CN105822662B - 圆柱滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆柱滚子轴承，其包括：内圈；外圈；滚子；保持架；和密封件，所述密封件设置于外圈和内圈的轴向端部处，并且用于密封外圈和内圈之间的空间，其特征在于，所述密封件包括：护罩，护罩被固定到外圈的轴向端部上；卡环，卡环相对于内圈固定，且在圆柱滚子轴承的轴向方向上向圆柱滚子轴承的外侧突出；转子，转子相对于卡环固定；定子，定子相对于护罩固定；和波纹管，波纹管在圆柱滚子轴承的轴向方向上延伸，且在圆柱滚子轴承的轴向方向上设置于护罩和卡环的轴向外侧端部之间，并且用于挤压定子或转子以使得转子和定子保持彼此接触。本发明的圆柱滚子轴承允许其内圈和外圈之间具有较大的轴向位移量，而同时仍然保持着轴承的密封。

Description

圆柱滚子轴承

技术领域

本发明涉及一种圆柱滚子轴承，特别地涉及在铁路车辆中使用的圆柱滚子轴承。

背景技术

在现有技术中，圆柱滚子轴承被广泛地应用于车辆的机械设备中。为了实现轴承内外空间的隔离，圆柱滚子轴承通常设置有密封结构。现有技术的圆柱滚子轴承的密封结构中的密封环通常是间隙密封件。因为铁路车辆的承重轴的中间车轮组的特殊的运动行为，所以有时候需要在轴承的外圈和内圈之间产生相对大的轴向位移，特别是在铁路车辆以较小半径的曲线路径拐弯的时候更是如此。这就意味着，轴承中的内圈和松弛唇环可以相对于外圈、保持架和滚子组轴向移动。图1a示出了现有技术中的一种用于铁路车辆中的双排圆柱滚子轴承。该双排圆柱滚子轴承包括一个外圈1’、两个保持架2’、位于两侧上的两个密封护罩3’、两排滚子4’、一个松弛唇环5’和一个内圈6’。通常，这种类型的轴承是使用油脂润滑的，并且位于两侧上的两个密封护罩3’用于在轴承工作过程中将油脂保持在轴承内部而不泄露到外面。密封护罩3’被冲压而成且被紧紧装配在外圈1’上。

一些在铁路车辆中使用的圆柱滚子轴承要求轴承具有较大的轴向位移量。在现有技术的这类圆柱滚子轴承(例如图1a中示出的圆柱滚子轴承)中，密封是非接触密封，并且以较为简单的结构实现。图1a示出了外圈1’位于中间位置的圆柱滚子轴承。从图1a可以看出，外圈1’、保持架2’、密封护罩3’和滚子4’可以从该中间位置向轴承的右侧沿着轴向方向移动距离S；此外，外圈1’、保持架2’、密封护罩3’和滚子4’也可以从该中间位置向轴承的左侧沿着轴向方向移动距离S。图1b示出了图1a的圆柱滚子轴承的外圈、保持架、密封护罩和滚子向左侧轴向移动的极限位置；而图1c示出了图1a的圆柱滚子轴承的外圈、保持架、密封护罩和滚子向右侧轴向移动的极限位置。这意味着圆柱滚子轴承的左侧极限位置和右侧极限位置之间的相对距离是2S。当在一些应用场合客户要求轴承必需具备较大的轴向位移量的时候，图1a所示的非接触密封护罩的功能是不能满足要求的，这是因为在轴承工作过程中外圈、保持架、密封护罩和滚子相对于内圈和松弛唇环的轴向位移量可能很大，由此导致在轴承的密封护罩和内圈或松弛唇环之间的间隙中产生类似于泵的抽吸效应。由于该抽吸效应的抽吸力，油脂的泄露可能会发生，污染物可能会进入轴承内。由此，这将会导致在火车转弯时油脂会泄露到外部和污染物会进入轴承内。因而，轴承的使用寿命将会减少，并且轴承的维修保养间隔将会缩短，由此将不能满足客户的要求。因此，需要一种新型的轴承密封结构来解决以上问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述技术问题，本发明的目的在于开发一种圆柱滚子轴承，其允许轴承的内圈和外圈之间具有较大的轴向位移量，而同时仍然保持着轴承的密封。

