CN104074873B - 用于至少具有加强梁的滚动轴承的间隔器 - Google Patents

Abstract

适用于滚动轴承的间隔器包括内环、外环和至少一排设置在环上的滚道之间的接触滚子。所述间隔器包括面对彼此的相对的第一和第二部分11、12以及在第一和第二部之间横向地延伸并且连接于所述部分的至少第一侧部13。第一和第二部分以及第一侧部至少部分地界定腔室14，所述腔室在与所述侧部13相对的侧面上侧向地打开并且配置成至少接收接触滚子。第一和第二部各包括与所述滚子端面一起的内接触表面11a、12a。所述间隔器还包括在第一和第二部分之间横向地延伸并且连接于所述部分的至少一个加强梁16、17。

Description

用于至少具有加强梁的滚动轴承的间隔器

技术领域

本发明涉及滚动轴承，特别是具有内环、外环和在它们之间的一排或多排接触滚子的滚动轴承。

更特别地，本发明涉及大直径滚动轴承领域，尤其是用在隧道掘进机中的大直径滚动轴承。

背景技术

大直径滚动轴承一般包括两个同心的内环和外环、布置在所述环上的滚道之间的至少一排接触滚子、以及圆周向地设在滚子之间的多个间隔器。这种滚动轴承一般被轴向地和径向地加载，通常加载有较大载荷。

法国专利FR2222898涉及有孔的间隔器，这种间隔器用于通过装配在一起形成滚子的隔圈的滚动轴承。每个有孔的间隔器具有大致上矩形形状并且设有凹槽，该凹槽保持通过一个孔由力引入的关联滚子，所述孔的宽度小于所述滚子的直径。凸起的凸台(boss)位于间隔器的下方角落，而具有互补形状的凹陷的凹槽位于相对的下方角落。相邻的间隔器借助于在相邻间隔器的凹槽中每个间隔器的凸台的接合而互相连接。

因为这样的间隔器，引入到滚动轴承的环之间的接触滚子的数目非常受限。这就导致了低承载能力以及有限的使用寿命。

发明内容

本发明的一个目标是克服这些缺陷。

本发明的特定目标是提供适于增加关联的滚动轴承的承载能力的间隔器。

本发明的特定目标是提供容易制造、经济性的且具有良好可靠性的间隔器。

本发明的另一目标是提供具有良好硬度且在制造期间和制造后保证低变形的间隔器。

在一个实施方式中，用于包括内环、外环和至少一排设置在环上的滚道之间的接触滚子的滚动轴承的间隔器包括面对彼此的相对的第一和第二部分以及在第一和第二部之间横向延伸并且连接于所述部分的至少第一侧部，第一和第二部分以及第一侧部至少部分地界定腔室，所述腔室在与所述侧部相对的侧面上侧向地打开并且配置成至少接收接触滚子。第一和第二部分各包括与所述滚子端面一起的内接触表面。所述间隔器还包括在第一和第二部分之间横向地延伸并且连接于所述部分的至少一个加强梁。

在一个优选的实施方式中，至少一个加强梁在第一和第二部分的内接触表面之间横向地延伸并且连接于所述表面。

有利的是，至少一个加强梁可包括内接触表面，所述内接触表面形成用于所述滚子的外滚动表面的支承表面。在一个实施方式中，所述内接触表面横截面具有圆弧形轮廓，圆弧半径(R)限定为：

0.5×D≤R≤0.57×D

其中D对应于所述滚子直径。

在一个实施方式中，至少一个加强梁设置在第一和第二部分的角落。

优选地，至少一个加强梁延伸第一和第二部分的纵长边缘。

在一个实施方式中，间隔器包括设置在与第一侧部相对的侧面上的第一加强梁。第一加强梁可在位于与第一侧部相对的一侧上的第一和第二部分的侧边缘之间延伸。

间隔器还包括面对第一加强梁的第二加强梁，所述加强梁设在第一和第二部分的一侧上。在一个实施方式中，第二加强梁连接于第一侧部。

间隔器在与第一侧部相对的一侧上还包括保持装置，所述保持装置从第一和第二部分的其中一个向另一部分延伸并且具有形成用于所述滚子的外滚动表面的支承表面。

在一个实施方式中，所述保持装置包括钩。

在另一实施方式中，所述保持装置包括面对第一侧部的第二侧部，所述侧部与第一和第二部分一起界定腔室。第一和第二侧部可各包括形成用于所述滚子的外滚动表面的支承表面的内接触表面。

