CN101849115A - 具有内部润滑的滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

一种滚动轴承，具有内圈(1)和外圈(2)以及一排由保持架(4)保持在设置在两个圈上的轴承滚道之间的滚动部件(3)，以及具有围绕所述圈之一的环形壳体(5)。所述圈与壳体一起形成至少一个闭合空间(21a)、(21b)，润滑剂位于所述闭合空间内。

Description

具有内部润滑的滚动轴承
技术领域
本发明涉及滚动轴承，特别是具有内圈和外圈以及一排或多排由保持架保持在设置于两个圈上的轴承滚道之间的滚动部件的滚动轴承。滚动部件能够例如是球体。滚动轴承可以是例如用于工业电动机或机动车辆齿轮箱中的滚动轴承。在这样的应用中，轴承主要是径向承载，通常具有与使用的轴承的能力相比相对较小的负载。在这样的应用中的转速是在3000rpm数量级。在这样的应用中，滚动轴承的使用寿命实质上与轴承的润滑有关。润滑轴承中的任何缺陷通常导致轴承的快速降级和失效。
背景技术
传统地，具有单排球体的深沟槽滚动轴承具有密封件或者密封凸缘，其能够通过油脂进行润滑以“为了寿命”，所述油脂初始时位于轴承内，圆周地位于球体之间，且径向地位于在轴承滚道之间。但是，长远来看，随着油脂的老化以及轴承经历的加热周期，油脂的混合导致油脂降级。可以想到，对这种类型的滚动轴承进行周期性的再上油脂操作。但是，这些操作是昂贵的。
专利申请WO 2006/041040(NTN)和德国专利申请DE 102005016404公开一种滚动轴承，其具有能够容纳在轴承的两个圈之间的独立的润滑剂储箱。润滑剂能够通过由滚动轴承的圈之一的面和润滑剂储箱的壁部分地界定的径向管供应到轴承的球体上。这样的结构是复杂且昂贵的。
而且，德国专利申请DE 102005033566(Schaeffler)公开没有间隙的滚动轴承，其中外圈是由两部分组成。该圈的一部分是通过冲压片状金属获得，并与保持圈的两个部分的壳体一起界定一空间，轴向预加载的弹性部件容纳在该空间内。但是，该文献没有提供润滑滚动轴承的特定方式。
英国专利申请GB 1245451(SKF)同样公开了一种具有两个圈和围绕所述圈之一的环形壳体以及充注有润滑剂的闭合空间的滚动轴承。欧洲专利申请EP 0769631(Snecma)的部分示出具有由圈之一形成的润滑剂通道的球轴承。这些已知结构都不允许以真正有效和经济的方式实现滚动部件的令人满意的润滑。
发明内容
本发明致力于以有效和经济的方式解决这种类型的滚动轴承的润滑问题。
在一个实施例中，滚动轴承具有内圈和外圈以及通过保持架保持在设置在两个圈上的轴承滚道之间的滚动部件，和围绕至少一个所述圈的环形壳体。所述圈与壳体形成至少一个闭合空间，润滑剂位于该闭合空间内。闭合空间用作润滑剂储箱。所述圈是由两部分组成。所述圈的两个部分的每一个与壳体界定闭合空间。用于润滑剂的通道装置，其包括至少部分地彼此面对的轴向孔，形成在所述圈的两个部分的每一个的径向部分的厚度中，从而使得两个闭合空间连通。
这样，这提供能够通过有效的内部润滑长时间运行的滚动轴承。
所述润滑剂可以是油脂或油。
当所述润滑剂是油时，后者可以有利地包含在配合在闭合空间内的多孔部件中。
特定的通道装置优选地设置用于润滑剂通过闭合空间和轴承滚道之间。
在一个实施例中，通道装置包括所述圈的径向表面部分，其与和壳体相邻的径向防护件间隔开，从而留下轴向间隙。
替代或者除了上述的轴向间隙，通道装置还可以包括形成在所述圈的厚度中的径向孔。
替代或者除了上述的轴向间隙和上述的径向孔，通道装置还可包括形成在所述圈的厚度中并与径向通道连通的轴向孔。
这些径向通道优选地开口于所述圈的轴承滚道(bearing race)上。
由壳体围绕的滚动轴承的圈的周边可以接触壳体的轴向部分，这使得所述圈能够得以定心。
所述圈的径向部分还可以接触壳体的径向防护件。
在一个实施例中，所述圈是由壳体围绕的两个部分，上述闭合空间通过所述部分和壳体之一形成。
有利地，两个部分的每一个可以与壳体界定闭合空间以使得轴承具有两个润滑剂储箱。
在优选的实施例中，两个圈部分是一致的，从而简化制造，并因此降低成本。
圈部分的每一个可以因此包括形成在径向部分的厚度中并与形成在所述径向部分的内面上的径向沟槽连通的轴向孔。
因此，润滑剂可以在轴承的整个使用寿命中提供给轴承滚道。
