CN103998801A - 球轴承保持架以及设有这种球轴承保持架的深沟球轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球轴承保持架，其具有第一环形元件(R1)、第二环形元件(R2)以及球引导兜孔(P2)，该第一环形元件制造成板材改型件并且具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部，该第二环形元件同样制造成板材改型件并且同样具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部，该球引导兜孔在将两个环形元件(R1、R2)的支承面(S2)组装在一起情况下在彼此面对的隆起部内壁(W1、W2)之间形成，用以分别容纳球(3)。根据本发明，环形元件(R1、R2)如下地构造，即，那些限定球引导兜孔(P2)的隆起部内壁(W1、W2)限定朝向球(3)内凹的、具有内球接触区和外球接触区(Ki、Ka)的沟槽横截面，其中，沟槽横截面在位于内球接触区与外球接触区(Ki、Ka)之间的内沟槽区域(Rm)中如下这样深地构造，即，在球(3)贴靠在球接触区(Ki、Ka)上的情况下在那些位于球接触区(Ki、Ka)之间的沟槽区域(Rm)与球(3)之间留有空隙(S)。

Description

球轴承保持架以及设有这种球轴承保持架的深沟球轴承

技术领域

本发明涉及一种由两个轴向彼此相邻的环形元件形成的球轴承保持架，所述环形元件制造成板材改型件。这两个环形元件共同形成在周向上顺次的连接区段以及位于它们之间的球引导兜孔。在球轴承保持架安装好的状态下，球容纳在这些球引导兜孔中并由此在轴承内环和轴承外环的运转沟槽中被引导。

此外，本发明还涉及一种本身配设有球轴承保持架的深沟球轴承，球由该球轴承保持架引导并且在此在环绕方向上保持间距。

背景技术

由DE 925 203 A公知了一种前面提到的结构类型的球轴承保持架。在此，两个保持架半部在连接区段的区域中铆接在一起或通过特殊的、由保持架半部形成的连接结构相互连接。

由DE 39 39 438 A1同样公知了一种用于深沟球轴承的球轴承保持架，其由两个环形元件组成。环形元件以如下方式构造，即，在其中形成的球引导兜孔在朝向球引导兜孔的俯视图中具有非圆的轮廓。

最后，由DE 36 40 633 A1公知了另一用于深沟球轴承的由两个环形元件组成的球轴承保持架，其中，在这两个环形元件之间的接触平面相对于通过球兜孔中心限定的球中心平面轴向地错开。

具有在内部呈球形内凹的兜孔(球冠形兜孔)的板材保持架在深沟球轴承中得到广泛引用。在此，保持架典型地由两个环状的保持架半部构成，这两个保持架半部可以在轴向上组装在一起并以极不相同的方式相互连接(例如铆接保持架、棘爪卡接保持架和焊接保持架)。在此，在保持架(装入轴承中)的作用位置上于球形兜孔中引导球。在此，需要注意的是，保持架是由滚动体引导的，也就是说，保持架不碰触轴承环。滚动体引导部或径向游隙通过各球引导兜孔的环形球冠几何结构来确定。关于球垂度(Kugeldurchhang)的设计/限定，通常根据理想几何结构来设定。在此，径向自由度通过保持架兜孔在保持架外棱边上的直径来确定。

这种结构类型的板材保持架通过冲压(剪切)来制造。因此，所有冲压面在一侧上具有冲压凹进部(Stanzeinzug)而在另一侧上具有冲压突出部(Stanzausriss)/冲压尖棱(Stanzgrat)。为了不干扰球的运转(噪声、摩擦)，冲压方向通常选择成使冲压凹进部位于球兜孔的内侧上。因为板材随着提高的球直径也变得更厚，所以冲压凹进部的尺寸也提高了。结果导致球垂度很大并且保持架可能会抵靠在轴承环上。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于深沟球轴承的球轴承保持架，该球轴承保持架可以成本低廉地制造并且其特征在于有利的机械运行特性。

该任务根据本发明通过如下球轴承保持架来解决，该球轴承保持架具有：

-第一环形元件，其制造成板材改型件并且具有在周向上顺次的且通过支承面彼此分开的轴向隆起部；

-第二环形元件，其同样制造成板材改型件并且同样具有在周向上顺次的且通过支承面分开的轴向隆起部；以及

-球引导兜孔，其在将两个环形元件的支承面组装在一起情况下在彼此面对的隆起部内壁之间形成，用以分别容纳球，

-其中，环形元件以如下方式构造，即，那些限定球引导兜孔的隆起部内壁形成朝向球内凹的具有内球接触区和外球接触区的沟槽横截面，并且沟槽横截面在位于内球接触区与外球接触区之间的内部区域中以如下方式加深地构造，即，球与该内部区域之间留有空隙并且该内部区域因此不接触球。

