專利名稱：滾子軸承密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抗摩擦軸承，更特別地，在一個(gè)實(shí)施方式中，涉及圓錐滾子軸承。
背景技術(shù)：
抗摩擦軸承(通常也稱做滾子接觸軸承)，例如球軸承和圓錐滾子軸承，通常用在 各種工業(yè)設(shè)備中?？鼓Σ凛S承一般是預(yù)先組裝好銷售的，以備于壓配合到軸或車軸的軸頸 上。潤(rùn)滑劑(例如油或脂)涂敷到軸承的滾子上以將摩擦和磨損減到最小。潤(rùn)滑劑的 量和品質(zhì)對(duì)軸承壽命有顯著的影響。利用將潤(rùn)滑劑泄漏和環(huán)境污染物的侵入減到最少的軸 承端密封件可以延長(zhǎng)軸承使用壽命。端密封件在使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷惡化，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)構(gòu)的彈性體材料容易受到這種密 封件遇到的摩擦損耗的影響。密封效力的降低或喪失加速了潤(rùn)滑劑流失、污染物侵入，最終 加速軸承惡化和失效。一種具有更長(zhǎng)壽命和在使用期間具有更緊密封的端密封件設(shè)計(jì)可以 實(shí)現(xiàn)預(yù)防性和校正性的維修成本的顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
提出了一種具有新穎的軸承端密封件的軸承組件。所述軸承端密封件包括外密封 殼，該外密封殼與內(nèi)密封殼緊密間隔配合地工作以建立兩種密封件(1)類似于迷宮式密 封件的運(yùn)動(dòng)密封件；(2)接觸或摩擦式密封件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種固定到軸上的軸承組件，所述軸具有與自由 端隔開(kāi)的肩部、在肩部與自由端之間的直徑比所述軸小的軸頸以及從軸頸延伸到肩部的倒 圓部，該軸承組件包括軸承外圈，其具有徑向向內(nèi)的外滾道；固定到軸頸上的軸承內(nèi)圈， 該軸承內(nèi)圈具有徑向向外的內(nèi)滾道；約束在軸承外圈的外滾道與軸承內(nèi)圈的內(nèi)滾道之間的 多個(gè)滾子；內(nèi)密封殼，具有固定到軸承內(nèi)圈的內(nèi)圓柱形部；與內(nèi)圓柱形部平行的外圓柱形 部；以及從內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部軸向向外延伸到內(nèi)密封殼的外圓柱形部的中間環(huán)形部； 外密封殼，具有固定到軸承外圈的外圓柱形部；與外圓柱形部平行的內(nèi)圓柱形部；連接外 圓柱形部與內(nèi)圓柱形部的外環(huán)形部；自內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部基本垂直延伸的內(nèi)環(huán)形部； 固定到外密封殼的內(nèi)圓柱形部的密封體，該密封體基本垂直于內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部延 伸；其中，內(nèi)密封殼的中間環(huán)形部和外圓柱形部在軸向上位于外密封殼的內(nèi)圓柱形部和內(nèi) 環(huán)形部的內(nèi)側(cè)并與外密封殼的內(nèi)圓柱形部和內(nèi)環(huán)形部緊密間隔地配合以形成一通道。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種固定到軸上的軸承組件，所述軸具有與自 由端隔開(kāi)的肩部、在肩部與自由端之間的直徑比所述軸小的軸頸以及從軸頸延伸到肩部的 倒圓部，該軸承組件包括軸承外圈，其具有徑向向內(nèi)的外滾道；固定到軸頸的軸承內(nèi)圈， 該軸承內(nèi)圈具有徑向向外的內(nèi)滾道；約束在軸承外圈的外滾道與軸承內(nèi)圈的內(nèi)滾道之間的 多個(gè)滾子；外密封殼，具有固定到軸承外圈的外圓柱形部；與外圓柱形部平行的內(nèi)圓柱形 部；連接外密封殼的外圓柱形部與外密封殼的內(nèi)圓柱形部的外環(huán)形部；自外密封殼的內(nèi)圓柱形部基本垂直延伸的內(nèi)環(huán)形部；內(nèi)密封殼，具有固定到軸承內(nèi)圈的第一圓柱形部；與第 一圓柱形部平行的第二圓柱形部，該第二圓柱形部具有與外密封殼緊密間隔的遠(yuǎn)端；連接 內(nèi)密封殼的第一圓柱形部和內(nèi)密封殼的第二圓柱形部的第一環(huán)形部；固定到外密封殼的內(nèi) 環(huán)形部的密封體，該密封體延伸到內(nèi)密封殼的第一圓柱形部；其中，內(nèi)密封殼的第一環(huán)形部 在軸向上位于外密封殼的內(nèi)環(huán)形部的外側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述外密封殼和內(nèi)密封殼形成了從軸承的被潤(rùn)滑的內(nèi)部(即 軸承腔)延伸到軸承的外部的通道。