CN106574660A - 具有挡圈的滚柱轴承组件 - Google Patents

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CN106574660A CN201480080915.6A CN201480080915A CN106574660A CN 106574660 A CN106574660 A CN 106574660A CN 201480080915 A CN201480080915 A CN 201480080915A CN 106574660 A CN106574660 A CN 106574660A
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Abstract

一种滚柱轴承组件(100)，包括：外圈(110)，其具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体(116)，限定出外滚道(118)、设置在本体的第一端上的第一凸缘(112)和设置在本体的第二端上的第二凸缘(114)；多个滚柱(130)，每一个滚柱包括沿其纵向中心轴线延伸的第一突出部(134)；和第一挡圈(140a)，其具有基部侧壁、内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁从基部壁向外延伸，其中第一挡圈的基部壁设置在第一凸缘的内表面附近且每一个滚柱的第一突出部可旋转地设置在第一挡圈的内侧壁和外侧壁之间。

Description

具有挡圈的滚柱轴承组件
技术领域
本发明通常涉及滚柱轴承。更具体地，本发明涉及滚柱挡圈，用于与满装径向滚柱轴承连接。
背景技术
满装滚柱轴承10，例如如图1所示的那个，通常通过从带坯初次拉拔形成环形金属套筒以形成外圈12而制造。通常，套筒的两端部形成为提供整体的滚柱保持特征结构，防止相应多个滚柱18的轴向和径向位移。首先，具有轴向延伸唇部16的整体径向内向延伸的凸缘14形成在环形套筒的第一端，通常称为外圈的“底部”。接下来，在每一个端部处具有轴向突出部22(通常被称为耳轴)的滚柱18被置于环形套筒中。滚柱的耳轴可以是从复合体(如图1所示)到简单圆锥形的范围的形状。每一个耳轴滚柱18的第一端设置在通过套筒形成的外滚道和相应的轴向延伸唇部16之间，使得每一个耳轴滚柱18的第一端径向地在凹陷端部中保持就位。
最后，整体径向地内向延伸的卷曲的凸缘15形成环形套筒的相反端部处，使得耳轴滚柱18的第二端上的轴向突出部22设置在凸缘15的内周边上的相应轴向延伸唇部17和外滚道之间。如此，每一个耳轴滚柱18的两端部被径向地且轴向地保持。
外圈的凸缘14和15和其相应唇部16和17分别形成用于多个耳轴滚柱18的端部的轴向止推面。通过滚柱的完整补足，耳轴滚柱与凸缘接触的端部所在的表面必须被硬化，以保护它们不受磨损。通常，用于形成外圈12的环形套筒用低碳钢制造且必须被热处理以使其硬化，且由此提供外滚道。然而，一旦环形套筒通过加热而被渗碳，则凸缘15不能容易地在不破裂的情况下卷曲。
用于在相应凸缘14和15的端部处形成唇部16和17的一种方法是在被热处理之前分别需要将滚柱轴承的部件组装到外圈12中。在部件完全组装后，第二凸缘15和唇部17可在外圈12硬化之前形成，由此防止破裂。其后，整个滚柱轴承10被热处理。该过程规定用于滚柱18的材料必须经得起热处理。在不同的材料用于外圈12和滚柱18的情况下，通常目标滚柱18在经组装的轴承热处理之前经历热处理，这增加成本。而且，热处理期间外圈12中滚柱18的存在会阻挡杯子的与滚柱接触的一些部分，实现“、软弱”点并减少杯子寿命。而且，在热处理期间外圈12中滚柱的存在会导致增加的碳沉积，需要对轴承清理。
替换地，已知的是在滚柱18***之前使凸缘14和15形成有唇部16和17。外圈12随后被热处理，随后***滚柱18。滚柱18向经热处理的外圈12的组装是复杂且略昂贵的过程。在另一过程中，已知的是使用铜掩膜，以防止外圈12的要成为顶部凸缘15的部分硬化。在热量传递外圈12之后，通过化学方案去除铜掩膜，使得可以形成顶部凸缘15。该过程昂贵且具有不利的环境影响。
