CN102951170A - 用于铁路车辆的轴箱 - Google Patents

Abstract

用于铁路车辆转向架的轴箱（1），包括滚动轴承（3），该滚动轴承具有外环元件（5），内环元件（4c），安装在其间的滚动元件（8），以及密封元件（6），所述内环元件适于通过螺钉螺栓固定至转向架轮轴（2）的轴向端部（2a）。所述轴箱包括端盖（10），该端盖（10）包括具有内部面（12）和外部面（13）的凸缘（27），所述内部面的环形第一径向表面部分（21）被限定以使得它能够倚靠所述滚动轴承（3）的内轴承环元件（4c）的轴向端部（19）。所述凸缘包括由螺钉孔（18）横向穿过的中心部分（22）。所述凸缘（27）包括沿着所述盖（10）的外圆周行进且全部围绕所述凸缘向着所述滚动轴承轴向延伸的第一内环形轴向隆起部（15），比所述第一径向表面部分（21）更远。

Description

用于铁路车辆的轴箱

技术领域

本发明涉及一种铁路转向架的轴箱，特别是在欧洲广泛使用的称作Y25的转向架，以及特别地涉及所述转向架的安全操纵。

背景技术

沿着铁路货车，检测盒发射指向转向架的轮轴末端的红外光束，或多或少地在轴箱的滚动轴承的区域中，以为了检测由损坏的轴承的摩擦引起的该区域的异常温度。

转向架的滚动轴承通过拧紧至轮轴的端盖可以被保持在轮轴上。另外它们还被覆盖着端盖和所述轴承的密封区域的闭合盖子保护。在该闭合的轴箱中，端盖通过螺钉固定至轮轴且接触内轴承环，而外部盖子被组装至轴箱的核心部分且接触外轴承环。以这种方式，盖子的温度是外轴承环温度的结果。

在其它实施例中，已经研制了经过简化的开放轴箱，其中端盖和盖子被覆盖着滚动轴承的内环并且还覆盖着滚动轴承的密封部分的延伸的端盖所取代。具有该简化的轴箱的转向架通过红外热轴检测器（infrared hotboxdetector）倾向于错误的故障检测。

基于该简化的轴箱，即使滚动轴承是在良好的正常运转状态时，临界温度也可能被错误地检测。事实上，可以测量轴箱的外部密封的高温或者保持着所述端盖的螺栓的高温。

发明内容

本发明旨在提出用于简化的轴箱的端盖，其可以没有外部盖子而使用，并且当红外光束指向闭合的轴箱的盖子时，其可以经受具有至少相同精度检测的红外温度检测。

为了该目的，适于被拧紧至铁路转向架的端盖包括具有内部面和外部面的凸缘，内部面的环形第一径向表面部分被如此限定以使得它能够抵靠转向架的内轴承环的轴向端部。由环形表面环绕的凸缘的中心部分被螺钉孔横向穿过。凸缘包括沿着所述盖的外圆周行进且延伸全部围绕凸缘的内部轴向隆起部，该内部轴向隆起部在轴向上比第一表面更远。优选地，由螺钉孔横向穿过的环形表面由内部第二径向表面部分限定，该内部第二径向表面部分从第一环形表面轴向地向后设置，比第一环形表面距离轴承环更远的距离，并且凸缘包括围绕第一环形表面的边缘部分，第一环形表面本身包括在凸缘的内部表面上的第三径向表面部分，第三径向表面部分也从第一环形表面轴向地向后设置，以使得当组装时，没有接触的面对滚动轴承的至少一部分的轴承密封。所述边缘部分还包括沿着凸缘的外圆周行进且全部围绕凸缘从第三表面轴向地延伸至至少与第一表面一样远，且优选地延伸比第一表面更远的内部径向隆起部。

在另一个方面，用于铁路车辆转向架的轴箱包括滚动轴承，该滚动轴承具有外环元件，内环元件，安装在其间的滚动元件，以及密封元件，内环元件适于通过螺栓固定至转向架轮轴的轴向端部。轴箱包括端盖，该端盖包括具有内部面和外部面的凸缘，内部面的第一环形径向表面部分被如此限定以使得它能够倾斜抵靠滚动轴承的内轴承环元件的轴向端部。凸缘包括由螺钉孔横向穿过的中心部分。凸缘包括沿着盖的外圆周行进且全部围绕凸缘向着滚动轴承轴向延伸比第一径向表面部分更远的第一内部轴向隆起部。

