CN102472311A - 具有轴和滚针轴承的轴承系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种轴承系统，所述轴承系统包括：具有支承轴颈(2、3)的轴(1)；以及布置在支承轴颈(2、3)上的滚针轴承(9)，所述滚针轴承(9)具有保持架(16)以及容纳在该保持架(16)中的针滚子(11)，其中，支承轴颈设有经硬化的而且经精细加工的、用于针滚子的内滚道(10)，并且相对于邻接的轴区段(4、5、6、7)的轴向肩部(12、13)在径向上回缩，并且其中，轴向肩部充当配入轴向肩部之间的保持架的轴向端侧(14、15)所用的止推面，在此，设置有分布于内滚道两侧的并且分别以如下方式设定规格的凹进部(17、18)，即：在轴向肩部的整个圆周区域之上，轴向肩部彼此的轴向间距(D)明显大于内滚道的存在于轴向肩部之间的宽度(B1)。

Description

具有轴和滚针轴承的轴承系统
技术领域
本发明涉及一种轴承系统，所述轴承系统包括：具有支承轴颈的轴；以及布置在该支承轴颈上的滚针轴承，该滚针轴承具有保持架和容纳于该保持架中的针滚子，其中，支承轴颈设有用于针滚子的经硬化的而且经精细加工的内滚道，并且至少在部分圆周上相对于轴向肩部邻接的轴区段在径向上回缩，并且其中，轴向肩部充当配合在轴向肩部之间的保持架的轴向端部所用的止推面。
背景技术
这种轴承系统由发动机技术期刊MTZ 06/2008，第518-524页呈针式支承的不平衡轴形式作为内燃机的质量平衡传动装置的部件被公知。对于在那里在整个圆周上径向回缩的支承轴颈上的内滚道，在表面硬度和表面粗糙度方面提出了高要求，以便保证耐磨的而且在噪声方面可接受的滚动支承方案。
但是，对轴在支承轴颈处进行局部硬化时(一般通过对支承轴颈的感应加热进行)的热量输入可能致使在那里紧连着内滚道的轴向肩部的过度加热，这是因为热量由于支承轴颈几何尺寸而仅被不利地散发。这在轴向肩部和邻接的轴区段中带来了应力开裂的风险。
发明内容
本发明所基于的任务是：以尽可能小的消耗来改进开头所述类型的轴承系统，从而可以在工艺过程中执行对支承轴颈的热处理。
依据本发明，该任务以如下方式来解决，即，设置有在内滚道两侧分布的而且分别以如下方式设定规格的凹进部(Freistich)，即：在轴向肩部的整个圆周区域之上，轴向肩部彼此的轴向间距明显地大于内滚道的存在于轴向肩部之间的宽度。在对支承轴颈进行热处理期间，热量大部分经由凹进部散发，从而轴向肩部被以明显较小的程度加热。由此，开头所阐述的、出现应力开裂的风险明显降低。
在本发明的改进方案中，将轴构造为不平衡轴，所述不平衡轴具备相对于其旋转轴线偏心的重心，其中，内滚道相对于在负载区中加载给内滚道的不平衡负载基本上静止，并且其中，负载区分布于轴向肩部的明显小于360°且优选在170°与190°之间的圆周区域之内。与在开头所提及的现有技术不同地，即轴向肩部并未在整个圆周上构造有相应呈圆环状的轴向止推面，而是仅在局部在内滚道上的静态的负载区的区域中构造有圆环段状的轴向止推面。滚针轴承的保持架在该结构性设计方案中仍然以足够的程度在轴向上保持在支承轴颈上，与此同时，与负载区在直径上相对置的轴向肩部区段的取消使得不平衡轴有利地发生质量减少。
如由EP 1775484A1原则上公知的那样，不平衡轴的特别显著的质量减少以如下方式实现，即：内滚道具有在圆周上可变的宽度，并且自所述负载区出发在负载区外部明显地逐渐变细或者以局部为零的宽度在圆周上中断。具有被中断的内滚道的支承轴颈不具有呈圆形的横截面。而是可能的横截面形状是基于圆分区或圆扇段空缺的圆形横截面，或者可能的横截面形状是自由形状，就例如像在WO 2007/121861A1中所公开的那样。
