專利名稱：用于鐵路機動車軸頸軸承的密封件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及密封的軸頸軸承，更具體地涉及改進的軸承組件密封 裝置。
背景技術：
已知包括兩排錐形滾柱軸承的滾柱軸承組件，其中滾柱軸承組件 預組裝成整裝的、預潤滑的部件以組裝到位于車軸或軸端部的軸頸上。
類軸承通常釆用兩排錐形滾柱軸^，它們分別安裝到共用的軸承外圏 的每一端，它們各自的軸承內圏所具有的內徑形成所需尺寸以提供與 軸頸的干涉配合，并且位于軸承內圏之間的圓柱形套管或襯套在軸頸 上提供精確的間距和適當的側隙。安裝在軸承外圏各端內的密封件提 供與磨損環(huán)的密封接觸，磨損環(huán)靠在位于組件各端部的相應軸承內圏
的外端或背面上。該密封件示于美國專利No. 5975533中。
在典型的機動有軌車設備中，軸頸在內側端部處加工有圓角，并 且一墊環(huán)將軸承組件精確地定位在軸頸上，該墊環(huán)具有與圓角的輪廓 互補的表面和用于接合內部磨損環(huán)的內側端部的鄰接表面。通過被擰 入車軸端部中的孔內的螺栓，安裝在車軸端部上的端蓋與外側磨損環(huán)
接合并將整個組件夾緊在車軸端部上。磨損環(huán)通常所具有的內徑形成 所需尺寸以在磨損環(huán)長度的至少一部分上提供與軸頸的干涉配合，以 使得整個組件作為一個單元壓在軸頸軸的端部上。

發(fā)明內容
本發(fā)明的軸承組件是滾柱軸承，其包括安裝在車軸或軸的軸頸部 周圍的內座圈或內圏。內座圏包括方向向外的滾道。外座圏或外圏具 有方向向內的滾道。滾柱元件位于內滾道和外滾道之間并接觸內滾道 和外滾道。墊環(huán)具有輪廓表面，該輪廓表面與在軸上形成的圓角的輪廓表面 互補并與其接合。圓角從軸頸通向軸的肩部。輪廓表面合作固定墊環(huán) 以防止墊環(huán)沿著軸進行軸向運動。
軸承組件包括密封組件，其提供一隔擋件以便將潤滑劑保留在密 封組件內并將污染物擋在外面。密封組件包括連接到密封部件本身的 定子和固定到磨損環(huán)的轉子。密封部件、定子和轉子之間相關的關系 起到將潤滑劑保留在密封組件內并將污染物擋在外面的作用。


在圖中
圖l是軸頸的剖視圖，根據本發(fā)明一實施例的錐形滾柱軸承組件 安裝在軸頸上；
圖2是根據本發(fā)明第一實施例的錐形滾柱軸承密封組件的橫截面 的局部詳圖；和
圖3是根據本發(fā)明第二實施例的錐形滾柱軸承組件的局部橫截面 的詳圖。
具體實施例方式
現在參考圖中的圖1,在圖1上總的由附圖標記IO表示的軸承組 件被表示為安裝在軸或車軸14的自由懸臂端上的軸頸12上，軸或車 軸14通常為機動有軌車車軸。軸頸12被加工成非常緊的公差并終止 于其在輪廓圓角22上的內端，輪廓圓角22通向車軸14的圓柱形肩部 18。在車軸的自由端，軸頸部12終止于稍呈圓錐形或錐形的引導部 24中，引導部24形成所需尺寸以便于軸承組件安裝在軸頸上。多個 螺紋孔26形成在車軸14的端部中用于接收有螺紋的有頭螺釘或螺栓 28以便將軸承保持蓋30安裝在軸的端部上，將軸承夾緊在合適位置 中，如在下文更充分描述的。
在被蓋30和螺栓28安裝并夾緊在軸頸12上之前，軸承組件10 被預組裝好。軸承組件包括單一的軸承外圏或外滾道32，軸承外圏或 外滾道32具有一對分別形成在其各端附近的滾道34、 36，滾道34、 36分別與一對軸承內圏38、 40合作，以將兩排錐形滾柱42、 44分別支撐在它們之間。中央襯套46位于內圏38、 40之間以將內圏保持在 相對于彼此精確隔開的位置中，允許適當的軸承側隙。
