УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА И ЕГО КОМПОНЕНТ
SEALING APPARATUS OF A ROLLER BEARING AND COMPONENT THEREOF

Область техники настоящего изобретения
[0001] Настоящее изобретение относится к имеющим уплотнение железнодорожным роликовым подшипникам и, более конкретно, к компонентам уплотнительного устройства для железнодорожного роликового подшипника.
Уровень техники настоящего изобретения
[0002] Железнодорожные вагоны имеют подвагонные ходовые устройства, которые содержат раму, одну или несколько колесных сборок и роликовые подшипники, посредством которых соединяются колесные сборки и рама. Каждая колесная сборка содержит ось с шейками на своих противоположных торцах и колеса, присоединенные к оси. Каждый роликовый подшипник содержит первый компонент, установленный на шейку, который поворачивается с шейкой, и второй компонент, который установлен на раму.
[0003] Для железнодорожных вагонов используют роликовые подшипники разнообразных типов. Роликовый подшипник одного типа представляет собой конический роликовый подшипник, который содержит один или несколько рядов конических роликов. Конические роликовые подшипники, а также подшипники других типов содержат смазочный материал внутри подшипника для уменьшения сопротивления движению компонентов подшипника по отношению друг к другу. Подшипники могут также содержать уплотнение, предназначенное для удержания смазочного материала внутри подшипника и предотвращения попадания воды, грязи и мусора в подшипник.
[0004] Одно предварительное уплотнение для конического роликового подшипника содержит корпус уплотнения, установленный на наружное кольцо конического роликового подшипника. Уплотнение дополнительно содержит вкладыш, плотно вставленный в корпус уплотнения, ротор, установленный на шейку, и маслоотражатель, присоединенный к ротору. В течение эксплуатации конического роликового подшипника ротор и маслоотражатель совместно вращаются по отношению к корпусу уплотнения и вкладышу, когда вращается шейка. Кроме того, устройство корпус уплотнения, вкладыш, ротор и маслоотражатель определяют лабиринтное уплотнение, которое препятствует вытеканию смазочного материала из конического роликового подшипника и поступлению воды и мусора в подшипник.
[0005] Уплотнение может быть изготовлено отдельно от остальных частей конического роликового подшипника. Согласно одному предшествующему подходу корпус уплотнения, вкладыш, ротор и маслоотражатель собирают на первом предприятии, транспортируют на второе предприятие, а затем осуществляют последующую сборку на втором предприятии с установкой наружного кольца и износного кольца конического роликового подшипника. Более конкретно, корпус уплотнения и вкладыш собирают на первом предприятии посредством вдавливания вкладыша в корпус уплотнения. После этого ротор плотно вдавливают во вкладыш, в результате чего ротор прикрепляется к вкладышу. Соединение типа плотной посадки между ротором и вкладышем обеспечивает устойчивость сборки ротора с корпусом уплотнения и вкладышем в течение транспортировки. Кольцевую внутреннюю стенку маслоотражателя затем вставляют в отверстие несколько большего размера, чем кольцевая стенка ротора, с образованием между ними соединения типа скользящей посадки. Здесь существует некоторое номинальное взаимодействие между кольцевыми стенками маслоотражателя и ротором, но маслоотражатель может смещаться по отношению к ротору. Маслоотражатель может быть изготовлен из более гибкого материала, чем ротор, и соединения типа скользящей посадки между маслоотражателем и ротором позволяет маслоотражателю расширяться в большей степени, чем ротору, когда сборку ротора и маслоотражателя подвергают последующему плотному соединению с износном кольцом. Собранное уплотнение, содержащее корпус уплотнения, вкладыш, ротор, и маслоотражатель, упаковывают на первом предприятии и транспортируют на второе предприятие.
[0006] После транспортировки уплотнения с первого предприятия на второе предприятие оператор на втором предприятии извлекает уплотнение из упаковки. Оператор вставляет уплотнение в прессовальную машину и управляет прессовальной машиной для вдавливания износного кольца в маслоотражатель уплотнения, которое расширяет кольцевую стенку маслоотражателя в плотном соединении с кольцевой стенкой ротора и препятствует относительному вращательному и аксиальному движению между ротором и маслоотражателем. Вдавливание износного кольца в маслоотражатель также вызывает смещение ротора в аксиальном направлении по отношению к вкладышу и разъединяет соединение типа плотной посадки между ротором и вкладышем, в результате чего сборка ротора и маслоотражателя отсоединяется от сборки вкладыша и корпуса. Таким образом, операция плотного вдавливания износного кольца в маслоотражатель одновременно прикрепляет износное кольцо к сборке ротора и маслоотражателя и отсоединяет сборку ротора и маслоотражателя от сборки вкладыша и корпуса уплотнения. Эта операция отсоединения позволяет сборке ротора и маслоотражателя поворачиваться по отношению к сборке вкладыша и корпуса уплотнения посредством поворота шейки. Хотя операция отсоединения является необходимой согласно предшествующему подходу для обеспечения вращения сборки ротора и маслоотражателя, эта операция отсоединения усложняет сборку конического роликового подшипника на втором предприятии.
[0007] Кроме того, ротор и вкладыш изготавливают из пластмассы посредством инжекционного формования, и допуски между ротором и вкладышем могут быть чрезмерно свободными или чрезмерно жесткими, что неблагоприятно воздействует на сбоку и транспортировку уплотнения. Например, если ротор чрезмерно свободно соединен с вкладышем, то соединение типа скользящей посадки между ротором и вкладышем может позволять ротору и маслоотражателю выпадать из сборки вкладыша и корпуса уплотнения, когда уплотнение извлекают из упаковки на втором предприятии. Если ротор чрезмерно плотно соединен с вкладышем, то операция вдавливания износного кольца в маслоотражатель может заставлять ротор вырывать вкладыш из корпуса уплотнения.
