專利名稱：具有改進(jìn)的保持架的錐形滾柱軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錐形滾柱軸承，并且更具體地涉及鐵道車輛中使用的這種錐形滾柱軸
承用的改進(jìn)保持架。
背景技術(shù)：
具有兩排預(yù)裝配入自保持的預(yù)潤(rùn)滑包裝的錐形滾柱軸承的滾柱軸承組件是已知 的，所述滾柱軸承組件用于裝配到車軸或輪軸的端部處的軸頸上。這種軸承組件用作裝配 到車軸端部處的軸頸上的鐵道車輛軸承。這種類型的軸承通常采用兩排錐形滾柱，每個(gè)錐 形滾柱安裝入一公共軸承外圈的每端，并且相應(yīng)的軸承內(nèi)圈的內(nèi)徑尺寸形成與軸頸的過(guò)盈 配合，并且圓柱形套筒或間隔件定位于內(nèi)圈之間以在軸頸上提供準(zhǔn)確的間隔。保持架能將 每排錐形滾柱中的錐形滾柱保持為彼此間隔開(kāi)并且正確地對(duì)準(zhǔn)。安裝在軸承外圈的每端內(nèi) 的密封件提供與耐磨環(huán)的密封接觸，其中所述耐磨環(huán)位于組件的兩端處，抵靠相應(yīng)軸承內(nèi) 圈的外端。 在典型的鐵道車輛設(shè)備中，輪軸軸頸在內(nèi)端處加工有倒圓部，并且具有與倒圓部 的輪廓互補(bǔ)的表面以及與內(nèi)部耐磨環(huán)的內(nèi)端相接合的抵靠表面的墊環(huán)將軸承組件準(zhǔn)確地 定位在軸頸上。借助于旋擰入輪軸端部中的孔內(nèi)的螺栓安裝在輪軸端部上的端蓋接合外部 耐磨環(huán)并且將整個(gè)組件夾緊在輪軸的端部上。耐磨環(huán)的內(nèi)徑通常的尺寸設(shè)定為提供與軸頸 的過(guò)盈配合(至少在它們的一部分長(zhǎng)度上)以使得整個(gè)組件作為一個(gè)單元被壓緊配合到軸 頸軸的端部上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的錐形滾柱軸承組件包括安裝在輪軸或車軸的軸頸部分周圍的內(nèi)圈。內(nèi)圈 包括面向外的滾道。外圈具有面向內(nèi)的滾道。滾柱元件定位于內(nèi)圈滾道和外圈滾道之間并 且與之接觸。保持架是保持滾柱元件彼此間隔開(kāi)并且對(duì)準(zhǔn)的一體式結(jié)構(gòu)。保持架由尼龍或 聚合物構(gòu)成，具有纖維填料，并且具有帶增強(qiáng)支撐兜孔梁的改進(jìn)設(shè)計(jì)。 墊環(huán)具有與形成于車軸上的倒圓部的預(yù)定輪廓表面互補(bǔ)且接合的輪廓表面。倒圓 部從軸頸延伸至車軸的臺(tái)肩。輪廓表面輔助用于將墊環(huán)固定以防止沿著軸的軸向運(yùn)動(dòng)。環(huán) 形耐磨環(huán)設(shè)置在內(nèi)圈和墊環(huán)之間并且與這兩者接合。


在附圖中， 圖1是其上安裝有根據(jù)本發(fā)明的錐形滾柱軸承組件的軸頸的截面圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的錐形滾柱軸承組件的保持架的透視圖，以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的錐形滾柱軸承組件用的保持架的局部細(xì)節(jié)圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖1中整體上用附圖標(biāo)記10標(biāo)識(shí)的錐形滾柱軸承組件示出為安裝于輪軸或車軸14(典型地為鐵道車輛車軸)的自由懸臂端的軸頸12上。軸頸12加工至緊公差(close tolerance)并且其內(nèi)端以特定輪廓的倒圓部22結(jié)束，從而導(dǎo)致車軸14形成有圓柱形臺(tái)肩18。在車軸的自由端處，軸頸部分12以略呈圓錐形或錐形的導(dǎo)向部分24結(jié)束，導(dǎo)向部分24的尺寸設(shè)定為便于將軸承組件安裝到軸頸上。多個(gè)螺紋孔26形成于車軸14的端部中，以用于接收帶螺帽的螺釘或者螺栓28，從而將軸承保持蓋30安裝在車軸的端部上以將軸承夾緊就位，這一點(diǎn)將在后文更詳細(xì)描述。 錐形滾柱軸承組件10在安裝到軸頸12上并由軸承保持蓋30夾緊到軸頸12上之前預(yù)先裝配。錐形滾柱軸承組件包括一體式的軸承外圈或外部座圈32，外部座圈32具有一對(duì)滾道34、36，所述滾道分別鄰近于外部座圈32的每個(gè)端部形成，并且分別與一對(duì)軸承內(nèi)圈38、40相配合以在其間分別支撐兩排錐形滾柱42、44。中心間隔件46定位于兩內(nèi)圈38、40之間以維持兩內(nèi)圈處于相對(duì)彼此準(zhǔn)確地間隔開(kāi)的關(guān)系。 