CN101886671B - 滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于涡轮增压机的滚动轴承，该滚动轴承具有带环形内部面的外圈、带平行于所述内部面的外部面的内圈、滚动体保持架，该滚动体保持架由径向上布置在所述外圈与所述内圈之间的唯一的环形部件组成，该环形部件具有各一个平行于外圈内部面的保持架引导面和平行于内圈外部面的内表面以及具有分布在周向上的、闭合的滚动体接纳部并且具有容纳在所述滚动体接纳部中的滚动体。为设置液压减震和减小的摩擦，为了在外圈上更好地引导而在轴向上在环形段处延长的环形部件在保持架引导面的区域中除滚动体接纳部之外还设有至少一个径向凹处，该径向凹处可以通过保持架引导面中的穿孔、切口或槽来构成。

Description

滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种特别是用于涡轮增压机的滚动轴承，该滚动轴承具有带环形内部面的外圈、带平行于内部面的外部面的内圈以及滚动体保持架，滚动体保持架由径向上布置在外圈与内圈之间的唯一环形部件组成，该环形部件具有各一个平行于外圈内部面的保持架引导面和平行于内圈外部面的内表面以及具有分布在周向上的、闭合的滚动体接纳部，还具有容纳在滚动体接纳部中的滚动体。

背景技术

依据类属的滚动轴承具有外圈和内圈连同在内圈外圈之间滚动的滚动体，滚动体优选为球。滚动体通过滚动体保持架来定位。在此，滚动体保持架由坚固的环形部件组成，该环形部件带有在径向上加工出的滚动体接纳部。这种环形部件具有比较高的惯性，在外圈与内圈之间的相对转速发生变换时，这种环形部件的加速力和减速力必须通过滚动体来施加。在此，在滚动体接纳部处出现特别高的磨损。

在所谓的“外引导(Outer land guided)”滚动体保持架所用的质量减低的环形部件中，该环形部件具有在环形部件的轴向延伸上减小的环形部件宽度，对于这种环形部件，滚动体保持架在滚动体的背向压力角的侧上在径向上较大的直径上引导，也就是说，在环形部件的较宽的部分上引导，由于通过润滑剂流受阻引发的搅动损耗(Planschverlust)而出现显著的摩擦。

所谓的“内引导(inner land guided)”滚动体保持架带有如下的环形部件，在该环形部件中，保持架引导面在朝向压力角的侧上在径向上较小的直径上引导，虽然表现出较小的搅动损耗，但用于引导滚动体保持架的在空间上已缩窄的区域在此被缩窄，从而滚动体保持架很容易倾翻并且可能引起滚动轴承非圆形的运行。

因此，提出具有不对称结构的、用于扩大保持架引导面的环形部件，在这样的环形部件中，滚动体中心点的平面在轴向发生移位，从而形成两个带不同面的环形段，在这两个环形段中，较大的环形段被用作保持架引导面。这保证了滚动轴承更平稳的运行，其中，由于保持架引导面扩大，而必须考虑到依赖于粘度和速度的搅动损耗，该搅动损耗依赖于轴承发生润滑剂溢流而可能是明显的。

此外，DE10343881A1公知了如下的滚动体保持架，该滚动体保持架具有在背向压力角的侧上引导的、在外圈的较大直径上引导的保持架引导面。在此，在引导面上设至有用于容纳润滑剂的凹陷部。由于保持架引导面的较小的接触面，而发生滚动体保持架倾翻及滚动轴承不平稳的运行，尤其是在诸如涡轮增压机高速转动的应用中。此外，由于滚动体保持架倾斜于转动轴线地布置，搅动损耗是很高的。已公知的沟槽(Rillen)由于沟槽深度不足而不适于作为滚动体保持架相对于外圈的减震件。滚动体保持架的减震件在已公知的斜球轴承中，由于保持架引导面受限而是不可行的并且也并未设置。

发明内容

从现有技术出发，提出了：快速转动应用所用的滚动轴承，例如用在涡轮增压机或快速运行的电动机芯轴中的滚动轴承，即，这种滚动轴承在搅动损耗很小的情况下允许对滚动体保持架进行精准的引导，其中，滚动体保持架应当摩擦优化地构造并具备径向减震机构。

