CN101171434A - 具有螺栓保持架的滚动轴承，设有在螺栓上的调节元件用于借助于调节元件的与温度相关的形状改变、例如借助于形状记忆合金改变滚动体的偏斜 - Google Patents

具有螺栓保持架的滚动轴承，设有在螺栓上的调节元件用于借助于调节元件的与温度相关的形状改变、例如借助于形状记忆合金改变滚动体的偏斜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承(1)，包括一内部的滚动圈、一外部的滚动圈以及多个在各滚动圈之间设置的且在一轴承保持架(3)中引导的滚动体(6)，其中轴承保持架(3)为了安装滚动体(6)具有沿圆周均匀分布地设置的且轴向定向的保持架螺栓(5)，所述保持架螺栓(5)分别在一侧固定在一个保持架环(4)上并且在所述保持架螺栓(5)上分别可旋转地支承一个具有中心的轴承孔(8)的滚动体(6)。根据本发明，轴承保持架(3)在每个保持架螺栓(5)上设有至少一个被动的调节元件(10)，由此所配备的滚动体(6)的偏斜可通过所述调节元件(10)的与温度相关的形状改变而改变。

Description

具有螺栓保持架的滚动轴承，设有在螺栓上的调节元件用于借助于调节元件的与温度相关的形状改变、例如借助于形状记忆合金改变滚动体的偏斜
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承，包括一内部的滚动圈、一外部的滚动圈以及多个在各滚动圈之间设置的且在一轴承保持架中引导的滚动体，其中为了安装滚动体，轴承保持架具有沿圆周均匀分布地设置的且轴向定向的保持架螺栓，所述保持架螺栓分别在一侧固定在一个保持架环上并且在所述保持架螺栓上分别可旋转地支承一个具有中心的轴承孔的滚动体。
背景技术
一个滚动轴承在简单的实施方式中包括两个滚动圈，内部的滚动圈和外部的滚动圈，以及滚动体和轴承保持架。在内部的滚动圈相对于外部的滚动圈旋转时滚动体在滚动圈的滚道上滚动。在此滚动体的运动由在滚动圈的滚道上的滚动运动和滑动运动组合而成，其中滚动运动占据主导地位并且与单纯的滑动运动相比确保非常小的摩擦阻力。
滚动体通过轴承保持架在各滚动圈之间在圆周上均匀分布并且彼此隔开地引导，由此取得轴承构件在圆周上的均匀的负载以及滚动轴承的圆形的且安静的行进、较小的摩擦或高的使用寿命和较小的旋转阻力。
在几何尺寸较大的滚动轴承中轴承保持架通常构成为所谓的螺栓保持架并且主要具有轴向定向的保持架螺栓用于支承和引导滚动体。由此与设有滚动体凹槽的轴承保持架相比，避免各滚动体之间的接片，从而各滚动体彼此之间的圆周间距可以被减小并且在相同的尺寸时总体上可以在圆周上设置更多的滚动体。
与其它的构造类型相比，具有螺栓保持架的滚动轴承在相同的外部尺寸时具有较大的承载力并且具有对滚动体的精确引导。这种类型的滚动体的一个可能的实施方式例如在DE 100 31 427 C2中描述。在这种构造中保持架螺栓固定在两个在滚动体侧面轴向设置的保持架环内，这虽然使得轴承保持架具有高的稳定性，但是不利地与滚动轴承的较大的轴向宽度相联系。
在这种类型的滚动轴承的另外一个可能的实施方式中，保持架螺栓一方面固定在一个保持架环上并且滚动体分别利用在端侧固定在保持架螺栓上的薄壁的端部盖固定，其可以单个地构造或者组合在一个共同的环形的端部盖中。可替换的是，滚动体的轴向固定同样经由一个设置在其中一个轴承圈上的环形的引导接片实现。设有螺栓保持架的两列的滚动体可以特别是紧凑地构成，其中两个轴承列的螺栓保持架固定在一个共同的、在中间设置的保持架环上。
