CN101365889B - 具有改进的凸边几何形状的滚动轴承 - Google Patents

具有改进的凸边几何形状的滚动轴承 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承，包括至少一个轴承圈(2)和许多滚动体(5)，其中轴承圈(2)具有一用于滚动体(5)的滚道(4a)和至少一个用以轴向引导滚动体(5)的侧向的凸边(6)；其中滚动体(5)具有一面向凸边(6)的端面(11)和凸边(6)具有一面向滚动体(5)的凸边滑动面(6a)并且至少端面(11)或凸边滑动面(6a)至少部分地向凸边滑动面(6a)或端面(11)的方向环形凸出地弯曲。

Description

具有改进的凸边几何形状的滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承。参考圆锥滚子轴承对本发明进行说明，但应该指出，本发明也可以在其他的轴承型式如圆柱滚子轴承或调心滚子轴承中应用。由现有技术已知滚子轴承，其相对于滚道具有各侧面的凸边，以便承受轴向的载荷分量。在此由现有技术已知具有平面的滚子端面和平面的凸边面的圆柱滚子轴承。该轴承导致滚动体相对凸边的边缘滑动(Kantenlauf)。一这样的边缘滑动的结果是一降低的滚动轴承寿命。
背景技术
此外由现有技术已知圆柱滚子轴承，其中滚动体的端面具有球冠状的形状。在这样的滚动体中，端面的中心区域不构成球形的而构成平的或具有一凹槽。由此在这样的滚动体中，接触面在某种程度上至少在边缘凸肩上被切断，因此在凸边接触中产生一有限的轴向的承载能力。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种滚动轴承，其相对于现有技术可以承受较高的轴向的载荷。这样的圆锥滚子或圆柱滚子轴承的一特别的应用领域例如是风力传动装置。
按照本发明通过一种滚动轴承达到该目的，该滚动轴承包括至少一个轴承圈和多个滚动体，其中轴承圈具有一用于滚动体的滚道和至少一个用以轴向引导滚动体的侧向的凸边；其特征在于，滚动体具有一面向凸边的端面和凸边具有一面向滚动体的凸边滑动面，并且至少端面或凸边滑动面至少局部地向凸边滑动面或端面的方向环形凸出地弯曲，其中所述滚动体的端面至少局部地位于一椭圆周线上。
本发明的滚动轴承具有至少一个轴承圈和许多滚动体，其中轴承圈具有一用于滚动体的滚道和至少一个用以轴向引导滚动体的侧向的凸边。按照本发明滚动体具有一面向凸边的端面和凸边具有一面向滚动体的凸边滑动面
Figure G2006800514121D00021
在此至少端面或凸边滑动面至少部分地向凸边滑动面或端面的方向成环形凸出地弯曲。
轴承圈可以涉及一轴承外圈或一轴承内圈。所谓滚动体的端面被理解为不同于其末端表面的外表面，其中滚动体由其外表面在轴承圈的滚道上滚动。
优选滚动轴承具有一第二轴承圈并且滚动体设置在第一与第二轴承圈之间。在第二轴承圈上优选同样设置一侧面的凸边而且特别优选设置在滚动轴承的对置于第一凸边的侧面上。
而在由现有技术已知的球冠状的弯曲中，滚动体的整个端面部分地具有一球的形状，其中该球的半径处在滚动体的旋转轴线上，但按照本发明的端面的环形的弯曲不通过一球描述的中心位于滚动体的旋转轴线上，而通过例如圆周线或椭圆周线，其中心与旋转轴线位错。更准确地说，在一优选的实施形式中环形的弯曲的中心成圆形绕滚动体的旋转轴线设置。
在此在这些中心中不一定必须涉及圆的中心，而也可以存在由椭圆或类似形成的体的中心。通过本发明的环形的弯曲达到，在滚动体的外面的区域内存在一圆形的弯曲。在滚动体的轴向剖面内由此在一具有一预定的曲率半径的外面的区域上连接一平的中心区域并且在该平的中心区域上连接一第二具有的预定的曲率半径的弯曲的区域。
这种情况参照附图还要详细说明。
优选在滚道与凸边滑动面之间的张开角大于90°。在同形式弯曲的表面的情况下对此在确定张开角时考虑一直线，其沿滚动体的径向方向延伸通过弯曲的起点和终点。通过该实施形式代替一在滚动体的端面与凸边滑动面之间的接触面产生一具有一向外逐渐敞开的间隙的接触点。按这种方式制造一在摩擦学上有利的接触，其实现有利地进入润滑剂并从而产生一较小的摩擦。
此外通过本发明的滚动轴承的凸边滑动面和端面的构造达到，在接触的周围存在一有效的圆形的几何形状并从而相对于滚子的倾斜或边界产生一大的容差。
在另一优选的实施形式中不仅端面而且凸边滑动面至少部分地是弯曲的。特别是优选不仅凸边滑动面而且滚动体的端面构成球状的，其具有一预定的环形半径。两个弯曲的环形半径在此可以是相同的，但两半径也可以彼此不同。
优选不仅端面而且凸边滑动面向相应的另一表面凸出地弯曲。按这种方式可以达到一特别有利的润滑剂进入。但也有可能，两个表面之一是凹面弯曲的，其中在这种情况下特别优选相应的凸的曲率半径小于凹的曲率半径。
优选滚动体的端面至少部分地处在一圆周线上。这意味着，如上所述，滚动体的弯曲在轴向剖面内通过圆周线构成，其中该圆周线的中心绕一预定的间距相对于滚动体的旋转轴线向该弯曲的方向位错。
优选本发明的滚动轴承的至少一个部件由一硬质车削方法制造。通过应用硬质车削方法所述环形半径的低成本的制造是可能的。
滚动轴承优选从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承、推力轴承等滚动轴承中选择。
在另一优选的实施形式中，至少凸边滑动面或端面的曲率半径在数量上为滚动体的直径的至少三倍大。通过这样选择曲率半径在端面与凸边滑动面之间可以达到一特别大载量的接触。但两表面之一的曲率半径也可以是无限大的。亦即在这种情况下弯曲可以由一直线构成。
