CN109210084A - 用于滚动轴承单元的脂保持和油计量装置 - Google Patents
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Abstract
一种轴承单元(1)，设置有滚动轴承(10)，滚动轴承(10)具有径向外圈(11)、两个径向内圈(12)、布置在所述径向外圈(11)与所述两个径向内圈(12)之间的圆锥滚子(14)的环、和用于保持脂(30)和计量油的装置(20)，所述装置(20)容纳在径向外圈(11)的槽(18)内部并具有相对于滚动轴承(10)横向布置的环形壁(22)，并用作脂(30)流动的阻碍件，装置(20)设置有多个贯通开口(25)，用于在任何运行状况下保持脂(30)并允许油在圆锥滚子(14)的两个环之间通过，并且还设置有多个径向叶片(24)，径向叶片(24)与环形壁(22)接合，用于保持脂(30)。
Description
技术领域
本发明涉及用于滚动轴承的脂保持和油计量装置(grease retaining and oilmetering device)。
本发明还涉及一种设置有脂保持和油计量装置的滚动轴承单元，特别是圆锥滚子轴承单元，其以非限制性的方式在以下说明中被提及(/涉及)(referred to)。
背景技术
意大利专利申请TO2014A001045公开了一种滚动轴承单元，包括：
-径向外圈，其在使用期间静止，并在其内表面上具有中心圆(形)槽；
-两个径向内圈，其能够在使用期间旋转；
-圆锥滚子的两个环，其布置在径向外圈与两个径向内圈之间；和
-脂计量装置，其被容纳在径向外圈的槽内部，并且进而包括径向外环，由连续的竖直壁限定出的至少一个径向内突出部接合在径向外环上。
在上述型式的圆锥滚子轴承单元中，脂被引入到位于圆锥滚子的两个环之间的中心区域内，通常使用具有良好的热学性能(therma)、氧化和机械稳定性以及优异的耐水性和防锈性的油基皂稠化的脂的型式。因此，脂计量装置的连续竖直壁具有对脂的自由流出产生一种阻碍的功能，从而防止了脂从圆锥滚子的一个环向(圆锥滚子的)另一个环的可能迁移(特别是在轴承单元的运输期间)，并允许在轴承单元的运行期间适当被控制地分配脂。然而，对于已知型式的脂计量装置，在轴承的运行状况期间，已经注意到由于各种因素，脂以完全随机的方式在轴承单元的各个部件之间迁移，其中的大多数无法被控制，结果是一些需要更多润滑的区域常常会接纳(/容纳)少量的脂并且会受到过早磨损，而需要较少润滑的其它区域会接纳过多的脂，导致不希望的积聚，继而导致泄漏增大(因摩擦而造成)。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于滚动轴承单元的脂保持和油计量装置，该装置能够克服上述已知装置的缺点，确保了(可选地还以及以被控制的方式)脂在轴承单元内部的分配，然而，不允许脂在运输期间从圆锥滚子的一个环向(圆锥滚子的)另一个环迁移，即阻止脂的自由流出，同时即使在没有离心力的情况下也能够以被控制的(/受控的)方式从该处(therefrom)释放油。该目的与其它目的和优点(其将在下面更清楚地理解)利用(提供了具有在所附权利要求中提及的特征的用于滚动轴承的脂保持和油计量装置的)本发明来实现。
附图说明
现将参照示出了本发明的实施方式的非限制性示例的附图来说明本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的用于滚动轴承的脂保持和油计量装置的一个实施方式的示意性轴向截面图；
-图2和图3是图1所示的脂保持和计量装置的相应细节的两个截面图；
-图4(以示意的形式且在出于更清楚的目的而移除了部件的状态下)示出了图1所示的脂保持和计量装置的侧立视图；以及
-图5示出了图1所示的脂保持和油计量装置的进一步细节的又一立体示意图。
具体实施方式
参照图1，1总体表示轴承单元，所述轴承单元具有中心旋转轴线X并且包括滚动轴承，滚动轴承总体由10表示。本发明特别适用于使用的滚动轴承单元尺寸大且内孔的尺寸在90至160mm之间的铁路行业(/领域/部门)(sector)。然而，本发明可适用于所有其它技术行业，应用的其它非限制性示例为机动车辆行业或可再生能源行业。