对此，设置有如下的滚动轴承，尤其是用于涡轮增压机或用在其他诸如电动机芯轴等中的快速运行的滚动轴承，该滚动轴承具有带环形内部面的外圈、带平行于内部面的外部面的内圈以及滚动体保持架。在此，滚动体保持架由径向上布置在外圈与内圈之间的唯一环形部件组成，该环形部件具有各一个平行于外圈内部面的保持架引导面和平行于内圈外部面的内表面以及具有分布在外周上的、闭合的滚动体接纳部，并且具有容纳在滚动体接纳部中的滚动体，从而，环形部件简单地表现为基本上设计为管状段的型体，将滚动体接纳部在径向上加工到该型体中。在此，为了形成对于滚动体保持架足够的保持架引导面，以如下方式不对称地进行构造，即，环形部件构成为两个沿穿过滚动体中心点划出的、垂直于滚动轴承的转动轴线的平面布置的轴向环形段，其中，保持架引导面设置在径向上较宽的环形段上。因此，滚动体关于环形部件的两个端侧由中心移位到端面上，该端面是不属于保持架引导面的端侧。在此，保持架引导面的端侧可引导直至滚动轴承的端面。为了通过保持架引导面实现环形部件相对于外圈内部面的摩擦优化且径向减震的效果，在滚动体接纳部之外设置至少一个凹处，通过该凹处在保持架面与内部面之间形成润滑膜，该润滑膜在与至少一个凹处共同作用下在外圈与环形部件之间发生径向震动的情况产生液压减震，从而滚动轴承在摩擦减小的情况下具有提高的运行平稳性。

为了容纳用于减震极大量的润滑剂，凹处平面式地分布在球引导平面上并且具有足够的深度。在此，凹处符合要求地布置并可以采用多种形状。所述凹处可以首要地依赖于环形部件的材料地(材料例如为合成材料、金属或陶瓷)以不同的制造方法，例如通过钻孔、腐蚀、压铸、冲压、锻压等方式，在生产环形部件时或事后制成。

按照一组优选实施例，所述至少一个凹处可表现为至少一个槽。例如可以设置有一个或多个轴向上彼此相距的、平行布置或交叉着的环形槽。这种环形槽在周向上的走向(Führung)可以是呈弧形的、有角的、多边形的等方式进行。所述一个或多个环形槽的截面例如可以是三角形的、多边形的或者是倒圆的。这种环形槽类型的减震表现是特别具有优势的，这是由于借助一个或多个呈环形槽形式的凹处可以调整出如下的摩擦，该摩擦相对于保持架引导面或保持架引导面的轴向宽度是呈线性的，其中，液压减震以相对于保持架引导面或保持架引导面的轴向宽度呈超线性的方式起效。

可选地或附加地，可以设置具有如下的槽，该槽不构成为环形槽，而是相对于转动轴线成不等于90°的角。特别的是该槽是相应地平行于转动轴线取向的轴向槽。其间，所有角度都是可行的，其中，所有槽可在周向上具有相同的取向。可选地，可将槽以不同的角度轮流地或交替地布置在周向上。也可以关于槽的表面在细长上倒圆地、呈多边形地或以自由形状来构造。以相同的方式可以改变槽的面积、槽的加工深度和/或截面。

槽可以在环形部件的两个端侧之间延伸。可选地，可设置有仅在保持架引导表面的轴向区域的延伸部。为此，至少一个槽可以至少通入滚动体接纳部中并且选择性地延伸直至环形部件的配属于保持架引导面的端侧。在此，槽可被接纳在滚动体接纳部的不同周向上。例如，槽能够以垂直于滚动体周向切线的角度与周向切线的角度之间的角度范围通入滚动体接纳部中。在环形部件的周向上可以例如交替地设置有不同的通入角。

在特别的实施方式中，相应于槽地，可以例如通过钻孔以分布在球引导面的周向上的方式设置有圆形盲孔。此外，相对于槽或盲孔另选地或附加地，可以设置有至少具有一个凹处，该凹处呈在环形部件整个厚度上实现的穿孔的形式。用于布置穿孔的、涉及穿孔的下列实施方案也以相同方式适用于盲孔。

在此，穿孔可以在环形部件中，尤其是在带保持架引导面的环形段中呈圆形、多边形或以自由形状来实施并且相应地通过钻孔、冲压或者脱模(werkzeugfallend)，例如借助压铸法来制造。在此，多个穿孔优选以规则地分布在周向上的方式来布置。根据优选实施例，穿孔可以是从球引导面的端侧出来的穿通部。可选地或附加地，可这样布置穿孔，即，穿孔的中心点和滚动体接纳部的中心点分别布置在环形部件的相同周向上。在此，按照优选的方式，穿孔的直径小于滚动体接纳部的直径。此外，不必须强制性地为每个滚动体接纳部都分配以相同周向方式布置的穿孔。