軸承外圏32在其位于滾道34、 36之外的相對兩端處設有圓柱形 沉孔17、 19，并且一對密封部件52、 58分別被壓在外圏32中的各圓 柱形沉孔17、 19中。每個密封部件52、 58都包括彈性密封件，彈性 密封件在一對密封磨損環(huán)60、 62的表面37、 61上摩擦并與表面37、 61形成一密封，密封磨損環(huán)60、 62的方向向內的端部分別與軸承內 圏38、 40的方向向外的端部接合。密封部件58與密封部件52相似， 不再對其進行詳細描述。磨損環(huán)60的另一端被接收在環(huán)形墊環(huán)66的 沿軸向方向向外的端部中的圓柱形沉孔64中，環(huán)形墊環(huán)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關系被 接收在軸14的圓柱形肩部18上。沉孔64和磨損環(huán)60的外徑也形成 所需尺寸以提供干涉配合，以使得將磨損環(huán)60壓在墊環(huán)66中，墊環(huán) 66被精確加工以提供輪廓內表面70，當將軸承安裝在軸上時，輪廓內 表面70與圓角22的輪廓互補并與其接合。磨損環(huán)62的方向向外的端 部承靠在保持蓋30中的沉孔31上。
現在參考圖2，提供了軸承組件10的密封組件部分的詳圖?？梢?看到密封部件52包括大體上圓形的零件，其具有較大直徑的端部部分 48，端部部分48^皮壓在或安裝在外圏32中的互補沉孔17中。密封部 件52包括平行于端部部分48延伸的主圓柱形部分53，其中主圓柱形 部分53具有比端部部分48小的直徑。
內部圓形部分54垂直于主圓柱形部分53并朝著磨損環(huán)60向內延 伸。密封部件52的遠端55從內部圓形部分54伸出，與內部圓形部分 54成銳角。彈性密封件57安裝在遠端55上。彈性密封件57由橡膠 或合成橡膠復合物例如丁腈橡膠復合物構成。彈性密封件57包括主要 部分，該主要部分包括接收密封組件52的遠端55的開口。彈性密封 件57還包括底部圓形接觸凸緣59，其與兩個底部凸緣69橫向地隔開。 因而，在端部接觸凸緣59和底部接觸凸緣69之間存在間隔。
定子47是大體上圓柱形的零件，其具有較大直徑的外部部分49。外部部分49的外表面通過焊接、膠粘、造窩、干涉配合或其他合適的 方法固定到密封組件52的主圓柱形部分53的內表面。定子47還包括 第一中間部分51、第二中間部分88和內部部分90,第一中間部分51 平行于密封外殼52的部分54從外部部分49伸出，第二中間部分88 從第一中間部分51以銳角伸出，內部部分90從第二中間部分88伸出。 注意，在圖2的優(yōu)選實施例中，定子47的第一中間部分51與密封部 件外殼52的內部圓柱形部分54相鄰。還看到第二中間部分88在彈性 密封件57的形狀互補的部分附近經過。在定子47上存在第三中間部 分89;第三中間部分89從第二中間部分88到內部部分90成梯級狀 并有助于組裝的容易性?？梢钥吹蕉ㄗ?7的內部部分90平行于磨損 環(huán)60的外表面37延伸。可以看到內部部分卯終止于端部部分92。
可以看到轉子81是大體上圓柱形的零件，其具有較大直徑的外部 部分82。中間部分83從外部部分82伸出并大體上與其垂直。中間部 分83包括安裝在軸承內圏38的互補平面94上的大體上平的外部部分 93。轉子81的內部部分84從中間部分83伸出并大體上與其垂直。轉 子81的內部部分84具有，裝在磨損環(huán)60的外表面37上的外表面95。
轉子81的外表面95被焊接、粘接或干涉配合到磨損環(huán)60的外表 面37。巻邊或凸緣97或其他固定媒介可以位于轉子81的內部部分84 以固定到磨損環(huán)60的外表面37。磨損環(huán)60的外表面37中的溝槽98 幫助巻邊或凸緣97定位到外表面37。密封部件52、定子47和轉子 81的組合和構形幫助將潤滑劑保留在密封組件內。當轉子81內部部 分84和外部部分82繞定子47內部部分90旋轉時，潤滑劑從密封組 件內逸出所需的路徑是曲折的。優(yōu)選地，定子47內部部分90最少伸 入由轉子外部部分82和內部部分84形成的槽中大約一半的距離，但 該伸出程度可以從25%到75%或更多。彈性密封件57的存在進一步 限制潤滑劑離開密封組件。轉子81部分84和定子47部分90之間的 優(yōu)選間距是標稱0.030英寸，定子47部分卯和轉子81外部部分82 之間的優(yōu)選間距是標稱0:030英寸。應該懂得，密封部件52本身通常 由合適的鋼構成，轉子81和定子47也是如此。然而，具有一個或多個由工程塑料聚合物或熱塑性塑料如聚酯或復合材料構成的密封部件
52、轉子81或定子47也處于本發(fā)明的范圍內。
