿轴向延伸的内密封面；压装面与外沟道底部的在径向上的高度差为m，m的误差不大于
±
0.005mm；所述的第一分段与压装面过盈配合，所述的轴向密封层与外密封面接触；所述的主密封唇与内密封面滑动接触。
6.在硅油离合器中，双列角接触球轴承的内密封盖朝向硅油离合器内部设置，相应的，外密封盖朝向硅油离合器的外部设置。在硅油离合器内压力的作用下，内密封盖具有向滚动体方向运动的趋势，其中的第一分段通过过盈配合的形式实现与压装面之间的密封，并辅助以轴向密封层与外密封面的挤压密封，内密封与外圈之间的密封可靠稳定；而主密
封唇以自锁形式实现与内圈之间的滑动密封，且内部压力越大，密封效果越好。
7.另外，影响轴承密封性能的另一个因素为套圈上沟道、密封面的尺寸和位置精度，当精度较低时，当内圈与外圈相对运动时，密封盖的密封效果会受到影响。通过控制压装面与外沟道的位置精度，可以在一定程度上减小因密封运动而造成泄露的风险。
8.作为优选，所述的外密封面面与压装面之间设有过渡槽，设置过渡槽不仅可以更好的保证压装面和外密封面的加工精度，也可以保证在装配完成后轴向密封层与外密封面紧密接触，确保轴向密封层与外密封面之间的密封效果。
9.作为优选，所述的压装面为圆柱面，并延伸至外圈的对应端部；所述的内密封面为圆柱面，并延伸至内圈的对应端部，便于内密封盖的压装操作。
10.作为优选，所述第二分段的内缘还设有弹性材料制成的副密封唇，所述的副密封唇向内侧倾斜设置，且所述的副密封唇与内密封面滑动接触。
11.在硅油离合器内部压力作用下，主密封唇有相对向滚动体方向运动的趋势，而副密封唇向滚动体方向倾斜，并与内密封面接触，可以在一定程度上辅助主密封唇承载。同时主密封唇和副密封唇之间可以形成迷宫形式，进一步增强密封效果。
12.一种用于对如上所述的双列角接触球轴承进行套圈整体式磨削加工的加工设备，至少包括：机架；整形模块，包括金刚滚轮和第一旋转驱动单元，所述的金刚滚轮与机架旋转活动连接，所述的第一旋转驱动单元驱动金刚滚轮旋转；所述的金刚滚轮包括基部，所述基部的周面上设有修磨加工面，所述的修磨加工面上设有金刚砂层；所述的修磨加工面上设有密封修磨面、及两个环形设置的沟道修磨槽；密封修磨面与沟道修磨槽底部在径向上的高度差为n，n的误差不大于
±
0.005mm；磨削模块，包括主轴、砂轮、进给驱动单元和第二旋转驱动单元，所述主轴的轴线与金刚滚轮的旋转中心线平行设置；所述砂轮与主轴可拆连接，所述的进给驱动单元驱动主轴沿轴向和径向运动，所述的旋转驱动单元驱动主轴旋转；夹持模块，包括夹持单元和第三旋转驱动单元，所述的第三旋转驱动单元驱动夹持单元旋转，且所述夹持单元的旋转中心线与主轴的旋转中心线平行设置。
13.在进行套圈的磨削加工时，夹持模块用于对套圈进行夹持，并驱动套圈旋转，金刚滚轮用于对砂轮的磨削加工面进行修磨加工，并进一步通过砂轮对套圈进行磨削加工。与常规的套圈沟道加工方式相比，采用上述加工设备，可以对套圈的沟道和密封面进行整体式加工，有效保证沟道和密封面之间的位置公差，并进而确保轴承的密封效果。
14.通过控制金刚滚轮上密封修磨面与沟道修磨槽的尺寸和位置精度，即可有效控制套圈上对应特征的尺寸和位置精度。由于单个金刚滚轮可以对应加工多个套圈，与直接控制套圈上结构特征的尺寸精度相比，控制金刚滚轮的精度可行性和可靠性更好。同时限度与轴承套圈，金刚滚轮的精度测量更为方便，进一步提高了控制套圈加工精度的可行性。
15.作为优选，所述金刚砂层的厚度不小于1.5mm。
16.作为优选，所述的磨削模块还包括传动组件，所述的传动组件包括中心轴和套筒，所述的套筒套设在中心轴外侧，并通过轴承与中心轴连接；所述的套筒外侧设有定位环和锁紧环，所述的锁紧环与套筒可拆连接，所述的金
刚滚轮设置在定位环和锁紧环之间，并被定位环和锁紧环压紧。
17.作为优选，所述的传动组件还包括主动轮和从动轮，所述的第一旋转驱动单元驱动主动轮转动，所述的从动轮与套筒同步转动，所述的主动轮与从动轮之间带传动或齿轮传动。
