CN102190003A - 铁路车辆轴承密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有滚子的轴承组件，该轴承组件具有围绕车轴的轴颈部分安装的内部座圈。外部座圈与内部座圈结合以接纳滚动元件。在耐磨环和支撑外部座圈之间设置有改进的润滑密封装置，其包括定子元件、转子元件和护圈元件。
Description
技术领域
本发明涉及轴颈轴承，更特别地，涉及在铁路货运车辆中使用的改进的轴承组件密封装置。
背景技术
包含被预装配成独立式预润滑封装(其用于组装到位于车轴或轴端部处的轴颈上)的两排锥形滚子的滚子轴承组件为人们所知。这种轴承组件用作装配在位于车轴端部处的轴颈上的铁路车辆轴承。这类轴承典型地使用两排锥形滚子，在共用轴承外圈的每个端部中各安装有一排锥形滚子，其中，相应轴承内圈的内径设置成提供与轴颈和与位于内圈之间的圆柱形套筒或隔片的干涉配合，所述圆柱形套筒或隔片在轴颈上提供精确的间隔和适当的侧隙。安装在轴承外圈的每个端部内的密封件提供与靠在位于组件的每个端部处的各轴承内圈的外端或背面上的耐磨环的密封接触。美国专利Nos.5,975,533、7,607,836和7,534,047中显示了这种密封件。
在典型的铁路车辆安装中，轴颈在内端机加工有圆角。具有与圆角轮廓互补的表面和用于接合内耐磨环的内端的抵靠表面的垫环将轴承组件精确地定位在轴颈上。通过旋入车轴端部上的孔中的螺栓而安装到车轴端部上的端盖与耐磨环外侧接合并且将整个组件夹紧在车轴端部上。耐磨环典型地具有这样的内径，其尺寸设置成在其长度的至少一部分上提供与轴颈的干涉配合，使得整个组件作为整体压紧在车轴轴颈部的端部上。
发明内容
本发明的轴承组件是滚子轴承，其包括围绕车轴或轴的轴颈部分安装的内圈或内部座圈。内圈包括向外的滚道。外圈或外部座圈具有向内的滚道。滚动元件位于内滚道和外滚道之间并与其接触。
垫环具有与形成在轴上的圆角的成形表面互补并接合的成形表面。圆角从轴的轴颈延伸至肩部。成形表面相互配合以固定垫环防止其沿轴产生轴向运动。
轴承组件包括密封组件，密封组件提供阻挡以使润滑油保持在密封组件内并将污染物挡在外面。密封组件包括邻近密封部本身的定子和固定到耐磨环上的转子。设置护圈以与转子和定子相互作用，从而提供改进的密封。密封部、定子、转子和护圈之间的相互关系用于将润滑油保持在密封组件内并将污染物挡在外面。
附图说明
在附图中，
图1是其上安装有根据本发明实施例的锥形滚子轴承组件的轴颈的剖视图；
图2是根据本发明的第一实施例的锥形滚子轴承密封组件的横截面的局部详细视图；
图3是根据本发明的第二实施例的锥形滚子轴承组件的局部横截面的详细视图；和
图4是根据本发明的第三实施例的锥形滚子轴承组件的局部横截面的详细视图。
具体实施方式
现在参考图1，图1中整体由参考数字10表示的轴承组件显示为安装在位于轴或车轴14(典型地，铁路车辆车轴)的自由悬臂端上的轴颈12上。轴颈12机加工成具有非常精密的公差，并且在其内端部终止于延伸至车轴14的圆柱形肩部18的成形圆角22。在车轴的自由端，轴颈部12终止于略微圆锥形或渐缩的导向部24，导向部24的尺寸设置成有助于轴承组件安装到轴颈上。多个螺纹孔26形成在车轴14的端部上以接纳带螺帽的螺钉或螺栓28以将轴承保持盖30安装在轴端上以将轴承夹持就位，如下文更详细描述的那样。
轴承组件10在通过保持盖30和螺栓28安装和夹持到轴颈12上之前预先装配。轴承组件包括一体式的轴承外圈或外部座圈32，其具有一对面向内的滚道34、36，所述滚道分别与外部座圈的一个端部相邻，所述轴承外圈与分别具有面向外的滚道的一对轴承内圈38、40配合，以支撑分别位于其间的两排锥形滚子42、44。中心隔片46位于内圈38、40之间以使所述内圈相对于彼此保持精确的间隔位置，同时允许适当的轴承侧隙。
轴承外圈32在其相对端部处、于面向内的滚道34、36外侧设置有圆柱形埋头孔17、19，一对密封部52、58被分别压紧在外圈32上的圆柱形埋头孔17、19中。每个密封部52、58可以包括弹性密封元件57，弹性密封元件57在一对密封耐磨环60、62的表面37、61上摩擦并与其形成密封，所述密封耐磨环具有分别与轴承内圈38、40的向外端部接合的向内端部。密封部58与密封部52类似，不再进行详细描述。耐磨环60的另一端部被接纳在一环形垫环66的轴向向外端部上的圆柱形埋头孔64中，所述环形垫环在其另一端部上具有埋头孔68，埋头孔68的尺寸设置成以干涉或非干涉关系被接纳在轴14的圆柱形肩部18上。埋头孔64和耐磨环60的外径的尺寸也设置成提供干涉配合，使得耐磨环60压紧在垫环66中，所述垫环精加工成提供与圆角22的轮廓互补的成形内表面70并且在轴承安装到轴上时与圆角22的轮廓接合。耐磨环62的向外端部抵靠在保持盖30上的埋头孔31上。
