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CN102239340A - 径向滚动轴承，尤其单列的球形滚子轴承 - Google Patents

径向滚动轴承，尤其单列的球形滚子轴承 Download PDF

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CN102239340A
CN102239340A CN2009801488772A CN200980148877A CN102239340A CN 102239340 A CN102239340 A CN 102239340A CN 2009801488772 A CN2009801488772 A CN 2009801488772A CN 200980148877 A CN200980148877 A CN 200980148877A CN 102239340 A CN102239340 A CN 102239340A
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spherical roller
retainer
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bearing
contact pin
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CN2009801488772A
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安德烈亚斯·波尔
乌利·格罗斯科普夫
迪特尔·尧尔尼希
赫贝特·罗斯特
乌韦·文德利希
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

本发明涉及一种径向滚动轴承，尤其是单列的球形滚子轴承(1)，其基本上由带有内部的凹槽滚道(3)的靠外的轴承环(2)和带有外部的凹槽滚道(5)的靠内的轴承环(4)以及由多个在这些轴承环(2、4)之间在凹槽滚道(3、5)内翻滚的球形滚子(6)构成，球形滚子(6)各具有两个由球基本形状对称地碾平的、彼此平行地布置的侧面(7、8)，并且通过合成材料轴承保持架(9)在周向上彼此保持均匀的间距。依据本发明，合成材料轴承保持架(9)由两个在轴向上分开的且基本上镜像对称的兜孔保持架半架(10、11)构成，所述兜孔保持架半架可通过在兜孔保持架半架的分界面(12、13)处相对置地布置的、互补的连接元件(14、15)而形状锁合地、力锁合地或材料锁合地组装，并且在装配的状态中对于每个球形滚子(6)而言构成将该球形滚子完全包围的、单独的保持架兜孔(16)，在保持架兜孔中，球形滚子(6)通过在球形滚子的侧面(7、8)与保持架兜孔(16)的与这些侧面(7、8)相对置的纵向接片(17、18)之间的低摩擦的线性接触而具有用于自动取向到轴承压力角上的限定的在两侧的轴向倾翻自由空间(19、20)。

Description

径向滚动轴承,尤其单列的球形滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的构成前序部分的特征的径向滚动轴承，且本发明可尤其有利地在用于高转速和对低噪声级高要求的单列的球形滚子轴承处(例如在车辆传动装置中或在内燃机的次级驱动器内)实现。
背景技术
