CN101922517B - 用于轴承组件的罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轴承罩，该轴承罩限定出总轴向长度，并包括：第一端部，限定出第一径向外接触表面，该第一径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并延伸第一轴向接触长度；第二端部，与第一端部间隔开一定距离，并限定出第二径向外接触表面，该第二径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并延伸第二轴向接触长度。该轴承罩还包括多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间，以限定出横跨部件轴向接触长度，该横跨部件轴向接触长度由至少一个接触垫限定在轴承罩的径向最外直径处。该轴承罩产生由第一轴向接触长度、第二轴向接触长度和横跨部件轴向接触长度的总和限定的总接触长度，并且总接触长度与总轴向长度的比为至少0.380。

Description

用于轴承组件的罩

技术领域

本发明涉及轴承罩，尤其涉及具有改善的PV(压力×速度)特性的轴承罩。

背景技术

轴承通常用于两个接触的零件相对于彼此旋转的情况下，比如在自动变速箱和行星齿轮组中。在零件组装期间，处理单独的滚动体是麻烦和耗时的。为了解决这些问题，将滚动体装入轴承罩以获得轻量且易于操纵的组件，从而能够简化滚动体的安装，并在零件的组装和操作期间保持相等的滚动体间隔。

一旦安装好，行星齿轮组的正常操作使轴承组件同时相对于行星齿轮轴线和载体齿轮轴线旋转。由于轴承罩的质量，该旋转导致大的向心加速度，由此导致轴承罩径向向外运动而接触接收该轴承罩的孔的内表面。由于载体速度增加，轴承罩的与相应的孔的内表面接触的外表面的压力同样地增加。最终，除了增加的速度外，压力增加了由轴承罩承受的PV(压力×速度)，并会限制轴承组件的操作包迹。

发明内容

本发明总体地涉及在包括至少一个行星齿轮组的传动装置中使用的轴承组件。该轴承组件包括具有增加的外表面面积而在正常的操作条件下产生较小的PV的轴承罩。控制诸如接触区域、接触区域的布置和接触位置的数量之类的特定几何布局以更有效地减小由轴承罩承受的PV。该轴承罩还具有从轴承罩的外部装载每个滚动体的性能。

在一个实施方式中，轴承罩包括：第一端部，限定出第一径向外接触表面，该第一径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并具有第一轴向接触长度；第二端部，与第一端部间隔开一定距离，并限定出第二径向外接触表面，该第二径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并具有第二轴向接触长度；和多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间。每个横跨部件限定出横跨部件轴向接触长度C_span，该横跨部件轴向接触长度由在横跨部件上的至少一个接触垫(contactpad)限定在轴承罩的径向最外直径处。第一轴向接触长度、第二轴向接触长度和横跨部件轴向接触长度C_span的总和限定出总接触长度C_total，并且总接触长度C_total与总轴向长度L₁的比为至少0.380。

在另一实施方式中，轴承罩包括：第一端部；第二端部，与第一端部间隔开一定距离，以限定出总轴向长度L₁；和多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间。所述多个横跨部件中的每一个限定出一对远端接触垫和至少一个中间接触垫，每个接触垫定位在轴承罩的径向最外直径处。

在又一实施方式中，轴承罩包括：第一端部；第二端部，与第一端部间隔开一定距离；和多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间以限定出横跨部件轴向接触长度L₂。每个横跨部件限定出横跨部件轴向接触长度C_span，该横跨部件轴向接触长度由在横跨部件上的至少一个接触垫限定在轴承罩的径向最外直径处，并且，横跨部件轴向接触长度C_span与横跨部件轴向长度L₂的比为至少0.370。

附图说明

图1是本发明的具有轴承组件的行星齿轮组的透视图。

图2是图1所示行星齿轮组的轴承组件的透视图。

图3是图2所示的轴承组件的轴承罩的透视图。

图4是沿图3中的线4-4剖切的剖面图。

图4a是显示图4的一部分的剖面图。

图5是图3的轴承罩的替换实施方式的透视图。

图6是图3的轴承罩的第二替换实施方式的剖面图。

图7a和7b是两个现有技术轴承罩的剖面图。

图7c是另一现有技术轴承罩的透视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施方式之前，应理解本发明的应用不限于以下说明中指出或附图示出的具体结构或部件布局。本发明能够采用其它的实施方式，能够以各种各样的方式被实施。另外，应理解在此所用的措辞和术语仅是出于描述之目的，而不应认为为限制。在此所用的“包括”、“包含”、“具有”及其变形均意味着不但涵盖后面所列的术语及其等价物而且涵盖其它术语。除非特别指出或限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”、“耦合”及其变形采广义用法，涵盖直接和间接安装、连接、支撑和耦合。而且，“连接”和“耦合”不限于物理或机械的连接或耦合。