所述通道能夠使轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承組件元件和非轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承 組件元件關(guān)于彼此運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將潤(rùn)滑劑流失減到最少。所述外密封殼是非轉(zhuǎn)動(dòng)元件，固定到軸承組件的非轉(zhuǎn)動(dòng)部(例如軸承外圈)上。所 述內(nèi)密封殼固定到軸承內(nèi)圈并且隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述通道的緊密間隔的彎曲路徑和由使內(nèi)密封 殼轉(zhuǎn)動(dòng)(即旋轉(zhuǎn))施加的流體剪力形成了迷宮狀的密封件。利用接觸式密封件進(jìn)一步減少了所述迷宮狀密封件不能擋住的通道中的任何潤(rùn) 滑劑泄漏。在一個(gè)實(shí)施方式中，彈性密封體固定到外密封殼并推向內(nèi)密封殼以從外部基本 密封軸承組件的內(nèi)部。在該實(shí)施方式中，所述彈性體從外密封殼延伸以垂直地接觸磨損表


在附圖中描述并圖示了所述軸承組件的各個(gè)實(shí)施方式。這些圖只是作為示例提供 的，并不旨在認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在這些附圖中通過(guò)示例并非限制性地圖示了所 述軸承組件，其中圖1是所述軸承組件的示例性第一實(shí)施方式的剖視圖；圖2是圖1的示例性第一實(shí)施方式的放大剖視圖；圖3是圖1和圖2中示出的示例性軸承組件的端密封件的細(xì)節(jié)剖視圖；圖4是所述軸承組件的示例性第二實(shí)施方式的剖視圖；圖5是圖4中示出的示例性第二實(shí)施方式的放大剖視圖；圖6是圖4和圖5中示出的示例性第二實(shí)施方式的端密封件的細(xì)節(jié)剖視圖；以及圖7是圖4、圖5和圖6中示出的示例性第二實(shí)施方式的密封體的細(xì)節(jié)剖視圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，示出了一種示例性軸承組件10。在該第一實(shí)施方式中，所述軸承組件 10是在鐵路設(shè)施中常用的那種圓錐滾子軸承組件，用來(lái)支撐低摩擦的有軌車(railcar)車 輪。但是，在接下來(lái)的實(shí)施方式中描述的軸承組件可以適于用在許多其他常見(jiàn)的工業(yè)設(shè)施 中。因此，下面結(jié)合用于有軌車車輪的圓錐滾子軸承組件對(duì)軸承組件進(jìn)行闡述和描述只是 為了方便的目的。此外，盡管在這些圖中描述和圖示的實(shí)施方式涉及的是圓錐滾子軸承組 件，但是所描述并要求保護(hù)的新穎的軸承組件對(duì)于抗摩擦軸承基本是通用的。所述軸承組件10在安裝到軸14 (例如有軌車車軸)的軸頸12上之前一般是預(yù)先 組裝好的。在軸14的自由端處，軸頸12以稍微圓錐形的、逐漸變細(xì)的導(dǎo)向部18終止以便 于該軸承組件10安裝到軸頸上。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述軸承組件10壓配合在所述軸頸 12上，所述軸頸加工成與所述軸承組件具有非常緊密的公差以精確地適應(yīng)所述壓配合。所述軸頸12在其內(nèi)端以延伸到軸14上的肩部17上的預(yù)定輪廓的倒圓部16終止。墊圈22 抵靠軸承組件10和肩部17，以固定軸承組件10阻止其向內(nèi)軸向移動(dòng)(“向內(nèi)”和“向外” 是相對(duì)于軸的中心沿著軸的軸線而言的)。具有多個(gè)孔(未示出)的軸承保持蓋20利用具有螺帽的螺釘或螺栓21安裝在軸 14的自由端上。該軸承保持蓋20將軸承組件10夾緊在軸14上的適當(dāng)位置上。所述軸承組件10包括整體式的軸承外圈31，軸承外圈的內(nèi)表面上具有一對(duì)鄰接 的在徑向上面向內(nèi)的外滾道32，34 (每個(gè)外滾道各鄰接軸承外圈的一個(gè)端部)。軸承內(nèi)圈38，40包括約束滾子42，44的內(nèi)圈后擋邊53，55和內(nèi)圈前擋邊57，59， 內(nèi)圈后擋邊53，55和內(nèi)圈前擋邊57，59形成了徑向上面向外的內(nèi)滾道M，56。軸承外圈31 上的外滾道32，34分別與軸承內(nèi)圈38，40上的內(nèi)滾道M，56協(xié)同作用來(lái)約束和支撐兩排圓 錐滾子42，44。中心隔離片47位于軸承內(nèi)圈38，40之間以保持內(nèi)圈關(guān)于彼此的精確間隔位置并 容許適當(dāng)?shù)妮S承橫向間隙。