CN105358847B - 被配置为处理轴向和径向载荷的轴承组件 - Google Patents

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Abstract

一种轴承组件和一种相关的动力传输部件。所述轴承组件包括为角面接触滚珠轴承的第一轴承和为锥形滚柱轴承的第二轴承。所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠。所述第二轴承组件具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱。所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈中的一个被固定地联接到所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈中的一个，以随之轴向运动和旋转运动。所述第一轴承和第二轴承被配置为处理共同的轴向方向上的推力。

Description

被配置为处理轴向和径向载荷的轴承组件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年7月31日提交的美国专利申请No.13/955,061的优先权，该申请的公开通过引用并入，如同其在此被完整地详细阐述。
技术领域
本公开涉及被配置为处理轴向和径向载荷的轴承组件。
背景技术
本部分提供涉及本公开的背景信息，所述信息不一定是现有技术。
在本领域中已知各种轴承配置用于在诸如轴杆的转动元件受到径向和轴向载荷的情况下支撑该轴杆。在动力传输部件领域，较常见的是采用锥形滚柱轴承来支撑车桥总成、分动箱或者动力输出单元中的轴杆。虽然锥形滚柱轴承很好地适于处理较高的轴向载荷，但是它们通常具有在其设计中固有的较高的旋转阻力的特征。因此，本领域中需要一种被配置为处理轴向和径向载荷的改进的轴承组件。
发明内容
本部分提供本公开的概述，而不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。
按一种形式，本教导提供一种被配置为处理轴向和径向载荷的轴承组件。所述轴承组件包括为角面接触滚珠轴承的第一轴承和为锥形滚柱轴承的第二轴承。所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠。所述第二轴承组件具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱。所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈中的一个被固定地联接到所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈中的一个，以随之轴向运动和旋转运动。所述第一轴承和第二轴承被配置为处理共同的轴向方向上的推力。
按另一种形式，本教导提供一种动力传输部件，其包括外壳、可旋转地安装在所述外壳中的齿圈、小齿轮轴、与所述齿圈啮合的小齿轮，以及轴承组件。所述小齿轮被安装在所述小齿轮轴上以共同旋转。所述轴承组件支撑所述小齿轮轴相对于所述外壳围绕旋转轴线旋转。所述轴承组件包括为角面接触滚珠轴承的第一轴承和为锥形滚柱轴承的第二轴承。所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠。所述第二轴承组件具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱。所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈中的一个被固定地联接到所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈中的一个，以随之轴向运动和旋转运动。所述第一轴承和第二轴承被配置为处理共同的轴向方向上的推力。
附图说明
在此描述的附图仅用于例示所选实施例的目的，而非所有可能的实现，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是具有示例性的动力传输部件和根据本公开教导构造的轴承组件的车辆的示意图；
图2是图1中的动力传输部件的部分截面透视图；
图3是沿图2中的线3-3截取的动力传输部件的一部分的截面图；
图4是类似于图3的视图，但描绘了替代构造的轴承组件；和
图5是具有根据本公开教导构造的轴承组件的另一示例性动力传输部件的示意图。
在全部附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述一些示例性实施例。
参见附图中的图1，车辆10示意性地例示为具有传动系统12，传动系统12能够经由对动力系14的连接被驱动，动力系14可具有包括根据本公开教导构造的轴承组件的动力传输部件。动力系14可包括发动机16和变速器18。传动系统12可包括传动轴(propshaft)20、车桥总成22(即所提供的具体示例中的动力传输部件)和多个车轮24。发动机16可沿着车辆10的轴线以同轴或纵向取向安装，并且发动机16的输出部可经由常规的离合器选择性地联接到变速器18的输入部，以在其间传输旋转动力(即传动转矩)。变速器18的输入部通常可与发动机16的输出部对准，以围绕旋转轴线旋转。变速器18还可包括输出部和齿轮减速单元。齿轮减速单元可操作用于将变速器输入部以预定的齿轮速比联接到变速器输出部。传动轴20可被联接以随变速器18的输出部旋转。传动转矩可通过传动轴20传输到车桥总成22，在车桥总成22中，传动转矩可以以预定的方式被选择性地分别分配到左后轮24a和右后轮24b。
