CN102084142A - 斜置滚动轴承,尤其是双列串联式球形滚子轴承 - Google Patents

斜置滚动轴承,尤其是双列串联式球形滚子轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双列串联式球形滚子轴承(1)，它由外轴承圈(2)和内轴承圈(3)以及设置在这些轴承圈(2、3)之间的大量球形滚子(6、7)构成，这些球形滚子分别具有两个对称地由球形基本形状削平的侧面(8、9、10、11)并且以高度上错开的方式并排设置在两列(12、13)中。在此，这两列(12、13)的球形滚子(6、7)借助其滚动面(14、15)分别在两个沟槽状的滚道(18、19、20、21)中滚动，这些滚道被加工到外轴承圈(2)的内侧(16)以及内轴承圈(3)的外侧(17)中，这些滚道具有彼此平行地分布并且与轴承径向轴线成压力角(α)的压力角轴线(22、23)。按本发明，通过增大这些球形滚子的滚道(18、19、20、21)的压力角轴线(22、23)的间距(aD)，以及通过在两个分开的轴承保持架(4、5)中引导两列(12、13)球形滚子(6、7)，使两列(12、13)的分别相邻的球形滚子(6、7)彼此具有避免双方摩擦接触的间距(aK)，而同时在利用此间距(aK)的情况下，具有较大分度圆(TK1)的列(12)的球形滚子(6)的设置在内轴承圈(3)上的滚道(19)带有单侧的轴向延长部(24)。

Description

斜置滚动轴承，尤其是双列串联式球形滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1形成前序部分的特征所述的斜置滚动轴承，并且本发明可以尤其具有优点地应用于双列串联式球形滚子轴承(Tandem-Kugelrollenlager)，这些串联式球形滚子轴承被设置为迄今在相同位置上使用的圆锥滚子轴承或串联式斜置球轴承的替代物。
背景技术
在滚动轴承技术中，专业人员普遍已知，大多通过斜置滚动轴承来支撑带有轴向和径向的力矩负荷(Momentbelastung)的轴或者轮毂，这些斜置滚动轴承由于高负荷通常都构成为两个相对地调整的并在轴向上预紧的圆锥滚子轴承。在出现很高的轴向力时，这些圆锥滚子轴承带有很大的压力角地构成并且负责给所支撑的轴提供很高的刚性。
但是因为在这样的圆锥滚子轴承中，由于预紧力而在圆锥滚子与轴承边缘的引导面之间产生滑动磨擦，通过该滑动磨擦导致在圆锥滚子和轴承边缘上都产生磨损，通过DE 198 39 481 A1已提出，该圆锥滚子轴承由可单侧负荷的双列串联式斜置球轴承来代替，这些串联式斜置球轴承彼此以O形布置的方式得以调整。通过使用这种串联式斜置球轴承来代替圆锥滚子轴承，在此应该实现的是，由于从现在起不用考虑轴承滚珠与滚道凸肩之间的滑动磨擦，所以产生明显较小的磨擦力矩，通过该磨擦力矩使轴承的磨损和温度得以降低，并且使其效率得以改善。
但是，通过双列串联式斜置球轴承来代替圆锥滚子轴承，这在实践中如下地被证明是不利的：由于针对滚珠而并排设置的滚道，并且由于滚珠的用于达到所需载荷的大直径，这种串联式斜置球轴承与圆锥滚子轴承相比需要增加的轴向安装空间。此外，如果这种串联式斜置球轴承还具有比圆锥滚子轴承更高的载荷，则因此有必要对轴承座进行昂贵的改变，这以不利的方式提高了各构件的制造成本。此外，相对于圆锥滚子轴承，这种双列串联式斜置球轴承还会在制造轴承时造成增加的制造开支和材料开支，从而同样也会提高其生产成本。
