用于滚动轴承的密封装置的密封盖或组成部件及相关方法与流程

本发明涉及一种用于轴承的密封系统的组成部件(component)(诸如，密封盖或用于滚动轴承的密封装置的组成部件)。本发明还涉及一种相关联的滚动轴承，特别是，该滚动轴承形成用于车辆的轮毂单元的一部分或构成用于车辆的轮毂单元。本发明还涉及用于铁路车轴(/铁路轮轴)(railway axle)的滚动轴承和相关联的铁路车轴(/铁路轮轴)。

背景技术：

1、已知，滚动轴承包括径向内圈、径向外圈和多个滚动元件(例如，球、圆柱形滚子或圆锥滚子)，多个滚动元件介于内圈与外圈之间，以使内圈和外圈可在具有少量摩擦的情况下相对于彼此旋转。滚动元件与形成在内圈的径向外侧表面上的合适滚道和形成在外圈的对应径向内侧表面上的合适滚道接合(engage with)，滚道在内圈与外圈之间界定环形隔室(/隔腔)(compartment)，滚动元件和润滑脂(当存在时)容纳在该环形隔室内。

2、为了将润滑脂(当存在时)保持在环形隔室内并且特别是保护滚动元件和相关滚道免受外部污染物(诸如，水和灰尘)的影响，环形隔室在其相对端部中的一个端部或两个端部处通过合适的密封系统或密封装置封闭。

3、当滚动轴承形成轮毂单元的一部分或构成所述单元时，由于内圈和外圈设置有分别用于接纳车轮并允许固定到车辆悬架立柱(suspension upright)的凸缘(/法兰)(flange)，因此环形隔室实际上较多地暴露于(/甚至更暴露于)(even more exposed)污染物(诸如，水、泥浆和灰尘)，尤其是在舱外侧(outboard side)(车辆外侧)。在铁路车轴的滚动轴承中会遇到相同的问题。

4、目前使用的密封系统或密封装置包括：

5、-杯状(cup-shaped)密封帽或盖，通过其侧壁在外圈的径向外侧壁上或在外圈的径向内侧表面的一部分(形成用于帽的接纳座部)的过盈配合(/干涉配合)(interferencefit)而与外圈联接成一体，因此，在两种情况下，帽保护和封闭滚动轴承的整个舱内端部(inboard end)(即，在车辆内侧)，并且因此导致容纳滚动元件的环形隔室的敞开的舱内侧端部理论上不会被污染物触及(unreachable)；或

6、-密封装置，至少配置在滚动轴承的舱外侧(outboard side)，装配在外圈与内圈之间，使得封闭容纳滚动元件的环形隔室的相应敞开端部。通常，使用所谓“盒式(cassettetype)”的两个单独的密封装置(每个端部一个密封装置)，每个密封装置包括第一环形遮蔽件(/屏蔽件/防护件)(shield)和第二环形遮蔽件，第一环形遮蔽件一体地固定到内圈，理论上以流体密封的方式在径向上在内圈的外侧装配在内圈上，第二环形遮蔽件一体地固定到外圈，理论上以流体密封的方式在径向上在外圈的内侧装配在外圈上，并且第二环形遮蔽件与第一环形遮蔽件相对，至少部分地面对第一遮蔽件。一个遮蔽件或两个遮蔽件设置有或可以设置有共成型(/共塑成型)(co-moulded)在其上的一个或多个弹性体材料密封唇，以在遮蔽件之间形成滑动密封和/或迷宫密封。整体接合到在使用期间旋转的圈(通常是内圈，但也可以是外圈)的遮蔽件也称为“抛油环(/护圈)(flinger)”或“离心件(centrifuge)”，因为该遮蔽件被构造为在使用期间通过离心力或通过流体动力效应在任何情况下都(会)将污染物从由其保护的环形隔室的端部移开。

7、然而，所描述的密封系统并非没有缺点。具体地，由于滚动轴承的圈的侧表面与帽和/或密封装置的一个遮蔽件或两个遮蔽件的联接到该侧表面的部分之间不可避免的加工公差和金属与金属(metal-to-metal)接触，可能会出现以下问题：

8、-由于轴承圈的表面与帽和/或环形遮蔽件的联接表面之间的静态密封界面处的水渗透而引起的腐蚀；

9、-轮毂旋转期间的圈与遮蔽件或帽的不期望的相对运动，不仅对轴承圈的表面与帽和/或环形遮蔽件的联接表面之间的静态液压密封产生负面影响，而且对具有设置有滑动密封唇的遮蔽件的密封装置的总摩擦产生负面影响(由于安装在抛油环(flinger)上的弹性体唇的可变且不规则的压缩，这引起密封装置的不可预测的摩擦系数和对安装公差的高敏感度)；