有利的是，所述第一加强梁连接于第二侧部。第二侧部的自由边缘可与第一和第二部分的其中一个共同限定孔从而在与第一侧部相对的一侧上侧向地打开腔室。

在一个实施方式中，间隔器包括在第一和第二部分之间横向地延伸的至少第一和第二加强梁。所述加强梁均设置在第一和第二部分的一侧上。第一加强梁设在与第一侧部相对的一侧上并且第二加强梁面对所述第一加强梁。

采用这样的布置，滚子在间隔器中的安装可通过简单的轴向推动动作完成。在安装位置，关联滚子轴向地被保持在一个方向上。另外，由于所述滚子在间隔器一侧由梁承载，间隔器及其关联滚子在滚动轴承中的安装更加容易。

在本发明的另一方面，滚动轴承包括内环、外环、设置在环上的滚道之间的至少一排接触滚子，以及如前所述的并且圆周向地设置在滚子之间的多个间隔器。

如前所述的滚动轴承作为用于隧道掘进机的轴承是特别有益的。

附图说明

通过研究以非限制性实例给出并且用附图表示的特定实施方式的具体描述将更好地理解本发明及其优势。

-图1是根据本发明第一实例的滚动轴承的半剖面，

-图2是图1的滚动轴承的间隔器的透视图，

-图3是图2的间隔器连同其关联的滚子的侧视图，

-图4是图2和3的间隔器连同其滚子的正视图，

-图5是图4在V-V上的剖面，

-图6和7是根据本发明第二实例的间隔器的透视图，

-图8是图6和7的间隔器连同其关联的滚子的正视图，以及

-图9是图8的IX-IX上的剖面。

具体实施方式

图1所示的滚动轴承是大直径滚动轴承，包括内环1和外环2，一排接触滚子3装载这两者之间。滚动轴承还包括圆周向地设置在滚子3之间以维持它们的圆周向间距的多个间隔器4。如下所述，各间隔器4表现出良好的硬度并且适用于避免制造期间和制造后的严重变形。

内环和外环1、2同中心并且沿着滚动轴承的轴承旋转轴线(未示出)轴向地延伸。环1、2是实心型的。“实心环”应当理解为利用从金属管材料、棒材、粗锻和/或轧制坯料切削的材料(通过机加工、磨削)通过机加工所得到的环。

滚子3彼此相同并且各包括外滚动表面3a和轴向界定滚动表面的相对的端部横向面3b、3c。在所示实例中，每个滚子的滚动表面3a具有圆柱形轮廓。可替代的是，滚动表面可具有球形轮廓或对数轮廓。在所示实例中，每个滚子的旋转轴线3d和轴承轴线之间的角等于90°。每个滚子的旋转轴线3d径向地延伸。

内环1具有圆柱形形状的钻孔1a，设计为固定于机器的底盘或结构(未示出)并且由相对的径向侧表面1b、1c界定。内环1也包括阶梯式外圆柱形表面1d，环状径向滚道5形成在该表面上。滚道5在横截面上具有与滚子3的滚动表面3a接触的直的内部轮廓。滚道5由设置在小直径的第一轴向表面6和阶梯式外圆柱形表面1d的大直径的第二轴向表面7之间的径向表面形成。轴向表面6形成可与间隔器4径向相接触的环状导引表面。径向导引表面6是直的，垂直于滚道5设置并且通过环状凹形圆角(annular concave fillet)连接于所述滚道的小直径的边缘。导引表面6从所述边缘轴向地延伸并且连接于内环的径向表面1c。内环的导引表面6和滚道5界定环状沟槽。

