CN104204565A

CN104204565A - 包括弹性可变形元件的滚动轴承组件及其制造方法

Info

Publication number: CN104204565A
Application number: CN201280071662.7A
Authority: CN
Inventors: O.弗布; F.贝伦斯; C.马索迪厄; P.特西尼
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2014-12-10
Also published as: WO2013110318A1; JP2015504147A; EP2807385A1; KR20140114820A

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(14a、14b)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)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(11a、11b)和分别由圆形边缘部分(10a、10b)和由限定滚道(14a、14b)的环形部分(12a、12b)而从径向部分(11a、11b)朝向外面延伸的两个轴向圆柱形部分(9a、9b、13a、13b)。滚动轴承组件(1)包括至少一个弹性可变形元件(30、31、32、33)，其位于所述一个圈(3)的两个半环形部件(3a、3b)之间，以便调整所述半环形部件(3a、3b)之间的轴向间隙。

Description

包括弹性可变形元件的滚动轴承组件及其制造方法

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，通常使用的是已知的ISO深沟球轴承。这些轴承包括实体或实心型的内圈和外圈。“实心圈”应被理解为通过从钢管料、棒料、粗锻件和/或轧制坯料中除去材料(通过车削、磨削)进行加工而得到的圈。

在这种应用中，深沟球轴承主要沿径向被加载，通常具有与这些轴承的容量相比相对较弱的负荷。深沟球轴承的使用寿命基本上与轴承的润滑有关，因为与实心圈的钢相比润滑剂的性能很低。

美国专利第3876266号公开了一种滚动轴承，其包括内圈、由两个单独的部件或半圈制成的外圈、保持外圈的两个单独部件和由保持架保持的一排滚珠的壳体。外圈的单独部件之一连同壳体一起限定轴向预载的弹性元件所容纳在其内部的封闭空间。

然而，由于组装部件的尺寸变化，这些轴承的机械加工必须是完美的，或者补充的机械加工可能是必要的，这会增加制造成本。

发明内容

因此，本发明的一个目的就是要克服上述缺点。

本发明的特定目的是提供简单设计的滚动轴承，其易于组装、经济节约、以及加工步骤少。

本发明的进一步目的是提供一种轴承，其中各圈之间所需的轴向间隙可以在装配操作过程中很容易地获得，并且一旦该轴承已被组装即可得以保持或调整，以便克服各部件的特别是轴承各圈的尺寸变化。

本发明的另一个目的是提供一种滚动轴承组件，其具有良好的径向刚度且较不敏感，以减少滚动轴承组件内的振动。

在一实施例中，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。所述一个圈包括两个半环形部件，其中每个具有径向部分和分别由圆形边缘部分和由限定滚道的环形部分而从径向部分朝向外面延伸的两个轴向圆柱形部分。

所述滚动轴承组件包括至少一个弹性可变形元件，其位于所述一个圈的两个半环形部件之间，以便调整所述半环形部件之间的轴向间隙。

这样的弹性可变形元件允许吸收半环形部件的变形以及轴承组件中的振动。

有利地，所述弹性可变形元件包括平垫圈，其轴向地安装在所述一个圈的径向部分之间，并且沿径向与环形壳体的内孔接触。

例如，所述平垫圈具有平行六面体形状的横截面。

在另一实施例中，所述弹性可变形元件包括安装在所述一个圈的圆形边缘部分之间的环形圈。所述环形圈具有环形形状的横截面，并且分别与环形壳体的内孔和与所述一个圈的圆形边缘部分在三个接触区域接触。