10、-遮蔽件和/或帽在安装在轴承上期间的变形，这可能会降低联接界面(couplinginterface)处的静态密封作用。

11、为了克服这些问题，已经提出在联接界面处使用：

12、-在组装期间涂覆到界面的密封化合物，然而，这导致操作复杂和额外成本；

13、-涂覆和包覆成型在遮蔽件/帽的与轴承圈接触的部分上的橡胶化合物(rubbercompounds)，然而，这导致整体尺寸的不期望增加和高的操作成本(/工作成本)(operatingcosts)，这是由于成型工具(这些橡胶部分必须按照与密封唇相同的方式在特殊模具(设置有用于防止底切(undercuts)的可移动部分)内与遮蔽件/帽共成型在一起)以及用于接纳这些额外橡胶部分的表面的必要的额外表面处理；此外，由于橡胶化合物的厚度，在轴承圈与遮蔽件和/或帽的压配在一起期间，这些额外橡胶部分趋于变形和扭曲，导致遮蔽件的可能的不正确定位(摩擦随之增加)和接合工艺(joining process)困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于轴承的密封系统的组成部件(诸如，密封盖或用于滚动轴承的密封装置的组成部件(诸如，密封装置的一个或两个遮蔽件))，该组成部件不具有现有技术的缺点，并且特别是成本低且具有小的整体尺寸，制造简单且易于安装，并且该组成部件同时确保遮蔽件/帽与轴承圈之间的联接界面处的有效且可靠的静态密封以及密封装置的遮蔽件(/屏蔽件/防护件)(shields)的正确轴向定位。

2、此外，本发明的目的是提供一种用于(或构成)车辆的轮毂单元或者用于铁路车轴(/铁路轮轴)(railway axle)的相关滚动轴承以及一种用于生产该滚动轴承的相关方法，该滚动轴承提供抵抗外部污染物的牢固静态密封，从而提供对滚动元件的优异保护，并且该滚动轴承同时可以容易组装且成本低。

3、根据本发明，如所附权利要求书中所限定的，提供用于轴承的密封系统的组成部件(诸如，密封盖或用于滚动轴承的密封装置的组成部件(诸如，密封装置的一个或两个遮蔽件))以及相关的滚动轴承和方法。

技术特征：

1.一种用于轴承用的密封系统(14)的组成部件(28)，所述组成部件(28)由密封装置(15)的遮蔽件(18)或密封盖(16)构成，所述遮蔽件(18)能够插在滚动轴承(2)的相应的径向内圈(3)和径向外圈(4)之间，以保护容纳多个滚动元件(5)并界定在所述内圈(3)与所述外圈(4)之间的环形隔室(9)，所述密封盖(16)能够联接到所述滚动轴承的径向外圈(4)，以保护所述环形隔室(9)，其中，所述组成部件(28)在所述组成部件(28)的所有第一侧(20b、20c)上由第一面(19)界定，在所述第一面(19)上设置有用于与所述轴承的圈中的一者联接的联接部分或表面(21)；其特征在于，所述第一面(19)被仿漆橡胶层(22)完全覆盖，所述仿漆橡胶层(22)具有预定厚度并且相对薄，所述组成部件(28)是由金属片材(23)通过压制或压印而获得的，所述金属片材(23)的相对面中的一个面上是全部涂胶的。

2.根据权利要求1所述的组成部件，其特征在于，所述仿漆橡胶层(22)相对于所述第一面(19)垂直测量的厚度在10微米与30微米之间，其端点也包括在该范围中。

3.根据权利要求2所述的组成部件，其特征在于，所述仿漆橡胶层(22)相对于所述第一面(19)垂直测量的厚度在15微米与25微米之间，其端点也包括在该范围中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组成部件，其特征在于，所述仿漆橡胶层(22)是由nbr构成的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组成部件，其特征在于，所述组成部件包括：金属支撑件(23)，是由剪切和折叠的金属片材构成的；仿漆橡胶涂层(22)，完全覆盖所述组成部件的所述第一面(19)，所述第一面(19)设置有用于与所述轴承的圈(3、4)中的一者联接的所述联接部分或表面(21)；以及可选的不粘涂层(24)，配置在全部所述仿漆橡胶涂层(22)上，或者仅配置在所述仿漆橡胶涂层(22)的覆盖所述联接部分或表面(21)的部分上。

6.根据权利要求5所述的组成部件，其特征在于，所述金属片材(23)是由不锈钢制成的，优选但不排他地，所述金属片材(23)是由aisi430制成的，并且所述金属片材(23)相对于所述第一面(19)垂直测量的厚度在0.4mm与0.6mm之间，其端点也包括在该范围中。

