CN101213381B - 特别是用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中的、具有串联布置的滚珠盘的多列的角接触滚动轴承 - Google Patents

特别是用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中的、具有串联布置的滚珠盘的多列的角接触滚动轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多列的角接触滚动轴承，其基本上包括一个外轴承圈(5)和一个内轴承圈(6)以及多个至少成两列(7、8)在各轴承圈(5、6)之间并排设置的滚动体(9、10)，所述滚动体通过至少一个轴承保持架(11)在圆周方向上以相同的间距保持。外轴承圈(5)的内侧(12)构成有至少两个相邻的且分别在单侧通过一个凸肩(13、14)限定的滚道(15、16)构成，所述滚道与内轴承圈(6)的外侧(19)中的至少两个相邻的且同样分别在单侧通过凸肩(20、21)限定的滚道(22、23)设置在共同的压力角轴线(17、1 8)上。根据本发明每列(7、8)滚动体(9、10)构成为滚珠盘，该滚珠盘具有各两个从一个滚珠基本形状对称地削平的且彼此平行设置的侧向面(26、27、28、29)，所述滚珠盘的在轴承圈(5、6)内的滚道(15、16、22、23)这样彼此相邻地设置，从而每列(7、8)的分别相邻的滚动体(9、10)以其彼此指向的侧向面(27、28)直接并排地设置在一个共同的、垂直于压力角轴线(17、18)延伸的横向轴线(30)上并且这些侧向面(27、28)同时构成为相互的引导面。

Description

特别是用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中的、具有串联布置的滚珠盘的多列的角接触滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种多列的角接触滚动轴承，并且它特别有利地用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中。
背景技术
在汽车传动技术领域的专业人员通常已知，在具有后桥驱动的汽车中发动机转矩在自动变速器或变速器之后经由具有锥齿轮的锥齿轮轴以及经由一个从动锥齿轮传递至由两个半轴组成的驱动轴，其中通过一个由多个差速齿轮构成的差速器将在转弯行驶时两个驱动轴之间的转速差消除。锥齿轮轴在此经由两个彼此隔开的角接触滚动轴承固定在后桥差速器的壳体中，所述角接触滚动轴承由于高的待传递的转矩导致的高应力并且由于有限的安装空间大多构成为两个彼此相对布置的以及在轴向方向上预紧的圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承由于出现的高轴向力构成有大的压力角并且确保锥齿轮在齿部啮合时的高刚度。
因为在这种类型的圆锥滚子轴承中然而由于其在圆锥滚子的端面和轴承边缘(Lagerbord)的引导面之间的预紧形成滑动摩擦，由于该滑动摩擦导致圆锥滚子和轴承边缘上的磨损，所以由DE 198 39 481A1建议，圆锥滚子轴承通过一个可单侧受载的两列的串联-角接触球轴承替换，其彼此以O形布置彼此相对设置。这种串联-角接触滚动轴承基本上包括一个外轴承圈、一个内轴承圈以及多个成两列在各轴承圈之间并排设置的滚珠，所述滚珠通过两个分离的用于每列滚珠的轴承保持架以均有的间距保持。外轴承圈的内侧在此构成有两个相邻的且分别在单侧通过凸肩限定的滚道，所述滚道与在内轴承圈的外侧 上两个相邻的且同样分别在单侧通过凸肩限定的滚道设置在共同的压力角轴线上。各一列滚道分别以其滚动面在这些滚道上滚动，其中滚道的直径是不同的且滚珠的直径是相同的。通过应用这样的串联-角接触滚动轴承替代圆锥滚子轴承应当在此实现，由于在滚珠和滚道凸肩之间取消的滑动摩擦获得显著减小的滑动力矩，由此降低轴承的磨损和温度并且其工作效率被改善了。
