专利名称：用于铁路机动车轴颈轴承的密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封的轴颈轴承，更具体地涉及改进的轴承组件密封 装置。
背景技术：
已知包括两排锥形滚柱轴承的滚柱轴承组件，其中滚柱轴承组件 预组装成整装的、预润滑的部件以组装到位于车轴或轴端部的轴颈上。
类轴承通常釆用两排锥形滚柱轴^，它们分别安装到共用的轴承外圏 的每一端，它们各自的轴承内圏所具有的内径形成所需尺寸以提供与 轴颈的干涉配合，并且位于轴承内圏之间的圆柱形套管或衬套在轴颈 上提供精确的间距和适当的侧隙。安装在轴承外圏各端内的密封件提 供与磨损环的密封接触，磨损环靠在位于组件各端部的相应轴承内圏
的外端或背面上。该密封件示于美国专利No. 5975533中。
在典型的机动有轨车设备中，轴颈在内侧端部处加工有圆角，并 且一垫环将轴承组件精确地定位在轴颈上，该垫环具有与圆角的轮廓 互补的表面和用于接合内部磨损环的内侧端部的邻接表面。通过被拧 入车轴端部中的孔内的螺栓，安装在车轴端部上的端盖与外侧磨损环
接合并将整个组件夹紧在车轴端部上。磨损环通常所具有的内径形成 所需尺寸以在磨损环长度的至少一部分上提供与轴颈的干涉配合，以 使得整个组件作为一个单元压在轴颈轴的端部上。
发明内容
本发明的轴承组件是滚柱轴承，其包括安装在车轴或轴的轴颈部 周围的内座圈或内圏。内座圏包括方向向外的滚道。外座圏或外圏具 有方向向内的滚道。滚柱元件位于内滚道和外滚道之间并接触内滚道 和外滚道。垫环具有轮廓表面，该轮廓表面与在轴上形成的圆角的轮廓表面 互补并与其接合。圆角从轴颈通向轴的肩部。轮廓表面合作固定垫环 以防止垫环沿着轴进行轴向运动。
轴承组件包括密封组件，其提供一隔挡件以便将润滑剂保留在密 封组件内并将污染物挡在外面。密封组件包括连接到密封部件本身的 定子和固定到磨损环的转子。密封部件、定子和转子之间相关的关系 起到将润滑剂保留在密封组件内并将污染物挡在外面的作用。
在图中
图l是轴颈的剖视图，根据本发明一实施例的锥形滚柱轴承组件 安装在轴颈上；
图2是根据本发明第一实施例的锥形滚柱轴承密封组件的横截面 的局部详图；和
图3是根据本发明第二实施例的锥形滚柱轴承组件的局部横截面 的详图。
具体实施例方式
现在参考图中的图1,在图1上总的由附图标记IO表示的轴承组 件被表示为安装在轴或车轴14的自由悬臂端上的轴颈12上，轴或车 轴14通常为机动有轨车车轴。轴颈12被加工成非常紧的公差并终止 于其在轮廓圆角22上的内端，轮廓圆角22通向车轴14的圆柱形肩部 18。在车轴的自由端，轴颈部12终止于稍呈圆锥形或锥形的引导部 24中，引导部24形成所需尺寸以便于轴承组件安装在轴颈上。多个 螺紋孔26形成在车轴14的端部中用于接收有螺紋的有头螺钉或螺栓 28以便将轴承保持盖30安装在轴的端部上，将轴承夹紧在合适位置 中，如在下文更充分描述的。
在被盖30和螺栓28安装并夹紧在轴颈12上之前，轴承组件10 被预组装好。轴承组件包括单一的轴承外圏或外滚道32，轴承外圏或 外滚道32具有一对分别形成在其各端附近的滚道34、 36，滚道34、 36分别与一对轴承内圏38、 40合作，以将两排锥形滚柱42、 44分别支撑在它们之间。中央衬套46位于内圏38、 40之间以将内圏保持在 相对于彼此精确隔开的位置中，允许适当的轴承侧隙。
轴承外圏32在其位于滚道34、 36之外的相对两端处设有圆柱形 沉孔17、 19，并且一对密封部件52、 58分别被压在外圏32中的各圆 柱形沉孔17、 19中。每个密封部件52、 58都包括弹性密封件，弹性 密封件在一对密封磨损环60、 62的表面37、 61上摩擦并与表面37、 61形成一密封，密封磨损环60、 62的方向向内的端部分别与轴承内 圏38、 40的方向向外的端部接合。密封部件58与密封部件52相似， 不再对其进行详细描述。磨损环60的另一端被接收在环形垫环66的 沿轴向方向向外的端部中的圆柱形沉孔64中，环形垫环66在其另一 端又具有沉孔68，沉孔68形成所需尺寸以便以干涉和非干涉关系被 接收在轴14的圆柱形肩部18上。沉孔64和磨损环60的外径也形成 所需尺寸以提供干涉配合，以使得将磨损环60压在垫环66中，垫环 66被精确加工以提供轮廓内表面70，当将轴承安装在轴上时，轮廓内 表面70与圆角22的轮廓互补并与其接合。磨损环62的方向向外的端 部承靠在保持盖30中的沉孔31上。
现在参考图2，提供了轴承组件10的密封组件部分的详图。可以 看到密封部件52包括大体上圆形的零件，其具有较大直径的端部部分 48，端部部分48^皮压在或安装在外圏32中的互补沉孔17中。密封部 件52包括平行于端部部分48延伸的主圆柱形部分53，其中主圆柱形 部分53具有比端部部分48小的直径。