按另一种优选实施例，可以这样布置穿孔，即，滚动体接纳部的中心点和穿孔的中心点彼此在周向上交替，并且滚动体接纳部的周边与穿孔的周边在轴向上交叠。这样又给出了如下的布置方案，在该布置方案中，穿孔分别布置在一位于两个滚动体接纳部与分配给保持架引导面的端侧的区段之间的、假想的三角形中。

可以理解为，所提出的凹处的不同形状可相互组合。例如，可以沿着一个或多个环形槽以在周向上分布的方式来布置穿孔。

附图说明

下面，借助在图1a至9d中所示出的实施例对按本发明的滚动轴承进行详述。在此：

图1a以部分剖切图示出按本发明的滚动轴承，该滚动轴承具有滚动体保持架，该滚动体保持架具有布置于滚动轴承接纳部之间的穿孔，

图1b以部分展开部示出图1a所示的滚动体保持架，

图1c外观图示出图1a和1b所示的滚动体保持架，

图2a至2f示出具有不同于图1a至1c所示的穿孔实施方式的滚动体保持架，

图3示出带有呈盲孔形式的凹处的滚动体保持架，

图4a和4b示出带有设置在端侧上的穿通部的滚动体保持架，

图5a和5b示出带有环形槽的滚动体保持架，

图6a和6b示出带有环形槽并带有叠加式的、分布在周向上的穿孔的滚动体保持架，

图7a和7b示出带有两个轴向上彼此相距的环形槽的滚动体保持架，

图8a和8b示出带至少一个轴向槽的滚动体保持架，

图9a至9d示出带斜槽的滚动体保持架的不同实施方式。

具体实施方式

图1a示出按本发明的滚动轴承1的上半部的剖面图，该滚动轴承1实施为斜球轴承2。在外圈3与内圈4之间，在滚动轴承1的周向上布置有作为球6的滚动体5，并且由滚动体保持架7定位在从滚动体保持架7挖空的、分布在周向上的滚动体接纳部19中。外圈3具有内部面8并且内圈4具有外部面9，内部面8和外部面9相互平行地并且相对于斜球轴承2的转动轴线同轴地布置。在内部面8和外部面9之间，布置有作为单件式环形部件10的滚动体保持架7，其具有相对于内部面8和外部面9平行且同轴的保持架引导面11和内表面12，保持架引导面11和内表面12同样相互同轴地布置，从而环形部件具有管状段的形式。

环形部件10形成相对于外圈3的内部面8的保持架引导面11。在此，保持架引导面11布置在外圈3的朝向压力角的侧上，其中，与外圈3的球引导面13的半径相比，内部面8进而还有保持架引导面11具有更小的半径。因此，环形部件10形成为“内引导”的滚动体保持架7。

为确保该滚动体保持架7不会发生倾翻，如图1b的滚动体保持架7的部分展开部所表现的那样，保持架引导面11在轴向上延长。这是由环形部件10划分为两个环形段14、15而得到的，该划分借助通过球6的中心点划出的、垂直于滚动体保持架7及滚动轴承1(图1a)的转动轴线的平面16变得明显。在此，形成保持架引导面11的环形段15的轴向宽度D1大于环形段14的轴向宽度D2。通过球6在环形部件10中不对称的布置方案，可实现保持架引导面11与内部面8(图1a)在轴向上的交叠程度明显升高，由此便可避免环形部件10相对于内部面8倾翻的趋势，或至少减小倾翻的趋势。

保持架引导面11与内部面8(图1a)之间的由于保持架引导面11的轴向加宽而增加的摩擦又被减小，其方法是：在环形段15中设置有凹处17，在所示实施例中，凹处17通过环形部件10中在周向上分布的、圆形的穿孔18来形成。在所示实施例中，穿孔18在周向上交替地布置在滚动体接纳部19之间，其中，滚动体接纳部19的直径和穿孔18的直径在轴向上交叠，从而穿孔18分别布置在两个滚动体接纳部19和端侧和环形部件的端侧20之间的自由空间中。