然而这种通过串联-角接触滚动轴承替换圆锥滚子轴承的应用在实际中证明是不利的，角接触滚动轴承由于接连设置的用于滚珠的滚道以及由于实现所需要的承载力较大的滚珠直径以及由于其轴承保持架，与圆锥滚子轴承相比需要增大的轴向安装空间。如果这样的角接触滚动轴承还应具有比圆锥滚子轴承大的承载力，那么因此在后桥差速器的壳体内需要麻烦地改动轴承座，这不利地提高其制造费用。此外这样的两列的角接触滚动轴承相对于圆锥滚子轴承也在轴承制造时具有提高的工艺及材料费用，从而其制造费用同样提高。此外在这样的角接触滚动轴承中，与滚珠半径相比，滚道半径必然不同的构造证明是不利的，滚珠由此仅仅于其滚道处于点接触并且因此在压力角轴线的区域内导致对滚道的提高的表面压力，这是导致提高的滚道磨损。此外由于在通常密切时搭接滚道的凸肩边缘的、然而在密切消除之后贴靠凸肩边缘的滚珠，在这个凸肩边缘的区域内出现高的边缘应力，由此滚珠滚道的磨损进一步提高并且由此这样的角接触滚动轴承的使用寿命显著降低。
发明内容
从已知的现有技术的上述缺点出发，本发明的目的在于，构造一种多列的角接触滚动轴承，其与多列的角接触球轴承相比特征在于在相同或提高的承载性的情况下最小化的轴向及径向的安装空间，以及在于较小的制造费用和材料费用并且因此在于较小的制造费用，并且利用该角接触滚动轴承有效避免滚动体的滚道的通过滚动体引起高的表面压力和高的高边缘应力引起的提高的磨损并且因此提高角接触滚动轴承的使用寿命。
根据本发明上述目的根据本发明如此实现，本发明的多列的角接触滚动轴承特别是用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中，该角接触滚动轴承包括一个外轴承圈和一个内轴承圈以及多个至少成两个滚动体列在各轴承圈之间并排设置的滚动体，所述滚动体通过至少一个轴承保持架在圆周方向上以相同的间距保持，其中外轴承圈的内侧构成有至少两个相邻的且分别在单侧通过一个凸肩限定的滚道，所述滚道与内轴承圈的外侧中的至少两个相邻的且同样分别在单侧通过凸肩限定的滚道设置在共同的压力角轴线上，各一列滚动体以其滚动面在这些滚道上滚动，其中每列滚动体构成为滚珠盘(Kugelscheiben)，该滚珠盘具有各两个从一个滚珠基本形状对称地削平的且彼此平行设置的侧向面，所述滚珠盘的在轴承圈内的滚道具有彼此平行延伸的压力角轴线并且这样彼此相邻地设置，使得不同的滚动体列的分别相邻的滚动体以其彼此指向的侧向面直接并排地设置在一个共同的、垂直于压力角轴线延伸的横向轴线上并且这些侧向面同时构成为相互的引导面。
本发明的方案因此基于这样的认识，通过使用滚珠盘作为滚动体可能的，其中简单地去除滚珠的总是不与滚道处于滚动接触的区域，在各单个的滚动体列之间实现狭窄的滚道间距并且因此相对于多列的角接触球轴承减小10％至20％的轴承轴向安装空间，而无需忍受削减角接触滚动轴承的承载能力。本发明的另外的认识此外在于，在滚珠盘上形成的平行的侧向面同时可以被用于滚珠盘在其滚道中自动的相互引导，从而与在滚珠情况下变化的、然而在滚珠盘的情况下恒定的旋转轴线相关联并且与一个相应的轴承保持架相协调可以近乎排除在这种滚动体的情况下可能的限制。
优选在按照本发明构成的角接触滚动轴承中设置成，不同的滚动体列的滚动体优选在其滚动面上具有不同的半径，或具有相同的半径。在通过两个分别通过两列滚珠盘构成的、具有不同的轴承直径的角接触滚动轴承将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中时，在此在待承受的径向及轴向力方面证明特别有利的是，将离锥齿轮最近或最远的各第一列滚珠盘从一个较大的滚珠基本形状出发在其滚动面上构成有较大 的半径，而为从一个较小的滚珠基本形状出发的第二列滚珠盘的滚动面设置一个较小的半径。然而也可以在此在本发明的两列的角接触滚动轴承的其它应用中有利的是，每列滚珠盘在其滚动面上构成具有相同半径，或者在具有多于两列滚珠盘的角接触滚动轴承中将单个滚珠盘列在其滚动面上构成具有相同的和不同的半径并且以任意可能的形式相互组合。
