УПЛОТНЕНИЕ РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА, УЗЕЛ РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА, ТЕРМОСТОЙКИЙ ПОЛИМЕРНЫЙ КОЖУХ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА И СПОСОБ СБОРКИ УПЛОТНЕНИЯ РОЛИКОВОГО ПОДШИПНИКА Российский патент 2021 года по МПК F16C19/22 F16C19/38 F16C33/78 B61F15/22 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по дате подачи предварительной заявки на патент США № 15/791,186, поданной 23 Октября 2017 года, которая включена в данное описание посредством ссылки во всей ее полноте.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Спрос на более низкую стоимость грузовых перевозок приводит к увеличению среднего веса грузовых вагонов по всему миру. Для более тяжелого веса грузовые вагоны должны быть оснащены прочными подшипниками, способными выдерживать как осевые, так и радиальные нагрузки.

[0003] Конические роликовые подшипники эффективно переносят как осевые, так и радиальные нагрузки. Конический роликовый подшипник включает один или несколько рядов конических роликов. Каждый ряд окружает ось вращения подшипника. Каждый конический ролик имеет форму усеченного конуса. Такая геометрия позволяет коническому роликовому подшипнику выдерживать осевые нагрузки (нагрузки, параллельные оси вращения подшипника). Популярным выбором для грузовых вагонов является двухрядный конический роликовый подшипник с двумя рядами конических роликов. Два ряда сужаются в противоположных направлениях для расположения вала или цапфы в обоих направлениях вдоль оси вращения.

[0004] Конические роликовые подшипники, а также другие типы роликовых подшипников работают со смазкой внутри подшипника, чтобы уменьшить трение между роликами и дорожками качения, по которым ролики катятся. Для удержания смазки внутри подшипника и предотвращения попадания воды, грязи и других загрязнений в подшипник, подшипник герметизирован. Уплотнение может представлять собой контактное уплотнение, которое образует физический барьер между внутренней частью подшипника и внешней средой. Обычные контактные уплотнения включают в себя резиновое кольцо, которое герметизирует зазор между вращающейся и не вращающейся частью роликового подшипника.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В варианте осуществления изобретения, уплотнение роликового подшипника включает в себя корпус уплотнения, эластомерную кромку и полимерный кожух. Эластомерная кромка прикреплена к краю внутреннего диаметра корпуса уплотнения для полного уплотнения между корпусом уплотнения и износным кольцом, в то же время, позволяя вращению корпуса уплотнения и резиновой кромки вокруг износного кольца. Полимерный кожух частично обертывается вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения и покрывает уплотнение. Полимерный кожух включает в себя ножку внутреннего диаметра, выполненную с возможностью прикрепления полимерного кожуха к износному кольцу, причем ножка внутреннего диаметра расположена под острым углом к износному кольцу.

[0006] В варианте осуществления изобретения, полимерный кожух для уплотнения роликового подшипника включает в себя корпус кожуха и ножку внутреннего диаметра, являющимися соответствующими участками единой непрерывной части. Корпус кожуха охватывает ось вращения полимерного кожуха и проходит преимущественно в направлениях, ортогональных оси вращения, от внутреннего диаметра к внешнему диаметру. Ножка внутреннего диаметра соединяется с корпусом кожуха по внутреннему диаметру, окружает ось вращения и ориентирована под острым углом к оси вращения, чтобы проходить как (а) в радиальном направлении внутрь от внутреннего диаметра, так и (b) в осевом направлении от внутреннего диаметра вдоль первого направления, параллельного оси вращения.

[0007] В одном варианте осуществления изобретения, способ сборки уплотнения роликового подшипника включает в себя размещение полимерного кожуха для обертывания частично вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения, и посадку с натягом ножки внутреннего диаметра полимерного кожуха на износное кольцо, окруженное корпусом уплотнения, причем ножка внутреннего диаметра ориентирована под острым углом к ее оси вращения, чтобы проходить как (а) радиально наружу от износного кольца, так и (b) в осевом направлении от внутреннего диаметра ножки внутреннего диаметра вдоль первого направления, параллельного оси вращения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фигуры 1 и 2 иллюстрируют уплотнение роликового подшипника в примере изобретения согласно одному варианту его осуществления.

[0009] Фиг.3 представляет более подробный вид уплотнения роликового подшипника, показанного на Фигурах 1 и 2, показывающая термостойкий полимерный кожух.

[0010] Фиг.4 иллюстрирует другое уплотнение роликового подшипника с термостойким полимерным кожухом, которое установлено на износном кольце, согласно варианту осуществления изобретения.

[0011] Фигуры 5 и 6 иллюстрируют поведение температурно-зависимого упрощенного полимерного кожуха, реализованного в уплотнении роликового подшипника, установленного на стальном износном кольце, согласно варианту осуществления изобретения.

[0012] Фигуры 7, 8 и 9 показывают уплотнение роликового подшипника с термостойким полимерным кожухом, установленным на износном кольце, и иллюстрируют чувствительность термостойкого полимерного кожуха к изменениям температуры согласно варианту осуществления изобретения.

[0013] Фигуры 10 и 11 иллюстрируют термостойкий полимерный кожух для его применения в уплотнении роликового подшипника согласно варианту осуществления изобретения.

[0014] Фиг.12 иллюстрирует уплотнение роликового подшипника, реализующее термостойкий полимерный кожух по фигурам 10 и 11 согласно варианту осуществления изобретения.

[0015] Фигуры 13, 14 и 15 иллюстрируют изменение формы одного примера термостойкого полимерного кожуха в ответ на изменения температуры в варианте осуществления изобретения.

[0016] Фиг.16 иллюстрирует способ сборки уплотнения роликового подшипника, имеющего термостойкий полимерный кожух, согласно варианту осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Фигуры 1 и 2 иллюстрируют уплотнение 110 роликового подшипника в не являющемся ограничительным примере реализации изобретения, при этом два варианта 110 уплотнения роликового подшипника используются для уплотнения роликового подшипника 100. В примере, изображенном на фигурах 1 и 2, роликовый подшипник 100 установлен на цапфе 280 оси, такой как ось железнодорожного вагона или ось грузового автомобиля. Фиг.1 показывает роликовый подшипник 100 на виде в изометрии с вырезанным участком для показа внутренних частей. Для ясности иллюстрации, цапфа 280 не показана на фиг.1. Фиг.2 показывает полный вид сечения роликового подшипника 100, установленного на цапфе 280, причем сечение выполнено вдоль оси вращения 190 цапфы 280. Фигуры 1 и 2 будут более понятными из следующего описания.

[0018] Роликовый подшипник 100 включает в себя два ряда конических роликов 150: внутренний ряд конических роликов 150(1) рядом с внутренним концом 102 цапфы 280 и внешний ряд конических роликов 150(2) рядом с наружным концом 104 цапфы 280. Каждый конический ролик 150 имеет форму усеченного конуса. Конические ролики 150(1) сужаются в направлении, противоположном коническим роликам 150(2). Конические ролики 150(1) и 150(2) расположены между наружным кольцом 130 подшипника и соответствующими внутренними конусными кольцами 140(1) и 140(2) подшипника. Внутренние конусные кольца 140 подшипника установлены на цапфе 280.