18.一种用于对如上所述的双列角接触球轴承进行套圈整体式磨削加工的加工方法，采用如上所述的加工设备；至少包括以下步骤：s1：坯料预处理，选取套圈坯料，其中套圈坯料上预先进行沟道和各个密封面的粗加工；粗加工后，沟道的加工余量为0.15~0.25mm，各个密封面的加工余量为0.1~0.15mm；s2：装夹，将套圈坯料安装在夹持单元上，同时将对应的砂轮安装在磨削模块的主轴上；s3：砂轮修磨，第一旋转驱动单元和第二旋转驱动单元工作，金刚滚轮和砂轮旋转；进给驱动单元工作，调整砂轮位置并向金刚滚轮逐步靠近，完成砂轮上磨削加工面的修磨；s4：套圈磨削，第二旋转驱动单元和第三旋转驱动单元工作，砂轮和套圈坯料旋转；进给驱动单元工作，调整砂轮的位置并向套圈坯料运动，完成套圈坯料的磨削加工。
19.作为优选，每完成3-5个套圈的磨削加工，重新进行s3砂轮修磨步骤。
附图说明
20.图1为硅油离合器的结构示意图；图2为本发明第一实施例硅油离合器的双列角接触球轴承的结构示意图；图3为图2中a处的局部放大图；图4为本发明第一实施例硅油离合器的双列角接触球轴承中外圈的剖视图；图5为本发明第一实施例硅油离合器的双列角接触球轴承中内圈的剖视图；图6为本发明第一实施例硅油离合器的双列角接触球轴承中内密封盖的剖视图；图7为图6中b处的局部放大图；图8为本发明第二实施例加工设备的结构示意图；图9为本发明第二实施例加工设备中整形模块的侧视图；图10为本发明第二实施例加工设备中整形模块的正面剖视图；图11为本发明第二实施例加工设备中金刚滚轮的剖视图；图12为图11中c处的局部放大图；图13为采用本发明第二实施例加工设备对内圈进行加工的状态图；此时处于砂轮修磨状态；图14为采用本发明第二实施例加工设备对内圈进行加工的状态图；此时处于磨削加工状态；图15为采用本发明第二实施例加工设备对外圈进行加工的状态图；此时处于砂轮修磨状态；图16为采用本发明第二实施例加工设备对外圈进行加工的状态图；此时处于磨削加工状态；
图17为采用本发明第二实施例加工设备对外圈进行加工的状态图；此时处于加工完成状态。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.实施例一如图2所示，一种用于硅油离合器的双列角接触球轴承，包括内圈4、外圈1、滚动体2、保持架和两个密封盖，滚动体2和密封盖均位于内圈4和外圈1之间，且滚动体2位于两个密封盖之间。
23.如图3和图4所示，外圈1内侧设有两个外沟道11，内圈4外侧设有两个内沟道41。两个外沟道11中心的轴向间距记为he，两个内沟道41中心的轴向间距记为hi，he和hi的尺寸误差分别不大于0.004mm。
24.如图2和图3所示，其中一个密封盖为内密封盖32，另一个密封盖为外密封盖31。如图3、图6和图7所示，所述的内密封盖32包括刚性骨架，所述的刚性骨架包括沿轴向延伸的第一分段321和沿径向延伸的第二分段324，所述的第一分段321与第二分段324呈“l”形设置。所述第二分段324的内侧设有弹性材料制成的轴向密封层323，所述第二分段324的内缘设有弹性材料制成的主密封唇322，所述的主密封唇322向外侧倾斜设置。具体的，刚性骨架采用低碳钢加工，轴向密封层323和主密封唇322采用氟橡胶加工，轴向密封层323、主密封唇322与刚性骨架之间粘接。
25.如图6所示，具体的，内密封盖32外缘的总厚度记为x，x=4.7
±
0.1mm，也即第一分段321与轴向密封层323在轴向上的总尺寸。内密封盖32内缘的总厚度记为y，y=3.95
±
0.5mm，也即主密封唇322与副密封槽在轴向上的覆盖范围。
26.需要说明的是，上述轴向密封层323设置在第二分段324内侧、主密封唇322向外侧倾斜设置中的“内侧”、“外侧”均是相对于轴承整体而言，也即面向滚动体2的一侧为内侧，背离滚动体2的一侧为外侧。
27.如图3-图6所示，所述外圈1的内侧设有与沿轴向延伸的压装面12、及沿径向延伸的外密封面13，所述内圈4的外侧设有沿轴向延伸的内密封面42。具体的，所述的压装面12为圆柱面，并延伸至外圈1的对应端部；所述的内密封面42为圆柱面，并延伸至内圈4的对应端部，便于内密封盖32的压装操作。