如图2所示的一个方案是制造包括保持架36的滚柱轴承组件30，所述保持架限定用于每一个滚柱40的滚柱空穴38。保持架消除了在轴承外圈32的凸缘34的内周上设置轴向延伸的唇部的需要。然而，因为保持架36包括在设置于邻近滚柱40之间的轴向延伸构件38，所以与完整补足的轴承组件10相比滚柱的数量必须减少，意味着轴承组件30可承受的载荷小于轴承组件10。
本发明意识到并解决了现有技术构造和方法的这些问题。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种滚柱轴承组件，其包括：具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体的外圈，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部；和第一挡圈，具有基部壁、内侧壁和外侧壁，内侧壁从基部壁的内周向外延伸且外侧壁从基部壁的外周向外延伸。第一挡圈的基部壁设置在第一凸缘的内表面附近且每一个滚柱的第一突出部可旋转地设置在第一挡圈的内侧壁和外侧壁之间。
本发明的另一实施例提供一种外圈，其包括：具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体的外圈，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；多个滚柱，每一个滚柱包括具有第一端表面的第一端/具有第二端表面的第二端和在它们之间延伸的本体,第一挡圈具有基部壁，基部壁包括外表面和内表面，所述内表面配置为可旋转地接收每一个滚柱的第一端表面的第一部分，其中第一挡圈的基部壁的外表面设置在第一凸缘的内表面附近且第一挡圈的基部壁的内表面是凹表面。
本发明的另一实施例提供一种滚柱轴承组件，其包括：具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体的外圈，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部；和第一挡圈，具有基部壁、内侧壁、从基部壁的内周轴向延伸的内侧壁，其中第一挡圈的基部壁设置在第一凸缘的内表面附近，且每一个滚柱的第一突出部可旋转地设置在第一挡圈的内侧壁和外圈的外滚道。
本发明的另一实施例提供一种制造滚柱轴承组件的方法，包括提供外圈，其具有第一端、第二端和在它们之间延伸的本体，限定出外滚道和从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘，在外圈上执行热处理，在外圈的第二端的一部分上执行回火过程，提供具有基部壁和内侧壁的第一挡圈，内侧壁从基部壁的内周轴向延伸，在第一凸缘附近将第一挡圈定位外圈中，提供多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部，将多个滚柱定位在外圈中，使得每一个滚柱的第一突出部设置在外圈的外滚道和外圈的内侧壁之间，和将外圈的第二端的经回火部分向内弯曲，由此在外圈的第二端上形成第二凸缘。
所附的附图并入本说明书且构成其一部分，显示了本发明的一个或多个实施例，其与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本发明的完全和所实施的内容(包括介绍给本领域技术人员的其最佳模式)记载在本说明书中，对附图做出参考，其中：
图1是现有技术的满装的滚柱轴承的截面图；
图2是包括保持架的现有技术滚柱轴承的替换实施例的截面图；
图3是包括根据本发明的滚柱挡圈的滚柱轴承组件的分解透视图；
图4是如图3所示的滚柱轴承组件的截面图；
图5是如图3所示的滚柱轴承组件的滚柱挡圈的仰视图；
图6是如图3所示的滚柱轴承组件的滚柱挡圈的仰视图；
图7是如图4所示的滚柱轴承组件的部分截面图，其被放大以显示滚柱挡圈的细节；
图8是根据本发明的滚柱挡圈的替换实施例的部分截面图；
图9是根据本发明的滚柱挡圈的替换实施例的部分截面图；和
图10是根据本发明的滚柱轴承组件的截面图，其包括在一个端部处的密封件。
在本说明书和附图中重复使用附图标记目的是表示根据本发明的相同或类似的本发明特征或元件。
具体实施方式