[0019] Уплотнения 110(1) и 110(2) роликового подшипника окружают ось вращения цапфы 280 и уплотняют внутреннюю и внешнюю стороны, соответственно, роликового подшипника 100. Уплотнения роликового подшипника установлены на соответствующих износных кольцах 120(1) и 120(2), прикрепленных к цапфе 280 и окружающих ее. Износные кольца 120 окружают ось 190 вращения. Роликовый подшипник 100, уплотнения 110 роликового подшипника и износные кольца 120 взаимодействуют для образования узла роликового подшипника, который может быть установлен на цапфе, например, на цапфе 280.

[0020] В варианте осуществления изобретения, изображенном на фигурах 1 и 2, роликовый подшипник 100 дополнительно включает в себя распорное дистанционирующее кольцо 132 между внутренним конусными кольцами 140(1) и 140(2) подшипника для обеспечения точного позиционирования внутренних конусных колец 140(1) и 140(2) подшипника. Не отступая от объема настоящего изобретения, внутренние конусные кольца 140(1) и 140(2) подшипника вместо этого могут иметь такие размеры, чтобы они находились в непосредственном контакте друг с другом без необходимости в распорном кольце 132; или внутренние конусные кольца 140(1) и 140(2) подшипника могут быть реализованы едиными, полностью образованными двухсторонним внутренним конусным кольцом подшипника. Когда цапфа 280 вращается относительно наружного кольца 130 подшипника, конические ролики 150(1) и 150(2) катятся по обращенным внутрь дорожкам 234(1) и 234(2) наружного кольца 130 подшипника.

[0021] В варианте осуществления изобретнеия, роликовый подшипник 100 включает в себя рамки 160(1) и 160(2). Конические ролики 150(1) и 150(2) установлены в гнездах соответствующих рамок 160(1) и 160(2), а рамки 160(1) и 160(2) служат для поддержания желаемого расстояния между коническими роликами 150 каждой цепочки.

[0022] В варианте осуществления изобретения, изображенном на фигурах 1 и 2, цапфа 280 образует сопряжение 282 на своем внутреннем конце 102 и заканчивается в суженном направляющем участке 284 на своем наружном конце 104. Суженный направляющий участок 284 облегчает установку роликового подшипника 100 на цапфу 280. Роликовый подшипник 100 зажат в осевом направлении между (а) задним кольцом 172, опирающимся на сопряжение 282, и (b) удерживающей крышкой 174, прикрепленной к наружному концу 104 цапфы 280 посредством болтов (или винтов) 176. Более конкретно, внутренние конусные кольца 140 подшипника зажаты между износными кольцами 120, которые, в свою очередь, зажаты между задним кольцом 172 и удерживающей крышкой 174.

[0023] Не отступая от объема настоящего изобретения, роликовый подшипник 100 может быть роликовым подшипником другого типа, чем показанный на фигурах 1 и 2, таким как однорядный конический роликовый подшипник, четырехрядный конический роликовый подшипник, цилиндрический роликовый подшипник, сферический роликовый подшипник, или шариковый подшипник. В таких альтернативных вариантах осуществления, наружное кольцо 130 подшипника, конические ролики 150 и внутренние конусные кольца 140 подшипника заменены подходящими компонентами для образования роликового подшипника соответствующего типа; все же эти варианты осуществления роликового подшипника 100 все еще включают уплотнения 110 роликового подшипника. Аналогично, направления сужения конических роликов 150 могут быть инвертированы, как показано на фигурах 1, 2 и 3. Кроме того, хотя работа роликового подшипника 100 обычно включает в себя вращение цапфы 280 относительно не вращающегося наружного кольца 130 подшипника, их роли могут быть изменены на противоположные, так что наружное кольцо 130 подшипника вращается вокруг неподвижной цапфы 280, или наружное кольцо 130 подшипника и цапфа 280 вращаются с разными скоростями.

[0024] Фиг.3 представляет более подробный вид уплотнения 110 роликового подшипника в сечении. В частности, фиг. 3 показывает термостойкий полимерный кожух 310 уплотнения роликового подшипника 110. Сечение 100', изображенное на фиг.3, эквивалентно верхней части полного вида сечения уплотнения 110(2) роликового подшипника, показанного на фиг.2, но также применимо и к уплотнению 110(1) роликового подшипника.

[0025] Уплотнение 110 роликового подшипника включает термостойкий полимерный кожух 310, корпус 320 уплотнения, эластомерную кромку 322, вкладыш 324 и ротор 330, каждый из которых окружает ось 190 вращения. Корпус 320 уплотнения соединен с наружным кольцом 130 подшипника. Ротор 330 установлен на износном кольце 120. Термостойкий полимерный кожух 310 посажен с натягом на износное кольцо 120 и частично обернут вокруг не опорной стороны 325 корпуса 320 уплотнения. Не опорная сторона 325 корпуса 320 уплотнения является стороной корпуса 320 уплотнения, обращенной от роликового подшипника 100. Эластомерная кромка 322 прикреплена к краю 321 внутреннего диаметра корпуса 320 уплотнения, и уплотняет корпус 320 уплотнения к радиально обращенной наружу поверхности 350 износного кольца 120. Вкладыш 324 установлен в корпусе уплотнения 320 и образует лабиринтное уплотнение с ротором 330. В данном описании, «внутренний диаметр» части, окружающей ось 190 вращения относится к периметру части, которая является самой ближней к оси 190 вращения. Аналогично, «внешний диаметр» части, окружающей ось 190 вращения, относится к периметру части, которая является самой дальней от оси 190 вращения.

[0026] Термостойкий полимер 310 представляет собой единую непрерывную деталь, которая состоит из полимера, такого как конструкционный термопластик (такой как полиэстер или композитный материал), устойчивый к ультрафиолету полимер, термореактивный или устойчивый к ультрафиолету конструкционный термопластик. Термостойкий полимер 310 включает в себя ножку 312 внутреннего диаметра и корпус 314 кожуха, каждый из которых окружает ось 190 вращения. Корпус 314 кожуха проходит, преимущественно, в направлениях, ортогональных оси 190 вращения, от внутреннего диаметра 370 до внешнего диаметра 372. Ножка 312 внутреннего диаметра соединяется с корпусом 314 кожуха на внутреннем диаметре 370 и ориентирована под острым углом к оси 190 вращения радиально наружу от поверхности 350, чтобы проходить как (а) в радиальном направлении внутрь от внутреннего диаметра 370, так и (b) в осевом направлении от внутреннего диаметра 370 вдоль направления 390, параллельного оси 190 вращения. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, термостойкий полимерный кожух 310 дополнительно включает в себя ножку 316 внешнего диаметра, которая соединяется с внешним диаметром 372 корпуса 314 кожуха. Здесь «радиально внутрь» относится к направлению к оси 190 вращения, «радиально наружу» относится к направлению от оси 190 вращения, а «осевое» направление относится к направлению, которое является, по существу, параллельным оси 190 вращения. Ножка 316 внешнего диаметра окружает ось вращения 190 и проходит, преимущественно, вдоль оси вращения 190 в направлении, противоположном направлению 390. Не выходя за рамки настоящего изобретения, термостойкий полимерный кожух 310 может быть предусмотрен без ножки 316 внешнего диаметра.