現在參考圖3,提供了軸承組件110的密封組件部分的第二實施 例的詳圖。可以看到密封部件152包括大體上圓形的零件，其具有較 大直徑的端部部分148，端部部分148被壓在或安裝在外圏132中的 互補沉孔117中。密封,件152包括平行于端部部分148延伸的主圓 柱形部分153,其中主圓柱形部分153具有比端部部分148小的直徑。
內部圓形部分154垂直于主圓柱形部分153并朝著磨損環(huán)160向 內延伸。密封部件152的有角度部分155從內部圓形部分154伸出， 與內部圓形部分154成銳角。彈性密封件157安裝在有角度部分155 的突起158上。彈性密封件157由橡膠或合成橡膠復合物例如丁腈橡 膠復合物構成。彈性密封件157包括主要部分，該主要部分包括接收 密封組件152的突起158的開口 。彈性密封件157還包括底部圓形接 觸凸緣159，其與兩個底部凸緣169橫向地隔開。因而，在端部接觸 凸緣159和底部接觸凸緣169之間存在間隔。
定子部件147是大體上圓柱形的零件，其具有帶鋸齒狀表面的外 部部分149。定子部件147從密封外殼152的有角度部分155伸出并 以相同的過程或操作形;成。；
可以看到轉子181是大體上圓柱形的零件，其具有較大直徑的外 部部分182。中間部分183從外部部分182伸出并大體上與其垂直。 中間部分183包括安裝在軸承內圏138的互補平面194上的大體上平 的外部部分193。轉子181的內部部分184從中間部分183伸出并大 體上與其垂直。轉子181的內部部分184具有安裝在磨損環(huán)160的外 表面137上的外表面195。
轉子181的外表面195被焊接、粘接或干涉配合到磨損環(huán)160的 外表面137。巻邊或凸緣197或其他固定媒介可以位于轉子181的中 間部分183和轉子181內部部分184的外表面195之間的拐角處以固 定到磨損環(huán)160的外表面137。磨損環(huán)160的外表面137中的溝槽198 幫助巻邊或凸緣197定位到外表面137。包括定子部件147和轉子181的密封部件152的組合和構形幫助 將潤滑劑保留在密封組件內。當轉子181內部部分184和外部部分182 繞定子147外部部分149旋轉時，潤滑劑從密封組件內逸出所需的路 徑是曲折的。優(yōu)選地，定子147外部部分149伸入由轉子外部部分182 和內部部分184形成的槽中大約一半的距離，但該伸出程度可以從 25%到75%或更多.。彈性密封件157的存在進一步限制潤滑劑離開密 封組件。轉子181部分184和定子147外部部分149之間的優(yōu)選間距 是標稱0.030英寸，定子147外部部分149和轉子181外部部分182 之間的優(yōu)選間距是標稱0.030英寸。應該懂得，密封外殼152本身通 常由合適的鋼構成，轉子181也是如此。然而，具有一個或多個由工 程熱塑性塑料如聚酯或復合材料構成的密封部件152、轉子181也處 于本發(fā)明的范圍內。
應該懂得，密封部件152和定子147可以是整體的部件。
權利要求
1. 一種滾柱軸承組件，包括內圈(cone)，其上具有方向向外的滾道，外圈(cup)，其上具有方向向內的滾道，內圈具有大體上平的、徑向向外的表面，外圈具有面向內的圓柱形沉孔，與所述內圈相鄰的磨損環(huán)，所述磨損環(huán)具有圓柱形的外表面，密封部分，其具有大體上圓柱形的構形，所述密封部分包括被接收在所述外圈的所述面向內的圓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，一彈性密封件固定到所述密封部分的所述第二端部部分，以使得所述彈性密封件接觸所述磨損環(huán)的所述圓柱形外表面，大體上圓柱形的轉子元件，所述轉子元件包括外部部分、中間部分和內部部分，所述轉子元件的內部部分具有固定到所述磨損環(huán)的圓柱形外表面上的外表面，和大體上圓柱形的定子元件，所述定子元件包括外部部分、中間部分和內部部分，所述定子元件的外部部分具有固定到或整體地模制到所述密封部分上的外表面，所述定子元件的內部部分在所述轉子元件的外部部分和內部部分之間延伸。
