CN113661333B - 无保持架的滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无保持架的滚动轴承(1)，其具有：多个滚动体(4)，所述多个滚动体在内圈(2)和与内圈(2)同心布置的外圈(3)之间在周向方向上分布地布置；和压紧元件(6)，该压紧元件以环形段的方式沿着周向方向布置，至少暂时地同时接触所述滚动体(4)中的至少两个，并且对被接触的滚动体(4)中的每个施加在轴向方向上定向的力。

Description

无保持架的滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种无保持架的滚动轴承。

背景技术

典型地，用于预计相对高的转速(转速特征值n x dm＞10000mm/min)的应用的滚动轴承配备有轴承保持架，在该轴承保持架中接纳滚动轴承的滚动体(球/滚珠，滚子)。通过这种轴承保持架可以实现经济的使用寿命和均匀的运转。此外，轴承保持架确保滚动体彼此间均匀的间隔，并且防止滚动体在滚动轴承运行期间在摩擦方面不利的接触。

也已知无轴承保持架的滚动轴承。这些滚动轴承也称为无保持架的滚动轴承。这种无保持架的滚动轴承的优点例如在于，通过取消轴承保持架在滚动轴承尺寸保持不变的情况下可以存在更多的滚动体，这又提高了滚动轴承的承载能力。这种滚动轴承也称为无保持架球轴承。然而，在已知的无保持架的滚动轴承中正好没有提供具有轴承保持架的滚动轴承的上述优点。取消轴承保持架特别在高转速时导致问题。因此可能导致在各个滚动体之间的间距的变化，直至在这些滚动体之间发生接触。这种不期望的接触又提高了磨损并且缩短了滚动轴承的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无保持架的滚动轴承，该滚动轴承尽可能防止在滚动轴承运行期间在相邻的滚动体之间的接触。

所述目的通过权利要求1的特征来实现。在从属权利要求中描述了有利的实施方式。

根据本发明的无保持架的滚动轴承具有多个滚动体以及压紧元件，所述多个滚动体在周向方向上分散地布置在内圈和与内圈同心布置的外圈之间。压紧元件以环形段的方式沿着周向方向布置，暂时地同时接触所述滚动体中的至少两个，并且对被接触的滚动体中的每个滚动体施加在轴向方向上定向的力。

术语“轴向方向”涉及滚动轴承的同心布置的内圈和外圈的轴向方向。此外，“在轴向方向上定向的力”的表述应这样理解，即，滚动体通过压紧元件施加的定向具有在轴向方向上的方向分量；因此，不仅精确的轴向力落入这种定义中，而且除了轴向方向分量之外例如也具有径向方向分量的力也落入这种定义中。

在滚动轴承运行期间，压紧元件对相邻的滚动体的间距具有补偿作用。如果例如在位于前方的滚动体与后续的滚动体之间的间距小于应基于滚动体的等距分布而产生的理论间距，则压紧元件对位于前方的滚动体的制动作用更小。在这些滚动体之间的间距相应地增大。相反，如果在位于前方的滚动体与后续的滚动体之间的间距大于理论间距，则压紧元件对位于前方的滚动体的制动作用更大。在这些滚动体之间的间距相应地减小。

因此，在各个滚动体之间的间距被调整为理论间距。由此，尽可能防止了在滚动轴承运行期间在相邻的滚动体之间的接触。滚动轴承的使用寿命相应地提高，并且无保持架的滚动轴承也特别适合于高转速的应用。

在一个有利的实施方式中，压紧元件在此是固定的或者说静止的。通常，在滚动轴承中，内圈或外圈静止，而相应的另一个圈以根据应用情况所要求的速度转动。滚动体在运行期间在内圈和外圈的相应的滚动面上滚动。此外，可以存在滚动轴承的其它构件、例如盖片/盖板(Deckscheibe)，其通常同样静止。固定或者说静止现在意味着，压紧元件固定地与滚动轴承的静止元件(例如静止的圈、盖片或相邻的构件)中的一个连接。因此导致滚动体相对于压紧元件的相对运动。因此，在滚动轴承转动运动期间，所有滚动体依次与压紧元件接触。将压紧元件设计为固定的或者说静止的压紧元件的优点在于，从技术角度看，能够相对简单地控制该压紧元件。

然而，也可以将压紧元件设计为旋转的压紧元件。在此，压紧元件被安装在滚动轴承的旋转元件上，例如被安装在旋转的圈上。因为滚动体组通常以大致中等的转速由外圈和内圈环绕，所以在滚动体组与压紧元件之间产生几乎相同的相对运动并且压紧元件的作用原理几乎相同。