[0027] Когда цапфа 280 вращается относительно наружного кольца 130 подшипника, термостойкий полимерный кожух 310 и ротор 330 вращаются вместе с цапфой 280, в то время как корпус 320 уплотнения (вместе с эластомерной кромкой 322 и вкладышем 324) остается закрепленным на наружном кольце 130 подшипника, так что термостойкий полимерный кожух 310 и ротор 330 вращаются относительно корпуса 320 уплотнения (и эластомерной кромки 322 и вкладыша 324).

[0028] Уплотнение 110 роликового подшипника обеспечивает три слоя уплотнения между роликовым подшипником 100 и внешней средой: лабиринтное уплотнение между вкладышем 324 и ротором 330, контактное уплотнение между эластомерной кромкой 322 и износным кольцом 120, и дополнительную защиту (покрытие) этого контактного уплотнения, обеспеченную термостойким полимерным кожухом 310. Термостойкий полимерный кожух 310 может дополнительно служить для блокировки или ослабления инфракрасного излучения, создаваемого в контактном уплотнении между эластомерной кромкой 322 и износным кольцом 120, поскольку контактное уплотнение между эластомерной кромкой 322 и износостойким кольцом 120 нагревается во время работы. Такое инфракрасное излучение часто используется в качестве основы для обнаружения, например, придорожными инфракрасными датчиками, перегретых роликовых подшипников и снятия таких перегретых роликовых подшипников из использования.

[0029] Износное кольцо 120 обычно изготавливается из стали или другого материала, имеющего более низкий коэффициент теплового расширения, чем полимер термостойкого полимерного кожуха 310. Следовательно, износное кольцо 120 и термостойкий полимерный кожух 310 не расширяются и не сжимаются одинаково, когда подвергаются изменениям температуры. Как обсуждается более подробно ниже со ссылкой на фигуры 7, 8 и 9, термостойкий полимерный кожух 310, благодаря посадке с натягом ножки 312 внутреннего диаметра под острым углом к обращенной радиально наружу поверхности 350, способен поддерживать контакт с износным кольцом 120 в широком температурном диапазоне даже когда коэффициент теплового расширения износного кольца 120 ниже, чем у термостойкого полимерного кожуха 310. Поэтому термостойкий полимерный кожух 310 способен защищать (закрывать) контактное уплотнение, связанное с эластомерной кромкой 322, в широком диапазоне температур. Кроме того, благодаря поддержанию контакта в широком диапазоне температур, термостойкий полимерный кожух 310 предотвращает выход инфракрасного излучения из роликового подшипника 100 через зазоры в уплотнении между износным кольцом 120 и термостойким полимерным кожухом 310. В отсутствие этой температурной устойчивости, такое инфракрасное излучение может привести к ошибочно высокому показанию температуры придорожным инфракрасным датчиком и принудительному снятию роликового подшипника с эксплуатации. В одном варианте осуществления изобретнеия, термостойкий полимерный кожух 310 способен поддерживать контакт с радиально обращенной наружу поверхностью 350 вдоль пути, который полностью окружает ось 190 вращения в диапазоне температур от -40 градусов по Фаренгейту до 176 градусов по Фаренгейту. Эти температуры являются разумными пределами для рабочего диапазона роликового подшипника, такого как роликовый подшипник 100, например, в железнодорожном вагоне или грузовом автомобиле.

[0030] В варианте осуществления изобретения, ротор 330 состоит из или включает армированный волокнами полимер. В этом варианте осуществления, разница в коэффициенте теплового расширения между ротором 330 и износным кольцом 120 меньше, чем разница в коэффициенте теплового расширения между термостойким полимерным кожухом 310 и износным кольцом 120. Следовательно, ротор 330 может оставаться надлежащим образом установленным на износном кольце 120, по меньшей мере, в диапазоне температур, связанном с адекватной связью между термостойким полимерным кожухом 310 и износным кольцом 120.

[0031] Хотя фиг.3 показывает износное кольцо 120, соединенное с цапфой 280 через кольцо 340, износное кольцо 120 может быть установлено непосредственно на цапфе 280, не выходя за рамки настоящего изобретения. Кроме того, понятно, что явный недостаток перекрытия между износным кольцом 120 и каждой из ножки 312 внутреннего диаметра, эластомерной кромки 322 и ротора 330 является искажением за счет машинного изготовления чертежей. На чертеже показаны отдельные детали в том виде, в котором они должны быть изготовлены, но при сборке одна или несколько деталей изгибаются или сжимаются для обеспечения их плотного прилегания.

[0032] В одном варианте осуществления изобретения, термостойкий полимерный кожух 310 образует ребро 318, выступающее в направлении корпуса 320 уплотнения и окружающее ось 190 вращения. Хотя показанное на фиг.3, как касающееся корпуса 320 уплотнения, ребро 318 может находиться на расстоянии от корпуса 320 уплотнения, не выходя за рамки данного описания. Не выходя за рамки данного описания, ребро 318 может быть выполнено в виде ряда ребер, каждое из которых расположено на расстоянии от соседних ребер, причем ряд ребер окружает ось 190 вращения.

[0033] Фиг.4 иллюстрирует в сечении другое уплотнение 400 роликового подшипника с термостойким полимерным кожухом 310. Фиг.4 показывает уплотнение 400 роликового подшипника, установленное на износное кольцо 120(2). Термостойкое уплотнение 400 роликового подшипника может заменить уплотнение 110 роликового подшипника в уплотнении роликового подшипника 100, рассмотренном выше со ссылкой на фигуры 1, 2 и 3.

[0034] Уплотнение 400 роликового подшипника включает термостойкий полимерный кожух 310, корпус 420 уплотнения и эластомерную кромку 422. Корпус 420 уплотнения аналогичен корпусу 320 уплотнения, но не соединен с вкладышем 324. Эластомерная кромка 422 аналогична эластомерной кромке 322, за исключением того, что эластомерная кромка 422 при отсутствии вкладыша 324 и ротора 330 может быть больше эластомерной кромки 322, чтобы обеспечить увеличенную площадь контакта, или две отдельные области контакта между эластомерной кромкой 422 и износным кольцом 120. Этот увеличенный контакт может улучшить уплотнение, обеспечиваемое контактным уплотнением между эластомерной кромкой 422 и износным кольцом 120, по сравнению с уплотнением, обеспеченным контактным уплотнением между эластомерной кромкой 322 и износным кольцом 120 в уплотнении 110 роликового подшипника.

[0035] Фигуры 5 и 6 иллюстрируют поведение температурно-зависимого упрощенного полимерного кожуха 510, реализованного в уплотнении 500 роликового подшипника, установленного на стальном износном кольце 530. Фиг.5 показывает конфигурацию уплотнения 500 роликового подшипника при расчетной температуре, такой как температура, наиболее часто встречающаяся при использовании уплотнения 500 роликового подшипника, а фиг.6 показывает конфигурацию уплотнения 500 роликового подшипника при температуре, превышающей расчетную температуру. Фигуры 5 и 6 будут более понятными из последующего описания.