有利地，所述环形圈包括周向开口。

所述弹性可变形元件可以由比所述圈的材料更具弹性的材料制成，比如例如，金属材料,比如铝或者合成材料比如聚酰胺。

在实施例中，所述一个圈的至少一个半环形部件的径向部分包括朝向相邻半环形部件延伸的至少一个突出弹性部分。

例如，所述突出弹性部分是环形的。

有利地，所述一个圈的至少一个半环形部件的径向部分包括位于彼此相距一定周向距离的多个单独的突出弹性部分。

所述一个圈的每个半环形部件可以包括位于与相邻半环形部件的突出部分相距一定周向距离的多个单独的突出弹性部分。

所述突出弹性部分可以包括凸台或冲压凸耳。

有利地，所述一个圈的两个半环形部件中的至少一个可以与环形壳体限定润滑剂可位于其内部的封闭空间，所述滚动轴承还可以包括通道装置，用于润滑剂从封闭空间传递至滚道。

例如，用于润滑剂的通道装置包括设置在所述一个圈的两个半环形部件中每个的径向部分的厚度中的轴向孔。

所述环形壳体可以包括用于保持所述一个圈的半环形部件的两个不同部件。

可替代地，所述环形壳体可以包括用于保持所述一个圈的两个半环形部件的一个独特部件。

根据另一方面，提出了一种制造如上所述的滚动轴承组件的方法，其包括以下步骤：

-将所述一个圈的半环形部件之一插入环形壳体，

-将另一个圈和所述滚动元件插入环形壳体，

-将可变形元件定位成与第一半环形部件和环形壳体接触，

-将所述一个圈的另一半环形部件插入环形壳体，直至其接触弹性可变形元件，

-调整半环形部件之间的轴向间隙，以及

-将半环形部件锁定在最终轴向位置。

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是第二实施例的轴向半剖面图；

-图3是第三实施例的轴向半剖面图；

-图4是第四实施例的轴向半剖面图；

-图5是第五实施例的轴向半剖面图；以及

-图6是第六实施例的轴向半剖面图。

具体实施方式

如图1至6所示，由一般附图标记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的轴承滚道。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滚道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。

在本实施例中，外圈3包括两个半环形部件3a、3b。半环形部件3a、3b是相同的，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在本示例中是相同的，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11a、环形部分12a和内轴向圆柱形部分13a。径向部分11a通过圆形边缘部分10a连接至外轴向部分9a，以及连接至环形部分12a。环形部分12a限定了用于滚动元件4的滚道14a的一部分。滚道14a的曲率半径稍大于滚动元件4的半径。环形部分12a与内轴向部分13a朝向滚动轴承组件1的外部轴向延伸。两个外半环形部件3a、3b分别布置成具有径向部分11a、11b的轴向内部径向面15a、15b之间的轴向间隙。

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16、17，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16、17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16、17具有L形的结构。

第一部件16包括用于径向保持所述外圈3a、3b的内轴向圆柱形部分18。内轴向圆柱形部分18围绕外圈3a、3b，并且与外圈3a、3b的轴向部分9a、9b的外表面接触。第一部件16还包括径向凸缘19，其从内轴向圆柱形部分18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19的内边缘19a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17包括外轴向圆柱形部分20，其围绕第一部件16的内轴向圆柱形部分18。第二部件17还包括径向凸缘21，其从外圆柱形部分20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21的内边缘21a与内圈2的外圆柱形表面2a之间留有间隙。

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18的内孔18a之间的接触定心于壳体6的第一部件16的内轴向部分18。形成外轴向部分9a、9b的外边缘的外径向面22a、22b分别与壳体6的部件16、17的径向凸缘19、21的内表面19b、21b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13a、13b的外边缘的外径向面23a、23b也与所述径向凸缘19、21接触。

作为替代，轴向间隙(未示出)可以设置在内轴向部分13a、13b的外边缘23a、23b与壳体6的径向凸缘19、21之间。

如图所示，半环形部件3a、3b中的每个与壳体6限定环形封闭空间24a、24b。更具体地讲，封闭空间24a由外轴向部分9a、径向部分11a、环形部分12a、以及内轴向部分13a和相邻于这些部分的壳体6的第一部件16的径向凸缘19限定。这两个空间24a、24b之一可用作润滑剂储存器，包含在这些封闭空间24a、24b中的润滑剂未在附图中示出。所用的润滑剂可以是润滑脂或油。润滑剂可以被挤到在半环形部件3a与内圈2之间构成第一润滑剂储存器的空间24a中。润滑剂还可以被挤到第二空间24b中，并且进入到保持在内圈2与外圈3之间的体积中。

外圈3的每个半环形部件3a、3b包括用于包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂的通道装置。在图1和2所示的示例中，这些通道装置包括多个轴向通孔25a、25b，其设置在外半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b的厚度中。然而，可以使用其他类型的通道装置；例如，设置在轴向部分13a、13b的厚度中的径向通孔(未示出)，以便允许包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂靠重力而直接流向滚动元件4。作为替代，当直接将润滑脂用到滚动元件上时，半环形部件3a、3b可以不设置有通道装置。

外轴向圆柱形部分20通过焊接、钎焊或胶合而固定至内轴向圆柱形部分18。

在图1的实施例中，滚动轴承组件1还包括位于外圈3的径向部分11a、11b之间的弹性可变形元件30，以便调整半环形部件3a、3b之间的轴向间隙。弹性可变形元件30包括平垫圈，其轴向地安装在径向部分11a、11b的内径向面15a、15b之间，并且沿径向与环形壳体6的内孔18a接触。