在一些實(shí)施方式中，保持架46，48控制滾子42，44的間距以保 持滾子之間的相對(duì)位置。端密封件50，52覆蓋軸承組件10的每個(gè)端部，更具體地，覆蓋軸承組件的每個(gè)端 部上的軸承外圈和軸承內(nèi)圈。這些端密封件50，52保護(hù)軸承防止污染物侵入并且將潤(rùn)滑劑 泄漏減到最少?，F(xiàn)參見(jiàn)圖2，示出了圖1的端密封件50，52的一個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)視圖。軸承組件 的兩側(cè)上的端密封件50，52是相同的并且以相同的方式操作。因此，圖2是對(duì)軸承組件的 任一側(cè)上的端密封件的描述，將不提供對(duì)另一端密封件的進(jìn)一步的詳細(xì)討論。所述端密封件52包括外密封殼60和內(nèi)密封殼80。外密封殼60和內(nèi)密封殼80以 緊密間隔的關(guān)系工作以把外部污染物排除在外并防止?jié)櫥瑒妮S承組件10泄漏。緊密間 隔的外密封殼60和內(nèi)密封殼80構(gòu)成了兩種密封(1)類似于迷宮式密封的密封，和(2)接 觸式密封。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述外密封殼60通過(guò)干涉配合或其他合適的方法固定到軸 承組件10的固定(即不轉(zhuǎn)動(dòng)的)側(cè)。例如，在該實(shí)施方式中，所述外密封殼60具有連接到 軸承外圈31的大直徑的、外圓柱形部64。外圓柱形部64的外表面上的保持唇邊65適于卡 入軸承外圈31上的底切的保持槽37中。這種設(shè)計(jì)允許外密封殼60可釋放地保持在軸承 組件10上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，外圓柱形部64可以壓配合到軸承外圈31的擴(kuò)孔35中。所述內(nèi)密封殼80固定到軸承內(nèi)圈40并且隨軸頸12轉(zhuǎn)動(dòng)。在該實(shí)施方式中，所述 內(nèi)密封殼80具有內(nèi)圓柱形部81，該內(nèi)圓柱形部81的內(nèi)徑設(shè)計(jì)成具有能夠與軸承內(nèi)圈40干 涉配合的尺寸以允許內(nèi)圓柱形部81壓配合在內(nèi)圈的外徑周圍。所述軸承組件10在由廠商出貨之前一般是預(yù)潤(rùn)滑的。在軸承組件10中最常用的 潤(rùn)滑劑25是油脂。在組裝期間，一般將油脂涂敷到滾子和密封體70上。所述內(nèi)密封殼60 構(gòu)成了潤(rùn)滑劑貯存器26并且還可以塞滿油脂。潤(rùn)滑劑貯存器沈確保了將足夠的潤(rùn)滑劑涂 敷到滾子和與滾子接觸的表面上。在理解了軸承組件10和端密封件50，52的總體結(jié)構(gòu)之后，下面詳細(xì)討論內(nèi)密封殼 80與外密封殼60的將潤(rùn)滑劑泄漏減到最少并且將外部污染物排除在外的協(xié)作關(guān)系。參見(jiàn)圖3，示出了圖2的示例性端密封件52的放大剖視圖。所述外密封殼60除了外圓柱形部64之外還具有平行于所述外圓柱形部64延伸的較小直徑的內(nèi)圓柱形部62。 將外圓柱形部64連接到內(nèi)圓柱形部62的是外環(huán)形部63。自內(nèi)圓柱形部62徑向向內(nèi)延伸 并垂直于軸頸的是內(nèi)環(huán)形部61。密封體70安裝在內(nèi)環(huán)形部61的遠(yuǎn)端66處。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述密封體70是模制在遠(yuǎn)端66上并且永久結(jié)合在遠(yuǎn)端66上 的。密封體70徑向向內(nèi)延伸，接觸內(nèi)密封殼80。內(nèi)密封殼80為提供了供密封體70接觸、 從而形成將外部污染物排除在外并限制潤(rùn)滑劑泄漏的密封的延伸表面。由內(nèi)密封殼80形 成的磨損表面省去了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中常見(jiàn)的磨損環(huán)的需求。如上所述，內(nèi)密封殼80的內(nèi)圓柱形部81壓配合到軸承內(nèi)圈的外徑上。該內(nèi)圓柱 形部81具有軸向上向外(“軸向上向外”和“軸向上向內(nèi)”均是相對(duì)于軸承組件中心沿著 軸的軸線而言的)、基本與內(nèi)圈后表面平齊的第一端。所述內(nèi)密封殼80還具有平行于內(nèi)圓柱形部81延伸的較大直徑的外圓柱形部83， 該外圓柱形部83具有軸向上向內(nèi)的第二端。中間環(huán)形部82將內(nèi)圓柱形部81與外圓柱形 部83連接，所述中間環(huán)形部82從內(nèi)圓柱形部81傾斜地、軸向上向外地延伸到外圓柱形部 83。所述中間環(huán)形部82與外圓柱形部83 —起構(gòu)成了用作外側(cè)潤(rùn)滑劑貯存器M的并在軸 向上向內(nèi)的環(huán)形容積。