專利名稱：自動調(diào)心滾動軸承和用于自動調(diào)心滾動軸承的保持架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有至少一個第一列滾動體和一與第一列滾動體相鄰的第二列滾動體的自動調(diào)心滾動軸承(Pendelwlzlager)。
背景技術(shù)：
以術(shù)語自動調(diào)心滾動軸承稱謂的自動調(diào)心滾子軸承和鼓形滾子軸承(球面滾子軸承)用在需要補(bǔ)償殼體和軸之間的角度誤差的應(yīng)用場合。通過采用在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間具有線接觸的滾動體使這些軸承適合于重載。在滾動軸承上的載荷較小時，由于缺乏滾動接觸，滾子易于在滾道之間滑動。保持架連同滾動體的轉(zhuǎn)速減小至滾動接觸下的正常狀態(tài)。在滾動軸承的負(fù)荷瞬時加大時造成在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間嚙合的滾動體必須使整個保持架連同所有其他滾動體在幾分之一秒鐘內(nèi)加速到正確的轉(zhuǎn)速。這個加速過程在保持架內(nèi)產(chǎn)生大的力。由此造成的被加速的滾子和內(nèi)、外環(huán)的滾道之間的打滑導(dǎo)致滾動體和滾道的損壞。
例如在正常運(yùn)行時滾動體只受小的力的應(yīng)用場合出現(xiàn)上述問題。在負(fù)荷瞬間升高時自動調(diào)心滾動軸承短時間承受尖峰載荷，這可能導(dǎo)致上面所述的效應(yīng)。
在DE 8803970U1中介紹了一種徑向滾動軸承，其中采用滾子和滾珠一起作為滾動體。這種類型的自動調(diào)心滾動軸承配備至少一個第一列滾動體和一個與第一列滾動體相鄰的第二列滾動體。每一列在圓周方向具有繞自動調(diào)心滾動軸承的中心軸線設(shè)置的鼓形滾子列。此外在自動調(diào)心滾動軸承內(nèi)設(shè)置一列滾珠。通過附加的滾珠列在按DE8803970U1的軸承內(nèi)應(yīng)該提高承載能力，用這種結(jié)構(gòu)無法解決由短時間內(nèi)載荷加大造成的后果。
在現(xiàn)有技術(shù)中的這類軸承內(nèi)的滾珠，由于其與滾道點(diǎn)狀接觸面，在自動調(diào)心滾動軸承運(yùn)行時力求采取最佳的動力學(xué)位置。這通常導(dǎo)致滾珠的軸向強(qiáng)制運(yùn)動。因此滾珠克服來自強(qiáng)制運(yùn)動的力特別是側(cè)向支承在保持架凹框內(nèi)。其結(jié)果是高的摩擦、隨之而來的高的工作溫度和滾珠凹框的磨損。滾珠在凹框內(nèi)的固定受到危害，并且也許會過早磨損。在DE 8803970U1中所介紹的保持架，由于在軸向在用于滾子的凹框之間設(shè)置了滾珠凹框，因此只能相當(dāng)費(fèi)事(費(fèi)錢)地進(jìn)行制造。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種自動調(diào)心滾動軸承和用于自動調(diào)心滾動軸承的保持架，用它避免上面所述的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的按照權(quán)利要求1的主題和本發(fā)明的按從屬權(quán)利要求的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計得以實現(xiàn)。自動調(diào)心滾動軸承配備至少一個第一列滾動體和一與第一列滾動體相鄰的第二列滾動體。每一列具有圍繞自動調(diào)心軸承的中心軸線沿圓周方向設(shè)置的滾珠和鼓形滾子或其他設(shè)計成球面形的滾子。這里可以設(shè)想，沿圓周方向每個滾子后面連接一滾珠。作為另一種選擇滾珠在圓周方向通過兩個或幾個滾子相互隔開。