2. 如權利要求1所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元件 中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形結 構，并且其中所述轉子元件的中間部分具有大體上平的外表面，該外 表面鄰接所述內圏的大體上平的、徑向向外的表面。
3. 如權利要求l所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元件中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形結 構，并且其中所述定子元件的內部部分部分地延伸到所述轉子元件的 所述槽形結構中。
4，如權利要求l所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述彈性密封 件包括第一接觸凸緣，其延伸成與所述磨損環(huán)的圓柱形外表面接觸，和與所述第一接觸凸緣隔開的第二和第三接觸凸緣，其延伸成幾 乎與所述磨損環(huán)的圓柱形外表面接觸。
5. 如權利要求l所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子的中 間部分以向外的角度從所述外部部分伸出，和所述彈性密封件包括^^近所述定子的中間部分延伸的內緣。
6. 如權利要求1所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述磨損環(huán)的 圓柱形外表面包括溝槽(chamfer),并且所述轉子元件的中間部分包 括延伸到所述磨損環(huán)的溝槽中的突起。
7. —種軸承組件，包括 包括方向向外的滾道的軸承內圏，軸承外圏，其包括錐形的方向向內的滾道，所述滾道的位置與所 述軸承內圏滾道成徑向向外隔開的關系，并且滾動元件位于所述內滾 道與外滾道之間，所述軸承外圏具有面向內的圓柱形沉孔，墊環(huán)，其具有形成于其中的方向向內的沉孔，所述沉孔限定了軸向肩部，具有圓柱形外表面的磨損環(huán)，密封外殼，其具有以干涉關系被接收在所述軸承外圏的圓柱形沉 孔中的第一端部和一第二端部，彈性密封件固定到所述密封圏的所述 第二端部，所述彈性密封件接觸所述磨損環(huán)的圓柱形表面，大體上圓柱形的轉子元件，所述轉子元件包括外部部分、中間部 分和內部部分，和大體上圓柱形的定子元件，所述定子元件包括外部部分、中間所述定子元件的外部部分具有固定到或整體地模制到所述密封部 分上的外表面，所述定子元件的內部部分在所述轉子元件的外部部分和內部部分 之間延伸。
8. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元件 中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形結 構，并且其中所述轉子元件的中間部分具有大體上平的外表面，該外 表面鄰接所述內圏的大體上平的、徑向向外的表面。
9. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元件 中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形結 構，并且其中所述定子元件的內部部分部分地延伸到所述轉子元件的 所述槽形結構中。
10. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述彈性密 封件包括第一接觸凸緣，其延伸成與所述磨損環(huán)的圓柱形外表面接觸，和與所述第一接觸凸緣隔開的第二和第三接觸凸緣，其中所述第 二和第三接觸凸緣延伸成幾乎與所述磨損環(huán)的圓柱形外表面接觸。
11. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子的 中間部分以銳角從所述外部部分伸出，并且所述彈性密封,件包括幾乎平行于所述定子的中間部分延伸的 內緣，其中所述彈性密封件的內緣接近所述定子的中間部分。
12. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述磨損環(huán) 的圓柱形外表面包括溝槽，并且所述轉子元件的中間部分包括延伸到 所述磨損環(huán)的溝槽中的突起。
13. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子元0.03英大約是0.03英寸。
14. 如權利要求7所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子元 件的內部部分最少伸入所述轉子元件的槽形結構中大約一半的距離。
15. —種滾柱軸承組件，包括 內圏，其上具有方向向外的滾道， 外圏，其上具有方向向內的滾道， 內圏具有大體上平的、徑向向外的表面， 外圏具有面向內的圓柱形沉孔，與所述內圏相鄰的磨損環(huán)，所述磨損環(huán)具有圓柱形的外表面， 密封部分，其具有大體上圓柱形的構形，所述密封部分包括被接 收在所述外圏的所述面，向內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， 一彈性密封件固定到所述密封部分的所述第二 部分，以使得所述彈性密封件接觸所述磨損環(huán)的所述圓柱形外表面，大體上圓柱形的轉子元件，所述轉子元件包括外部部分、中間部 分和內部部分，所述轉子元件的內部部分具有固定到所述磨損環(huán)的圓柱形外表面 上的外表面，和大體上圓柱形的定子元件，所述定子元件從所述密封部分的第 二部分伸出，所述定子元件在所述轉子元件的外部部分和內部部分之間延伸。
16. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元 件中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形 結構，并且其中所述轉子元件的中間部分具有大體上平的外表面，該外 表面鄰接所述內圏的大體上平的、徑向向外的表面。
17. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述轉子元 件中間部分大體上垂直于所述外部部分和所述內部部分，以形成槽形結構，所述槽形結構中。
18. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述彈性密 封件包括第一接觸凸緣，其延伸成與所述磨損環(huán)的圃柱形外表面接觸，和與所述第一接觸凸緣隔開的第二和第三接觸凸緣，其延伸成幾 乎與所述磨損環(huán)的圓柱形外表面接觸。
19. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述彈性密 封件安裝到所述密封部分的突起上。
20. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述磨損環(huán) 的圓柱形外表面包括溝槽，并且所述轉子元件包括延伸到所述磨損環(huán) 的溝槽中的突起。
21. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述密封部 分和定子被制造為一個部件。
22. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子元 件的內部部分和所述轉于元件的外部部分之間的間隔大約是0.03英大約是0.03英寸。
23. 如權利要求15所述的滾柱軸承組件，其特征在于所述定子元 件的內部部分最少伸入所述轉子元件的槽形結構中大約一半的距離。
全文摘要
提供了一種具有滾柱軸承的軸承組件，其具有安裝在車軸的軸頸部周圍的內滾道。外滾道與內滾道結合以接收滾柱元件。墊環(huán)被定中心到軸圓角。環(huán)形的磨損環(huán)位于內座圈和墊環(huán)之間。在磨損環(huán)和支承外滾道之間提供改進的潤滑密封裝置。
文檔編號F16C33/78GK101418831SQ20081008107
公開日2009年4月29日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權日2007年3月16日
發(fā)明者A·J·斯克盧特, D·W·香農, K·費希爾, M·梅森, P·A·哈伯德 申請人:阿母斯替德鐵路公司