在这些情况下有利的是，内滚道借助珩磨得到精细加工，因为对内滚道的有别于纯圆柱形的几何形状而言，精细抛光加工，例如砂带抛光(Bandfinishen)是不可用的或者不能毫无问题地使用的。在此，分布于内滚道两侧的凹进部以如下方式设定规格，即：不仅避免了进入轴向肩部中的过量的热量输入，而且在两侧在轴向方向上给出珩磨工具的对于均匀的加工结果所需的越程
Figure BDA0000126357940000021
就在精整工艺过程中的振动幅度而言，每侧至少2mm的宽度是有利的；视构件的尺寸和几何形状而定，凹进部宽度可以在两侧上同样明显更大地实施。
此外，可以设置为：内滚道的存在于轴向肩部之间的宽度大于针滚子的长度，其中，保持架由分布于圆周上的开口所贯通，这些开口在轴向上在针滚子的两侧分布。对于经注塑的塑料保持架的优选情况而言，这些开口可能是由于工具的原因而要求的，而对于金属保持架的情况而言，可以在重量、保持架宽度之上均匀的质量分布以及针滚子的经改进的油雾润滑方面获得优点。
附图说明
本发明的其它特征和设计方案由后面的说明书和附图而获得，其中，示出了依据本发明的轴承系统的实施例。其中：
图1以透视视图示出不带滚针轴承的不平衡轴；
图2以放大的细节示出了两个支承轴颈中的一个；以及
图3示出了依据图2的、带有在装配于其上的滚针轴承的支承轴颈。
具体实施方式
图1示出了用于质量平衡传动装置的不平衡轴1，该质量平衡传动装置用于使呈四缸串联构造形式的内燃机的第二系统的自由惯性力和惯性力矩得到平衡。质量平衡传动装置在该情况下包括两个这样的不平衡轴1，这两个不平衡轴1以两倍的曲轴转速沿相反方向旋转。出于简化视图的目的，用于驱动不平衡轴1所需的加装部件(例如链轮或者齿轮)缺省。
经润滑的不平衡轴1具有两个在横截面中呈圆形的支承轴颈2和3，这两个支承轴颈2和3被以感应方式加以硬化，并且内燃机中的不平衡轴1在径向上滚动支承在这两个支承轴颈2和3上。分别在两侧与支承轴颈2、3相邻接的轴区段4至7被构造为未经硬化的偏心区段，从而使不平衡轴1相对于其旋转轴线8(见图2)是偏心的，并且具有产生不平衡性的重心。
图2和3以经放大的视图示出了支承轴颈2，其带有装配于支承轴颈2上的滚针轴承9，抑或不带装配于支承轴颈2上的滚针轴承9，其中，下面的阐释内容同样适用于支承轴颈3。支承轴颈2设有用于滚针轴承11的经精细加工的而且这里被珩磨的内滚道10，并且支承轴颈在大约为180°的部分圆周上相对于邻接的轴区段4、5的轴向肩部12和13回缩。轴向肩部12、13充当用于滚针轴承9的以16标示的保持架的轴向端侧14和15的呈圆环段状的止推面，该滚针轴承9以很小的轴向余隙配入轴向肩部12、13之间。分布于内滚道10两侧的凹进部17和凹进部18就其宽度方面而言以如下方式设定规格，即：在轴向肩部12、13的整个圆周区域上，这些轴向肩部12、13彼此的轴向间距D明显大于内滚道10的存在于这些轴向肩部之间的宽度B1。
支承轴颈2的该结构性设计方案一方面使得：在对内滚道10进行感应加热时经由凹进部17、18实现了足够高程度的热量散发，并且轴向肩部12、13基于大大提高开裂应力稳定性而在热学方面得到保护。另一方面，这里大约3mm宽的凹进部17、18实现了对于用于精细加工内滚道10的、在末端位置中轴向超出的珩磨工具而言足够的越程。
