CN104662308B - 球滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球滚子轴承(1)，其具有多个布置在外轴承圈(2)和内轴承圈(3)之间的球滚子(4)，这些球滚子具有各两个平行的侧面(5、6)，这些球滚子用它们的在侧面(5、6)之间延伸的工作面(7)在两个加工到外轴承圈(2)的内侧(8)和内轴承圈(3)的外侧(9)中的沟形的滚道(10、11)中滚动，并且被保持在轴承保持架(13)的各个保持架兜部(12)中。轴承保持架(13)具有两个相互连接的侧圈(15、16)和两个与这些侧圈连接的保持架挡边，这两个保持架挡边为了轴向导引球滚子(4)而与球滚子的侧面(5、6)导引式接触。按照本发明，轴承保持架(13)具有由能冷变形的深冲钢制成的、由侧圈(15、16)和兜部接片(14)构成的圆柱形的基体(17)，并且保持架挡边通过两个由经热处理的碳素钢制成的、单独的挡边圈(18、19)形成，这两个挡边圈与基体(17)力锁合地和/或形状锁合地连接。

Description

球滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的形成前序部分的特征的单列球滚子轴承，其例如能够尤为有利地被用作汽车变速箱的输入轴或输出轴的固定轴承。
背景技术
球滚子轴承是带有特殊的构造成球滚子的滚动体的滚动轴承，这些滚动体从球形基本形状出发具有各两个由这个球形基本形状被削平的、彼此平行布置的侧面，在这两个侧面之间分别布置有球滚子的工作面。这种球滚子轴承在极为不同的实施方案中作为单列、双列、三列或四列的向心球滚子轴承或角接触球滚子轴承而普遍公知，并且由于特殊的滚动体形状也需要特殊的保持架实施方式，以便一方面限制球滚子相对轴承垂线的最大容许的轴向倾斜，而另一方面避免球滚子横向于其旋转方向的摆动。
这种类型的单列球滚子轴承例如由DE 10 2009 042 076 A1已经公开，并且主要由一个外轴承圈和一个内轴承圈以及多个布置在这些轴承圈之间的球滚子构成，这些球滚子用它们的工作面在两个加工在外轴承圈的内侧中的以及加工在内轴承圈的外侧中的沟形滚道中滚动，并且沿周向以彼此间相同的间距保持在轴承保持架的各个保持架兜部中。这个轴承保持架构造有两个通过多个成型的兜部接片相互连接起来的侧圈和两个与这些侧圈相连接的保持架挡边，这些保持架挡边围绕两个环绕的卷边棱以朝向内轴承圈减小的材料厚度弯曲，并且为了轴向导引球滚子而与球滚子的侧面导引式接触(Führungskontakt)。为了制造出这种轴承保持架，通常使用由可冷变形的深冲钢制成的钢带，该钢带通过保持架挡边的成型、保持架兜部的冲压、兜部接片的成型、按圆周规格的截短、卷成一个圈以及圈端部的焊接而被最终加工成。
但在实践中已经表明，用所说明的方式来制造轴承保持架伴随有特殊的技术问题，且轴承保持架在质量上也无法完全满足所提出的要求。这尤其依赖于成型到钢带上的保持架挡边，在将保持架卷成一个圈时，由于这些保持架挡边而出现了材料收缩，该材料收缩导致保持架挡边并没有平滑且平的表面，而是具有波形的表面。此外，在轴承运行中，在球滚子的侧面与保持架挡边的接触部位上，由于材料挤压和材料剥除而出现了在保持架挡边上的加剧的磨损，由于这种磨损，该球滚子在两侧沿着轴向不再被正确地导引，并且因此容易导致加剧的摆动运动和往复运动。于是，由于球滚子的这种摆动运动和往复运动而提高了摩擦以及轴承温度，这伴随着加剧的轴承磨损，并且最终导致球滚子轴承的故障。
发明内容
因此，从公知的现有技术的所列出的缺陷出发，本发明所要解决的技术问题是设计一种球滚子轴承，其轴承保持架在结构上被设计成使其保持架挡边具有平滑的表面，并且被构造成耐磨的。
按照本发明，该技术问题在按照权利要求1的前序部分的球滚子轴承中以如下方式来解决，即，该轴承保持架具有由能冷变形的深冲钢制成的、由侧圈和兜部接片构成的圆柱形的基体，并且保持架挡边通过两个由经热处理的碳素钢制成的单独的挡边圈形成，这两个挡边圈与基体力锁合地(kraftschlüssig)和/或形状锁合地(formschlüssig)连接。