28.如图4所示，压装面12与外沟道11底部的径向上的高度差为m，m的误差不大于
±
0.005mm。
29.如图3和图6所示，所述的第一分段321与压装面12过盈配合，所述的轴向密封层323与外密封面13接触，所述的主密封唇322与内密封面42滑动接触。具体的，第一分段321与压装面12之间对的过盈量不小于0.1mm；主密封唇322端部的直径为de，内密封面42的直径为di，则有di-de=0.3~0.4mm。
30.在硅油离合器中，双列角接触球轴承的内密封盖32朝向硅油离合器内部设置，相应的，外密封盖31朝向硅油离合器的外部设置。在硅油离合器内压力的作用下，内密封盖32
具有向滚动体2方向运动的趋势，其中的第一分段321通过过盈配合的形式实现与压装面12之间的密封，并辅助以轴向密封层323与外密封面13的挤压密封，内密封与外圈1之间的密封可靠稳定；而主密封唇322以自锁形式实现与内圈4之间的滑动密封，且内部压力越大，密封效果越好。
31.另外，影响轴承密封性能的另一个因素为套圈上沟道、密封面的尺寸和位置精度，当精度较低时，当内圈4与外圈1相对运动时，密封盖的密封效果会受到影响。通过控制压装面12与外沟道11的位置精度，可以在一定程度上减小因密封运动而造成泄露的风险。
32.进一步的，如图3和图4所示，所述的外密封面13面与压装面12之间设有过渡槽，设置过渡槽不仅可以更好的保证压装面12和外密封面13的加工精度，也可以保证在装配完成后轴向密封层323与外密封面13紧密接触，确保轴向密封层323与外密封面13之间的密封效果。
33.进一步的，如图3、图6和图7所示，所述第二分段324的内缘还设有弹性材料制成的副密封唇325，所述的副密封唇325向内侧倾斜设置，且所述的副密封唇325与内密封面42滑动接触。副密封槽端部的直径为dc，则有di-dc≥0.1~0.2mm。
34.在硅油离合器内部压力作用下，主密封唇322有相对向滚动体2方向运动的趋势，而副密封唇325向滚动体2方向倾斜，并与内密封面42接触，可以在一定程度上辅助主密封唇322承载。同时主密封唇322和副密封唇325之间可以形成迷宫形式，进一步增强密封效果。
35.所述的外密封盖31可以采用常规结构，主要的作用为防止轴承内部的润滑脂外泄，其具体结构并非本技术的创新点所在，故在此不做赘述。
36.实施例二如图8所示，一种用于对如实施例一所述的双列角接触球轴承进行套圈整体式磨削加工的加工设备，包括机架5、整形模块、磨削模块和夹持模块。
37.如图8-图10所示，其中的整形模块包括金刚滚轮62和第一旋转驱动单元61，所述的金刚滚轮62与机架5旋转活动连接，所述的第一旋转驱动单元61驱动金刚滚轮62旋转。
38.如图11 和图12所示，所述的金刚滚轮62包括基部623，所述基部623的周面上设有修磨加工面，所述的修磨加工面上设有金刚砂层624。所述的修磨加工面上设有密封修磨面622、及两个环形设置的沟道修磨槽621。所述金刚砂层624的厚度记为f，f不小于1.5mm。
39.金刚滚轮62的基部623采用车削成型，加工出密封修磨面622和沟道修磨槽621；然后通过烧结形式设置金刚砂层624，最后以磨削形式精加工金刚砂层624。
40.如图11和图12所示，密封修磨面622与沟道修磨槽621底部在径向上的高度差为n，n的误差不大于
±
0.005mm。具体的，针对内圈4的内密封面42和外圈1的外密封面13，n的取值范围不同，其中外圈1上由于设置了轴向密封面，n的取值相对较小，而内圈4上n的取值可以设置得相对较大。
41.如图8所示，其中的磨削模块包括主轴82、砂轮81、进给驱动单元和第二旋转驱动单元，所述主轴82的轴线与金刚滚轮62的旋转中心线平行设置。所述砂轮81与主轴82可拆连接，所述的进给驱动单元驱动主轴82沿轴向和径向运动，所述的旋转驱动单元驱动主轴82旋转。