軸承外圈32在其位于滾道34、36外側(cè)的兩相對(duì)端部處設(shè)有圓柱形沉頭孔48、50，并且一對(duì)密封組件52、54—一對(duì)應(yīng)地分別壓入配合至每個(gè)圓柱形沉頭孔48、50中。密封組件52、54分別包括彈性密封元件56、58，它們分別接合于一對(duì)密封耐磨環(huán)套筒60、62并且與之形成密封，其中，這一對(duì)密封耐磨環(huán)套筒60、62的向內(nèi)的端部分別與軸承內(nèi)圈38、40的向外端部相接合。耐磨環(huán)套筒60的另一端容置在環(huán)形墊環(huán)66的軸向向內(nèi)的端部中的圓柱形沉頭孔64中，環(huán)形墊環(huán)66在其另一端具有沉頭孔68，沉頭孔68的尺寸設(shè)定為以過(guò)盈配合或非過(guò)盈配合的關(guān)系容置于車軸14的圓柱形臺(tái)肩18上。沉頭孔64以及耐磨環(huán)套筒60的外徑的尺寸還要設(shè)計(jì)為提供過(guò)盈配合以使得耐磨環(huán)被壓入配合至墊環(huán)66中，墊環(huán)66被準(zhǔn)確地加工為具有預(yù)定輪廓內(nèi)表面70，當(dāng)軸承安裝于車軸上時(shí)，該預(yù)定輪廓內(nèi)表面70與倒圓部22的輪廓互補(bǔ)且接合。套筒62的向外端部抵靠于保持蓋30上。 保持架80典型地是由樹(shù)脂材料比如聚合物或尼龍樹(shù)脂構(gòu)成的一體結(jié)構(gòu)。保持架80還包括通常為至少10mm或更長(zhǎng)長(zhǎng)度的纖維填料(通常為玻璃纖維或碳纖維)，并且纖維填料的重量通常為樹(shù)脂保持架自身重量的至少25%至50%。 保持架80能利用聚合物或尼龍樹(shù)脂通過(guò)注射成型工藝制成。玻璃纖維或碳纖維
能夠通過(guò)拉擠成型(pultrusion)工藝加入以便給樹(shù)脂提供增加的強(qiáng)度。 保持架80也能利用聚合物或尼龍樹(shù)脂通過(guò)注射成型工藝制成。玻璃纖維或碳纖維
能夠以在線配混(in line compounding)工藝加入以便給樹(shù)脂保持架本身提供增加的強(qiáng)度。 可以看到，保持架80具有大致圓柱形結(jié)構(gòu)。保持架80包括大致圓形的內(nèi)環(huán)81
和較大直徑的大致圓形的外環(huán)83。多個(gè)兜孔梁(pocketbar，也叫保持架梁、窗孔梁或者過(guò)
梁)85從內(nèi)環(huán)81延伸至外環(huán)83，從而在內(nèi)環(huán)81和外環(huán)83之間提供結(jié)構(gòu)支撐。 多個(gè)支撐兜孔梁87也從內(nèi)環(huán)81延伸至外環(huán)83從而在內(nèi)環(huán)81和外環(huán)83之間提
供結(jié)構(gòu)支撐。 可以看到，每個(gè)兜孔梁85包括徑向厚度與內(nèi)環(huán)81的徑向厚度相等的基部段86。然而，每個(gè)兜孔梁85具有徑向厚度減小至尺寸A的錐形區(qū)域89，尺寸A小于基部段86的徑向厚度。 可以看到，每個(gè)支撐兜孔梁87包括徑向厚度與內(nèi)環(huán)81的徑向厚度相等的基部段86。然而，對(duì)于其大部分長(zhǎng)度而言，每個(gè)支撐兜孔梁87以徑向厚度B繼續(xù)延伸，徑向厚度B大于兜孔梁85的徑向厚度A。 從圖2能看到，在保持架80中具有多個(gè)兜孔梁85和支撐兜孔梁87。由于需要允許潤(rùn)滑劑在錐形滾柱軸承組件10內(nèi)移動(dòng)，所以不希望內(nèi)環(huán)81和外環(huán)83之間的所有支撐都呈支撐兜孔梁87的形式。然而，具有多個(gè)呈更加結(jié)實(shí)的支撐兜孔梁87的形式的支撐件允許了錐形滾柱42和44更好的對(duì)準(zhǔn)。在鐵路貨車進(jìn)行需要的維護(hù)時(shí)，在典型的鐵道車輛維護(hù)中，錐形滾柱42和44會(huì)由于軸承IO經(jīng)受的振動(dòng)而變得歪斜或失準(zhǔn)。保持架80由于經(jīng)受錐形滾柱42和44發(fā)熱而帶來(lái)的溫度也會(huì)導(dǎo)致滾柱42和44產(chǎn)生振動(dòng)并且導(dǎo)致錐形滾柱42和44的失準(zhǔn)。即使在目前使用的聚合物保持架中，保持架兜孔梁也會(huì)移動(dòng)并且可使錐形滾柱失準(zhǔn)。本發(fā)明的改進(jìn)保持架降低了這種保持架振動(dòng)和錐形滾柱失準(zhǔn)的可能性。