內(nèi)密封殼80與外密封殼60的其中一個(gè)幾何關(guān)系是外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61基 本垂直于內(nèi)密封殼80的內(nèi)圓柱形部81。這使得密封體70也基本垂直于內(nèi)圓柱形部81取向。所述外密封殼60和內(nèi)密封殼80緊密間隔(closely spaced)或者說(shuō)間隔是微小 的。就徑向方向而言，內(nèi)密封殼80的外圓柱形部83位于外密封殼60的內(nèi)圓柱形部62內(nèi) 側(cè)。內(nèi)密封殼80的外圓柱形部83與外密封殼60的內(nèi)圓柱形部62緊密間隔。就軸向方向 而言，所述中間環(huán)形部82在外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61內(nèi)側(cè)延伸。內(nèi)密封殼80的中間環(huán) 形部82與外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61緊密間隔并且與從所述遠(yuǎn)端66延伸的密封體70的 互補(bǔ)輪廓緊密間隔。隨軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)密封殼80的關(guān)于非轉(zhuǎn)動(dòng)外密封殼60的運(yùn)動(dòng)形成了通道98的轉(zhuǎn)動(dòng) 側(cè)(內(nèi)密封殼側(cè))和通道的固定側(cè)(外密封殼側(cè))。這種相對(duì)的運(yùn)動(dòng)在通道中的潤(rùn)滑劑中 產(chǎn)生剪切應(yīng)力，阻止了潤(rùn)滑劑從軸承組件的流失。在該實(shí)施方式中，通道98是回旋的并且形成了彎曲的流體流動(dòng)路徑。內(nèi)密封殼80 的外圓柱形部83和中間環(huán)形部82構(gòu)成了通道98的內(nèi)密封殼側(cè)。與內(nèi)密封殼80緊密間隔 并協(xié)同作用的是外密封殼60。外密封殼60的內(nèi)圓柱形部62和內(nèi)環(huán)形部61構(gòu)成了通道98 的外密封殼側(cè)。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，通道98開(kāi)始于緊密間隔的、外密封殼60的內(nèi)圓柱形部 62和內(nèi)密封殼80的外圓柱形部83。通道98的在外密封殼60的內(nèi)圓柱形部62與內(nèi)密封 殼80的外圓柱形部83之間的這一部分在一個(gè)實(shí)施方式中具有0. 030英寸的名義間隙。通 道98在外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61與內(nèi)密封殼80的中間環(huán)形部82之間繼續(xù)。通道98在 內(nèi)密封殼80的中間環(huán)形部82與密封體70之間進(jìn)一步繼續(xù)。通道98的在內(nèi)密封殼80與 密封體70之間的這一部分在一個(gè)實(shí)施方式中具有0. 050英寸的名義間隙。由于彎曲的通道98，由于流動(dòng)路徑從軸向上向外改變到基本上軸向上向內(nèi)、然后 在潤(rùn)滑劑接近密封體時(shí)流動(dòng)路徑再次改變到軸向上向外，因此阻止了潤(rùn)滑劑流動(dòng)。這樣，任何潤(rùn)滑劑的泄漏都必須通過(guò)密封體70溢出。在一個(gè)實(shí)施方式中，密封體70 —般是由具有合適密度和硬度的彈性體材料或橡 膠狀材料一體模制的環(huán)狀件，所述的密度和硬度可以針對(duì)具體的應(yīng)用而選擇，這一點(diǎn)為現(xiàn) 有技術(shù)所公知。例如，密封體70的結(jié)構(gòu)常用的材料包括丁腈橡膠(NBR)、氟橡膠(Viton)、 硅橡膠等等。但是，密封體70可以由非彈性體材料(例如氈、熱塑性和熱固性聚合物)或 者是材料的結(jié)合(例如織物加強(qiáng)彈性體材料)構(gòu)造。由彈性體材料構(gòu)造的密封件對(duì)于提供彈性密封是有用的。密封體的彈性迫使密封 體70抵靠?jī)?nèi)圓柱形部81的圓柱形表面來(lái)阻止?jié)櫥瑒┬孤?。在一個(gè)實(shí)施方式中，密封體70 可以具有附加的液力學(xué)元件和設(shè)計(jì)特征以加強(qiáng)密封能力。例如，所示出的密封體70具有灰塵密封部77和潤(rùn)滑劑密封部78。所述灰塵密封 部77和潤(rùn)滑劑密封部78由通過(guò)外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61的中心的假想中心線基本等分。 灰塵密封部77具有一系列沿周向延伸的、徑向向內(nèi)突出的凸出部，其構(gòu)成了主灰塵密封件 71、次級(jí)灰塵密封件72和輔助灰塵密封件73。