本发明提供了一种圆柱滚子轴承，其包括：

内圈；

外圈，所述外圈在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述内圈的外侧；

滚子，所述滚子在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述外圈和所述内圈之间；

保持架，所述保持架在所述圆柱滚子轴承的径向方向上也位于所述外圈和所述内圈之间，并且用于保持所述滚子；以及

密封件，所述密封件设置于所述外圈和所述内圈的轴向端部处，并且用于密封所述外圈和所述内圈之间的空间，

其特征在于，

所述密封件包括：

护罩，所述护罩被固定到所述外圈的轴向端部上；

卡环，所述卡环相对于所述内圈固定，并且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上向所述圆柱滚子轴承的外侧突出；

转子，所述转子相对于所述卡环固定；

定子，所述定子相对于所述护罩固定；以及

波纹管，所述波纹管在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上延伸，且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上设置于所述护罩和所述卡环的轴向外侧端部之间，并且用于挤压所述定子或所述转子以使得所述转子和所述定子保持彼此接触。

优选的是，所述护罩的一端被固定到所述外圈的轴向端部上，而所述护罩的另一端与所述波纹管的一端固定连接，所述波纹管的另一端被固定到所述定子上，并且所述卡环的一端相对于所述内圈固定，而所述卡环的另一端与所述转子固定连接。

优选的是，所述卡环具有：

圆筒形的第一部分，所述第一部分沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及

大致平面形的第二部分，所述第二部分在所述卡环的所述另一端处从所述第一部分沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸，其中，通过将所述第二部分卷边，而使得所述转子被夹紧固定于所述第二部分上。

优选的是，唇环被固定到所述内圈的轴向端部上，所述卡环的所述第一部分被直接固定到唇环上，或者

所述卡环的所述第一部分被直接固定到所述内圈的轴向端部上。

优选的是，所述护罩的一端被固定到所述外圈的轴向端部上，而所述护罩的另一端与所述定子固定连接，并且所述卡环的一端相对于所述内圈固定，而所述卡环的另一端与所述波纹管的一端固定连接，而所述波纹管的另一端被固定到所述转子上。

优选的是，所述卡环具有：

圆筒形的第一部分，所述第一部分沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及

大致平面形的第二部分，所述第二部分在所述卡环的所述另一端处从所述第一部分沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸，并且，通过将所述护罩的所述另一端卷边，而使得所述定子被夹紧固定于所述护罩的所述另一端上。

优选的是，唇环被固定到所述内圈的轴向端部上，所述卡环的所述第一部分被直接固定到唇环上，或者

所述卡环的所述第一部分被直接固定到所述内圈的轴向端部上。

优选的是，在所述转子和所述定子的彼此相对的表面中的一个表面上设置至少两个凸起，从而在所述至少两个凸起之间形成用于填充润滑剂的空间。

优选的是，所述波纹管通过将多个冲压板首尾相接激光焊接在一起而形成。

优选的是，在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上，在所述密封件的轴向外侧设置有防尘环。

优选的是，所述护罩、所述卡环和所述波纹管由金属构成。

优选的是，所述转子和所述定子由金属、石墨、陶瓷或塑料构成。

根据本发明的圆柱滚子轴承允许轴承的内圈和外圈之间具有较大的轴向位移量，而同时仍然保持着轴承的密封。由此，即使在圆柱滚子轴承中存在着相对大的轴向位移，圆柱滚子轴承的密封件的密封性能仍然十分优良。此外，本发明的密封件可以实现很低的摩擦。而且，因为本发明的密封件具有抗疲劳和抗扭转的性能，所以本发明的密封件具有很长的使用寿命，从而延长了轴承的使用寿命。而且，本发明的密封件的结构也十分紧凑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1a示出了现有技术中的一种用于铁路车辆中的双排圆柱滚子轴承。

图1b示出了图1a的圆柱滚子轴承的外圈、保持架、密封护罩和滚子向左侧轴向移动的极限位置。

图1c示出了图1a的圆柱滚子轴承的外圈、保持架、密封护罩和滚子向右侧轴向移动的极限位置。

图2示出了根据本发明的第一实施例的圆柱滚子轴承的整体结构的示意图。

图3示出了图2中的圆柱滚子轴承中的密封件的结构的放大示意图。

图4示出了根据本发明的第二实施例的圆柱滚子轴承的整体结构的示意图。

图5示出了图4中的圆柱滚子轴承中的密封件的结构的放大示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明具体涉及圆柱滚子轴承中的改进的密封结构，该密封结构能够根据需要而伸缩。