在一种变体形式中，所述圈的两个部分的轴向孔和径向沟槽彼此面对，从而可以提供角分度装置以保持两个圈部分的相对角位置。
在一个实施例中，弹性部件安装在每一个圈部分和壳体的径向防护件之间以使得预加载两个圈部分在滚动部件上。滚动轴承因此能够没有间隙地运转。
在有利的实施例中，由壳体围绕的所述圈的至少一部分通过切割和冲压金属片而形成，所述部分具有与轴向部分和壳体的径向防护件接触的外轴向部分、径向部分、界定轴承滚道的一部分的环形部分以及内轴向部分。上述闭合空间通过圈部分的所述部分以及通过壳体的径向防护件界定。
在任一情况下，为上述闭合空间的内壁设置环形衬套对促进润滑剂的出现是有利的。
界定包含润滑剂的闭合空间的轴承的圈可以是轴承的外圈或者内圈。
当所述圈是轴承的内圈时，该内圈是旋转圈同样是有利的，这使得在轴承的运转过程中施加在润滑剂上的离心力促进润滑剂的侵出从而润滑轴承滚道。
在另一实施例中，轴承的两个圈具有相同的结构。环形壳体围绕每个圈。两个圈的每一个与两个壳体的每一个形成至少一个闭合空间，润滑剂位于该闭合空间内。两个圈的每一个可以具有用作润滑剂储箱的两个闭合空间。径向和轴向通道可以以与上述实施例中相同的方式为润滑剂而设置。
附图说明
本发明将在通过非限定性例子给出并在附图中示例的多个实施例的详细描述的帮助下得到更好的理解，其中：
图1是根据本发明的第一实施例中的滚动轴承的各个部分的分解视图；
图2是示出在图1中的第一实施例的滚动轴承的轴向中部剖开的截面；
图3是第二实施例的轴向中部剖开的截面；
图4是第三实施例的轴向中部剖开的截面；
图5是第四实施例的轴向中部剖开的截面；
图6是第五实施例的轴向中部剖开的截面；以及最后
图7是第六实施例的轴向中部剖开的截面。
具体实施方式
首先参照图1和2，其示出根据本发明的滚动轴承的第一实施例，所述轴承具有内圈1和外圈2以及一排滚动部件，所述外圈由两个外半圈2a、2b组成，所述滚动部件在示出的例子中由球体3组成，由保持架4保持在内圈1和外圈2之间。环形壳体5围绕两个外半圈2a、2b。
在这个例子中，内圈1设计来安装在旋转件中。这样，内圈1组成轴承的旋转圈，而外圈2组成非旋转圈。内圈1是一体(solid)的，并具有环形沟槽6，该沟槽6的弯曲半径稍微大于球体3的半径并形成用于球体3的轴承滚道。内圈1可以通过转动或者通过形成钢坯件，然后在轴承滚道6上研磨并任选地抛光从而给圈1提供其几何特征以及其最终的表面光泽。
保持架4具有多个通过外保持爪8连结的开口腔7。腔7有利地为球状，其直径稍微大于球体3的直径从而接收和保持球体。腔7形成在保持架4的环形主体9的周边周围，留出与各个腔7的开口相对的跟部10。这些分别由两个相对爪8连结的开口具有稍微小于球体3的直径的宽度。球体3通过弹性地移动分开爪8而进行安装。保持架4能够由模制塑料或者金属制成，取决于应用场合。
在图2所示的实施例中，外圈2的两个部分2a和2b是一致的并且关于轴承的轴向对称面对称，从而降低制造成本。这两个外半圈2a、2b可以有利地通过切割和冲压金属片，然后获得的部件通过热处理硬化而制造。轴承滚道然后可以进行研磨和/或抛光从而为其提供几何特征以及限定的表面光泽。因为两个半圈2a、2b在这个例子中是一致的，它们中的具有标记“a”的仅一个在此将被描述，应当理解，另一个半圈2b的相同部件在附图中具有标记“b”。
半圈2a包括外轴向部分11a、径向部分12a、环形部分13a和内轴向部分14a。径向部分12a连接到外轴向部分11a以及环形部分13a。环形部分13a界定用于球体3的轴承滚道15a的部分。轴承滚道15a的弯曲半径稍微大于球体3的半径。环形部分13a同样连接到内轴向部分14a。两个外半圈2a、2b定位为径向部分12a、12b的径向面16a、16b彼此接触，大致处于滚道轴承的轴向对称平面中，并接触球体3。
壳体5，其有利地由冲压的金属片制成，具有两个径向防护件17a和17b以及连接到两个径向防护件17a和17b的轴向部分17c，以围绕两个半圈2a、2b并将它们彼此抵靠地牢固地保持。半圈2a、2b通过在两个轴向部分11a、11b和轴向部分17c的孔之间的接触而定心在壳体5的轴向部分17中。形成两个外轴向部分11a、11b的环形缘的外径向面18a和18事实上接触壳体5的径向防护件17a和17b，结果两个半圈2a、2b被夹持在一起。两个径向防护件17a、17b延伸直至刚好在内圈1的圆柱周边19的旁边。内缘20a、20b留出相对于圆柱表面19的间隙。