换句话说，压紧元件承担调节滚动体的旋转侧间隔的功能，其方式是，通过施加有针对性的力来局部地影响滚动体的旋转速度。这通过如下方式来实现，即，压紧元件在其弹性的设计和弹性的调整中如此构造，即，根据在后跟随的滚动体与位于前方的滚动体间距的远近来调整到位于前方的滚动体和在后跟随的滚动体上的不同的力分布。例如，在压紧元件与滚动体之间的接触力引起滚动体的旋转速度的降低，其方式是，力方向轴向地反向于内圈的进行承载的凸肩或反向于滚动轴承的进行承载的外圈凸肩定向。由此，通过提高到以临界间距接近的在后跟随的滚动体上的接触力可实现分开的作用。

根据本发明的无保持架的滚动轴承具有以下优点：

-在没有由装配引起的、对包装密度的限制的轴承中，特别是在至少一个边缘至少部分地被去除的那些轴承(例如角接触球轴承、主轴轴承、装填槽轴承…)的情况下，通过更多的滚动体数量可以实现更高的承载能力，其方式是，取消对于保持架的将滚动体分开的中间路径的空间需求。

-可以实现减少的摩擦，其方式是，取消在保持架兜孔与滚动体之间、在旋转的保持架的导向面上的摩擦位置和在保持架的材料中的由强制力引起的滞后损失。

-取消了在轴承的滚动特性中不可重复的冲击，该冲击通过一同旋转的保持架引起，该保持架在其偏心、旋转和弹性的自由度范围内不受限定地移动。

-在滚动体滚压时，关于钻孔与滚动比例和球前进-随动，通过对滚动体与轴承外圈和轴承内圈的接触角度的补偿的或减小的作用可以产生更有利的运动学关系。

在一个有利的实施方式中，压紧元件具有压紧舌，该压紧舌被支承在第一端部区域中。压紧舌的支承在此以有利的方式通过起支承块作用的突起部实现，压紧元件通过该突起部与滚动轴承的静止元件或其周围环境以不能相对转动的方式连接。

压紧舌的第二端部区域优选地设计为浮动的/无支撑的端部，该第二端部区域与压紧舌的第一端部区域相对置。通过设计成浮动的舌(类似于弯曲梁)，压紧元件获得弹性，通过该弹性对分别接触的滚动体施加可变的轴向力。以这种方式，在相邻的滚动体之间的间距可以被特别精确地调节。

然而，出于稳定性原因，压紧舌的第二端部区域也可以被以能弹性弯曲的方式固定。

压紧舌的横截面有利地逐渐变细，也就是说，压紧舌的横截面从第一端部区域开始朝向第二端部区域的方向缩小。第二端部区域相应地具有比第一端部区域小的横截面。以这种方式可以调节压紧元件的弹性分布或弯曲阻力矩。这又导致特别精确地调节两个相邻的滚动体的间距。横截面的逐渐变细在此可以通过压紧舌的厚度和/或宽度的减小来实现。

此外，在压紧舌的第一端部区域中可以形成有被斜切的起始区域(Anlaufbereich)。通过该被斜切的起始区域，在相应的滚动体与压紧元件之间开始接触时实现轴向力的平缓的导入。

在第二端部区域中也可以形成有被斜切的终点区域(Auslaufbereich)。通过该被斜切的终点区域实现了在相应的滚动体与压紧元件之间的接触结束时的力导入的平缓中断。

在另一个有利的实施方式中，压紧舌设计成拱形的或弯曲的。这种拱形结构同样影响压紧元件的弹性预紧(或者说弹性的调整)，并且因此导致特别精确地调节两个相邻的滚动体的间距。

在另一个有利的实施方式中，压紧元件设计成跷板形的压紧元件，其被支承在中间区域中并且在两个端部区域上被以能弹性弯曲的方式固定或者是完全悬臂式的。以这种方式，压紧元件可以作为一种弹性跷板起作用，并且当后续的滚动体非常接近时，位于前方的滚动体可能被更强地加速。

根据本发明，有必要暂时地通过压紧元件在轴向方向上对至少两个滚动体同时施加力。然而，也可以通过压紧元件同时在轴向方向上对多于两个滚动体施加力。以这种方式，可以在多个滚动体上并且在较长的时间段上调节间距。由此附加地降低了在相邻的滚动体之间的不期望的接触的可能性。

