CN103998798A - 轴承外环 - Google Patents
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Abstract
滚子轴承组件(10)包括环形外环(22),所述环形外环具有滚道(24)、一对相对的凸缘(30)、以及一对肩部(32),每个肩部(32)设在相应凸缘(30)和相应的滚道(24)边缘之间,滚子保持器(12)限定数个滚子兜孔(16),以及数个滚子(14),每个滚子(14)设在相应滚子兜孔(16)中。每个所述肩部(32)与相应的滚道(24)边缘形成环形脊部(32a)。
Description
技术领域
本发明基本上涉及滚子轴承。更特别地,本发明涉及具有两件式外环的径向滚子轴承。
背景技术
通常,对于已知的包括具有凸缘的外环的径向轴承,凸缘与环的滚道具有实质上相同的宽度。这样,当构造成品环时,凸缘可被弯曲到一般横向于滚道的其最终位置,损坏滚道的风险减小。但是,有时需要比凸缘所需厚度实质上更厚的滚道,例如在需要将低碳金属构成的滚道碳化处理的时候。在这些情况下,凸缘厚度与滚道厚度类似地增加的情况下,当凸缘被弯曲到其最终位置时损坏滚道的风险增加。而且,在其中凸缘的厚度保持不变而滚道的厚度增加的已知的环中,这种风险也存在,从凸缘到滚道的过渡通常是逐渐且连续的,导致在凸缘弯曲时应力转移到滚道的风险增加。
本发明认识到并且致力于现有技术结构的以上或其它问题。
发明内容
根据本发明所述的滚子轴承组件的一个实施方式是滚子轴承组件,包括环形外环,所述环形外环具有滚道、一对相对的凸缘、以及一对肩部,每个肩部设在相应凸缘和相应的滚道边缘之间。滚子保持器限定用于数个滚子的数个滚子兜孔,每个滚子设在相应滚子兜孔中。每个所述肩部与相应的滚道边缘形成环形脊部。
根据本发明所述的滚子轴承组件的另一实施方式是与具有数个滚子的轴承组件一起使用的外环,包括环形滚道,所述环形滚道具有内表面、外表面以及一对在它们之间延伸的相对边缘,每个所述边缘有从其内表面到其外表面所测得的第一宽度,一对环形肩部,每个肩部具有邻近所述环形滚道的相应边缘设置的近端和从此向外延伸的远端,以及一对凸缘,每个所述凸缘具有邻近相应肩部的远端的近端、从此向外延伸的远端、内表面和外表面,每个所述凸缘的近端有从其内表面到其外表面所测得的第二宽度。所述第一宽度大于所述第二宽度并且在所述肩部的内表面和所述滚道的内表面的交叉处形成环形脊部。
根据本发明所述的滚子轴承组件的又一实施方式是制造用于轴承组件的环形环的方法,包括,在一件金属上进行轧制过程,然后产生具有滚道的第一衬垫和从滚道的相对边缘向外悬垂的一对凸缘,每个所述凸缘的最大宽度小于所述滚道的最小宽度,在第二件金属上进行轧制过程,然后产生具有滚道的第二衬垫和从滚道的相对边缘向外悬垂的一对凸缘,每个所述凸缘的最大宽度小于所述滚道的最小宽度,将每个所述凸缘相对于所述滚道弯曲直到每个所述凸缘实质上横向于所述滚道,以及将所述第一衬垫的相对端部与所述第二衬垫的相对端部相邻布置,从而形成环形环。
并入说明书并且构成说明书一部分的附图表示本发明的一个或更多个实施方式并且与说明书一起解释本发明的原理。
附图说明
参考附图,在说明书中向本领域技术人员阐明了本发明的完整可行的公开,包括其最佳实施方式,其中:
图1是根据本发明实施方式所述的滚子轴承组件的透视图;
图2A是图1中所示的滚子轴承组件的第一衬垫的透视图;
图2B是图1中所示的滚子轴承组件的第二衬垫的透视图;
图3是图1中所示的轴承组件的单件式开口保持器的透视图;
图4是图1中所示的滚子轴承组件沿直线4-4的横截面图;
图5是在凸缘被弯曲到其最终位置之前的图1中所示的滚子轴承组件第一衬垫的横截面图;
图6是根据本公开的可替代实施方式所述的衬垫的横截面图;
图7是根据本公开的可替代实施方式所述的衬垫的横截面图;
图8是根据本公开的可替代实施方式所述的衬垫的横截面图;
图9A和9B是图1中所示的滚子轴承组件的第一衬垫和第二衬垫之间的接头的内侧视图和侧视图;
图10是根据本公开的可替代实施方式所述的衬垫的横截面图;
图11是图2B中所示的第二衬垫沿直线11-11的横截面图;
图12A和12B是根据本公开可替代实施方式的衬垫的横截面图;
图13A和13B是根据本公开可替代实施方式的衬垫的横截面图;