在整个本说明书和权利要求书中，表示位置和方向的术语和表述(诸如“径向”和“轴向”)被理解成是关于轴承单元1的中心旋转轴线X而言。
轴承10包括：外圈11，其在使用期间是静止的并且具有一对滚道11a和11b；和一对内圈12，其在使用时是可旋转的、具有对应的滚道12a和12b并且通过在轴向上布置在它们(/内圈)之间的间隔件17而彼此轴向分离；此外，外圈11在相对于中心间隔件17而言的径向外侧位置处具有：中心圆形槽18，其形成在所述径向外圈11的内表面11a上；和至少一个贯通座部或孔19，其沿着所述中心槽18形成。
对于每个内圈12，轴承10还包括：滚动构件(/滚动体)14的环(在本示例中，滚动构件为圆锥滚子)，其分别布置在外圈11与相关联的内圈12之间的滚道11a、12a和11b、12b内；和保持架(/保持用保持架)(retaining cage)15，其用于保持圆锥滚子14围绕轴线X彼此成角度地(angularly)间隔开。考虑到在这里描述的本发明的实施方式的示例中滚动构件14由圆锥滚子限定，因此滚道11a和11b以及滚道12a和12b为圆锥表面，其母线朝向轴线X会聚；尤其是，滚道11a和12a的母线沿与滚道11b和12b的母线相反的方向会聚，并且所有的母线实质上(/大致)朝向轴承1的(与轴向X相横向并穿过间隔件17的)中心平面会聚。
还如图3所示，出于润滑和减少圆锥滚子14、滚道11a、11b、12a、12b和保持架15之间的摩擦的目的，将油基皂稠化的脂(oil-based soap-thickened grease)30插入在位于上述轴承单元1的圆锥滚子14的两个环之间的中心区域中，并且出于使脂30及其油(在图中由31示意性地示出)两者在轴承单元1内部最优分布的目的，轴承单元1最后包括用于保持脂30(图3)和计量油31的装置20。装置20(在布置在圆锥滚子14的两个环之间的中间位置处)被容纳在外圈11的槽18内，使得在轴承单元1以其轴线X处于竖直位置的状态运输时以及在所述轴承单元1处于正常运行状况时防止脂30从圆锥滚子14的一个环迁移(/移动)(migration)到另一个环并为脂30提供另外的(/进一步的)支撑。尤其是，根据本发明的装置20在以下两者期间以最优的方式执行其功能：在轴承单元1的运输期间，(装置20)用作对于脂30来说是不可渗透的阻碍件并且实际上防止了脂30在圆锥滚子14的两个环之间的任何迁移，特别是在轴承单元1以其轴线X处于竖直位置的状态运输时；以及在轴承单元1的运行期间，(装置20)在位于圆锥滚子14的两个环之间的区域中将脂30保持在内，即防止了脂30在轴承10内部不受控制地散布(dispersion)，同时改善了所述轴承10的耐久性和可靠性。
根据图2、图3和图4更清楚地显示那样，装置20包括：径向外环21，如以下将更全面地解释的，其布置在槽18内(部)；和径向内突出部22，在这里描述的本发明的实施方式的示例中，其由相对于旋转轴线X而言横向布置的环形壁22限定并接合在径向外环21中，用作脂30从圆锥滚子14的一个环流动到另一个环的阻碍件(barrier)。装置20还包括径向内环23，所述径向内环23在径向外环21的径向相反侧接合在环形壁22中，并且被布置成面对间隔件17并与所述间隔件17径向间隔开。
径向外环21通过两个截头锥表面21a和21b而在内部朝向环形壁22分界(internally bounded)，这两个截头锥表面21a和21b具有彼此相反的倾斜度，但沿与它们所朝向的滚道11a和11b相同的方向倾斜。如果径向外环21的两个表面21a和21b形成了供油31用的引导表面，使得油朝向轴承10的外圈11的滚道11a和11b迁移，则径向内环23的大致平坦形式具有保持脂30并防止脂30掉落到中心间隔件17上的功能，同时有助于使脂30的油31朝向圆锥滚子14、保持架15下方、或在保持架15与圈12之间导向(/导引)。
为了进一步增加用于保持脂30的表面的数量，使得在不改变计量的有效性的情况下防止脂在轴承10内部散布，装置20最后包括多个径向叶片(/径向翼片)(radial vanes)24，所述径向叶片24从径向外环21沿径向延伸到径向内环23、横向且刚性地连接到环形壁22且布置在环形壁22的两个轴向侧。
