专利名称：维护保养间隔期延长的轴承组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴承组件。具体来说，本发明涉及轴承组件中的密封结构，其使轴承组件的内部污染物为最少。
背景技术：
传统上，轴承包括内圈和分开的外圈，夕卜圈可相对于内圈运动。为了提供内圈和外圈相对于彼此的流体转动，大多数轴承的目标是使轴承诸构件光滑和/或尽可能减小轴承诸构件之间的摩擦阻力。通常，要达到这一点，是选择好内外圈的支承面和任何中间的轴承元件，使它们具有理想的摩擦特性(即，具有低的摩擦系数)。在某些情形中，也可在轴承构件之间提供润滑剤。然而，当支承面之间的间隙因碎物之类的异物变得污染时，轴承的工作就变劣。在达到足够的污染量之后，轴承则必须更换或进行维护保养以去除污染。更换和维护保养都花费钱并需要停エ。复杂的轴承特别易于受外部环境的污染。例如，在某些应用中，为了适应相连的周围结构，轴承可能需要在对齐不准的条件下工作。当传统的轴承结构移至到对齐不准的条件下工作吋，由于不均匀的密封或其它类似情況，间隙就会临时地形成在轴承构件之间，暴露出轴承的内部空腔。因此，需要有一种可在对齐不准的条件下工作同时又使遭受污染的暴露的内部空腔为最小的轴承组件。
发明内容
本发明提供带有滑动密封的轴承组件，该滑动密封允许轴承组件在对齐不准的条件下工作而不损害密封的质量。滑动密封形成在特别形状的卡圈和沿径向和轴向啮合该卡圈的密封构件之间。在轴承组件工作期间，至少在达到预定程度的对齐不准前，该密封构件保持与卡圈的密封，以防止碎片和其它污染物侵入，碎片和污染物会不利地影响轴承组件的性能。轴承组件包括内圈和外圏。外圈与内圈径向地间距开，以将滚柱元件容纳在其间。轴承组件还包括邻近于内圈的卡圈，其相对于内圈固定。密封构件相对于外圈固定。密封构件沿轴向和径向滑动地和密封地啮合卡圈，以在内圈相对于外圈对齐期间，并在内圈相对于外圈预定程度的对齐不准的情况下，保持密封构件和卡圈之间的密封。合适地确定卡圈的形状，使得轴承组件在运行期间，尽管有一定范围的位置对齐问题，但仍能保持密封。此外，由于密封构件一致地在密封长度上有轴向和径向カ接触卡圈，所以当内外圈相对于彼此移动时，形成密封的构件的运动不大可能允许污染物进入内部空腔中。
从以下详细描述和附图中，将会明白到本发明上述的和还有其它的优点。以下仅是对本发明优选实施例的描述。为了评定本发明的全部范围，应该去看权利要求书的内容，因为该优选实施例并不是权利要求书范围内的唯一实施例。
图I是轴承组件的立体图；图2是图I轴承组件的截面立体图；图3是处于对齐位置轴承组件的剖视侧视图；以及图4是处于不对齐位置轴承组件的剖视侧视图。
具体实施例方式首先參照图I和2，图中示出轴承组件10。轴承组件10是滚柱轴承，其可适用于多种应用中的任何应用，例如，包括飞行器的飞行控制致动器。轴承组件10包括内圈12、外圈14和多个滚柱元件16，滚柱元件16定位在内圈12和外圈14之间，呈双排环形结构。滚柱元件16大致为沙漏形，各具有凹入的接触表面18。滚柱元件16凹入的支承面18啮合内圈12上凸出的支承面20，还啮合外圈14上一对凸出的支承面22之一，凸出的支承面20大致径向地面向外，凸出的支承面22大致径向地面向内。这些滚柱元件16相对于轴承组件10的中心轴线有角度地傾斜，以使这些滚柱元件16的位于中心的端部相比滚柱元件16的侧向端部距离轴承组件10中心轴线的径向距离更大。正如下面将要进ー步详细描述的，这些支承面的凹度使得轴承组件10在对齐不准的位置上工作，其中，外圈14的中心轴线偏离内圈12的中心轴线。根据本发明的结构，当外圈14的中心轴线相对于内圈12的中心轴线倾斜时，滚柱元件16倾斜于外圈14，因为虽然有些游隙，但外圈14内成对凸出的支承面22的尺寸适于粗略地匹配滚柱元件16的宽度。