图14是图1所示的滚子轴承组件的进一步包括装配夹子的横截面图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记意在表示根据本公开的发明的相同或相似的构件或元素。
具体实施方式
现将具体参考目前优选的实施方式,在附图中说明一个或更多个实例。每个实例是以本发明解释性的方式给出的,并非是限制性的。事实上,对于本领域技术人员明显的是,本发明可以进行修改和变动,而不脱离其范围和实质。例如,作为一个实施方式的一部分表示和描述的特征可用于另一个实施方式从而产生出又一实施方式。因此,本发明意在包括在所附权利要求及其等价的范围内的修改和变体。
现参考附图,图1至3表示根据本发明所述的滚子轴承组件10。滚子轴承组件10包括限定滚道24的外环22、限定数个滚子兜孔16的滚子保持器12、以及数个滚子14,每个滚子14被保持在相应的滚子兜孔16中。外环20包括第一衬垫22a和第二衬垫22b,每一个包括相应的滚道24的部分、设在其相对侧上的一对凸缘30、以及设在相应的滚道部分的相对的端部上的阳性波纹40和阴性波纹44。如最优从图1所示,阳性波纹40配置成被阴性波纹44配合地接收。在所示实施方式中,滚子轴承组件10包括单件式开口保持器12。但是,可替代的实施方式可包括两件式保持器、不开口单件式保持器、无保持器,例如具有滚子的“完全补足(fullcomplement)”,或者其它保持器构造。
另外参考图4和5,从它们的内表面到外表面测得,外环20的滚道24(X)实质上比相对的凸缘30(Y和Z)的任一个更厚。优选地,通过在冲压过程之前采用轧制过程从而分别预处理第一衬垫22a和第二衬垫22b,构型得以实现。如最优从图5所示,在冲压过程之前,轧制过程导致衬垫具有从滚道24的相对侧向外悬垂的一对凸缘30,以及设在每个凸缘30的近端和滚道24的各侧之间的肩部32。每个肩部32形成不同厚度的滚道24和凸缘30之间的过渡,并且用于使滚道24免受由于在凸缘30成形时用的压弯过程所产生的应力的影响。优选地,每个肩部32限定了与滚道24的相应边缘结合的环形的脊部32a。而且,每个肩部32还在滚道24和相应凸缘30之间形成连续的、环形的凹陷表面。每个凸缘30相对于滚道24所减小的厚度、加上相应的肩部32的结构,允许凸缘以较小的妨碍外环10的一体性可能性向滚子轴承组件10的孔弯曲。注意到,虽然前述优选的方法包括轧制过程,但是本发明可替代的实施方式不限于需要轧制过程的方法。
凸缘30限制保持器12沿着平行于滚子轴承组件10的纵长中轴线的滚道24的运动,并且提高第一衬垫22a和第二衬垫22b的结构刚度。另外,每个凸缘30的远边36包括一个或更多个缺口(scallops)38以方便润滑。更具体地,如图1所示,缺口38提供了允许润滑剂更易进入滚子轴承组件10、进而到达滚子14的间隙,这对于飞溅润滑环境的应用(即,汽车凸轮轴)是更加优选的。另外,在制造过程或成形过程中,缺口38有助于凸缘30的弯曲。更具体地,缺口38减轻了在成形过程中如果不被约束可能会弯曲以扣住的位置的应力。另外,应力被减轻,其此外可能当弯曲凸缘30时,在滚道24上产生的,从而潜在地导致对于滚道的损坏。
如上所述,如图4中所示,薄凸缘30的利用有助于使用更宽滚道24。如由(X)所示的更宽或更厚的滚道24允许在匹配位置增加的表面面积,更具体地是指第一衬垫22a和第二衬垫22b的阳性波纹40和阴性波纹44。相对于现有设计,增加的表面面积允许当前设计处理在存在不同的膨胀率的时候所需的高夹紧应力,例如在不同材料在较大温度范围工作的汽车应用中。另外,比起可能使用更薄的滚道,滚道24增加的厚度(X)在碳化期间能够支撑更深的外层,当使用低碳材料时这是有利的。在例如采用曲柄轴的高接触应力应用中,更深外层的使用提供了各种优势。
现参考图6,示出了根据本发明所述的衬垫22的可替代实施方式。衬垫22与前述实施方式主要不同在于滚道24包括成形表面。成形滚道24是所期望的,以便获得用于滚动轴承组件的最佳的应力剖面,所述滚动轴承组件被用在轴承中心线和所支撑的轴可能未对准的应用中。滚道24的轮廓被塑造的量是可变的,取决于滚动轴承组件的应用。
如图7所示,除了相对于滚道减少凸缘30的厚度并且给滚道24提供成形轮廓之外,在压装配之前使用滚轧机允许多个沟槽结构滚压到衬垫中。如图7所示,环形沟槽27形成在滚道24的顶部表面,因而形成第一滚道24a和第二滚道24b,例如可与双排保持器使用。而且,如图8所示,环形沟槽29可形成在衬垫22的外表面28上以支撑例如位置构件、抗旋转构件、润滑端口等物件。