在滚动轴承技术中如下通常是公知的，即，最常使用的径向滚动轴承是单列的或多列的凹槽球轴承，因为其首先特征在于同样高的径向承载能力和轴向承载能力，并且由于其较低的摩擦而具有所有径向轴承中最高的转速界限。凹槽球轴承基本上由靠外的轴承环和靠内的轴承环以及由多个布置在轴承环之间的作为滚动体的球构成，这些球在各个呈凹槽状的在靠外的轴承环的内侧中且在靠内的轴承环的外侧中的滚道中翻滚，并且通过轴承保持架彼此以均匀的间距得到引导。在此，径向球轴承以球的装填通过以DE 168499公知的偏心装配方法来实现，在该偏心装配方法中，两个轴承环布置为彼此偏心，并且将由此形成的在轴承环之间的自由空间装填以球。
然而在实践中证明的是，这种凹槽球轴承由于较小的最大可安装的球的数量或者说由于大约为60％的较小的最大填充度而还是关于轴承的承载能力设置有界限。因此，在过去提出了多个解决方案，在这些解决方案中，例如应通过填入开口在滚道中的布置方式来增加球的数量，进而提高凹槽球轴承的承载能力。此外，另一增加在径向滚动轴承处的滚动体的数量的可行性方案由DE 4334195A1公知。然而，在该自身构造为单列的凹槽球轴承的径向滚动轴承中，滚动体不由球构成而是由所谓的球形滚子构成，所述球形滚子构造为带有两个由球基本形状对称地碾平的且彼此平行地布置的侧面的球。在此，球形滚子在其侧面之间的宽度相比在靠外的轴承环的内侧与靠内的轴承环的外侧之间的间距更小，从而使得在填充轴承时，球形滚子可轴向于轴承通过在内环与外环之间的间距而导入到轴承中，并且然后可绕90°旋转到轴承环的滚道中。因为通过该装配方法可到达在单个滚动体之间的更小的间距，由此总体上看可将更高数量的滚动体带入到径向滚动轴承中。
然而，因为在这种球形滚子轴承中球形滚子的精确的轴向引导是必需的，且最重要的是必须避免在轴承运行中球形滚子横向于运转方向的自动扭转，所以在最后所提及的文献中同样提供了相应的轴承保持架的多种实施方式。在此，一种特别适合于带有对低噪音的高要求的应用场合的保持架实施方式是单侧敞开的合成材料卡锁保持架，该合成材料卡锁保持架由带有在单侧在轴向上由侧环离开地延伸的兜孔接片的环形的完整的侧环构成，兜孔接片在通过球形滚子的中心确定的平面的高度上过渡到各两个弹性易折曲的兜孔突起部中。在此，这些兜孔突起部通过间隙而彼此间隔，并且各自成对地构成多个局部地包括球形滚子的滚动面的保持架兜孔。
然而如下证实是不利的，即，利用如此构造成的卡锁保持架未考虑到球形滚子的总体而言在不同的轴承负荷中出现的运动学特性。则例如确定如下，即，球形滚子作为在径向滚动轴承中的滚动体在高转速和均匀负荷的情形中由于出现的回转效应而在无偏向运动的情形中稳定地在其滚道中翻滚，并且不需要由轴承保持架进行轴向引导。然而，如果轴承转速落到允许的最低转速之下或轴承突然高度加速，那么尤其地在轴承的空载区域中出现所谓的摆荡效应(Taumeleffekt)，在该摆荡效应中，球形滚子倾向于在该球形滚子的滚道中横向于运转方向呈波浪状地翻滚。在此，首先产生球形滚子的滚动面与卡锁保持架的侧环的接触，通过该接触产生摩擦热量，并且该接触对于在径向滚动轴承中的运行温度的不利的升高而言是有因果关系的。在此，在球形滚子与轴承保持架之间的摩擦和球形滚子的摆荡运动可变得如此强烈，即，使得球形滚子通过弹性易折曲的兜孔突起部最终甚至从其单侧敞开的保持架兜孔中脱扣并且处于横向于其滚道，从而产生轴承保持架的毁坏以及产生轴承的过早失效。同样地，球形滚子在这样的轴承保持架内不具有如下可能性，即，在轴承的混合的径向和轴向负荷的情形中取向到相应的压力角上，而同样不产生球形滚子与卡锁保持架的侧环的接触和由此造成的不利后果。
发明内容
因此，从所阐述的公知的现有技术的缺陷出发，本发明基于以下任务，即，设计一种径向滚动轴承尤其是单列的球形滚子轴承，该径向滚动轴承以合成材料轴承保持架构造成，利用所述合成材料轴承保持架即使在低轴承转速或在高轴承加速度的情形中也随时确保球形滚子的充分的轴向引导，以及可避免球形滚子在球形滚子的滚道中的横向放置，并且所述合成材料轴承保持架提供了如下可能性，即，使得球形滚子在轴承的混合的径向和轴向负荷中在不接触到轴承保持架的情形中自动取向到相应的轴承压力角上。
