CN102356247B - 具有分段的保持架的滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

具有分段的保持架(1)的滚动轴承，该保持架用于对滚动体(2)进行导向，所述滚动轴承包括一个内圈(3)，多个滚动体(2)能在该内圈上滚动，所述滚动体同样能在一个与内圈(3)同心的外圈(4)上滚动，并且所述滚动轴承包括一个保持架(1)，所述保持架由多个板条(11)和多个用于连接这些板条(11)的侧板(12)构成，这些板条均匀地分布在圆周上并且彼此平行地且与保持架(1)的纵轴线平行地取向，其中，两个板条(11)和两个侧板(12)牢固地相互连接成一个保持架区段(14)，该保持架区段形成一个用于对一个滚动体(2)进行导向的兜袋，并且所有保持架区段(14)成对地牢固地相互连接成一个自身封闭的保持架(1)。

Description

具有分段的保持架的滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种具有分段的保持架的滚动轴承，该保持架用于对滚动体进行导向，所述滚动轴承包括一个内圈，多个滚动体能在该内圈上滚动，所述滚动体同样能在一个与内圈同心的外圈上滚动，并且所述滚动轴承包括一个保持架，所述保持架由多个板条和多个用于连接这些板条的侧板构成，这些板条均匀地分布在圆周上并且彼此平行地且与保持架的纵轴线平行地取向。
背景技术
在滚动轴承中，滚动体如球、圆柱形滚子、锥体、针或桶形的环不仅在内圈的外侧上、而且在外圈的内侧上滚动，由此内圈和外圈能相对彼此转动。在对滚动轴承均匀地静态地加载时，载荷大致均匀地分布到所有滚动体上，从而这些滚动体不仅接触内圈、而且接触外圈。于是便获得在所有滚动体之间的均匀的距离。
但由于冲击式的载荷和/或不均匀的受热，载荷可能暂时集中到少量滚动体上，从而其它的当时承载少的滚动体可能不与一个圈接触并因而失去其在滚动轴承内部的位置并且撞击到另一滚动体上。于是两个滚动体相互摩擦并且可能被损坏。一旦由此产生轴承的不平稳的运行，其余滚动体也从其位置移位，彼此撞击并且同样被损坏。于是必须更换轴承。
为了避免这种情况，已知这样的保持架，所述保持架将不承载的滚动体保持在到其相邻滚动体的预定距离中。为此，所述保持架必须接触滚动体。根据实施方式的不同，保持架也支承在内圈或外圈上。
在各种情况下，所述保持架不仅遭受沿切向定向的力、而且也遭受沿径向方向的显著的力。因此，保持架也必须设计成相应稳定的。
每个保持架为每个滚动体形成一个所谓的兜袋，该保持架能将滚动体在该兜袋中导向。导向或者仅仅是松弛的，从而滚动体还能在兜袋内部略微运动。或者导向是如此牢固的，以致滚动体即使在将保持架从轴承中取出时仍由保持架保持。在这种情况下，保持架始终是复杂的需要耗费制造的部件。
为了降低制造耗费，在当前现有技术中已知不同的建议，来将保持架不是制造成一体的、而是制造成多个部件并将这些部件组装成一个完整的、自身封闭的、环形的保持架：
专利US6,666,585提出一种保持架，该保持架由两个环形的部件组装而成。外部的环包括开口，这些开口贴靠在滚动体的向外指向的一侧上，内部的环具有叉形的突起，这些突起贴靠到滚动体的内侧上。两个部件通过卡锁连接组装成一个完整的保持架。
虽然由此使各个部件的制造略微变容易，但保持架必须在铸造模具中制造并在能承接保持架整个直径的加工机床上继续加工和装配。
为了极大地减小这些组成部分的尺寸，专利DE 840175建议，每个滚动体由一个U形弯曲的金属板型材保持，该金属板型材具有一开口，滚动体的一部分伸进该开口中。相邻的U形的金属板型材分别以其臂相互接触。但没有明确设置在作为保持架区段的U形金属板型材之间的任意一种牢固的连接。因此，在滚动体之间保持必需的距离应当仅仅通过U形金属板型材的彼此松弛的排列实现，这些金属板型材这里被假想成是保持架区段。
该布置结构提供这样的优点，即U形的金属板型材仅能通过其臂的轻微的向内弯曲或向外弯曲而匹配于具有不同直径的滚动轴承。