图1和2示出用于自动变速器的行星齿轮组14。然而，本领域技术人员应理解，轴承组件10也能适用于其它应用。轴承组件10包括中心轴线18、与中心轴心18同轴的轴承罩22、以及由轴承罩22接收并相对于轴承罩22旋转的多个滚动体24(例如滚针)。在所示实施方式中，行星齿轮组14包括一个或多个行星齿轮26，每个行星齿轮包括成形为接收轴承组件10的中心孔30。轴承组件10进而接收与行星齿轮26和中心轴线18同轴的齿轮轴34。轴承组件10允许行星齿轮26相对于齿轮轴34的相对旋转，同时使它们的旋转摩擦最小化。在正常操作期间，所述多个滚动件24与中心孔30的内表面31和齿轮轴34的外径36都接触。

参考图2-4a，在制造、组装和操作行星齿轮组14时，轴承罩22接收每个滚动件24，用作轻量、易于操纵的组件。轴承罩22从外部接收每个滚动体24，并进一步使滚动体24相对于轴承罩22内的其它滚动体保持位于恒定的相对位置。在行星齿轮组件14的正常操作时，轴承罩22不限制滚动体24的旋转。

轴承罩22大致为圆柱形，包括：大致环状并与中心轴线18同轴的第一端部38；与第一端部38间隔开一定距离并与中心轴线18同轴的第二端部42；以及在第一和第二端部38、42之间轴向延伸的多个横跨部分或部件46。在正常操作时，轴承罩22同时绕中心轴线18和大致位于行星齿轮组14中心的载体轴线19旋转。在正常的传输速度下，轴承罩22承受能够潜在地使罩22变形的向心加速度。更具体地说，向心加速度会导致罩22的径向最外区域径向向外地扩张，直至接触中心孔30的内表面31。对于行星齿轮组14的总体旋转速度的任何额外的增加都会导致罩22的径向外表面接触中心孔30的内表面31的力增大。因而，由轴承22承受的PV相关于载体速度而增加。

继续参考图2-4a，第一和第二端部38、42限定出大致与行星齿轮26的中心孔30的直径对应的外径50(参见图4)。第一和第二端部38、42分别包括第一和第二表面58、62，第一和第二表面58、62在外径50处径向向内延伸，以限定大致与齿轮轴34的外径36对应的内径54。第一和第二表面58、62为大致环状，并垂直于中心轴线18。外径和内径50、54之间的径向差等于或小于所述多个滚动体(下面讨论)在定位于罩中时的外径。第一和第二表面58、62还可限定出第一和第二径向外部接触表面59、63，第一和第二径向外部接触表面59、63轴向向内延伸出在外径50的至少一部分上的第一和第二轴向接触长度E1、E2(见图4a)。而且，第一和第二表面58、62可包括相应的引入或倒角表面60、64。

所述多个横跨部件46中的每一个在第一和第二端部38、42之间径向延伸，并且在外径50和至少一个副直径66之间改变直径，以限定出一个或多个接触垫70和一个或多个中间跨部74。每个接触垫70可限定为横跨部件46的在滚针轴承罩组件10的一般操作期间潜在地接触中心孔30(即，在外径50处)的位置处的任何一段。每个接触垫70的大致形状和尺寸要在给定轴向长度的情况下使与中心孔30的内表面31的接触面积最大化。更具体地说，接触垫70可在宽度上大于相邻的中间跨部74。在一些特定实施方式中，轴承罩22的最大可能外表面面积的至少20％位于与中心孔30的内表面31接触的位置。最大外表面面积限定为具有等同于特定轴承罩22的外径D(即外径50)和总轴向长度L(即轴向长度L1)的固体圆柱件的外表面面积(SA_max＝πDL)(参见图4和4a)。