這里滾珠和軸承內(nèi)的所有滾珠一起具有相同的名義直徑。在滾珠直徑允許的公差之內(nèi)滾珠的最小外徑大于鼓形滾子的最大外徑。這里滾子具有與在軸承內(nèi)所有滾子共同的名義直徑。滾子的最大外徑是在滾子名義直徑公差內(nèi)偏差最大的直徑。
每一列的滾珠的每個假想的、與軸承中心軸線同心的、繞中心軸線圓環(huán)形放置的并且通過滾珠中心分布的第一滾動接觸平面和每一列的滾子的每個假想的、與中心軸線同心并且與滾子在最大外徑處相交的第二滾動接觸平面在每一列中沿軸承中心軸線相互軸向離開一定距離。尤其是列與列之間滾珠的各第一滾動接觸平面相互離得比列與列之間滾子的各第二滾動接觸平面離得更近。因此滾珠的第一滾動接觸平面沿中心軸線、從而在軸向設(shè)置在鼓形滾子的第二滾動接觸平面之間。相鄰滾珠列的滾動接觸面沿軸承橫向中心平面方向相互靠得越近，在滾珠上的強(qiáng)制力便越小。通過使?jié)L珠和滾子沿圓周方向共同位于同一列內(nèi)，保持架便更容易制造，軸承整體更窄，從而可以更方便以更經(jīng)濟(jì)地制造。
在軸承負(fù)荷較小時滾珠單獨(dú)承受徑向載荷。在較大的或尖峰載荷時滾子一起承受載荷。由于滾道和滾珠之間的點(diǎn)接觸出現(xiàn)比在滾子和滾道之間的線接觸時大的赫茲壓力。在負(fù)載較小時與滾珠滾動接觸時較大的壓力造成滾動體之間較小的打滑。避免滾道和滾動體之間的接觸部位的混合摩擦或固體摩擦。這種效果還可以通過這樣的方式加大，即只有滾珠，從而不是全部滾動體參與嚙合。因此負(fù)荷分配到少數(shù)滾動體上，從而提高在滾動接觸部位的壓力。在載荷較小時由滾子和保持架組成的滾子座圈通過滾子帶動。
在尖峰載荷的瞬間，稍大的并位于負(fù)載區(qū)內(nèi)的滾珠相應(yīng)于其彈性特性曲線彈性變形，直至滾子一起承受負(fù)荷。從而防止在軸承內(nèi)產(chǎn)生導(dǎo)致與滾珠的滾動接觸部位內(nèi)滾珠和滾道塑性變形的壓力。還避免滾子環(huán)上瞬間的加速力，因為滾子座圈已經(jīng)通過滾子處于運(yùn)行轉(zhuǎn)速中。滾珠的名義直徑最好比滾子直徑大滾子最大名義直徑的0.005％至0.4％。
本發(fā)明設(shè)想一種用于自動調(diào)心滾動軸承的至少一個列的保持架的結(jié)構(gòu)。但是優(yōu)選采用同時引導(dǎo)兩列的保持架。保持架具有分別帶一側(cè)開口的滾珠凹框。本領(lǐng)域也將這種保持架稱為梳狀或雙梳狀保持架。一列的凹框的每個開口在保持架的背向另一列的側(cè)面上形成。開口沿軸承圓周方向切向的敞開的開口尺寸小于滾珠的外徑，因此滾珠在開口處也被側(cè)向擋在凹框內(nèi)。在將滾珠從外面壓入保持架時，開口也是有用的，因為在凹框的圓周方向不封閉的凹框彈性脹開，因此扣入力較小。因此在將滾珠裝入保持架時卡扣邊緣免受損壞。
每個滾珠凹框在徑向朝外的邊緣上最好分別具有一箝制凸緣(Bord，邊幫)。箝制凸緣的至少在圓周方向相互切向?qū)χ玫?、相互離開最遠(yuǎn)的部分之間的最大自由距離小于在凹框內(nèi)的滾珠的外徑與在凹框內(nèi)可能的最大運(yùn)動空隙之和。運(yùn)動空隙是沿徑向在箝制凸緣以下在凹框內(nèi)凹框與相應(yīng)滾珠之間的自由距離。因此箝制凸緣在滾珠列的中心圓直徑上方包圍滾珠。箝制凸緣區(qū)之間的最大距離也是凹框內(nèi)的滾珠和箝制凸緣之間可能的最大運(yùn)動空隙，因此滾珠在凹框內(nèi)可相對于箝制凸緣自由運(yùn)動一運(yùn)動空隙，但被箝制凸緣對外擋住。
每個滾珠凹框的整個徑向朝外的邊緣最好都通過箝制凸緣圍成。因此箝制凸緣從開口處凹框的一個末端環(huán)繞滾珠延伸到在開口處凹框的另一個末端。