實(shí)際上，可能的保持架搖晃被限制為小于0. 03英寸，這主要是由于支撐件的剛度增加。而且，由于改進(jìn)的設(shè)計(jì)和較低熱膨脹系數(shù)的材料，可以降低滾柱/保持架的間隙。較低的熱膨脹系數(shù)允許更緊密的兜孔梁間隙并且因此允許更小的保持架搖晃。更小的保持架搖晃和更緊密的兜孔梁間隙減小了可能的滾柱歪斜量。 保持架搖晃將會(huì)因?yàn)檩S承系統(tǒng)組件的振動(dòng)而引起更差的滾柱歪斜。 保持架"搖晃"是指在滾柱和內(nèi)圈這一給定組件上的保持架的可能的徑向運(yùn)動(dòng)量。 搖晃是指保持架在內(nèi)部座圈部件上沿徑向的允許的運(yùn)動(dòng)范圍。
權(quán)利要求
一種錐形滾柱軸承組件，包括其上具有面向外的滾道的內(nèi)圈；其上具有面向內(nèi)的滾道的外圈；定位于內(nèi)圈滾道和外圈滾道之間并且與內(nèi)圈滾道和外圈滾道接觸的錐形滾柱元件；以及為所述錐形滾柱元件提供間隔和對(duì)準(zhǔn)的保持架；其中，所述保持架具有大致圓柱形結(jié)構(gòu)，并且包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，其中，多個(gè)兜孔梁在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間延伸，多個(gè)支撐兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸，其中每個(gè)支撐兜孔梁的總體厚度大于每個(gè)兜孔梁的總體厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于兜孔梁的基部段的厚度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)支撐兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)支撐兜孔梁其大部分長(zhǎng)度上的總體厚度與支撐兜孔梁的基部段的厚度大致相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于兜孔梁的基部段的厚度，并且其中每個(gè)支撐兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)支撐兜孔梁其大部分長(zhǎng)度上的總體厚度與支撐兜孔梁的基部段的厚度大致相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)兜孔梁的厚度從其基部段開(kāi)始漸細(xì)以使得每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于該兜孔梁的基部段的厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中保持架為由具有玻璃纖維填料的樹(shù)脂材料構(gòu)成的整體一體式結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的錐形滾柱軸承組件，其中樹(shù)脂材料是尼龍，而填料中的玻璃纖維的長(zhǎng)度整體超過(guò)10mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的錐形滾柱軸承組件，其中玻璃纖維填料包括樹(shù)脂材料的重量的至少25%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的錐形滾柱軸承組件，其中保持架由填充了長(zhǎng)度為至少10mm、重量百分比為至少25%的玻璃纖維的尼龍樹(shù)脂材料注射成型。
10. —種錐形滾柱軸承組件，包括其上具有面向外的滾道的內(nèi)圈；其上具有面向內(nèi)的滾道的外圈；定位于內(nèi)圈滾道和外圈滾道之間并且與內(nèi)圈滾道和外圈滾道接觸的錐形滾柱元件；以及為所述錐形滾柱元件提供間隔和對(duì)準(zhǔn)的保持架，所述保持架具有大致圓柱形結(jié)構(gòu)并且包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并且多個(gè)兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸，并且多個(gè)支撐兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸，其中每個(gè)支撐兜孔梁的總體厚度大于每個(gè)兜孔梁的總體厚度，并且其中保持架為由具有玻璃纖維填料的樹(shù)脂材料構(gòu)成的整體一體式結(jié)構(gòu)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段并且每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于兜孔梁的基部段的厚度