CN104204564A - 具有磁性和/或电子元件的滚动轴承 - Google Patents

具有磁性和/或电子元件的滚动轴承 Download PDF

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Abstract

滚动轴承组件，包括内圈(2)、外圈(3)、布置在设置在所述内圈和外圈(2、3)上的滚道(13a、13b)之间的至少一排滚动元件(4)、以及所述圈中的至少一个(3)布置在其内部的环形壳体(6)，所述一个圈(3)与环形壳体(6)限定封闭空间(23a、23b)。磁性(25)和/或电子元件(30)安装在至少一个封闭空间(23a、23b)内。

Description

具有磁性和/或电子元件的滚动轴承
技术领域
本发明涉及滚动轴承，特别是具有带有由滚道之间的保持架所保持的一排或多排滚动元件的内圈和外圈的滚动轴承，滚道设置在这两个圈中。滚动元件例如可以是球。滚动轴承可以是例如用于工业电机或用于机动车变速箱中的那些轴承。
背景技术
在这种应用中，轴承主要沿径向被加载。滚动轴承的寿命基本上与轴承的润滑有关。润滑的任何缺陷通常导致快速降解和滚动轴承的失效。
例如，一种已知的深沟球轴承具有两个密封件，其与内圈和外圈限定润滑剂比如润滑脂已在轴承组装过程中被引入其内部的室。这种轴承被称为是“终生”润滑的。然而，从长远来看，润滑脂的混合结合其老化以及结合轴承经历的加热循环促使润滑脂降解。可以设想的是对于这种类型的滚动轴承进行定期重新润滑操作。然而，这些操作很昂贵。
为了避免这样的定期重新润滑操作，FR-A1-2923277公开了一种滚动轴承，包括具有至少一排滚动元件的内圈和外圈、以及围绕该外圈的环形壳体。所述外圈在两个部件中，并且每个部件与壳体形成封闭空间，润滑脂或油位于其内部。封闭空间用作润滑脂或油储存器。用于润滑剂的通道装置设置在外圈的两个部件上，用于润滑剂从封闭空间传向滚动元件。这样的滚动轴承能够凭借内部润滑进行长时间运行。
然而，由于重力造成的润滑剂从封闭空间通过孔的迁移取决于滚动轴承中的温度和振动，且因此在时间上变化。
此外，在其设计过程中在滚动轴承内部所引入的或者在使用过程中由滚道与滚动元件之间的摩擦所产生的金属污染可能会损坏滚道。
发明内容
本发明的特定目的是提供一种滚动轴承组件，其具有用于集中在非功能区域的金属污染的装置和用于控制某些功能轴承参数比如滚动轴承组件内的温度和/或振动的装置。
在一实施例中，所述滚动轴承组件包括内圈、外圈、布置在设置在所述内圈和外圈上的滚道之间的至少一排滚动元件、以及所述圈中的至少一个布置在其内部的环形壳体。至少一个封闭空间由所述圈中的至少一个和环形壳体限定。
磁性和/或电子元件安装在至少一个封闭空间内。
作为实施例，布置在环形壳体中的至少一个圈包括两个半环形部件。每个半环形部件具有径向部分和从径向部分朝向外面延伸的内外轴向圆柱形部分。内轴向圆柱形部分由限定滚道的环形部分从径向部分延伸。所述一个圈的两个半环形部件中的每个与环形壳体限定封闭空间。
有利地，封闭空间中的至少一个作为润滑剂储存器，所述滚动轴承还包括通道装置，用于润滑剂从封闭空间传递至滚道。
有利地，至少一个永磁体安装在所述封闭空间内，在滚道之一附近。
具有磁体的这种滚动轴承组件允许集中在非功能区域的金属污染并提高滚动轴承的使用寿命，金属污染可能在其设计过程中在滚动轴承内部被引入或者在使用过程中由滚道与滚动元件之间的摩擦产生。
所述永磁体可以径向地安装在一个半环形部件的内轴向圆柱形部分的外表面上且轴向地靠着环形壳体。
例如，一个封闭空间包含润滑剂，另一个封闭空间包含磁性元件，或者两个封闭空间都可以包含润滑剂。
在一实施例中，磁性元件安装在两个封闭空间内。
在另一实施例中，所述电子元件安装在半环形部件之一的环形部分的外表面上，与所述半环形部件的滚道相对。
在另一实施例中，所述封闭空间中的至少一个用作润滑剂储存器，所述滚动轴承还包括通道装置，用于润滑剂从封闭空间传递至滚道。
有利地，一个封闭空间包含润滑剂，另一个封闭空间包含电子元件。
在实施例中，至少一个电子元件安装在两个封闭空间内，并且没有润滑剂位于所述封闭空间中。
所述电子元件可以包括固定至环形部分外表面的传感器和用于朝向滚动轴承组件的外面传送传感器的信息的通信装置。该传感器可以是振动或温度传感器，以便在使用过程中控制滚动轴承，并且在滚动轴承内部出现高温或强烈振动的情况下防止滚动轴承的劣化。
例如，所述通信装置包括金属线或天线，其穿过设置在环形壳体上的孔。
有利地，所述通道装置包括设置在所述一个圈的至少一个半环形部件的径向部分的厚度中的轴向通孔和与轴向通孔连通的径向凹部。
在实施例中，所述环形壳体包括用于保持所述一个圈的半环形部件的两个不同部件。