但一个重要的缺点在于，它们仅能以很有限的程度吸收在对滚动体不均匀地加载时会出现的力。在强烈的载荷冲击时便可能缺少保持架的迫切必需的支承作用并且滚动体从其正确的位置中移出。即使当在此仅仅金属板型材弯曲时，它们也从此以后在其它元件上摩擦并且可能将轴承脂压出，由此滚动轴承很快失灵。
因此，前面刚提到的专利权的申请人在专利DE 874683中将所有U形的保持架区段通过一个环绕的坚固的钢圈相互连接，该钢圈装入在每个U形保持架区段的两个臂中的侧向缝隙中。
虽然前面很不稳定的保持架由此相对于沿径向方向作用的力承载能力好很多，但不利地由于该环而需要必须仔细地与相应轴承的直径协调的构件。
发明内容
在此背景下，本发明提出的目的在于，开发一种用于滚动轴承的分段的保持架，该保持架由多个用于容纳各一个滚动体的保持架区段构成，这些保持架区段能相互组装成封闭的不同直径的保持架。
作为所述目的的解决方案，本发明教导，两个板条和两个侧面牢固地相互连接成一个保持架区段，该保持架区段形成一个用于对一个滚动体进行导向的兜袋，并且所有保持架区段成对地牢固地相互连接成一个自身封闭的保持架。
本发明的决定性的特征因此在于，每个保持架区段为各一个滚动体准备好一个自己的兜袋，其中由两个板条和两个侧面形成一个框架状的元件，该元件包围滚动体。
与提到的现有技术不同，框架本身单独已经是相对稳定的结构组件。同样与所提到的现有技术相反，该结构组件牢固地并且在比较大的横截面积上与其它同样的结构组件连接并且封闭成环形的保持架。通过框架式的保持架区段本身牢固的构成以及通过保持架区段相互间牢固的连接，形成整体上非常坚固的并且能承载的保持架，该保持架即使在载荷冲击和峰值载荷的情况下也能将所有滚动体持久地保持在其位置中。
由于在两个保持架元件之间的能承载的连接，径向起作用的力能被从一个保持架区段传递到相邻的保持架区段上并且从那里传递到其它的保持架区段上，从而也能将短时间地从滚动轴承的内圈或外圈抬起的滚动体保持在其与相邻滚动体的正确的距离中。
保持架区段相互间的连接的承载能力通过侧板的本发明典型的设计来实现，所述侧板作为板形的元件沿着保持架区段的轴向方向明显比沿径向方向薄。因为每个侧板的端侧穿过每个邻接的板条的端部进一步延续，所以下一个连接在其上的侧板以其整个端面支承在其上。由此可以将绕每个保持架区段纵轴线的转矩继续传递到相邻的保持架区段上，而在两个保持架区段之间的角度不明显改变。因此即使在载荷冲击时也实现对滚动体的可靠的导向。
在所有实施方案中，侧板在其端侧上也与两个相邻保持架区段的侧板的端侧能承载地连接。通过所有保持架区段的连接，将所有侧板连接成一个环形的多边形，该多边形使保持架在必需的程度内稳定。
本发明优选，相邻的保持架区段在其板条上相互连接。作为实施方案，也可以仅经由侧板连接。
虽然可想到，各个保持架区段由单件组装而成，例如通过焊接或粘接的板条和侧板。但本发明优选，保持架区段成型为一体的注塑件、压铸件或其它铸件。
特别感兴趣的是，保持架区段由聚氨酯或聚邻苯二甲酰胺或聚醚酮(PEK)或聚醚醚酮(PEEK)或聚酰胺酰亚胺(PAI)或聚酰亚胺(PI)或酚醛树脂制成。这些塑料特别适合于滚动轴承保持架并且提供与滚动体的滑动摩擦特别小的优点。与金属相比，塑料成本经济很多。按照铸件，该铸件通常不必再进一步加工。塑料保持架能实现轴承的更高的运行平稳性并且即使在轴承没有润滑的情况下也还适合于紧急运行。
为了提高每个保持架区段的机械强度，可以给塑料混合玻璃纤维和/或其它纤维和/或玻璃球和/或其它填料。因此不仅显著提高机械阻力，而且还降低在塑料冷却时的收缩。特别是通过混合玻璃球，在塑料两个方向上的收缩大致相同地分布。
或者保持架区段也可以由金属制成，例如由被冲压和弯边的金属板制成。黄铜件也是可能的，这些黄铜件由各单件组装成一个保持架区段。或者保持架区段是一体的黄铜件。一种得到证实的用于保持架并且因而也用于保持架区段的材料还是灰口铸铁。须注意，由金属制成的保持架区段明显比由塑料制成的保持架区段昂贵。相对于滚动体的滑动摩擦比在塑料情况下差很多。唯一的优点是更高的机械稳定性。
在一种方案中，金属保持架区段的滑动特性可通过由塑料制成的滑动支承改善，所述滑动支承安置在保持架区段接触滚动体所用的那些面上。但这样的结构要求显著的额外耗费。