外环2包括由相对的径向侧表面2b、2c所界定的外圆柱形表面2a。外环2也包括圆柱形形状的阶梯式环形钻孔2d，环状径向滚道8形成在该钻孔中。滚道8在横截面上具有与滚子3的滚动表面3a接触的直的内部轮廓。内环的滚道5和外环的滚道8轴向彼此面对并且平行。滚道8由设在阶梯式钻孔2d的大直径的第二轴向表面10和小直径的第一轴向表面9之间的径向表面形成。轴向表面10形成可与间隔器4径向接触的环状导引表面。外环的导引表面10和内环的导引表面6径向面对彼此并且平行。导引表面10是笔直的，垂直于滚道8设置并且通过环状凹形圆角连接于所述滚道的大直径的边缘。导引表面10从所述边缘轴向地延伸并且连接于外环的径向表面2b。外环的导引表面10和滚道8界定环状沟槽。

内环的导引表面6和滚道5加上外环的导引表面10和滚道8一起限定环状空间，滚子3和间隔器4设置在该环状空间内。布置在滚道5、8之间的每个滚子3由顶住导引表面6、10和所述滚道5、8的关联的间隔器4保持。

间隔器4彼此相同并且各自设置于两个连续的滚子3之间。每个间隔器4通过模制例如聚酰胺的聚合物材料一体制成。可替代地，间隔器4可由金属或青铜制成。

如图2至5所示，每个间隔器4包括适合与内外环的对向导引表面和滚道相接触的两个平行的内部和外部11、12，以及在所述相对的部分11、12之间横向地延伸并且适合被周向地定位在两个相邻滚子3之间的侧部13。侧部13连接于内部11的侧边缘并且连接于外部12的相对的对向侧边缘。形成第一和第二部分的内部和外部11、12以及侧部13各具有相似长度和厚度的矩形形状。部分11、12和13的宽度稍小于滚子3的半径。

如图1所示，内外环的滚道5、8和导引面6、10各形成与每个间隔器的内部和外部分11、12有直接接触表面的凸缘（flange），从而在每个间隔器4和环1、2之间有微小的相对滑动。为了限制间隔器4的诱导摩擦转矩，在每个间隔器和环的滚道5、8之间预留微小的轴向间隙并且在每个间隔器和导引表面6、10之间预留微小的径向间隙。

再次参考图2至5，每个间隔器的内部和外部11、12和侧部13在横截面上具有C形的总体形状并且界定用来接收一个滚子3的腔室14。腔室14在与内部和外部11、12之间的侧部13相对的侧面上侧向地打开。在间隔器4在滚动轴承中的安装位置，腔室14被侧部13界定在圆周向方向上并且被内部和外部11、12界定在径向方向上。在该安装位置，间隔器4的腔室14朝向相邻间隔器4在圆周向上打开。每个间隔器4的腔室14在轴向两个方向上打开并且在圆周向一个方向上打开。腔室14在三个侧面上打开。相对于关联滚子3的旋转轴线3d，内部和外部11、12径向地延伸、侧部13在所述部分之间轴向地延伸、并且腔室14朝向外部径向地打开。在与侧部13相对的一侧上，开口或孔由内部和外部11、12的自由侧边缘轴向地界定并且在这些部分之间轴向地延伸，从而侧向地打开腔室14。

每个间隔器的内部和外部11、12具有面向彼此并且形成用于关联滚子的端面3b、3c的支承表面的平面内接触表面11a、12a。平面内接触表面11a、12a之间的空隙大致上等于滚子3的长度。侧部13包括形成用于关联滚子的滚动表面3a的支承表面的平面内接触表面13a。

每个间隔器的内部11也包括与内表面11a相对的平面外表面11b以及设在所述外表面上的两个间隔的导引肋(未标记)。导引肋相对于外表面11b向外突出并且在所述外表面上从内部11的纵长边缘的其中一个边缘横向地延伸到另外一个边缘。相对的纵长边缘界定内表面和外表面11a、11b。在间隔器4在滚动轴承中的安装位置，外表面11b面对内环的导引表面6而同时与后者保持距离，并且导引肋可与所述导引表面相接触。由于图示实例中每个间隔器的内部和外部11、12是相似的，因此只具体描述了其中一个。