由于环形壁22的功能主要是防止脂30从圆锥滚子14的一个环向另一个环迁移、以及提供对脂30的支撑(尤其是在轴承单元1以其轴线X处于竖直位置的状态运输时)，因此在任何情况下都必要的是，出于正确润滑轴承1的目的，允许脂30的油31以某种方式在轴承10内部(也在圆锥滚子14的一个环与另一个环之间)循环：因此，出于这个目的，环形壁22设置有多个贯通开口(through-openings)25，所述多个贯通开口25在尺寸上小于脂30的液滴(droplet)、但大于油的液滴，使得在环形壁22的两个相对轴向侧阻挡脂30，但允许油从圆锥滚子14的一个环迁移到另一个环。
贯通开口25沿着直径彼此不同的两个同心圆周围绕轴线X均匀地分布，尽管它们(/贯通开口)使圆锥滚子14的两个环的区域连接在一起，但它们不影响环形壁22的用于使脂30的迁移停止的必要能力(necessary capacity)，甚至进一步促进了装置20在其以下两个功能方面的特性，即，将脂30保持在其必须保持的区域中的功能和计量脂30的油31的功能。
换言之，径向叶片24与径向外环21和径向内环23一起限定出多个用于处理脂30的容室(/单位)(cells)32，在容室32内部，每对径向叶片24径向向外分叉(diverges)，并且容室在两侧轴向开口，即在圆锥滚子14的每个环上轴向开口。处理容室32沿着它们的轴向中心线被环形壁22被分成彼此大致相同的两个轴向半部。各容室32与围绕轴线X分布的相邻的容室32配合，使得增大装置20的用于将脂30保持在圆锥滚子14的两个环之间的能力，从而增大了装置20与脂30之间的接触表面，(该表面)即(为)，在所有运行状况下能够支撑脂30(或者对脂30提供支撑)的表面。
仅仅通过不以任何方式限制的示例，在根据本发明的保持装置20中，还考虑到脂30和油31的物理特性可能随着运行温度的变化而显著变化的事实，优选具有每200mm2有四个开口25的密度并且(together with)每个容室32有等于48-50％的覆盖率(coverage)。此外，在这样的密度和覆盖率的情况下，假定在区域中的运行温度为60℃，优选使用稠度(consistency)在1.5至3NLGI之间的脂30和在40℃时粘度在40至220cSt之间的油31。利用通过示例而提供的这些值，保持装置20执行其保持脂30和以最优的方式分配油31的功能，特别是在使用轴承单元1期间(是这样)，因此在运输轴承单元1期间甚至更是如此，即，在温度接近(脂30具有较大粘度的)环境温度的情况下，由于开口25的密度和它们的覆盖率，使得在圆锥滚子14的两个环之间的迁移实际上不可能。
此外，由于因存在径向叶片24而导致的支撑表面增加，因此脂30以更高的效率积聚在装置20内部，并且由于其在容室32内部被分割成少量，因此避免了特别受轴承10的运动影响的无定形物质(amorphous mass)的形成：这些小量不仅受重力的影响较小，而且受轴承10在其运行状况下施加的离心力的影响也较小。而且同时，每个容室32允许脂30的油31均匀地分布在轴承10内部，从而改善了其性能和耐磨性，并允许油从圆锥滚子14的一个环(经由设置在环形壁部分22中的开口25)迁移到(圆锥滚子14的)另一个环。还由于开口25的存在，油31可以从圆锥滚子14的一个环迁移到另一个环，即使在卡住(seizing)圆锥滚子14的两个环中的圆锥滚子14的一个环的情况下也能够有利于轴承10的润滑，在这种情况下，布置在被卡住的圆锥滚子14的环的相对侧的容室32中的脂30的油31趋向于朝着这个圆锥滚子14的环回流(/回收)(recalled)，有助于恢复其功能。
如上面已经提到的，装置20的径向外环21布置在槽18内部，或者更具体地说卡接接合(snap-engaged)在所述槽18内部，并且根据本发明被设计成在尺寸上直径Φ1大于槽18的外径Φ2。实际上，径向外环21是柔韧的(flexible)，并且可以实质上被压缩，使得被插入槽18内部并且留在(left to)所述槽18内部迅速恢复(snap back)就位。制成径向外环21(以及优选但不一定是整个装置20)的材料的弹性将导致径向外环21抵靠(/相对于)(against)外圈11的槽18膨胀(/扩张)，从而确保了在使用期间在所述槽18的端壁18a上的径向压力。