潤(rùn)滑劑密封部具有軸向上向內(nèi)延伸的潤(rùn)滑劑 密封件以接觸內(nèi)圓柱形部81。這里所述的新的端密封件允許密封體70的灰塵密封部77與潤(rùn)滑劑密封部78在 內(nèi)密封殼80上施加基本均等的密封力。由于外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61基本垂直于內(nèi)密 封殼80的內(nèi)圓柱形部81延伸，所以密封體使得灰塵密封部77和潤(rùn)滑劑密封部78在內(nèi)圓 柱形部81上施加基本均等的密封壓力。此外，由于潤(rùn)滑劑密封部78和灰塵密封部77垂直 接近密封表面(即內(nèi)圓柱形部81的圓柱形表面)，所以所述潤(rùn)滑劑密封部78和灰塵密封部 77可以設(shè)計(jì)成具有固有的剛性，以將密封力最大并使密封體70的撓曲最小。正如從圖3可以觀察到的，密封體70的假想中心線基本將密封體70對(duì)稱等分為 外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61的軸向外側(cè)上的灰塵密封件與軸向內(nèi)側(cè)上的潤(rùn)滑劑密封件。由 于密封體70以及所施加的中心線力的的幾何對(duì)稱性，通過(guò)外密封殼60的內(nèi)環(huán)形部61作用 在密封體70的中心線上的阻力在灰塵密封件和潤(rùn)滑劑密封件上產(chǎn)生了基本相等的力。相反，一般在現(xiàn)有技術(shù)中的密封體中存在的懸臂式密封體具有在懸臂的大約中點(diǎn) 處的灰塵密封件和朝向懸臂的自由端的潤(rùn)滑劑密封件。這樣，根據(jù)灰塵密封件或潤(rùn)滑劑密 封件距離密封體安裝位置(即懸臂的固定點(diǎn))的距離，不同的力施加到了灰塵密封件和潤(rùn) 滑劑密封件上。由密封體70的灰塵密封件和潤(rùn)滑劑密封件產(chǎn)生的密封力與這些現(xiàn)有技術(shù) 的設(shè)計(jì)相比可以被更精密地控制。此外，密封體70由于其分叉的本體以及延伸成單獨(dú)的灰塵密封件部分和潤(rùn)滑劑 密封件部分，所以具有更短的更緊湊的密封體，對(duì)灰塵密封件部77和潤(rùn)滑劑密封件部78提 供了更大的剛性。這種設(shè)計(jì)減小了密封體的每個(gè)部分上的撓曲，在使用期間有助于在內(nèi)圓 柱形部81的表面上保持恒定的密封力。但是，如果需要，為了進(jìn)一步增加密封體70上的力，機(jī)械彈簧例如環(huán)狀螺旋彈簧 或夾緊盤簧可以支撐密封體。所述彈簧設(shè)計(jì)成在密封體與內(nèi)密封殼之間保持持續(xù)的、受控 的密封壓力。在專利號(hào)是No. 5186548、名稱是“Bearing Shaft Seal”、于1993年2月16 日授權(quán)給Sink的美國(guó)專利中描述了這種彈簧組件的示例，通過(guò)引用將其全文并入于此。參見(jiàn)圖4，示出了端密封件的示例性第二實(shí)施方式。端密封件的該第二實(shí)施方式具 有彈簧96用于增加密封體70上的密封力。除了端密封件50，52的結(jié)構(gòu)之外，圖4中圖示的軸承組件10與圖1中描述和圖示的相同。參見(jiàn)圖5，示出了圖4的端密封件52的第二實(shí)施方式的放大細(xì)節(jié)視圖。圖5中圖 示的端密封件50，52與圖1中的端密封件類似，因?yàn)槎呔哂蟹謩e連接到軸承內(nèi)圈38，40 和軸承外圈31的內(nèi)密封殼和外密封殼。該示例性的第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式之間的一個(gè)明顯區(qū)別是在密封體70上 的彈簧96的使用，以在內(nèi)密封殼80上施加更大的密封壓力。在該第二實(shí)施方式中，圍繞密 封體70的外表面沿周向定位的彈簧保持槽79約束所述彈簧96。這使得所述彈簧96 (例如 環(huán)狀螺旋彈簧(garter spring))在密封體70上施加力，特別是在潤(rùn)滑劑密封件74上施加 力。參見(jiàn)圖6，示出了圖5的示例性的第二實(shí)施方式端密封件的細(xì)節(jié)視圖。正如在圖6 中看出的，外密封殼60與圖2中示出的第一實(shí)施方式完全相同。但是，內(nèi)密封殼80具有顯 著不同的設(shè)計(jì)。內(nèi)密封殼80具有基本圓柱形的形狀。內(nèi)密封殼80具有第一圓柱形部84，該第一 圓柱形部84的內(nèi)徑設(shè)計(jì)成具有使得第一圓柱形部84壓配合在軸承內(nèi)圈周圍的尺寸。所述 第一圓柱形部84具有或者說(shuō)始自軸向向外延伸的、基本與軸承內(nèi)圈平齊的第一端。所述內(nèi)密封殼80還包括較大直徑的第二圓柱形部86，其具有與外密封殼緊密間 隔的自由的第二端88。所述第二圓柱形部和第一圓柱形部84由軸向上位于外密封殼60的 內(nèi)環(huán)形部61外側(cè)的第一環(huán)形部85連接。