[发明专利]具有互锁转子和密封壳插入件的迷宫密封件

说明书

迷宫密封件包括密封壳，其具有环绕旋转轴线的内直径腿，以及固定在密封壳中并环绕旋转轴线的插入件。迷宫密封件还包括环绕旋转轴线并围绕内直径腿以与密封壳配合以形成迷宫路径的第一部分的挡油环。挡油环相对于密封壳旋转。迷宫密封件还包括转子，其环绕旋转轴线，与插入件配合以形成迷宫路径的第二部分，并且与插入件互锁以在转子相对于插入件旋转时限制转子的轴向运动。迷宫密封件可以与轴承内圈、轴承外圈和多个滚子组合以形成滚子轴承组件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年8月16日提交的美国临时专利申请号62/888,004的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

滚珠轴承和滚子轴承都在轴承内具有润滑剂的情况下操作，以减少滚珠/滚子和其滚动所依靠的滚道之间的摩擦。为了将润滑剂包含在轴承内并防止水、污垢和其他污染物进入轴承，轴承配有密封件。

密封件可以是形成物理屏障的接触密封，通常是弹性体垫圈，在轴承的内部和外部环境之间。然而，这种物理屏障需要在相对于彼此移动的部件之间的直接接触，例如在不旋转的一个部件和由于固定至旋转轴颈而旋转的另一部件之间的直接接触。因此，接触密封与导致物理屏障磨损的摩擦有关，特别是在存在颗粒污染物的情况下。当接触密封在静止部件和旋转部件之间形成迷宫时，可以实现最佳性能。该迷宫限制了外部环境与物理屏障之间的材料运输，使其成为减少或防止污染物进入轴承的曲折路径，从而保护物理屏障。然而，物理屏障处的摩擦降低了燃料效率，在高速时可能会产生过多的热量，并且通常具有维护问题。

相反，非接触式密封在非旋转部件和旋转部件之间没有直接的物理接触。一种非接触式密封是一种非接触式迷宫密封，其在静止部件和旋转部件之间形成迷宫。非接触式迷宫密封件在概念上类似于如上所述的形成迷宫的接触密封，不同之处在于非接触式迷宫密封没有桥接迷宫的物理屏障。非接触式迷宫密封限制了轴承内部和外部环境之间的材料运输，使其成为减少或防止润滑剂从轴承中流失和污染物进入轴承的曲折路径。一些非接触式迷宫密封件包括与轴颈一起旋转的挡油环。特别是在高旋转速度下操作时，挡油环的旋转将进一步防止润滑剂从轴承流出和污染物进入轴承。

发明内容

本发明实施例的特征在于迷宫密封件，其可以用作滚子轴承组件的一部分。有利地，迷宫密封件的转子和插入件彼此互锁，以限制转子的轴向运动(即，平行于滚子轴承组件的旋转轴线)，而不必将转子锁定到迷宫密封件外部的滚子轴承组件的特征。因此，本发明实施例可用于缺乏这种锁定特征(例如，无特征的圆柱形表面)的滚子轴承组件。限制转子的轴向运动有助于通过防止迷宫“开放”来保持曲折的路径，这种开放会导致污染物进入轴承和润滑剂以逸出到外部环境。

在实施例中，迷宫密封件包括具有环绕旋转轴线的内直径腿的密封壳以及固定在密封壳中并环绕旋转轴线的插入件。迷宫密封件还包括挡油环，该挡油环环绕旋转轴线并围绕内直径腿，以与密封壳配合来形成迷宫路径的第一部分。挡油环相对于密封壳旋转。迷宫密封件还包括环绕旋转轴线的转子，该转子与插入件配合以形成迷宫路径的第二部分，并且该转子与插入件互锁以在转子相对于插入件旋转时限制转子的轴向运动。

在其他实施例中，滚子轴承组件包括轴承内圈(bearing cone)，环绕轴承内圈的轴承外圈(bearing cup)，以及设置在轴承内圈和轴承外圈之间以允许轴承内圈相对于轴承外圈旋转的多个滚子。滚子轴承组件还包括上述迷宫密封件，其中，密封壳还包括外直径腿，其(i)环绕旋转轴线，(ii)直径大于内直径腿的直径，并且(iii)刚性地联接到轴承外圈。转子和挡油环安装在轴承内圈的圆柱形表面上，并且转子与插入件互锁以限制转子朝向滚子的轴向运动。