根据在图5中更清楚地示出细节的那样，为了进一步便于装置20在槽18内部的卡接接合，装置20具有结构非连续性，即在其截面中有倾斜切口(incision)27，其形成在径向外环21和径向内环23两者以及环形壁22中，通过中断其结构连续性，在装置20必须插入所述槽18内部时，为装置20提供了更大的变形能力。
径向外环21具有厚度S，厚度S在轴向上不均匀并在两个轴向相对侧朝向其中心线增大，并且该厚度S以及切口27是要在设计阶段期间限定的参数，它们对于确定装置20的变形能力以及还对于确定装置20一旦安装在槽18内部时随后的密封能力而言都是重要的。优选但非必要的是，厚度S可以在1mm至10mm之间，而切口27除了相对于轴线X对角地延伸之外，将具有优选小于20mm的宽度。
最后，为了防止装置20与外圈11的相对运动，装置20具有至少一个径向突出部26，该径向突出部26形成在径向外环21上并接合在径向外圈11的座部19内部。在附图中示出的本发明的实施方式的示例中，示出了单个径向突出部26，但是根据需要，装置20可以设置有多个径向突出部26，所述多个径向突出部26围绕轴线X分布并接合在相应数量的座部19内部。
在使用上述用于保持脂30和计量油的装置20(被称为脂保持和油计量装置)的情况下，可以得到以下优点：向轴承的中心区域引入更大量的脂的可能性，这是因为该装置在轴承的工作寿命期间(响应于载荷、振动和热)提供了更大的脂保持能力和稳定性，如果轴承单元在其轴线竖直的状态下运输，限制了脂的迁移；装置中的脂的油将以更为受控制的方式释放到轴承中，从而允许更长时间(段)的有效润滑并因此增大了轴承的计划(programmed)维护间隔。
此外，虽然示出了保持和计量装置与圆锥滚子轴承组合，但是根据本发明相同的装置还可以与其它不同类型的轴承一起使用。更一般地说，应该理解的是本发明不限于这里描述和示出的实施方式，这些实施方式将被视为单元的示例；本领域技术人员可以在不脱离如在所附权利要求及其等同物中限定的本发明的范围的情况下能够对在实施方式的示例中描述的元件的功能和构造进行各种变化。
Claims (5)
1.一种轴承单元(1)，包括滚动轴承(10)，所述滚动轴承(10)进而包括：
-径向外圈(11)，其在使用期间静止，并具有形成在所述径向外圈(11)的内表面上的中心圆槽(18)；
-两个径向内圈(12)，其能够在使用期间旋转；
-滚动构件(14)的两个环，其布置在所述径向外圈(11)与所述两个径向内圈(12)之间；和
-用于保持脂(30)和计量油的装置(20)，其被容纳在所述径向外圈(11)的槽(18)内部，并且包括：径向外环(21)，其布置在所述槽(18)内部；和径向内突出部(22)，其由相对于所述滚动轴承(10)的旋转轴线(X)横向地布置的环形壁(22)限定并接合在所述径向外环(21)内部，用作脂(30)流动的阻碍件；
所述轴承单元(1)的特征在于，所述用于保持脂(30)和计量油的装置(20)包括以下组合：
-多个贯通开口(25)，其形成在所述径向内突出部(22)的环形壁中，用于在任何运行状况下，即在运输期间和在运行期间这两者，保持脂(30)并允许油在所述滚动构件(14)的两个环之间通过；以及
-多个径向叶片(24)，其与所述保持和计量装置(20)的环形壁(22)接合，用于保持脂(30)。
2.根据权利要求1所述的轴承单元，其特征在于，所述径向外环(21)能够卡接接合在所述槽(18)内部并且具有比所述槽(18)的直径(Φ2)尺寸大的直径(Φ1)。
3.根据权利要求1或2所述的轴承单元，其特征在于，所述保持和计量装置(20)还包括与所述径向内突出部(22)接合的径向内环(23)。
4.根据权利要求2或3所述的轴承单元，其特征在于，所述径向外环(21)具有用于允许卡接接合在所述保持和计量装置(20)的槽(18)内部的非连续部(27)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元，其特征在于，所述保持和计量装置(20)具有至少一个径向突出部(26)，所述径向突出部(26)形成在所述径向外环(21)上，使得接合在所述径向外圈(11)的对应的座部(19)内部。
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