在有利的实施例中，端盖包括外部环形轴向隆起部，其围绕螺钉孔圆周延伸，且相对于该内部隆起部轴向地延伸，远离滚动轴承，比孔的轴向端部更远。优选地，该外部环形轴向隆起部轴向延伸比螺栓的头部更远。

在优选的实施例中，凸缘的中心部分包括在它的内部面上的第二径向表面部分，其从第一轴向表面向后轴向地设置，即，比第一轴向表面距离轴承环更远的距离，其中第一径向表面部分向着凸缘的周围通过第三内径向表面部分被连续，第三内径向表面部分也从第一径向环形表面轴向地向后设置，第一内部隆起部从第三径向表面部分的周围轴向地突出。换句话说，凸缘的中心部分在它的内部面上包括面对轮轴的第二径向表面部分，设置成在第二径向表面部分和轮轴的端部表面之间留下轴向间隙，且包括内部面的第三径向表面部分，其至少部分地面对且不接触滚动轴承的密封，内轴向隆起部轴向地从第三径向表面部分的外围突出。

在一个实施例中，内部和外部隆起部通过共用轴向表面被径向地限定。

在另一个实施例中，内部隆起部径向地延伸比外部隆起部更远。

有利地，外部隆起部通过在它的外圆周上的圆柱表面限定，且通过在它的内圆周上的截头圆锥表面限定。

有利地，内部隆起部是杯形的，且包括由与第三内部径向表面部分相切的圆弧所形成的内侧表面。内部隆起部优选地由平均厚度的外凹入边缘限定。

在有利的实施例中，端盖包括沿着第一径向表面部分的内圆周行进的第二内部隆起部。在有利的实施例中，第二内部隆起部具有内圆周，其具有与轮轴的轴向端部的外直径相等的直径。

在优选的实施例中，凸缘的中心部分包括具有底部表面的外表面，且包括围绕螺钉孔且从底部表面突出的平坦区域。

在第一内部隆起部和滚动轴承的外轴承环之间的轴向间隙优选地少于或者等于5mm，且优选地少于或者等于2mm。该间隙在此意在作为第一内部隆起部和外轴承环之间的最大轴向距离。

有利地，第二内部隆起部插入在轮轴和内轴承环之间，插入环的圆周凹槽中。

本发明的某些额外的目标、优点以及其它特征将出现在接下来的说明中。

附图说明

非限制性实施例的例子将参照附图进行说明，其中：

图1是根据本发明的轴箱的横截面视图；

图2是图1轴箱的端盖的横截面；以及

图3是根据本发明的端盖的另一实施例的横截面视图。

具体实施方式

在本说明中，轴向表面意味着由轴向直线产生的表面，因此包括这些轴向直线；径向表面部分意味着由径向直线产生的表面，更精确地，垂直于轴箱的轴承的轴线或者垂直于端盖的轴线的表面。

如图1中所示，轴箱1包括具有限定水平轮轴通道26的中心孔的芯部分14，插入在轮轴通道26中的滚动轴承3，插入在滚动轴承和轮轴通道26的壁之间的衬垫（spacer）28，以及端盖10，其拧紧至插入在滚动轴承3中的轮轴2的端部。滚动轴承3包括外环元件5，内环元件4，以及由保持架元件9保持的滚动元件8。该滚动轴承3也包括从轮轴2向外取向的外密封件6，以及向着轮轴2的相对端取向的内密封7。在图1示出的实施例中，外环元件是单个部件，而内环组件4由并排放置的三个分离的环元件4a、4b、4c构成。环元件4a和4c的每一个支撑一组截头圆锥滚动元件8，每个保持架由分离的保持架元件9保持。环元件4b被放置作为环4a和4c之间的隔片。内轴承环元件4c的外轴向端部19沿着第一径向表面部分21与端盖10接触。该外环5轴向地短于内环组件4。外密封6包括连接至外环9的外密封元件6a以及连接至内环元件4c的内密封元件6b。外密封元件6a和内密封元件6b分别与外环5和内环元件4c的轴向端部粗略地对齐。内密封元件6b因此从外密封元件6a轴向地突出。内密封7与外密封6是相同的。