应该认识到，还可能存在有其它允许轴承组件10在对齐不准情况下运行的轴承结构。为此原因，本披露的实施例g在说明而不是限制。在所示的形式中，轴承组件10的滚柱元件16具有双排环形的结构(即，在内圈12和外圈14之间有两环滚柱元件16)。然而，可以想到，同样还可采用其它的结构。例如，轴承组件可以是单排环形结构(即，在内圈12和外圈14之间只有单排滚柱元件16)。此外，可采用间隔件或类似构件来定位滚柱元件16，或多排滚柱元件16相对于彼此的定位。一组卡圈24邻近于内圈12定位在内圈12的轴向端部处。如图2清楚地所示，内圈12和成组的卡圈24由成管形的中心轴25支承。姆个卡圈24具有止挡表面26,其面向径向向外和轴向向内。该止挡表面26径向地延伸通过内圈12的侧向端部处的凸出支承面20。卡圈24的止挡表面26最后阻止外圈14的中心轴线超越与内圈12中心轴线对齐不准的预定角度。如上所述，因为外圈14相对于内圈12倾斜，所以滚柱元件16与外圈14侧向对侧向地移动。至少对于所披露的滚柱兀件16结构来说，由于外圈14相对于内圈12偏斜，该止挡表面26便阻止滚柱元件16的侧向端移动通过卡圈24的止挡表面26。在ー种形式中，卡圈24相对于内圈12和滚柱元件16的几何布置，使得外圈14的中心轴线与内圈12中心轴线之间的对齐不准的最大预定角度为10度。姆个卡圈24还具有密封表面28,其是轴向地和径向地面向外的表面。在所不形式中，该密封表面28呈截头球形的形状。然而，正如下面将要对密封表面28的功能性进行描述的那样，密封表面28可具有不同的形状，仍可达到要求的功能。ー对密封构件30附连到外圈14并沿大致径向方向朝向卡圈24延伸。具体来说，每个密封构件30的径向向外的周界边缘32附连到外圈14的一个轴向端上，使得密封构件30随外圈14运动。在某些形式中，可将屏蔽件(图I和2中未明确地示出)附连到外圈14的轴向端上，而密封构件30可附连到屏蔽件上。密封构件30的径向向内的周界边缘34各接触一个卡圈24的密封表面28中的一个表面以形成滑动密封。密封构件30在空间上进行布置，并可充分地弹性变形，使得密封构件30的径向向内的周界边缘34将径向和轴向向内的力施加到卡圈24上，以形成各个密封构件30和对应卡圈24之间的密封。现另外參照图3和4，分别示出对齐位置(图3)和对齐不准位置(图4)。图3和4中轴承组件的图示与图I和2中轴承组件的图示之间的ー个差别在于，屏蔽件36和密封构件30明显地标识为分开的物件。应该认识到，至少在某些形式中，在将密封件和屏蔽件安装到轴承中之前，可将它们粘合在一起。在ー种可能的轴承组件10的制作方式中，密封构件30以轨道形成到屏蔽件36中。应注意的是，图4示出轴承在5度的对齐不准的偏移角下工作。一个滚柱元件16的外侧向端部接触卡圈24的止挡表面26，以阻止进ー步的轴向对齐不准。即使在该种对齐不准的水平下(针对所示的特殊几何形)，假定卡圈24内的密封表面28为球形形状，则密封构件30和卡圈24之间形成的密封质量与图3所示的对齐位置中的质量相同。如果外圈14相对于内圈12倾斜，达到对齐不准的位置，则密封构件30和卡圈24之间形成的密封转变到适应该新的运行位置。由于密封位置在改变，所以保持密封质量，因 为形成该密封的接触点基本上为在球形表面(由卡圈24的密封表面28形成)上移动的圆形(由径向向内的周界边缘34形成)。因此，至少在预定的运动范围内，在内圈12和外圈14对齐不准的过程中，没有间隙沿着密封件形成，也没有引入新的应力。应注意到，如果应カ有差异地形成在密封上，则在轴承使用时，密封构件就有可能经受循环应力，该循环应カ会使密封构件疲劳并损害密封质量。