继续参考图2-4a，每个横跨部件46限定出定位在第一和第二端部38、42之间的多个接触垫70a、70b、70c。更具体地说，在当前实施方式中，每个横跨部件46限定出分别邻近第一和第二端部38、42的一对远端接触垫70a、70c，以及定位在远端接触垫之间的一个或多个中间接触垫70b。优选地，在利用单个接触垫70b的实施方式中，接触垫沿着相应的横跨部件46的长度在轴向上居中，以更好地分配在正常操作时所产生的压力和/或最小化轴承罩22的可能变形。然而，在另外的特定实施方式中，每个横跨部件46可沿着横跨部件46的轴向长度L₂限定出在不规则位置的多个接触垫70。在另一实施方式中，单个轴承罩22的横跨部件46可限定出与同一轴承罩22的其它横跨部件46不同数量和/或位置的中间和远端接触垫70。与之相比，图7a、7b、7c的现有技术罩没有限定出任何中间接触垫。

在图5和6所示的结构中，每个中间接触垫70b与远端接触垫70a、70c相比大致在接触面积(例如，与外孔30的内表面31接触的面积)方面要大，在接触几何形状(例如，与外孔30的内表面31接触的接触垫的形状)方面要宽。然而，在替换结构中，每个接触垫70可根据具体实施方式的特定应用来限定类似的接触面积和/或特定的接触几何布局(参见图2-4a)。在又一实施方式中，每个中间接触垫70b可由润滑槽80分开(参见图4a)。

轴承罩22的每个接触垫70可包括定位为接收和保持至少一个滚动体24的一个或多个保持部件78(见图3)。每个保持部件78与至少一个相邻的保持部件和优选地至少一个中间跨部74协作，以限制滚动体24相对于轴承罩22平移。保持部件78允许滚动体24从外部装入轴承罩22，并且在接收装入轴承罩22的滚动体24的至少一部分后限制移去。

在一些特定的实施方式中，每个保持部件78定位为在引入滚动体24时偏移(deflection)。更具体地说，每个保持部件78可定位在所述一个或多个中间接触垫70b之一上，与端部38、42间隔开，以有利于偏移。由于定位保持部件78而使得它们可在引入滚动体24时偏转，因而能够允许滚动体24以更紧密的公差被保持，由此减小在滚动体24保持好后相对于轴承罩22可出现的偏移量。在一般利用自动机械的大量安装应用中，期望减小滚动体的偏移。在替换的外部装载技术中，固定的保持部件要求相对于滚动体具有更大的公差，由此允许更大的滚动体偏移，而更大的滚动体偏移常常导致滚动体干涉中心孔30并妨碍安装过程。在本发明中，保持部件78通过使滚动体偏移最小化而能够有利于自动化组装。

如图2-4a所示，每个中间接触垫70b可在侧面具有一个或多个润滑槽80。每个润滑槽80径向向内延伸，在轴承罩22的外表面基本敞开。润滑槽80相切于接触垫70b延伸，以有利于润滑剂在内壁31和轴承罩22的外表面之间流动。尽管只在中间接触垫70b中示出，但润滑槽80可包含在邻近的任何接触垫70和/或第一和第二端部38、42中，以有利于润滑剂流动和/或在轴承组件10与行星齿轮26之间的相对旋转。润滑槽80可呈现任何形状和/或定位，以使润滑剂的流动最佳(例如，“X”形)。另外，如果轴承罩22的特定应用允许，轴承罩22可不设置任何润滑槽80(参见图5)。

继续参考图3和4，所述一个或多个中间跨部中的每个中间跨部74可限定为横跨部件46的具有在一个或多个副直径66(例如，小于外径50)处径向最外表面的任何部分。中间跨部74大致为“U”形，限定出内径阈值，还用作保持每个滚动体24位置的侧向引导部分。在当前的结构中，每个中间跨部74延伸大致相同长度，并在侧面具有一对接触垫70；然而，在替换实施方式中，每个横跨部件46可限定出在第一和第二端部38、42之间具有不同长度的中间跨部74。