现在将参考本发明的目前优选实施例进行详细描述，附图中示出了其一个或多个例子。每一个例子通过对本发明的说明来提供，而不是对其进行限制。事实上，对本领域技术人员了来说明显的是可在本发明中做出修改和改变，而不脱离本发明的精神。例如，作为一个实施例一部分示出或描述的特征可以用于另一实施例，以产生进一步的实施例。由此，本发明的目的是包括所有这种修改和改变，只要其落入所附权利要求及其等效形式的范围内。
现在参见图，如图3和4所示，根据本发明的滚柱轴承组件100的实施例包括外圈(outer cup)110，可旋转地接收在其中的多个耳轴滚柱(runnion roller)130，和设置滚柱130的端部处的一对挡圈140a、140b，其配置为将滚柱130保持在外圈110中。如所示的，外圈110包括设置在其第一端上的第一径向内向延伸的凸缘112，设置在其第二端上的第二径向内向延伸的凸缘114，和在它们之间延伸的本体116，所述本体的内表面限定轴承组件的外滚道118。
优选地，外圈110是从低碳钢环形金属套筒拉拔形成的杯状件。在轴承组件100的部件组装到外圈110中之前，第一端凸缘112形成在外圈110的一个端部处。在第一端凸缘112形成之后，外圈110被热处理，以获得用于外滚道118的期望性能。第二端凸缘114仅在轴承组件的其余部件之后形成，即滚柱130、挡圈140、轴承密封件160(图10)等组装在外圈110中之后，如下文更详细描述的。然而，在对第二端凸缘114的随后形成的制备中，外圈110的与第一端凸缘112相反的部分经历回火过程。回火过程对外圈的要被内向弯曲的部分退火，由此形成第二端凸缘114，这是在其余轴承部件组装之后进行的，如在下文详细描述的。
另外参见图5和6，每一个挡圈140a、140b包括基部壁142、从基部壁142的外周延伸的外侧壁144、和从基部壁142的内周延伸的内侧壁146，使得挡圈140a、140b具有大致U形横截面。为了进一步组装轴承组件，第一挡圈140a定位在外圈110中，使得基部壁142的外表面邻近第一端凸缘112的内表面。优选地，挡圈140a、140b的外径略微小于外圈110的内径，使得挡圈140a、140b可相对于外圈旋转。这有助于组装，因为挡圈140a、140b可“落入到”(而不是被压入)到外圈110中。接下来，设置在每一个滚柱130的第一端处的轴向延伸的突出部134可旋转地接收在第一挡圈140a的外和内侧壁144和146之间。在将每一个滚柱130的轴向突出部134定位在第一挡圈140a中之后，第二挡圈140b定位为使得每一个滚柱130的第二轴向延伸突出部134接收在外侧壁144和内侧壁146之间。如此定位，则每一个滚柱的圆柱形本体132的外表面与外圈110的外滚道118旋转接触。
每一个滚柱的轴向延伸突出部134与第一挡圈140a和第二挡圈140b的侧壁144和146的相互作用防止每一个滚柱130的径向向内运动。一旦第二挡圈140b就位，则第二端凸缘114被径向内向弯曲，由此将滚柱130轴向保持在外圈110中。第二凸缘114优选通过旋转卷边(spin curling)、冲压卷边(punch curling)、轨道成形和径向成形中的一种形成。如前所述，外圈110的要成为第二端凸缘14的部分在组装轴承部件之前经历回火过程，以有助于金属成形。优选地，第二端凸缘114比第一端凸缘112更薄，以有助于在组装部件之后形成第二端凸缘114。如此，径向地延伸的凸起(ledge)120从外滚道118向外延伸到第二端凸缘114的基部。因为挡圈140a、140b下落到外圈110中而不是被压入其中，所以挡圈140a、140b可以彼此相同，而不是基于凸起120处第二端凸缘114的不同内径具有不同尺寸。另外，第一和第二挡圈140a和140b优选用可热处理材料形成，例如碳钢，使得挡圈为每一个耳轴滚柱130的轴向延伸提供硬表面，以抵靠在其上。然而，在各种应用中第一挡圈140a和第二挡圈140b还可以用塑性或强化聚合物形成。