Краткое раскрытие техники настоящего изобретения
[0008] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предложен компонент для железнодорожного уплотнительного устройства роликового подшипника. Компонент содержит кольцевой корпус, имеющий центральную ось и проходящую в радиальном направлении промежуточную кольцевую стенку кольцевого корпуса. Кольцевой корпус содержит кольцо, проходящее от промежуточной кольцевой стенки в первом направлении, параллельном по отношению к центральной оси. Кольцевой корпус дополнительно содержит по меньшей мере один защелкивающийся элемент кольцевого корпуса, отделенный в радиальном направлении от кольца и проходящий в первом направлении от промежуточной кольцевой стенки второй расстояние, которое составляет менее чем первое аксиальное расстояние. По меньшей мере один защелкивающийся элемент выполнен с возможностью соединения с защелкивающимся элементом другого компонента уплотнительного устройства роликового подшипника. По меньшей мере один защелкивающийся элемент позволяет легко соединять компонент с другим компонентом, что упрощает сборку компонентов. Кроме того, кольцо кольцевого корпуса может быть выполнено с возможностью образования по меньшей мере части лабиринтного уплотнения с другим компонентом. Промежуточная кольцевая стенка отделяет кольцо по меньшей мере от одного защелкивающегося элемента таким образом, что кольцо образует по меньшей мере часть лабиринтного уплотнения, в то время как по меньшей мере один защелкивающийся элемент удерживает компоненты в соединенном виде.
[0009] Кроме того, предложено уплотнительное устройство роликового подшипника, которое содержит корпус уплотнения и ротор, имеющий единую неразъемную конструкцию. Ротор присоединен к корпусу уплотнения и выполнен с возможностью вращения по отношению к корпусу уплотнения вокруг оси. Корпус уплотнения и ротор содержат блокирующие части, которые ограничивают аксиальное разделение ротора и корпуса уплотнения. Таким образом, блокирующие части удерживают корпус уплотнения и ротор в собранном виде, что упрощает транспортировку собранного корпуса уплотнения и ротора, потому что блокирующие части препятствуют выпадению или иному отсоединению ротора от корпуса уплотнения. Кроме того, маслоотражатель может быть свободно вставлен в ротор после сборки корпуса уплотнения и ротора. Собранные корпус уплотнения, ротор и маслоотражатель можно затем транспортировать с первого предприятия на второе предприятие. Собранные корпус уплотнения, ротор и маслоотражатель устанавливают на износное кольцо на втором предприятии и после этого на наружное кольцо роликового подшипника. Блокирующие части препятствуют разделению корпуса уплотнения и ротора, когда собранные корпус уплотнения и ротор перемещают в течение сборки и транспортировки.
[0010] Кроме того, предложен способ сборки железнодорожного уплотнительного устройства роликового подшипника. Способ включает осуществление защелкивающегося соединения ротора и корпуса уплотнения, которое позволяет ротору вращаться по отношению к корпусу уплотнения. Защелкивающееся соединение позволяет легко соединять ротор и корпус уплотнения, что повышает простоту сборки. Кроме того, поскольку защелкивающееся соединение позволяет ротору вращаться по отношению к корпусу уплотнения, соединенные ротор и корпус уплотнения могут быть установлены в устройстве роликового подшипника без необходимости предварительного отсоединения от корпуса уплотнения, чтобы позволять ротору вращаться по отношению к корпусу уплотнения. Это упрощает процесс сборки устройства роликового подшипника.
Краткое описание фигур
[0011] На фиг. 1 представлено изображение поперечного сечения конического роликового подшипника, содержащего пару внутренних конусных колец и соответствующих уплотнительных устройств роликового подшипника на противоположных торцах наружного кольца роликового подшипника;
[0012] на фиг. 2 представлено увеличенное изображение части, ограниченной штриховым кругом на фиг. 1, которое иллюстрирует защелкивающееся соединение между вкладышем и ротором одного из уплотнительных устройств роликового подшипника, проиллюстрированного на фиг. 1;
[0013] на фиг. 3 представлено перспективное изображение уплотнительного устройства роликового подшипника, проиллюстрированного на фиг. 2;
[0014] на фиг. 4 представлено покомпонентное изображение уплотнительного устройства роликового подшипника, проиллюстрированного на фиг. 3, представляющее ротор, вкладыш, наружный кожух и маслоотражатель уплотнительного устройства роликового подшипника;
[0015] на фиг. 5 представлено изображение сверху ротора, проиллюстрированного на фиг. 4, представляющее конические зубцы ротора, распределенные вдоль окружности ротора;
[0016] на фиг. 6 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 6-6, иллюстрирующее зубец ротора, который образует часть защелкивающегося соединения;
[0017] на фиг. 7 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 7-7 на фиг. 5, иллюстрирующее наружное кольцо ротора между зубцами ротора;
[0018] на фиг. 8 представлено изображение сверху вкладыша, проиллюстрированного на фиг. 3, представляющее язычки вкладыша, распределенные вдоль окружности вкладыша;
[0019] на фиг. 9 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 9-9 на фиг. 8, иллюстрирующее зубец вкладыша, который образует другую часть защелкивающегося соединения;
[0020] на фиг. 10 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 10-10 на фиг. 8, иллюстрирующее промежуточную кольцевую стенку вкладыша между язычками вкладыша;
[0021] на фиг. 11 представлена технологическая схема способа сборки уплотнительного устройства роликового подшипника;
[0022] на фиг. 12 представлено изображение поперечного сечения вкладыша, присоединенного к наружному кожуху с образованием корпуса уплотнения уплотнительного устройства;