更准确地说在环形半径在两表面之一个中变成无限大的情况下，在轴向剖面内一直线代替一球状的构成。该直线又是凸边滑动面或滚动体的端面的一圆锥体的发生线，视直线是否绕滚动体的对称轴线旋转或绕滚动体的对称轴线完全旋转而定。
但也有可能，代替一圆锥面设置一平面，如果凸边滑动面垂直于轴承轴线的话。
在一优选的实施形式中凸边滑动面和端面的弯曲这样构成，即在凸边滑动面与端面之间基本上只产生一接触点。在此特别优选该接触点在滚动体的径向方向上至少正好象圆周线的中心离开滚动体的对称轴线的距离那样远，该圆周线描述端面的弯曲。
总的来说这意味着，优选圆周线的中心对于不同的本发明的滚动体设置在一环形中心线上，其关于滚动体的对称轴线平行地延伸。相对于该环形中心线，接触点沿滚动体的径向方向位于其之外。这意味着，接触线相对于环形中心线倾斜一预定的角度。该倾斜度处在0°与30°之间并优选在0°与10°之间。
附图说明
由各附图得出其他的优点和实施形式。其中：
图1一用以说明滚动轴承的基本的几何形状的局部视图；以及
图2本发明的滚动轴承的另一局部视图。
具体实施方式
图1示出一本发明的滚动轴承1的示意的局部视图，用以说明几何形状。其中附图标记5涉及一用于圆锥滚子轴承的滚动体，但只示出该滚动体的端面11的一部分。
滚动体5的端面11具有一中心部分11a和一边缘区域11b。在该实施形式中，中心部分11a基本上成直线延伸而边缘区域11b弯曲地延伸。附图标记6涉及一轴承圈2的一侧面的凸边，其具有一凸边滑动面6a，其面向滚动体5的端面11。
端面11的中心部分11a在图1所示的实施形式中不在凸边6的凸边滑动面6a上滑行。因此端面11的中心部分11a代替直线的延伸也可以采用基本上任意的其他的延伸，例如在中心具有一沟槽。
标记L涉及滚动体5的对称轴线。如开头所述，滚动体的端面11的边缘区域11b成环形地弯曲。在图1所示的实施形式中端面11的边缘区域11b在轴向剖面内基本上成圆形弯曲并且具有一曲率半径ρs。由此边缘区域11b在图1所示实施形式中向凸边滑动面6a凸面弯曲。
凸边6或凸边6的凸边滑动面6a同样成环形地弯曲，其中该弯曲具有一曲率半径ρf。附图标记19涉及一圆周线，端面11的边缘区域11b处在圆周线上。该圆周线的中心处在环形中心线14上。在滚道4a在端面11的区域内与环形中心线14之间的间距大致与凸边的高度h相应。
该环形中心线14相对滚动体的对称轴线L间隔开距离a。图1中所示的滚动体在每一任意的轴向剖视图中具有图1中所示的几何形状。这意味着，圆周线19同样必须绕对称轴线L旋转，以便在其整体上形成端面11。成圆形弯曲的边缘区域11b和成直线延伸的中心区域11a相互转入一过渡区域或过渡点3。由于圆形的弯曲的中心处在环形中心线14上，一在圆周线19上在点3的切线正好在中心部分11a上延伸。由此在端面11上没有棱边形成。
圆半径ρf和ρs优选分别如滚动体的三倍的直径Dw那样大。表示半径ρf和ρs的箭头同时确定接触线10，其通过接触点8延伸。该接触线10相对于环形中心线14的方向并从而也相对于对称轴线L的方向倾斜一角度μ。通过该倾斜度的选择基本上可以自由地选择接触点在端面上的位置。但优选接触点大致处在凸边6的一半高度上。
标记4表明轴承圈的一中心区域，其具有滚动体的(未详细示出的)滚道4a。
图2示出一本发明的轴承的一个实施形式。在这种情况下将凸边滑动面6a的曲率半径选成无限大的，即在图2所示的视图中凸边滑动面基本上成直线延伸。如果该凸边滑动面6a绕轴承的一(未示出的)中心轴线旋转，则制成一圆锥体，因为在图2所示的实施形式中凸边滑动面6a相对于轴承圈的中心区域4倾斜大于90°。其中从凸边张开角α中扣除90°得出该圆锥体的外表面相对于该圆锥体的基面的角度。但也有可能将凸边张开角规定为90°，同时在这种情况下圆锥体在几何形状上转为一平面。附图标记6涉及在端面11的端点与接触点8之间的径向间距。
如开头所述，相反，边缘区域11b或端面11也可以构成直线的而与其不同，凸边滑动面6a可以向端面11的方向凸出地弯曲。也有可能，或边缘区域11a或凸边滑动面6a是凹面的亦即向内弯曲，同时该凹的弯曲则必须通过一相应的较大的凸的弯曲亦即相应的另一表面的较小的曲率半径来补偿。
通过端面11和凸边滑动面6a的几何形状的适当的选择可以将例如赫兹接触面选择成使其长轴位于滚动体的圆周方向。按这种方式达到在端面11与凸边滑动面6a之间的材料部分的特别有利的利用。
图1和2中示出一圆锥滚子轴承的实施形式，但本发明相应地也可用到其他的轴承型式上，如圆柱滚子轴承或调心滚子轴承。在圆柱滚子轴承的情况下，轴承圈的中心区域4基本上平行于滚动体的对称轴线L延伸。
全部在申请资料中公开的特征作为本发明重要内容提出权利要求，只要其单个或组合相对于现有技术是新的。
附图标记清单
1   滚动轴承
2   轴承圈
3   过渡区域
4   轴承圈2的中心区域
4a  滚道
5   滚动体
6   侧面的凸边
6a  凸边滑动面
8   接触点
10  接触线
11  端面
11a 端面11的中心部分
11b 端面11的边缘区域
14  环形中心线
19  圆周线
L   滚动体的对称轴线
ρs、ρf 曲率半径
a  滚动体5的对称轴线与环形中心线14之间的距离
h  凸边高度
b  接触点8与端面末端之间的径向间距
Dw 滚动体的直径
μ 对称轴线与接触线10之间的角度
α 凸边张开角