因此，为了避免这些缺点，通过DE 10 2005 014 556提出，在由内轴承圈和外轴承圈构成的公知的双列斜置滚动轴承中，代替轴承滚珠，将每列设置在轴承圈之间的滚动体都构成为球形滚子，这些球形滚子分别具有两个对称地由球体基本形状削平的以及彼此平行设置的侧面，并且这两列与具有不同分度圆直径的串联式斜置球轴承中相似地以高度上错开的方式并排设置。与较小分度圆上的那列球形滚子相比，较大分度圆上的那列球形滚子在其球体基本形状方面具有更大的直径，并且在通过共同的轴承保持架对各自相邻的球形滚子进行相互引导时，这两列以均匀的间距彼此保持在周向上。此外，这两列的球形滚子借助其滚动面在外轴承圈和内轴承圈内的各两个相邻的沟槽状滚道中滚动，这些滚道具有彼此平行分布的压力角轴线并且通过如下方式彼此邻近地设置，即，这两列的分别相邻的球形滚子设置在共同的、与压力角轴线成直角地分布的旋转轴线上。由于将球形滚子当作滚动体来用，这种斜置滚动轴承与多列的斜置球轴承相比首先由最小化的轴向和径向安装空间以及由在制造成本相似的情况下具有相同或提高的承载能力而著称。
但在实践中，在借助DE 10 2005 014 556所提出的斜置滚子轴承中已显示的是，设置在共同的保持架兜孔中的球形滚子之间的同步运行在一定的负载比例
Figure BPA00001249650300021
下会失去，该同步运行是通过两列的分别相邻的球形滚子的共同旋转轴线所力求达到的，带来的后果是，在分别相邻的球形滚子的指向彼此的侧面之间由于不同的旋转速度而产生磨擦。如果这种不利的负载比例长时间地或以短暂的时间间隔频繁地出现，则球形滚子之间的这种磨擦会在轴承中引起明显的温度上升，由此可能导致滚动接触中润滑不足，甚至润滑油膜脱落并且轴承发生故障。此外，球形滚子的滚道的直接彼此过渡特别是在内轴承圈中对于轴承运动学来说经证实是不利的，因为这尤其在轴承运行期间由于负载变化而使压力角缩小时导致：较大分度圆上的那列球形滚子借助其边缘部分从其滚道中略微地偏摆出来并因此具有与其滚道的减少的接触面。这还会导致的结果是，在滚道中由轴承负载导致的压力椭圆面(Druckellipse)至少局部地被切小，并因此对球形滚子的滚动面以及其滚道造成损坏。
发明内容
因此，从已知的现有技术的所述缺点出发，本发明的目的在于，设计一种斜置滚动轴承，尤其是双列串联式球形滚子轴承，在该斜置滚动轴承中，避免了在确定的负载比例下出现在各个相邻球形滚子的指向彼此的侧面之间的磨擦，并且避免了在压力角变小时出现的、球形滚子与其滚道的接触面的减少。
按本发明，此任务在具有权利要求1前序部分特征的斜置滚动轴承中通过如下方式得以实现，即，通过增大这些球形滚子的滚道的压力角轴线的间距，以及通过在两个分开的(gesondert)轴承保持架中引导球形滚子的两列，使两列的分别相邻的球形滚子彼此具有避免双方摩擦接触的间距，并且在利用此间距的情况下，至少滚道带有单侧的轴向延长部地构成，该滚道是具有较大分度圆的列的球形滚子的设置在内轴承圈上的滚道。
因此，本发明基于如下认识，即，通过有针对性地使球形滚子的两列分离开或者在轴向上相互相距开地设置，能够以简单的方式实现的是，消除迄今在轴承运行中出现的缺点，而不会明显增大串联式球形滚子轴承的轴向结构空间。
在从属权利要求中描述了按本发明构成的斜置滚动轴承的优选构造方案和改进方案。
依此，按权利要求2，在按本发明构成的斜置滚动轴承中设置，在较大分度圆上的列的球形滚子的直径优选大于具有较小分度圆的列的球形滚子的直径，并且两列的分别相邻的球形滚子分别具有自已的、在径向上彼此以高度上错开的方式
Figure BPA00001249650300041
设置的旋转轴线。在此，在待吸收的径向力和轴向力方面已经证实特别具有优点的是，两列的球形滚子具有不同的直径地构成，其中，依照按本发明构成的斜置滚动轴承的应用，也具有优点的是，球形滚子的两列都具有相同的直径地构成。与此相反，为了优化滚道在轴承圈中的布置，以及为了使用具有标准尺寸的球形滚子，球形滚子的两列设置在径向上彼此以高度上错开的方式设置的旋转轴线上，这经证实是适宜的并且由此是可行的，因为两列的分别相邻的球形滚子不再同步运行，并且这两列在分开的轴承保持架上被引导。但是，在以分离开的方式对球形滚子的两列的保持架进行引导时，两列的分别相邻的球形滚子可以设置在共同的旋转轴线上，并因此应该不被排除在本发明的保护范围之外。