[0023] на фиг. 13 представлено изображение поперечного сечения, аналогичное фиг. 12, иллюстрирующее наружное кольцо ротора, совмещенное с зазором вкладыша;
[0024] на фиг. 14 представлено изображение поперечного сечения, аналогичное фиг. 13, иллюстрирующее наружное кольцо ротора, вставляемого в зазор вкладыша;
[0025] на фиг. 15 представлено изображение поперечного сечения, аналогичное фиг. 14, иллюстрирующее зубец ротора, отводящий зубец язычка вкладыша и вызывающий изгиб язычка вкладыша;
[0026] на фиг. 16 представлено изображение, аналогичное фиг. 15, иллюстрирующее зубец ротора, прошедший мимо зубца вкладыша с образованием защелкивающегося соединения, и дополнительно иллюстрирующее маслоотражатель, присоединенный к ротору;
[0027] на фиг. 17 представлено изображение поперечного сечения, аналогичное фиг. 16, иллюстрирующее износное кольцо устройства роликового подшипника, присоединенное к уплотнительному устройству роликового подшипника;
[0028] на фиг. 18 представлено изображение поперечного сечения другого уплотнительного устройства роликового подшипника, иллюстрирующее защелкивающееся соединение между ротором и вкладышем уплотнительного устройства роликового подшипника;
[0029] на фиг. 19 представлено изображение поперечного сечения другого уплотнительного устройства роликового подшипника, иллюстрирующее защелкивающееся соединение между ротором и вкладышем уплотнительного устройства роликового подшипника;
[0030] на фиг. 20 представлено изображение поперечного сечения другого уплотнительного устройства роликового подшипника и износного кольца, иллюстрирующее первое защелкивающееся соединение между вкладышем и ротором уплотнительного устройства роликового подшипника и второе защелкивающееся соединение между ротором и маслоотражателем уплотнительного устройства роликового подшипника;
[0031] на фиг. 21 представлено изображение сверху маслоотражателя, проиллюстрированного на фиг. 20;
[0032] на фиг. 22 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 22-22 на фиг. 21, иллюстрирующее сквозное отверстие, проходящее в радиальном направлении через внутреннее кольцо маслоотражателя;
[0033] на фиг. 23 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 23-23 на фиг. 21, иллюстрирующее непрерывную часть внутреннего кольца маслоотражателя;
[0034] на фиг. 24 представлено изображение сверху ротора, проиллюстрированного на фиг. 20, представляющее радиально наружные зубцы и радиально внутренние зубцы ротора;
[0035] на фиг. 25 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 25-25 на фиг. 24, иллюстрирующее радиально внутренние зубцы внутреннего кольца ротора; и
[0036] на фиг. 26 представлено изображение поперечного сечения, проведенного по линии 26-26 на фиг. 24, иллюстрирующее часть внутреннего кольца ротора без радиально внутренних зубцов.
Подробное раскрытие техники настоящего изобретения
[0037] Как представлено на фиг. 1 и 2, роликовый подшипник 10 оборудован уплотнительными устройствами 12 роликового подшипника, каждое из которых содержит корпус уплотнения 14 и ротор 16, которые образуют между собой защелкивающееся соединение 18, которое упрощает перемещение уплотнительных устройств 12 роликового подшипника в течение транспортировки и сборки с другими компонентами роликового подшипника 10. Защелкивающееся соединение 18 упрощает перемещение уплотнительных устройств 12 роликового подшипника, потому что когда образуется защелкивающееся соединение 18 посредством вдавливания ротор 16 в корпус уплотнения 14, ротор 16 удерживается от выпадения из корпуса уплотнения 14. Кроме того, защелкивающееся соединение 18 позволяет ротору 16 вращаться по отношению к корпусу уплотнения 14 таким образом, что соединенные корпус уплотнения 14 и ротор 16 могут быть легко установлены на наружное кольцо 20 и износное кольцо 44 роликового подшипника 10 в течение сборки роликового подшипника 10. В этом заключается отличие от предшествующего варианта осуществления, представляющего собой выдавливание ротора из вкладыша корпуса уплотнения для отсоединения ротора от вкладыша корпуса уплотнения, прежде чем ротор сможет вращаться по отношению к вкладышу корпуса уплотнения.
[0038] Наружное кольцо 20 может быть установлено на раму железнодорожной вагонной тележки. Корпус уплотнения 14 устанавливают на наружное кольцо 20 посредством валика 22, соединяющегося с пазом 24 наружного кольца 20. Роликовый подшипник 10 содержит внутренние конусные кольца 30, которые соединены с шейкой 32 и выполнены с возможностью вращения с шейкой 32 вокруг оси вращения 34. Роликовый подшипник 10 содержит один или несколько рядов конических роликов 36, которые перемещаются вдоль дорожек качения 37, 38 наружного кольца 20 и внутреннего конусного кольца 30 подшипника. Разделительное кольцо 40 разделяет внутренние конусные кольца 30 подшипника. Таким образом, когда шейка 12 вращается вокруг оси вращения 34, внутренние конусные кольца 30 подшипника и разделительное кольцо 40 вращаются вместе шейкой 32, и конические ролики 36 перекатываются по дорожкам качения 37 наружного кольца 20 и дорожкам качения 38 внутренних конусных колец 30 подшипника. Роликовый подшипник 10 содержит износные кольца 44 на противоположных сторонах внутренних конусных колец 30 подшипника и подкладочное кольцо 50. Подкладочное кольцо 50 имеет изогнутую поверхность 52, которой соответствует галтель 54 шейки 32. Роликовый подшипник 10 дополнительно содержит крепежный зажим 58, который фиксируют с помощью креплений, таких как болты 60, к шейке 32. Когда болты 60 затянуты, крепежный зажим 58 одновременно сжимает износные кольца 44, внутренние конусные кольца 30 подшипника и разделительное кольцо 40 между крепежным зажимом 58 и подкладочным кольцом 50.