从上述构造出发，根据本发明构成的角接触滚动轴承的另外一个特征是，不同滚动体列的滚动体优选在其各侧向面之间具有不同的宽度或者替代地在其各侧向面之间具有相同的宽度。与此相关，在通过两个分别构成有两列滚珠盘的、具有不同的轴承直径的角接触滚动轴承将锥齿轮轴支承在汽车-后桥差速器中时，证明在待接受的径向及轴向力方面有利的是，将离锥齿轮最近或最远的各第一列滚珠盘从一个较大的滚珠基本形状出发构成有位于其各侧向面之间的较大的宽度，而为从一个较小的滚珠基本形状出发的第二列滚珠盘的滚动面设置位于其各侧向面之间的较小的宽度。然而也可以在此在本发明的两列的角接触滚动轴承的其它应用中有利的是，每个滚珠盘列构成有相同的宽度，或者在具有多于两列滚珠盘的角接触滚动轴承中构成各单个的具有相同的和不同的宽度的滚珠盘列并且以任意可能的形式彼此组合。
根据本发明构成的角接触滚动轴承此外特征在于，不同的滚动体列的分别设置在一个横向轴线上的滚动体优选设置在优选构成为窗孔保持架的轴承保持架的一个共同的凹口内。这在根据本发明构成的具有多于两个并排设置的滚珠盘列的角接触滚动轴承中证明是特别有利的，因为由此可以显著降低轴承的安装费用。在根据本发明构成的具有仅仅两个并排设置的滚珠盘列的角接触滚动轴承中，如其用于将锥齿轮轴支承在汽车-后桥差速器中，然而也可能的是，将两列滚珠盘不是设置在一个窗孔保持架的共同的凹口中，而是导入两个梳状保持架或定位保持架的分离的凹口内。
此外根据本发明构成的角接触滚动轴承的一个有利的进一步构造，每列滚动体的滚动面优选与其在轴承圈内的滚道具有相同的半径并且与所述滚道处于线性接触。因为滚珠盘与传统的滚珠不同，具有 一个恒定的旋转轴线，因此可能的是，不仅滚珠盘的滚动面，而且在轴承圈内的滚道构成有相同的半径，并且因此替换在已知的角接触滚动轴承中出现的不利的在滚动体和滚道之间的点接触，实现了有利的线性接触，通过该线性接触实现具有较低的在滚动体和滚道之间的压力水平的表面压力，并且同时提高了角接触滚动轴承的承载能力。
最后作为根据本发明构成的角接触滚动轴承的有利构造，轴承圈内的滚道分别在其外边缘区域处和/或滚动体的滚动面分别在其与侧向面相邻的边缘部分处过渡到一个对数下降的轮廓，其中构成有对数下降的轮廓的滚道的外边缘区域和/或滚动体的滚动面的边缘部分的面积份额分别优选大约为滚道面或一个滚动体的滚动面的10％至40％。在轴承圈的滚道的搭接滚珠盘地构成的凸肩边缘的情况下，可以通过这样的措施以有利的方式避免在已知的角接触滚动轴承中在解除密切之后在凸肩边缘内由于滚动体而出现的不利的高边缘应力，其中在设置用于将锥齿轮轴支承在汽车-后桥差速器中的两列的角接触滚动轴承中证明足够的是，仅仅将滚动体的滚动面分别在其边缘部分处构成有对数下降的轮廓。
根据本发明构成的多列的角接触滚动轴承因此相对于由现有技术已知的角接触滚动轴承具有这样的优点，即它通过使用滚珠盘作为滚动体主要相对于多列的角接触球轴承在相同或提高的承载性的情况下具有最小化的轴向及径向安装空间。因为这种类型的滚珠盘可以与传统的滚珠以差不多的费用制造并且根据本发明构成的角接触滚动轴承的制造费用也可以与角接触球轴承相提并论，所以可以具有较小的材料费用和减小的重量并且因此较小的制造费用。此外通过滚动体和其滚道之间的线性接触以及通过将滚动体的滚动面构成有对数降低的轮廓，有效避免在已知的角接触滚动轴承中由于滚动体引起的高的表面压力和高的高边缘应力所导致的提高的滚动体滚道磨损，从而这种类型的角接触滚动轴承也具有提高的使用寿命。在此根据本发明构成的角接触滚动轴承的应用领域不仅限于在示例的两列的应用中，用于将锥齿轮轴支承在汽车-后桥差速器中，而且除了许多其它的可能应用之 外，也可以扩展到用于安装机床的主轴的固定轴承，或者也可以以镜像颠倒的双倍设置直接并排地扩展到汽车的四列的车轮轴承上。同样也可以考虑的是，构成两列的或多列的具有正好并排设置的滚动体的径向滚动轴承，其具有与上述的角接触滚动轴承相同的根据本发明的特征。
附图说明
按照本发明构成的多列的角接触滚动轴承的优选的实施方式下面借助于附图详细阐述。其中：
图1汽车后桥差速器的剖视图的部分视图，其中通过根据本发明构成的两个角接触滚动轴承支承锥齿轮轴；