现在参见图8，显示了根据本发明的滚柱轴承组件101的替换实施例。轴承组件101首先与之前描述的实施例不同之处在于挡圈145不包括外侧壁。相反，每一个挡圈145包括基部壁142和从基部壁142的周边延伸的内侧壁146，使得挡圈145基本上是L形截面。为了组装轴承组件，第一挡圈145定位在外圈110中，使得基部壁142的外表面邻近第一端凸缘112的内表面。如第一实施例那样，挡圈144的外径略微小于外圈110的内径，使得挡圈145可相对于外圈110旋转。接下来，设置在每一个滚柱130的第一端处的轴向延伸突出部134被可旋转地径向地接收在第一挡圈145的内侧壁146以外。接下来，第二挡圈145定位为使得每一个滚柱130的第二轴向延伸突出部134被径向地接收在其内侧壁146以外。如此定位，则每一个滚柱的圆柱形本体132的外表面与外圈110的外滚道118旋转接触。而且，每一个滚柱的轴向延伸突出部134与第一和第二挡圈145的内侧壁146的相互作用防止每一个滚柱130的径向向内运动。一旦第二挡圈145就位，则第二端凸缘114被径向地内向弯曲，如上所述。
现在参见图9，显示了根据本发明的滚柱轴承组件102的替换实施例。轴承组件102首先与之前描述的实施例不同之处在于挡圈141不包括内侧壁和外侧壁。相反，每一个挡圈141包括基部壁143，其具有内表面和外表面，其中内表面和外表面的横截面形成从外周147延伸到挡圈内周149的连续曲线。如所示的，基部壁143的外表面是凸表面，且基部壁143的内表面是相应成形的凹表面。因而，轴承组件102的每一个滚柱130a包括在滚柱每一个端部上的轴向延伸突出部130a，其中每一个轴向突出部134a的横截面是凸面的。优选地，每一个轴向突出部的横截面的曲率半径与相应挡圈141的内表面的曲率半径基本上相同。应注意，第一挡圈140a和第二挡圈140b可类似地包括具有凸面外表面和凹面内表面的基部壁，和在滚柱上的相应成形的轴向延伸突出部。
现在参见图10，显示了轴承组件100的实施例，其中轴承密封件160设置在轴承的一个端部上。与现有技术(满装的轴承组件10包括在相应端部凸缘14和15上的轴向延伸唇部16和17，如图1所示)不同，挡圈140a和140b的使用消除了对现有技术唇部的需要，且因此有助于在轴承的任一端部或两端部处使用轴承密封件。
尽管如上描述了本发明的一个或多个优选实施例，但是本领域技术人员应理解在本发明中可进行各种修改和改变，而不脱离其范围。例如，挡圈的截面形状可以具有任何形状，只要适于其相应目的即可。本发明的目的是是包括所有这种修改和改变，只要落入所附权利要求及其等效形式的范围内。

Claims (21)

1.一种滚柱轴承组件，包括:
外圈，具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘、和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；
多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部；和
第一挡圈，具有基部壁、内侧壁和外侧壁，内侧壁从基部壁的内周向外延伸且外侧壁从基部壁的外周向外延伸，
其中第一挡圈的基部壁设置在第一凸缘的内表面附近且每一个滚柱的第一突出部可旋转地设置在第一挡圈的内侧壁和外侧壁之间。
2.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈相对于外圈可旋转。
3.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈的基部壁是大致平面的。
4.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈的内侧壁和外侧壁是大致同中心的。
5.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈的基部壁具有凸面外表面和凹面内表面。
6.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，进一步包括从外滚道向外延伸到第一凸缘的近端的第一径向延伸凸起。
7.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，进一步包括：
第二突出部，从每一个滚柱的第二端沿每一个滚柱的纵向中心轴线向外延伸；和
第二挡圈，具有基部壁、内侧壁和外侧壁，内侧壁从基部壁的内周向外延伸且外侧壁从基部壁的外周向外延伸，
其中第二挡圈的基部壁设置在第二凸缘的内表面附近且每一个滚柱的第二突出部可旋转地设置在第二挡圈的内侧壁和外侧壁之间。