按照本发明的保持架区段的一个重要特征是与两个相邻保持架区段的能承载的并且还能负重的连接。作为连接，本发明优选，在每个保持架区段的第一板条的外侧中凹入成型有槽，并且在第二板条的外侧上一体成型有与所述槽互补的榫。
槽和榫的轮廓在通常情况下是任意的。一种很感兴趣的方案是槽和榫的燕尾形状。该连接能实现两个板条的相互贴靠的外表面的压紧并且因而也能实现传递由于径向力在保持架上产生的并且围绕保持架纵轴线起作用的转矩。
一种方案是槽的钥匙孔式的轮廓，与之互补的大致头式的轮廓插入该槽中。很多其它的具有侧凹的方案是可想到的。
在该方案和其它方案中，为了装配必须始终将两个要相互连接的区段沿着保持架的轴向方向插入彼此之中。作为对装配的便利，可以例如削尖榫的轮廓的一侧。
一种对此的替代方案是没有侧凹的槽，在该槽中大致在中心一体成型有凸舌，该凸舌能插入与之互补的在榫中心的凹陷中。一孔平行于保持架纵轴线地延伸穿过凸舌以及穿过榫的两部分，锁紧销或螺钉能插入该孔中。
代替螺纹连接，各个区段的其它连接也是可能的，例如粘接、熔焊、摩擦焊或者围绕整个保持架的紧固件例如箍圈。
本发明的另一重要特征在于，保持架区段能组装成具有不同直径的保持架。在最简单的情况下，为直径的小的变化充分利用各保持架区段的弹性，从而例如代替九个保持架区段而将十个区段组装成一个其直径便较大的圈，或者仅将八个区段相互连接成一个具有较小直径的保持架。通过在此施加到连接上的应力，连接元件即使在峰值载荷时也始终遭受一定的压力，从而连接面相互压紧并且因而保持架的稳定性得以提高。
但如果直径的变化应当更大，则本发明建议，在相邻保持架区段的板条之间插入中间楔，所述中间楔的连接面在保持架区段的外侧与板条互补地成型。如果这些中间楔以多种版本在其两个连接面之间带有不同角度地制造，则它们可以通过将总是相同的保持架区段与具有不同角度的中间楔组合而形成直径很小或很大的保持架。由此制造时的成本同样如在使用保持架时那样大大降低，因为要考虑的部件的数量极大地减少。
作为中间楔的替代方案，本发明建议，一个保持架区段的侧板延长超出两个板条之一并且以其延长部贴靠在相邻保持架区段的侧板上。在此在两个相互贴靠的侧板之间的不同角度是可调的。它们可以通过适合的连接而固定，从而将两个相邻的保持架区段以该角度紧固。
为了调节角度，可以设置多个卡锁连接，总是仅利用这些卡锁连接中的一个。于是有级的调节是可能的。中间值可以在保持架元件的弹性的范围内实现。一种替代方案是螺纹连接，另一种可能性是具有不同角度级别的细齿槽连接。两个相互贴靠的侧板或者通过侧板的相应变形和弹性分开在装配时压靠到彼此之上或者以螺纹连接和/或粘接来紧固。但也可想到所有其它已知的连接。
另一种替代方案是，每个保持架区段的两个板条彼此靠近设置并且甚至过渡到彼此之中。两个侧板便在两个端部铰接地与相邻保持架的侧板连接，其中在相互连接的侧板之间的不同角度是可调的。在该方案中，角度通过卡锁连接、螺纹连接、细齿槽连接或其它已知的连接来紧固。
在该方案中，保持架区段大致具有H形状。只有当两个区段组装在一起时，用于容纳滚动体的兜袋才形成。在此有意义的是，两个保持架区段相互间的偏转在被导向的滚动体的相应轴线上进行。两个保持架区段的所有区域便与相应的角度无关地具有到滚动体相同的距离并且因而也具有保持不变的导向性能。
一个保持架区段的每个方案包括一个用于一个滚动体的兜袋，该滚动体可以成型为球、圆柱滚子、锥体、针或者桶形的环。但对于滚动体的各种其它旋转对称的形状，也可以在保持架区段中成型与之部分互补的兜袋。
分段的保持架的原理可以不仅用到用于径向载荷的滚动轴承上，也可以用到用于轴向载荷的结构形式上和混合结构形式——所谓的斜肩轴承(径向推力轴承)上。按照本发明的分段的保持架也可以配置用于自动调心滚子轴承和用于双列滚动轴承。
附图说明
下面应当根据实施例详细地阐述本发明的其它细节和特征。但该实施例不应当限制本发明、而是应当仅仅阐述本发明。在示意图中：
图1示出一个保持架的局部的斜视图，
图2示出一个框架状的保持架区段的斜视图。
具体实施方式
这些图详细示出。