[0036] Уплотнение 500 роликового подшипника включает полимерный кожух 510, корпус 520 уплотнения и эластомерную кромку 522. Эластомерная кромка 522 герметизирует корпус 520 уплотнения со стальным износным кольцом 530. Стальное износное кольцо 530 может быть аналогично износному кольцу 120, корпус 520 уплотнения может быть аналогичен корпусу 320 уплотнения или корпусу 420 уплотнения, а эластомерная кромка 522 может быть аналогична эластомерной кромке 322 или эластомерной кромке 422. Полимерный кожух 510 включает корпус 512 кожуха и ножку 514 внешнего диаметра. Полимерный кожух 510 частично обертывается вокруг не опорной стороны 525 корпуса 520 уплотнения. Радиально обращенная внутрь поверхность 518 корпуса 512 кожуха установлена непосредственно на радиально обращенную наружу поверхность 550 стального износного кольца 530. Угол между корпусом 512 кожуха и стальным износным кольцом 530 составляет приблизительно девяносто градусов.

[0037] Когда температура увеличивается выше расчетной температуры, полимерный кожух 510 расширяется в радиальном направлении наружу вдоль направления 690 от оси 190 вращения (не показано на фигурах 5 и 6). Поскольку скорость расширения полимерного кожуха 510 больше, чем скорость расширения стального износного кольца 530, радиально обращенная внутрь поверхность 518 полимерного кожуха 510 теряет контакт с радиально обращенной наружу поверхностью 550 стального износного кольца 530, что позволяет проникать воде и загрязнениям в контактное уплотнение, образованное эластомерной кромкой 522. Это увеличивает скорость износа поверхности раздела между эластомерной кромкой 522 и износным кольцом 530, что может привести к выходу из строя уплотнения 500 роликового подшипника.

[0038] При температурах, значительно ниже расчетной температуры, соответствующее тепловое сжатие полимерного кожуха 510 может вызвать разрушение полимерного кожуха 510 от увеличенных сил на поверхности раздела между радиально обращенной внутрь поверхностью 518, и радиально обращенной наружу поверхностью 550 стального износного кольца 530 с меньшей степенью сжатия.

[0039] Фигуры 7, 8 и 9 иллюстрируют уплотнение 700 роликового подшипника, имеющее термостойкий полимерный кожух 710, установленный на износном кольце 730, и реакцию термостойкого полимерного кожуха 710 на температурные изменения. Фигуры 7, 8 и 9 показывают уплотнение 700 роликового подшипника в сечении, аналогичном тому, которое используется на фигурах 3 и 4. Уплотнения 110 и 400 роликового подшипника являются вариантами осуществления уплотнения 700 роликового подшипника. Пара уплотнений 700 роликового подшипника может заменить уплотнения 110 роликового подшипника в уплотнении роликового подшипника 100. В целом, уплотнение 700 роликового подшипника выполнено с возможностью установки на износное кольцо, такое как износное кольцо 730, для уплотнения роликового подшипника. Фигуры 7, 8 и 9 показывают конфигурацию термостойкого полимерного кожуха 710 при центральной температуре, при температуре, превышающей центральную температуру, и температуре ниже, чем центральная температура, соответственно. Фигуры 7, 8 и 9 будут более понятными из последующего описания. Центральной температурой является, например, комнатная температура или температура, при которой собирается уплотнение 700 роликового подшипника. Альтернативно, центральная температура может быть температурой, которая находится в центре между верхним и нижним пределами температуры для правильной работы уплотнения роликового подшипника, реализующего термостойкое уплотнение 700 роликового подшипника. Температура, связанная с фиг.8, представляет собой, например, рабочую температуру уплотнения 700 роликового подшипника. Температура, связанная с фиг.9, представляет собой, например, температуру уплотнения 700 роликового подшипника в холостом режиме в холодной среде.

[0040] Уплотнение 700 роликового подшипника включает термостойкий полимерный кожух 710, корпус 720 уплотнения и эластомерную кромку 722, прикрепленную к краю внутреннего диаметра корпуса 720 уплотнения. Уплотнение 700 роликового подшипника выполнено с возможностью установки на износное кольцо 730, например, на износное кольцо 120, способом, аналогичным описанному выше для уплотнений 110 и 400 роликового подшипника. Эластомерная кромка 722 образует контактное уплотнение между корпусом 720 уплотнения и обращенной радиально наружу поверхностью 750 износного кольца 730. Термостойкий полимерный кожух 710 устанавливается с натягом на обращенную радиально наружу поверхность 750 и частично обертывается вокруг не опорной стороны 725 корпуса 720 уплотнения для защиты (кожуха) контактного уплотнения, образованного эластомерной кромкой 722. При работе, термостойкий полимерный кожух 710 является неподвижным относительно износного кольца 730, в то время как корпус 720 уплотнения вместе с эластомерной кромкой 722 могут свободно вращаться относительно износного кольца 730.

[0041] Термостойкий полимерный кожух 710 представляет собой единую непрерывную деталь, которая состоит из полимера, такого как конструкционный термопластик (такой как полиэстер или композитный материал), устойчивый к ультрафиолету полимер, термореактивный или устойчивый к ультрафиолету конструкционный термопластик. Термостойкий полимерный кожух 710 включает в себя ножку 712 внутреннего диаметра и корпус 714 кожуха, каждый из которых окружает ось 190 вращения. Корпус 714 кожуха проходит, преимущественно, в направлениях, ортогональных оси 190 вращения, от внутреннего диаметра 770 до внешнего диаметра 772. Ножка 712 внутреннего диаметра соединяется с корпусом 714 кожуха на внутреннем диаметре 770 и ориентирована под острым углом к оси 190 вращения и радиально наружу поверхности 750, чтобы проходить как (а) в радиальном направлении внутрь от внутреннего диаметра 770, так и (b) в осевом направлении от внутреннего диаметра 770 вдоль направления 790, параллельного оси 190 вращения. В варианте осуществления, показанном на фигурах 7, 8 и 9, термостойкий полимерный кожух 710 дополнительно включает в себя ножку 716 внешнего диаметра, которая соединяется с внешним диаметром 772 корпуса 714 кожуха. Ножка 716 внешнего диаметра окружает ось 190 вращения и проходит, преимущественно, вдоль оси 190 вращения в направлении, противоположном направлению 790. Не выходя за рамки настоящего описания, термостойкий полимерный кожух 710 может быть предусмотрен без ножки 716 внешнего диаметра. Кроме того, корпус 720 уплотнения может иметь форму, отличную от формы, показанной на фигурах 7, 8 и 9, без отступления от объема настоящего оптсания. Например, корпус 720 уплотнения может оканчиваться около второго изгиба на девяносто градусов от эластомерной кромки 722.

[0042] Износное кольцо 730 состоит из материала, отличающегося более низким коэффициентом теплового расширения, чем материал термостойкого полимерного кожуха 710. В одном варианте осуществления, износное кольцо 730 состоит из стали.

[0043] При центральной температуре (см. Фиг.7), самая радиально внутренняя поверхность 718 ножки 712 внутреннего диаметра контактирует с обращенной радиально наружу поверхностью 750 с контактным сопряжением, окружающим ось 190 вращения. Ножка 712 внутреннего диаметра образует угол 740 с обращенной радиально наружу поверхностью 750 и осью 190 вращения. Угол 740 находится, например, в диапазоне от 20 до 50 градусов.