每个间隔器的侧部13包括与内接触表面13a相对的平面外表面13b和设在所述外表面上的两个间隔的导引肋(未标记)。导引肋相对于外表面13b向外突出并且在所述外表面上从侧部13的其中一个纵长边缘横向地延伸到另外一个边缘。相对的纵长边缘界定外表面13b。在另一实施方式中，可以在内部和外部11、12及侧部13上使间隔器不具备肋。

间隔器4还包括从外部12的自由边缘向着内部11稍微向内突出的钩15。钩15设置在与侧部13相对的一侧上的外部12上。钩15在外部12的自由边缘上居中设置并且与所述外部的纵长边缘保持距离。钩15包括形成用于关联滚子的滚动表面3a的支承表面的内平面接触表面。钩15适于阻挡滚子3从而防止从开放腔室14脱离。钩15形成用于滚子3的圆周向保持装置。

间隔器4还包括在内部和外部11、12之间横向延伸的第一和第二加强梁16、17。加强梁16、17在内部和外部之间的平面接触表面11a、12a之间横向地延伸并且连接于所述表面。加强梁16、17均设置在所述部分11、12的一侧上。

第一加强梁16设置在与侧部13相对的一侧。加强梁16在与侧部13相对的一侧上的内部11和外部12的自由对向侧边缘之间横向地延伸。加强梁16连接于所述侧边缘。加强梁16也在内部和外部11、12的对向纵长边缘之间横向地延伸并且连接于所述边缘。加强梁16延伸内部和外部11、12的自由侧边缘以及所述部分的纵长边缘。加强梁16设置在内部和外部的平面接触表面11a、12a的角落。加强梁16具有向着腔室14指向内并且形成用于滚子的滚动表面3a的支承表面的凹形内表面16a。

第二加强梁17面向第一加强梁16并且连接于侧部13。加强梁17从平面接触表面13a向着第一加强梁16突出。加强梁17在内部11和外部12的对向纵长边缘之间横向地延伸且连接到所述边缘。加强梁17设置在内部和外部内部和外部的平面接触表面11a、12a的角落。加强梁17具有向着腔室14指向内并且形成用于滚子的滚动表面3a的支承表面的凹形内表面17a。内表面17a延伸侧部13的平面接触表面13a。加强梁的每个内接触表面16a、17a在横截面上具有圆弧形轮廓，圆弧半径(R)限定为：0.5×D≤R≤0.57×D，其中D对应于所述滚子直径，R和D以mm表示。

加强梁16、17从内部和外部的接触表面11a、12a延伸并且不相对于这些部分向外突出。加强梁沿着内部和外部11、12的对向纵长边缘彼此间隔开并且界定开口或孔，滚子3突出到所述开口或孔中。在间隔器4的一侧，加强梁16、17和内部和外部11、12形成矩形构架，在所述矩形构架内延伸滚子的滚动表面3a。

加强梁16、17的使用能够增加间隔器4的机械强度。通过在对向的内部和外部11和12之间插入硬化梁16、17，间隔器4的硬度也增加了。在间隔器4到滚动轴承中的安装位置，所述间隔器的硬度在径向方向上增加。

另外，由于作为横向横杆的加强构件16、17连接于内部和外部，所述内部和外部的变形受到限制。加强梁16、17相对于内部和外部11、12的其中一个限制另外一个的弯曲。事实上，在间隔器失去这种加强梁16和17的情况下，在制造期间和制造后，间隔器本身自由收缩或弯曲，并且内部和外部11、12可一个相对于另一个向内变形。稍后使用这样的间隔器时该现象会产生问题，因为可能无法安装关联的滚子或者在运转期间间隔器会挤压滚子。