在图1中作为局部大致绘出一个保持架(1)的四分之一圆，该四分之一圆包括三件分别经由中间楔(15)相互连接的保持架区段(14)。每个保持架区段(14)对一个这里用虚线绘出的滚动体(2)进行导向。每个滚动体(2)在同样用虚线绘出的内圈(3)和外圈(4)上滚动。在图2中能非常好地看出，保持架区段(14)和中间楔(15)的连接由于每个保持架区段的侧板(12)的板形尺寸确定是如何坚固的。
在图1所示的实施例中能良好地看出，保持架区段(14)的侧板(12)具有略微的弯曲、但通过中间楔(15)的插入匹配于相对小的直径。为此，每个中间楔(15)的两个连接面(151)相互间形成一个锐角。在图1中能看出，保持架区段(14)经由槽(111)和榫(112)相互连接。在中间楔(15)的连接面(151)上也设置有与之互补的槽(111)和榫(112)。
在图1中能容易理解的是，保持架区段(14)和中间楔(15)能相应沿着轴向方向移动到一起。由于塑料的弹性，榫(112)的一定的过盈尺寸是可能的，从而该榫压入槽(111)中并且因而确保良好的配合和牢固的连接。
在图2中以斜视图绘出一个单个的保持架区段(14)。保持架区段(14)的指向内圈(3)的面设计成暗的。
能良好地看出两个侧板(12)，这两个侧板通过两个板条(11)相互连接。侧板(12)的本发明典型的设计变清楚，所述侧板沿着保持架区段的轴向方向明显比沿径向方向薄。同样变清楚的是，每个侧板(12)的端侧穿过板条(11)的端部进一步延伸，从而下一个连接在其上的侧板(12)能以其整个端面支承在其上。由此可以将绕每个保持架区段(14)纵轴线的转矩继续传递到相邻的保持架区段上，而在两个保持架区段之间的角度不明显改变。
图2示出在板条(11)的指向使用者的侧面中凹入成型有槽(111)。在相对的另一板条(11)的背离使用者的外表面上一体成型有榫(112)，该榫在图2中能在侧板(12)的延长部中看出。
附图标记列表
1 保持架，用于对滚动体2进行导向
11 保持架1的板条
111 槽，在板条(11)的外侧中
112 榫，在板条(11)的外侧中、与槽111互补
12 保持架区段14的侧板
13 保持架1的纵轴线
14 保持架区段，形成保持架1
15 在两个保持架区段14之间的中间楔
151 中间楔15的连接面
2 滚动体，在内圈3和外圈4上滚动
3 滚动轴承的内圈
4 滚动轴承的外圈

Claims (20)

1.滚动轴承，包括：
多个保持架区段，每个保持架区段包括围绕一个兜袋的周界与一对相对置的侧板牢固地连接的第一和第二板条，其中，在第一板条中形成有槽，在第二板条中形成有与该槽互补的榫；
多个滚动体，每个滚动体支承在所述保持架区段中的一个保持架区段的兜袋中并具有与这个保持架区段的第一和第二板条、榫的定向和槽的定向平行的转动轴线；和
其中为了将多个保持架区段连接成一个坚固的封闭的环形的保持架，这允许在相邻的保持架区段之间传递转矩，保持架区段(14)在其板条(11)上相互连接；其中，所述连接通过将各保持架区段(14)沿着保持架的轴向方向插入彼此之中而实现，这能实现两个相互贴靠的外表面的压紧并且因而也能实现在各保持架区段之间传递转矩。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，侧板(12)在其端侧上与相邻保持架区段(14)的侧板(12)的端侧相连接。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)成型为一体的注塑件或者压铸件或者其它铸件。
4.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)由聚氨酯或聚邻苯二甲酰胺或聚醚酮(PEK)或聚醚醚酮(PEEK)或聚酰胺酰亚胺(PAI)或聚酰亚胺(PI)或酚醛树脂或者其它塑料制成。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承，其特征在于，在塑料中加入玻璃纤维和/或其它纤维和/或玻璃球和/或其它填料。