Claims (25)

1.滚动轴承，包括至少一个轴承圈(2)和多个滚动体(5)，其中轴承圈(2)具有一用于滚动体(5)的滚道(4a)和至少一个用以轴向引导滚动体(5)的侧向的凸边(6)；其特征在于，滚动体(5)具有一面向凸边(6)的端面(11)和凸边(6)具有一面向滚动体(5)的凸边滑动面(6a)，并且至少端面(11)或凸边滑动面(6a)至少局部地向凸边滑动面(6a)或端面(11)的方向环形凸出地弯曲，其中所述滚动体(5)的端面(11)至少局部地位于一椭圆周线上。
2.按照权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，在滚道(4a)与凸边滑动面(6a)之间的张开角(α)大于90°。
3.按照权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，不仅端面(11)而且凸边滑动面(6a)至少局部地弯曲。
4.按照权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，不仅端面(11)而且凸边滑动面(6a)至少局部地弯曲。
5.按照上述权利要求之一项所述的滚动轴承，其特征在于，不仅端面(11)而且凸边滑动面(6a)向相应的另外的表面方向凸出地弯曲。
6.按照权利要求1至4之一项所述的滚动轴承，其特征在于，滚动轴承(5)的端面(11)至少部分地处在一圆周线(9)上。
7.按照权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，滚动轴承(5)的端面(11)至少部分地处在一圆周线(9)上。
8.按照权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，圆周线具有一几何中心，该几何中心相对于滚动体(5)的对称轴线(L)向弯曲的方向位错。
9.按照权利要求1至4之一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承和推力轴承的滚动轴承中选择。
10.按照权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承和推力轴承的滚动轴承中选择。
11.按照权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承和推力轴承的滚动轴承中选择。
12.按照权利要求7所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承和推力轴承的滚动轴承中选择。
13.按照权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承从一组包括圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、向心轴承和推力轴承的滚动轴承中选择。
14.按照权利要求1至4之一项所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
15.按照权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
16.按照权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
17.按照权利要求7所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
18.按照权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
19.按照权利要求9所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
20.按照权利要求10所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
21.按照权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
22.按照权利要求12所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
23.按照权利要求13所述的滚动轴承，其特征在于，至少凸边滑动面(6a)或端面的曲率半径为滚动体(5)的直径(Dw)的至少三倍大。
24.按照权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，凸边滑动面(6a)和端面(11)的弯曲这样构成，即在凸边滑动面(6a)与端面(11)之间只产生一接触点(8)。
25.按照权利要求24所述的滚动轴承，其特征在于，接触点(8)在滚动体的径向方向与滚动体的对称轴线(L)的距离至少如圆周线(19)的中心与滚动体的对称轴线(L)的距离一样远。
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