CN1863642A - 圆锥滚子轴承和圆锥滚子加工方法 - Google Patents

圆锥滚子轴承和圆锥滚子加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是以低成本提供一种寿命长的包括凸面大的滚子的圆锥滚子轴承，其优选作为用于支撑汽车传动杆部分圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承中的滚子(3)的周缘表面通过研磨而进行凸面加工，接着通过滚筒抛光或滚桶抛光等而进行精加工，使得不留下研磨条纹。

Description

圆锥滚子轴承和圆锥滚子加工方法
技术领域
本发明涉及适于支撑例如用在显著不对准(significant misalignment)下的汽车传动杆部分的圆锥滚子轴承以及用于加工其圆锥滚子的方法。
背景技术
图3示出用在典型的手动传动杆部分中的圆锥滚子轴承的一个实例。所述轴承具有由壳体(cage)4保持并且放在内环1和外环2之间的圆锥滚子3。内环2具有圆锥轨道面1a，并且在大直径侧上设置有大轴环表面1b。外环2不是独立的部件，更确切地说，轴承的内表面构成外环2。由于传动的结构约束，用于所述部分的轴承不能被设计为截面高度H较厚。然而，由于它被放在重负荷环境中，因而必须具有大负荷能力，所以圆锥滚子轴承具有宽轴承宽度，并且具有细而长的滚子3。例如，滚子为细长形状，其中滚子长度大于滚子直径的两倍。
一般而言，如果没有被轴承制造商供应，则外环2的内表面(齿轮内表面)就不为轴承设置适当凸面(crowning)。同时，由于这种类型的圆锥滚子轴承的显著的不对准和细长滚子，要求这种圆锥滚子轴承提供一些放偏斜(anti-skew)能力。因此，如图4(A)中清楚表示的，比通常的凸面大的凸面应用于滚子3的周缘表面。凸面加工的(crown-processed)圆锥滚子3与内环1和外环2的轨道面1a和2a在径向大体从其纵向的中部延伸的某个接触区中相切。由于接合在内环1的内表面中的轴的偏转，相切位置P可能移动。
同时，在工作期间，圆锥滚子轴承的滚子3由内环1的轨道面1a或外环2的轨道面2a驱动和旋转。滚子3的大端面3a和内环1的大轴环表面1b之间的滑动构成用于抵制滚子3的旋转的阻力产生部分。
随着相切位置P越来越靠近内环1的小直径侧，阻力产生部分的大轴环表面1b和正切位置P之间的距离变长。因此，如图4(B)中所示，圆锥滚子3容易偏斜(斜交角θ)。随着滚子3的变长，这种趋势变得突出。
另外，如果由于轴偏斜发生不对准，则如用图4(A)中的点P1和P2表示的，内环1和外环2上与圆锥滚子3的接触点可能在小直径侧和大直径侧上被分离。在此情形下，驱动力直接作为使圆锥滚子3偏斜的力。
传动杆部分可在结构上(structurally)具有由齿轮负荷造成的大量轴偏转。这容易引起轴承内的角度误差，从而造成滚子3的偏斜。如果滚子3偏斜，则所谓的磨损(galling)发生在滚子端面3a和大轴环表面1b之间。另外，如果滚子3的滚动接触表面和内环1和外环2的轨道面1a和2a之间发生打滑，则这将造成剥离、弄脏(smearing)、甚至脱落。这可对轴承寿命造成不利影响。
对于传统圆锥滚子轴承，已经采取以下措施来解决这些问题：(1)在轴环部分上设置凹槽；(2)应用较大凸面给滚子；(3)使用拼合式(split-type)滚子(参看日本未审专利出版物2003-184885)；(4)减少轴承环的轨道面的粗糙度，和增加润滑油的量等。
然而，轴承往往处于较重负荷环境下，但是它不能被设计为横截面高度H(图3)较厚，因此仅使得其宽度较长。在这样的环境下，上面列出的措施不足以解决这些问题。
例如，使滚子具有尺寸大于规定尺寸的凸面将造成滚子接触面的粗糙度不均匀，这使得滚子容易在此表面上被损坏(参看日本未审专利出版物2003-172360)。另外，减小滚子的整个表面的粗糙度以便在不规则的十点高度具有0.4μm或更小(在中心线平均粗糙度为0.08μm或更小)将造成显著的成本增加。即使拼合式滚子也具有类似成本问题。
发明内容
用于汽车的圆锥滚子轴承由于其大量生产通常通过超级加工(super-processing)设置有凸面。然而，仅利用超级加工难以作出大尺寸的凸面。由于这个原因，如果要求如上所述的大凸面，则可想到使用首先研磨以形成凸面然后超级加工凸面的方法。然而，要求专用设备来在具有大凸面的整个表面上执行超级加工，这造成成本大量增加。
同时，即使部分而非完全执行超级加工，以便不利用专用设备，但不可避免的是，没有经过超级加工的区域对轨道面造成剥离损坏，从而使得轴承寿命变短。
本发明适于用于支撑汽车传动杆部分的圆锥滚子轴承，且目的在于以低成本提供一种具有大凸面的滚子的寿命长的圆锥滚子轴承。