此外，按权利要求3，按本发明构成的斜置滚动轴承还通过如下方式而著称，即，该斜置滚动轴承的分开的轴承保持架具有至少局部彼此嵌套的轮廓，并且，具有较小分度圆的列的球形滚子的设置在内轴承圈上的滚道同样带有单侧的轴向延长部地构成。在此，轴承保持架带有彼此嵌套的轮廓地构成，其目的是，将由于并排设置的轴承保持架而额外需要的轴向结构空间降至最低，而与具有较大分度圆的列的球形滚子的滚道的延长部那样，具有较小分度圆的列的球形滚子的滚道的单侧轴向延长部的作用是，针对压力角在轴承运行中发生变化的情况，使球形滚子与其滚道的接触面增大。在此，外轴承圈中的滚道分别在其与内轴承圈上的滚道延长部成对角线地对置的侧上同样具有相应的延长部，其中，内轴承圈中的滚道的延长部在横截面上优选呈扇形地构成，而外轴承圈中的滚道的延长部在横截面上轴向呈线性地分布，这特别用于使轴承安装变得容易。
此外，作为按本发明构成的滚动轴承的轴承保持架的适宜的改进方案，通过权利要求4还提出，球形滚子轴承的两个轴承保持架优选构成为塑料窗式保持架，这些轴承保持架分别由具有较大直径的保持环和具有较小直径的保持环2以及大量将保持环相互连接的保持接片组成。在此，按权利要求5，球形滚子轴承的两个轴承保持架的保持环和保持接片分别共同形成各个适合用来容纳球形滚子的保持架兜孔，这些保持架兜孔的轮廓分别相应于相应列的球形滚子的横截面轮廓。
按权利要求6，两个轴承保持架彼此嵌套的轮廓的形成最终还通过如下方式得以实现，即，具有较大分度圆的列的球形滚子的轴承保持架的直径较小的保持环和具有较小分度圆的列的球形滚子的轴承保持架的直径较大的保持环以如下方式设定，即，使这些保持环相叠地设置在轴承保持架的安装位置上。在此，按权利要求7，一列球形滚子的轴承保持架的直径较小的保持环的上侧和另一列球形滚子的轴承保持架的直径较大的保持环的下侧相互相距开地分别设置在两个相邻的球形滚子的旋转轴线的平面上，以便因此避免轴承保持架进行与磨擦有关的接触。
附图说明
下面参照附图详细地解释按本发明构成的斜置滚动轴承的优选实施例。其中：
图1示出按本发明构成的串联式球形滚子轴承的俯视图；
图2示出按本发明构成的依据图1的串联式球形滚子轴承的横截面A-A；
图3示出按本发明构成的串联式球形滚子轴承的分解视图；
图4示出按本发明构成的依据图1的串联式球形滚子轴承的细节Z的放大图。
具体实施方式
由图1至3中得知构成为串联式球形滚子轴承1的斜置滚动轴承的不同视图，它基本上由外轴承圈2和内轴承圈3以及大量球形滚子6、7构成，这些球形滚子设置在这些轴承圈2、3之间并且彼此均匀相距开地保持在周向上。明显可看到的是，在此，这些球形滚子6、7以高度上错开的方式并排设置在具有不同分度圆直径的两列12、13中，这些球形滚子6、7分别具有两个对称地由球形基本形状削平的、彼此平行设置的侧面8、9和10、11，其中，两列12、13的球形滚子6、7借助其滚动面14、15分别在两个沟槽状的滚道18、19和20、21中滚动，这些滚道18、19和20、21被加工到外轴承圈2的内侧16以及内轴承圈3的外侧17中，这些滚道18、19和20、21在附图中示例性地具有压力角轴线22、23，这些压力角轴线22、23彼此平行地分布并且被调整到与轴承径向轴线成压力角α，但为了最佳地适应一定的运行条件也可以具有不同的压力角α。