轮轴通道26在径向上比外环5的外直径更宽。它包括圆柱部分38，其直径和轴向长度对应于外轴承环5的直径和轴向长度，外轴承环可以被插入其中。圆柱部分38通过环形部分32和37被限定在两个轴向端部上，其直径小于外环5的直径。衬垫28插入在外环和面对圆柱部分38的轮轴通道的壁之间。衬垫28由插入通过衬垫28且轴向穿过进入芯部分14的螺栓44保持。衬垫28从外轴承环以及从芯部分14轴向地突出。在由衬垫支撑的它的侧面上，外环5从芯部分14轴向地突出。

来自于检测盒的红外光束36通常被定向在平行于轨道的竖直平面中，相对于水平方向倾斜。

由于之前所述的在端盖10被拧紧至轮轴前端部之前的内环组件4、外环5、衬垫28和芯部分14的定位，该红外光束可以到达内密封元件6b。

端盖10包括径向凸缘27，其直径使得凸缘27径向向外到达环形部分32的外部，留下仅足够用于避免端盖10和环形部分32之间的摩擦的间隙45。

端盖10经由通过螺钉孔18的螺栓11拧紧至轮轴2的前端表面2a，例如通过六角形螺栓11。螺栓的端部设置有与设置在轮轴2中的对应螺纹配合的螺纹。螺栓的外端部装配有突出头11a，其可以例如是六角形的平坦头。

端盖10包括面对滚动轴承的内部面12，以及沿着相对方向取向的外部面13。端盖10沿着第一径向环形表面21与内轴承环4接触。第一环形径向表面部分21围绕内部面12的第二径向表面部分22。

第二径向表面部分22从第一径向表面部分轴向地向后设置，也就是第二径向表面部分在轴向上距离内轴承环组件14以及第一环形径向表面部分21更远，第二径向表面部分22且被充分地向后设置，以使得轴向间隙保持在轮轴2的前端表面2a和第二径向表面部分22之间。第一径向表面部分21本身由第三径向表面部分23围绕，第三径向表面部分23也从第一径向表面部分向后设置，以使得在第三径向表面部分和密封6之间留下轴向间隙。

结果，通过使得在内环4和第一径向表面部分21之间的直接热传导，在内环4和端盖10之间的热传递得以提高。热传递在轮轴2和端盖10之间以及在密封6和端盖10之受到阻碍。因此，端盖10的温度主要通过内环元件4c的温度给予。

第一内隆起部15围绕第三径向表面部分23行进且轴向指向密封6。在第一内隆起部和密封6之间留下小的间隙“e”。该间隙充分地避免了密封和第一内隆起部之间的摩擦，但是被限定以使得避免通过红外光束直接读出密封的温度，该红外光束贯穿在内边缘和外轴承环之间。该间隙可以是例如被包括在0.5mm和3mm之间。

为了完全地避免该密封6的温度的直接读取，外环5的轴向长度可以被选择以使得在外环和第一内隆起部15之间具有轴向重叠。

在它的外表面13上，端盖10包括外轴向隆起部16，其全部围绕外部面13的外部圆周行进。

外隆起部16轴向地延伸远离轮轴2。

第一内隆起部15和外隆起部16通过共用的圆柱表面31被限定，在该圆柱表面上，端盖的温度可以通过在竖直平面中取向的红外光束44读取。

外隆起部16的轴向长度是使得该外隆起部进一步轴向地延伸至该螺栓11的头部11a的轴向端部。以该种方式，避免了在螺栓的头部11a上直接读取温度。

在第一径向表面部分21和第二径向表面部分22之间，第二内隆起部17指向内部面12。

第二内隆起部17通过两个圆柱表面限定且插入在轮轴2和内轴承环4的圆周凹槽的圆柱表面之间。

以这种方式，第一，第二和第三径向表面部分相对于轮轴2精确地得以对中。

在端盖的外部面13上，螺钉孔18由平坦的表面部分25围绕，螺钉的头部的底部可以被支持抵靠在平坦的表面部分25上。该平坦的区域25由外部面13的凹槽部分35围绕。以这种方式，垫圈可以得以安装在螺钉头的底部下，垫圈的直径稍微大于平坦区域25的直径，以使得工具可以插入在垫圈下以锁紧或者松开垫圈。