现在参考图2，显示了轴承组件10的密封组件部分的详细视图。密封部52包括大致圆柱形部件，具有较大直径的第一端部段48，第一端部段48被压紧或配合到外圈32上的互补埋头孔17中。密封部52包括与第一端部段48垂直的中间段27和与所述端部段48平行延伸的中间主体圆柱段53，其中，中间主体圆柱段53具有比端部段48小的直径。
密封部52的第二端部段55从中间主体段53以与其垂直的角度延伸。弹性密封元件58安装到第二端部段55上。弹性密封元件58由橡胶或弹性体化合物例如丁腈橡胶化合物组成。弹性密封元件58包括一主体部分，该主体部分包括接纳密封部52的第二端部55的开口。弹性密封元件58还包括底肋69。
定子47是大致圆柱形部件，其具有基部段29和径向外部段49。径向外部段49的外表面通过焊接、粘接、压窝(dimpling)、干涉配合或其它适当方法固定到密封组件52的主体圆柱段53的内表面上。定子47还包括从基部段29平行于外部段49伸出的中间段51。定子47的径向内部段88从基部段29以垂直的角度延伸。定子47通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
转子81为大致圆柱形结构，包括基部段86和径向外部段82，所述径向外部段从所述基部段以与之大致垂直的角度伸出。径向中间段83从基部段86伸出并大致与之垂直。转子81的径向内部段84从基部段86伸出并且大致与之垂直。转子81的径向内部段84具有径向内表面95，径向内表面95与护圈(flinger)部65的径向外表面56抵靠配合。转子81通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
护圈部65包括大致圆柱形结构，具有基部段57、从基部段57伸出并与之垂直的中间段59、以及从中间段59伸出并与之垂直的端部段61。护圈部65通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
护圈部65的基部段57具有延伸到或几乎延伸到内圈38的内侧壁94的端部67。转子81的径向内部段84与护圈部65的外表面56抵靠。转子81的径向内部段84还包括凸出卡扣装置87，凸出卡扣装置87被接纳在护圈部65的外表面56上的互补开口中。可以看出，大致圆柱形的护圈部65可以卡扣装配在轴承组件10中。护圈部65的内表面79与耐磨环60的外表面37抵靠。
现在参考图3，本发明的滚子轴承密封组件的第二实施例整体上以110示出。
密封部152包括大致圆形部件，具有较大直径的第一端部段148，其被压紧或配合到外圈132上的互补埋头孔117中。密封部152包括与第一端部段148垂直的中间段和与所述端部段148平行延伸的中间主体圆柱段153，其中，中间主体圆柱段153具有比端部段148小的直径。密封部152的第二端部段155从中间主体段153以与其垂直的角度延伸。
定子147是大致圆柱形部件，具有基部段129，基部段129具有径向外部段149。外部段149的外表面通过焊接、粘接、压窝、干涉配合或其它适当方法固定到密封部152的主体圆柱段153的内表面上。定子147还包括从基部段129平行于外部段149伸出的中间段151。径向内部段188从基部段129以垂直的角度延伸。定子147通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
转子181为大致圆柱形结构，包括基部段186和径向外部段182，所述径向外部段从所述基部段以与之大致垂直的角度伸出。径向中间段183从基部段186伸出并大致与之垂直。转子181的内部段184从基部段186伸出并且大致与之垂直。转子181的内部段184具有外表面195，外表面195与耐磨环160的径向外表面137抵靠配合。转子181通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