外半圈2a、2b的每一个通过壳体5界定用作润滑剂储箱的环形闭合空间21a、21b，润滑剂包含在这些空间21a、21b中，这在附图中没有示出。更具体地，闭合空间21a通过外轴向部分11a、径向部分12a、环形部分13a和内轴向部分14a以及与这些部分相邻的壳体5的径向防护件17a界定。
使用的润滑剂可以是油脂或油。通道装置可以设置用于润滑剂从用作润滑剂储箱的闭合空间21a、21b通向轴承滚道6和15a、15b。
在图2中示例的例子中，这些通道装置是数种类型的。首先，在径向防护件17a的内面和外径向面23a之间有轴向间隙22a，所述外径向面形成内轴向部分14a的环形缘。该间隙22a允许包含在环形储箱21a中的润滑剂出现。应当想到，间隙22a可以由限定在设置在缘23a上的肋之间的多个径向沟槽或者凹口替代。用于润滑剂的出现的其它通道装置在图2示出的示例性实施例中由形成在径向部分12a的厚度中的多个轴向通孔24a组成。每个孔24a与径向通道或管25a连通，所述径向通道或管25a由设置在径向部分12a的内径向面16a上的径向沟槽组成。径向通道25a的外末端与相应的通孔24a连通，并且其内末端与环形表面15a连通以直接导引润滑剂到轴承滚道15a处的球体3上。
在图2所示的例子中，分别形成在两个半圈2a、2b中的轴向孔24a和24b至少部分地彼此面对。径向通道25a和25b同样至少部分地彼此面对。这种安置，其可以通过在组装过程中的适当的定位或者通过设置在两个半圈2a、2b上的角分度装置(未示出)而得以维持，从而可以改善润滑。此外，它使得两个闭合空间21a和21b可以连通。但是，应当认识到，这样的安置并非必需的，每一个分别与径向通道25a、25b相关的孔24a、24b可以容易地不定位为彼此面对。
这样的滚动轴承的各个部件如下地进行安装。一旦球体3已经插入在保持架4的腔7中并且整体已经安装在内圈1上，两个半圈2a、2b就定位在一排球体3周围。壳体5在组装过程的这个阶段具有L形结构，形成轴向部分17c的外圆柱部分连接到形成径向防护件之一例如防护件17b的径向部分。一旦油脂已经布置在形成第一润滑剂储箱的空间21b中的屏蔽件17b上并且在半圈2b和内圈1之间，如此得到的壳体然后安装在半圈2a、2b上。油脂还布置在第二空间21a中以及在内圈1和外圈2之间的体积中。应当注意到，用于充填空间21a和21b的油脂可以不同于布置在内圈1和外圈2之间的接触球体3的油脂。一旦两个外半圈2a、2b已经在壳体5的L形结构中布置就位，壳体5的外圆柱部分就在与径向防护件17b相对的侧面上翻过来以形成与第一径向防护件相对的第二径向防护件17a并通过它们各自的外轴向部分11a和11b彼此抵靠地牢固保持两个半圈2a、2b。一旦组装过程完成，壳体5和两个外半圈2a、2b就界定出形成润滑剂储箱的环形闭合体积或者空间21a、21b。
在图2所示的例子中，润滑剂可以是定位在闭合空间21a、21b中的油脂。该油脂能够向着滚动轴承的内部分通过各个通道装置，如上所述的。该通道如上所述地形成，通过轴向间隙22a并通过通孔24a、24b以及径向通道25a、25b。使用的油脂的粘性可以根据要求容易地进行调节以使得在正常的工作温度下油脂能够通过上述的通道。
优选地，形成润滑剂储箱的空间21a、21b的内表面具有疏油衬套，其防止润滑剂粘著到内壁上从而促进油脂的输送。
在图3的实施例中的唯一的差别在于，存在由例如橡胶制成的圈形式的两个弹性部件26a、26b，用于施加轴向预载荷，其中在图3中相同的部件使用相同的附图标记。这些圈26a、26b的每一个安装在外轴向部分11a、11b的外径向缘18a、18b内。该部分11a、11b比图2的实施例中的短以使得允许弹性部件26a、26b容纳在一方面的缘18a、18b和另一方面的壳体5的径向防护件17a、17b之间。一旦壳体5已经如上所述地被压接，轴承滚道15a、15b和6预加载在球体3上以使得滚动轴承能够没有内间隙地运转。应当注意到，在这个例子中，为了保证该预载荷，内径向面16a、16b并不接触，与图2的实施例相反。轴承滚道同样可以通过利用轴向弹性波形垫圈轴承抵靠着外轴向部分11a、11b的缘18a、18b和壳体5的径向防护件17a、17b而预加载在球体上。