依据本发明，该任务在根据权利要求1前序部分所述的径向滚动轴承中以如下方式解决，即，合成材料轴承保持架由两个在轴向上分开的且构造为基本上镜像对称的兜孔保持架半架构成，所述兜孔保持架半架通过在所述兜孔保持架半架的分界面上相对置地布置的、互补的连接元件而形状锁合地、力锁合地或材料锁合地组装，并且在装配的状态中对于每个球形滚子而言构成将该球形滚子完全包围的、单独的保持架兜孔，在所述保持架兜孔中，球形滚子通过在球形滚子侧面与保持架兜孔的与这些侧面相对置的纵向接片之间的低摩擦的线性接触而具有用于自动取向到相应的轴承压力角处的限定的在两侧的轴向倾翻自由空间。
依据本发明构造成的径向滚动轴承的优选设计方案和改进方案在从属权利要求中进行描述。
其后，依据权利要求2在依据本发明构造成的径向滚动轴承中作如下设置，即，保持架兜孔的轮廓基本上与球形滚子的横截面轮廓相符，然而其中，在保持架兜孔的纵向接片之间的间距相比球形滚子在球形滚子侧面之间的宽度的量更大。在此，在保持架兜孔之间的横向接片与球形滚子的直径或者球形滚子的滚动面的半径相符地成拱形地构造成，并且通过倒圆的过渡区域与保持架兜孔的纵向接片相连接。
此外，依据权利要求3和4，依据本发明构造成的径向滚动轴承的特征还在于，在球形滚子的侧面与保持架兜孔的纵向接片之间的线性接触优选地可通过成型到纵向接片的内侧上的摇摆接片来制造出，所述摇摆接片延伸超过球形滚子的侧面的整个直径，并且在横断面中构造为呈楔形。在此，这些呈楔形的摇摆接片的高度各自大约与球形滚子的侧面至保持架兜孔的相对置的纵向接片的间距相符，然而其中，为了避免在球形滚子与轴承保持架之间的持续接触，在摇摆接片与球形滚子的侧面之间保留小的气隙。此外，对于最大可能的引导长度而言，摇摆接片的峰线以有利的方式布置在球形滚子的分度圆上以及倒圆地构造，以便于预防过早的磨损。
根据权利要求5，如下是依据本发明构造成的径向滚动轴承的另一特征，即，用于在保持架兜孔内在球形滚子的纵向中轴线两侧将球形滚子自动取向到相应的轴承压力角上的轴向倾翻自由空间与直至35°的角度范围相符。由此，通过保持架兜孔的纵向接片的与球形滚子的侧面相间隔的布置方式，球形滚子可在通过摇摆接片在保持架兜孔的纵向接片处的表面来限制的总计大约为70°的枢转区域中在不接触到轴承保持架的情形中实施轴向的倾翻运动。
最后，作为依据本发明构造成的径向滚动轴承的有利的设计方案，通过权利要求6还作如下建议，即，在兜孔保持架半架的分界面处相对置地布置的互补的连接元件在保持架半架处优选地构造为销子，这些销子可被压入到在另一个保持架半架处的相应的孔中，且可通过超声波焊接与这些孔相连接。然而为此备选地，如下同样是可行的，即，两个保持架半架通过在保持架分界面处的合适的止动元件或通过粘合来相互连接，或者将所提及的连接方式相互组合。
由此，依据本发明构造成的径向滚动轴承相对由现有技术公知的滚动轴承具有如下优点，即，所述径向滚动轴承具有可由两个镜像对称的部分组装的、不可拆解的合成材料轴承保持架，通过该合成材料轴承保持架以简单的方式可实现的是，将球形滚子布置在将该球形滚子完全包围的保持架兜孔中，并且以如下方式在轴向上引导，即，使得在低轴承转速或在高轴承加速度的情形中，球形滚子在球形棍子保持架兜孔中出现的枢转运动得到有效避免。同时，可通过在球形滚子与轴承保持架之间的低摩擦的线性接触以及通过在保持架兜孔内的限定的轴向倾翻自由空间来实现如下，即，球形滚子在不接触到轴承保持架的情形中自动地取向到球形滚子轴承的相应的压力角上。
附图说明
下面，参照附入的图对依据本发明构造成的径向滚动轴承的优选的实施方式作进一步阐释。在此：
图1以分解图示出依据本发明构造成的球形滚子轴承的总图；
图2示出依据本发明构造成的球形滚子轴承的已装配的且装填以球形滚子的合成材料轴承保持架的空间的单个图示；
