用于滚动轴承单元的密封装置的制作方法

本发明涉及用于具有双滚动体列的滚动轴承单元的密封装置。该密封装置容纳在两个滚动体列之间，并防止轴承润滑剂被由摩擦(fretting，更多地被已知为“微动磨损”)导致的碎屑污染。特别但不唯一地，本发明适用于设置有中央隔圈的轴承单元，适用于铁路、非公路和工业应用或用于可再生能源系统。

背景技术：

现有技术已知用于防止轴承润滑剂被归因于微动磨损而导致的碎屑污染的密封装置。微动磨损在两个静止的金属体相互接触但彼此发生微小相对移位时产生。由此导致的摩擦使得可能会污染在滚动体周围并润滑滚动体的润滑剂和相关联的轴承滚道(rolling track)的铁粉末碎屑(iron powder debris)被释放。还已知的是，当微动磨损碎屑污染润滑剂时，不利的是轴承的工作寿命被其影响使得显著地减少。显然，这绝对无法与滚动轴承的日益严格的意在增加产品的技术和经济价值、需要越来越长的工作寿命的规范(specification)相一致。

滚动轴承的制造商已进行了各种尝试以克服该缺陷。例如，文献EP 1600349A1描述了一种如下密封件：该密封件安装在隔圈上，隔圈轴向地配置在轴承的径向内圈与产生所述内圈的轴向预负荷的元件之间；文献JP 4338116B2描述了一种由插入在轴承的一对内圈之间的聚合物隔圈构成的防微动磨损装置；文献JP 2008008424描述了通过由三个组成部件构成的合成隔圈形成的密封件；最后，文献JP 2007292230A描述了一种合成隔圈。然而，引用文献中描述的解决方案的生产成本高并且在某些情况下还难以组装。此外，在使用聚合物隔圈的情况下，轴承的轴向游隙变得不确定，这对轴承的工作寿命有损害。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够防止微动磨损碎屑能到达容纳有滚动体的轴承内部并污染与滚动体相关联的润滑剂的简单的密封装置。这是通过将具有特定形状(倒“U”形)的密封件嵌合于配置在两个内圈之间的中央隔圈来实现，其中所述密封件防止润滑剂被微动磨损碎屑污染并且同时限定了内部可以容纳所述碎屑的容积。该技术问题仅通过在在应用中正常使用的隔圈内形成两个槽并通过将前述密封件嵌合在所述槽内部来解决。

根据本发明，因此说明了一种具有所附独立权利要求中指示的特征的用于滚动轴承单元的密封装置。

根据所附从属权利要求中指示的特征说明了本发明的进一步优选的和/或特别有利的实施方式。

附图说明

现将参照示出了本发明的实施方式的多个非限制性示例的附图来说明本发明，在附图中：

-图1是根据本发明的一实施方式的设置有密封装置的轴承单元的轴对称截面图，

-图2是根据图1的密封件的细节图，

-图3是隔圈的容纳根据图2的密封件的槽的细节图，

-图4是隔圈在密封件组装在隔圈的槽内部的情况下的另一细节图，

-图5示出了根据图2的密封件的多个可选实施方式，

-图6示出了隔圈的槽的多个可选实施方式。

具体实施方式

现在参照图1，根据本发明的优选实施方式的轴承单元的整体由10来指示。如在介绍中提到的，本发明不仅可适用于下述构造，而且通常更适用于设置有配置在径向内圈(race)之间的中央隔圈(spacer)和至少两个滚动体的环的任何轴承单元。

在本说明书和权利要求书的全部中，诸如“径向”和“轴向”等的指示位置和方位的术语和表达应理解成是相对于轴承单元10的中央转动轴线X而言的。

轴承单元10包括径向外圈11和两列滚动体12、13。在本例中，两列滚动体12、13为圆锥滚子，分别配置在径向外圈11与径向内圈14、15之间。所述径向内圈14、15牢固地(stably)固定在轴F上。本发明既可以适用于具有可转动外圈与静止内圈的轴承单元构造，也可以适用于具有静止外圈与可转动内圈的轴承单元构造。为图示简便之目的，附图标记12和13将既用于指代单一的圆锥滚子，也用于指代整列的滚子。还为了简便，将频繁采用通过本说明书中和附图中的示例使用的术语“圆锥滚子”来代替更总体的术语“滚动体”(同样地也将使用相同的附图标记)。还将理解，可以使用任何其它滚动体(例如，球、圆柱滚子、滚针滚子等)来代替圆锥滚子。

环12、13的滚动体通过相应的保持架16、17(在图中的示例中，保持架16用于滚动体12的列，保持架17用于滚动体13的列)保持就位，整个轴承单元通过特定的密封件(例如，唇式密封件)18与外部密封。

径向内圈通过隔圈20保持其轴向相对位置：如果内圈固定，则隔圈也固定；如果内圈能转动，则隔圈也转动。特别地，径向内圈14、15的内侧环状面14’和15’将与隔圈20的环状面20’接触。从理论上的观点看，这些面不相对于彼此受到移动。然而，在实际中，由于由径向内圈上的滚动体所引起的负荷，因此常发生所述面的相对微小移位，特别是内圈的环状面14’、15’相对于隔圈的环状面20’的相对微小转动和/或微小移位。类似地并出于相同的原因，还可能会在内圈14、15的内圆柱面14”、15”与轴F的外圆柱面F’之间产生相对微小转动。