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)支撐兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，其中每個(gè)支撐兜孔梁其大部分長(zhǎng)度上的總體厚度與支撐兜孔梁的基部段的厚度大致相同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于兜孔梁的基部段的厚度，并且其中每個(gè)支撐兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，其中每個(gè)支撐兜孔梁在其大部分長(zhǎng)度上的總體厚度與支撐兜孔梁的基部段的厚度大致相同。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且其中每個(gè)兜孔梁的厚度從其基部段開(kāi)始漸細(xì)以使得每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于該兜孔梁的基部段的厚度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中樹(shù)脂材料是尼龍并且填料中的玻璃纖維的長(zhǎng)度整體超過(guò)10mm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中玻璃纖維填料包括尼龍樹(shù)脂材料的重量的至少25% 。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10的錐形滾柱軸承組件，其中保持架由填充了長(zhǎng)度為至少10mm、重量百分比為至少25X的玻璃纖維的尼龍樹(shù)脂材料注射成型。
18. —種錐形滾柱軸承組件，包括其上具有面向外的滾道的內(nèi)圈；其上具有面向內(nèi)的滾道的外圈；以及定位于內(nèi)圈滾道和外圈滾道之間并且與內(nèi)圈滾道和外圈滾道接觸的錐形滾柱元件；以及為錐形滾柱元件提供間隔和對(duì)準(zhǔn)的保持架，所述保持架具有大致圓柱形結(jié)構(gòu)并且包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并且多個(gè)兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸，并且多個(gè)支撐兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸，其中每個(gè)支撐兜孔梁的厚度大于每個(gè)兜孔梁的厚度，并且其中保持架為由具有玻璃纖維填料的樹(shù)脂材料構(gòu)成的整體一體式結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，并且每個(gè)兜孔梁的總體厚度小于所述兜孔梁的基部段的厚度，并且其中每個(gè)支撐兜孔梁具有附接至內(nèi)環(huán)的基部段，其中每個(gè)支撐兜孔梁在其大部分長(zhǎng)度上的總體厚度與支撐兜孔梁的基部段的厚度大致相同。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的錐形滾柱軸承組件，其中保持架的可能的振動(dòng)小于0. 03英寸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的錐形滾柱軸承組件，其中玻璃纖維填料包括尼龍樹(shù)脂材料的重量的至少25%，并且長(zhǎng)度整體超過(guò)10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軸承組件，其具有圍繞車軸的軸頸部分安裝的滾柱軸承。外圈滾道與內(nèi)圈滾道相組合來(lái)接收滾柱元件。墊環(huán)套設(shè)于車軸倒圓部。錐形滾柱元件定位于內(nèi)圈滾道和外圈滾道之間并且與之接觸。保持架包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并且多個(gè)兜孔梁和支撐兜孔梁在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間延伸。支撐兜孔梁具有比兜孔梁大的總體厚度。保持架為由具有纖維填料的樹(shù)脂材料構(gòu)成的整體一體式結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F16C19/38GK101725634SQ20091020386
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者M·E·里德, M·梅森 申請(qǐng)人:阿母斯替德鐵路公司