[0039] Как представлено на фиг. 2, корпус уплотнения 14 содержит наружный кожух 70 и вкладыш 72, присоединенный к наружному кожуху 70. Наружный кожух 70 имеет наружный часть 74 (который содержит валик 22), промежуточный часть 76, и внутренний часть 78. При использовании в настоящем документе термины «наружный» и «внутренний», как правило, означают относительное радиальное положение конструкции по отношению к оси вращения 34. Корпус уплотнения 14 может содержать два или более собранных компонентов или, в качестве альтернативы, корпус уплотнения 14 может иметь единую неразъемную конструкцию.
[0040] Вкладыш 72 может быть присоединен к наружному кожуху 70 согласно ряду вариантов осуществления. Согласно одному варианту осуществления вкладыш 72 вдавливают в наружный кожух 70 в направлении 80, которое является параллельным по отношению к оси вращения 34 (см. фиг. 12). Вкладыш 72 имеет наружную часть, такую как наружное кольцо 82, в соответствии с промежуточной частью 76 наружного кожуха 70. Вкладыш 72 содержит промежуточную часть, такую как промежуточная стенка 84, которая проходит в радиальном направлении внутрь от наружного кольца 82, а также внутреннюю часть, такой как внутреннее кольцо 86. Защелкивающееся соединение 18 содержит защелкивающийся элемент вкладыша 72, такой как один или несколько язычков 90. Каждый язычок 90 содержит выступ, такой как зубец 92, имеющий упорную поверхность 94. Согласно другому варианту осуществления корпус уплотнения 14 изготавливают посредством накладного формования наружного кожуха 70 на вкладыш 72.
[0041] Как представлено на фиг. 2, ротор 16 содержит наружную часть, такую как наружное кольцо 100, содержащее зубец 102. Защелкивающееся соединение 18 содержит защелкивающийся элемент, такой как наружное кольцо 100. Наружное кольцо 100 содержит зубец 102, имеющий упорную поверхность 104, которая находится в соотношении аксиального перекрывания с упорной поверхностью 94 вкладыша 72. Упорная поверхность 104 выполнена с возможностью стыка с упорной поверхностью 94 и ограничения отделения ротора 16 от вкладыша 72 в направлении 110 перед тем, как маслоотражатель 120 уплотнительного устройства роликового подшипника 12 присоединяется к ротору 16. Кроме того, промежуточная стенка 84 вкладыша 72 (см. фиг. 10) ограничивает движение ротора 16 в направлении 80. Таким образом, когда образуется защелкивающееся соединение 18 в течение сборки корпуса уплотнения 14 и ротора 16, ротор 16 оказывается с возможностью в корпусе уплотнения 14. Это упрощает перемещение собранных корпуса уплотнения 14 и ротора 16 в течение транспортировки корпуса уплотнения 14 и ротора 16 и последующей сборки корпуса уплотнения 14 и ротора 16 с другими компонентами роликового подшипника 10, такими как наружное кольцо 20 и износное кольцо 44.
[0042] Как представлено на фиг. 6, ротор 16 содержит внутреннюю часть, такую как внутреннее кольцо 112. Наружное кольцо 100 и внутреннее кольцо 112 определяют между собой кольцевой канал 114. Внутреннее кольцо 86 вкладыша 72 проходит по меньшей мере частично в кольцевой канал 114 ротора 16, как представлено на фиг. 2, когда ротор 16 собран с корпусом уплотнения 14. Как представлено на фиг. 9, вкладыш 72 содержит зазор 244, определяемый между язычками 90 и внутренним кольцом 86. Наружное кольцо 100 ротора 16 проходит в зазор 244 вкладыша 72, когда ротор 16 собран с корпусом уплотнения 14.
[0043] Как представлено на фиг. 2, маслоотражатель 120 присоединен к ротору 16 и при этом вращается вместе ротором 16, когда шейка 32 вращается вокруг оси 34. Маслоотражатель 120 содержит наружную часть, такую как наружное кольцо 122, промежуточную часть, такую как промежуточная стенка 124, и внутреннюю часть, такую как внутреннее кольцо 126.
[0044] Уплотнительное устройство 12 роликового подшипника образует лабиринтное уплотнение 140, которые ограничивает вытекание смазочного материала из роликового подшипника 10 и ограничивает поступление воды, мусора и грязи в роликовый подшипник 10. Согласно одному варианту осуществления уплотнительное устройство 12 роликового подшипника образует бесконтактное уплотнение, в котором отсутствует непосредственный физический контакт между невращающимися и вращающимися частями или между частями, вращающимися с различными скоростями. Согласно другому варианту осуществления уплотнительное устройство 12 роликового подшипника может образовывать контактное уплотнение и содержать упругий элемент в положении 130, который установлен на один элемент из маслоотражателя 120 и наружного кожуха 70, и который вступает в контакт с другим элементом из маслоотражателя 120 и наружного кожуха 70, когда маслоотражатель 120 вращается вместе с вращением шейки 32. Согласно одному варианту осуществления лабиринтное уплотнение 140 содержит извилистый канал 142, определяемый между наружным кожухом 70, вкладышем 72, ротором 16 и маслоотражателем 120. Вкладыш 72 и ротор 16 определяют первую часть 146 извилистого канала 142 между собой, а наружный кожух 70 и маслоотражатель 120 образуют вторую часть 148 извилистого канала 142. Маслоотражатель 120 может содержать возвышенные части 150 вдоль извилистого канала 142. Возвышенные части 150 действуют в качестве амортизатора в отношении наружного кожуха 70. Если маслоотражатель 120 вступает в контакт с наружным кожухом 70, в то время как маслоотражатель 120 вращается, каждая пара возвышенных частей 150 образует линейные контакты с наружным кожухом 70. Линейные контакты создают меньшее трение с наружным кожухом 70 и производят меньше тепла, чем в том случае, когда единая большая кольцевая поверхность маслоотражателя 120 вступает в контакт с наружным кожухом 70. Возвышенные части 150 также препятствуют потоку смазочного материала, воды, мусора или грязи через извилистый канал 142.