按照本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，箝制凸緣具有一朝向凹框內(nèi)的滾珠的、直到開口為止在圓周方向部分包圍滾珠的圓柱體內(nèi)表面段。此表面段通過半徑描述。表面段垂直于半徑方向的高度從凹框的離開口最遠(yuǎn)的側(cè)面起朝開口方向越來越大。


下面借助于圖1至10詳細(xì)說明本發(fā)明其他的結(jié)構(gòu)和實施例。附圖具體表示圖1以局部剖開的總圖表示自動調(diào)心滾動軸承的一個實施例，圖2a，2b按圖1的自動調(diào)心滾動軸承的局部剖視圖，圖3以局部剖視圖表示自動調(diào)心滾動軸承的另一個實施例，圖4按圖3的自動調(diào)心滾動軸承的保持架的局部視圖，圖5以縱剖視表示一自動調(diào)心滾動軸承的另一實施例，圖6至8本發(fā)明一實施例的滾珠凹框的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，圖9和10鼓形滾子和滾珠之間相比較的放大示意圖。
具體實施例方式
圖1中表示一自動調(diào)心滾動軸承1的優(yōu)選實施形式。自動調(diào)心滾動軸承1設(shè)有一外環(huán)2、一內(nèi)環(huán)3和設(shè)置在外環(huán)和內(nèi)環(huán)之間的滾動體11。滾動體11做成滾珠5和滾子6，并由一共同的保持架4引導(dǎo)。但是在其他應(yīng)用場合也可以考慮分開的保持架，它單獨(dú)引導(dǎo)各個滾動體11的列9和10。
滾珠5的直徑略大于滾子6的直徑。滾子6和滾珠5分別沿圓周方向交替設(shè)置在列9和10之一內(nèi)，因此在列9和10之一內(nèi)的每個滾珠5沿自動調(diào)心滾動軸承1的圓周方向與一滾子6相鄰。此外第二列10的滾珠5和滾子6之間的空隙12與第一列9的每個滾珠5相鄰。在選擇滾珠5的直徑和滾子6的直徑8時應(yīng)該注意，在滾動軸承負(fù)荷小時兩個相鄰滾珠之間的滾子在滾動接觸部分不同時與兩個滾道13和14接觸。在一第一種小軸承負(fù)荷時只有滾珠5承受負(fù)荷，而滾子6不受力地滾動。
在設(shè)計滾珠5和滾子6的直徑差時(圖2a)應(yīng)該注意，在自動調(diào)心滾動軸承1可能的第二種和直至增大到最大負(fù)荷的軸承負(fù)荷時滾珠5不產(chǎn)生塑性變形。對于較大滾珠5和較小滾子6之間直徑差7實際上可能的尺寸例如可以是0.02mm。
按照另一種未示出的實施形式，在兩個滾珠之間設(shè)置多個滾子。這時應(yīng)該注意，在第一種軸承負(fù)荷時隨著在軸承受力區(qū)內(nèi)承載滾珠5數(shù)量的減小，自動調(diào)心滾動軸承1和借助于它支承的軸運(yùn)行時的徑向跳動越來越大。
在圖2a和2b中以局部剖視圖表示自動調(diào)心滾動軸承1。在圖2a中表示在一第一種軸承負(fù)荷時如此小尺寸的承載滾珠，使得只有滾珠5承載。在圖2b中表示在第一種軸承負(fù)荷時一個不承載的滾子6的接觸。在這個視圖中直徑差7是夸大地因而不按比例地畫出的。
圖3表示一帶一整體保持架16的自動調(diào)心滾動軸承15的另一個實施例，此保持架同時引導(dǎo)第一列9和第二列10滾動體11。每一列滾動體9和10都在一共同的外滾道14上滾動。每一列9和10在內(nèi)軸承環(huán)上分別配設(shè)一單獨(dú)的內(nèi)滾道13。特別是由圖4中的作為從自動調(diào)心滾動軸承15上拆下的單個零件的保持架16的示圖以及凹框18和19的布置可見，第一列9的每個滾珠5與第二列10的一個滾子6相鄰。每一列9和10的滾子凹框18和滾珠凹框19在保持架16的側(cè)端面上具有開口20和21，其中一個列9或10的開口20和21一起在凹框18和19背向另一列9或10的側(cè)面上形成。