由此，能够以有利的方式提供如下球轴承保持架，其中，各球与保持架的接触点向朝向兜孔中心的方向移动。由此，所谓的冲压凹进部对各球在配属于它们的保持架兜孔中的径向自由度的作用以有利的方式减小，尤其是冲压凹进部对球垂度不再产生影响。此外，与传统的保持架结构形式相比，通过这种造型能够以有利的方式减小球在保持架兜孔中的接触力。相应地，以有利的方式也减小了由球与保持架之间的摩擦力产生的摩擦力矩。

沟槽横截面优选以如下方式构造，即，球接触区相对环形元件的内边缘或外边缘保持至少是环宽度的径向间距，并且环形元件的因此处于球接触区之外的边缘区域不能接触到球。

在根据本发明的球轴承保持架中，保持架兜孔至少在特定的周向区中具有“屋顶形状”的横截面。球与保持架之间的接触点仍明显位于保持架兜孔的内部几何结构之内。根据本发明的构思尤其适合用于具有较大尺寸的深沟球轴承。

本发明的核心思想是实施一种用于深沟球轴承的由钢板材制成的球保持架。本发明不仅可以应用在工业领域中而且也可以应用在汽车制造领域中。保持架兜孔的形状根据本发明如下地构造，即，球的径向自由度(球垂度)通过环形元件的受到环形元件的边缘几何结构影响较少的区域来确定并且因此可以精确地限定并保持。

根据本发明的特别优选的实施方式，球轴承保持架以如下方式构造，即，内球接触区通过在轴向截面中局部呈直线形的内壁区段形成。优选外球接触区也通过在轴向截面中局部呈直线形的外壁区段形成。在这个构造方案中，以有利的方式得到了润滑空隙几何结构，通过该润滑空隙几何结构来支持在保持架与球之间的润滑膜构建。这两个壁区段彼此间以钝角安置。当球抵靠在球接触区上时，连接这两个壁区段的过渡区域，也就是说凹槽底面或沟槽底面并不接触球，而是相对于球形成空隙。

根据本发明的深沟球轴承保持架优选以如下方式构造，即，这两个在轴向截面中呈直线形的内壁区段和外壁区段通过沟槽底部区段连接，并且在这个沟槽底部区段中存在有半径小于球半径的弯曲部。在此，球引导兜孔可以如下这样来构造，即，它们以很小的运转游隙包绕相应的球并且得到很小的径向球自由度。

环形元件优选制造成冲压改型构件。环形元件也可以由带状材料来制造，并且要么将接合部位连接在一起要么在组装环形元件时将一个环形元件的接合部位通过另一环形元件跨接(überbrücken)。

这两个环形元件的连接优选通过将这两个环形元件在支承面的区域中铆接在一起的方式来实现。作为对此的备选，环形元件也可以焊接、钎焊在一起，或以其它方式通过适当的几何结构来连接。

优选地，环形元件在球引导兜孔的区域中的径向宽度是球直径的大约40％至55％，尤其是44％。球在球引导兜孔中的径向自由度优选处于球直径的2％至12％的范围内。球接触区的内边界的径向间距优选处于环形元件的径向宽度的20％至30％的范围内。这两个球接触区的外边界的间距优选为环宽度的大约80％。

根据本发明的球轴承保持架由两个轴向上组装在一起的环形元件构成。这两个环形元件在组装好的状态下形成球引导兜孔。这些球引导兜孔在与轴承轴线同轴的柱体侧面上延伸并在赤道处包绕球。基本上在球中心的环绕轨道的高度上，球引导兜孔的内壁的几何结构以如下方式来协调，即，在球引导兜孔的内壁与被包绕的球之间得到了轴向截面中呈新月状的间隙。这个自由区域通过内球接触区和外球接触区来限定。内球接触区和外球接触区并不延伸到相应的环形元件的内边缘或外边缘，而是相对于该内边缘或外边缘保持一定的间距。这个间距优选是如下这么大，即，在接触区的区域中不会出现由于对环形元件的自由冲压而导致的材料变形，尤其是尖棱。