[0044] Как показано на фиг.8, когда температура увеличивается выше центральной температуры, в то время как износное кольцо 730 ограничивает термостойкий полимерный кожух 710 от радиально внутреннего расширения, соответствующее тепловое расширение термостойкого полимерного кожуха 710 заставляет термостойкий полимерный кожух 710 изменять форму и «катиться» от корпуса 720 уплотнения, тем самым увеличивая угол между ножкой 712 внутреннего диаметра и износным кольцом до угла 840, который больше угла 740. Тем не менее, в отличие от поведения упрощенного полимерного кожуха 510, в котором отсутствует взаимодействие размещенной под острым углом ножки внутреннего диаметра, установленной на износное кольцо, термостойкий полимерный кожух 710 не теряет контакт с износным кольцом 730 при повышении температуры (по меньшей мере, до определенной температуры). В одном варианте осуществления, термостойкий полимерный кожух 710 выполнен с возможностью поддержания контакта с износным кольцом 730 вдоль пути, который окружает ось 190 вращения, вплоть до верхнего предела диапазона температур, требуемого отраслевым стандартом, определяющим рабочие параметры для роликового подшипника в заданных условиях использования, таких как отраслевой стандарт для железнодорожных вагонов. Более конкретно, внешний диаметр 772 корпуса 714 кожуха смещается в направлении 790 и перемещается радиально наружу, как указано стрелкой 810. Одновременно, участки ножки 712 внутреннего диаметра вдали от контакта с износным кольцом 730 также сдвигаются в направлении 790 и перемещаются радиально наружу, как показано стрелкой 812. Однако, по меньшей мере, участок самой радиально внутренней поверхности 718 термостойкого полимерного кожуха 710 остается в контакте с обращенной радиально наружу поверхностью 750 износного кольца 730. Следовательно, термостойкий полимерный кожух 710 способен защищать контактное уплотнение, образованное эластомерной кромкой 722, при температурах, значительно превышающих центральную температуру.

[0045] Как показано на фиг.9, когда температура уменьшается ниже центральной температуры, в то время как износное кольцо 730 ограничивает термостойкий полимерный кожух 710 от радиально внутреннего расширения, связанное с этим тепловое сжатие термостойкого полимерного кожуха 710 приводит к тому, что термостойкий полимерный кожух 710 меняет форму способом, противоположным связанному с повышением температуры, и «катится» к корпусу 720 уплотнения, уменьшая тем самым угол между ножкой 712 внутреннего диаметра и износным кольцом до угла 940, который меньше угла 740. Изменение формы приспосабливается к усилиям со стороны менее сжимающегося износного кольца 730 и предотвращает разрушение термостойкого полимерного кожуха 710, что может быть свойственно для упрощенного полимерного кожуха 510. Следовательно, термостойкий полимерный кожух 710 способен защищать контактное уплотнение, образованное эластомерной кромкой 722, при температурах, значительно превышающих центральную температуру. В одном варианте осуществления, термостойкий полимерный кожух 710 выполнен с возможностью оставаться целым и сохранять контакт с износным кольцом 730 вдоль пути, который окружает ось 190 вращения, вплоть до нижнего предела диапазона температуры, требуемого отраслевым стандартом, определяющим рабочие параметры для роликового подшипника в заданных условиях использования, таких как отраслевой стандарт для железнодорожных вагонов. Кроме того, поскольку проблема разрушения полимерного кожуха, вызванного низкой температурой, решается изменением формы, облегчаемым наличием ножки 712 внутреннего диаметра с острым углом, становится возможным создать более плотную посадку с натягом между термостойким полимерным кожухом 710 и износным кольцом 730. Более конкретно, внешний диаметр 772 корпуса 714 кожуха смещается в направлении, противоположном направлению 790 и также перемещается радиально внутрь, как указано стрелкой 910. Одновременно, участки ножки 712 внутреннего диаметра вдали от контакта с износным кольцом 730 также сдвигаются в направлении, противоположном направлению 790 и перемещаются радиально внутрь, как показано стрелкой 912. Радиально самая внутренняя поверхность 718 термостойкого полимерного кожуха 710 (которая может представлять из себя слегка отличающийся участок термостойкого полимерного кожуха 710, чем при температурах, связанных с фигурами 7 и 8) остается в контакте с обращенной радиально наружу поверхностью 750 износного кольца 730.

[0046] В одном варианте осуществления, термостойкий полимерный кожух 710 способен оставаться как неповрежденным, так и в контакте с износным кольцом 730 во всех точках вдоль пути, который окружает ось 190 вращения, по меньшей мере, для всех температур в диапазоне от -40 градусов по Фаренгейту до 176 градусов по Фаренгейту. В другом варианте осуществления, термостойкий полимерный кожух 710 способен оставаться как неповрежденным, так и в контакте с износным кольцом 730 во всех точках вдоль пути, который окружает ось 190 вращения, по меньшей мере, для всех температур в диапазоне от приблизительно -20 градусов по Фаренгейту до 150 градусов по Фаренгейту.

[0047] Хотя фигуры 7, 8 и 9 показывают контакт между радиально внутренней поверхностью 718 ножки 712 внутреннего диаметра и обращенной радиально наружу поверхностью 750 износного кольца 730, как имеющий только точечную протяженность вдоль оси 190 вращения, понятно, что фактическая контактная поверхность раздела, вероятно, будет проходить вдоль некоторого участка оси 190 вращения.

[0048] Фигуры 10 и 11 иллюстрируют термостойкий полимерный кожух 1000 для реализации в уплотнении роликового подшипника. Полимерный кожух 1000 представляет собой вариант осуществления термостойкого полимерного кожуха 710. Фиг.10 показывает термостойкий полимерный кожух 1000 как видно вдоль оси 190 вращения, а фиг.11 представляет собой вид сечения A-A’, представленного на фиг.10. Фигуры 10 и 11 будут более понятными из нижеследующего описания.

[0049] Термостойкий полимерный кожух 1000 включает корпус 1014 кожуха, ножку 1012 внутреннего диаметра, и ножку 1016 внешнего диаметра. Ножка 1012 внутреннего диаметра находится под углом 1040 к оси 190 вращения. Корпус 1014 кожуха может образовать ребро 1020, такое как ребро 318, выступающее в том же, в целом, направлении как ножка 1016 внешнего диаметра. Не выходя за рамки данного документа, ребро 1020 может быть выполнено в виде ряда ребер, каждое из которых расположено на расстоянии от соседних ребер, причем ряд ребер окружает ось 190 вращения. При приблизительно комнатной температуре и перед установкой термостойкого полимерного кожуха 1000 на износное кольцо, угол 1040 может находиться в диапазоне от 20 до 50 градусов, например, около 35 градусов, а корпус 1014 кожуха быть не ортогональным оси 190 вращения. В одном варианте осуществления, (а) внутренний диаметр 1080 термостойкого полимерного кожуха 1000 находится в диапазоне от 8 дюймов до 24 дюймов, например, около 14 дюймов, (b) внешний диаметр 1082 термостойкого полимерного кожуха 1000 находится в диапазоне от 5 дюймов до 30 дюймов, например, около 9 дюймов, и (c) толщина 1050 термостойкого полимерного кожуха 1000 находится в диапазоне от 0,02 дюйма до 0,1 дюйма, например, около 0,05 дюймов.