具有尽可能伸出(freikragend)的保持架螺栓然而具有这样的缺点，保持架螺栓在高的负载时沿圆周逆着旋转方向弯曲，其导致称为偏斜的滚动体倾斜位置，这导致提高的轴承阻力并且导致所涉及的轴承构件的加强的磨损。因此存在这样的需要，即抑制、补偿或符合目的地调节滚动体的与负载相关的偏斜以与特定的机械负载和热负载相适配。
发明内容
本发明的目的在于，在改善的工作特性方面以尽可能简单的且便宜的方式改进上述类型的方式的滚动轴承。
本发明基于这样的认识，即通过在轴承保持架的保持架螺栓上设置与温度相关地起作用的被动的调节元件，滚动体的偏斜的自动的与负载相关的改变或调节是可能的并且因此滚动轴承与瞬时负载的适配是可能的。在此这样的事实可以用来被动地控制调节元件，即滚动轴承的工作温度随着负载的上升由于摩擦而上升。此外也可能的是，通过将加热或冷却元件设置在滚动轴承的安装位置的附近，以主动地影响所涉及的滚动轴承的偏斜的调节。
根据独立权利要求的特征，本发明涉及一种滚动轴承，其包括一内部的滚动圈、一外部的滚动圈以及多个在各滚动圈之间设置的且在一轴承保持架引导的滚动体，其中轴承保持架为了安装滚动体具有在沿圆周均匀分布地设置的且轴向定向的保持架螺栓，所述保持架螺栓分别在一侧固定在一个保持架环上，并且在所述保持架螺栓上分别可旋转地支承一个具有中心的轴承孔的滚动体。此外设置成，轴承保持架在每个保持架螺栓上设有至少一个被动的调节元件，所配备的滚动体的偏斜可通过所述调节元件的与温度相关的形状改变而改变。
根据本发明的滚动轴承的各有利的构造是从属权利要求2至8的内容。
通过将被动的调节元件设置在轴承保持架的保持架螺栓上，滚动体的偏斜随着与上升的温度相关联的负载上升通过调节元件的相应构造和几何布置加大、减小或保持恒定，这并无外部的控制作用并且与具体的应用和期望的作用关联相关。
通过所述调节元件的相应的构造，与温度相关的形状改变包括调节元件的伸长、调节元件的弯曲或这两者的组合。
优选使用形状记忆合金例如镍-钛合金作为调节元件的材料，调节元件根据实施方式至少部分地由所述合金构成。
在高的机械及热的负载能力时，形状记忆合金比已知的用于被动的调节元件如双金属具有显著较大的形状改变如伸长和弯曲。形状记忆合金的形状改变通过马氏体和奥氏体之间内部的组织转变引起，其在相对较小的温度范围内出现。因此变形合金特别适合于应用在被动的调节元件具有与温度相关的功能时。例如已知应用发动机冷却的恒温器阀门中以及汽车的制动装置的通风器耦合器中。
同样例如由JP 06200933 A、JP 63009720 A和JP 01060243 A也已知由形状记忆合金构成的构件，用于与温度相关地影响滚动轴承的轴向的或径向的安装间隙。镍-钛合金特别适合于这种类型的应用，因为其组织转变在实际的工作应用中通常在温度范围-35℃至85℃内发生。镍-钛合金也具有良好的缓冲特征，这在应用在滚动轴承中时改善其运行平稳性。
在本发明的滚动轴承的第一实施方式中，保持架螺栓刚性地固定在保持架环内，并且相应配备的调节元件构成为沿圆周起作用的弯曲铰链，其设置在保持架环外部在相关的保持架螺栓的螺栓脚部和螺栓杆之间。因此滚动体的偏斜直接通过保持架螺栓的与温度相关的偏转经由调节元件调节，其中调节元件由于保持架螺栓的螺栓杆和螺栓脚部之间的力传递必须相应较大地设计尺寸。
在本发明的滚动轴承的第二实施方式中，保持架螺栓分别围绕一个环侧的径向的铰接轴线限定地在圆周方向上可有限偏转地固定在保持架环中，并且相应配备的调节元件构成为支承接片，所述支承接片至少在一侧在保持架环外部沿圆周折弯地设置在保持架环和相关的保持架螺栓的螺栓脚部之间。在此保持架螺栓在圆周方向上通过所配备的与温度相关的伸长和/或弯曲以及由此引起的调节元件的有效长度的减小或加大被偏转。为了即使当调节元件在两侧设置在保持架螺栓上时无相互的阻挡，调节元件在这种情况下符合目的地相对于配备的保持架螺栓的纵向轴线不对称地起作用地构成和设置，并且分别具有相反的或不同的伸长和/或沿圆周相同定向的弯曲作为温度的函数。