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有圆锥滚子的圆锥滚子轴承，每个圆锥滚子都通过研磨(grinding)而进行凸面加工，通过滚筒抛光(barrel polishing)或滚桶抛光(tumble polishing)而进行精加工(finish)，以便不在所述表面上留下研磨条纹(本发明的第一方面)。
可以任何方式完成滚筒抛光或滚桶抛光，而不限于特定的某种方式。例如，滚筒抛光可以为流体型、离心型、振动型、或旋转型。另外，MoS2基涂覆可与滚筒抛光或滚桶抛光一起使用(本发明的第二方面)。
此外，本发明提供了一种加工圆锥滚子轴承的滚子的方法，其中每个滚子都通过研磨而进行凸面加工，通过滚筒抛光或滚桶抛光而进行精加工，以便不在所述表面上留下研磨条纹(本发明的第三方面)。
在实施所述加工方法中，可与滚筒抛光或滚桶抛光同时应用MoS2基涂覆(本发明的第四方面)。
本发明的圆锥滚子轴承适于支撑汽车传动杆部分，当然，也可用于其它目的。
代替超细精加工(super-finishing)，通过用滚筒抛光或滚桶抛光研磨和精加工滚子表面，在滚子上形成大凸面，可能以低成本提供抗偏斜的圆锥滚子轴承，而不会造成例如由于剥离等造成的寿命缩短和损坏等任何问题。
附图说明
图1示出加工圆锥滚子的流程图。
图2示出圆锥滚子轴承的剥离试验的结果的图示。
图3示出用于支撑典型的汽车传动杆部分的圆锥滚子轴承的截面图。
图4A是具有凸面的圆锥滚子的侧视图，且图4B是具有凸面的圆锥滚子的平面图。
具体实施方式
下面将参看附图描述本发明的实施例。
图1示出用于加工本发明的圆锥滚子轴承中的滚子的方法。首先，利用研磨对圆锥滚子进行凸面加工。接着，继续对凸面加工的圆锥滚子的表面进行滚筒抛光或滚桶抛光，直到研磨条纹消失。
使用上述加工的滚子装配圆锥滚子轴承，并且测试所述轴承的剥离损坏。图2示出在相同条件下将与本发明相关的轴承C与作为比较实例测试的轴承A、B、和D进行比较的试验的结果。轴承A到D的每个滚子具有通过研磨形成的相同凸面。
轴承A具有的整个凸面通过超级加工而精加工的滚子。其整个表面的粗糙度是良好的，但是要求高成本来加工所述轴承。在轴承B中，仅滚子的凸面中心通过超级加工而精加工，从而留下一些研磨条纹。轴承C具有整个滚子通过滚筒加工(barrel processing)而精加工的整个滚子，并且与使用超级加工的情形相比，其整个表面的粗糙度较高，并且没有留下研磨条纹。轴承D具有除了凸面外没有应用任何加工的滚子，与轴承C的粗糙度相比，其粗糙度较小，但是一些研磨条纹留在整个表面上。
这项试验已经揭示，研磨条纹的存在带来剥离损坏，且研磨条纹的不存在即使在表面粗糙时也没有造成剥离损坏。
假设通过腐蚀(attack)研磨条纹的尖部对对立物(opponent)即内环和外环的轨道面的冲击造成剥离。作为对此假设的支持，在比较偏斜度(Rsk)时，发现轴承C为-2.6，因为它的凸起通过滚筒加工变平。这意味着，它的表面处于凹陷的状态中(研磨条纹的凸起变圆)。另一方面，轴承D为-0.3，因为它没有进行除研磨外的任何加工。这意味着，它的表面处于凸起和凹陷几乎在相同高度的状态(研磨条纹的凸起变尖)。
简言之，通过以使得利用滚筒加工进行研磨造成的凸起变平的方式提供精加工，可能以低成本产生包括具有大凸面的滚子的轴承，其中这种大凸面不会造成例如剥离损坏等问题。
另外，在没有充分润滑的条件下使用圆锥滚子轴承的情形下，可进行使用二硫化钼(MoS2)的涂覆加工，以与滚筒抛光或滚桶抛光一起进行最后修整(finishing touch)，以减少由于不对准引起的打滑造成的滚子的磨损。由于这种涂覆加工可与滚筒抛光或滚桶抛光一起执行，所以可能以不昂贵且有效的方式采取抗磨损的措施，而不要求任何其它的额外的加工步骤。
上述描述仅为本发明的一个实施例而提供。本发明不限于上述实施例，可以多种形式对其进行修改，只要其保持与权利要求书中描述的技术思想一致即可。

Claims (4)

1.一种具有圆锥滚子的圆锥滚子轴承，所述滚子通过研磨而进行凸面加工，并通过滚筒抛光或滚桶抛光而进行精加工，以便不留下研磨条纹。
2.根据权利要求1所述的具有圆锥滚子的圆锥滚子轴承，其中与滚筒抛光或滚桶抛光同时，对所述滚子进行MoS2基涂覆加工。
3.一种加工圆锥滚子轴承的滚子的方法，其中所述滚子通过研磨而进行凸面加工，通过滚筒抛光或滚桶抛光而进行精加工，以便不留下研磨条纹。
4.根据权利要求3所述的处理圆锥滚子轴承的滚子的方法，其中与滚筒抛光或滚桶抛光同时应用MoS2基涂覆。
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