图2示出了根据本发明的第一实施例的圆柱滚子轴承的整体结构的示意图。图3示出了图2中的圆柱滚子轴承中的密封件的结构的放大示意图。

如图2所示，本发明的圆柱滚子轴承为双排圆柱滚子轴承，该双排圆柱滚子轴承包括：内圈6；外圈3，所述外圈3在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述内圈6的外侧；滚子4，所述滚子4在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述外圈3和所述内圈6之间；保持架5，所述保持架5在所述圆柱滚子轴承的径向方向上也位于所述外圈3和所述内圈6之间，并且用于保持所述滚子4；以及密封件2，所述密封件2设置于所述外圈3和所述内圈6的轴向端部处，并且用于密封所述外圈3和所述内圈6之间的空间。

在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上，在所述密封件2的轴向外侧还可设置有防尘环1，用于防止外界污染物进入轴承内部。

如图3所示，所述密封件2包括：护罩21，所述护罩21被固定到所述外圈3的轴向端部上，所述护罩21可以为密封金属护罩；卡环25，所述卡环25相对于所述内圈6固定，并且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上向所述圆柱滚子轴承的外侧突出；转子24，所述转子24相对于所述卡环25固定；定子23，所述定子23相对于所述护罩21固定；以及波纹管22，所述波纹管22在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上延伸，且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上设置于所述护罩21和所述卡环25的轴向外侧端部之间，并且用于挤压所述定子23以使得所述转子24和所述定子23保持彼此接触。

所述护罩21的一端被固定到所述外圈3的轴向端部上，而所述护罩21的另一端与所述波纹管22的一端固定连接，例如通过焊接而连接到一起。所述波纹管22的另一端被固定到所述定子23上，例如通过焊接而被固定到所述定子23上。并且所述卡环25的一端相对于所述内圈6固定，而所述卡环25的另一端与所述转子24固定连接。

所述卡环25具有：圆筒形的第一部分26，所述第一部分26沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及大致平面形的第二部分27，所述第二部分27在所述卡环25的所述另一端处从所述第一部分26沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸，其中，通过将所述第二部分27卷边，而使得所述转子24被夹紧固定于所述第二部分27上。图3示出了所述第二部分27的径向外侧边缘部分被卷边，以便夹紧固定所述转子24。

所述波纹管22可以通过将多个冲压板首尾相接激光焊接在一起而形成。即，所述波纹管22可以为焊接金属波纹管。

如图3所示，唇环7被固定到所述内圈6的轴向端部上，所述卡环25的所述第一部分26被直接固定到唇环7上。然而，本发明不限于此种结构。如图2的左侧部分所示，所述卡环25的所述第一部分26也可以被直接固定到所述内圈6的轴向端部上。

在本发明中，在所述转子24和所述定子23的彼此相对的表面中的一个表面上可以设置至少两个凸起28，从而在所述至少两个凸起28之间形成用于填充润滑剂的空间。如图3所示，在所述转子24的面朝所述定子23的表面上设置两个凸起28，从而在所述两个凸起28之间形成了用于填充油脂的空间。填充于所述两个凸起28之间的空间中的润滑剂可以降低定子和转子的密封表面之间的摩擦。

根据本发明的第一实施例，在圆柱滚子轴承的内圈和外圈的轴向相对运动期间，所述密封件2可以将润滑剂例如油脂保持在轴承内部并且使得外部的污染物不能进入轴承内部。在轴承工作过程中，护罩21、波纹管22和定子23将相对于外圈3保持静止，并且转子24和卡环25将与内圈6一起保持旋转。在轴承工作过程中，波纹管22将保持工作在压缩状态下，以便确保使得所述转子24和所述定子23总是保持彼此接触，从而可以获得良好的密封性能。

图4示出了根据本发明的第二实施例的圆柱滚子轴承的整体结构的示意图。图5示出了图4中的圆柱滚子轴承中的密封件的结构的放大示意图。

如图4所示，本发明的圆柱滚子轴承为双排圆柱滚子轴承，该双排圆柱滚子轴承包括：内圈16；外圈13，所述外圈13在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述内圈16的外侧；滚子14，所述滚子14在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述外圈13和所述内圈16之间；保持架15，所述保持架15在所述圆柱滚子轴承的径向方向上也位于所述外圈13和所述内圈16之间，并且用于保持所述滚子14；以及密封件12，所述密封件12设置于所述外圈13和所述内圈16的轴向端部处，并且用于密封所述外圈13和所述内圈16之间的空间。

在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上，在所述密封件12的轴向外侧还可以设置有防尘环11，用于防止外界污染物进入轴承内部。