护圈部165包括大致圆柱形结构，具有基部段157、从基部段157伸出并与之垂直的中间段159、以及从中间段159伸出并与之垂直的端部段161。护圈部165通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
护圈部165的基部段155具有延伸到或几乎延伸到转子181的内侧壁185的端部167。转子181的径向内部段184与护圈部165的外表面155抵靠。护圈部165的端部167包括凸出卡扣装置187，凸出卡扣装置187被接纳在转子181的径向内部段184的内表面158上的互补开口中。可以看出，大致圆柱形的护圈部165可以卡扣装配在轴承组件110中。
现在参考图4，本发明的滚子轴承密封组件的第三实施例整体上以210示出。
密封部252包括大致圆形部件，具有较大直径的第一端部段248，第一端部段248被压紧或配合到外圈232上的互补埋头孔217中。密封部252包括与第一端部段248垂直的中间段227和与所述端部段248平行延伸的中间主体圆柱段253，其中，中间主体圆柱段253具有比端部段248小的直径。密封部252的第二端部段255从中间主体段253以与其垂直的角度延伸。
定子247是大致圆柱形部件，具有基部段229和径向外部段249。径向外部段249的一部分249A的外表面通过焊接、粘接、压窝、干涉配合或其它适当方法固定到密封组件252的主体圆柱段253的内表面上。定子247还包括中间段251，中间段251从基部段229与径向外部段249平行地伸出。定子247的径向内部段288从基部段229以与其垂直的角度延伸。定子247通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
转子281为大致圆柱形结构，包括基部段286和径向外部段282，所述径向外部段从所述基部段伸出并大致与之垂直。径向中间段283从基部段286伸出并大致与之垂直。转子281的径向内部段284从基部段286伸出并且大致与之垂直。转子281的径向内部段284具有径向内表面295，径向内表面295与护圈部265的径向外表面255抵靠配合。
护圈部265包括大致圆柱形结构，具有基部段257、从基部段257伸出并与之垂直的中间段259、以及从中间段259伸出并与之垂直的端部段261。护圈部265通常是由结构塑料或钢组成的一体式结构。
护圈部265的基部段257具有延伸到或几乎延伸到内圈238的内侧壁294的端部267。转子281的径向内部段284与护圈部265的外表面255抵靠。转子281的径向内部段284还包括凸出卡扣装置287，凸出卡扣装置287被接纳在护圈部265的外表面255上的互补细长开口297中。可以看出，大致圆柱形的护圈部265可以卡扣装配在轴承组件210中。护圈部265的内表面279与耐磨环260的外表面237抵靠。细长开口297允许护圈部265和转子281相对于彼此滑动，以允许新轴承和检修轴承中的侧隙变化。环形圈286可以设置在护圈部265上。与线接触相比，环形圈286沿着一定面积防止护圈265与密封部252接触。环形圈286还可以使护圈265与密封部252适当地隔开。
Claims (18)
1.一种滚子轴承组件，包括：
大致圆柱形的内圈，其上具有大致圆柱形的面向外的滚道，
大致圆柱形的外圈，其上具有大致圆柱形的面向内的滚道，
所述内圈具有大致平坦的轴向向内表面，
所述外圈具有径向面向内的圆柱形埋头孔，
大致圆柱形的耐磨环，该耐磨环与所述内圈的大致平坦的轴向向内表面相邻并位于其轴向内侧，
所述耐磨环具有大致圆柱形的外表面，
大致圆柱形构造的密封件，
所述密封件具有第一端部段、中间段和第二端部段，
第一端部段被接纳在所述外圈的径向面向内的圆柱形埋头孔中，
大致圆柱形构造的转子元件，所述转子元件包括基部段、径向外部段、径向中间段和径向内部段，
所述转子元件的径向内部段具有与所述耐磨环的大致圆柱形的外表面平行的外表面，
大致圆柱形构造的定子元件，所述定子元件包括基部段、径向外部段、径向中间段和径向内部段，
所述定子元件的径向外部段具有与所述密封件的径向中间段相邻的外表面，
所述定子元件的径向外部段在所述密封件的中间段和所述转子元件的径向外部段之间延伸，
所述定子元件的径向中间段在所述转子元件的径向外部段和所述转子元件的径向中间段之间延伸，
所述定子元件的径向内部段的至少一部分在所述转子元件的径向中间段和所述转子元件的径向内部段之间延伸，以及