按照本发明构造的球滚子轴承的优选设计方案和有利改进方案在从属权利要求2至8中给出，并且在下文中对其进行说明。
因此，按照权利要求2，在按照本发明构造的球滚子轴承中规定，两个单独的挡边圈被构造成一样的，并且具有V形的成型横截面，在这个V形的成型横截面中，一个成型臂被构造成较长的固定臂，挡边圈通过这个较长的固定臂与轴承保持架的基体连接。而挡边圈的另一个成型臂被构造成较短的止挡臂，其布置成与固定臂成约150°的钝角，且形成了用于球滚子的轴向止挡。
按照权利要求3，按照本发明构造的球滚子轴承的另一特征是，挡边圈的固定臂在基体的兜部接片的高度上分别具有从其外圆周上开出的矩形的切口，并且因此分别在保持架兜部的高度上构造有沿圆周均匀分布的齿段。在此，挡边圈在其固定臂上具有这种齿段和切口的构造已经被证实是有利的，这是因为通过齿段提高了在导引球滚子时挡边垫圈的弹性的弹簧作用，并且同时通过切口改善了球滚子轴承内的润滑剂分布。
此外，按照权利要求4和5，按照本发明构造的球滚子轴承的适宜的改进方案是，在基体的侧圈的内直径侧中加工出两个环绕的槽，挡边圈的齿段能够卡入这两个槽，并且固定臂的齿段的自由的端部构造有尖锐的棱边，用这些棱边应当防止挡边圈在负荷下从基体的侧圈的槽中自己掉出去。槽在此优选被卷边到侧圈的内直径侧的兜部侧的棱边中，而在齿段的自由端部上的尖锐的棱边通过事后的切割过程来制造。
按照权利要求6，按照本发明构造的球滚子轴承的另一个特征是，从固定臂到挡边圈的止挡臂的过渡部分分别由倒圆部形成。固定臂在每一个挡边圈上的径向长度在此被选择为使得这个倒圆部在轴承运行中正好布置在球滚子的滚动轴线的高度上，并且因此正好居中地与球滚子的侧面导引式接触。由此，达到了挡边圈和球滚子之间的尽可能长的线接触(Linienkontakt)，通过这种尽可能长的线接触避免了球滚子沿周向的摆动运动。
此外，按照权利要求7，按照本发明构造的球滚子轴承的特征还在于，一个挡边圈的固定臂和另一个挡边圈的止挡臂分别被构造成用于球滚子的侧面的止挡面，以限制球滚子在轴承垂线两侧约15°的最大容许的轴向倾斜。这意味着，在球滚子朝着一个或另一个轴向侧轴向倾斜约15°的情况下，每一个球滚子的一个侧面平面地抵靠在一个挡边圈的固定臂上，而每一个球滚子的另一个侧面平面地抵靠在另一个挡边圈的止挡臂上，并且由此防止了球滚子从它们的滚道中翻出。
最后，通过权利要求8还提出了按照本发明构造的球滚子轴承的有利设计方案，其中，轴承保持架的挡边圈优选由CK 45M类型(DIN材料编号：1.1191)或CK 75M类型(DIN材料编号：1.7222)的碳素钢构成，并且无切削地通过对带材的冲压以及紧接着的硬化制成。这些类型的钢是较为昂贵的未经硬化的弹簧钢，这些弹簧钢经常被使用在普通的机械制造和车辆制造中，并且尽管它们具有很高的碳含量，但仍以高弹性和良好的机械加工特性著称。不过也可以考虑的是，挡边圈用其它类型的高弹性的弹簧钢、例如38Si7(DIN材料编号：1.5023)或51CrV4(DIN材料编号：1.8159)制成，但在此在其机械加工过程中会有浮渣。
总而言之，按照本发明构造的球滚子轴承因此相对由现有技术公知的球滚子轴承具有如下优点，即，取代单件式轴承保持架，球滚子轴承在此具有以不同构造方式构造的三件式轴承保持架，该三件式轴承保持架通过一个由能冷变形的深冲钢制成的圆柱形的基体和两个由经热处理的碳素钢制成的单独的挡边圈构成。由此，一方面大大简化了轴承保持架的制造，这是因为基体不再具有成型的保持架挡边，在将保持架卷成一个圈时，通过这个成型的保持架挡边会导致材料收缩或具有波形表面的保持架挡边。另一方面，硬化的挡边圈确保在轴承运行中在球滚子的侧面与挡边圈的接触部位上不再出现保持架挡边上的磨损，由于这种磨损球滚子在两侧沿轴向不再被正确地导引。通过V形的成型以及通过挡边垫圈的弹性，额外确保了球滚子在无负荷的区中也被紧凑地导引，并且在进入和离开负荷区时以及在枢转进入相应的压力角时被轴向支撑，从而使引起磨损的摆动运动和往复运动不再出现或仅以很小的程度出现。