平垫圈30具有平行六面体形状的横截面，并且具有的内径基本上小于圆形边缘部分10a、10b的内径以及具有的外径基本上类似于壳体6的内孔18a的内径。

平垫圈30由比外圈3的材料更具弹性的材料制成，以吸收半环形部件3a、3b的变形，以及轴承1中的振动。例如，垫圈30由金属材料比如铝或者由合成材料比如聚酰胺制成。平垫圈30使得可以调整外圈3的半环形部件3a、3b之间的轴向间隙。滚动轴承1从而具有内部预载而操作。在某些应用中，优选的是，所述滚动轴承具有内部预载，也就是说在径向和轴向两个方向上预载。例如，在用于车辆的电动助力转向系统中，这种轴承有利地旋转支承车辆电机的转子，以防止任何的卡搭噪声。

图2(其中相同的元件具有相同的参考标号)的实施例与图1的实施例不同之处在于弹性可变形元件的形状。在图2的实施例中，弹性可变形元件31包括环形圈，其具有环形形状的横截面并且安装成分别与外圈(3)的圆形边缘部分10a、10b和与壳体6的内孔18a在三个接触区域接触。在本示例中，环形圈31是实心的；但是，该环形圈可以是空心的，以提高其变形特性。作为替代，环形圈31可以包括周向开口(未示出)。环形圈31由比外圈3的材料更具弹性的材料制成。

在图3至6(其中相同的元件具有相同的参考标号)的实施例中，弹性可变形元件包括设置在外圈3的至少一个半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b上的至少一个突出弹性部分32、33。

如图3所示，半环形部件之一3b的径向部分11b包括朝向相邻半环形部件3a的径向部分11a延伸的突出弹性部分32。突出弹性部分32是通过冲压半环形部件3b的径向部分11b而制成的凸台。径向部分可以包括一个独特的环形凸台32或周向地布置在彼此相距一定周向距离的多个单独的凸台。例如，凸台的数量可以至少为三个。

图4的实施例与图3的实施例不同之处仅在于外圈3的每个半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b包括多个单独的突出部分32a、32b，它们具有凸台的形状。一个半环形部件3a的凸台32a位于与相邻半环形部件3b的凸台32b相距一定周向距离，从而使每个凸台32a、32b分别接触相邻的径向部分11a、11b。

在图4的示例中，外圈3的每个半环形部件3a、3b包括用于包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂的通道装置。这些通道装置包括多个轴向通孔25a、25b，其设置在外半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b的厚度中。然而，可以使用其他类型的通道装置；例如，设置在轴向部分13a、13b的厚度中的径向通孔(未示出)，以便允许包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂靠重力而直接流向滚动元件4。作为替代，当直接将润滑脂用到滚动元件上时，半环形部件3a、3b可以不设置有通道装置。

如图5所示，半环形部件之一3b的径向部分11b包括朝向相邻半环形部件3a的径向部分11a延伸的突出弹性部分33。突出弹性部分33是通过冲压或切割半环形部件3b的径向部分11b而制成的冲压凸耳。径向部分11b可以包括一个独特的环形冲压凸耳33或周向地布置在彼此相距一定周向距离的多个冲压凸耳33。

图6的实施例与图5的实施例不同之处仅在于外圈3的每个半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b包括多个单独的突出部分33a、33b，它们具有冲压凸耳的形状。一个半环形部件3a的冲压凸耳33a位于与相邻半环形部件3b的冲压凸耳33b相距一定周向距离，从而使每个冲压凸耳33a、33b接触相邻的径向部分11a、11b。

在图6的示例中，外圈3的每个半环形部件3a、3b包括用于包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂的通道装置。这些通道装置包括多个轴向通孔25a、25b，其设置在外半环形部件3a、3b的径向部分11a、11b的厚度中。然而，可以使用其他类型的通道装置；例如，设置在轴向部分13a、13b的厚度中的径向通孔(未示出)，以便允许包含在封闭空间24a、24b中的润滑剂靠重力而直接流向滚动元件4。作为替代，当直接将润滑脂用到滚动元件上时，半环形部件3a、3b可以不设置有通道装置。

如根据图3至6所述，如果半环形部件3a、3b具有局部表面处理比如淬火，例如在环形部分12a、12b的滚道14a、14b上，则外圈3的径向部分11a、11b的机械加工就会更容易。

下面将对制造这种类型的轴承的方法进行说明。将外圈3的半环形部件之一3a插入壳体6的第一部件16的L形结构，半环形部件3a的径向面22a、23a搁置于径向凸缘19的内表面19b上且轴向部分9a的外表面与第一部件16的轴向圆柱形部分18的内孔18a接触。

然后安装内圈2。由于已将滚动元件4插入到保持架5的腔8中并且已将该子组件安装在内圈2上，弹性可变形元件比如平垫圈30或环形圈31然后被定位成与第一半环形部件3a的径向部分11a接触。