在此呈穿孔18形式的凹处依照润滑剂在滚动轴承中的装填度来容纳相应数量的润滑剂并且除了产生减少摩擦的效应之外，还在外圈3(图1a)与环形部件10之间发生径向相对运动时，作为外圈3与环形部件10之间的液压减震机构，其中，所积聚的润滑剂被挤出并且又接着流动。

图1c以外观图示出图1a和1b的滚动体保持架7。环形部件10单件式地呈管状段形式地构成并可以由金属或合成材料(塑料)制成。与之相应地，滚动体接纳部19和穿孔18从径向外部冲裁而成或者已经在制造中借助压铸方法脱模而成。

图2a示出仅简要表示的斜球轴承2a的截面图。该斜球轴承2a直至滚动体保持架7a的实施方式都与图示1a的斜球轴承2相应。正如在图2a的部分剖面图中所得到地，凹处17a通过环形部件10a中的穿孔18a来形成，穿孔18a的中心点与滚动体接纳部19的中心点以同样的周向方式来布置。由滚动体保持架7a的部分剖面图产生穿孔18a的多种布置可行性，这些布置可行性下面在图2b至2f中借助部分展开部来示出。为此，图2b示出带圆形穿孔18a的环形部件10a，其中，为每个滚动体接纳部19配有各一个穿孔18a，相对于滚动体接纳部的直径，穿孔18a具有较小的直径。图2c中，穿孔18b呈多边形地构成，在此处呈正方形地构成。图2d中，穿孔18c具有多边不规则的形状，穿孔18c可以例如以其形状对于润滑剂的优选交换进行相应匹配。图2e示出在周向上交替布置的穿孔18a、18b。图2f附加于图2e的穿孔18a、18b地示出穿孔18d，该穿孔18d类似于图1b和1c的穿孔18并且在所示实施例中具有更小的直径并且未居中地布置在滚动体接纳部19之间，而是更靠近一个滚动体接纳部19。

图3示出环形部件10b的实施例，在该实施例中，与凹处17a不同的是未设置穿孔。而是将凹处17b形成为相应于穿孔18a布置的盲孔21。可以理解的为，盲孔21和之前图示的穿孔可互相混用并且可以互换。

图4a和4b以剖面图和部分展开部示出带凹处17c的环形部件10，凹处17c通过分布在周向上的切口22来形成，该切口22与环形部件10c的端侧20一起形成开放的结构。在所示实施例中，切口22呈圆形、带有以滚动体接纳部19的中心点的周向方式的中心点。在其他变动方案中，切口能够以其他形状和/或以相对于滚动体接纳部19在周向方向上偏移的方式来布置。

图5a和5b示出带凹处17d的环形部件10d，凹处17d构成为环形槽23。环形槽23在轴向上布置在端侧20与滚动体接纳部19之间。

图6a和6b中示出环形部件10e，在环形部件10e中，附加于环形槽23地在环形槽23的环形面上设置有分布在周向上的、此处呈圆形构成的穿孔18e，该穿孔18e的直径大于环形槽23的槽宽度。

图7a和7b示出如下环形部件10f，该环形部件10f带有两个轴向上彼此相距的环形槽23a，该环形槽23a相应于图6a、6b的环形槽23地布置。

图8a和8b示出带有凹处17e的环形部件10g，该凹处17e呈轴向槽24的形式来构成。该轴向槽24由环形部件10g的端侧20出发，指向滚动体接纳部19的中心点并分布在周向上。在此，可这样选择数目，即，仅一部分滚动体接纳部19与轴向槽相连。此外，轴向槽24在数量和布置方面能够以变动的方式设置在周向上。

图9a示出环形部件10h的部分剖面图，其中，凹处17e通过分布在周向上的斜槽25来形成，该斜槽25相对于滚动轴承的转动轴线成大于0°小于90°的角。按图9b至9d的部分展开部中所示的实施例选择，示出斜槽25的布置可行性。图9b示出由环形部件10h的端侧20出发偏心地朝向滚动体接纳部19取向的斜槽25，该斜槽25分别以相对于滚动体接纳部19相同的装置角(Anstellwinkel)α和分别以相对于端侧20相同的装置角β布置在周向上。与之不同地，图9c中的不同之处在于，斜槽25与斜槽25a交替地布置，这两个斜槽25、25a虽然具有相同的装置角β，但却在滚动体接纳部上在不同的位置通入并由此具有改变的装置角α。与之相对地，在图9d中，斜槽25和斜槽25b在周向上交替，其中，两个装置角α、β都是不同的。