[0050] Фиг.12 показывает вид одного уплотнения 1200 роликового подшипника, в котором реализован термостойкий полимерный кожух 1000, в наглядном представлении. Уплотнение 1200 роликового подшипника является аналогичным уплотнению 110 роликового подшипника. Уплотнение 1200 роликового подшипника включает термостойкий полимерный кожух 1000, корпус 1220 уплотнения, эластомерную кромку 1222, прикрепленную к внутреннему диаметру корпуса 1220 уплотнения, вкладыш 1224, установленный в корпусе 1220 уплотнения, и ротор 1230. Корпус 1220 уплотнения, эластомерная кромка 1222, вкладыш 1224 и ротор 1230 являются аналогичными корпусу 320 уплотнения, эластомерной кромке 322, вкладышу 324 и ротору 330, соответственно.

[0051] В альтернативном варианте осуществления, который не показан на фиг.12, уплотнение 1200 подшипника предусмотрено без вкладыша 1224 и без ротора 1230. В этом варианте осуществления, уплотнение 1200 роликового подшипника является аналогичным уплотнению 400 роликового подшипника. В другом альтернативном варианте осуществления, также не показанном на фиг.12, вкладыш 1224 не показан, а ротор 1230 вместо этого согласован с деталью корпуса 1220 уплотнения, выступающей по направлению к подшипнику, который должен быть уплотнен уплотнением 1200 роликового подшипника.

[0052] Фигуры 13, 14 и 15 представляют собой анализ с использованием метода конечного множества элементов на основе моделирования участков напряжения, формы и максимального основного напряжения примера термостойкого полимерного кожуха 1000 при установке на износное кольцо 1310 (такое как износное кольцо 120 или 730) между корпусом 1220 уплотнения и удерживающей крышкой 1320 (аналогично удерживающей крышке 174). Фигуры 13, 14 и 15 показывают форму термостойкого полимерного кожуха 1000 при температуре 75 градусов по Фаренгейту, 176 градусов по Фаренгейту и -40 градусов по Фаренгейту, соответственно. Чертежи по фигурам 13, 14 и 15 показывают, что термостойкий полимерный кожух 1000 реагирует на температуру, как обсуждалось для термостойкого полимерного кожуха 710 выше со ссылкой на фигуры 7, 8 и 9.

[0053] Фиг.16 иллюстрирует один способ 1600 сборки уплотнения роликового подшипника, имеющего термостойкий полимерный кожух. Способ 1600 может быть использован для сборки уплотнения 310, 400, 700 и 1200 роликового подшипника.

[0054] Способ 1600 включает в себя этапы 1640 и 1650, которые могут выполняться одновременно. На этапе 1640 позиционируют термостойкий полимерный кожух для частичного обертывания вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения. В одном примере этапа 1640, термостойкий полимерный кожух 710 расположен для частичного обертывания вокруг не опорной стороны 725 корпуса 720 уплотнения, установленного на износном кольце 730. На этапе 1650 осуществляют посадку с натягом ножки внутреннего диаметра термостойкого полимерного кожуха на износное кольцо, окруженное корпусом уплотнения. Ножка внутреннего диаметра ориентирована под острым углом к оси вращения термостойкого полимерного кожуха, чтобы проходить как (а) радиально наружу от износного кольца, так и (b) в осевом направлении от внутреннего диаметра ножки внутреннего диаметра вдоль первого направления, параллельного оси вращения. В одном примере, ножка 712 внутреннего диаметра термостойкого полимерного кожуха 710 посажена с натягом на износное кольцо 730, так что радиально внутренняя поверхность 718 ножки 712 внутреннего диаметра контактирует с обращенной радиально наружу поверхностью 750 износного кольца 730.

[0055] Этап 1650 может включать в себя этап 1652 обеспечения контакта между ножкой внутреннего диаметра и износным кольцом вдоль пути, окружающего ось вращения уплотнения роликового подшипника, в конечном температурном диапазоне благодаря острому углу ножки внутреннего диаметра относительно оси вращения. В одном примере, острый угол ножки 712 внутреннего диаметра термостойкого полимерного кожуха 710 обеспечивает термостойкий контакт, как обсуждалось выше со ссылкой на фигуры 7, 8 и 9.

[0056] В варианте осуществления, способ 1600 дополнительно включает в себя этапы 1620 и 1630, предшествующие этапу 1650. На этапе 1620, ротор соединяется с опорной стороной корпуса уплотнения таким образом, чтобы обеспечить вращение ротора относительно корпуса уплотнения. В одном примере этапа 1620, ротор, такой как ротор 1230, соединен с элементом на опорной стороне корпуса 1220 уплотнения, как обсуждалось выше, при этом допускается вращение ротора 1230 относительно корпуса 1220 уплотнения. Этап 1620 может включать в себя этапы 1622 и 1624. На Этапе 1622 осуществляют вставку вкладыша в опорную сторону корпуса уплотнения, а на этапе 1624 соединяют ротор с вкладышем, таким образом, который обеспечивает вращение ротора относительно вкладыша. В одном примере этапов 1622 и 1624, вкладыш 1224 вставляется в опорную сторону корпуса 1220 уплотнения, а ротор 1230 соединяется со вкладышем 1224, в то же время обеспечивая вращение ротора 1230 относительно вкладыша 1224.

[0057] Необязательно, способ 1600 включает в себя этап 1610, предшествующий этапу 1640. На этапе 1610 осуществляют литье под давлением термостойкого полимерного кожуха. В одном примере этапа 1610, термостойкий полимерный кожух 710 или 1000 отливается под давлением.

Комбинации признаков

[0058] Признаки, описанные выше, а также заявленные ниже, могут быть сгруппированы различными способами, не выходя за рамки настоящего описания. Например, следует понимать, что аспекты одного полимерного кожуха, уплотнения роликового подшипника, узла роликового подшипника или связанного способа, описанного в данном документе, могут включать или заменять элементы другого полимерного кожуха, уплотнения роликового подшипника, узла роликового подшипника или связанного способа описанного в этом описании. Следующие примеры иллюстрируют возможные неограничивающие комбинации вариантов осуществления изобретения, описанных выше. Должно быть понятно, что многие другие изменения и модификации могут быть сделаны в способах и устройствах по данному документу без отклонения от сущности и объема этого изобретения:

[0059] (А1) Уплотнение роликового подшипника может включать в себя (а) корпус уплотнения, (b) эластомерную кромку, прикрепленную к краю внутреннего диаметра корпуса уплотнения, для завершения уплотнения между корпусом уплотнения и износным кольцом, позволяя вращение корпуса уплотнения и эластомерной кромки вокруг износного кольца, и (c) полимерный кожух, частично обертывающийся вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения и покрывающий уплотнение, причем полимерный кожух включает в себя ножку внутреннего диаметра, выполненную с возможностью прикрепления полимерного кожуха к износному кольцу с ножкой внутреннего диаметра под кострым углом к износному кольцу.

[0060] (A2) В уплотнении роликового подшипника, обозначенном (A1), полимерный кожух может включать в себя корпус кожуха, соединенный за одно целое с ножкой внутреннего диаметра и проходящий радиально наружу от ножки внутреннего диаметра и вдоль корпуса уплотнения, причем полимерный кожух образует изгиб между ножкой внутреннего диаметра и корпусом кожуха, так что ножка внутреннего диаметра отогнута от эластомерной кромки.