本发明的核心思想还涉及一种由第一和第二环形元件形成的球轴承保持架，其中，这两个环形元件形成在周向上顺次的球兜孔。那些在此限定球引导兜孔的隆起部内壁形成内球接触区和外球接触区。此外，环形元件在球兜孔的区域中的横截面如下地构造，即，其形成位于内球接触区与外球接触区之间的内沟槽区域，从而在球贴靠在球接触区上的情况下在内沟槽区域与球之间留有空隙。

附图说明

由以下结合附图的描述得出本发明的其它细节和特征。在此：

图1示出轴向截面细节图以阐释深沟球轴承的第一实施方式，该深沟球轴承本身配设有根据本发明的球轴承保持架；

图2示出根据图1的球轴承保持架的环形元件的立体图；

图3示出立体细节图以说明和阐释根据本发明的球轴承保持架的环形元件的其它细节；

图4a示出类似于图1的轴向截面细节图以说明球轴承保持架的沟槽横截面的内球接触区抵靠在球上的状态；

图4b示出类似于图1的轴向截面细节图以说明球轴承保持架的沟槽横截面的外球接触区抵靠在球上的状态；

图5a示出轴向截面细节图以说明在球轴承保持架的沟槽横截面的外球接触区抵靠在球上的状态下的另一保持架变型方案；

图5b示出轴向截面细节图以说明在球轴承保持架的沟槽横截面的内球接触区抵靠在球上的状态下的根据图5a的保持架变型方案。

具体实施方式

在图1中示出了深沟球轴承，其配设有根据本发明的球轴承保持架。深沟球轴承包括轴承内环1、轴承外环2以及球3，这些球容纳于在这两个轴承环1、2之间限定出的球道空间中。

球3通过根据本发明的球轴承保持架来引导。这个球轴承保持架由第一环形元件R1构成，该第一环形元件制造成板材改型件并且具有在周向上顺次的且通过支承面分开的轴向隆起部。此外，球轴承保持架还由第二环形元件R2构成，该第二环形元件同样制造成板材改型件并且同样具有在周向上顺次的且通过支承面分开的轴向隆起部。

这两个环形元件R1、R2以如下方式组装在一起，即，它们通过它们的支承面相互接触并且此外在此具有在相反方向上的隆起部。在这种装配状态下，这些隆起部形成在这里能识别出的用于分别容纳球3的球引导兜孔。球引导兜孔形成隆起部内壁W1、W2。根据本发明，这些隆起部内壁具有特殊的几何结构。因此，环形元件R1、R2在球引导兜孔的区域中以如下方式构造，即，那些限定球引导兜孔的隆起部内壁W1、W2形成朝向球3内凹的具有内球接触区和外球接触区Ki、Ka的沟槽横截面。由此，实现了导致球的双区引导的壁几何结构。为此，横截面以如下方式来协调，即，其形成沟槽横截面。这个沟槽横截面在位于内球接触区与外球接触区之间的沟槽底部区域或底面区域Rm中与贴靠在球接触区Ki、Ka上的球3凸起相比更深地凹进。由此，在沟槽底部区域或底面区域中产生空隙。

在这里所描述的横截面造型涉及的是环形元件材料在截面平面中，尤其是截面平面束中的横截面，它们包含延伸穿过各球引导兜孔的中心且在此垂直于轴承轴线的径向轴线。球引导兜孔可以如下地构造，即，在所描述的截面平面中的特殊的沟槽横截面在球周面的绝大部分上延伸。横截面造型也可以限定在特定的周面区上，具体来说尤其是限定在球引导兜孔的在环绕方向上支撑球的周面区上。在侧向的侧面区域中可以与根据本发明的几何结构不同。在隆起部与环支承面之间的狭长的直接位于球中心环绕轨道上的过渡区域也可以局部地描述出一种与所提供的几何结构不同的几何结构。

像可以从包括在图1中的细节截面视图看出的那样，在这里示出的实施例中，沟槽横截面以如下方式轮廓化，即，内球接触区Ki通过在这里存在的轴向截面中呈直线形的内壁区段Wi形成。外球接触区通过在轴向截面中呈直线形的外壁区段Wa形成。这两个在轴向截面中呈直线形的内壁区段和外壁区段Wi、Wa通过沟槽底部区段Rm连接。在这个沟槽底部区段Rm中存在有如下弯曲部，其半径小于球直径D的一半。球轴承保持架形成具有在横截面上局部笔直的接触区Ki、Ka的“屋顶式横截面”。内角W3形成例如150°的钝角。保持架在这些接触区Ki、Ka之间的凹度大于球5的凸度，从而在沟槽底部区段Rm朝向球5的区域中产生了空隙区。球接触区的与相应的环边缘相邻的外边界与环边缘以如下程度相间隔，即，其位置不通过由制造所引起的材料变形尤其是板材材料的不同地铸造的边缘尖棱来确定，并且此外这些尖棱不会碰到球3。