42.如图8所示，其中的夹持模块包括夹持单元7和第三旋转驱动单元，所述的第三旋
转驱动单元驱动夹持单元7旋转，且所述夹持单元7的旋转中心线与主轴82的旋转中心线平行设置。其中的夹持单元7可以采用电磁无心夹具，无论针对内圈4还是外圈1，均可以实现可靠夹持。
43.如图13-图17所示，在进行套圈的磨削加工时，夹持模块用于对套圈进行夹持，并驱动套圈旋转，金刚滚轮62用于对砂轮81的磨削加工面进行修磨加工，并进一步通过砂轮81对套圈进行磨削加工。与常规的套圈沟道加工方式相比，采用上述加工设备，可以对套圈的沟道和密封面进行整体式加工，有效保证沟道和密封面之间的位置公差，并进而确保轴承的密封效果。
44.通过控制金刚滚轮62上密封修磨面622与沟道修磨槽621的尺寸和位置精度，即可有效控制套圈上对应特征的尺寸和位置精度。由于单个金刚滚轮62可以对应加工多个套圈，与直接控制套圈上结构特征的尺寸精度相比，控制金刚滚轮62的精度可行性和可靠性更好。同时限度与轴承套圈，金刚滚轮62的精度测量更为方便，进一步提高了控制套圈加工精度的可行性。
45.进一步的，如图9和图10所示，所述的磨削模块还包括传动组件63，所述的传动组件63包括中心轴和套筒，所述的套筒套设在中心轴外侧，并通过轴承与中心轴连接。所述的套筒外侧设有定位环和锁紧环，所述的锁紧环与套筒可拆连接，所述的金刚滚轮62设置在定位环和锁紧环之间，并被定位环和锁紧环压紧。
46.具体的，如图9和图10所示，所述的传动组件63还包括主动轮和从动轮，所述的第一旋转驱动单元61驱动主动轮转动，所述的从动轮与套筒同步转动，所述的主动轮与从动轮之间带传动或齿轮传动。
47.定位环和锁紧环对金刚滚轮62进行轴向定位锁紧，套筒对金刚滚轮62进行径向定位锁紧。在工作时，中心轴静止不动，套筒和金刚滚轮62同步转动，而套筒与金刚滚轮62之间设置轴承可以提高金刚滚轮62的回转精度。
48.进一步的，如图9和图10所示，中心轴与机架5可拆连接，便于金刚滚轮62的拆装操作。具体的，机架5上设有两个安装臂，两个安装臂上分别设有锁紧块，所述的锁紧块和对应安装臂可拆连接，安装臂和锁紧块上分别开设有安装槽，安装臂和锁紧块上的安装槽围合成安装孔，中心轴与安装孔连接。套筒设置在两个安装臂之间。
49.实施例三如图13-图17所示，一种用于对如实施例一所述的双列角接触球轴承进行套圈整体式磨削加工的加工方法，采用如实施例二所述的加工设备；至少包括以下步骤：s1：坯料预处理，选取套圈坯料，其中套圈坯料上预先进行沟道和各个密封面的粗加工；粗加工后，沟道的加工余量为0.15~0.25mm，各个密封面的加工余量为0.1~0.15mm；其中的加工余量为对应特征直径的余量，也即双边余量；s2：装夹，将套圈坯料安装在夹持单元7上，同时将对应的砂轮81安装在磨削模块的主轴82上；s3：砂轮81修磨，第一旋转驱动单元61和第二旋转驱动单元工作，金刚滚轮62和砂轮81旋转；进给驱动单元工作，调整砂轮81位置并向金刚滚轮62逐步靠近，完成砂轮81上磨削加工面的修磨；
s4：套圈磨削，第二旋转驱动单元和第三旋转驱动单元工作，砂轮81和套圈坯料旋转；进给驱动单元工作，调整砂轮81的位置并向套圈坯料运动，完成套圈坯料的磨削加工。
50.进一步的，每完成3-5个套圈的磨削加工，重新进行s3砂轮81修磨步骤，以保证砂轮81自身的精度，对产品的加工误差进行有效控制。
51.在本实施例中，选取的坯料以机加工形式进行粗加工，本技术的加工方法仅涉及最后的磨削精加工。其中，对于实施例一种记载的过渡槽等非核心技术特征选择性的不进行磨削加工，有效保证整体式磨削加工的可行性。
52.采用上述的加工方法可以以整体加工的形式，对沟道、密封面等结构特征进行一次性磨削精加工，可以在保证各个结构特征的尺寸和形状精度的基础上，提高各个结构特征之间的位置精度，并且加工效率更高。
53.总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。