[0061] (A3) В уплотнении роликового подшипника, обозначенном как (A2), полимерный кожух может быть выполнен с возможностью того, чтобы при установке на износное кольцо изменять форму в ответ на изменения температуры, так что отклонение от планарности корпуса кожуха увеличивается с температурой.

[0062] (А4) В любом из уплотнений роликового подшипника, обозначенных как (А1)-(А3), острый угол может быть выполнен с возможностью обеспечения контакта между полимерным кожухом и износным кольцом в конечном температурном диапазоне, причем контакт окружает ось вращения.

[0063] (A5) В уплотнении роликового подшипника, обозначенном как (A4), полимерный кожух может быть выполнен с возможностью поддержания контакта в диапазоне температур, по меньшей мере, от -40 градусов по Фаренгейту до 176 градусов по Фаренгейту.

[0064] (A6) В любом из уплотнений роликового подшипника, обозначенных как (A1)-(A5), полимерный кожух может быть выполнен с возможностью изгиба при установке на износное кольцо (а) радиально наружу и от корпуса уплотнения с повышением температуры, и (b) радиально внутрь и к корпусу уплотнения с понижением температуры при сохранении контакта между полимерным кожухом и износным кольцом.

[0065] (A7) Любое из уплотнений роликового подшипника, обозначенных как (A1)-(A6), может дополнительно включать вкладыш, установленный на опорной стороне корпуса уплотнения, и ротор, выполненный с возможностью прикрепления к износному кольцу и образования лабиринтного уплотнения с вкладышем.

[0066] (A8) В любом из уплотнений роликового подшипника, обозначенных как (A1)-(A7), полимерный кожух может быть выполнен с возможностью, по меньшей мере, ослабления инфракрасного излучения, генерируемого в роликовом подшипнике, уплотненном уплотнением роликового подшипника, во время работы роликового подшипника.

[0067] (A9) Узел роликового подшипника может включать в себя любое из уплотнений роликового подшипника, обозначенных как (A1)-(A8), роликовый подшипник, уплотненный уплотнением роликового подшипника, и износное кольцо, причем износное кольцо имеет более низкий коэффициент теплового расширения, чем полимерный кожух.

[0068] (A10) В узле роликового подшипника, обозначенном как (A9), износное кольцо может быть выполнено из стали.

[0069] (B1) Полимерный кожух для уплотнения роликового подшипника может включать в себя (а) корпус кожуха, охватывающий ось вращения полимерного кожуха и проходящий преимущественно в направлениях, ортогональных оси вращения от внутреннего диаметра к внешнему диаметру, (b) ножку внутреннего диаметра, которая соединяется с корпусом кожуха по внутреннему диаметру, окружает ось вращения и ориентирована под косым углом к оси вращения, чтобы проходить как (i) радиально внутрь от внутреннего диаметра, так и (ii) в осевом направлении от внутреннего диаметра вдоль первого направления, параллельного оси вращения, и (c) корпус кожуха и ножку внутреннего диаметра, являющиеся соответствующими частями единой непрерывной части.

[0070] (B2) Полимерный кожух, обозначенный как (B1), может дополнительно включать в себя ножку наружного диаметра, которая соединяется с корпусом кожуха по внешнему диаметру, охватывает ось вращения и проходит преимущественно вдоль оси вращения в направлении, противоположном первому направлению.

[0071] (B3) В любом из полимерных кожухов, обозначенных как (B1) и (B2), коэффициент теплового расширения полимерного кожуха может превышать коэффициент теплового расширения стали.

[0072] (B4) В любом из полимерных кожухов, обозначенных как (B1)-(B3), корпус кожуха может быть выполнен с возможностью изменения формы, при этом внешний диаметр корпуса кожуха смещается в первом направлении и перемещается радиально наружу, когда подвергается увеличению температуры и когда ограничен от радиально внутреннего расширения.

[0073] (B5) В полимерном кожухе, обозначенном как (B4), корпус кожуха может быть выполнен с возможностью изменения формы, при этом внешний диаметр корпуса кожуха смещается в направлении, противоположном первому направлению, и перемещается радиально внутрь, когда подвергается уменьшению температуры, и когда ограничен от радиально внутреннего расширения.

[0074] (B6) Любой из полимерных кожухов, обозначенных как (B1)-(B5), может дополнительно включать в себя выступы на поверхности корпуса кожуха, обращенные в противоположную сторону от первого направления и расположенные по круговой траектории с центром вокруг оси вращения.

[0075] (С1) Способ сборки уплотнения роликового подшипника может включать в себя (a) позиционирование полимерного кожуха для частичного обертывания вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения, и (b) посадку с натягом ножки внутреннего диаметра полимерного кожуха на износное кольцо, окруженное корпусом уплотнения, причем ножка внутреннего диаметра ориентирована под косым углом к ее оси вращения, чтобы проходить как (i) радиально наружу от износного кольца, так и (ii) в осевом направлении от внутреннего диаметра ножки внутреннего диаметра вдоль первого направления, параллельного оси вращения.

[0076] (C2) В способе, обозначенном как (C1), на этапе посадки с натягом, острый угол может быть выполнен с возможностью обеспечения контакта между ножкой внутреннего диаметра и износным кольцом в диапазоне температур, составляющем, по меньшей мере, от -40 градусов по Фаренгейту до 176 градусов по Фаренгейту.

[0077] (С3) Любой из способов, обозначенных как (С1) и (С2) может дополнительно включать в себя, до этапов позиционирования и посадки с натягом, сцепление ротора с опорной стороной корпуса уплотнения и прессовую посадку износного кольца в ротор.

[0078] (C4) В способе, обозначенном как (C3), этап соединения может включать в себя вставку вкладыша в опорную сторону корпуса уплотнения и соединение ротора с вкладышем.

[0079] (C5) Любой из способов, обозначенных как (C1)-(C4), может включать в себя выполнение этапа посадки с натягом одновременно с этапом позиционирования.

[0080] (С6) Любой из способов, обозначенных как (С1)-(С5), может дополнительно включать литье под давлением полимерного кожуха.

[0081] Другие изменения, понятные специалисту в данной области техники, могут быть сделаны в вышеупомянутых системах и способах, не выходя за рамки настоящего документа. Таким образом, следует отметить, что предмет, содержащийся в приведенном выше описании и показанный на прилагаемых чертежах, должен интерпретироваться как иллюстративный, а не в ограничительном смысле. Нижеследующая формула изобретения предназначена для охвата общих и специфических признаков, описанных в данном документе, а также для охвата заявлений об объеме настоящих систем и способов, которые, несмотря на языковые особенности, подпадают под объем защиты изобретения.