在图4的实施例中的与图2的实施例的唯一差异在于，存在径向连通孔27a、27b，其中在图4中相同的部件使用相同的附图标记。此外，在这个实施例中，径向通道25a、25b已经被去除而轴向孔24a、24b被保留。当然，作为变体形式，也可以保留径向通道25a、25b或者都去除孔24a、24b以及通道25a、25b。当孔24a、24b被保留时，它们优选地至少部分地彼此面对以为了保证两个闭合空间21a和21b之间的连通。
图5所示的实施例是图4所示实施例的变体形式，其中用作润滑剂储箱两个闭合空间21a、21b包含蜂窝状或者多孔的环形部件28a、28b，其充满与包含在原来布置在轴承滚道的内圈1和外圈2之间的油脂中的油相容的油。部件28a、28b用作海绵并且随着时间的推移能够释放润滑剂油，所述油然后如以住那样通过空间21a、21b和轴承的轴承滚道之间的如上所述的通道装置。部件28a、28b可能占据闭合空间21a、21b的全部或者仅其一部分。
图6示出另一个实施例，其中壳体5这次围绕两个内半圈1a、1b。在这个实施例中，外圈2是一体的，而形成内圈1的两个半圈1a、1b通过冲压金属片形成。该安置与图4所示的实施例一致，但是部件倒转的。这是因为在这个实施例中，正是外轴向部分11a、11b接触壳体5的轴向部分17e。环形部分13a、13b、夹持在一起的径向部分12a、12b以及内轴向部分14a、14b能够被认识到。闭合空间21a、21b分别界定在两个半圈1a、1b和壳体5的径向防护件17a、17b之间。包含在用作润滑剂储箱的闭合空间21a中的润滑剂经由间隙22a、轴向孔24a和径向通道25a通过。包含在闭合空间21b中的润滑剂以相同的方式通过相同的通道装置。当然，图3-5的实施例的变体形式可以应用到该倒转的安置。
在图6所示的实施例中，内圈通过两个半圈1a、1b形成为运转中滚动轴承的旋转部分是有利的。这是因为，在这种情形下，当滚动轴承转动时，包含在两个用作润滑剂储箱的空间21a、21b中的润滑剂受到离心力并趋于朝向着轴承的轴承滚道扩散通过径向通道25a、25b以及通过间隙22a、22b。
图7所示的实施例不同于前面的实施例，唯一之处在于这样的事实，即轴承的两个圈1和2具有相同的结构。换句话说，作为轴承内圈的圈1与图6所示的实施例的一致。它被第一壳体5a围绕。用于轴承部分的第二圈2与图2所示的一致。它被第二壳体5b围绕。各个径向防护件17a、17b和17c、17d彼此面对，具有径向缝隙26。在这个实施例中，滚动轴承因此具有用作润滑剂储箱的四个闭合空间。也就是说，空间21a和21b通过外圈2的两个部分2a和2b的每一个界定，空间21c和21d通过内圈1的两个部分1a和1b的每一个界定。在图7所示的实例中，而且，由两个壳体5a、5b的每一个和各个轴向部分14a、14b和14c、14d的环形缘之间的轴向间隙22a、22b界定的润滑剂通道能够被认识到。与径向通道或管25a、25b连通的轴向通孔24a、24b也能够被认识到，如在上面描述的实施例中的一样。
一般地，在上面描述的实施例的所有特征能够用于图7所示的实施例中。
针对在附图中所示的每一个实施例提及的特征和特性能够应用到其它实施例，而并不实质上改变本发明。尽管界定两个环形储箱的两个闭合空间已经在所示实施例中提供，但是，应当理解，单个储箱也可以作为一种变体形式而提供。半圈之一然后可以是一体的，润滑剂储箱通过另一半圈界定。
通过本发明，可以获得这样的滚动轴承，即它制造起来经济并且轻以及具有大的润滑剂储箱以使得它能够非常长时间的运转而无需再次润滑。
尽管本发明已经基于具有一排球体的球轴承示出，但是，应当理解，本发明可以应用到利用不是球体的滚动部件的轴承和/或多排滚动部件的轴承，而无需大的修改。本发明还可以应用到不同类型的球轴承，例如深沟槽轴承、角接触轴承或者自对齐轴承。

Claims (21)

1.一种滚动轴承，具有内圈(1)和外圈(2)以及至少一排由保持架(4)保持在设置于所述两个圈上的轴承滚道之间的滚动部件(3)，以及具有围绕所述圈的至少一个的环形壳体(5)，所述圈与所述壳体形成至少一个闭合空间(21a，21b)，润滑剂位于该闭合空间内，其特征在于，所述圈是由所述壳体(5)围绕的两个部分(2a、2b)组成，所述圈的两个部分的每一个与所述壳体界定闭合空间(21a，21b)，包括至少部分地彼此面对的轴向孔(24a，24b)的用于润滑剂的通道装置形成在所述圈的所述两个部分(2a，2b)的每一个的径向部分(12a，12b)的厚度中，并将所述两个闭合空间(21a，21b)连通。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述润滑剂是油脂。