[0045] Как представлено на фиг. 2, внутреннее кольцо 126 маслоотражателя 120 содержит радиально внутреннюю поверхность 154, которой соответствует радиально наружная поверхность 156 износного кольца 44. Внутреннее кольцо 126 содержит муфтовую часть 160, которая сужается в радиальном направлении внутрь по мере того, как муфта 160 проходит в направлении 110. Муфтовая часть 160 может проходить под углом 162 по отношению к части 164 внутреннего кольца 126, которая проходит параллельно по отношению к оси 34. Муфта 60 образует выемку, которой соответствует коническая часть 170 износного кольца 44. Соединение между муфтовой частью 160 и конической частью 170 препятствует движению маслоотражателя 120 в направлении 80. Это оказывается преимущественным, потому что ограничение движения маслоотражателя 120 в направлении 80 ограничивает потенциальные изменения размеров лабиринтного уплотнения 140 и поддерживает эффективность лабиринтного уплотнения 140.
[0046] Как представлено на фиг. 3-5 и 8, уплотнительное устройство 12 роликового подшипника имеет центральное отверстие 200. Ротор 16 имеет центральный ось 201 и отверстие 202, вкладыш 72 имеет центральную ось 203 и отверстие 204, наружный кожух 70 имеет отверстие 206, и маслоотражатель 120 имеет отверстие 208. Центральные оси 201, 203 проходят из страницы на фиг. 5 и 8 и являются коаксиальными с осью вращения 34, когда роликовый подшипник 10 принимает шейку 32. Далее ротор 16 будет обсуждаться более подробно со ссылкой на фиг. 5-7.
[0047] Ротор 16 имеет кольцевую форму, проходящую вокруг оси 201. Ротор 16 содержит зубцы 102, распределенные вдоль окружности вокруг ротора 16 и разделенные зазорами 210. Зубцы 102 могут иметь ширину 212 в окружном направлении, которая составляет менее чем расстояние 214 между зубцами 102. Как представлено на фиг. 8, вкладыш 72 имеет один или несколько язычков 90, например, шесть язычков 90, распределенных вдоль окружности вкладыша 72. Каждый язычок 90 содержит один из зубцов 92. Каждый зубец 92 может иметь ширину 220 в окружном направлении вокруг вкладыша 72, которая составляет более чем ширина 212 каждого из зубцов 102 ротора 16. Когда ротор 16 перемещается в направлении 80 в корпус уплотнения 14 (см. фиг. 13-15), более широкие зубцы 92 соединяются и защелкиваются с одним или несколькими из зубцов 102 независимо от вращательного положения вкладыша 72 по отношению к ротору 16. Более широкие зубцы 92 обеспечивают криволинейное соединение с зубцами 102 независимо от вращательного положения ротора 16 по отношению к вкладышу 72. Как ниже обсуждается более подробно, криволинейное соединение между зубцами 92, 102 изгибает язычки 90 и позволяет зубцам 92 защелкиваться с зубцами 102 ротора 16.
[0048] Как представлено на фиг. 6, каждый зубец 102 ротора 16 содержит криволинейную поверхность, такую как поверхность 224, которая проходит в поперечном направлении по отношению к оси, параллельной оси 201, например, под углом 226. Угол 226 может находиться в диапазоне от приблизительно 5 градусов до приблизительно 85 градусов, составляя, например, 30 градусов. Как представлено на фиг. 7, в секциях наружного кольца 100 между зубцами 102 наружное кольцо 100 содержит проходящую в радиальном направлении стенку 230 и проходящую в аксиальном направлении стенку 232. Проходящая в радиальном направлении стенка 230 и проходящая в аксиальном направлении стенка 232 обеспечивают более однородную толщину стенки во всем роторе 16, чем в том случае, если бы ротор 16 содержал единый непрерывный зубец 102 по всей длине. Однородная толщина стенки может улучшать поток пластического материала в форму для изготовления ротора 16, что может быть желательным в некоторых приложениях. В качестве следующего примера, ротор 16 может содержать единственный непрерывный зубец 102, образующий угол 226, составляющий приблизительно пять градусов. Ротор 16 будет иметь практически однородную толщину по всей длине вследствие малого угла 226.