这里示出的球引导兜孔以如下方式构造，即，实现了很小但在工艺技术上能最可靠地确定的径向上的球自由度。环形元件R1、R2制造成冲压改型构件并且在还将结合图2来讨论的支承面的区域中铆接在一起。环形元件R1、R2在球引导兜孔的区域中的径向宽度b是球直径的大约40％至50％。

在这里所示的实施例中，球3在球引导兜孔中的径向上的自由度处于球直径D的一半的1％至6％的范围内。球接触区Ka、Ki的相邻的内边界的径向间距处于环宽度的60％至80％的范围内并且在这里具体为69％。

在图2中以立体图的形式示出了根据图1的球轴承保持架的环形元件R2。这个环形元件R2由钢板材制造成板材改型件。环形元件R2形成多个在周向上顺次的且通过支承面S2分开的轴向隆起部P2。结构相同地实施了在根据图1的球轴承保持架中设置的第一环形元件R1。这两个环形元件R1、R2通过支承面S2组装在一起并且通过这里能识别出的孔4铆接在一起。这样形成的复合构件形成像针对图1已经描述那样的特殊造型的球引导兜孔。在图1中已经描述了环形元件R1、R2在截面平面E1中的横截面，该截面平面本身通过轴承轴线X和各球引导兜孔P2的球兜孔中心Z来限定。沟槽横截面的根据本发明的造型不必绕球引导兜孔P2的整个周面延伸，也就是说不必在球引导带的整个长度上延伸。但是有利地，根据本发明的横截面造型至少设置在这里示出的角区A1、A2中。根据本发明的球引导兜孔内部几何结构也可以应用在单独的区上，从而得到了具有前面所描述的双接触引导功能的局部的引导垫。

在图3中进一步说明了根据本发明的环形元件R1、R2的特殊几何结构。像已经针对图1所描述的那样，环形元件R1、R2以如下方式构造，即，那些限定球引导兜孔P2的隆起部内壁W1、W2形成朝向在这里仅示意出的球3内凹的、具有内球接触区和外球接触区Ki、Ka的沟槽横截面，并且该沟槽横截面在位于内球接触区与外球接触区Ki、Ka之间的沟槽区域Rm中与贴靠在球接触区Ki、Ka上的球3朝向该内沟槽区域凸起相比更深地凹进。由此，在球3贴靠在隆起部内壁W1、W2上的情况下，在位于内球接触区与外球接触区Ki、Ka之间的区域中形成了间隙S。这个间隙的在球与沟槽区域Rm之间测得的最大深度t优选处于球直径的1％至7％的范围内。

在图4a中说明了如下状态，在该状态中球轴承保持架以如下方式径向上向外地移位，即，环形元件R1、R2以它们的内球接触区Ki接触球3。在其余方面，关于图1的实施方案适用于这个图示。在这里未示出的在直径上对置的球引导兜孔中，环形元件R1、R2以外接触区Ka支撑在相应的球上。在图4b中说明了这种接触状态。

像可以从图4b看出的那样，环形元件R1、R2也可以用它们的外接触区Ka抵靠在球3上并因此以如下方式引导通过这两个环形元件R1、R2形成的球轴承保持架，即，该球轴承保持架不会抵靠到轴承环1、2上。因此，球轴承保持架可靠地由滚动体引导。

在图5a和图5b中示出了根据本发明的球轴承保持架的实施例，其中，环形元件R1、R2的内边缘棱边E2、E3、E4、E5具有一定程度的倒圆。该倒圆可以通过如下方式来实现，即，在制造环形元件R1、R2时将冲压方向选择成使得冲压尖棱Z2、Z3、Z4、Z5形成在环形元件R1、R2的背离球3的那侧上。通过球接触区Ki、Ka朝着球赤道向内移位提供了具有相对迄今为止的结构形式得到改进的运转和引导特性的球轴承保持架。在根据图5a的图示中，球轴承保持架以其外接触区Ka抵靠在球3上。在直径上对置的那侧，球轴承保持架像在图5b中示出的那样以内接触区Ki抵靠在球3上。