內(nèi)密封殼80基本環(huán)繞密封體70，保護(hù)其免受外部 污染物影響并且保護(hù)彈性密封件防止其物理磨損。參見(jiàn)圖7，示出了用于圖4-6中示出的端密封件實(shí)施方式的密封體70的細(xì)節(jié)透視 圖。在該實(shí)施方式中，密封體70在密封體的一個(gè)端部上具有潤(rùn)滑劑密封件74 ；在密封體的 另一個(gè)端部上具有三個(gè)灰塵密封件。在一個(gè)實(shí)施方式中，潤(rùn)滑劑密封件74在軸向上向內(nèi)并且被彈性地抵靠到內(nèi)密封 殼上以阻止?jié)櫥瑒妮S承組件流失?？梢詫⒏鞣N設(shè)計(jì)結(jié)合到潤(rùn)滑劑密封件74中以增強(qiáng)密 封件性能，以將潤(rùn)滑劑流失減到最少。這包括使用軸向向外遠(yuǎn)離密封件74定位的液力學(xué)表 面94和位于潤(rùn)滑劑密封件74軸向內(nèi)側(cè)的潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95的使用。這些潤(rùn)滑劑密封件 設(shè)計(jì)在專利號(hào)是 No. 5511886、名稱是“Bearing Seal with OilDeflectors”、于 1996 年 4 月30日授權(quán)給Sink的美國(guó)專利中有詳細(xì)的描述，通過(guò)引用將其全文并入于此。潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95設(shè)計(jì)成將軸向上向內(nèi)、臨近于潤(rùn)滑劑密封件74的區(qū)域內(nèi)的潤(rùn) 滑劑減到最少。潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95在周向上圍繞密封體70排列并且徑向向內(nèi)延伸。如同 葉輪一樣，潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95迫使靠近潤(rùn)滑劑密封件74的潤(rùn)滑劑回到第三環(huán)形室93。由 內(nèi)密封殼80帶動(dòng)的潤(rùn)滑劑撞在凸出的潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95上，被改變方向從潤(rùn)滑劑密封件 74回到環(huán)形室93，減少了潤(rùn)滑劑在潤(rùn)滑劑密封件下方的泄漏。與潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置95類似，液力學(xué)表面94是固定的并且使?jié)櫥瑒┱鄯祷剌S承組 件10中。液力學(xué)表面94在周向上圍繞密封體70定位，且位于潤(rùn)滑劑密封件74的軸向外 部。徑向向內(nèi)凸出的液力學(xué)表面94具有軸向上面向內(nèi)的曲面。由轉(zhuǎn)動(dòng)的磨損環(huán)施加的粘 性剪切力所帶動(dòng)的潤(rùn)滑劑撞擊這些液力學(xué)表面94。液力學(xué)表面94使?jié)櫥瑒└淖兎较颍谳S 向上遠(yuǎn)離潤(rùn)滑劑密封件74，進(jìn)入軸承腔。除了潤(rùn)滑劑密封件74之外，密封體70具有多個(gè)灰塵密封件，用于將侵入軸承組件的污染物減到最少。抵抗外部污染物的第一道防線是主灰塵密封件71。主灰塵密封件71 在密封體70的軸向向外的端部處軸向向外延伸。所述主灰塵密封件71是接觸密封件，抵 靠著內(nèi)密封殼的第一圓柱形部84的外表面延伸并且刮擦該外表面。緊鄰主灰塵密封件71并在軸向上在主灰塵密封件71內(nèi)側(cè)的是軸向上向外延伸的 次級(jí)灰塵密封件72。該次級(jí)灰塵密封件72可以與第一圓柱形部84接觸或者緊密間隔。所 述主灰塵密封件71和次級(jí)灰塵密封件72組合操作以將污染物排除在軸承組件之外。軸向上在次級(jí)灰塵密封件72內(nèi)側(cè)的是輔助灰塵密封件73。在一個(gè)實(shí)施方式中，所 述輔助灰塵密封件73是緊密間隔的非接觸密封件。但是，在另一個(gè)實(shí)施方式中，該輔助灰 塵密封件73可以接觸第一圓柱形部84。所述輔助灰塵密封件73可用于阻止從次級(jí)灰塵密 封件72逃逸過(guò)來(lái)的顆粒污染物?；覊m密封裝置的有效性由在灰塵密封件與潤(rùn)滑劑密封件之間形成的環(huán)形室得到 進(jìn)一步加強(qiáng)。第一環(huán)形室91形成在主灰塵密封件71和次級(jí)灰塵密封件72之間。類似地， 第二環(huán)形室92形成在次級(jí)灰塵密封件72與輔助灰塵密封件73之間。最后，第三環(huán)形室93 形成在輔助灰塵密封件73與潤(rùn)滑劑密封件74之間。除了由灰塵密封件形成的屏障之外，環(huán)形室中的潤(rùn)滑劑會(huì)牽制污染物并阻止污染 物移動(dòng)。