[0049] Как представлено на фиг. 8, вкладыш 72 содержит одно или несколько отверстий 230 у язычков 90, что увеличивает упругость вкладыша 72 и обеспечивает изгиб язычков 90. Согласно одному варианту осуществления отверстия 230 проходят в радиальном направлении в соответствии с язычками 90. Как представлено на фиг. 9, каждый язычок 90 содержит корпусную часть 232 и основную часть 234, соединяющую корпусную часть 232 с промежуточной стенкой 84 вкладыша 72. Корпусная часть 232 поднимается от промежуточной стенки 84 и проходит к зубцу 92. Зубец 92 содержит криволинейную поверхность, такую как поверхность 236, которая проходит в поперечном направлении по отношению к оси, параллельной оси 201, например, под углом 238. Угол 238 может находиться в диапазоне от приблизительно 5 градусов до приблизительно 85 градусов, составляя, например, 30 градусов. Как ниже обсуждается более подробно, криволинейное соединение между поверхностью 236 зубца 92 вкладыша и поверхностью 224 зубца 102 ротора (см. фиг. 6) толкает зубец 92, как правило, в радиальном направлении наружи и изгибает корпусную часть 232 язычка 90 в направлении 240. Вследствие присутствия отверстия 230 у основной части 234 язычка, промежуточная стенка 84 содержит уменьшенное количество материала вблизи основной части 234 язычка, чтобы сопротивляться изгибу язычка 90, что увеличивает гибкость язычка 90. Отверстия 230 также обеспечивают просвет для компонентов формы, используемой для изготовления вкладыша 72. Как представлено на фиг. 10, промежуточная стенка 84 вкладыша 72 имеет секции между язычками 90, которые не прерываются отверстиями 230 в окружных положениях между язычками 90. В результате этого промежуточная стенка 84 обеспечивает жесткость вкладыша 72 в секциях между язычками 90. Компоненты уплотнительного устройства 12 могут быть изготовлены из разнообразных материалов, таких как металлические и пластические материалы. В качестве одного примера, ротор 16, вкладыш 72 и наружный кожух 70 могут быть изготовлены из армированного стекловолокном сложного полиэфира, и маслоотражатель 120 может быть изготовлен из ацетального полимера. Ротор 16, вкладыш 72, наружный кожух 70 и маслоотражатель 120 могут быть изготовлены с применением инжекционного формования и/или аддитивного производства. В качестве альтернативы, наружный кожух 70 может быть изготовлен с применением штамповки или роликового формования.
[0050] Как представлено на фиг. 11-17, предложен способ 400 сборки уплотнительного устройства роликового подшипника 12. Способ 400 включает присоединение 402 вкладыш 72 к наружному кожуху 70 с образованием корпуса уплотнения 14. Как представлено на фиг. 12, наружный кожух 70 обычно имеет кольцевой отсек 404, и вкладыш 72 перемещается в направлении 80 в отсек 404. Согласно одному варианту осуществления наружное кольцо 82 вкладыша 72 имеет наружный диаметр 406, который составляет более чем внутренний диаметр 408 промежуточной части 76 наружного кожуха 70. Соединение 402 включает вдавливание вкладыша 72 в отсек 404, в результате чего вкладыш 72 прикрепляется к наружному кожуху 70.
[0051] Как представлено на фиг. 13, соединение 402 может включать формование 410 одной или нескольких блокирующих частей в наружном кожухе 70. Например, один или несколько стержней можно использовать для изготовления выемок 412 в радиально наружной поверхности 414 промежуточной части 76. Эта операция деформирует материал промежуточной части 76 в радиальном направлении внутрь с изготовлением блокирующих элементов, таких как одна или несколько выпуклостей 416. Выпуклости 416 препятствуют движению наружного кольца 82 вкладыша 72 в направлении 110. В результате этого вкладыш 72 надежно закрепляется внутри наружного кожуха 70 посредством соединения типа плотной посадки, а также выпуклостей 416.
[0052] Способ 400 включает соединение 420 ротора 16 с корпусом уплотнения 14. Соединение 420 включает совмещение наружного кольца 100 ротора 16 с зазором 244 вкладыша 72, как представлено на фиг. 13. Ротор 16 перемещается в направлении 80, что приводит поверхности 224, 236 зубцов 92, 102 в соединение, как представлено на фиг. 14. Наружное кольцо 100 является более жестким, чем язычки 90, таким образом, что язычки 90 изгибаются 421, когда ротор 16 перемещается дальше в направлении 80. Наружное кольцо 100 может быть более жестким, чем язычки 90, вследствие материала и/или формы ротора 16. Например, наружное кольцо 100 имеет непрерывную кольцевую форму, которая препятствует изгибу, в то время как сегментная конфигурация язычков 90 вокруг вкладыша 72 и отверстий 230 вкладыша 72 уменьшает сопротивление вкладыша 72 к изгибу язычков 90.
[0053] Как представлено на фиг. 15, непрерывное продвижение ротора 16 в направлении 80 и криволинейное соединение между поверхностями 224, 236 толкает зубец 92, как правило, радиально наружу в направлении 430 и изгибает корпусную часть 232 язычка и основную часть 234 язычка. Изгиб основной части 234 язычка позволяет корпусной части 232 язычка поворачиваться наружу в радиальном направлении. Когда зубцы 102 ротора 16 продвигаются аксиально в направлении 80 за пределы зубцов 92 язычков 90, зубцы 92 защелкиваются в радиальном направлении внутрь сзади зубцов 102 таким образом, что перекрывание зубцов 92, 102 препятствует разделению ротора 16 и вкладыша 72. Корпусная часть 232 язычка и основная часть 234 язычка смещают зубцы 92 внутрь в радиальном направлении, когда зубцы 102 ротора 16 продвигаются за пределы зубцов 92 вкладыша 72. Операция соединения 420 включает образование 434 первой части 146 извилистого канала 142 после сборки ротора 16 и вкладыша 72.
[0054] Как представлено на фиг. 16, способ 400 включает присоединение 440 маслоотражателя 120 к ротору 16 и корпусу уплотнения 14 с образованием устройства роликового подшипника 12. Согласно одному варианту осуществления соединение 440 включает вдавливание 441 внутреннего кольца 126 маслоотражателя 120 в направлении 110 в отверстие 204 ротора 16. Внутреннее кольцо 126 маслоотражателя 120 имеет наружный диаметр 442, который составляет более чем внутренний диаметр 444 внутреннего кольца 112.
[0055] Как представлено на фиг. 17, соединение 440 может включать стык 443 внутренней части маслоотражателя 120, такой как торцовая часть 450 внутреннего кольца 126 маслоотражателя, с уступом 452 ротора 16. Стыковой контакт между торцовой частью 450 маслоотражатель и уступом 452 препятствует смещению маслоотражателя 120 в направлении 110, когда износное кольцо 44 присоединено к маслоотражателю 120 или уплотнительному устройству 12 роликового подшипника. Это сохраняет аксиальное расстояние 454 между промежуточной стенкой 124 маслоотражателя 120 и внутренней частью 78 наружного кожуха 70, а также сохраняет размеры лабиринтного уплотнения 140 в течение сборки износного кольца 44 с уплотнительным устройством 12 роликового подшипника. Операция соединения 440 также может включать образование 460 второй части 148 извилистого канала 142 после присоединения маслоотражателя 120 к ротору 16.