Изобретение относится к уплотнению роликового подшипника. Уплотнение роликового подшипника содержит корпус (320) уплотнения, эластомерную кромку (322), прикрепленную к краю внутреннего диаметра корпуса (320) уплотнения для уплотнения между корпусом (320) уплотнения и износным кольцом (120) с вращением в то же время корпуса (320) уплотнения и эластомерной кромки (322) вокруг износного кольца (120), и полимерный кожух (310), частично обернутый вокруг не опорной стороны корпуса (320) уплотнения и покрывающий уплотнение. Полимерный кожух (310) включает в себя ножку (312) внутреннего диаметра, окружающую ось (190) вращения уплотнения роликового подшипника. Ножка (312) внутреннего диаметра выполнена с возможностью прикрепления полимерного кожуха (310) к обращенной наружу поверхности износного кольца (120), таким образом, что ножка (312) внутреннего диаметра образует острый угол к обращенной наружу поверхности вдоль всей окружности обращенной наружу поверхности. Также заявлены узел роликового подшипника, термостойкий полимерный кожух для уплотнения роликового подшипника и способ сборки уплотнения роликового подшипника. Технический результат: создание уплотнения роликового подшипника для удержания смазки внутри подшипника и предотвращения попадания воды, грязи и других загрязнений в подшипник. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Уплотнение роликового подшипника, содержащее:

- корпус уплотнения;

- эластомерную кромку, прикрепленную к краю внутреннего диаметра корпуса уплотнения для уплотнения между корпусом уплотнения и износным кольцом с вращением в то же время корпуса уплотнения и эластомерной кромки вокруг износного кольца; и

- полимерный кожух, частично обернутый вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения и покрывающий уплотнение, причем полимерный кожух включает в себя ножку внутреннего диаметра, окружающую ось вращения уплотнения роликового подшипника,

причем ножка внутреннего диаметра выполнена с возможностью прикрепления полимерного кожуха к обращенной наружу поверхности износного кольца, таким образом, что ножка внутреннего диаметра образует острый угол к обращенной наружу поверхности вдоль всей окружности обращенной наружу поверхности.

2. Уплотнение по п.1, в котором полимерный кожух включает в себя корпус кожуха, неразъемно соединенный с ножкой внутреннего диаметра и проходящий радиально наружу от ножки внутреннего диаметра и вдоль корпуса уплотнения, причем полимерный кожух образует изгиб между ножкой внутреннего диаметра и корпусом кожуха, так что ножка внутреннего диаметра отогнута от эластомерной кромки.

3. Уплотнение по п.2, в котором полимерный кожух при его установке на износное кольцо выполнен с возможностью изменения формы в ответ на изменения температуры, так что отклонение от планарности корпуса кожуха увеличивается с температурой.

4. Уплотнение по п.1, в котором острый угол выбран с возможностью обеспечения контакта между полимерным кожухом и износным кольцом выше заданного температурного диапазона, причем контакт окружает ось вращения.

5. Уплотнение по п.4, в котором полимерный кожух выполнен с возможностью поддержания контакта в диапазоне температур, по меньшей мере, от -40 градусов Цельсия до 80 градусов Цельсия.

6. Уплотнение по п.1, в котором полимерный кожух при его установке на износное кольцо выполнен с возможностью изгиба (а) радиально наружу и от корпуса уплотнения с повышением температуры, и (b) радиально внутрь и к корпусу уплотнения с понижением температуры при сохранении контакта между полимерным кожухом и обращенной наружу поверхностью износного кольца.

7. Уплотнение по п.1, дополнительно содержащее:

- вкладыш, установленный на опорную сторону корпуса уплотнения; и

- ротор, выполненный с возможностью прикрепления к износному кольцу и образования лабиринтного уплотнения с вкладышем.

8. Уплотнение по п.1, в котором полимерный кожух выполнен с возможностью, по меньшей мере, ослабления инфракрасного излучения, генерируемого в роликовом подшипнике, уплотненном уплотнением роликового подшипника, во время работы роликового подшипника.

9. Узел роликового подшипника, содержащий:

- уплотнение роликового подшипника по п.1;

- роликовый подшипник, уплотненный уплотнением роликового подшипника; и

- износное кольцо, имеющее более низкий коэффициент теплового расширения, чем полимерный кожух.

10. Узел по п.9, в котором износное кольцо состоит из стали.

11. Полимерный кожух для уплотнения роликового подшипника, содержащий:

- корпус кожуха, окружающий ось вращения полимерного кожуха и проходящий преимущественно в направлениях, ортогональных оси вращения, от внутреннего диаметра к внешнему диаметру;

- ножку внутреннего диаметра, соединенную с корпусом кожуха у внутреннего диаметра и окружающую ось вращения,

причем вдоль всего внутреннего диаметра корпуса кожуха ножка внутреннего диаметра (а) проходит радиально внутрь от внутреннего диаметра и (b) проходит вдоль первого направления, параллельного оси вращения, в осевом направлении от внутреннего диаметра таким образом, что ножка внутреннего диаметра, при посадке с натягом корпуса кожуха на обращенную наружу поверхность износного кольца, образует острый угол к обращенной наружу поверхности вдоль всей окружности обращенной наружу поверхности.

12. Кожух по п.11, дополнительно содержащий ножку внешнего диаметра, которая соединяется с корпусом кожуха у внешнего диаметра, окружает ось вращения и проходит, преимущественно, вдоль оси вращения в направлении, противоположном первому направлению.

13. Кожух по п.11, в котором коэффициент теплового расширения полимерного кожуха превышает коэффициент теплового расширения стали.

14. Кожух по п.11, в котором корпус кожуха выполнен с возможностью изменения формы, при этом внешний диаметр корпуса кожуха смещается в первом направлении и перемещается радиально наружу, когда подвергается увеличению температуры, и когда он ограничен от радиально внутреннего расширения.

15. Кожух по п.14, в котором корпус кожуха выполнен с возможностью изменения формы, при этом внешний диаметр корпуса кожуха смещается противоположно от первого направления и перемещается радиально внутрь, когда подвергается уменьшению температуры, и когда ограничен от радиально внутреннего расширения.

16. Кожух по п.11, дополнительно включающий выступы на поверхности корпуса кожуха, обращенные в противоположную сторону от первого направления и расположенные по круговой траектории, центрированной относительно оси вращения.

17. Способ сборки уплотнения роликового подшипника, включающий этапы, на которых:

- позиционируют термостойкий полимерный кожух для частичного его обертывания вокруг не опорной стороны корпуса уплотнения; и

- выполняют посадку с натягом ножки внутреннего диаметра полимерного кожуха на обращенную наружу поверхность износного кольца, окруженного корпусом уплотнения, причем вдоль всего внутреннего диаметра полимерного кожуха ножка внутреннего диаметра (а) проходит радиально наружу от износного кольца и (b) проходит вдоль первого направления, параллельного оси вращения, в осевом направлении от внутреннего диаметра ножки внутреннего диаметра, таким образом, что ножка внутреннего диаметра образует острый угол к обращенной наружу поверхности вдоль всей окружности обращенной наружу поверхности.

18. Способ по п.17, в котором на этапе посадки с натягом, острый угол выбран с возможностью обеспечения контакта между ножкой внутреннего диаметра и обращенной наружу поверхности в диапазоне температур, составляющем, по меньшей мере, от -40 градусов Цельсия до 80 градусов Цельсия.

19. Способ по п.17, дополнительно включающий до этапов позиционирования и посадки с натягом этапы, при которых:

- связывают ротор с опорной стороной корпуса уплотнения; и

- осуществляют прессовую посадку износного кольца в ротор.

20. Способ по п.19, в котором этап соединения включает этапы, при которых:

- вставляют вкладыш в опорную сторону корпуса уплотнения; и

- связывают ротор с вкладышем.

21. Способ по п.17, включающий выполнение этапа посадки с натягом одновременно с этапом позиционирования.

22. Способ по п.17, дополнительно содержащий изготовление полимерного кожуха посредством инжекционного формования.