也可以在周侧上分散地布置多个压紧元件。由此也附加地降低了在相邻的滚动体之间的不期望的接触的可能性。

滚动轴承以有利的方式设计成角接触球轴承。如果滚动体通过压紧元件朝向角接触球轴承的外圈凸肩的方向挤压，则因此以这种方式可以通过压紧元件实现特定的力导入。

附图说明

根据附图中的实施例进一步说明本发明。图中示出：

图1示出无保持架的滚动轴承的截面图；

图2示出图1中的滚动轴承的正视图，其中，未示出盖片；

图3单独示出图2中的压紧元件之一；

图4示出图3中的压紧元件的侧视图；

图5示出压紧元件连同两个接触该压紧元件的滚动体的原理图；

图6示出压紧元件的另一个实施方式。

具体实施方式

图1以截面图示出无保持架的滚动轴承1。滚动轴承具有内圈2和与内圈2同心布置的外圈3。在内圈2与外圈3之间形成环形的轴承内部空间。滚动体4在周向方向上等距地分布在该轴承内部空间中。环形的盖片5形成滚动轴承1的在图1中处于右侧上的轴向封闭部。在该盖片5与内圈2和/或外圈3之间可以设置图中未详细示出的密封元件。

图2示出图1中的滚动轴承1的正视图，其中，为清晰起见未示出盖片5。除了内圈2、外圈3、滚动体4和盖片5之外，滚动轴承1还具有总共三个压紧元件6。

压紧元件6被固定在盖片5上并且在周向方向上等距地分布。在此，每个压紧元件6具有环形段式的基本形状并且相应地遮盖轴承内部空间的环形段。在此，每个压紧元件6覆盖这样大的角度范围，使得至少两个滚动体4暂时地同时通过压紧元件6接触。在此，每个压紧元件6对所接触的滚动体4施加在轴向方向上定向的力。更确切地说，压紧元件6对滚动体4施加轴向力，该轴向力在图1中从右向左指向。因此，滚动体4通过压紧元件6朝向外圈3的凸肩的方向挤压。

图3和图4单独示出图1和图2中的压紧元件6。图4从与图2相同的视角示出压紧元件6。图3示出压紧元件6的侧视图。

压紧元件6具有压紧舌7和突起部8。突起部8形成在压紧舌7的第一端部区域7a上并且用于将压紧元件6固定在盖片5上。因此，压紧元件6被支承在第一端部区域7a中。压紧舌7的与第一端部区域7a相对置的第二端部区域7b设计为无支撑的/浮动的端部。即，第二端部区域7b未被支承。压紧舌7的横截面从第一端部区域7a开始朝向第二端部区域7b的方向逐渐变细。更确切地说，压紧舌7的厚度减小，而压紧舌7的宽度保持恒定。在第一端部区域7a中形成有被斜切的起始区域7c。在第二端部区域7b中形成有被斜切的终点区域7d。如特别是在图4中所示，压紧舌7弯曲地或者说拱形地形成。

图5示意性地示出无保持架的滚动轴承1的功能原理。示出了一个压紧元件6和示例性示出两个滚动体4a、4b。如果滚动体4a和4b不存在，则压紧元件6占据虚线的位置。通过两个滚动体4a、4b将压紧元件6压到用实线示出的位置中。同时，压紧元件6引起作用到两个滚动体4a和4b上的相应的反作用力。该反作用力对应于在轴向方向上的力，压紧元件6对滚动体4施加该力。

在滚动轴承1的运行期间(即，在旋转期间)，滚动体4a是位于前方的滚动体，滚动体4b是在后跟随的滚动体。因此，滚动体4a首先在起始区域7c的区域中与压紧元件6接触并且随后从第一端部区域7a开始朝向第二端部区域7b的方向移动。在后跟随的滚动体4b相应较晚地在起始区域7c的区域中与压紧元件6接触并且同样从第一端部区域7a开始朝向第二端部区域7b的方向移动。首先，位于前方的滚动体4a已经到达第二端部区域7b并且随后经由终点区域7d失去与压紧元件6的接触。同时，跟随在滚动体4b之后的滚动体4已经经过起始区域7c。于是，滚动体4b相应地变成相对于该新的在后跟随的滚动体的位于前方的滚动体，以此类推。

如果现在例如在位于前方的滚动体4a与后续的滚动体4b之间的间距小于应基于滚动体4的等距分布而得出的理论间距，则压紧元件6对位于前方的滚动体的制动作用更小。在滚动体4a和4b之间的间距会相应地增大。相反，如果在位于前方的滚动体4a与后续的滚动体4b之间的间距大于理论间距，则压紧元件6对位于前方的滚动体4a的制动作用更大。在滚动体4a和4b之间的间距会相应地减小。

