CN103089821A

CN103089821A - 用于圆柱形滚动体的径向保持架，尤其是滚针轴承保持架

Info

Publication number: CN103089821A
Application number: CN2012104333866A
Authority: CN
Inventors: 沃尔夫冈·富格尔; 沃尔克·普勒茨; 马丁·盖格纳; 耶斯科·耶克尔
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Fifth Schaeffler Investment Management & CoKg GmbH
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: US8702315B2; DE102011085713A1; US20130182989A1; CN103089821B

Abstract

本发明涉及用于圆柱形滚动体的径向保持架，其基本由两个限定径向保持架的轴向延伸的侧环和大量将这些侧环在外径处彼此连接的轮廓清晰的轴向接片组成，在轴向接片之间构成大量用于容纳圆柱形滚动体的兜孔。轴向接片各通过两个与侧环连接的轴向平直的端侧区段、两个倾斜于保持架纵轴线分布的居间区段以及轴向的中心区段构成，从而滚动体通过端侧区段的构造有倾斜的止推面的下棱边以及每个轴向接片的中心区段的上棱边径向地保持在径向保持架中。仅侧环具有用于径向保持架的原材料的材料厚度，每个轴向接片的平直的端侧区段构造有提高其强度的较大的材料厚度且每个轴向接片的轴向的中心区段构造有减少其离心力质量的比侧环的材料厚度更小的材料厚度。

Description

用于圆柱形滚动体的径向保持架,尤其是滚针轴承保持架

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的用于圆柱形滚动体的径向保持架，并且其尤其能够有利地实现为滚针轴承的保持架，该保持架针对带有非常高的转速的应用而设置。

背景技术

常规的滚针轴承是单列或双列的结构单元，其仅由径向保持架以及由大量滚针组成，并且尤其以相应于滚针的直径尽可能最小的径向的结构高度为特征。此外，滚针轴承具有高承载能力和高转动精度的支承，其也能够承受高离心力和加速力。这样的滚针轴承按类别地例如由EP 1262256A1公知并且基本上由两个限定径向保持架的轴向延伸的侧环以及由大量将所述侧环在其外径处彼此连接的轮廓清晰的轴向接片组成，在所述轴向接片之间构成大量用于容纳滚针的兜孔。在此，轴向接片各通过两个与侧环连接的轴向平直的端侧区段、通过两个倾斜于保持架纵轴线分布的居间区段以及通过轴向的中心区段构成，从而使得滚针通过端侧区段的构造有倾斜的止推面的下棱边以及通过每个轴向接片的中心区段的上棱边保持在径向保持架中。

因为这样的滚针轴承由结构决定地原则上适用于高转速，所以其尤其用于机动车辆中的自动变速箱的行星齿轮传动装置中的行星齿轮轴承以及用于内燃机中的连杆的曲柄销轴承和活塞销轴承。在新一代的自动变速箱中，发动机侧的输入转速越来越快并且传动比转速经常在此处于10000min^-1，然而如下被示出，即，由高转速产生的增加的负载强烈地导致径向保持架的轴向接片的平直的端侧区段的区域中的接片断裂进而导致滚针轴承的失效。作为对此的原因如下被辨识，即，径向保持架通过暂时起作用的极高的离心力如此强地负载，从而使得其轴向接片由于其自身质量向外弯曲并且在此引起滚针的制动并且在某些情况下甚至引起滚针的卡塞。结合滚针在端侧区段上的支撑力，则会发生径向保持架的轴向接片的平直的端侧区段的区域中的所提到的接片断裂，所述接片断裂导致滚针轴承的以及支承的行星齿轮的卡塞进而导致整个自动变速箱的故障。

因此，为了避免接片破裂而由DE 10 2008 026 562 A1作如下建议，即，构造在其中心区域中各带有延伸到侧环的外径大小的额外的部分区段的径向保持架的轴向接片的轴向的中心区段。通过该措施应实现如下，即，轴向接片的中心区段在高离心力负载的情况中支撑在轴承容纳部的内部侧面上，从而由此将轴向接片的弯曲降低到最小程度。

然而在实践中示出如下，即，利用这样的措施虽然能够减少在径向保持架上的接片断裂的频率，然而偶尔还是会发生这样的接片断裂。广泛的试验在此得出如下，即，对此的起因在特殊的兜孔几何形状中结合压制到平直的端侧区段的下棱边处的用于在轴向接片上的滚针的止推面的大小而可观察到。因为这些端侧区段如同径向保持架的侧环和轴向接片的其余区段那样构造有与原材料的材料厚度相应的统一的材料厚度，倾斜的止推面不具有针对滚针的平面式放置所必需的高度，而是滚针替代地仅在止推面的最下面的棱边处贴靠到轴向接片的端侧区段上。由此不仅在滚针的端部上而且也在径向保持架的轴向接片的端侧区段上产生增强的磨损，对此原因如下，即，在轴承运行中起作用的横向力通过滚针与轴向接片的中心区段的同时接触经由滚针的此时可能的杠杆力增强并且引入到轴向接片的端侧区段中。于是，作为结果出现了轴向接片的端侧区段的进一步磨损，所述磨损最终以径向保持架的所提到的接片断裂和由此产生的不良后果而告终。