如图5所示，所述密封件12包括：护罩121，所述护罩121被固定到所述外圈13的轴向端部上，所述护罩121可以为密封金属护罩；卡环125，所述卡环125相对于所述内圈16固定，并且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上向所述圆柱滚子轴承的外侧突出；转子124，所述转子124相对于所述卡环125固定；定子123，所述定子123相对于所述护罩121固定；以及波纹管122，所述波纹管122在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上延伸，且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上设置于所述护罩121和所述卡环125的轴向外侧端部之间，并且用于挤压所述转子124以使得所述转子124和所述定子123保持彼此接触。

所述护罩121的一端被固定到所述外圈13的轴向端部上，而所述护罩121的另一端与所述定子123固定连接。并且所述卡环125的一端相对于所述内圈16固定，而所述卡环125的另一端与所述波纹管122的一端固定连接，例如通过焊接而固定连接，并且所述波纹管122的另一端被固定到所述转子124上，例如通过焊接而被固定到所述转子124上。

所述卡环125具有：圆筒形的第一部分126，所述第一部分126沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及大致平面形的第二部分127，所述第二部分127在所述卡环125的所述另一端处从所述第一部分126沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸。通过将所述护罩121的所述另一端卷边，而使得所述定子123被夹紧固定于所述护罩121的所述另一端上。图5示出了所述护罩121的端部的径向内侧边缘部分被卷边，以便夹紧固定所述定子123。

所述波纹管122可以通过将多个冲压板首尾相接激光焊接在一起而形成。即，所述波纹管122可以为焊接金属波纹管。

如图5所示，所述卡环125的所述第一部分126被直接固定到所述内圈16的轴向端部上。然而，本发明不限于此种结构。如图4的右侧部分所示，唇环17可以被固定到所述内圈16的轴向端部上，所述卡环125的所述第一部分126被直接固定到唇环17上。

在本发明中，在所述转子124和所述定子123的彼此相对的表面中的一个表面上可以设置至少两个凸起128，从而在所述至少两个凸起128之间形成用于填充润滑剂的空间。如图5所示，在所述定子123的面朝所述转子124的表面上设置两个凸起128，从而在所述两个凸起128之间形成了用于填充油脂的空间。填充于所述两个凸起128之间的空间中的润滑剂可以降低定子和转子的密封表面之间的摩擦。

根据本发明的第二实施例，在圆柱滚子轴承的内圈和外圈的轴向相对运动期间，所述密封件12可以将润滑剂例如油脂保持在轴承内部并且使得外部的污染物不能进入轴承内部。在轴承工作过程中，护罩121和定子123将相对于外圈13保持静止，并且转子124、波纹管122和卡环125将与内圈16一起保持旋转。在轴承工作过程中，波纹管122将保持工作在压缩状态下，以便确保使得所述转子124和所述定子123总是保持彼此接触，从而可以获得良好的密封性能。

在本发明中，波纹管通过激光焊接而形成，这可以提高波纹管的抗疲劳性能并且可以使其承受由转子和定子的两个密封面产生的大的摩擦力矩。压缩的波纹管可以在轴承的相对轴向位移发生的时候提供长度补偿，并且金属波纹管将总是工作在压缩状态下以便使得定子和转子总是保持着彼此良好接触。在本发明中，焊接金属波纹管的挤压力最好保持尽可能得小以便确保密封表面之间具有最小的摩擦。

在本发明中，所述护罩21、121、所述卡环25、125和所述波纹管22、122可以由金属构成，并且所述转子24、124和所述定子23、123可以由金属、石墨、陶瓷、塑料或其它低摩擦材料构成。

根据本发明的圆柱滚子轴承允许轴承的内圈和外圈之间具有较大的轴向位移量，而同时仍然保持着轴承的密封。由此，即使在圆柱滚子轴承中存在着相对大的轴向位移，圆柱滚子轴承的密封件的密封性能仍然十分优良。此外，本发明的密封件可以实现很低的摩擦。而且，因为本发明的密封件具有抗疲劳和抗扭转的性能，所以本发明的密封件具有很长的使用寿命，从而延长了轴承的使用寿命。而且，本发明的密封件的结构也十分紧凑。本发明的方案尤其适合应用于铁路车辆中使用的圆柱滚子轴承，其要求具有较大的轴向移动量。

此外，应该理解，本发明不但可以应用于双排圆柱滚子轴承，而且也可以应用于单排圆柱滚子轴承或多于双排的多排圆柱滚子轴承。

以上所述仅是本发明的一些具体实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和构思的前提下，还可以对上述实施例进行各种组合或做出若干改进和变型，这些组合、改进和变型也应视为落在本发明的保护范围和构思之内。

Claims (12)