内部圓形部分54垂直于主圆柱形部分53并朝着磨损环60向内延 伸。密封部件52的远端55从内部圆形部分54伸出，与内部圆形部分 54成锐角。弹性密封件57安装在远端55上。弹性密封件57由橡胶 或合成橡胶复合物例如丁腈橡胶复合物构成。弹性密封件57包括主要 部分，该主要部分包括接收密封组件52的远端55的开口。弹性密封 件57还包括底部圆形接触凸缘59，其与两个底部凸缘69横向地隔开。 因而，在端部接触凸缘59和底部接触凸缘69之间存在间隔。
定子47是大体上圆柱形的零件，其具有较大直径的外部部分49。外部部分49的外表面通过焊接、胶粘、造窝、干涉配合或其他合适的 方法固定到密封组件52的主圆柱形部分53的内表面。定子47还包括 第一中间部分51、第二中间部分88和内部部分90,第一中间部分51 平行于密封外壳52的部分54从外部部分49伸出，第二中间部分88 从第一中间部分51以锐角伸出，内部部分90从第二中间部分88伸出。 注意，在图2的优选实施例中，定子47的第一中间部分51与密封部 件外壳52的内部圆柱形部分54相邻。还看到第二中间部分88在弹性 密封件57的形状互补的部分附近经过。在定子47上存在第三中间部 分89;第三中间部分89从第二中间部分88到内部部分90成梯级状 并有助于组装的容易性。可以看到定子47的内部部分90平行于磨损 环60的外表面37延伸。可以看到内部部分卯终止于端部部分92。
可以看到转子81是大体上圆柱形的零件，其具有较大直径的外部 部分82。中间部分83从外部部分82伸出并大体上与其垂直。中间部 分83包括安装在轴承内圏38的互补平面94上的大体上平的外部部分 93。转子81的内部部分84从中间部分83伸出并大体上与其垂直。转 子81的内部部分84具有，装在磨损环60的外表面37上的外表面95。
转子81的外表面95被焊接、粘接或干涉配合到磨损环60的外表 面37。巻边或凸缘97或其他固定媒介可以位于转子81的内部部分84 以固定到磨损环60的外表面37。磨损环60的外表面37中的沟槽98 帮助巻边或凸缘97定位到外表面37。密封部件52、定子47和转子 81的组合和构形帮助将润滑剂保留在密封组件内。当转子81内部部 分84和外部部分82绕定子47内部部分90旋转时，润滑剂从密封组 件内逸出所需的路径是曲折的。优选地，定子47内部部分90最少伸 入由转子外部部分82和内部部分84形成的槽中大约一半的距离，但 该伸出程度可以从25%到75%或更多。弹性密封件57的存在进一步 限制润滑剂离开密封组件。转子81部分84和定子47部分90之间的 优选间距是标称0.030英寸，定子47部分卯和转子81外部部分82 之间的优选间距是标称0:030英寸。应该懂得，密封部件52本身通常 由合适的钢构成，转子81和定子47也是如此。然而，具有一个或多个由工程塑料聚合物或热塑性塑料如聚酯或复合材料构成的密封部件
52、转子81或定子47也处于本发明的范围内。
现在参考图3,提供了轴承组件110的密封组件部分的第二实施 例的详图。可以看到密封部件152包括大体上圆形的零件，其具有较 大直径的端部部分148，端部部分148被压在或安装在外圏132中的 互补沉孔117中。密封,件152包括平行于端部部分148延伸的主圆 柱形部分153,其中主圆柱形部分153具有比端部部分148小的直径。
内部圆形部分154垂直于主圆柱形部分153并朝着磨损环160向 内延伸。密封部件152的有角度部分155从内部圓形部分154伸出， 与内部圆形部分154成锐角。弹性密封件157安装在有角度部分155 的突起158上。弹性密封件157由橡胶或合成橡胶复合物例如丁腈橡 胶复合物构成。弹性密封件157包括主要部分，该主要部分包括接收 密封组件152的突起158的开口 。弹性密封件157还包括底部圆形接 触凸缘159，其与两个底部凸缘169横向地隔开。因而，在端部接触 凸缘159和底部接触凸缘169之间存在间隔。
定子部件147是大体上圓柱形的零件，其具有带锯齿状表面的外 部部分149。定子部件147从密封外壳152的有角度部分155伸出并 以相同的过程或操作形;成。；
可以看到转子181是大体上圆柱形的零件，其具有较大直径的外 部部分182。中间部分183从外部部分182伸出并大体上与其垂直。 中间部分183包括安装在轴承内圏138的互补平面194上的大体上平 的外部部分193。转子181的内部部分184从中间部分183伸出并大 体上与其垂直。转子181的内部部分184具有安装在磨损环160的外 表面137上的外表面195。