如已经提到的，这些微小移位通过在接触面之间产生摩擦而产生已知的微动磨损(fretting)现象。因此由该摩擦导致的金属粉末碎屑自由移动进入轴承单元内部，特别是影响滚动体的区域。

根据本发明的另一方面并参照图2-图4，使用如下的密封装置1来解决这个问题：该密封装置1包括隔圈20和至少一个密封件30，密封件30的特征为倒“U”形，即凹陷31朝向轴承单元的轴线X。优选由弹性体材料制成的密封件容纳在隔圈20的环状槽21内。显然，将方便的是在隔圈内设置均面向内圈的两个槽21并将密封件30容纳在各槽21内部。

特别地，密封件30能够防止归因于从轴区域到滚动体的区域的微动磨损而导致的碎屑的迁移。图2示出了密封件30的一优选实施方式，然而，如将在下面看到的，在维持倒“U”构造的情况下，其它形状也是可行的。实际上，出于以下双重目的而设计了这种特别的形状：在实际中，密封件不仅使碎屑朝向轴承单元的内部的移动停止，而且归因于由朝向轴承的轴线X的凹陷31限定的内部容积而还能够在其内部积累碎屑。以这种方式，能够在任何情况下防止碎屑损坏轴承的内圈。

有利地，隔圈的槽21可以提供改善了密封件30的容纳和密封装置的总体性能的特征。特别地，为了防止密封件30在槽21内部的振动运动，槽21可以设置有具有高硬度的径向外圆柱面21’。此外，优选地，槽被形成为使得：在隔圈的环状面之间(即，径向内侧面20’与径向外侧面20”之间)，在相对长度之间存在有差2d。换言之，径向外侧面20”的半长度须比径向内侧面20’的半长度小值d。由于该尺寸大小(measure)，因此能够避免摩擦和所导致的碎屑在隔圈的环状面20”与轴承的径向内圈的环状面14’和15’之间微动磨损。以这种方式，防止了在密封件30明显不再有效的密封件下游的区域中的微动磨损现象。

此外，便利地，槽21的深度a与高度b之比大于1，以改善在密封装置的安装操作和运输期间密封件在槽内部的稳定性。

此外，有利地，密封件30的高度方向尺寸h须小于槽21的高度b，以在槽21的径向内圆柱面21”附近留下间隙g，这允许微动磨损碎屑进入并填充密封件30的内部容积。

参照图5，图5示出了密封件的多个可能的实施方式130、230、330、430、530。清楚地，在任何情况下密封件的所有实施方式均具有倒“U”形的形状(form)，即凹陷朝向轴承的轴线X。特别地，密封件130具有非对称形状的“U”形腿，以留下宽的间隔t(宽的间隔t加到上面限定的间隙g)并使得碎屑易于进入由密封件的凹陷限定的容积内部。相对于径向限定了相应的角度α和β(α和β的值彼此相同或不同)的“U”形的倾斜部分使得代替的是将密封件容易地组装在隔圈的槽的内部。尤其地，形成为倒“U”形但非对称“U”形的密封件230、430以及具有特别粗糙的外圆柱面330’的密封件330被设计成使得密封件230、430、330无法从隔圈的槽脱出。最后，密封件530具有锁孔形状的凹陷，该尺寸大小优化了内部容积因此优化了可以包含在该内部容积内的碎屑的量。

最后，图6示出了槽的多个可能的实施方式121、221、321、421、521、621。对于槽来说，同样地，已一直在选择设计(design)以限定可能有利于组装并防止密封件在组装和随后的运输期间脱出的几何尺寸。这特别是通过使用具有非对称几何尺寸的槽221、521、621或通过在构造421中设置突出部421’来实现的。密封件的各实施方式，无论是图2所示的构造30，还是图5所示的这些构造，可以用于所述槽的任何实施方式，无论是图3-4所示的构造21，还是图6所示的任意一款构造。还可以使用具有能够从示出的示例得到的特征的任意组合的任何形式的密封件和任何形式的槽。

因此本发明的主题以如下非常简单且低成本的方式解决了由滚动轴承中的微动磨损引起的问题：仅需要为正常使用的隔圈添加两个密封件，这仅需要对两个槽进一步加工。密封件已被设计成具有倒“U”形的特征形状，这不仅防止了微动磨损碎屑到达滚动体的区域，而且同时还提供了能够容纳碎屑的容积，防止了碎屑损坏轴承的必要组成部件。密封件由弹性体或塑料或类似材料制成以补偿内圈的任何变形。

该方案使得在无需使用特定材料(而是相反地，使用相对低成本且高可加工性的钢)用于隔圈的情况下增加了轴承的工作寿命。以这种方式，可以容易地加工隔圈以便确定正确的(correct)轴向游隙，并且可以在仅需更换两个密封件的情况下重复多次使用隔圈。

除了本发明的实施方式以外，如上述，应当理解的是存在许多进一步变型。还应当理解的是所述实施方式仅仅是示例而不是限制本发明的主题、也不是限制本发明的应用、也不是限制本发明的可能构造。相反地，尽管以上提供的说明能够使本领域技术人员至少以本发明的构造的示例中的一者来实施本发明，但是应当理解的是所说明的组成部件的许多变型是能够想到的，从而不会脱离如所附权利要求限定的、字面理解的和/或按照其法律上等同物的本发明的范围。