如上所述,如图9A和9B所示,第一衬垫22a和第二衬垫22b的每一个包括设在它们相对端部的阳性波纹40和阴性波纹44,从而允许两个衬垫配合并且形成用于滚子14的从一个衬垫跨越到另一个的逐渐过渡。另外,第一衬垫22a和第二衬垫22b的阳性波纹40的引入点42以及阴性波纹44的后沿点46都包括在它们表面上的斜角,以便容纳滚子14从一个衬垫到另一个的过渡。另外,围绕阳性波纹40和阴性波纹44的周界的边缘43分别是倾斜的以便减小第一衬垫22a和第二衬垫22b不对准的可能性,从而减小高应力点的可能性和/或过渡的噪声。如图1所示,凸缘30不是关于外环20的整个周界连续的。相反地,分别在阳性波纹40和阴性波纹44附近存在空隙39。空隙39还分别减少第一衬垫22a和第二衬垫22b的不对准的可能性,并且提供额外的间隙,有助于润滑轴承组件。
现参考图10和11,示出本发明的抗旋转构件。在现有设计中,挤压的孔通常用于产生突出穿过衬垫后部的构件。然后该构件可被用于与其中安装有滚子轴承组件的壳体中的孔对准从而防止组件旋转。但是,已知的是,这种推挤在相应衬垫中产生应力,会引起变形并且导致高局部应力、过早失效以及噪声。根据本发明,使用半冲孔过程,每个衬垫22的更厚的滚道24有助于形成抗旋转构件。如图10中所示,抗旋转构件48通过半冲孔过程形成。另外,如图11中所示,在滚子轴承组件需要加压润滑的应用中,润滑孔49可形成在抗旋转构件48中。
现参考图12A和12B,,通过在邻近于滚道24的任一个肩部32上切割一尖部41,可实现另一个抗旋转构件。优选地,如图12A所示,在将凸缘30相对于滚道向内弯曲到其最终位置之前,通过切割过程局部地产生尖部41。随着相应的凸缘30向内弯曲,使得尖部41从衬垫向外突出更长距离,如图12B所示。然后尖部41被接收在相应壳体中例如通过磨削所形成的兜孔中,从而防止衬垫相对其旋转。
现参考图13A和13B,示出尖部41的可替代的构造。注意到,所示尖部41与图12A和12B中的差别仅在于,尖部的连接端部或基部与滚道24的脊部32a是横向的,而不是如图12A和12B中那样平行的。
前述衬垫设计提供了若干可能性,能够使滚子轴承组件10装入应用壳体的总装配更加容易。如图14所示,塑料或钢制成的装配夹子60包住衬垫周围从而保持衬垫中的保持器12和滚子14。夹子60被用于与两件式开口保持架和滚子一起使用。通过将保持器12和滚子14固定在衬垫22中,滚子轴承组件10可作为一件式单元装配到开口壳体中,如在曲柄和凸轮应用中所见到的。这在节省总装配时间和金钱方面是有益的并且仅需要在装配时去掉夹子。也可以做成可循环夹子。
虽然以上描述了本发明的一个或更多个优选的实施方式,但是本领域技术人员应当理解的是,可对本发明进行各种修改和变化而不脱离其范围和实质。例如,衬垫的可替代实施方式可包括彼此厚度不同的凸缘、不包括凸缘等等。本发明意在涵盖这些落在所附权利要求及其等价的范围和实质内的修改和变化。
Claims (19)
1.滚子轴承组件,包括:
环形外环,所述环形外环具有滚道、一对相对的凸缘、以及一对肩部,每个肩部设在相应凸缘和相应的滚道边缘之间;
滚子保持器,所述滚子保持器限定数个滚子兜孔;以及
数个滚子,每个滚子设在相应滚子兜孔中,
其中每个肩部与相应的滚道边缘形成环形脊部。
2.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,其中:
内滚道限定其内表面和外表面之间的第一宽度,每个凸缘限定其内表面和外表面之间的第二宽度,并且所述第一宽度大于所述第二宽度。
3.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,其中:
每个所述滚道的边缘限定其内表面和外表面之间的第一宽度,
每个凸缘限定其内表面和外表面之间的第二宽度,每个凸缘具有从其远端到其近端的大致相同的宽度,并且
每个肩部在它的与相应的所述滚道的边缘相邻的近端处是第一宽度,并且在它的与相应的凸缘的近端邻接的远端处是第二宽度。
4.根据权利要求3所述的滚子轴承组件,其中环形外环还包括第一衬垫和第二衬垫,所述第一衬垫和第二衬垫的每一个是半圆柱形的。