圖5表示一帶一保持架16、滾珠5和滾子6的自動調(diào)心滾動軸承22。不管是第一列9還是第二列10的滾珠5的假想滾動接觸平面23在軸向設(shè)置在第一列9和第二列10的滾子6的假想滾動接觸平面24之間。因此，在一個列9或10內(nèi)，滾動圓平面23與同一列9或10內(nèi)的滾動圓平面24軸向隔開。滾動接觸平面23設(shè)計成圓環(huán)形，其中徑向向外通過圍繞滾珠5的外滾動圓23a，徑向向內(nèi)通過被滾珠5包圍的包絡(luò)圓23b圍成。滾動接觸平面23相對于由包絡(luò)圓23b確定的徑向平面R1是傾斜的。滾子6的滾動接觸平面24設(shè)計成圓環(huán)形，其中徑向向外通過圍繞滾子6確定的外滾動圓24a，徑向向內(nèi)通過被滾子6包圍的包絡(luò)圓24b圍成。滾動接觸平面24相對于由包絡(luò)圓24b確定的徑向平面R2是傾斜的。
圖6至8表示尤其是在保持架4和16上構(gòu)成的滾珠凹框19的細(xì)節(jié)。在凹框19的沿圓周方向繞軸承中心軸線切向相互對置的末端19a和19b之間的敞開的切向開口的尺寸25小于滾珠5的直徑公差之內(nèi)的最小滾珠外徑28。凹框19的徑向朝外的邊緣19c過渡到一箝制凸緣26。至少相互對置的表面區(qū)26a的沿保持架4，16圓周方向切向的最大的并通過半徑27的兩倍描述的自由距離小于半徑29的兩倍。半徑29相當(dāng)于外徑28和運(yùn)動空隙30之和。這里半徑27包括滾珠5和箝制凸緣26之間的運(yùn)動空隙31。
箝制凸緣26朝向滾珠5的表面區(qū)26a是一圓柱體的一個表面段，圓柱體通過半徑27描述。這里半徑27從位于滾動接觸平面23內(nèi)并通過滾珠5中心32的軸線31出發(fā)。箝制凸緣棱邊39和40之間垂直于半徑27方向的高度H1，H2，H3從箝制凸緣26的離開口21最遠(yuǎn)的側(cè)面26b出發(fā)朝末端19a，b方向越來越大，直至最大高度Hx。在箝制凸緣26上徑向朝內(nèi)連接一半徑為29的凹框的內(nèi)表面的表面區(qū)19d。
圖9表示在一自動調(diào)心滾動軸承內(nèi)滾子6和滾珠5的布局和尺寸關(guān)系的夸大和不按比例地示意表示的理想狀態(tài)。滾珠5的在滾珠尺寸名義值的公差范圍內(nèi)可能的最小外徑28大于滾子6的在滾子尺寸公差范圍內(nèi)可能的最大外徑8。滾子6和滾珠5相互以相同的間距T設(shè)置在自動調(diào)心滾動軸承圓周上。在圓周方向一個滾珠5分別和一個滾子6相鄰。在兩個沿圓周方向相互順序銜接的和在這里通過一滾子6相互隔開的滾珠之間的圓周距離33這么小，使得在滾子6和滾道13之間留出徑向距離34。在位于承載區(qū)36頂點(diǎn)35處的滾子6和內(nèi)滾道13之間形成徑向距離34。在圖9中通過線條36a示意表示承載區(qū)36，此線條沒有數(shù)值標(biāo)示，表明在頂點(diǎn)35有最高的赫茲壓力。
在圖10中，與本發(fā)明的不同，滾珠5之間的距離37的圓弧尺寸過大，這樣，由于滾道13的軸向撓曲38和有時由于在第一種軸承負(fù)荷時滾珠5的彈性變形過大，滾道13和14之間的徑向距離與滾子6的直徑8相當(dāng)或比它更小。