附图说明
接下来参考附图详细阐释按照本发明构造的球滚子轴承的优选的实施方式。在附图中：
图1示出了按照本发明构造的球滚子轴承的横截面；
图2放大示出了根据图1的按照本发明构造的球滚子轴承的细节X；
图3是按照本发明构造的球滚子轴承的轴承保持架的基体的立体图；
图4是按照本发明构造的球滚子轴承的保持架的挡边圈。
具体实施方式
由图1和2清楚地示出了一种单列球滚子轴承1，其主要由一个外轴承圈2和一个内轴承圈3以及多个布置在这些轴承圈2、3之间且构造有各两个由球形基本形状被削平的平行的侧面5、6的球滚子4构成，这些球滚子用它们的在侧面5、6之间延伸的工作面7在两个加工在外轴承圈2的内侧8和内轴承圈3的外侧9内的沟形滚道10、11中滚动，并且沿周向以彼此间相同的间距保持在轴承保持架13的各个保持架兜部12中。轴承保持架13在此具有两个通过多个兜部接片14相互连接起来的侧圈15、16以及两个与这些侧圈15、16连接且指向内轴承圈3的保持架挡边，这两个保持架挡边为了轴向导引球滚子4而与球滚子的侧面5、6导引式接触。
此外，由图3和4清楚地示出，按照本发明，球滚子轴承1的轴承保持架13为了方便其制造以及为了避免在保持架挡边上的磨损，具有用能冷变形的深冲钢制成的、由侧圈15、16和兜部接片14构成的圆柱形的基体17，并且保持架挡边由两个单独的挡边圈18、19形成，如图2所示那样，这些挡边圈与基体17力锁合和/或形状锁合地连接。两个被构造成一样的、无切削地通过冲压并且紧接着通过硬化制造出的单独的挡边圈18、19在此由CK 45M类型或CK 75M类型的碳素钢构成，并且具有V形的成型横截面，这些成型横截面分别通过一个较长的固定臂20、21以及一个以与这个较长的固定臂成约150°的钝角布置的较短的止挡臂22、23形成。
此外，在图3和4中可以看到，挡边圈18、19的固定臂20、21通过从其外圆周上开出的矩形的切口24、25在基体17的兜部接片14的高度上分别构造有在保持架兜部12的高度上的沿圆周均匀分布的齿段26、27，并且两个环绕的槽28、29被加工到侧圈15、16的内直径侧中，挡边圈18、19的齿段26、27能够卡锁在这些槽中。在此，齿段26、27在导引球滚子时提高了挡边圈18、19的弹性的弹簧作用，而切口改善了球滚子轴承1内的润滑剂分布。固定臂20、21的齿段26、27的自由的端部额外地构造有尖锐的棱边30、31，用这些尖锐的棱边防止了挡边圈18、19在负荷下从在基体17的侧圈15、16的槽28、29中自己掉出去。
最后，由图2还示出了从固定臂20、21到挡边圈18、19的止挡臂22、23的过渡部分分别由倒圆部32、33形成，该倒圆部在轴承运行中在球滚子4的滚动轴线的高度上与球滚子的侧面5、6导引式接触，并且因此确保了在挡边圈18、19和球滚子4之间的尽可能长时间的线接触，通过这种线接触避免了球滚子4沿周向的摆动运动。同样在图2中表明，一个挡边圈18或19的一个固定臂20或21以及另一个挡边圈19或18的一个止挡臂22或23分别被构造成用于球滚子4的侧面5、6的止挡面，并且被设置用于限制球滚子4在轴承垂线两侧约15°的最大容许的轴向倾斜。在此，在球滚子朝着一个轴向侧轴向倾斜15°的情况下，每一个球滚子4的侧面5平面地抵靠在挡边圈19的固定臂21上，而每一个球滚子4的侧面6平面地抵靠在挡边圈18的止挡臂22上，或者说在球滚子朝着另一个轴向侧轴向倾斜15°的情况下，每一个球滚子4的侧面5平面地抵靠在挡边圈18的固定臂20上，而每一个球滚子4的侧面6平面地抵靠在挡边圈19的止挡臂22上，并且因此防止了球滚子4从它们的滚道10、11翻出。
附图标记列表
1 球滚子轴承
2 外轴承圈
3 内轴承圈
4 球滚子
5 4的侧面
6 4的侧面
7 4的工作面
8 2的内侧