在本发明的滚动轴承的第三实施方式中，保持架螺栓同样分别围绕一个环侧的径向的铰接轴线限定地在圆周方向上可有限偏转地固定在保持架环中，并且相应的调节元件构成为应变元件，所述应变元件以尽可能沿圆周的定向、与铰接轴线隔开地、与相关的保持架螺栓的螺栓脚部处于作用接触地设置在保持架环内。调节元件的作用在这种构造中与在之前描述的实施方式的作用相同。通过将调节元件设置在轴承圈内部，有利地减小滚动轴承的轴向宽度。
附图说明
本发明下面借助于附图通过几个实施例详细阐述。在图中详细示出：
图1  借助于一个圆柱滚子轴承的局部视图描述本发明的滚动轴承的第一实施方式；
图2  借助于一个圆柱滚子轴承的局部视图描述第二实施方式；
图3  借助于一个桶形滚子轴承的局部视图描述第三实施方式。
具体实施方式
在图1中以局部视图示出的构成为圆柱滚子轴承2的滚动轴承1具有一个轴承保持架3，其具有一个保持架环4，在该保持架环4上设置多个在圆周上均匀分布地设置的且轴向定向的保持架螺栓5。保持架螺栓5分别在一侧上固定在保持架环4上。在每个保持架螺栓5上可旋转地支承一个构成为圆柱滚子7的滚动体6，其具有一个中心的轴承孔8。
滚动体6的端侧固定通过其中一个轴承圈的环形的引导接片9确保。在当前情况下，保持架螺栓5分别刚性地固定在保持架环4内并且具有对温度灵敏的被动的调节元件10，该调节元件优选至少部分地由一种形状记忆合金例如镍-钛合金构成，并且因此原则上可以实现一个与温度相关的形状改变，即伸长和/或弯曲。在当前情况下，各调节元件10在保持架环4外部设置在相对应的保持架螺栓5的螺栓脚部11和螺栓杆12之间以及构成为沿圆周起作用的弯曲铰链13。
通过调节元件10的与温度相关的偏转，使得导致保持架螺栓5沿滚动轴承1的旋转方向15或逆着旋转方向15的自动的旋转14并且导致滚动体6的相应的偏斜。这可以用来调节至滚动体6的期望的偏斜或补偿不期望的、由于滚动轴承1的机械负载引起的偏斜。因为保持架螺栓5的负载力完全经由调节元件10传递到保持架环4内，所以调节元件相应地尺寸较大地设计。
在图2中局部示出的同样构成为圆柱滚子轴承2的滚动轴承1中，保持架螺栓5分别围绕一个环侧的径向的铰接轴线16沿圆周可有限偏转地固定在保持架环4中。在保持架螺栓5上分别设置两个构成为支承接片7的、对温度灵敏的被动的调节元件10，所述调节元件在保持架环4外部沿圆周折弯地固定在保持架环4和所涉及的保持架螺栓5的螺栓脚部11之间。
在这个设置中保持架螺栓5通过所配备的调节元件10的与温度相关的应变和/或弯曲沿着滚动轴承1的旋转方向15或逆着旋转方向15偏转并且因此改变所涉及的滚动体6的偏斜。
因为两个设置在保持架螺栓5上的支承接片17在对称的构造和设置的情况下在偏转运动方面分别相反地作用，所以在这种情况下需要调节元件10相对于配备的保持架螺栓5的纵向轴线18不对称的构造和/或设置。两个支承接片17因此分别具有相反的或不同的应变和/或沿圆周相同定向的弯曲作为温度的函数。
在另外一个实施形式中，其在图3中分别在一个径向视图中在一个较大的局部视图3a和在局部视图3a的一个放大的局部视图3b中示出，一个构成为两列的桶形滚子轴承19的滚动轴承1具有两个相邻的保持架环4，在其上分别沿圆周均匀分布地设置多个保持架螺栓5。