圖形標(biāo)記表1自動調(diào)心滾動軸承23a 滾動圓2外環(huán)23b 包絡(luò)圓3內(nèi)環(huán)24 滾動接觸平面4保持架 24a 滾動圓5滾珠24b 包絡(luò)圓6滾子25 開口尺寸7直徑差 26 箝制凸緣8直徑26a 表面段9第一列 26b 側(cè)面10 第二列 27 半徑11 滾動體 28 外徑12 空隙29 半徑13 內(nèi)滾道 30 運(yùn)動空隙14 外滾道 31 軸線15 自動調(diào)心滾動軸承32 中心16 保持架 33 距離17 外滾道 34 距離18 滾子凹框35 頂點(diǎn)19 滾珠凹框36 承載區(qū)19a 末端37 距離19b 末端38 撓曲19c 邊緣39 棱邊19d 表面段 40 棱邊20 開口21 開口22 自動調(diào)心滾動軸承23 滾動接觸平面
權(quán)利要求
1.自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，具有至少一個第一列(9)滾動體(11)和一與第一列(9)滾動體(11)相鄰的第二列(10)滾動體(11)，每一列(9，10)具有繞自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)的中心軸線沿圓周方向設(shè)置的滾珠(5)和滾子(6)，其中，滾珠(5)具有大于滾子(6)的最大外徑(8)的最小外徑(28)，此外自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)每一列(9，10)分別具有滾珠(5)的一假想的、與中心軸線同心并通過滾珠(5)中心分布的第一滾動接觸平面(23)，和每一列(9，10)分別具有滾子(6)的一假想的、與中心軸線同心以及在最大外徑(8)處與滾子(6)相交的第二滾動接觸平面(24)，其中，在每一列(9，10)內(nèi)，第一滾動接觸平面(23)沿軸承中心軸線離開第二滾動接觸平面(24)一定距離。
2.按權(quán)利要求1的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，其中，第一滾動接觸平面(23)從列(9，10)到列(9，10)相互軸向離得比第二滾動接觸平面(24)從列(9，10)到列(9，10)更近，由此第一滾動接觸平面(23)軸向設(shè)置在第二滾動接觸平面(24)之間。
3.按權(quán)利要求1的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，具有一第一軸承負(fù)荷，在這種載荷時，每列的一個在滾珠(5)的外徑(28)處包圍滾珠(5)的第一滾動圓(23a)大于每列(9，10)的一個在滾子(6)的最大外徑(8)處包圍滾子(6)的第二滾動圓(24a)，并具有一第二軸承負(fù)荷，在這種載荷時，第一滾動圓(23a)和第二滾動圓(24a)一樣大，并且這時至少滾珠(5)至少徑向彈性彈入，其中第二軸承負(fù)荷大于第一軸承負(fù)荷。
4.按權(quán)利要求1或3的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，其中，每一列(9，10)中一個滾珠(5)沿圓周方向繞中心軸線分別與一個滾子(6)相鄰。
5.按權(quán)利要求3的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，其中，在每一列(9，10)內(nèi)，滾珠(5)具有一可能的最小滾珠外徑(28)，而滾子(6)具有一可能的最大滾子(6)外徑(8)，并且，在每一列(9，10)內(nèi)，在兩個沿圓周方向相互順序銜接的并在圓周方向通過至少一個滾子(6)相互隔開的滾珠(5)之間的最大圓弧距離(33)分別至少如此之小，使得在最大的第一軸承負(fù)荷時的承載區(qū)(36)的頂點(diǎn)(35)處在自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)的一內(nèi)滾道(13)和自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)的一外滾道(24)之間留出一徑向距離(34)，它大于滾子(6)的最大外徑(8)，其中滾動體(11)徑向設(shè)置在滾道(13，14)之間。