附图标记列表

1          轴承内环

2          轴承外环

3          球

A1         角区

A2         角区

b          宽度(尺寸)

D          球直径

E2         内边缘棱边

E3         内边缘棱边

E4         内边缘棱边

E5         内边缘棱边

Ka         外球接触区

Ki            内球接触区

P2            球引导兜孔

Rm            沟槽底部区域或底面区域

R1            环形元件

R2            环形元件

S2            支承面

t             深度(尺寸)

W1            隆起部内壁

W2            隆起部内壁

Wa            呈直线形的外壁区段

Wi            呈直线形的内壁区段

W3            内角

X             轴承轴线

Z             球兜孔中心

Z2            冲压尖棱

Z3            冲压尖棱

Z4            冲压尖棱

Z5            冲压尖棱

Claims (10)

1.一种球轴承保持架，所述球轴承保持架具有：

-第一环形元件(R1)，所述第一环形元件制造成板材改型件并且具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部；

-第二环形元件(R2)，所述第二环形元件同样制造成板材改型件并且同样具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部；

-球引导兜孔(P2)，所述球引导兜孔在将两个所述环形元件(R1、R2)的支承面(S2)组装在一起情况下在彼此面对的隆起部内壁(W1、W2)之间形成，用以分别容纳球(3)，其中：

-所述环形元件(R1、R2)如下地构造，即，那些限定所述球引导兜孔(P2)的隆起部内壁(W1、W2)限定朝向所述球(3)内凹的、具有内球接触区和外球接触区(Ki、Ka)的沟槽横截面，并且

-所述沟槽横截面在位于所述内球接触区与外球接触区(Ki、Ka)之间的内沟槽区域(Rm)中如下这样深地构造，即，在所述球(3)贴靠在所述球接触区(Ki、Ka)上的情况下在那些位于所述球接触区(Ki、Ka)之间的沟槽区域(Rm)与所述球(3)之间留有空隙(S)。

2.根据权利要求1所述的球轴承保持架，其特征在于，所述内球接触区(Ki)通过在轴向截面中呈直线形的内壁区段(Wi)形成。

3.根据权利要求1或2所述的球轴承保持架，其特征在于，所述外球接触区(Ka)通过在轴向截面中呈直线形的外壁区段(Wa)形成。

4.根据权利要求1或2所述的球轴承保持架，其特征在于，两个在轴向截面中呈直线形的内壁区段和外壁区段(Wi、Wa)通过沟槽底部区段(Rm)连接，并且在所述沟槽底部区段(Rm)中存在有弯曲部，所述弯曲部的半径小于球直径(D)的一半。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的球轴承保持架，其特征在于，所述球引导兜孔(P2)如下地构造，即，得到了很小的径向的球自由度。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的球轴承保持架，其特征在于，所述环形元件(R1、R2)制造成冲压改型构件。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的球轴承保持架，其特征在于，两个所述环形元件(R1、R2)在所述支承面的区域中铆接在一起。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的球轴承保持架，其特征在于，所述环形元件(R1、R2)在所述球引导兜孔的区域中的径向宽度(b)是球直径的大约40％至50％，尤其是44％。

9.根据权利要求1至8中至少一项所述的球轴承保持架，其特征在于，所述球接触区(Ki、Ka)的彼此相邻的内边界的径向间距是环宽度(b)的大约20％。

10.一种球轴承保持架，所述球轴承保持架具有：

-第一环形元件(R1)，所述第一环形元件制造成板材改型件并且具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部；

-第二环形元件(R2)，所述第二环形元件同样制造成板材改型件并且同样具有在周向上顺次的且通过支承面(S2)分开的轴向隆起部；

-球引导兜孔(P2)，所述球引导兜孔在将两个所述环形元件(R1、R2)的支承面(S2)组装在一起情况下在彼此面对的隆起部内壁(W1、W2)之间形成，用以分别容纳球(3)，其中：

-所述环形元件(R1、R2)如下地构造，即，那些限定所述球引导兜孔(P2)的隆起部内壁(W1、W2)限定朝向所述球(3)内凹的、具有内球接触区和外球接触区(Ki、Ka)的沟槽横截面，并且

-所述沟槽横截面如下地构造，即，所述球接触区(Ki、Ka)朝向所述环形元件(R1、R2)的内边缘或外边缘保持环宽度(b)的至少4％的径向间距并且所述环形元件的因此位于所述球接触区(Ki、Ka)之外的边缘区域不能接触到所述球。