大致圆柱形构造的护圈元件，其具有在所述耐磨环的大致圆柱形表面和所述转子元件的径向内部段之间延伸的基部段。
2.如权利要求1所述的滚子轴承组件，还包括：
固定到密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述护圈元件包括从基部段伸出的侧段，所述基部段具有内表面，
所述弹性密封元件接触所述护圈元件的内表面。
3.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括从基部段伸出的侧段，所述基部段具有径向外表面，
并且滚子轴承组件包括固定到密封件的第二端部段上的弹性密封元件，
所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部的径向外表面和所述定子元件的外表面。
4.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段延伸的侧段，所述基部段具有内表面，所述护圈元件包括垂直于所述侧段延伸的端部段，
并且滚子轴承组件包括固定到所述密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部段的径向外表面。
5.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段延伸的侧段，所述基部段具有内表面，并且所述护圈元件包括垂直于所述侧段延伸的端部段，
并且滚子轴承组件包括固定到所述密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部的径向外表面和所述定子元件的外表面。
6.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述密封件的第一端部段与所述外圈的径向面向内的圆柱形埋头孔抵靠配合，
所述密封件的中间段由大致垂直于第一端部段延伸的第一中间段和大致垂直于第一中间段并大致平行于所述耐磨环的大致圆柱形外表面延伸的第二中间段组成，所述密封件的第二端部段大致垂直于第二中间段并大致垂直于所述耐磨环的大致圆柱形外表面延伸。
7.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述转子元件的基部段包括外表面，该外表面与所述内圈的大致平坦的轴向向内的表面抵靠，
并且，所述转子元件的径向外部段、所述转子元件的径向中间段均从所述转子元件的基部段伸出并大致与之垂直，所述转子元件的径向外部段邻近所述转子元件的径向中间段并与之径向隔开，
并且，所述转子元件的径向中间段邻近所述转子元件的径向内部段并与之径向隔开。
8.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述定子元件的基部段包括外表面，该外表面与所述密封件的第二端部段的外表面抵靠，
并且，所述定子元件的径向外部段、所述定子元件的径向中间段和所述定子元件的径向内部段均从所述定子元件的基部段伸出并大致与之垂直，
并且，所述定子元件的径向外部段邻近所述定子元件的径向中间段并与之径向隔开，
并且，所述定子元件的径向中间段与所述定子元件的径向内部段邻近并与之径向隔开。
9.如权利要求1所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段伸出的侧段，所述基部段具有与所述转子元件的径向内部段的径向面向内表面邻近的径向向外表面，并且其中
在所述护圈元件的基部段的径向面向外表面和所述转子元件的径向内部段的径向面向内表面上具有包括突起和接纳结构的保持组件。
10.一种滚子轴承组件，包括：
大致圆柱形的内圈，其上具有大致圆柱形的面向外的滚道，
大致圆柱形的外圈，其上具有大致圆柱形的面向内的滚道，
所述内圈具有大致平坦的轴向向内的表面，
所述外圈具有径向面向内的圆柱形埋头孔，
大致圆柱形的耐磨环，该耐磨环与所述内圈的大致平坦的轴向向内的表面相邻并位于其轴向内侧，
所述耐磨环具有大致圆柱形外表面，
大致圆柱形构造的密封件，
所述密封件具有第一端部段、中间段和第二端部段，
第一端部段被接纳在所述外圈的径向面向内的圆柱形埋头孔中，
大致圆柱形构造的转子元件，所述转子元件包括基部段、径向外部段、径向中间段和径向内部段，
所述转子元件的径向内部段具有与所述耐磨环的大致圆柱形外表面平行的外表面，