图3示出依据本发明构造成的球形滚子轴承的合成材料轴承保持架的保持架半架的顶视图；
图4示出依据本发明构造成的根据图3的球形滚子轴承的合成材料轴承保持架的保持架半架的侧视图；
图5示出依据图4的合成材料轴承保持架的保持架半架的侧视图中的个别部分X的放大图示。
具体实施方式
由图1清楚地获知构造成单列的球形滚子轴承1的径向滚动轴承，该径向滚动轴承基本上由带有内部的凹槽滚道3的靠外的轴承环2和带有外部的凹槽滚道5的靠内的轴承环4以及由多个在这些轴承环2、4之间在凹槽滚道3、5中翻滚的球形滚子6构成，这些球形滚子6各具有两个由球基本形状对称地碾平的、彼此平行地布置的侧面7、8。同样在图1中可见的是，球形滚子6通过合成材料轴承保持架9在周向上彼此保持以均匀的间距，该合成材料轴承保持架9依据本发明由两个在轴向上分开的且构造为基本上镜像对称的兜孔保持架半架10、11构成，所述兜孔保持架半架通过在其分界面12、13处相对置布置的、互补的连接元件14、15而可形状锁合地、力锁合地或材料锁合地组装。
此外，通过图2可知，两个兜孔保持架半架10、11在装配状态中对于每个球形滚子6而言构成将该球形滚子完全包围的、单独的保持架兜孔16，在该保持架兜孔中，球形滚子6通过在其侧面7、8与保持架兜孔16的相对置于这些侧面7、8的纵向接片17、18之间的低摩擦线性接触而具有用于自动取向到轴承压力角上的、限定的在两侧的轴向倾翻自由空间19、20。在此清晰可见的是，保持架兜孔16的轮廓基本上与球形滚子6的横截面轮廓相符，然而其中，在保持架兜孔16的纵向接片17、18之间的间距相比球形滚子6在其侧面7、8之间的宽度的量更大，并且与球形滚子6的直径相符地成拱形地构造成的横向接片21在保持架兜孔16之间通过在图4和5中进一步表示出的倒圆的过渡区域22、23来与保持架兜孔16的纵向接片17、18相连接。
此外，图3、4和5示出，在球形滚子6的侧面7、8与保持架兜孔16的纵向接片17、18之间的线性接触可优选地通过成型到纵向接片17、18的内侧上的摇摆接片24、25来制造出，所述摇摆接板延伸超过球形滚子6的侧面7、8的整个直径，并且在横断面中构造为呈楔形。在此通过图5可知的是，摇摆接片24、25在保持架兜孔16的纵向接片17、18的内侧上的楔形高度各自大约与球形滚子6的侧面7、8至保持架兜孔16的相对置的纵向接片17、18的间距相符，而在图3中所简示的是，摇摆接片24、25的峰线26、27布置在球形滚子6的分度圆28上。
最后，由图1和5还得出如下，即，用于在保持架兜孔16内在球形滚子6的纵向中轴线两侧将球形滚子6自动取向到相应的轴承压力角上的轴向倾翻自由空间19、20与大约为35°的角度范围相符，从而使得球形滚子在通过摇摆接片24、25在保持架兜孔16的纵向接片17、18处的表面来限制的总计大约为70°的枢转区域中，在不接触到合成材料轴承保持架8的情形中，可实施轴向的倾翻运动。在此，在兜孔保持架半架10、11的分界面12、13上相对置地布置的互补的用于两个保持架半架10、11的连接元件14、15在一个保持架半架11处构造为销子29，这些销子可被压入到在另一个保持架半架10处的相应的孔30中，并且可通过超声波焊接与这些孔相连接。
附图标记
1    球形滚子轴承
2    靠外的轴承环
3    在2中的凹槽滚道
4    靠内的轴承环
5    在4中的凹槽滚道
6    球形滚子
7    在6处的侧面
8    在6处的侧面
9    合成材料轴承保持架
10   9的兜孔保持架半架
11   9的兜孔保持架半架
12   在10处的分界面
13   在11处的分界面
14   在12处的连接元件
15   在13处的连接元件
16   在9中的保持架兜孔
17   16的纵向接片
18   16的纵向接片