附图说明
通过研究由完全非限制性实施例所考虑的和由附图所示的许多实施例的详细描述，本发明将得到更好的理解，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的滚动轴承的轴向半剖面图；
-图2是根据第二实施例的滚动轴承的轴向半剖面图；
-图3是根据第三实施例的滚动轴承的轴向半剖面图；
-图4是根据第四实施例的滚动轴承的轴向半剖面图。
具体实施方式
如图1和2所示，一般由附图标记1所指示的滚动轴承组件包括内圈2、外圈3、由内圈2与外圈3之间的保持架5所保持的一排滚动元件4(其在所示的示例中由球构成)、以及包围外圈3的环形壳体6。
内圈2是实心的，并且在其外圆柱形表面2a上具有环形槽7，其曲率半径稍大于滚动元件4的半径并形成用于滚动元件4的轴承座圈。可以通过机械加工或通过按压钢板坯，然后对其进行碾磨且在轴承座圈7任选地打磨，以便使圈2具有其几何特征及其最终的表面光洁度，从而制造出内圈2。
保持架5包括多个腔8，其设计成容纳滚动元件4并将它们保持成均匀地沿周向间隔开。腔8最好是球形的，直径稍大于滚动元件4的直径。腔8设置在保持架5的径向厚度中，该保持架具有径向面对外圈3并且由锥形部分5b径向向内延伸的径向部分5a。锥形部分5b定位成径向面对内圈2并且轴向地朝向滚动元件4延伸。径向部分5a和锥形部分5b限定腔8。锥形部分5b形成用于滚动元件4的导向部分。
外圈3包括两个单独的部件3a、3b或半环形部件。半环形部件3a、3b大致相同，并且关于轴承1的对称轴向平面Y1是对称的，以便降低制造成本。这两个外半环形部件3a、3b可以最好通过切割和冲压金属片而制成，然后通过热处理对所获得的片进行硬化。意在用于滚动元件4的轴承座圈可被碾磨和/或打磨，以便使他们具有其几何特征及其最终的表面光洁度。由于这两个半环形部件3a、3b在本示例中大致相同，所以仅其中的一个(具有参考标记“a”)将在这里进行描述，要理解的是，另一半环形部件3b的相同元件在附图中带有参考标记“b”。
外圈3的半环形部件3a包括外轴向圆柱形部分9a、径向部分10a、环形部分11a和内轴向圆柱形部分12a。径向部分10a连接至外轴向部分9a以及连接至环形部分11a。环形部分11a限定了用于滚动元件4的滚道13a的一部分。滚道13a的曲率半径稍大于滚动元件4的半径。环形部分11a与内轴向部分12a朝向滚动轴承1的外部轴向延伸。两个外半环形部件3a、3b布置成与径向部分10a、10b的轴向内部径向面14a、14b接触。
在本实施例中，壳体6(其优选地由冲压金属片制成)包括两个不同的环状部件15、16，其围绕两个外半环形部件3a、3b，以便在轴向方向上将它们牢固地保持在一起。壳体6的部件15、16可以优选地以经济的方式通过切割和冲压由单一的金属片制成。每个不同的部件15、16具有L形的结构。
第一部件15包括用于径向保持所述外半环形部件3a、3b的内轴向圆柱形部分17。内轴向圆柱形部分17围绕外半环形部件3a、3b，并且与外半环形部件3a、3b的轴向部分9a、9b的外表面接触。第一部件15还包括径向凸缘18，其从内轴向圆柱形部分17朝向内圈2的外圆柱形表面2a的附近径向延伸，以便在径向凸缘18的内边缘18a与内圈2的圆柱形表面2a之间留有间隙。
壳体6的第二部件16包括外轴向圆柱形部分19，其围绕第一部件15的内轴向圆柱形部分17。第二部件16还包括径向凸缘20，其从外圆柱形部分19朝向内圈2的外圆柱形表面2a的附近径向延伸，以便在径向凸缘20的内边缘20a与内圈2的外圆柱形表面2a之间留有间隙。外轴向圆柱形部分19通过焊接、钎焊或胶合而固定至内轴向圆柱形部分17。
作为替代，壳体6可以包括具有轴向圆柱形部分的单一部件和从轴向圆柱形部分朝向内圈延伸的两个径向凸缘。
半环形部件3a、3b通过轴向部分9a、9b与所述内轴向部分17的内孔17a之间的接触定心于壳体6的第一部件15的内轴向部分17。形成外轴向部分9a、9b的外边缘的外径向面21a、21b分别与壳体6的部件15、16的径向凸缘18、20的内表面18b、20b接触，从而沿轴向将两个半环形部件3a、3b夹在一起。形成内轴向部分12a、12b的外边缘的外径向面22a、22b也与径向凸缘18、20的所述内表面18b、20b接触。
作为替代，轴向间隙(未示出)可以设置在内轴向部分12a、12b的外边缘22a、22b与壳体6的径向凸缘18、20的内表面18b、20b之间。
半环形部件3a、3b中的每个与壳体6限定环形封闭空间23a、23b。更具体地讲，封闭空间23a由外轴向部分9a、径向部分10a、环形部分11a、以及内轴向部分12a和相邻于这些部分的壳体6的第一部件15的径向凸缘18限定。