所述環(huán)形室一般是預(yù)先塞滿合適潤(rùn)滑劑(例如油脂)的。進(jìn)入軸承組件的污染物 因?yàn)闈?rùn)滑劑的實(shí)體存在而被阻擋。此外，油脂作為牽制媒介來(lái)俘獲污染物并阻止污染物的進(jìn)一步移動(dòng)。盡管上面的對(duì)于密封體灰塵密封件和潤(rùn)滑劑密封件以及液力學(xué)表面和潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn) 向裝置的描述都是針對(duì)如圖4-6中示出的第二實(shí)施方式的密封體70進(jìn)行的，但是這些設(shè)計(jì) 特征可以在圖1-3中示出的第一實(shí)施方式的密封體70上實(shí)施。雖然利用幾個(gè)特殊的實(shí)施方式已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是這些實(shí)施方式是示 例性的而非限制性的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以對(duì)這些實(shí)施方式的每個(gè)做出各種修改 和添加。因此，本發(fā)明不應(yīng)該受到上面的描述和作為示例提供的特殊實(shí)施方式的限制。而 本發(fā)明應(yīng)該僅由后面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種固定到軸上的軸承組件，所述軸具有與自由端隔開(kāi)的肩部、在肩部與自由端之 間的直徑比所述軸小的軸頸以及從軸頸延伸到肩部的倒圓部，該軸承組件包括軸承外圈，其具有徑向向內(nèi)的外滾道；固定到軸頸上的軸承內(nèi)圈，該軸承內(nèi)圈具有徑向向外的內(nèi)滾道； 約束在軸承外圈的外滾道與軸承內(nèi)圈的內(nèi)滾道之間的多個(gè)滾子； 內(nèi)密封殼，具有固定到軸承內(nèi)圈的內(nèi)圓柱形部；與內(nèi)圓柱形部平行的外圓柱形部；以 及從內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部軸向向外延伸到內(nèi)密封殼的外圓柱形部的中間環(huán)形部；外密封殼，具有固定到軸承外圈的外圓柱形部；與外圓柱形部平行的內(nèi)圓柱形部；連 接外圓柱形部與內(nèi)圓柱形部的外環(huán)形部；自內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部基本垂直延伸的內(nèi)環(huán)形 部；固定到外密封殼的內(nèi)圓柱形部的密封體，該密封體基本垂直于內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部 延伸；其中，內(nèi)密封殼的中間環(huán)形部和外圓柱形部在軸向上位于外密封殼的內(nèi)圓柱形部和內(nèi) 環(huán)形部的內(nèi)側(cè)并與外密封殼的內(nèi)圓柱形部和內(nèi)環(huán)形部緊密間隔地配合以形成一通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承組件，其中所述密封體包括 灰塵密封件部；和潤(rùn)滑油密封件部；其中所述潤(rùn)滑油密封件部在軸向上向內(nèi)延伸，灰塵密封件部在軸向上向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承組件，其中灰塵密封件部還包括 主灰塵密封件；在軸向上置于主灰塵密封件的內(nèi)側(cè)的次級(jí)灰塵密封件；和 在軸向上置于次級(jí)灰塵密封件的內(nèi)側(cè)的輔助灰塵密封件；其中主灰塵密封件、次級(jí)灰塵密封件和輔助灰塵密封件自灰塵密封件部徑向向內(nèi)延伸 以接觸內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括徑向向內(nèi)延伸的潤(rùn)滑 劑密封件以接觸內(nèi)密封殼的內(nèi)圓柱形部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括在軸向上置于潤(rùn)滑劑 密封件內(nèi)側(cè)的多個(gè)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括在軸向上置于潤(rùn)滑劑 密封件外側(cè)的多個(gè)液力學(xué)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承組件，其中內(nèi)密封殼的外圓柱形部和中間環(huán)形部構(gòu)成了 軸向向內(nèi)延伸的環(huán)形容積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承組件，還包括固定在所述倒圓部周圍的墊圈，用于固定軸承組件阻止其軸向向內(nèi)移動(dòng)；以及 固定到軸的自由端的軸承保持蓋，用于固定軸承組件阻止其軸向向外移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承組件，還包括將多個(gè)滾子分開(kāi)的保持架。