6.按權(quán)利要求1、3或5的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)，具有一保持架(4，16)，其中第一列(9)和第二列(10)共同在保持架(4，16)內(nèi)引導(dǎo)。
7.按權(quán)利要求1、3或5的自動調(diào)心滾動軸承(15，22)，具有一保持架(16)，其中第一列(9)和第二列(10)共同在保持架(16)內(nèi)引導(dǎo)，并且第二列(10)的一滾子(6)分別與第一列(9)的一滾珠(5)相鄰。
8.按權(quán)利要求1、3或5的自動調(diào)心滾動軸承(1)，具有一保持架(4)，其中第一列(9)和第二列(10)共同在保持架(4)內(nèi)引導(dǎo)，并且，在第二列(10)內(nèi)，一滾子(6)和一滾珠(5)之間沿圓周方向的一空隙(12)分別與第一列(9)的一滾珠(5)相鄰。
9.用于按權(quán)利要求1的自動調(diào)心滾動軸承(1，15，22)的至少一個列(9，10)的保持架(4，16)，它具有分別帶一側(cè)開口(21)的滾珠凹框(19)，其中每個開口(21)在保持架(4，16)的背向另一列(9，10)的側(cè)面上形成，開口(21)沿切向敞開的開口尺寸(25)小于滾珠(5)的外徑(28)。
10.按權(quán)利要求9的保持架，在每個滾珠凹框(19)的一徑向朝外的邊緣(19c)處分別具有一箝制凸緣(26)，其中至少在箝制凸緣(26)的沿圓周方向相互切向?qū)χ玫南嗷ルx開最遠(yuǎn)的部分之間的最大自由距離小于凹框(19)內(nèi)滾珠(5)的外徑(28)加上沿徑向在箝制凸緣(26)以下在凹框(19)與相應(yīng)滾珠(5)之間沿著凹框(19)方向可能的最大自由運(yùn)動空隙(30)，其中最大自由距離包括在滾珠(5)與箝制凸緣(26)之間可能的最大自由運(yùn)動空隙(31)。
11.按權(quán)利要求10的保持架(4，16)，其中，每個滾珠凹框(19)的邊緣(19c)由一直延伸到開口(21)處的箝制凸緣(26)構(gòu)成。
12.按權(quán)利要求11的保持架(4，16)，其中，箝制凸緣(26)具有一朝向凹框(19)內(nèi)滾珠(5)的并直至開口(21)為止沿圓周方向部分包圍滾珠(5)的一圓柱體的內(nèi)表面段(26a)，其中該表面段(26)由一半徑(27)描述。
13.按權(quán)利要求12的保持架，其表面段(26a)由兩條棱邊圍成，其中所述棱邊(39，40)朝向凹框(19)內(nèi)的滾珠(5)并且部分包圍滾珠(5)直至開口(21)處，其中兩個棱邊(39，40)在開口(21)處，垂直于半徑(27)看，相互離得最遠(yuǎn)，并隨著離開口(21)的距離的加大，垂直于半徑(27)看，相互離得越來越近。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動調(diào)心滾動軸承和用于自動調(diào)心滾動軸承的保持架。在一具有至少一個第一列(9)滾動體(11)和一個與第一列滾動體(11)相鄰的第二列(10)滾動體(11)的自動調(diào)心滾動軸承(1)中，每一列(9，10)具有圍繞自動調(diào)心滾動軸承(1)中心軸線沿圓周方向設(shè)置的滾珠(5)和滾子(6)，其中滾珠(5)具有比滾子(6)大的外徑(28)。
文檔編號F16C33/41GK1860306SQ200480023887
公開日2006年11月8日 申請日期2004年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者R·施羅德, M·格倫 申請人:謝夫勒兩合公司