图2按照本发明构成的角接触滚动轴承的横截面的一半的放大视图；
图3在滚动体和其在根据本发明构成的角接触滚动轴承的外轴承圈内的滚道之间的接触的放大示意图。
具体实施方式
由图1可以清楚看到汽车后桥差速器的一部分，利用该汽车后桥差速器可以将发动机转矩经由具有锥齿轮的锥齿轮轴1以及经由未示出的从动锥齿轮传递至汽车的驱动轴上。锥齿轮轴1在此经由两个彼此隔开的且彼此相对布置的角接触滚动轴承4固定在后桥差速器的壳体3内，所述角接触滚动轴承分别基本上包括一个外轴承圈5和一个内轴承圈6以及多个成两列7、8在各轴承圈5、6之间并排设置的滚动体9、10，所述滚动体通过轴承保持架11在圆周方向上以均匀的间距保持。在此两个角接触滚动轴承4的外轴承圈5的内侧12构成有两个相邻的且分别在单侧通过一个凸肩13、14限定的滚道15、16，所述滚道与内轴承圈5的外侧19上两个相邻的且同样分别在单侧通过凸肩20、21限定的滚道22、23设置在共同的压力角轴线上，各一个滚动体9、10的列7、8分别以其滚动面24、25在这些滚道上滚动。
通过在图2中放大示出的齿轮侧的角接触滚动轴承4此外可以清楚看出，在两个角接触滚动轴承4的情况下每个列7、8的滚动体9、 10根据本发明构成为滚珠盘，其具有各两个从一个滚珠基本形状对称地削平的以及彼此平行设置的侧向面26、27和28、29，该滚珠盘在轴承圈5、6内的滚道15、16和22、23具有彼此平行延伸的压力角轴线17、18并且这样彼此相邻地设置，使得每个列7、8的分别相邻的滚动体9、10以其相互指向的侧向面27、28直接并排地设置在一个共同的、垂直于压力角轴线17、18延伸的横向轴线30上并且这些侧向面27、28同时构成为相互的引导面。
同样由图2可以看到，齿轮侧的角接触滚动轴承4的与锥齿轮2最近的第一列7的滚珠盘从一个较大的滚珠基本形状出发在其滚动面24上构成有较大的半径并且在其侧向面26、27之间具有较大的宽度，分别与角接触滚动轴承4的第二列8的从较小的滚珠基本形状出发的滚珠盘的滚道25和其各侧向面28、29之间的宽度相比。两个列7、8的如此构成的且分别设置在一个横向轴线30上的滚动体9、10，如仅仅由图2可以看到，设置在轴承保持架11的一个共同的凹口31内，该保持架例如为一个一体的窗孔保持架。
在图3中示出代表两列7、8滚动体9、10选出的滚动体10与在根据本发明构成的角接触滚动轴承4的外轴承圈5内的滚道16的接触的示意图，最后由此附图可以看出，每个列7、8的滚动体9、10的滚动面24、25与其在轴承圈5、6中的滚道15、16和22、23具有相同的半径R相同并且与这些滚道处于线性接触，从而在滚动体9、10和其滚道15、16和22、23之间实现均匀的具有低的应力水平的表面压力。同时为了避免在凸肩边缘的区域内出现的不利的高的边缘应力，滚动体9、10的滚动面24、25分别在其与侧向面26、27、28、29相邻的边缘部分32、33、34、35处过渡到在图3中利用Plog表示的对数下降的轮廓，其中这个构成有对数下降的轮廓的边缘部分32、33、34、35的面积份额明显可见大约为一个滚动体9、10的滚动面24、25的20％。
附图标记清单
1   锥齿轮轴
2   锥齿轮
3   壳体
4   角接触滚动轴承
5   外轴承圈
6   内轴承圈
7   列
8   列
9   滚动体
10  滚动体
11  轴承保持架
12  5的内侧
13  凸肩
14  凸肩
15  滚道
16  滚道
17  压力角轴线
18  压力角轴线
19  6的外侧
20  凸肩
21  凸肩
22  滚道
23  滚道
24  滚动面
25  滚动面
26  9的侧向面
27  9的侧向面
28  10的侧向面
29  10的侧向面
30  横向轴线
31  11的凹口
32  24的边缘部分
33  24的边缘部分
34  25的边缘部分
35  25的边缘部分

Claims (8)