7.一种用于或构成车辆的轮毂单元(1)或者用于铁路车轴的滚动轴承(2)，所述滚动轴承(2)包括径向外圈(4)、径向内圈(3)以及介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动元件(5)，所述多个滚动元件(5)容纳在环形隔室(9)中，所述环形隔室(9)界定在所述内圈与所述外圈之间并且在所述滚动轴承的相对的轴向端部(26，27)处具有相对的敞开端部(25)；所述环形隔室(9)的所述相对的敞开端部(25)中的至少一个或两个由密封盖(16)或/和由密封装置(15)封闭，所述密封盖(16)与所述径向外圈(4)联接为一体，所述密封装置(15)包括至少一个环形遮蔽件(18)，所述至少一个环形遮蔽件(18)与所述内圈和所述外圈中的一者联接为一体，优选地，所述至少一个环形遮蔽件(18)与所述内圈和所述外圈中的在使用期间旋转的一者联接为一体；其特征在于，当存在所述密封盖(16)时，所述密封盖(16)和/或所述环形遮蔽件(18)中的至少一个环形遮蔽件是由最初为复合材料的组成部件(28)形成的，所述组成部件(28)包括金属支撑件(23)、仿漆橡胶涂层(22)和可选的不粘涂层(24)，所述金属支撑件(23)是由剪切和弯曲的金属片材构成的，所述仿漆橡胶涂层(22)完全覆盖所述组成部件的第一面(19)，所述第一面(19)设置有用于与所述内圈和外圈中的一者联接的相应联接部分或表面(21)，所述不粘涂层(24)配置在全部所述仿漆橡胶涂层(22)上，或者仅配置在所述仿漆橡胶涂层(22)的覆盖所述联接部分或表面(21)的部分上；所述剪切和弯曲的金属片材(23)由钢制成，优选地，所述剪切和弯曲的金属片材(23)由不锈钢制成，所述剪切和弯曲的金属片材(23)相对于所述第一面垂直测量的厚度在0.4mm与0.6mm之间，其端点也包括在所述范围中；并且，组合地，所述仿漆橡胶涂层(22)相对于所述第一面垂直测量的厚度在10微米与30微米之间，其端点也包括在所述范围中，并且优选地，所述仿漆橡胶涂层(22)相对于所述第一面垂直测量的厚度在15微米与25微米之间，其端点也包括在所述范围中；最初为复合材料的所述组成部件(28)是由金属片材(23)通过压制或压印而获得的，所述金属片材最初在其相对面中的一个面上是全部涂胶的。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承，其特征在于，所述仿漆橡胶涂层(22)是由nbr制成的。

9.根据权利要求7或8所述的滚动轴承，其特征在于，所述不粘涂层(24)是由蜡或ptfe层构成的，优选地，所述不粘涂层(24)是通过喷涂来涂覆的。

10.一种用于制造涉及车辆的轮毂(1)或铁路车轴的应用用的滚动轴承(2)的方法，其中，所述滚动轴承(2)严重暴露于诸如水、泥浆和灰尘的污染物，所述滚动轴承包括径向外圈(4)、径向内圈(3)以及介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动元件(5)，所述滚动元件(5)容纳在环形隔室(9)中，所述环形隔室(9)界定在所述内圈与所述外圈之间并且在所述滚动轴承的相对的轴向端部(26，27)处具有相对的敞开端部(25)；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤iii)中，使用涂胶的金属片材，所述金属片材包括金属支撑件(23)、仿漆橡胶涂层(22)以及可选的不粘涂层(24)，所述金属支撑件(23)由厚度在0.4mm与0.6mm之间的钢板制成，所述仿漆橡胶涂层(22)在步骤iii)结束时完全覆盖组成部件(28)的所述第一面(19)，所述第一面(19)设置有用于与所述圈中的一者的环形座部联接的所述联接部分或表面(21)，优选地，所述仿漆橡胶涂层(22)为nbr涂层，所述不粘涂层(24)配置在全部所述仿漆橡胶涂层(22)上，或者仅配置在所述仿漆橡胶涂层(22)的覆盖所述联接部分或表面(21)的部分上；优选地，所述压制分几个阶段进行，以首先由所述涂胶的片材(23)通过剪切和压制来获得坯件，然后，根据所需的压制深度，在一个或多个操作中将所述坯件压制成密封盖(16)或环形遮蔽件(18)的形式，选择冲压/压印和压制的方向，使得沿着所述第一面(19)的所述联接部分或表面(21)产生压缩载荷。

技术总结
用于轴承用的密封系统(14)的组成部件(28)和相关的滚动轴承(2)，其中，可插在所述轴承(2)的圈(3、4)之间的密封装置(15)的遮蔽件(18)和/或可联接到所述轴承的径向外圈(4)的密封盖(16)由组成部件(28)构成，所述组成部件(28)具有带有用于与所述轴承的圈(3、4)中的一者联接的部分或表面(21)的面(19)，所述面涂覆有仿漆橡胶层(22)；其中，所述组成部件(28)是由最初在一个面上全部涂胶的金属片材(23)通过压制而获得的。

技术研发人员：里卡多·纳迪奇亚
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7