10.一種固定到軸上的軸承組件，所述軸具有與自由端隔開(kāi)的肩部、在肩部與自由端之 間的直徑比所述軸小的軸頸以及從軸頸延伸到肩部的倒圓部，該軸承組件包括軸承外圈，其具有徑向向內(nèi)的外滾道；固定到軸頸的軸承內(nèi)圈，該軸承內(nèi)圈具有徑向向外的內(nèi)滾道； 約束在軸承外圈的外滾道與軸承內(nèi)圈的內(nèi)滾道之間的多個(gè)滾子； 外密封殼，具有固定到軸承外圈的外圓柱形部；與外圓柱形部平行的內(nèi)圓柱形部；連 接外密封殼的外圓柱形部與外密封殼的內(nèi)圓柱形部的外環(huán)形部；自外密封殼的內(nèi)圓柱形部 基本垂直延伸的內(nèi)環(huán)形部；內(nèi)密封殼，具有固定到軸承內(nèi)圈的第一圓柱形部；與第一圓柱形部平行的第二圓柱 形部，該第二圓柱形部具有與外密封殼緊密間隔的遠(yuǎn)端；連接內(nèi)密封殼的第一圓柱形部和 內(nèi)密封殼的第二圓柱形部的第一環(huán)形部；固定到外密封殼的內(nèi)環(huán)形部的密封體，該密封體延伸到內(nèi)密封殼的第一圓柱形部； 其中，內(nèi)密封殼的第一環(huán)形部在軸向上位于外密封殼的內(nèi)環(huán)形部的外側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承組件，其中所述密封體包括 灰塵密封件部；和潤(rùn)滑油密封件部；其中所述潤(rùn)滑油密封件部在軸向上向內(nèi)延伸，灰塵密封件部在軸向上延伸到外密封殼 的遠(yuǎn)端的外側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軸承組件，其中灰塵密封件部還包括 主灰塵密封件；在軸向上置于主灰塵密封件的內(nèi)側(cè)的次級(jí)灰塵密封件；和 在軸向上置于次級(jí)灰塵密封件的內(nèi)側(cè)的輔助灰塵密封件；其中主灰塵密封件、次級(jí)灰塵密封件和輔助灰塵密封件自灰塵密封件部徑向向內(nèi)延伸 以接觸內(nèi)密封殼的第一圓柱形部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括徑向向內(nèi)延伸的潤(rùn) 滑劑密封件以接觸內(nèi)密封殼的第一圓柱形部。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括在軸向上置于潤(rùn)滑 劑密封件的內(nèi)側(cè)的多個(gè)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)向裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸承組件，其中潤(rùn)滑劑密封件部還包括在軸向上置于潤(rùn)滑 劑密封件的外側(cè)的多個(gè)液力學(xué)表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承組件，還包括用于迫使密封體抵靠?jī)?nèi)密封殼的第一圓 柱形部的彈簧。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承組件，還包括固定在所述倒圓部周圍的墊圈，用于固定軸承組件阻止其在軸向上向內(nèi)移動(dòng)；以及 固定到軸自由端的軸承保持蓋，用于固定軸承組件阻止其在軸向上向外移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸承組件，還包括將多個(gè)滾子分開(kāi)的保持架。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軸承組件，其具有新穎的軸承密封件設(shè)計(jì)，在一個(gè)實(shí)施方式中，其結(jié)合了迷宮式密封件和接觸密封件的密封優(yōu)點(diǎn)。該密封件被垂直于密封表面地保持，在一個(gè)實(shí)施方式中，由于密封件幾何對(duì)稱以及基本沿著密封體中心線施加阻力，所以基本將密封力等分于潤(rùn)滑劑密封件部與灰塵密封件部之間。該密封件不同于現(xiàn)有密封件設(shè)計(jì)的懸臂幾何形狀，在一個(gè)實(shí)施方式中，其提供了固有的剛性更大的密封件。
文檔編號(hào)F16C33/76GK102042333SQ201010265938
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
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