1.多列的角接触滚动轴承，该角接触滚动轴承包括一个外轴承圈(5)和一个内轴承圈(6)以及多个至少成两个滚动体列(7、8)在各轴承圈(5、6)之间并排设置的滚动体(9、10)，所述滚动体通过至少一个轴承保持架(11)在圆周方向上以相同的间距保持，其中外轴承圈(5)的内侧(12)构成有至少两个相邻的且分别在单侧通过一个凸肩(13、14)限定的滚道(15、16)，所述滚道与内轴承圈(6)的外侧(19)中的至少两个相邻的且同样分别在单侧通过凸肩(20、21)限定的滚道(22、23)设置在共同的压力角轴线(17、18)上，各个滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)以其滚动面(24、25)在这些滚道上滚动，其特征在于，每个滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)都构成为滚珠盘，该滚珠盘具有各两个从一个滚珠基本形状对称地削平的且彼此平行设置的侧向面(26、27、28、29)，所述滚珠盘的在轴承圈(5、6)内的滚道(15、16、22、23)具有彼此平行延伸的压力角轴线(17、18)并且这样彼此相邻地设置，使得不同的滚动体列(7、8)中的分别相邻的滚动体(9、10)以其彼此指向的侧向面(27、28)直接并排地设置在一个共同的、垂直于压力角轴线(17、18)延伸的横向轴线(30)上并且这些侧向面(27、28)同时构成为相互的引导面。
2.如权利要求1所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，不同的滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)在其滚动面(24、25)上具有不同的半径，或者替代地不同的滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)在其滚动面(24、25)上构成有相同的半径。
3.如权利要求1所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，不同的滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)在其各侧向面(26、27、28、29)之间具有不同的宽度或者替代地在其各侧向面(26、27、28、29)之间具有相同的宽度。
4.如权利要求1所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，不同的滚动体列(7、8)的分别设置在一个横向轴线(30)上的滚动体(9、10)设置在构成为窗孔保持架的轴承保持架(11)的一个共同的凹口(31)内。
5.如权利要求1所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，每个滚动体列(7、8)的滚动体(9、10)的滚动面(24、25)与其在轴承圈(5、6)内的滚道(15、16、22、23)具有相同的半径并且与所述滚道处于线性接触。
6.如权利要求5所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，轴承圈(5、6)内的滚道(15、16、22、23)分别在其外边缘区域处和/或滚动体(9、10)的滚动面(24、25)分别在其与侧向面(26、27、28、29)相邻的边缘部分(31、32、33、34)处过渡到一个对数下降的轮廓(Plog)。
7.如权利要求6所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，构成有对数下降的轮廓(Plog)的滚道(15、16、22、23)的外边缘区域和/或滚动体(9、10)的滚动面(24、25)的边缘部分(31、32、33、34)的面积份额分别为滚道面或一个滚动体(9、10)的滚动面(24、25)的10％至40％。
8.如权利要求1至7之一所述的多列的角接触滚动轴承，其特征在于，该角接触滚动轴承用于将锥齿轮轴支承在汽车后桥差速器中。
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