因此，将在滚动体4a和4b之间的间距调整为理论间距。因此，可靠地防止了在滚动轴承1的运行期间在相邻的滚动体4a和4b之间的接触。

图6示出了压紧元件的另一个实施方式。在图6中示出的压紧元件106通过成形为不同形状的压紧舌107与在前述图中示出的压紧元件6区分开。压紧元件6的压紧舌7具有恒定的宽度，而压紧元件107具有逐渐变窄的宽度。更准确地说，压紧元件107的宽度从第一端部区域107a开始朝向第二端部区域107b的方向减小。第二端部区域107b相应地具有比第一端部区域107a小的横截面。以这种方式，压紧元件106具有与压紧元件6不同的弹性分布或不同的弯曲阻力矩。

在附图中所示的实施方式中，滚动体4设计成球。滚动轴承1相应地设计成球轴承，更准确地说设计成角接触球轴承。然而，也可以将滚动体4设计为圆柱形，即，设计为滚子或圆柱体。

在附图所示的实施方式中，三个压紧元件6等距分布地布置。然而，也可以设置其它数量的压紧元件或仅设置唯一一个压紧元件6。

在附图所示的实施方式中，滚动轴承1设计成无保持架的滚动轴承。通过由滚动体4几乎完全填充轴承内部空间，实现了高承载能力。然而，也可以使用滚动体4的不太紧密的包装。

在附图所示的实施方式中，压紧元件6与盖片5连接。然而，也可以将压紧元件6连接在滚动轴承的另一个固定的或者说静止的部件上或者与相邻于滚动轴承布置的保持件连接。此外，也可以将压紧元件6布置在滚动轴承1的旋转元件上，例如布置在旋转的内圈2或外圈3上。

在附图所示的实施方式中，压紧元件6、106设计成分别具有压紧舌7或107的压紧元件。在此，相应的第二端部区域7b或107b完全无支撑地/悬臂式地形成。然而，也可以将第二端部区域7b或107b以能弹性弯曲的方式固定。

此外，也可以设置一个或多个压紧元件，其设计成跷板形的压紧元件，该压紧元件被支承在中间区域中并且在两个端部区域上被以能弹性弯曲的方式固定要么是无支撑的。压紧元件的这种设计方案特别是在压紧力轴向相互定向时是有利的。

附图标记列表：

1 无保持架的滚动轴承

2 内圈

3 外圈

4、4a、4b 滚动体

5 盖片

6、106 压紧元件

7、107 压紧舌

7a、107a 第一端部区域

7b、107b 第二端部区域

7c 起始区域

7d 终点区域

8 突起部

Claims (12)

1.一种无保持架的滚动轴承(1)，该滚动轴承具有：

-多个滚动体(4)，所述多个滚动体沿周向方向分散地布置在内圈(2)和与所述内圈(2)同心地布置的外圈(3)之间；和

-压紧元件(6)，该压紧元件：

以环形段的方式沿着周向方向布置，

至少暂时地同时接触所述滚动体(4)中的至少两个，以及

对被接触的滚动体(4)中的每个滚动体施加在轴向方向上定向的力，其中，压紧元件(6)具有压紧舌(7)，该压紧舌被支承在第一端部区域(7a)中，该压紧舌的第二端部区域(7b)设计为无支撑的端部。

2.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，压紧舌(7)的第二端部区域(7b)被以能弹性弯曲的方式固定。

3.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，压紧舌(7)的横截面从第一端部区域(7a)开始直至第二端部区域(7b)逐渐变细。

4.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，在第一端部区域(7a)中形成有被斜切的起始区域(7c)。

5.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，在第二端部区域(7b)中形成有被斜切的终点区域(7d)。

6.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，所述压紧舌(7)是拱形的。

7.根据权利要求1所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，压紧元件(6)设计成跷板形的压紧元件，该跷板形的压紧元件在中间区域中得到支承并且在两个端部区域上要么被以能弹性弯曲的方式固定，要么是无支撑的。

8.根据权利要求1或2所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，滚动轴承(1)在轴向方向上通过环形的盖片(5)封闭，压紧元件(6)被安装在盖片(5)上。

9.根据权利要求1或2所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，压紧元件(7)同时接触所述滚动体(4)中的最多两个滚动体。

10.根据权利要求1或2所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，压紧元件(7)同时接触所述滚动体(4)中的最多三个滚动体。

11.根据权利要求1或2所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，多个压紧元件(6)等距地分布在周侧上。

12.根据权利要求1或2所述的无保持架的滚动轴承(1)，其中，所述滚动轴承(1)是角接触球轴承。