密封的温度通常显著地高于轴承环的温度。通过封装在第三径向表面部分23后且在第一内隆起部15后的外密封，端盖温度的读取得以促进，取代了读取密封的温度，并限制了温度预警将通过密封6的高温被触发的可能性。端盖10本身的温度由内轴承环元件4c的温度赋予，如已经提及的，以使得它是在滚动轴承3中的可能损坏的良好指示器。

第一内隆起部15和外隆起部16的尺寸是使得在接触内轴承环的第一径向表面部分21和端盖10的外共用圆柱表面31之间的热传递得以增加；在其他特征中，外隆起部由截头圆锥表面20限定，截头圆锥表面的产生线与第一径向表面部分21相交。

由于外密封6的特定形状，第一密封元件6a被轴向地从内环元件4c的轴向端部向后设定，第一内隆起部15的轴向端部比第一径向表面部分21的轴向位置进一步轴向延伸。

根据本发明的轴箱也可以包括在密封的外周缘上没有凹槽部分的密封，和/或包括外轴承环，其轴向地延伸远至内轴承环或者比内轴承环延伸更远。在该实施例中，第一径向表面部分可以由第三径向表面部分围绕，如已经描述的那样，第三径向表面部分从第一径向表面部分轴向向后设定，第一内隆起部可以轴向地指向不比第一径向表面部分的轴向位置远或者仅仅与第一径向表面部分的轴向位置一样远。

图2是图1的端盖10的径向剖面，相同的元件由相同的附图标记表示。

第三径向表面部分23通过与第三表面23相切的螺旋管形表面39、40的部分被限定在它的内直径上，也在它的外直径上。

螺旋管形表面39、20也分别与轴向表面33和34相切。第三径向表面部分23，螺旋管形表面39、40和轴向表面33和34限定了中空容积41，其轴向侧限位33和34有助于最小化在密封6和端盖10之间的热交换。

图3是根据本发明的端盖的另一个实施例的截面。共用元件使用如图1和2的相同的附图标记进行指示。

在该实施例中，外隆起部16径向地延伸少于内隆起部15，两个隆起部的径向厚度与图2的实施例相比被减少了。

以这种方式，端盖10的外圆周具有更少的质量且可以更容易地达到接近内轴承环的温度的温度。

轴向表面33和34的径向位置保持与图2的实施例大致地相同，但是在第一径向表面部分21和第三径向表面部分23之间存在更多的轴向间隙以使得在密封6和端盖10之间限定了更大的中空容积41。

在图2的实施例中，在第一和第三径向表面部分之间的轴向间隙δ可以在3至5mm的范围内，而在图3的实施例中，在第一和第三径向表面部分之间的轴向间隙Δ可以在5至8mm的范围内。

在图3的实施例中，在第一内隆起部的底部处行进的螺旋管形部分40的半径大于在第一径向表面部分21和第三径向表面部分23之间的边界处行进的螺旋管形部分39的半径。螺旋管形部分的半径在此意味着产生环形曲面的圆形的半径，不是环形曲面的平均直径。

通常，外螺旋管形部分40的半径可以是大约8毫米，内螺旋管形部分39的半径可以是大约2毫米。

以这种方式，从密封6至端盖10的热传递受到妨碍，且从内轴承环元件4c至端盖10的圆周表面31的热传递受到促进。

在图1和2中示出的两个实施例中，第一内隆起部15的最大径向厚度小于外隆起部16的最大径向厚度。这部分由于内隆起部15通过内密封元件6b的径向延伸在它的内圆周上受到限制，并且通过环形部分32的内直径在它的外圆周上受到限制。也由于外隆起部16必须具有足够的容积以提供从内轴承环元件4c至外轴向表面31的有利的热传导通路。