如图1所示，滚动轴承组件1还包括磁性元件25，其安装在密闭空间之一23a内，在相应滚道13a的附近。磁性元件25是永磁体，其径向地安装在一个半环形部件3a的内轴向圆柱形部分12a的外表面上且轴向地靠着壳体6的径向凸缘18的内表面18b。
如图所示，仅两个封闭空间之一23b可用作润滑剂储存器，包含在该封闭空间23b中的润滑剂26可以是润滑脂或油，另一封闭空间23a包含磁性元件25。
外圈3的半环形部件3b包括通道装置。在图1所示的示例中，该通道装置包括至少一个且优选的是多个轴向通孔28b，其设置在包含润滑剂26的半环形部件3b的径向部分10b的厚度中。轴向通孔28b与径向凹部或凹槽29b连通，其朝向内部端部开放，以便为润滑剂26留有通道从而流到该排滚动元件4中以及在与滚道13a、13b接触的滚动元件的相应表面之间。
磁性元件25允许吸引金属颗粒27靠着内轴向圆柱形部分12b，以防止这些颗粒损坏滚动轴承1的滚道13a、13b。金属颗粒可能是由滚道与滚动元件之间的摩擦产生的，或者可能出现来自外部，例如在高摩擦环境中的使用期间或在滚动轴承的机械加工期间。
作为替代，当轴向间隙(未示出)设置在内轴向部分12a、12b的外边缘22a、22b与壳体6的径向凸缘18、20的内表面18b、20b之间时或者当润滑脂直接用到滚动元件上时，该半环形部件可以不设置有通道装置。
然而，可替代地，可以使用用于包含在相应封闭空间23b中的润滑剂的其他类型的通道装置。
例如，径向通孔(未示出)可以设置在外半环形部件3b的内圆柱形轴向部分12a、12b的厚度中。这样的径向通孔允许包含在所述封闭空间23b中的润滑剂26靠重力而直接流向滚动元件4。
如图2所示，磁性元件25a、25b安装在每个封闭空间23a、23b中，两个封闭空间23a、23b用作润滑剂储存器。
在本实施例中，通道装置包括至少一个且优选的是多个轴向通孔28a、28b，其设置在每个半环形部件3a、3b的径向部分10a、10b的厚度中。每个轴向通孔28a、28b与朝向其内部端部开放的径向凹部或凹槽29a、29b连通，以便为润滑剂留有通道从而流到该排滚动元件4中以及在与滚道13a、13b接触的滚动元件的相应表面之间。如图所示，轴向通孔28a、28b至少部分地彼此面对，以便使这两个封闭空间23a、23b连通。作为替代，轴向通孔可以不彼此面对。
图3(其中相同的元件具有相同的参考标号)的实施例不同于图1的实施例，仅在于电子元件30安装在封闭空间23a之一内。
在本实施例中，电子元件30安装在所述半环形部件之一3a的环形部分11a的外表面上，与相应半环形部件3a的滚道13a相对。
电子元件30包括固定至环形部分11a外表面的传感器30a和用于朝向滚动轴承组件1的外面传送传感器30a的信息的通信装置30b。例如，该传感器可以是温度传感器、振动传感器..。如图所示，通信装置30b包括穿过设置在壳体6上的轴向通孔18c的金属线。作为替代，通信装置30b可以是无线的或者包括天线，其一端连接至传感器30a，另一端在壳体6的外周。
在本实施例中，仅这两个封闭空间之一23b可用作润滑剂储存器，包含在该封闭空间23b中的润滑剂26可以是润滑脂或油，另一封闭空间23a包含电子元件30。
图4(其中相同的元件具有相同的参考标号)的实施例不同于图2的实施例，因为一个封闭空间23a包括磁性元件25a以及具有传感器30a和通信装置30b的电子元件30。另一封闭空间23b包含其他磁性元件25b并且用作用于润滑剂26的润滑剂储存器。
本发明还可以应用到具有围绕着内圈的壳体的滚动轴承。在这种情况下，外圈确实是实心的，而形成内圈的两个半环形部件是通过冲压金属片而制成的。除了元件倒置之外，布置与图1至4的实施例相同。
本发明还可以应用至其中内圈和外圈都由环形壳体包围的滚动轴承。在这种情况下，这两个圈具有相同的结构。换句话说，内圈由第一环形壳体包围，外圈由第二环形壳体包围。
在没有重大修改的情况下，对于每个实施例所提到的具体特征和特点可被应用至其它实施例。此外，虽然本发明已通过使用单排球轴承而示出，但应当理解的是，在没有重大修改的情况下，本发明可被应用至使用的滚动元件不是球和/或具有多排滚动元件的轴承。可替代地，内圈可以包括两个半环形部件，并且由具有如上所述的两个不同部件的壳体包围。
由于如上所述的滚动轴承，封闭空间可用于容纳除润滑剂之外的其它元件，而无需额外增加滚动轴承的尺寸。
此外，由于磁性和电子元件，滚动轴承组件的使用寿命得以增加。事实上，磁性元件允许吸引金属颗粒，以防止这些颗粒损坏滚道，并且电子元件允许检测滚动轴承的任何故障，比如由于润滑问题所引起的温度增加，这可能会增加滚道与滚动元件之间的摩擦，从而产生由磁性元件立即收集的金属颗粒。