如进一步在图2中说明的那样，内滚道10在不平衡轴1旋转时，被以连带旋转的不平衡负载来加载，从而在内滚道10上构成了(与动态效应不同)静态的，也就是相对于旋转中的内滚道10静止的负载区19，其如通过加点示出的表面区段来标示的那样。负载区19分布在轴向肩部12、13的180°部分圆周之内，并且相对于轴向肩部12、13对称地分布。内滚道10在负载区19之外的小负载实现了内滚道10具备在圆周上可变的宽度的构型方案，方式为：内滚道10由负载区19出发在负载区19之外以宽度B2明显地逐渐变细。
在图3中装配于支承轴颈2上的所示的滚针轴承9这样实施，即：在负载区19的区域中，内滚道10的宽度B 1大于针滚子11的长度，而该关系针对宽度B2而言是反过来的。基于尽可能均匀的质量分布、对针滚子11改善的油雾润滑以及省去重量的原因，被沿纵向切口的而且被夹紧到支承轴颈2上的塑料保持架16被两行地由开口20贯通，这些开口20在轴向上分布在针滚子11的两侧。
附图标记列表
1不平衡轴
2支承轴颈
3支承轴颈
4轴区段
5轴区段
6轴区段
7轴区段
8旋转轴线
9滚针轴承
10内滚道
11针滚子
12轴向肩部
13轴向肩部
14轴向端侧
15轴向端侧
16保持架
17凹进部
18凹进部
19负载区
20开口
D轴向肩部的轴向间距
B1在轴向肩部之间的内滚道宽度
B2在逐渐变细的区域中的内滚道宽度
L针滚子的长度

Claims (6)

1.轴承系统，所述轴承系统包括：具有支承轴颈(2、3)的轴(1)；以及布置在所述支承轴颈(2、3)上的滚针轴承(9)，所述滚针轴承(9)具有保持架(16)以及容纳于所述保持架(16)中的针滚子(11)，其中，所述支承轴颈(2、3)设有经硬化和经精细加工的、用于所述针滚子(11)的内滚道(10)，并且至少在部分圆周上相对于邻接的轴区段(4、5、6、7)的轴向肩部(12、13)在径向上回缩，并且其中，所述轴向肩部(12、13)充当配入所述轴向肩部(12、13)之间的所述保持架(16)的轴向端侧(14、15)所用的止推面，其特征在于，设置有分布于所述内滚道(10)两侧的而且分别以如下方式设定规格的凹进部(17、18)，即：在所述轴向肩部(12、13)的整个圆周区域之上，所述轴向肩部(12、13)彼此的轴向间距(D)明显大于所述内滚道(10)的存在于所述轴向肩部之间的宽度(B1)。
2.根据权利要求1所述的轴承系统，其特征在于，所述轴(1)构造为不平衡轴，所述不平衡轴具有相对于所述不平衡轴的旋转轴线(8)偏心的重心，其中，所述内滚道(10)相对于在负载区(19)中加载给所述内滚道(10)的不平衡负载基本上静止，并且其中，所述负载区(19)分布于所述轴向肩部(12、13)的明显小于360°的圆周区域之内。
3.根据权利要求2所述的轴承系统，其特征在于，所述轴向肩部(12、13)的所述圆周区域大于170°并且小于190°。
4.根据权利要求2所述的轴承系统，其特征在于，所述内滚道(10)具有在圆周上可变的宽度(B1、B2)，并且所述内滚道(10)由所述负载区(19)出发在所述负载区(19)之外，明显地逐渐变细或者以局部为零的宽度在圆周上中断。
5.根据权利要求1所述的轴承系统，其特征在于，所述内滚道(10)借助珩磨来加以精细加工。
6.根据权利要求1所述的轴承系统，其特征在于，所述内滚道(10)的存在于所述轴向肩部(12、13)之间的宽度(B1)大于所述针滚子(11)的长度(L)，其中，所述保持架(16)由在圆周上分布的开口(20)贯通，所述开口(20)在轴向上分布在所述针滚子(11)的两侧。
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