此外，通过图4放大示出的依据图1的细节Z可清楚看到，两列12、13分别相邻的球形滚子6、7的滚道18、19和20、21的压力角轴线22、23彼此之间按本发明具有如下这种间距aD，即在球形滚子6、7之间形成避免双方摩擦接触的间距aK，并且在两个分开的轴承保持架4、5中引导球形滚子6、7的两列12、13。在此，在利用球形滚子6、7之间的间距aK的情况下，具有较大分度圆TK1的那列12球形滚子6的设置在内轴承圈3上的滚道19还额外地带有单侧的轴向延长部24来构成，此延长部24的作用是，针对压力角α在轴承运行中发生变化的情况，使球形滚子6与其滚道19的接触面增大。
此外，如图4可看到，在较大分度圆TK1上的那列12球形滚子6的直径d1大于具有较小分度圆TK2的那列13球形滚子7的直径d2，两列12、13分别相邻的球形滚子6、7分别具有自已的、在径向上彼此以高度上错开的方式设置的旋转轴线25、26。在此，在待吸收的径向力和轴向力方面尤其具有优点的是，两列12、13的球形滚子6、7具有不同直径d1、d2地构成；而为了优化滚道18、19和20、21在轴承圈2、3中的布置，并且为了使用具有标准尺寸的球形滚子6、7，适宜的是，球形滚子6、7的两列12、13设置在径向上以彼此高度上错开的方式的旋转轴线25、26上。
此外，从图4的视图中还可以看到，分开的轴承保持架4、5具有局部彼此嵌套的轮廓，借助这些轮廓可以将由于并排设置的轴承保持架4、5而额外需要的轴向结构空间降至最低，并且具有较小分度圆TK2的列13的球形滚子7的设置在内轴承圈3上的滚道21同样带有单侧的轴向延长部27地构成。与具有较大分度圆TK1的列12的球形滚子6的滚道19的延长部24那样，此延长部27的作用是，针对压力角α在轴承运行中发生变化的情况，使球形滚子7与其滚道21的接触面增大。
在此，通过图3可清楚看到，串联式球形滚子轴承1的两个轴承保持架4、5构成为塑料窗式保持架，这些轴承保持架分别由具有较大直径的保持环28、30和具有较小直径的保持环29、31以及大量将保持环28、29和30、31相互连接的保持接片32、33组成。在此，两个轴承保持架4、5的保持环28、29和30、31以及保持接片32、33分别共同形成各个适合用来容纳球形滚子6、7的保持架兜孔34、35，这些保持架兜孔的轮廓分别相应于相应列12、13的球形滚子6、7的横截面轮廓。
又如图4示出的那样，两个轴承保持架4、5彼此嵌套的轮廓的形成最终通过如下方式得以实现，即，具有较大分度圆TK1的列12的球形滚子6的轴承保持架4的直径较小的保持环29和具有较小分度圆TK2的列13的球形滚子7的直径更大的保持环30以如下方式设定，即，使得这些保持环相叠地设置在轴承保持架4、5的安装位置上。在此，球形滚子6的列12的轴承保持架4的直径较小的保持环29的上侧36和球形滚子7的列13的轴承保持架5的直径较大的保持环30的下侧37相互相距开地分别设置在两个相邻的球形滚子6、7的旋转轴线25、26的平面上，以避免轴承保持架4、5进行与磨擦有关的接触。
附图标记列表
1    串联式球形滚子轴承
2    外轴承圈
3    内轴承圈
4    用于6的轴承保持架
5    用于7的轴承保持架
6    球形滚子
7    球形滚子
8    6的侧面
9    6的侧面
10   7的侧面
11   7的侧面
12   6的列
13   7的列
14   6的滚动面
15   7的滚动面
16   2的内侧
17   3的外侧
18   6在16中的滚道
19   6在17中的滚道
20   7在16中的滚道
21   7在17中的滚道
22   12的压力角轴线
23   13的压力角轴线
24   18的延长部
25   6的旋转轴线
26   7的旋转轴线
27   20的延长部
28   4的保持环
29   4的保持环
30   5的保持环
31   5的保持环
32   4的保持接片
33   5的保持接片
34   4中的保持架兜孔
35   5中的保持架兜孔
36   29的下侧
37   30的上侧
α   压力角
aD   22与23的间距