另外，在间隔器4包括加强梁16、17的情况下，所述间隔器和其关联的滚子3的安装更加容易，因为滚子由在间隔器一侧上的梁承载。

在滚子3在间隔器4内的安装位置，内部11、外部12、侧部13、钩15以及加强梁16、17保持所述滚子。在每个间隔器4在滚动轴承中的安装位置，内部和外部11、12径向地保持滚子3，侧部13和钩15圆周向地保持滚子3。加强梁16、17在一个方向上轴向地保持滚子3。

在间隔器4到滚动轴承中的安装位置，每个间隔器4的侧部的至少其中一个导引肋顶住被装入相邻间隔器4中的滚子3的滚动表面3a，因为所述间隔器4的腔室向着其它间隔器的侧部13侧向地打开。在圆周向方向，一个间隔器的侧部的导引肋和由连续的间隔器4支撑的相邻滚子3之间有直接接触。在安装位置，仅有一个圆周向地设置在两个连续的滚子3之间的侧部13。每个间隔器的腔室14能够减少在两个连续的滚子3之间的圆周向间隔。因此，设在内环1和外环2之间的滚子3的数目可以增加。这不仅提高了滚动轴承的承载能力，也增加了使用寿命。

在图6至9所示的第二实例中，其中相同的部件以相同的附图标记表示，间隔器4适于保持滚子3，所述滚子具有增加的长度，例如等于图1所示滚子长度的两倍。可替代地，间隔器4可保持两个叠置的滚子对。在这种情况下，两个关联的滚子关于它们的共同旋转轴线彼此接触、轴向地安装。

在本例中，间隔器4还包括从外部12向内部11横向地延伸并且面对第一侧部13的第二侧部18。第一和第二侧部13、18互相平行。第二侧部18从与第一侧部13相对的一侧上的外部12的边缘延伸。侧部18向内部11延伸而同时与后者保持距离。内部和外部11、12以及侧部13、18各具有相似厚度的矩形形状。内部和外部11、12以及侧部13、18的宽度稍小于滚子3的半径。

内部和外部11、12以及相对的第一和第二侧部13、18界定腔室14。开口或孔19被限定在第二侧部18和内部11之间。腔室14在内部11和第二侧部18之间、在与第一侧部13相对的一侧上侧向地打开。在间隔器4在滚动轴承中的安装位置，腔室14在圆周向方向上由第一和第二侧部13、18界定。在此安装位置，一个间隔器4的腔室14向着带有孔19的相邻间隔器4圆周向地打开。每个间隔器4的腔室14轴向上在两个方向打开并且圆周向上在一个方向打开。腔室14在三个侧面上打开。相对于被保持到每个间隔器腔室中的滚子3的旋转轴线3d，内部和外部11、12径向地延长，第一和第二侧部13、18以及加强梁16、17在所述部分之间轴向地延长，并且腔室14向外径向地打开。孔19由内部11和侧部18界定。侧部18的自由端部与内部11的自由边缘一起限定孔19，从而在与第一侧部13相对的一侧上侧向地打开腔室14。第二侧部18的自由边缘与内部11保持距离以界定孔19。

间隔器的第二侧部18包括面对侧部13的接触表面13a并且形成用于滚子的滚动表面3a的支承表面的内平面接触表面18a。在间隔器4保持两个叠置滚子的情况下，为了延伸超过所述上方滚子和下方滚子之间的接触区域，侧部18的长度可比上方滚子的长度更长。因此，内接触表面18a也形成用于下方滚子的滚动表面的支承表面。

在本例中，第一加强梁16包括延长部20，该延长部从与第一侧部13相对一侧上的所述梁的纵长边缘突出并且连接于第二侧部18。加强梁的延长部20具有与侧部18的其中一个相等的长度并且连接于外部的平面接触表面12a。延长部20在侧部18的自由边缘和外部12的纵长边缘之间横向地延伸。延长部20面对第一加强梁16。延长部20具有形成用于滚子的滚动表面3a的支承表面的凹形内表面20a，该凹形内表面延伸凹形内表面16a并且连接于侧部18的平面接触表面18a。