大致圆柱形构造的定子元件，所述定子元件包括基部段、径向外部段、径向中间段和径向内部段，
所述定子元件的径向外部段具有与所述密封件的中间段相邻的外表面，
所述定子元件的径向外部段的至少一部分在所述密封件的中间段和所述转子元件的径向外部段之间延伸，
所述定子元件的径向中间段的至少一部分在所述转子元件的径向外部段和所述转子元件的径向中间段之间延伸，
所述定子元件的径向内部段的至少一部分在所述转子元件的径向中间段和所述转子元件的径向内部段之间延伸，以及
大致圆柱形构造的护圈元件，其具有基部段，所述基部段的一部分在所述耐磨环的大致圆柱形外表面和所述转子元件的径向内部段之间延伸。
11.如权利要求10所述的滚子轴承组件，还包括固定到密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述护圈元件包括从基部段伸出的侧段，所述基部段具有内表面，
所述弹性密封元件接触所述护圈元件的所述内表面。
12.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括从基部段伸出的侧段，所述基部段具有径向外表面，
并且滚子轴承组件包括固定到密封件的第二端部段上的弹性密封元件，
所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部段的径向外表面和所述定子元件的外表面。
13.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段延伸的侧段，所述基部段具有内表面，
并且所述护圈元件包括垂直于所述侧段延伸的端部段，
并且滚子轴承组件包括固定到所述密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部段的径向外表面。
14.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段延伸的侧段，所述基部段具有内表面，所述护圈元件包括垂直于所述侧段延伸的端部段，
并且滚子轴承组件包括固定到所述密封件的第二端部段上的弹性密封元件，所述弹性密封元件接触所述护圈元件的基部段的径向外表面和所述定子元件的外表面。
15.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述密封件的第一端部段与所述外圈的径向面向内的圆柱形埋头孔抵靠配合，
所述密封件的中间段由大致垂直于第一端部段延伸的第一中间段和大致垂直于第一中间段并大致平行于所述耐磨环的大致圆柱形外表面延伸的第二中间段组成，
并且，所述密封件的第二端部段大致垂直于第二中间段并大致垂直于所述耐磨环的大致圆柱形外表面延伸。
16.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述转子元件的基部段包括外表面，该外表面与所述内圈的大致平坦的轴向向内表面抵靠，
并且，所述转子元件的径向外部段、所述转子元件的径向中间段和所述转子元件的径向内部段均从所述转子元件的基部段伸出并大致与之垂直，
并且，所述转子元件的径向外部段与所述转子元件的径向中间段相邻并与之径向隔开，
并且，所述转子元件的径向中间段邻近所述转子元件的径向内部段并与之径向隔开。
17.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述定子元件的基部段包括外表面，该外表面与所述密封件的第二端部段的外表面抵靠，
并且，所述定子元件的径向外部段、所述定子元件的径向中间段和所述定子元件的径向内部段均从所述定子元件的基部段伸出并大致与之垂直，
并且，所述定子元件的径向外部段邻近所述定子元件的径向中间段并与之径向隔开，
并且，所述定子元件的径向中间段与所述定子元件的径向内部段邻近并与之径向隔开。
18.如权利要求10所述的滚子轴承组件，
其中，所述护圈元件包括垂直于所述基部段延伸的侧段，所述基部段具有径向面向外的表面，该径向面向外的表面与所述转子元件的径向内部段的径向面向内的表面相邻，
并且其中，在所述护圈元件的基部段的径向向外表面和所述转子元件的径向内部段的径向面向内的表面上具有包括突起和接纳结构的保持组件。
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