另外，第二半环形部件3b定位在L形结构17中的该排滚动元件4周围，径向部分11a的径向面15b与弹性可变形元件30、31接触。

外轴向部分9b的外表面与内轴向圆柱形部分18的内孔18a接触。

然后，通过测量一个半环形部件3b的径向面23b与内圈2的径向面2b之间的轴向间隙并且通过将第二半环形部件3b定位在最终位置，调整半环形部件3a、3b之间的轴向间隙。

然后定位壳体6的第二部件17，使得其外轴向圆柱形部分20围绕着第一部件16的内轴向圆柱形部分18。轴向部分9b、13b的外径向面22b、23b与第二部件17的径向凸缘21的内径向面21b接触。壳体6的第二部件17装配成轴向地保持半环形部件3a、3b。

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6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。在本实施例中，所述滚动轴承具有作为润滑剂储存器的四个封闭空间。

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圈，并且由具有如上所述的两个不同部件的壳体包围。

由于该弹性可变形元件，根据本发明的滚动轴承组件对变形较不敏感，因此具有良好的径向刚度。

此外，这样的滚动轴承组件允许滚动轴承内部的振动被弹性可变形元件吸收。

Claims

1.滚动轴承组件，包括内圈(2)、外圈(3)、布置在设置于所述内圈和外圈(2、3)上的滚道(14a、14b)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)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(11a、11b)和分别由圆形边缘部分(10a、10b)和由限定滚道(14a、14b)的环形部分(12a、12b)而从径向部分(11a、11b)朝向外面延伸的两个轴向圆柱形部分(9a、9b、13a、13b)，其特征在于，滚动轴承组件(1)包括至少一个弹性可变形元件(30、31、32、33)，其位于所述一个圈(3)的两个半环形部件(3a、3b)之间，以便调整所述半环形部件(3a、3b)之间的轴向间隙。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其中，所述弹性可变形元件(30)包括平垫圈，其轴向地安装在所述一个圈(3)的径向部分(11a、11b)之间，并且沿径向与环形壳体(6)的内孔(18a)接触。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承组件，其中，所述平垫圈(30)具有平行六面体形状的横截面。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其中，弹性可变形元件(31)包括安装在所述一个圈(3)的圆形边缘部分(10a、10b)之间的环形圈，所述环形圈(31)具有环形形状的横截面，并且分别与环形壳体(6)的内孔(18a)和与所述一个圈(3)的圆形边缘部分(10a、10b)在三个接触区域接触。

5.根据权利要求4所述的滚动轴承组件，其中，所述环形圈(31)包括周向开口。

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，所述弹性可变形元件(30、31)由比所述一个圈(3)的材料更具弹性的材料制成。

7.根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其中，所述一个圈(3)的至少一个半环形部件(3b)的径向部分(11b)包括朝向相邻半环形部件(3a)的径向部分(11a)延伸的至少一个突出弹性部分(32、33)。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承组件，其中，所述突出弹性部分(32、33)是环形的。

9.根据权利要求7所述的滚动轴承组件，其中，所述一个圈(3)的至少一个半环形部件(3b)的径向部分(11b)包括位于彼此相距一定周向距离的多个单独的突出弹性部分(32、33)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述一个圈(3)的每个半环形部件(3a、3b)的径向部分(11a、11b)包括多个单独的突出弹性部分(32a、32b、33a、33b)，一个半环形部件(3a)的所述突出部分(32a、33a)位于与相邻半环形部件(33b)的突出部分(32b、33b)相距一定周向距离。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的滚动轴承组件，其中，突出弹性部分(32)包括凸台。

12.根据权利要求7至10中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述突出部分(33)包括冲压凸耳。

13.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述一个圈(3)的两个半环形部件(3a、3b)中的至少一个与环形壳体(6)限定润滑剂所位于其内部的封闭空间(24a、24b)，滚动轴承(1)还包括通道装置(25a、25b)，用于润滑剂从封闭空间(24a、24b)传递至滚道(14a、14b)。

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(16、17)。

15.根据权利要求1至13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)的一个独特部件。

16.制造根据任何前述权利要求所述的滚动轴承组件(1)的方法，其包括以下步骤：

-将所述一个圈(3)的半环形部件之一(3a)插入环形壳体(6)，

-将另一个圈(2)和所述滚动元件(4)插入环形壳体(6)，

-将弹性可变形元件(30、31)定位成与第一半环形部件(3a)和环形壳体(6)接触，

-将所述一个圈(3)的另一半环形部件(3b)插入环形壳体(6)，直至其接触可变形元件(30、31)，

-调整半环形部件(3a、3b)之间的轴向间隙，以及

-将半环形部件(3a、3b)锁定在最终轴向位置。