发明内容

基于公知现有技术的解决方案的上述缺点，本发明的任务因此在于，设计一种带有圆柱形滚动体的径向保持架，利用该径向保持架可靠地避免轴向接片在高转速的情况中出现的接片断裂和由此产生的不良后果。

依据本发明，该任务在根据权利要求1的前序部分的径向保持架中如下地解决，即，仅侧环具有用于径向保持架的原材料的材料厚度，而每个轴向接片的平直的端侧区段构造有提高其强度的较大的材料厚度并且每个轴向接片的轴向的中心区段构造有减少其离心力质量的比侧环的材料厚度更小的材料厚度。

根据本发明构造的径向保持架的优选设计方案和改进方案在从属权利要求中进行描述。

此后，依据权利要求2在根据本发明构造的径向保持架中作如下设置，即，轴向接片的平直的端侧区段能够通过其增大的材料厚度构造有在滚动体分度圆方向上增大的用于滚动体的止推面。这意味着，通过端侧区段的材料强化除了提高轴向接片的强度的效果之外还额外地具有如下优点，即，在其下棱边处压制的用于滚动体的倾斜的止推面与带有统一的材料厚度的径向保持架相比在滚动体分度圆的方向上较深地延伸并且由此能够可靠地实现滚动体相对止推面的尽量的面接触。

根据权利要求3，如下是根据本发明构造的径向保持架的一种可选的设计方案，即，每个轴向接片的轴向的中心区段在其中心区域中额外地构造有突出到侧环的外径大小的部分区段。这样的措施尤其在带有较长的圆柱形滚动体的径向保持架中被证明是特别有利的，以便类似于根据DE 10 2008 026 562 A1的径向保持架那样，通过轴向接片能够利用突出的部分区段支撑在轴承容纳部的内部侧面上，避免轴向接片的横截面削弱的轴向中心区段在高离心力承载的情况中弯曲。

此外，依据权利要求4，根据本发明构造的径向保持架的特征还在于，即，轴向接片的居间区段由每个轴向接片的端侧区段的材料厚度均匀地逐渐变小到中心区段的材料厚度。这样的构造方案尤其在制造技术方面被证明是最有利的并且同时确保如下，即，所有作用到轴向接片的中心区段上的力经由居间区段均匀地导入轴向接片的端侧区段。

此外，根据权利要求5如下是依据本发明构造的径向保持架的一种适宜的改进方案，即，它构造成由带钢原材料制成的焊接的冲压弯曲件，其轴向接片的不规则的材料厚度通过型材轧制模制到该冲压弯曲件上。钢制径向保持架的这样的制造方式鉴于产生的制造成本被证明是最有利的，其中，如下也是可设想的，即，通过喷铸来制造由合成材料形成的这样的径向保持架。

最后，通过权利要求6还提出如下作为依据本发明构造的径向保持架的优选应用，即，它用于机动车辆中的自动变速箱的行星齿轮传动装置中的行星齿轮轴承或用于内燃机中的连杆的曲柄销轴承和活塞销轴承。在这些应用中，依据本发明的径向保持架的优点特别明显地产生作用，因为这里由转速造成的负载特别高。

总而言之，根据本发明构造的径向保持架因此相对于由现有技术公知的径向保持架具有如下优点，即，其轴向接片的特别地承载磨损的端侧区段适当地强化以及其轴向接片的特别地承载离心力的中心区段适当地削弱，由此可靠地避免了轴向接片在高转速的情况中出现的接片断裂和由此产生的不良后果。同时，轴向接片的端侧区段的强化使得在其下棱边处压制的用于滚动体的倾斜的止推面与带有统一的材料厚度的径向保持架相比能够较大地构造，从而由此确保滚动体相对止推面的低磨损的面接触。

附图说明

下面参照附图详细阐释根据本发明构造的径向保持架的优选实施方式。其中：

图1示出了穿过根据本发明构造的径向保持架的横截面；

图2示出了根据图1的穿过根据本发明构造的径向保持架的截面A-A；

图3示出了根据图2中的截面B-B的根据本发明的径向保持架的轴向接片的放大的视图；

图4示出了根据图2中的细节部分X的根据本发明的径向保持架的兜孔的放大的图示。

具体实施方式

由图1和图2示出用于圆柱形滚动体6的构造成滚针轴承保持架的径向保持架1的两个视图，其用于机动车辆中的自动变速箱的行星齿轮传动装置中的行星齿轮轴承或用于内燃机中的连杆的曲柄销轴承和活塞销轴承。该径向保持架1以公知的方式基本上由两个限定了径向保持架1的轴向延伸的侧环2、3以及由大量将这两个侧环2、3在其外径处彼此连接的轮廓清晰的轴向接片4组成，在轴向接片之间构成大量用于容纳圆柱形滚动体6的兜孔5。清楚可见地，轴向接片4在此各具有两个与侧环2、3连接的轴向平直的端侧区段4a、4b、两个倾斜于保持架纵轴线AK分布的居间区段4c、4d以及轴向的中心区段4e，从而使得滚动体6如图4中所示的那样通过端侧区段4a、4b的构造有倾斜的止推面7、8、9、10的下棱边以及通过每个轴向接片4的中心区段4e的上棱边11、12径向地保持在径向保持架1中。