6.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)由金属板或者黄铜或灰口铸铁或其它钢或者其它金属制成。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，在保持架区段(14)接触滚动体所用的面中的至少一个面上安置有由塑料制成的滑动支承。
8.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，在每个保持架区段(14)的第一板条(11)的外侧中凹入成型有槽(111)，并且在第二板条(11)的外侧上一体成型有与所述槽(111)互补的榫(112)。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，所述槽(111)和榫(112)的轮廓是燕尾形的。
10.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)的板条(11)和侧板(12)具有有限的弹性，该弹性允许相同的保持架区段(14)以不同的数量牢固地连接成一个自身封闭的环形的保持架(1)。
11.滚动轴承，包括：
多个保持架区段，每个保持架区段包括围绕一个兜袋的周界与一对相对置的侧板牢固地连接的第一和第二板条，其中，在第一板条中形成有槽，在第二板条中形成有与该槽互补的榫；
多个滚动体，每个滚动体支承在所述保持架区段中的一个保持架区段的兜袋中并具有与这个保持架区段的第一和第二板条、榫的定向和槽的定向平行的转动轴线；和
多个中间楔，每个中间楔都位于相邻的保持件区段之间并包括第一连接面和不与第一连接面平行的第二连接面，在第一连接面中形成有榫，在第二连接面中形成有槽；
其中为了将多个保持架区段连接成一个坚固的封闭的环形的保持架，这允许在相邻的保持架区段之间传递转矩，每个中间楔的第一连接面的榫被容纳在相邻的保持架区段的第一板条的槽内，并且每个中间楔的第二连接面的槽容纳相邻的保持件区段的第二板条的榫，其中，所述连接通过将各保持架区段(14)和中间楔(15)沿着保持架的轴向方向插入彼此之中而实现，这能实现两个相互贴靠的外表面的压紧并且因而也能实现在各保持架区段之间传递转矩。
12.根据权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)成型为一体的注塑件或者压铸件或者其它铸件。
13.根据权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)由聚氨酯或聚邻苯二甲酰胺或聚醚酮(PEK)或聚醚醚酮(PEEK)或聚酰胺酰亚胺(PAI)或聚酰亚胺(PI)或酚醛树脂或者其它塑料制成。
14.根据权利要求13所述的滚动轴承，其特征在于，在塑料中加入玻璃纤维和/或其它纤维和/或玻璃球和/或其它填料。
15.根据权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，保持架区段(14)由金属板或者黄铜或灰口铸铁或其它钢或者其它金属制成。
16.根据权利要求15所述的滚动轴承，其特征在于，在保持架区段(14)接触滚动体所用的面中的至少一个面上安置有由塑料制成的滑动支承。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，在每个保持架区段(14)的第一板条(11)的外侧中凹入成型有槽(111)，并且在第二板条(11)的外侧上一体成型有与所述槽(111)互补的榫(112)。
18.根据权利要求17所述的滚动轴承，其特征在于，所述槽(111)和榫(112)的轮廓是燕尾形的。
19.根据权利要求11至16中任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一连接面和第二连接面在其外侧分别与第一板条和第二板条互补地成型。
20.根据权利要求19所述的滚动轴承，其特征在于，在第一连接面和第二连接面之间具有不同角度的中间楔(15)的变型能与总是相同的保持架区段(14)组装成具有不同直径的保持架(1)。
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