每个间隔器4的总体结构通过提供腔室14而被减轻，所述腔室由三或四个部分或lug限定并且在圆周向方向上向着与侧部13相对的外侧打开。由此每个间隔器4重量减小。另外，由于加强梁16、17在内部11和外部12之间延伸，间隔器4的机械强度和硬度增加。在制造和使用期间，间隔器的所述部分的变形也减少。

在公开的实例中，每个间隔器包括设在内部和外部11、12之间的两个加强支柱或加强梁。可替代地，可以预见的是仅预设一个加强梁，例如在与侧部13相对的一侧设置一个，或者两个以上加强梁。

虽然已经基于具有单排接触滚子的滚动轴承阐述了本发明，但是应当理解的是，本发明可应用于具有更多排滚子的轴承。另外，在所示实例中，滚动轴承适于容纳轴向载荷。可替代地，也可以是适于容纳径向载荷或者适于容纳轴向载荷和径向载荷两者的滚动轴承。此外，内环和/或外环在它们外围上可包括传动齿，从而连接于传动齿，例如连接于发动机的输出轴。

Claims (12)

1.用于滚动轴承的间隔器，所述滚动轴承包括内环、外环和至少一排设置在环上的滚道之间的接触滚子，其特征在于，所述间隔器包括面对彼此的相对的第一和第二部分(11,12)以及在第一和第二部之间横向地延伸并且连接于所述部分的至少第一侧部(13)，第一和第二部分(11,12)以及第一侧部(13)至少部分地界定腔室(14)，所述腔室在与所述侧部(13)相对的侧面上侧向地打开并且配置成至少接收接触滚子，第一和第二部分各包括与所述滚子端面一起的内接触表面(11a,12a)，所述间隔器还包括在第一和第二部分之间横向地延伸并且连接于所述部分的至少第一加强梁(16)和第二加强梁(17)，所述第一加强梁(16)设置在与所述第一侧部(13)相对的一侧上并且所述第二加强梁(17)面对所述第一加强梁(16)，其特征在于，所述第二加强梁(17)连接于所述第一侧部(13)，所述第一加强梁(16)和第二加强梁(17)都设置在所述第一和第二部分(11，12)的一侧上。

2.根据权利要求1所述的间隔器，其中所述第一和第二加强梁(16,17)在第一和第二部分的内接触表面(11a,12a)之间横向地延伸并且连接于所述表面。

3.根据权利要求1或2所述的间隔器，其中所述第一和第二加强梁(16,17)包括内接触表面(16a,17a)，所述内接触表面形成用于所述滚子的外滚动表面的支承表面。

4.根据权利要求3所述的间隔器，其中内接触表面横截面具有圆弧形轮廓，圆弧半径R限定为：

0.5×D≤R≤0.57×D

其中D对应于所述滚子的直径。

5.根据前述权利要求1所述的间隔器，其中所述第一和第二加强梁(16,17)延伸第一和第二部分(11,12)的纵长边缘。

6.根据前述权利要求1所述的间隔器，其中所述第一和第二加强梁(16,17)设置在第一和第二部分的角落。

7.根据权利要求1所述的间隔器，其中第一加强梁(16)在第一和第二部分(11,12)的侧边缘之间延伸。

8.根据前述权利要求1所述的间隔器，在与第一侧部(13)相对的一侧上还包括保持装置(15；18)，所述保持装置从第一和第二部分的其中一个向另一部分延伸并且具有形成用于所述滚子的外滚动表面的支承表面。

9.根据权利要求8所述的间隔器，其中所述保持装置包括钩(15)。

10.根据权利要求8所述的间隔器，其中所述保持装置包括面对第一侧部(13)的第二侧部(18)，所述侧部与第一和第二部分(11,12)一起界定腔室(14)。

11.根据权利要求10所述的间隔器，其中所述第一加强梁(16)连接于第二侧部(18)。

12.一种滚动轴承，其包括内环(1)、外环(2)、设置在环上的滚道(5,8)之间的至少一排接触滚子(3)以及根据前述权利要求的任一项所述的并且圆周向地设置在滚子之间的多个间隔器(4)。