此外，通过依据图2的穿过径向保持架1的轴向接片4的在图3中示出的截面B-B，可以清楚地看到，根据本发明在该径向保持架1中仅侧环2、3具有其原材料的材料厚度S1，而每个轴向接片4的平直的端侧区段4a、4b构造有提高其强度的较大的材料厚度S2并且每个轴向接片4的轴向的中心区段4e构造有减少其离心力质量的比侧环2、3的材料厚度S1更小的材料厚度S3。同样地由图3得知，轴向接片4的居间区段4c、4d由每个轴向接片4的端侧区段4a、4b的材料厚度S2均匀地逐渐变小到中心区段4e的材料厚度S3。如此构造的径向保持架1在此构造成由带钢原材料制成的焊接的冲压弯曲件，其轴向接片4的不规则的材料厚度S2、S3通过型材轧制模制到该冲压弯曲件上。因此，利用轴向接片4的特别地承受磨损的端侧区段4a、4b的适当的强化以及利用轴向接片4的特别地承受离心力的中心区段4e的适当的削弱可靠地避免了轴向接片4在高转速的情况中出现的接片断裂和由此产生的不良后果。同时，轴向接片4的平直的端侧区段4a、4b能够通过其增大的材料厚度S2（如在图4中可辨认出的那样)构造有向着滚动体分度圆TK增大的用于滚动体6的止推面7、8、9、10，从而由此确保滚动体6相对止推面7、8、9、10的低磨损的面接触。

附图文字

1 径向保持架

2 侧环

3 侧环

4 轴向接片

4a 4的端侧区段

4b 4的端侧区段

4c 4的居间区段

4d 4的居间区段

4e 4的中心区段

5 兜孔

6 滚动体

7 在4a处的止推面

8 在4a处的止推面

9 在4b处的止推面

10 在4b处的止推面

11 4e的上棱边

12 4e的上棱边

S1 2、3的材料厚度

S2 4a、4b的材料厚度

S3 4e的材料厚度

T_K 滚动体分度圆

A_K 保持架纵轴线

Claims

1.用于圆柱形滚动体的径向保持架，尤其是滚针轴承保持架，基本上由两个限定所述径向保持架(1)的轴向延伸的侧环(2、3)以及由大量将这两个侧环(2、3)在侧环的外径处彼此连接的轮廓清晰的轴向接片(4)组成，在轴向接片之间构成大量用于容纳圆柱形滚动体(6)的兜孔(5)，其中，轴向接片(4)各通过两个与侧环(2、3)连接的轴向的平直的端侧区段(4a、4b)、两个倾斜于保持架纵轴线(A_K)分布的居间区段(4c、4d)以及一轴向的中心区段(4e)构成，并且滚动体(6)通过端侧区段(4a、4b)的构造有倾斜的止推面(7、8、9、10)的下棱边以及通过每个轴向接片(4)的中心区段(4e)的上棱边(11、12)径向地保持在径向保持架(1)中，其特征在于，仅侧环(2、3)具有用于径向保持架(1)的原材料的材料厚度(S1)，而每个轴向接片(4)的平直的端侧区段(4a、4b)构造有提高其强度的较大的材料厚度(S2)，并且每个轴向接片(4)的轴向的中心区段(4e)构造有减少其离心力质量的比侧环(2、3)的材料厚度(S1)更小的材料厚度(S3)。

2.根据权利要求1所述的径向保持架，其特征在于，所述轴向接片(4)的平直的端侧区段(4a、4b)能够通过其增大的材料厚度(S2)构造有朝向滚动体分度圆(T_K)增大的用于所述滚动体(6)的止推面(7、8、9、10)。

3.根据权利要求1所述的径向保持架，其特征在于，每个轴向接片(4)的轴向的中心区段(4e)在其中心区域中额外地具有突出到所述侧环(2、3)的外径大小的部分区段。

4.根据权利要求1所述的径向保持架，其特征在于，所述轴向接片(4)的居间区段(4c、4d)由每个轴向接片(4)的端侧区段(4a、4b)的材料厚度(S2)均匀地逐渐变小到中心区段(4e)的材料厚度(S3)。

5.根据权利要求1所述的径向保持架，其特征在于，该径向保持架构造成由带钢原材料制成的焊接的冲压弯曲件，轴向接片(4)的不规则的材料厚度(S2、S3)通过型材轧制模制到该冲压弯曲件上。

6.根据权利要求1所述的径向保持架，其特征在于，该径向保持架用于机动车辆中的自动变速箱的行星齿轮传动装置中的行星齿轮轴承或用于内燃机中的连杆的曲轴销轴承和活塞销轴承。