在具体结构中，横跨部件46限定出充分的尺寸和/或数量的接触垫70，使得单独的中间跨部74所延伸的长度不会多于总跨长度L₂的约15-29％(如图4a所示)。在其它优选实施方式中，单独的中间跨部74所延伸的长度不会多于轴承罩22的总轴向长度L₁的约14-23％，以便减小可能的变形和最小化由轴承罩22承受的PV。在又一具体实施方式中，中间跨部74在轴承罩22的总长度L₁增加时沿轴向长度保持恒定。在这样一个实施方式中，轴承罩22的轴向长度L₁的增加可以只发生在一个或多个中间接触垫70b中(参见图6)。

参考图4a，所述多个横跨部件中的每个横跨部件46限定轴向长度L₂，所述多个接触垫中的每个接触垫70a、70b、70c分别限定轴向接触长度C₁、C₂、C₃。接触垫轴向接触长度C₁、C₂、C₃的总和定义为总横跨部件接触长度C_span。那么，轴向长度L₂和总横跨部件接触长度C_span相比产生横跨部件接触比(C_span/L₂)。横跨部件接触比帮助显示轴承罩22在操作条件下减小PV的能力。更高的横跨部件接触比一般涉及与中心孔30的内表面31的更大的接触面积和更小的PV。在特定的PV减小结构中，每个横跨部件产生范围为约0.338至约0.621的横跨部件接触比(C_span/L₂)。然而，在一些特定实施方式中，横跨部件接触比可以大于0.370。与之相比，图7a、7b、7c的现有技术轴承罩产生只有约0.314至约0.357的横跨部件接触比。

除了确定横跨部件接触比(C_span/L₂)，还可计算轴承罩22的总接触比。参考图4a，外径向接触表面59、63分别在外径50处限定出第一和第二轴向接触长度E₁、E₂。将第一和第二轴向接触长度E₁、E₂与总横跨部件接触长度C_span相加得到总接触长度(E₁+E₂+C_span＝C_total)。轴承罩22的总接触长度C_total与总轴向长度L₁的比定义为总接触比(C_total/L₁)。在特定的PV减小结构中，每个轴承罩22产生范围为约0.351至约0.611的总接触比。在一些具体实施方式中，接触比可大于约0.380。与之相比，图7a、7b、7c的现有技术轴承罩产生只有约0.324至约0.369的总接触比。

在所示实施方式中，轴承罩22一般利用现有技术已知的包套(wrap)和焊接技术来形成。然而，在替换实施方式中，本领域技术人员已知的任何构造技术都可以用于制造上述轴承罩22。而且，上述轴承罩可适于接收诸如球、锥滚等之类的大量滚动件类型和/或类似变型，并且能够用于各种轴承应用。

参考图2，轴承组件10包含多个滚动体24。所述多个滚动体中的每个滚动体24大致是圆柱形的，所延伸的轴向长度小于轴承罩22的总轴向长度L1(参见图4a)。在组装时，每个滚动体24从外部径向向内地装入轴承罩22(例如，穿过外径50引入)。当被装载时，每个滚动体24接合并偏移至少一个保持部件78，直到滚动体24的至少一部分由轴承罩22接收并随后保持在相邻的横跨部件46之间。从外部装载是更容易的，因而减少了组装的时间和成本，更具体地说是在轴34外径与滚动体24外径的比小于1∶3的实施方式中。一旦所有滚动体24已装入轴承罩22，那么整个轴承组件10可以安装在诸如行星齿轮和齿轮轴34之类的两个相对旋转体之间。

本发明的各种特征在所附权利要求中提出。

本申请要求于2009年6月15日提交的美国临时申请No.61/186,997的优先权，现通过参考将该申请的全部内容合并于此。

Claims (13)

1.一种具有总轴向长度L₁的轴承罩，该轴承罩包括：

第一端部，限定出第一径向外接触表面，该第一径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并具有第一轴向接触长度；

第二端部，与第一端部间隔开一定距离，并限定出第二径向外接触表面，该第二径向外接触表面限定在该轴承罩的径向最外表面处并具有第二轴向接触长度；和

多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间，其中每个横跨部件限定出在轴承罩的径向最外直径处的横跨部件轴向接触长度C_span，该横跨部件轴向接触长度C_span由在横跨部件上的一对远端接触垫、至少一个中间接触垫以及中间跨部限定，所述中间接触垫设置于所述一对远端接触垫之间，而所述中间跨部设置于每个远端接触垫与中间接触垫之间，