aK   5与6的间距
TK1  12的分度圆
TK2  13的分度圆
d1   6的直径
d2   7的直径

Claims (7)

1.斜置滚动轴承，尤其是双列串联式球形滚子轴承(1)，基本上由外轴承圈(2)和内轴承圈(3)以及大量球形滚子(6、7)构成，所述球形滚子(6、7)设置在所述轴承圈(2、3)之间并且通过至少一个轴承保持架(4、5)彼此以均匀的间距保持在周向上，所述球形滚子(6、7)各自具有两个对称地由球形基本形状削平的、彼此平行设置的侧面(8、9、10、11)并且以高度上错开的方式并排设置在具有不同分度圆直径的两列(12、13)中，其中，两列(12、13)的球形滚子(6、7)各自借助其滚动面(14、15)在两个沟槽状的滚道(18、19、20、21)中滚动，所述滚道(18、19、20、21)被加工到所述外轴承圈(2)的内侧(16)以及所述内轴承圈(3)的外侧(17)中，所述滚道(18、19、20、21)具有与轴承径向轴线成压力角(α)的压力角轴线(22、23)，其特征在于，通过增大球形滚子的滚道(18、19、20、21)的所述压力角轴线(22、23)的间距(aD)，以及通过在两个分开的轴承保持架(4、5)中引导两列(12、13)所述球形滚子(6、7)，使两列(12、13)的分别相邻的球形滚子(6、7)彼此具有避免双方摩擦接触的间距(aK)，并且在利用这个间距(aK)的情况下，至少具有较大分度圆(TK1)的列(12)的球形滚子(6)的设置在所述内轴承圈(3)上的滚道(19)带有单侧的轴向延长部(24)。
2.按权利要求1所述的斜置滚动轴承，其特征在于，在较大分度圆(TK1)上的列(12)的球形滚子(6)的直径(d1)优选大于具有较小分度圆(TK2)的列(13)的球形滚子(7)的直径(d2)，并且两列(12、13)的分别相邻的球形滚子(6、7)分别具有自已的、在径向上彼此以高度上错开的方式设置的旋转轴线(25、26)。
3.按权利要求1所述的斜置滚动轴承，其特征在于，球形滚子轴承(1)的所述分开的轴承保持架(4、5)具有至少局部彼此嵌套的轮廓，用于减小轴向上的结构空间；并且具有较小分度圆(TK2)的列(13)的球形滚子(7)的设置在所述内轴承圈(3)上的滚道(21)同样带有单侧的轴向延长部(27)。
4.按权利要求3所述的斜置滚动轴承，其特征在于，所述球形滚子轴承(1)的两个轴承保持架(4、5)优选构成为塑料窗式保持架，所述轴承保持架分别由具有较大直径的保持环(28、30)和具有较小直径的保持环(29、31)以及大量将所述保持环(28、29和30、31)相互连接的保持接片(32、33)组成。
5.按权利要求4所述的斜置滚动轴承，其特征在于，所述球形滚子轴承(1)的两个轴承保持架(4、5)的所述保持环(28、29和30、31)和所述保持接片(32、33)分别共同形成各个适合容纳所述球形滚子(6、7)的保持架兜孔(34、35)，所述保持架兜孔的轮廓相应于相应列(12、13)的所述球形滚子(6、7)的横截面轮廓。
6.按权利要求5所述的斜置滚动轴承，其特征在于，具有较大分度圆(TK1)的列(12)的球形滚子(6)的轴承保持架(4)的直径较小的保持环(29)和具有较小分度圆(TK2)的列(13)的球形滚子(7)的轴承保持架(5)的直径较大的保持环(30)相叠地设置在所述轴承保持架(4、5)的安装位置上。
7.按权利要求6所述的斜置滚动轴承，其特征在于，球形滚子(6)的轴承保持架(4)的直径较小的保持环(29)的上侧(36)和球形滚子(7)的轴承保持架(5)的直径较大的保持环(30)的下侧(37)彼此相距地分别设置在两个相邻的球形滚子(6、7)的旋转轴线(25、26)的平面上。
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