8.如权利要求1所述的滚柱轴承组件，其中内侧壁的远端边缘和外侧壁的远端边缘分开第一径向距离，且基部壁的内周和外周分开第二径向距离，第一径向距离大于第二径向距离。
9.一种滚柱轴承组件，包括:
外圈，具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘、和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；
多个滚柱，每一个滚柱包括具有第一端表面的第一端，具有第二端表面的第二端，和在它们之间延伸的本体；和
第一挡圈，具有基部壁，基部壁包括外表面和内表面，所述内表面配置为可旋转地接收每一个滚柱的第一端表面的第一部分，
其中第一挡圈的基部壁的外表面设置在第一凸缘的内表面附近，且第一挡圈的基部壁的内表面是凹表面。
10.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈相对于外圈可旋转。
11.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，其中每一个滚柱的第一端表面的第一部分具有凸面外表面，其与第一挡圈的凹面内表面相对应地成形。
12.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈进一步包括从基部壁的内周向外延伸的内侧壁和从基部壁的外周向外延伸的外侧壁，且第一挡圈的内侧壁和外侧壁基本上是同中心的。
13.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈的外径小于外滚道的直径。
14.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，进一步包括从外滚道向外延伸到第一凸缘的近端的第一径向延伸凸起。
15.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，进一步包括具有基部壁的第二挡圈，基部壁包括外表面和内表面，所述内表面配置为可旋转地接收每一个滚柱的第二端表面的第一部分，其中第二挡圈的基部壁的外表面设置为邻近第二凸缘的内表面且第二挡圈的基部壁的内表面是凹表面。
16.如权利要求9所述的滚柱轴承组件，其中基部壁的凹面内表面从第一挡圈的内周延伸到第一挡圈的外周。
17.一种滚柱轴承组件，包括:
外圈，具有第一端、第二端、在它们之间延伸的本体，限定出外滚道、从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘、和从本体的第二端径向地内向延伸的第二凸缘；
多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部；和
第一挡圈，具有基部壁和内侧壁，内侧壁从基部壁的内周轴向延伸，
其中第一挡圈的基部壁设置在第一凸缘的内表面附近且每一个滚柱的第一突出部可旋转地设置在第一挡圈的内侧壁和外圈的外滚道之间。
18.如权利要求17所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈相对于外圈可旋转。
19.如权利要求17所述的滚柱轴承组件，其中第一挡圈的基部壁是大致平面的。
20.一种制造滚柱轴承组件的方法，包括：
提供外圈，其具有第一端、第二端和在它们之间延伸的本体，限定出外滚道和从本体的第一端径向地内向悬出的第一凸缘；
在外圈上执行热处理；
在外圈的第二端的一部分上执行回火过程；
提供具有基部壁和内侧壁的第一挡圈，内侧壁从基部壁的内周轴向延伸；
在第一凸缘附近将第一挡圈定位在外圈中；
提供多个滚柱，每一个滚柱包括从其第一端沿滚柱的纵向中心轴线向外延伸的第一突出部；
将多个滚柱定位在外圈中，使得每一个滚柱的第一突出部设置在外圈的外滚道和第一挡圈的内侧壁之间；和
将外圈的第二端的经回火部分向内弯曲，由此在外圈的第二端上形成第二凸缘。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括:
提供具有基部壁和内侧壁的第二挡圈，内侧壁从基部壁的内周轴向延伸；和
在于外圈的第二端上形成第二凸缘之前，将第二挡圈定位在外圈中。
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