1.一种圆柱滚子轴承，包括：

内圈(6、16)；

外圈(3、13)，所述外圈(3、13)在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述内圈(6、16)的外侧；

滚子(4、14)，所述滚子(4、14)在所述圆柱滚子轴承的径向方向上位于所述外圈(3、13)和所述内圈(6、16)之间；

保持架(5、15)，所述保持架(5、15)在所述圆柱滚子轴承的径向方向上也位于所述外圈(3、13)和所述内圈(6、16)之间，并且用于保持所述滚子(4、14)；以及

密封件(2、12)，所述密封件(2、12)设置于所述外圈(3、13)和所述内圈(6、16)的轴向端部处，并且用于密封所述外圈(3、13)和所述内圈(6、16)之间的空间，

其特征在于，

所述密封件(2、12)包括：

护罩(21、121)，所述护罩(21、121)被固定到所述外圈(3、13)的轴向端部上；

卡环(25、125)，所述卡环(25、125)相对于所述内圈(6、16)固定，并且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上向所述圆柱滚子轴承的外侧突出；

转子(24、124)，所述转子(24、124)相对于所述卡环(25、125)固定；

定子(23、123)，所述定子(23、123)相对于所述护罩(21、121)固定；以及

波纹管(22、122)，所述波纹管(22、122)在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上延伸，且在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上设置于所述护罩(21、121)和所述卡环(25、125)的轴向外侧端部之间，并且用于挤压所述定子(23)或所述转子(124)以使得所述转子(24、124)和所述定子(23、123)保持彼此接触。

2.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述护罩(21)的一端被固定到所述外圈(3)的轴向端部上，而所述护罩(21)的另一端与所述波纹管(22)的一端固定连接，所述波纹管(22)的另一端被固定到所述定子(23)上，并且所述卡环(25)的一端相对于所述内圈(6)固定，而所述卡环(25)的另一端与所述转子(24)固定连接。

3.根据权利要求2所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述卡环(25)具有：

圆筒形的第一部分(26)，所述第一部分(26)沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及

平面形的第二部分(27)，所述第二部分(27)在所述卡环(25)的所述另一端处从所述第一部分(26)沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸，其中，通过将所述第二部分(27)卷边，而使得所述转子(24)被夹紧固定于所述第二部分(27)上。

4.根据权利要求3所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

唇环(7)被固定到所述内圈(6)的轴向端部上，所述卡环(25)的所述第一部分(26)被直接固定到唇环(7)上，或者

所述卡环(25)的所述第一部分(26)被直接固定到所述内圈(6)的轴向端部上。

5.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述护罩(121)的一端被固定到所述外圈(13)的轴向端部上，而所述护罩(121)的另一端与所述定子(123)固定连接，并且所述卡环(125)的一端相对于所述内圈(16)固定，而所述卡环(125)的另一端与所述波纹管(122)的一端固定连接，而所述波纹管(122)的另一端被固定到所述转子(124)上。

6.根据权利要求5所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述卡环(125)具有：

圆筒形的第一部分(126)，所述第一部分(126)沿着所述圆柱滚子轴承的轴向方向延伸；以及

平面形的第二部分(127)，所述第二部分(127)在所述卡环(125)的所述另一端处从所述第一部分(126)沿着所述圆柱滚子轴承的径向方向延伸，并且，通过将所述护罩(121)的所述另一端卷边，而使得所述定子(123)被夹紧固定于所述护罩(121)的所述另一端上。

7.根据权利要求6所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

唇环(17)被固定到所述内圈(16)的轴向端部上，所述卡环(125)的所述第一部分(126)被直接固定到唇环(17)上，或者

所述卡环(125)的所述第一部分(126)被直接固定到所述内圈(16)的轴向端部上。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

在所述转子(24、124)和所述定子(23、123)的彼此相对的表面中的一个表面上设置至少两个凸起(28、128)，从而在所述至少两个凸起(28、128)之间形成用于填充润滑剂的空间。

9.根据权利要求1-7中的任一项所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述波纹管(22、122)通过将多个冲压板首尾相接激光焊接在一起而形成。

10.根据权利要求1-7中的任一项所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

在所述圆柱滚子轴承的轴向方向上，在所述密封件(2、12)的轴向外侧设置有防尘环(1、11)。

11.根据权利要求1-7中的任一项所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述护罩(21、121)、所述卡环(25、125)和所述波纹管(22、122)由金属构成。

12.根据权利要求1-7中的任一项所述的圆柱滚子轴承，其特征在于，

所述转子(24、124)和所述定子(23、123)由金属、石墨、陶瓷或塑料构成。