5.根据权利要求4所述的滚子轴承组件,还包括由引入点所限定的阳性波纹以及设在第一衬垫和第二衬垫二者的相对端部的一对后沿点所限定的阴性波纹,其中每个阳性波纹的引入点和每个阴性波纹的后沿点在其内侧表面是倾斜的。
6.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,其中每个肩部的内表面由连续的凹陷表面形成。
7.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,其中每个凸缘的远端限定半圆柱形边缘,该半圆柱形边缘进一步限定在其中的至少一个缺口。
8.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,其中所述滚道限定所述滚道的边缘之间的在其内表面上的至少一个环形沟槽。
9.根据权利要求1所述的滚子轴承组件,还包括从成对肩部的其中一个的外表面向外悬垂的突出部。
10.与具有数个滚子的轴承组件一起使用的外环,所述外环包括:
环形滚道,所述环形滚道具有内表面、外表面以及一对在它们之间延伸的相对边缘,每个边缘有从其内表面到其外表面所测得的第一宽度;
一对环形肩部,每个肩部具有邻近所述环形滚道的相应边缘设置的近端和从此向外延伸的远端;以及
一对凸缘,每个凸缘具有邻近相应肩部的远端的近端、从此向外延伸的远端、内表面和外表面,每个凸缘的近端有从其内表面到其外表面所测得的第二宽度;
其中第一宽度大于第二宽度以及在肩部的内表面和滚道的内表面的交叉处,形成环形脊部。
11.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,其中环形外环还包括第一衬垫和第二衬垫,所述第一衬垫和第二衬垫每一个是半圆柱形的。
12.根据权利要求11所述的滚子轴承组件,还包括由引入点所限定的阳性波纹和由设在第一衬垫和第二衬垫二者的相对端部的一对后沿点所限定的阴性波纹,其中每个阳性波纹的引入点和每个阴性波纹的后沿点在其内侧表面是倾斜的。
13.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,其中每个肩部的内表面由连续的凹陷表面形成。
14.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,其中每个凸缘的远端限定半圆柱形边缘,该半圆柱形边缘进一步限定在其中的至少一个缺口。
15.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,其中所述滚道限定所述滚道的边缘之间的在其内表面上的至少一个环形沟槽。
16.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,还包括从成对肩部的其中一个的外表面向外悬垂的突出部。
17.根据权利要求10所述的滚子轴承组件,其中每个凸缘的宽度从其远端到其近端沿着其长度基本上不变。
18.制造用于轴承组件的环形环的方法,包括以下步骤:
在第一件金属上进行轧制过程,然后产生具有滚道的第一衬垫和从滚道的相对边缘向外悬垂的一对凸缘,每个凸缘的最大宽度小于所述滚道的最小宽度;
在第二件金属上进行轧制过程,然后产生具有滚道的第二衬垫和从滚道的相对边缘向外悬垂的一对凸缘,每个凸缘的最大宽度小于滚道的最小宽度;
将每个凸缘相对于滚道弯曲直到每个凸缘大致横向于所述滚道,以及
将所述第一衬垫的相对端部与所述第二衬垫的相对端部相邻布置,从而形成环形环。
19.根据权利要求18所述的制造环形环的方法,其中用于所述第一衬垫和第二衬垫的所述轧制过程步骤还包括提供用于所述第一衬垫和第二衬垫的每一个的一对肩部,每个肩部设在所述滚道的相应边缘和相应的凸缘之间,从而在每个肩部和所述滚道的相应边缘的交叉处形成环形脊部。
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COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: KOYO BEARINGS USA LLC TO: KOYO BEARING NORTH AMERICA CO., LTD. |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140820 |