各一个构成为桶形滚子20的、具有一个中心的轴承孔8的滚动体6可旋转地支承在保持架螺栓5上并且在端侧借助于一个端部盖21固定。保持架螺栓5分别借助于其螺栓脚部11围绕一个环侧的径向的铰接轴线16沿圆周可有限偏转地固定在相应的保持架环4内。一个基本上用作应变元件22的、对温度灵敏的被动的调节元件10分别在相关的保持架环4内以沿圆周的定向且与铰接轴线16隔开地设置，并且与保持架螺栓5的螺栓脚部11处于作用接触。调节元件10的作用在这种构造形式中与在之前所述的构造中是相同的。通过将调节元件10设置在轴承圈4内，有利地减小了滚动轴承1的轴向宽度。
附图标记清单
1   滚动轴承
2   圆柱滚子轴承
3   轴承保持架
4   保持架环
5   保持架螺栓
6   滚动体
7   圆柱滚子
8   轴承孔
9   引导接片
10  (被动的)调节元件
11  螺栓脚部
12  螺栓杆
13  弯曲铰链
14  旋转
15  旋转方向
16  铰接轴线
17  支承接片
18  纵向轴线
19  桶形轴承
20  桶形滚子
21  端部盖
22  应变元件

Claims (8)

1.滚动轴承(1)，包括一内部的滚动圈、一外部的滚动圈以及多个在各滚动圈之间设置的且在一轴承保持架(3)中引导的滚动体(6)，其中为了安装滚动体(6)轴承保持架(3)具有沿圆周均匀分布地设置的且轴向定向的保持架螺栓(5)，所述保持架螺栓(5)分别在一侧固定在一个保持架环(4)上并且在所述保持架螺栓(5)上分别可旋转地支承一个具有中心的轴承孔(8)的滚动体(6)，其中轴承保持架(3)在每个保持架螺栓(5)上设有至少一个被动的调节元件(10)，由此所配备的滚动体(6)的偏斜可通过所述调节元件(10)的与温度相关的形状改变而改变。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，与温度相关的形状改变包括调节元件(10)的伸长和/或弯曲。
3.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，调节元件(10)至少部分地由形状记忆合金构成。
4.如权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于，调节元件(10)的形状记忆合金构成为镍-钛合金。
5.如权利要求1至4之一所述的滚动轴承，其特征在于，保持架螺栓(5)刚性地固定在保持架环(4)中，并且相应配备的调节元件(10)构成为沿圆周起作用的弯曲铰链(13)，该弯曲铰链在保持架环(4)外部设置在相关的保持架螺栓(5)的螺栓脚部(11)和螺栓杆(12)之间。
6.如权利要求1至4之一所述的滚动轴承，其特征在于，保持架螺栓(5)分别围绕一个环侧的径向的铰接轴线(16)在圆周方向上可有限偏转地固定在保持架环(4)中，并且相应配备的调节元件(10)构成为支承接片(17)，所述支承接片至少在一侧在保持架环(4)外部沿圆周折弯地设置在保持架环(4)和相关的保持架螺栓(5)的螺栓脚部(11)之间。
7.如权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，调节元件(10)在两侧设置在保持架螺栓(5)上时分别相对于相应配备的保持架螺栓(5)的纵向轴线(18)不对称地起作用地构成和/或设置。
8.如权利要求1至4之一所述的滚动轴承，其特征在于，保持架螺栓(5)分别围绕一个环侧的径向的铰接轴线(16)在圆周方向上可有限偏转地固定在保持架环(4)中，并且相应的调节元件(10)构成为应变元件(22)，所述应变元件以尽可能沿圆周的定向、与铰接轴线(16)隔开地、与相关的保持架螺栓(5)的螺栓脚部(11)处于作用接触地设置在保持架环(4)内。
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