转子181的外表面195被焊接、粘接或干涉配合到磨损环160的 外表面137。巻边或凸缘197或其他固定媒介可以位于转子181的中 间部分183和转子181内部部分184的外表面195之间的拐角处以固 定到磨损环160的外表面137。磨损环160的外表面137中的沟槽198 帮助巻边或凸缘197定位到外表面137。包括定子部件147和转子181的密封部件152的组合和构形帮助 将润滑剂保留在密封组件内。当转子181内部部分184和外部部分182 绕定子147外部部分149旋转时，润滑剂从密封组件内逸出所需的路 径是曲折的。优选地，定子147外部部分149伸入由转子外部部分182 和内部部分184形成的槽中大约一半的距离，但该伸出程度可以从 25%到75%或更多.。弹性密封件157的存在进一步限制润滑剂离开密 封组件。转子181部分184和定子147外部部分149之间的优选间距 是标称0.030英寸，定子147外部部分149和转子181外部部分182 之间的优选间距是标称0.030英寸。应该懂得，密封外壳152本身通 常由合适的钢构成，转子181也是如此。然而，具有一个或多个由工 程热塑性塑料如聚酯或复合材料构成的密封部件152、转子181也处 于本发明的范围内。
应该懂得，密封部件152和定子147可以是整体的部件。
权利要求
1. 一种滚柱轴承组件，包括内圈(cone)，其上具有方向向外的滚道，外圈(cup)，其上具有方向向内的滚道，内圈具有大体上平的、径向向外的表面，外圈具有面向内的圆柱形沉孔，与所述内圈相邻的磨损环，所述磨损环具有圆柱形的外表面，密封部分，其具有大体上圆柱形的构形，所述密封部分包括被接收在所述外圈的所述面向内的圆柱形沉孔中的第一端部部分，所述密封部分具有第二端部部分，一弹性密封件固定到所述密封部分的所述第二端部部分，以使得所述弹性密封件接触所述磨损环的所述圆柱形外表面，大体上圆柱形的转子元件，所述转子元件包括外部部分、中间部分和内部部分，所述转子元件的内部部分具有固定到所述磨损环的圆柱形外表面上的外表面，和大体上圆柱形的定子元件，所述定子元件包括外部部分、中间部分和内部部分，所述定子元件的外部部分具有固定到或整体地模制到所述密封部分上的外表面，所述定子元件的内部部分在所述转子元件的外部部分和内部部分之间延伸。
2. 如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元件 中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形结 构，并且其中所述转子元件的中间部分具有大体上平的外表面，该外 表面邻接所述内圏的大体上平的、径向向外的表面。
3. 如权利要求l所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元件中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形结 构，并且其中所述定子元件的内部部分部分地延伸到所述转子元件的 所述槽形结构中。
4，如权利要求l所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述弹性密封 件包括第一接触凸缘，其延伸成与所述磨损环的圆柱形外表面接触，和与所述第一接触凸缘隔开的第二和第三接触凸缘，其延伸成几 乎与所述磨损环的圆柱形外表面接触。
5. 如权利要求l所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子的中 间部分以向外的角度从所述外部部分伸出，和所述弹性密封件包括^^近所述定子的中间部分延伸的内缘。
6. 如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述磨损环的 圆柱形外表面包括沟槽(chamfer),并且所述转子元件的中间部分包 括延伸到所述磨损环的沟槽中的突起。
7. —种轴承组件，包括 包括方向向外的滚道的轴承内圏，轴承外圏，其包括锥形的方向向内的滚道，所述滚道的位置与所 述轴承内圏滚道成径向向外隔开的关系，并且滚动元件位于所述内滚 道与外滚道之间，所述轴承外圏具有面向内的圆柱形沉孔，垫环，其具有形成于其中的方向向内的沉孔，所述沉孔限定了轴向肩部，具有圆柱形外表面的磨损环，密封外壳，其具有以干涉关系被接收在所述轴承外圏的圆柱形沉 孔中的第一端部和一第二端部，弹性密封件固定到所述密封圏的所述 第二端部，所述弹性密封件接触所述磨损环的圓柱形表面，大体上圆柱形的转子元件，所述转子元件包括外部部分、中间部 分和内部部分，和大体上圆柱形的定子元件，所述定子元件包括外部部分、中间所述定子元件的外部部分具有固定到或整体地模制到所述密封部 分上的外表面，所述定子元件的内部部分在所述转子元件的外部部分和内部部分 之间延伸。
8. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元件 中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形结 构，并且其中所述转子元件的中间部分具有大体上平的外表面，该外 表面邻接所述内圏的大体上平的、径向向外的表面。
9. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元件 中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形结 构，并且其中所述定子元件的内部部分部分地延伸到所述转子元件的 所述槽形结构中。
10. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述弹性密 封件包括第一接触凸缘，其延伸成与所述磨损环的圆柱形外表面接触，和与所述第一接触凸缘隔开的第二和第三接触凸缘，其中所述第 二和第三接触凸缘延伸成几乎与所述磨损环的圓柱形外表面接触。
11. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子的 中间部分以锐角从所述外部部分伸出，并且所述弹性密封,件包括几乎平行于所述定子的中间部分延伸的 内缘，其中所述弹性密封件的内缘接近所述定子的中间部分。
12. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述磨损环 的圆柱形外表面包括沟槽，并且所述转子元件的中间部分包括延伸到 所述磨损环的沟槽中的突起。
13. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子元0.03英大约是0.03英寸。
14. 如权利要求7所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子元 件的内部部分最少伸入所述转子元件的槽形结构中大约一半的距离。
15. —种滚柱轴承组件，包括 内圏，其上具有方向向外的滚道， 外圏，其上具有方向向内的滚道， 内圏具有大体上平的、径向向外的表面， 外圏具有面向内的圆柱形沉孔，与所述内圏相邻的磨损环，所述磨损环具有圆柱形的外表面， 密封部分，其具有大体上圆柱形的构形，所述密封部分包括被接 收在所述外圏的所述面，向内的圓柱形沉孔中的第一端部部分，所述密 封部分具有第二部分， 一弹性密封件固定到所述密封部分的所述第二 部分，以使得所述弹性密封件接触所述磨损环的所述圆柱形外表面，大体上圆柱形的转子元件，所述转子元件包括外部部分、中间部 分和内部部分，所述转子元件的内部部分具有固定到所述磨损环的圆柱形外表面 上的外表面，和大体上圆柱形的定子元件，所述定子元件从所述密封部分的第 二部分伸出，所述定子元件在所述转子元件的外部部分和内部部分之间延伸。
16. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元 件中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形 结构，并且其中所述转子元件的中间部分具有大体上平的外表面，该外 表面邻接所述内圏的大体上平的、径向向外的表面。
17. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述转子元 件中间部分大体上垂直于所述外部部分和所述内部部分，以形成槽形结构，所述槽形结构中。
18. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述弹性密 封件包括第一接触凸缘，其延伸成与所述磨损环的圃柱形外表面接触，和与所述第一接触凸缘隔开的第二和第三接触凸缘，其延伸成几 乎与所述磨损环的圆柱形外表面接触。
19. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述弹性密 封件安装到所述密封部分的突起上。
20. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述磨损环 的圆柱形外表面包括沟槽，并且所述转子元件包括延伸到所述磨损环 的沟槽中的突起。
21. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述密封部 分和定子被制造为一个部件。
22. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子元 件的内部部分和所述转于元件的外部部分之间的间隔大约是0.03英大约是0.03英寸。
23. 如权利要求15所述的滚柱轴承组件，其特征在于所述定子元 件的内部部分最少伸入所述转子元件的槽形结构中大约一半的距离。
全文摘要
提供了一种具有滚柱轴承的轴承组件，其具有安装在车轴的轴颈部周围的内滚道。外滚道与内滚道结合以接收滚柱元件。垫环被定中心到轴圆角。环形的磨损环位于内座圈和垫环之间。在磨损环和支承外滚道之间提供改进的润滑密封装置。
文档编号F16C33/78GK101418831SQ20081008107
公开日2009年4月29日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年3月16日
发明者A·J·斯克卢特, D·W·香农, K·费希尔, M·梅森, P·A·哈伯德 申请人:阿母斯替德铁路公司