[0056] Способ 400 может дополнительно включать присоединение 470 уплотнительного устройства 12 роликового подшипника к износному кольцу 44, как представлено на фиг. 17. Согласно одному варианту осуществления износное кольцо 44 имеет радиально наружный диаметр 474, который составляет более чем радиально внутренний диаметр 476 внутреннего кольца 126 маслоотражателя 120 уплотнительного устройства роликового подшипника 12. Операция соединения 470 может включать вдавливание 472 износного кольца 44 в направлении 110 в отверстие 208 маслоотражателя 120 до тех пор, пока износное кольцо 44 не занимает заданное аксиальное положение вдоль внутреннего кольца 126 маслоотражателя 120.
[0057] Продвижение износного кольца 44 в направлении 110 в отверстие 208 соединяет 473 коническую часть 170 износного кольца 44 с муфтовой частью 160 внутреннего кольца 126 маслоотражателя 120. Более конкретно, муфтовая часть 160 содержит часть 480 радиально внутренней поверхности 154 внутреннего кольца 126 маслоотражателя, которая соединяется с конической наружной поверхностью 482 износного кольца 44. Соединение между частью 480 маслоотражателя и конической наружной поверхностью 482 износного кольца препятствует смещению маслоотражателя 120 в направлении 80 в течение операции уплотнительного устройства роликового подшипника 12 и сохраняет геометрию лабиринтного уплотнения 140.
[0058] Способ 400 может дополнительно включать установку 490 износного кольца 44 с присоединенным к нему устройством 12 роликового подшипника в роликовый подшипник 10. Установка 490 может включать соединение валика 22 наружного кожуха 70 с пазом 24 наружного кольца 20.
[0059] Обсуждаемый выше роликовый подшипник 10 может представлять собой роликовый подшипник иного типа, чем конический роликовый подшипник, имеющий два ряда роликов, как представлено на фиг. 1. Например, роликовый подшипник 10 может содержать единственный ряд конических роликовых подшипников, четыре ряда конических роликовых подшипников, цилиндрические роликовые подшипники, и/или шариковые подшипники. Согласно указанным альтернативным вариантам осуществления корпус уплотнения 14, ротор 16 и маслоотражатель 120 могут иметь такие конфигурации, которые требуются для конкретного применения. В качестве другого примера, направление сужения внутрь внутренних и наружных конических роликов 36 может быть обратным по отношению к тому, что представлено на фиг. 1. Кроме того, хотя работа подшипника 10, как правило, включает вращение шейки 32 по отношению к наружному кольцу 20, наружное кольцо 20 может вращаться вокруг неподвижной шейки 32, или наружное кольцо 20 и шейка 32 могут вращаться с различными скоростями. Роликовый подшипник 10 может быть использован с шейками для железнодорожных вагонов, шейками для железнодорожных локомотивов и шейками для пассажирских поездов.
[0060] Как представлено на фиг. 18, предложено уплотнительное устройство 500, которое является аналогичным во многих отношениях уплотнительному устройству 12, обсуждаемому выше, таким образом, что будут представлены только различия между ними. Уплотнительное устройство 500 содержит наружный кожух 502, маслоотражатель 504, вкладыш 506 и ротор 508. Вкладыш 506 содержит наружное кольцо 510, прикрепленное к наружному кожуху 502, например, посредством вдавливания вкладыша 506 в наружный кожух 502. Вкладыш 506 содержит промежуточную стенку 512 и внутреннее кольцо 514. Уплотнительное устройство 500 содержит защелкивающееся соединение 511, которое присоединяет ротор 508 к вкладышу 506 и препятствует отделению ротора 508 от вкладыша 506 перед установкой маслоотражатель 504 на ротор 508. Ротор 508 содержит внутреннее кольцо 520, промежуточную стенку 522 и защелкивающийся элемент, такой как наружное кольцо 524. Вкладыш 506 содержит защелкивающийся элемент, такой как язычок 526, который соединяется с фланцем 528 наружного кольца 524 ротора 508. Язычок 526 и фланец 528 содержат упорные поверхности 530, 532, которые стыкуются и препятствуют движению ротора 508 в направлении 534. Маслоотражатель 504 прикреплен к ротору 508, например, посредством вдавливания внутреннего кольца 540 маслоотражателя 504 во внутреннее кольцо 520 ротора 508. Ротор 508 и маслоотражатель 504 поворачиваются с соответствующей шейкой по отношению к наружному кожуху 502 и вкладышу 506.
[0061] Как представлено на фиг. 19, предложено уплотнительное устройство 600, которое является аналогичным во многих отношениях уплотнительным устройствам 12, 500, которые обсуждаются выше. Уплотнительное устройство 600 содержит наружный кожух 602, маслоотражатель 604, вкладыш 606 и ротор 608. Вкладыш 606 содержит наружное кольцо 610, прикрепленное к промежуточной части 612 наружного кожуха 602. Вкладыш 606 дополнительно содержит промежуточное кольцо 614, и ротор 608 содержит наружное кольцо 616. Уплотнительное устройство 600 содержит защелкивающееся соединение 620, которое образуют вкладыш 606 и ротор 608. Защелкивающееся соединение 620 препятствует отделению ротора 608 от вкладыша 606 в направлении 622. Защелкивающееся соединение 620 содержит защелкивающиеся элементы ротора 608, такие как один или несколько язычков 626 и защелкивающийся элемент вкладыша 606, такой как внутреннее кольцо 624. Внутреннее кольцо 624 содержит один или несколько зубцов 628, и язычки 626 содержат зубцы 630. Зубцы 628, 630 содержат поверхности 640, 642, выполненные с возможностью стыка, которые препятствуют движению ротора 608 в направлении 622 за пределы заданного положения по отношению к вкладышу 606.