Claims (14)

1.滚动轴承组件，包括内圈(2)、外圈(3)、布置在设置在所述内圈和外圈(2、3)上的滚道(13a、13b)之间的至少一排滚动元件(4)、以及所述圈中的至少一个(3)布置在其内部的环形壳体(6)，所述一个圈(3)与环形壳体(6)限定封闭空间(23a、23b)，其特征在于，磁性(25)和/或电子元件(30)安装在至少一个封闭空间(23a、23b)内。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其中，布置在环形壳体(6)中的圈(3)包括两个半环形部件(3a、3b)，每个半环形部件(3a、3b)具有径向部分(10a、10b)和从径向部分(10a、10b)朝向外面延伸的内外轴向圆柱形部分(9a、9b、12a、12b)，内轴向圆柱形部分(12a、12b)由限定滚道(13a、13b)的环形部分(11a、11b)从径向部分(10a、10b)延伸，所述一个圈(3)的两个半环形部件(3a、3b)中的每个与环形壳体(6)限定封闭空间(23a、23b)。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其中，封闭空间(23a、23b)中的至少一个作为润滑剂(26)储存器，至少一个半环部件(3a、3b)包括通道装置(28a、28b、29a、29b)，用于润滑剂(26)从封闭空间(23a、23b)传递至滚道(13a、13b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，至少一个永磁体(25)安装在所述封闭空间(23a)内，在滚道(13a、13b)之一附近。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承组件，其中，所述永磁体(25)径向地安装在一个半环形部件(3a)的内轴向圆柱形部分(12a)的外表面上且轴向地靠着所述环形壳体(6)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的滚动轴承组件，其中，一个封闭空间(23b)包含润滑剂(26)，另一个封闭空间(23a)包含磁性元件(25)。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的滚动轴承组件，其中，两个封闭空间(23a、23b)都包含润滑剂(26)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，磁性元件(25a、25b)安装在两个封闭空间(23a、23b)内。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述电子元件(30)安装在所述半环形部件之一(3a)的环形部分(11a)的外表面上，与所述半环形部件(3a)的滚道(13a)相对。
10.根据权利要求9所述的滚动轴承组件，其中，一个封闭空间(23b)包含润滑剂(26)，另一个封闭空间(23a)包含电子元件(30)。
11.根据权利要求9或10所述的滚动轴承组件，其中，所述电子元件(30)包括固定至环形部分(11a)的外表面的传感器(30a)和用于朝向滚动轴承组件(1)的外面传送传感器(30a)的信息的通信装置(30b)。
12.根据权利要求11所述的滚动轴承组件，其中，所述通信装置(30b)包括金属线或天线，其穿过设置在环形壳体(6)上的孔(18c)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述通道装置(28a、28b、29a)包括设置在所述一个圈(3)的至少一个半环形部件(3a、3b)的径向部分(10a、10b)的厚度中的轴向通孔(28a、28b)和与轴向通孔(29a、29b)连通的径向凹部(29a、29b)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述环形壳体(6)包括用于保持所述一个圈(3)的半环形部件(3a、3b)的两个不同部件(15、16)。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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