19   在16中的轴向倾翻自由空间
20   在16中的轴向倾翻自由空间
21   16的横向接片
22   至17的过渡区域
23   至18的过渡区域
24   在17处的摇摆接片
25   在18处的摇摆接片
26   24的峰线
27   25的峰线
28   6的分度圆
29   在12处的销子
30   在13中的孔

Claims (6)

1.径向滚动轴承，尤其是单列的球形滚子轴承(1)，所述径向滚动轴承基本上由带有内部的凹槽滚道(3)的靠外的轴承环(2)和带有外部的凹槽滚道(5)的靠内的轴承环(4)以及由多个在这些轴承环(2、4)之间在所述凹槽滚道(3、5)中翻滚的球形滚子(6)构成，所述球形滚子(6)各具有两个由球基本形状对称地碾平的、彼此平行地布置的侧面(7、8)并且通过合成材料轴承保持架(9)在周向上彼此保持均匀的间距，其特征在于，所述合成材料轴承保持架(9)由两个在轴向上分开的且基本上镜像对称的兜孔保持架半架(10、11)构成，所述兜孔保持架半架能够通过在所述兜孔保持架半架的分界面(12、13)处相对置地布置的互补的连接元件(14、15)而形状锁合地、力锁合地或材料锁合地组装，并且在装配的状态中对于每个球形滚子(6)构成将该球形滚子完全包围的、单独的保持架兜孔(16)，在所述保持架兜孔中，通过在所述球形滚子的侧面(7、8)与所述保持架兜孔(16)的与这些侧面(7、8)相对置的纵向接片(17、18)之间的低摩擦的线性接触，所述球形滚子(6)具有限定的在两侧的轴向倾翻自由空间(19、20)以用于自动取向到轴承压力角上。
2.根据权利要求1所述的径向滚动轴承，其特征在于，所述保持架兜孔(16)的轮廓基本上与所述球形滚子(6)的横截面轮廓相符，然而其中，在所述保持架兜孔(16)的所述纵向接片(17、18)之间的间距比所述球形滚子(6)在所述球形滚子的侧面(7、8)之间的宽度更大，并且与所述球形滚子(6)的直径相符地成拱形地构造成的横向接片(21)在所述保持架兜孔(16)之间通过倒圆的过渡区域(22、23)与所述保持架兜孔(16)的所述纵向接片(17、18)相连接。
3.根据权利要求2所述的径向滚动轴承，其特征在于，在所述球形滚子(6)的所述侧面(7、8)与所述保持架兜孔(16)的所述纵向接片(17、18)之间的线性接触优选地能够通过在所述纵向接片(17、18)的内侧上成型的、在所述球形滚子(6)的所述侧面(7、8)的整个直径上延伸的、并且在横断面中呈楔形的摇摆接片(24、25)来制造出。
4.根据权利要求3所述的径向滚动轴承，其特征在于，所述摇摆接片(24、25)在所述保持架兜孔(16)的所述纵向接片(17、18)的内侧上的楔形高度各自大约与所述球形滚子(6)的所述侧面(7、8)至所述保持架兜孔(16)的相对置的所述纵向接片(17、18)的间距相符，并且所述摇摆接片(24、25)的峰线(26、27)布置在所述球形滚子(6)的分度圆(28)上。
5.根据权利要求4所述的径向滚动轴承，其特征在于，用于在所述保持架兜孔(16)内部在所述球形滚子(6)的纵向中轴线两侧将所述球形滚子(6)自动取向到相应的所述轴承压力角上的所述轴向倾翻自由空间(19、20)与通过所述摇摆接片(24、25)在所述纵向接片(17、18)处的表面限制的直至35°的角度范围相符。
6.根据权利要求1所述的径向滚动轴承，其特征在于，在所述兜孔保持架半架(10、11)的所述分界面(12、13)上相对置地布置的互补的所述连接元件(14、15)在保持架半架(10或11)处优选地构造为销子(29)，所述销子能够被压入到在另一个保持架半架(11或10)处的相应的孔(30)中并且能够通过超声波焊接与这些孔相连接。
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