3.如权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述润滑剂包含在安装在所述闭合空间(21a，21b)内的多孔部件(28a，28b)。
4.如权利要求3所述的滚动轴承，其中，所述润滑剂是油。
5.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，包括用于润滑剂通过所述闭合空间(21a，21b)和轴承滚道(15a，15b)之间的通道装置。
6.如权利要求5所述的滚动轴承，其中，所述通道装置包括与面对所述壳体(5)的径向防护件(17a，17b)间隔开的所述圈的径向表面部分(23a，23b)以使得留出轴向间隙(22a，22b)。
7.如权利要求5或6所述的滚动轴承，其中，所述通道装置包括形成在所述圈的厚度中的径向孔(27a，27b)。
8.如权利要求5或6所述的滚动轴承，其中，所述通道装置包括形成在所述圈的厚度中并与径向通道(25a，25b)连通的轴向孔(24a，24b)。
9.如权利要求8所述的滚动轴承，其中，所述径向通道(25a，25b)开口于所述圈的所述轴承滚道(15a，15b)。
10.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述圈的周边(11a，11b)接触所述壳体(5)的轴向部分(17c)。
11.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述圈的径向部分(18a，18b)接触所述壳体(5)的径向防护件(17a，17b)。
12.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述圈的所述两个部分是一致的。
13.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述轴向孔(24a，24b)与形成在所述径向部分的内面上的径向沟槽(25a、25b)连通。
14.如权利要求13所述的滚动轴承，其中，所述轴向孔(24a，24b)和所述圈的所述两个部分的所述径向沟槽(25a，25b)彼此面对。
15.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，弹性部件(26a，26b)安装在所述圈部分的每一个和所述壳体(5)的所述径向防护件(17a，17b)之间以使得在所述滚动部件上预加载所述两个圈部分。
16.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述圈的至少一部分通过切割和冲压金属片而形成，所述部分具有与所述壳体的轴向部分(17c)和径向防护件(17a)接触的外轴向部分(11a)、径向部分(12a)、界定轴承滚道的部分(15a)的环形部分(13a)和内轴向部分(14a)，所述闭合空间(21a)通过所述圈部分的所述部分和通过所述壳体的所述径向防护件(17a)界定。
17.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述闭合空间(21a，21b)的所述内壁具有橡胶衬套。
18.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，所述圈是所述轴承的所述外圈。
19.如权利要求1-17的任何一项所述的滚动轴承，其中，所述圈是所述轴承的所述内圈。
20.如权利要求1-17的任何一项所述的滚动轴承，其中，所述轴承的所述两个圈具有相同的结构，环形壳体围绕所述圈的每一个，这些圈与所述壳体的每一个形成至少一个闭合空间，润滑剂位于该闭合空间内。
21.一种电动机或发电机，包括根据前述任一权利要求所述的至少一个滚动轴承。
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