可以理解的为，本发明的设想包括呈穿孔、盲孔和槽形式的各种凹处的组合。

附图标记列表

1   滚动轴承

2   斜球轴承

2a  斜球轴承

3   外圈

4   内圈

5   滚动体

6   球

7   滚动体保持架

7a  滚动体保持架

8   内部面

9   外部面

10  环形部件

10a 环形部件

10b 环形部件

10c 环形部件

10d 环形部件

10e 环形部件

10f 环形部件

10g 环形部件

10h 环形部件

11  保持架引导面

12  内表面

13  球引导面

14  环形段

15  环形段

16  平面

17  凹处

17a 凹处

17b 凹处

17c 凹处

17d 凹处

17e 凹处

18  穿孔

18a 穿孔

18b 穿孔

18c 穿孔

18d 穿孔

18e 穿孔

19  滚动体接纳部

20  端侧

21  盲孔

22  切口

23  环形槽

23a 环形槽

24  轴向槽

25  斜槽

25a 斜槽

25b 斜槽

α  装置角

β  装置角

D1  轴向宽度

D2  轴向宽度

Claims (15)

1.滚动轴承(1)，所述滚动轴承具有带环形内部面(8)的外圈(3)和带平行于所述内部面(8)的外部面(9)的内圈(4)及滚动体保持架(7、7a)，所述滚动体保持架(7、7a)由径向上布置在外圈(3)与所述内圈(4)之间的唯一的环形部件(10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h)组成，所述环形部件(10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h)具有各一个平行于所述外圈(3)的所述内部面(8)的保持架引导面(11)和平行于所述内圈(4)的所述外部面(9)的内表面(12)，以及具有在周向上分布的、闭合的滚动体接纳部(19)以及容纳在所述滚动体接纳部(19)中的滚动体(5)，其特征在于，所述环形部件(10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h)由两个沿着穿过所述滚动体中心点划出的、垂直于所述滚动轴承(1)的转动轴线的平面(16)布置的轴向的环形段(14、15)形成，其中，所述保持架引导面(11)设置在轴向上较宽的环形段(15)上，并且所述保持架引导面(11)除所述滚动体接纳部(19)之外还具有至少一个径向的凹处(17、17a、17b、17c、17d、17e)，并且所述较宽的环形段(15)借助所述径向的凹处(17、17a、17b、17c、17d、17e)液压地相对于所述外圈(3)减震。

2.按权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个凹处(17d、17e)是至少一个槽。

3.按权利要求2所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个槽是至少一个在所述保持架引导面(11)的周向上布置的环形槽(23、23a)。

4.按权利要求2所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个槽是至少一个轴向槽(24)。

5.按权利要求2所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个槽是以相对于转动轴线成大于0°且小于90°的角度布置在所述保持架引导面(11)上的斜槽(25、25a、25b)。

6.按权利要求2所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述槽中的至少一个布置在球引导面的端侧(20)与滚动体接纳部(19)之间。

7.按权利要求3所述的滚动轴承(1)，其特征在于，多个相同或不同的槽在所述周向上布置。

8.按权利要求5所述的滚动轴承(1)，其特征在于，至少两个斜槽(25、25a、25b)以相同或不同的装置角(β)通到所述滚动体接纳部(19)的各个相应的周边上。

9.按权利要求1至8之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个凹处(17b)包含在所述保持架引导面(11)的周向上分布的盲孔(21)。

10.按权利要求1至8之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个凹处(17、17a)由所述环形部件(10、10a)的在所述周向上分布的穿孔(18、18a、18b、18c、18d、18e)形成。

11.按权利要求10所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述穿孔(18、18a、18b、18c、18d、18e)呈多边形、圆形地构成和/或构成为自由形状。

12.按权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述至少一个所述凹处(17c)设置为从所述保持架引导面(11)的端侧(20)中切掉的切口(22)。

13.按权利要求10所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述穿孔(18a、18b、18c、18e)的中心点和所述滚动体接纳部(19)的中心点分别以相同的环形部件(10a)周向方式来布置。

14.按权利要求10所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述滚动体接纳部(19)的中心点和所述穿孔(18、18d)的中心点相互交替并且滚动体接纳部(19)的周边和穿孔(18、18d)的周边在轴向上交叠。

15.按权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述滚动轴承(1)特别用于涡轮增压机。