在图1中示出的轴箱通过轴向表面31被轴向地限定，该轴向表面31共用于第一内隆起部15和外隆起部16。图2示出的轴箱由限定了外隆起部16和第一内隆起部15的连续的轴向表面31a、31b以及连接两个轴向表面31a、31b的一个截头圆锥形表面43轴向地限定。更通常地，轴箱的外圆周表面可以被构建为一个连续的轴向表面，其由另一个轴向的和/或截头圆锥形表面跟随，截头圆锥形表面的产生线远离轮轴2收敛。以这种方式，外圆周表面31具有用于反射红外光束的良好的能力，该红外光束或者在竖直平面中接收或者以一个角度从铁路货车的外侧发射。

为了估计内隆起部的径向厚度“t”，可以例如测量垂直于螺旋管部分或者垂直于内隆起部的轴向部分43的隆起部的厚度。

外隆起部的径向厚度“T”也可以被限定，例如通过测量垂直于外隆起部的外轴向表面31a的厚度。

进一步，在其它实施例中，外隆起部16可以具有与内隆起部15的最大厚度大致相同的最大厚度。

本发明不限于如上所述以及如上所示的实施例，其被认为仅作为更广范围的实施例的例子。例如，外隆起部16可以由不是截头圆锥形的表面向着凸缘的中心被限定，例如通过由弯曲线的旋转所产生的表面限定。取代沿着端盖的外圆周行进，外隆起部可以径向地位于更接近或者可以面对第一径向表面部分，以使得有助于从内轴承环的更好的热传递。

在本发明的不同的实施例中，环形部分32可以具有比外轴承环5的内直径更大的内直径，在该例子中，第一内隆起部15的轴向端部可以面对至少部分的外轴承环5。

根据本发明的轴箱还可以没有第二内隆起部17，端盖的中心仅通过螺钉孔18的位置得以确定。

根据本发明的轴箱可以进一步没有围绕螺钉孔的平坦的区域35。

在内轴承环的外部面、密封6以及轮轴的轴向端部的相对轴向位置不同于所述实施例的实施例中，根据本发明的端盖的第一、第二和第三径向表面部分可以被全部对齐，或者第一和第三表面的至少其中一个可以与第一径向表面部分连续。

根据本发明的端盖改进了内轴承环的过量温度的检测速率，可选地是外轴承的温度，其是滚动轴承的故障运行的良好指示器。根据本发明的端盖还减少了由滚动轴承的密封的高温引起的错误的故障检测的数量。

当红外检测器发射在竖直平面中取向的红外光束时，由光束可视的轴向区域的延伸数目便于温度红外检测。实际上，这些区域的延伸类似于闭合类型的轴箱的外部盖子的轴向区域的延伸。端盖防止了红外地读取螺钉的温度，该螺钉温度也可以引起错误的检测。

根据本发明的端盖改进了安全检测的可靠性，且可以被组装在轴箱的现有的几何结构上。

Claims (12)

1.用于铁路车辆转向架的轴箱（1），包括滚动轴承（3），该滚动轴承具有外环元件（5），内环元件（4c），安装在其间的滚动元件（8），以及密封元件（6），所述内环元件适于通过螺栓固定至转向架轮轴（2）的轴向端部（2a），所述轴箱包括端盖（10），该端盖（10）包括具有内部面（12）和外部面（13）的凸缘（27），所述内部面的第一环形径向表面部分（21）被限定以使得它能够倚靠所述滚动轴承（3）的内轴承环元件（4c）的轴向端部（19），所述凸缘包括由螺钉孔（18）横向穿过的中心部分，其特征在于，所述凸缘（27）包括沿着所述盖（10）的外圆周行进且全部围绕所述凸缘向着所述滚动轴承延伸的第一内环形轴向隆起部（15），第一内环形轴向隆起部（15）轴向地延伸至少远至所述第一径向表面部分（21），以使得在所述第一内轴向隆起部（15）和所述滚动轴承的外轴承环之间留下轴向间隙，该轴向间隙小于或者等于5mm。