[0062] Как представлено на фиг. 20, предложено уплотнительное устройство 700, которое является аналогичным во многих отношениях уплотнительному устройству 12, которое обсуждается выше, и может быть собранно с применением способа, аналогичного способу 400, обсуждаемому выше. Уплотнительное устройство 700 содержит первое защелкивающееся соединение 702 между вкладышем 704 и ротором 706 уплотнительного устройства 700 и второе защелкивающееся соединение 708 между ротором 706 и маслоотражателем 710 уплотнительного устройства 700. Уплотнительное устройство 700 содержит наружный кожух 712, к которому прикреплен вкладыш 704. Вкладыш 704 и наружный кожух 712 являются аналогичными во многих отношениях вкладышу 72 и наружному кожуху 70, которые обсуждаются выше.
[0063] Защелкивающееся соединение 708 содержит защелкивающийся элемент ротора 706, такой как внутреннее кольцо 720, и защелкивающийся элемент маслоотражателя 710, такой как внутреннее кольцо 722. Как представлено на фиг. 25, ротор 706 содержит наружное кольцо 724, которое определяет кольцевой канал 726 между наружным кольцом 724 и внутренним кольцом 720. Вкладыш 704 содержит внутреннее кольцо 730 (см. фиг. 20), которое входит в кольцевой канал 726 ротора 706. Внутреннее кольцо 720 содержит один или несколько зубцов 740, которые входят с защелкиванием в одно или несколько отверстий 742 внутреннего кольца 722 маслоотражателя 710. Таким образом, уплотнительное устройство 700 может быть собрано способом, аналогичным способу 400, который обсуждается выше, с операцией присоединения 440 маслоотражателя 710 к ротору 706, включающей соединение зубцов 740 ротора 706 с отверстиями 742 маслоотражателя 710.
[0064] Как представлено на фиг. 20, 22, и 25, внутреннее кольцо 722 маслоотражателя содержит соединительные элементы 750, каждый из которых имеет упорную поверхность 752, и зубцы 740 ротора, каждый из которых имеет упорную поверхность 754, которая стыкуется с упорной поверхностью 752 маслоотражателя 710 и препятствуют движение маслоотражателя 710 в направлении 759. Таким образом, второе защелкивающееся соединение 708 обеспечивает сборку маслоотражателя 710 с наружным кожухом 712, вкладышем 704 и ротором 706 и транспортировку на предприятие без разделения устройств. Это упрощает перемещение устройства наружного кожуха 712, вкладыша 704, ротора 706 и внутреннего кольца 722. Второе защелкивающееся соединение 708 также обеспечивает надежное соединение ротора 706 и маслоотражателя 710 без вдавливания маслоотражателя 710 в ротор 706.
[0065] Как представлено на фиг. 21, маслоотражатель 710 содержит промежуточную стенку 760 с одной или несколькими возвышенными частями 762, которые являются аналогичными возвышенным частям 150, обсуждаемым выше. Как представлено на фиг. 22 и 23, внутреннее кольцо 722 содержит муфту 764, которая соединяется с конической частью 766 износного кольца 768 (см. фиг. 20). Муфта 764 содержит одно или несколько отверстий 742, в которые входят один или несколько зубцов 740 ротора 706. Муфта 764 содержит свободный торец 767 и коническую поверхность 769. Коническая поверхность 769 криволинейно соединяется с конической поверхностью 770 (см. фиг. 25) зубцов 740 ротора 706, когда маслоотражатель 710 перемещается в направлении 772 в отверстие 774 внутреннего кольца 720 ротора. Криволинейное соединение между поверхностями 769, 770 изгибает муфту 764 маслоотражателя 710 в радиальном направлении внутрь, таким образом, что муфта 764 может перемещаться над зубцами 740 до тех пор, пока отверстия 742 не совместятся с зубцами 740. Как только отверстия 742 совместятся с зубцами 740, внутреннее кольцо 722 толкает муфту 764 в радиальном направлении внутрь таким образом, что соединительные элементы 750 защелкиваются сзади (влево на фиг. 20) зубцов 740. Это создает принудительную фиксацию между маслоотражателем 710 и ротором 706, которая препятствует их взаимному относительному движению. Как представлено на фиг. 23, муфта 764 может содержать непрерывные части, расположенные по кругу между отверстиями 742. Непрерывные части муфты 764 препятствуют радиальному расширению и сжатию муфты 764, что сохраняет соединение соединительных элементов 750 сзади зубцов 740.
[0066] Как представлено на фиг. 24, ротор 706 содержит радиально наружные зубцы 780, расположенные с интервалами вокруг ротора 706. Ротор 706 содержит один или несколько радиально внутренних фланцев 782, на которых присутствуют зубцы 740. Радиально внутренние фланцы 782 расположенные с интервалами вокруг ротора 706. Каждый фланец 782 содержит один или несколько зубцов 740, которые могут находиться на расстоянии друг от друга. Как представлено на фиг. 25, зубцы 740 проходят в радиальном направлении внутрь от внутреннего кольца 720 у фланцев 782. Как представлено на фиг. 26, внутреннее кольцо 720 имеет непрерывную или сплошную стенку, проходящую между фланцев 782 вдоль окружности ротора 706.
[0067] Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что для специалистов в данной области техники являются очевидными многочисленные изменения и модификации, и предусмотрено, что настоящее изобретение распространяется на все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.