其中，所述至少一个中间接触垫比所述一对远端接触垫中的任何一个宽，所述一对远端接触垫和所述至少一个中间接触垫都比所述中间跨部宽，

第一轴向接触长度、第二轴向接触长度和横跨部件轴向接触长度C_span的总和定义为总接触长度C_total，并且

总接触长度C_total与总轴向长度L₁的比为至少0.380。

2.如权利要求1所述的轴承罩，其中，所述多个横跨部件中的每一个限定出横跨部件轴向长度L₂，并且该横跨部件轴向接触长度C_span与横跨部件轴向长度L₂的比为至少0.370。

3.如权利要求2所述的轴承罩，其中，所述横跨部件轴向接触长度C_span与横跨部件轴向长度L₂的比为0.370至0.621。

4.如权利要求3所述的轴承罩，其中，一个所述中间接触垫沿着横跨部件大致轴向居中。

5.如权利要求3所述的轴承罩，其中，有两个所述中间接触垫。

6.如权利要求1所述的轴承罩，其中，所述横跨部件包括润滑槽。

7.如权利要求1所述的轴承罩，其中，所述轴承罩还包括一个或多个保持部件。

8.如权利要求7所述的轴承罩，其中，所述一个或多个保持部件中的每一个定位为在引入滚动体时偏移。

9.如权利要求7所述的轴承罩，其中，所述多个保持部件中的每一个在从所述轴承罩的外部径向向内装载滚动体时偏移。

10.一种轴承罩，包括：

第一端部；

第二端部，与第一端部间隔开一定距离，以限定出总轴向长度L₁；和

多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间，其中所述多个横跨部件中的每一个限定出一对远端接触垫、至少一个中间接触垫以及中间跨部，所述中间接触垫设置于所述一对远端接触垫之间，而所述中间跨部设置于每个远端接触垫与中间接触垫之间，其中，所述至少一个中间接触垫比所述一对远端接触垫中的任何一个宽，所述一对远端接触垫和所述至少一个中间接触垫都比所述中间跨部宽，并且，每个接触垫定位在轴承罩的径向最外直径处。

11.如权利要求10所述的轴承罩，其中，所述第一端部限定出第一径向外接触表面，该第一径向外接触表面定位在所述轴承罩的径向最外表面处并延伸第一轴向接触长度；所述第二端部限定出第二径向外接触表面，该第二径向外接触表面定位在所述轴承罩的径向最外表面处并延伸第二轴向接触长度；每个所述横跨部件限定出横跨部件轴向接触长度C_span，该横跨部件轴向接触长度C_span通过所述一对远端接触垫和所述至少一个中间接触垫限定出；所述轴承罩由所述第一轴向接触长度、第二轴向接触长度和横跨部件轴向接触长度C_span的总和定义出总接触长度C_total；并且，所述总接触长度C_total与总轴向长度L₁的比为至少0.351。

12.如权利要求10所述的轴承罩，其中，所述多个横跨部件中的每一个限定出横跨部件轴向长度L₂并通过所述一对远端接触垫和所述至少一个中间接触垫限定出横跨部件轴向接触长度C_span，并且所述横跨部件轴向接触长度C_span与所述横跨部件轴向长度L₂的比为至少0.338。

13.一种轴承罩，包括：

第一端部；

第二端部，与第一端部间隔开一定距离；和

多个横跨部件，延伸在第一和第二端部之间以限定出横跨部件轴向长度L₂，其中每个横跨部件限定出横跨部件轴向接触长度C_span，该横跨部件轴向接触长度C_span在轴承罩的径向最外直径处由在横跨部件上的一对远端接触垫、至少一个中间接触垫以及中间跨部限定，所述中间接触垫设置于所述一对远端接触垫之间，而所述中间跨部设置于每个远端接触垫与中间接触垫之间，其中，所述一对远端接触垫和所述至少一个中间接触垫都比所述中间跨部宽，

所述至少一个中间接触垫比所述一对远端接触垫中的任何一个宽，并且，

横跨部件轴向接触长度C_span与横跨部件轴向长度L₂的比为至少0.370。