9 3的外侧
10 8中的滚道
11 9中的滚道
12 13中的保持架兜部
13 轴承保持架
14 13的兜部接片
15 13的侧圈
16 13的侧圈
17 13的基体
18 13上的挡边圈
19 13上的挡边圈
20 18的固定臂
21 19的固定臂
22 18的止挡臂
23 19的止挡臂
24 20中的切口
25 21中的切口
26 20上的齿段
27 21上的齿段
28 15中的槽
29 16中的槽
30 26上的尖锐的棱边
31 27上的尖锐的棱边
32 18上的倒圆部
33 19上的倒圆部

Claims (8)

1.一种球滚子轴承(1)，所述球滚子轴承主要由外轴承圈(2)和内轴承圈(3)以及多个布置在这些轴承圈(2、3)之间的具有各两个平行的侧面(5、6)的球滚子(4)构成，所述球滚子用它们的在所述侧面(5、6)之间延伸的工作面(7)在两个加工到外轴承圈(2)的内侧(8)和内轴承圈(3)的外侧(9)中的沟形的滚道(10、11)中滚动，并且沿周向以彼此间相同的间距保持在轴承保持架(13)的各个保持架兜部(12)中，其中，所述轴承保持架(13)具有两个通过多个兜部接片(14)相互连接的侧圈(15、16)和两个与这些侧圈(15、16)连接且指向内轴承圈(3)的保持架挡边，所述保持架挡边为了轴向导引球滚子(4)而与这些球滚子的侧面(5、6)导引式接触，其特征在于，所述轴承保持架(13)具有由能冷变形的深冲钢制成的、由所述侧圈(15、16)和所述兜部接片(14)构成的圆柱形的基体(17)，并且所述保持架挡边通过由经热处理的碳素钢制成的两个单独的挡边圈(18、19)形成，所述挡边圈与所述基体(17)力锁合地和/或形状锁合地连接。
2.按照权利要求1所述的球滚子轴承，其特征在于，所述两个单独的挡边圈(18、19)被构造成一样的，并且具有各带一个较长的固定臂(20、21)和一个较短的止挡臂(22、23)的V形的成型横截面，所述一个较长的固定臂和所述一个较短的止挡臂被布置成彼此成约150°的钝角。
3.按照权利要求2所述的球滚子轴承，其特征在于，所述挡边圈(18、19)的固定臂(20、21)通过从所述挡边圈的外圆周上开出的矩形的切口(24、25)在所述基体(17)的兜部接片(14)的高度上分别构造有在所述保持架兜部(12)的高度上沿圆周均匀分布的齿段(26、27)。
4.按照权利要求3所述的球滚子轴承，其特征在于，在所述基体(17)的侧圈(15、16)的内直径侧中加工出两个环绕的槽(28、29)，所述挡边圈(18、19)的齿段(26、27)能卡入所述槽中。
5.按照权利要求4所述的球滚子轴承，其特征在于，所述固定臂(20、21)的齿段(26、27)的自由端部构造有尖锐的棱边(30、31)，以防止所述挡边圈(18、19)在负荷下从在所述基体(17)的侧圈(15、16)中的槽(28、29)中自己掉出去。
6.按照权利要求2所述的球滚子轴承，其特征在于，从所述挡边圈(18、19)的固定臂(20、21)到止挡臂(22、23)的过渡部分分别由倒圆部(32、33)形成，所述倒圆部在轴承运行中在球滚子(4)的滚动轴线的高度上与所述球滚子的侧面(5、6)导引式接触。
7.按照权利要求6所述的球滚子轴承，其特征在于，一个挡边圈(18或19)的一个固定臂(20或21)以及另一个挡边圈(19或18)的一个止挡臂(22或23)分别被构造成用于所述球滚子(4)的侧面(5、6)的止挡面，以限制所述球滚子(4)在轴承垂线两侧约15°的最大容许的轴向倾斜。
8.按照权利要求6所述的球滚子轴承，其特征在于，所述轴承保持架(13)的挡边圈(18、19)由CK 45M类型或CK 75M类型的碳素钢制成，其中，CK45M类型的DIN材料编号是1.1191，CK75M类型的DIN材料编号是1.7222，并且无切削地通过对带材的冲压以及紧接着的硬化制成。
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