尽管为确保密封的质量理想的几何条件可能是较佳的，但诸构件可偏离该理想的几何形，而不一定损害密封质量。例如，理想的做法是，内圈12上的凸出的支承面20以及卡圈24的密封表面28是截头的球形，并具有基本上相同的中心点。然而，由于密封构件30可以弹性地变形，且可保持合适密封状态的对齐不准的范围相当窄，所以，与理想几何形的某些偏离不会显著地影响密封的质量。内圈12、外圈14、卡圈24和密封构件30 (以及在某些情形中的屏蔽件)限定了轴承组件10的内部空腔。如果需要的话，该内部空腔可接纳添加的润滑剂，根据支承面的摩擦质量而定。根据某些构造，一个或多个支承面可由自润滑的材料組成。不管怎样，通过在卡圈24的密封表面28和密封构件30的径向向内周界边缘34之间形成可滑动的密封，那么，从外面环境进入内部空腔内的污染物或碎片就会减到最少。通过降低污染物进入内部空腔内的速率，就延长了轴承组件10的工作寿命。这等同于显著地节约了成本，因为当轴承组件10在较长时间内保持运行的话，轴承组件10是其一部分的总装置无疑就不需要停止运行，来更换轴承组件10或为轴承组件10服务。因此，本文披露了ー种轴承组件，其中，轴承组件保持卡圈密封表面和密封构件之间的滑动密封。不管轴承组件运行在对齐状态中还是运行在对齐不准的状态中，该轴承组件总提供了密封。与其它轴承组件相比，通过在对齐不准的状态中保持密封，轴承组件的内部空腔就不大可能被碎片等物污染，而这些异物会不利地影响到轴承组件的性能。此外，就卡圈的密封表面的形状适于匹配密封构件的径向向内周界边缘的旋转路径的程度来说，当密封构件施加力来形成密封时，密封力在工作的角度范围内是相当一致的，由此，防止流体或颗粒污染物进入。 尽管在图I至4中显示了轴承组件10的具体结构，但仍可作出各种变化。例如，不采用具有凹入支承面18来使轴承组件10在对齐不准的状态下工作的滚柱元件16，可采用其它类型的滚柱元件。此外，某些结构元件可以相互组合，仍可达到同样所述的功能。例如，内圈12和卡圈24可以彼此形成一体。此外，某些结构元件可重新定位，而不会脱离本发明的精神。例如，不将止挡表面26定位在卡圈24的轴向内边缘上，止挡表面可以中心地形成为内圈12上的突脊，使得如果外圈14相对于内圈12倾斜足够的距离，那么滚柱元件16的中心定位端部就会接触到该突脊。应该认识到，还可在本发明的精神和范围之内，对优选实施例作出各种其它的修改和变化。因此，本发明不应局限于所述的实施例。为了确定本发明的全部范围，应參照以下的权利要求书。
权利要求
1.ー种轴承组件包括 内圈； 外圈，外圈与内圈径向地间距开，以将滚柱元件容纳在其间； 邻近于内圈的卡圈，其相对于内圈固定；以及 相对于外圈固定的密封构件，密封构件沿轴向和径向滑动地和密封地啮合卡圈，以在内圈相对于外圈对齐期间，并在内圈相对于外圈预定程度的对齐不准的情况下，保持密封构件和卡圈之间的密封。
2.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在于，卡圈包括轴向和径向地面向外的球形表面，所述密封构件啮合所述面向外的表面，以便轴向地和径向地可滑动和密封地啮合卡圈。
3.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在干，对齐不准的预定角度至少为6度。
4.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在于，屏蔽件附连到外圈的轴向端，密封构件附连到该屏蔽件。
5.如权利要求4所述的轴承组件，其特征在于，密封构件以轨道方式形成到外圈的槽内。
6.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在于，内圈和外圈各具有凸出的支承面，以便与滚柱元件的凹入支承面啮合。