2.根据权利要求1所述的轴箱，其中，所述端盖（10）包括外环形轴向隆起部（16），其围绕所述螺钉孔（18）圆周地行进，且远离所述滚动轴承轴向地延伸，轴向地比所述螺栓的头部更远。

3.根据权利要求2所述的轴箱，其中，所述凸缘（27）的中心部分在它的内部面上包括面对所述轮轴（2）的第二径向表面部分（22），设置成在所述第二径向表面部分和所述轮轴（2）的端部表面（2a）之间留下轴向间隙（46），且所述凸缘包括所述内部面（12）的第三环形径向表面部分（23），其至少部分地面对且不接触所述滚动轴承（3）的所述密封元件（6），所述第一内环形轴向隆起部（15）轴向地从所述第三环形径向表面部分（23）的外围突出。

4.根据权利要求2所述的轴箱，其中，所述第一内环形轴向隆起部（15）和所述外环形轴向隆起部（16）由共用轴向环形表面（31）被径向地限定。

5.根据权利要求2所述的轴箱，其中，所述第一内环形轴向隆起部（15）径向地延伸比所述外环形轴向隆起部（16）更远。

6.根据权利要求1所述的轴箱，包括第二环形轴向内隆起部（17），其沿着所述第一环形径向表面部分（21）的所述内圆周行进，所述第二环形轴向内隆起部（17）的内圆周具有与所述轮轴（2）的轴向端部的外直径相等的直径。

7.根据权利要求6所述的轴箱，其中，所述第二环形轴向内隆起部（17）插入在所述轮轴（2）和所述内轴承环（4）之间，插入所述环的圆周凹槽（30）中。

8.根据权利要求1所述的轴箱，其中，在所述滚动轴承的外轴承环和所述第一内环形轴向隆起部之间的轴向间隙少于或者等于2mm。

9.适于被组装至根据权利要求1至8中任一项所述的轴箱（1）的端盖（10），包括具有内部面（12）和外部面（13）的凸缘（27），所述内部面的第一环形径向表面部分（21）被限定以使得它能够倚靠转向架的内轴承环（4）的外部面，所述凸缘包括由所述第一环形径向表面部分（21）围绕且由螺钉孔（18）横向穿过的中心部分，其特征在于：所述凸缘（27）包括沿着所述盖（10）的外圆周行进且全部围绕所述凸缘延伸的第一内环形轴向隆起部（15），所述第一内环形轴向隆起部（15）轴向地延伸至少远至所述第一径向表面部分（21），以使得在所述第一内环形轴向隆起部和所述滚动轴承的外轴承环之间留下轴向间隙，该轴向间隙小于或者等于5mm。

10.根据权利要求9所述的端盖，其中，在所述第一内环形轴向隆起部和所述滚动轴承的外轴承环之间的轴向间隙少于或者等于2mm。

11.适于被拧紧至根据权利要求1所述的轴箱（1）的端盖（10），包括具有内部面（12）和外部面（13）的凸缘（27），所述内部面的环形第一径向表面部分（21）被限定以使得它能够倚靠所述轴箱（1）的内轴承环（4）的轴向端部（19），所述凸缘包括由所述环形第一径向表面部分（21）围绕且由螺钉孔（18）横向穿过的内第二径向表面部分（22），所述内第二径向表面部分（22）从所述第一环形表面部分（21）轴向地向后设置，所述凸缘包括围绕所述第一环形表面部分（21）的边缘部分，所述边缘部分包括在所述凸缘（27）的内部面上的第三径向环形表面部分（23），所述第三径向环形表面部分（23）也从所述第一环形表面部分（21）轴向地向后设置，其特征在于：所述边缘部分还包括沿着所述凸缘（27）的外圆周行进且全部围绕所述凸缘从所述第三径向环形表面部分（23）延伸的内环形轴向隆起部（15），所述内环形轴向隆起部（15）轴向地延伸至至少与所述第一径向表面部分（21）一样远，以使得在所述第一内隆起部和所述滚动轴承的外轴承环之间留下轴向间隙，该轴向间隙小于或者等于5mm。

12.根据权利要求11所述的端盖，其中，在所述第一内环形轴向隆起部和所述滚动轴承的外轴承环之间的轴向间隙少于或者等于2mm。

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