7.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在干，当轴承组件在对齐不准的状态下运行在对齐不准的预定角度之下时，卡圈和密封构件之间的密封，基本上阻止了内圈和外圈之间的轴承内部空腔的污染。
8.如权利要求I所述的轴承组件，其特征在于，卡圈具有截头球形的密封表面，而内圈具有截头球形的支承面。
9.如权利要求8所述的轴承组件，其特征在于，截头球形的密封表面和截头球形的支承面享有相似的球心点。
10.ー种轴承组件包括 内圈； 外圈； 一组插入在内圈与外圈之间的滚柱元件，该组滚柱元件有利于在对齐状态和对齐不准的状态下促使外圈相对于内圈大致轴向地转动； 邻近于内圈定位的卡圈；以及 连接到外圈的密封构件，密封构件滑动地接触卡圈，以在卡圈和密封构件之间形成密封； 其中，卡圈和密封构件形成的形状使得在对齐状态和对齐不准的状态下，卡圈和密封构件保持S封。
11.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，内圈提供第一轴线，而外圈提供第二轴线，所述对齐状态是这样的状态，其中，第一轴线和第二轴线同轴，而所述对齐不准状态是这样的状态，其中，第一轴线和第二轴线彼此不同轴。
12.如权利要求11所述的轴承组件，其特征在于，通过使第一轴线和第二轴线之间的对齐不准的角度至少为10度，卡圈和密封构件保持密封。
13.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，一对卡圈靠近内圈的每个轴向端邻近于内圈定位，而ー对密封构件靠近外圈的每个轴向端连接到外圈。
14.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，屏蔽件附连到外圈的轴向端，而密封构件附连到屏蔽件上。
15.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，成组的滚柱元件具有凹入的支承面，允许轴承在对齐不准状态下工作。
16.如权利要求15所述的轴承组件，其特征在于，内圈和外圈各具有凸出的支承面，该支承面啮合成组滚柱元件的凹入的支承面。
17.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，当轴承在对齐状态和对齐不准的状态下工作时，卡圈和密封构件之间的密封基本上阻止内圈和外圈之间的轴承内部空腔受到污染。
18.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，接触密封构件的卡圈的表面面向轴向和径向向外。
19.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，卡圈具有截头球形的密封表面，而内圈具有截头球形的支承面。
20.如权利要求19所述的轴承组件，其特征在于，截头球形的密封表面和截头球形的支承面享有相似的球心点。
全文摘要
本文披露一种轴承组件，其包括内圈和外圈。外圈与内圈径向地间距开，以将滚柱元件容纳在其间。卡圈邻近于内圈，并相对于内圈固定。密封构件相对于外圈固定。密封构件沿轴向和径向滑动地和密封地啮合卡圈，以在内圈相对于外圈对齐不准期间，并在内圈相对于外圈预定程度的对齐不准的情况下，将密封保持在密封构件和卡圈之间。
文档编号F16C19/34GK102725550SQ201080062610
公开日2012年10月10日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年1月28日
发明者N·M·柯拉 申请人:莱克斯诺工业有限公司