参见图2，车桥总成22可包括桥壳总成30、差速总成34、输入小齿轮36、一对半轴38和轴承组件40。本领域技术人员将理解，车桥总成22仅是一种类型的动力传输设备，并且本公开的教导可应用于诸如动力输出单元42(图5)的其它类型的动力传输设备。
桥壳总成30被例示为是梳式(Salisbury-type)桥壳总成，但将理解，本公开的教导可应用于其它类型的桥壳总成，包括独立式桥壳总成和班卓琴式(banjo)桥壳总成，并且车桥总成可被配置为用作前桥总成或后桥总成使用。桥壳总成30可包括承载外壳54。
差速总成34可包括任意类型的差速器，并且可包括差速箱60、一对差速轴承(未具体示出)、齿圈62和动力传输装置64。差速箱60可包括安装凸缘(未具体示出)和一对中空枢轴(trunnion)68，齿圈62可固定地联接到安装凸缘。差速轴承可被安装在枢轴68和承载外壳54之间，以使差速箱60能够围绕第一轴线70旋转。动力传输装置64可在差速箱60和半轴38之间传输旋转动力。在所提供的具体示例中，动力传输装置包括具有一对侧齿轮72(仅示出一个)的差速齿轮组，但将理解，其它装置(包括离合器)可被替代地采用。
输入小齿轮36可包括小齿轮(pinion gear)80和小齿轮轴82。小齿轮80可被啮合到齿圈62，并且可被固定到小齿轮轴82以共同旋转。小齿轮轴82可被接收在承载外壳54中。轴承组件40可被联接到输入小齿轮36和承载外壳54，以支撑小齿轮轴82围绕第二轴线84旋转。
具体参见图3，更详细地示出支撑输入小齿轮36的轴承组件40。轴承组件40可包括第一轴承100和第二轴承102。
第一轴承100可以是角面接触滚珠轴承并且可具有第一内轴承座圈110、第一外轴承座圈112和多个球面轴承滚珠114。第一内轴承座圈110可限定第一内滚道116，第一内滚道116可由与球面轴承滚珠114的半径匹配的球面半径限定。类似地，第一外轴承座圈112可限定第一外滚道118，第一外滚道118可由与球面轴承滚珠114的半径匹配的球面半径限定。球面轴承滚珠114可被接收在第一内轴承座圈110和第一外轴承座圈112之间，并且被接合到第一内滚道116和第一外滚道118。第一轴承100可被配置为以第一接触角120限定第一接触锥。在所提供的具体示例中，第一接触锥沿着第二轴线84取向，以便随着在朝向第二轴承102的方向上远离第一轴承100的距离的增大而发散(diverge)。换句话说，第一接触锥可沿着第二轴线84取向，以使在垂直于第二轴线84取得的横跨第一接触锥的尺寸随着在朝向第二轴承102的方向上远离第一轴承100的距离的增大而增大。
第二轴承102可以是锥形滚柱轴承，并且可具有第二内轴承座圈130、第二外轴承座圈132和多个锥形轴承滚柱134。第二内轴承座圈130可限定第二内滚道136，第二内滚道136可具有截头圆锥形状。类似地，第二外轴承座圈132可限定第二外滚道138，第二外滚道138可具有截头圆锥形状。锥形轴承滚柱134可被接收在第二内轴承座圈130和第二外轴承座圈132之间，并且可被接合到第二内滚道136和第二外滚道138。第二轴承102可被配置为以第二接触角140限定第二接触锥。在所提供的具体示例中，第二接触锥沿着第二轴线84取向，以便随着在朝向第一轴承100的方向上远离第二轴承102的距离的增大而发散。换句话说，第二接触锥可沿着第二轴线84取向，以使在垂直于第二轴线84取得的横跨第二接触锥的尺寸随着在朝向第一轴承100的方向上远离第二轴承102的距离的增大而增大。
第一内轴承座圈110和第一外轴承座圈112中的一个可被固定地联接到第二内轴承座圈130和第二外轴承座圈132中的一个，以随之轴向运动和旋转运动(即，沿着第二轴线84的组合轴向运动，以及围绕第二轴线84的组合旋转运动)。第一轴承100和第二轴承102被配置为处理共同的轴向方向(即沿第二轴线84在共同方向上)上的推力，因而第一轴承100和第二轴承102串联设置。因此，或者第一外轴承座圈112被固定地联接到第二内轴承座圈130(如本示例中的情形)，或者第二外轴承座圈132被固定地联接到第一内轴承座圈110。
轴承座圈以固定方式彼此联接可以以任何所需的方式来执行。例如，连接器套筒150可被用作轴承座圈(例如，在所提供的示例中的第一外轴承座圈112和第二内轴承座圈130)的安装部。连接器套筒150的局部横截面可由第一连接器部分152、连接壁154和第二连接器部分156呈大致Z形(或者大致S形，这取决于第一轴承100和第二轴承102的具体配置和取向)。第一连接器部分152在结构上为管状，并且被配置为接收第一轴承100的关联部分(例如，在所提供的示例中的第一外轴承座圈112)。第二连接器部分156在结构上为管状，并且被配置为接收第二轴承102的关联部分(例如，在所提供的示例中的第二内轴承座圈130)。连接壁154可具有环状配置，并且可连接或者固定地联接第一连接器部分152和第二连接器部分156。轴承座圈可以以任何所需的方式联接到连接器套筒150，例如通过压配接合到第一连接器部分152和/或第二连接器部分156，或者通过压接、压延、铆接、焊接(例如，激光焊接)和/或粘合材料。轴承座圈通过连接器套筒150联接在需要采用分离轴承座圈(discrete bearing races)的情况下可能是有利的。
作为替代，图4的配置采用由单个金属件整体且一致地形成的轴承座圈。更具体地说，第一外轴承座圈112a和第二内轴承座圈130a由单个金属件形成，其中第一外滚道118a和第二内滚道136a被形成在相反侧上。与前面的示例相比，以此方式配置可使轴承组件40a略微更紧凑些。
参见图2和3，当旋转动力通过传动轴20传输以驱动输入小齿轮36时，轴承滚珠114和锥形轴承滚柱134相对于彼此轴向旋转固定的轴承座圈的相对旋转将受到输入小齿轮36的转速和在输入小齿轮36与齿圈62之间传输的转矩的影响。例如，在较高转矩通过处于较低转速的输入小齿轮36传输的情况下，第二轴承102(即轴承组件40的锥形滚柱轴承部分)可更有效地传输载荷，因而，锥形轴承滚柱134可相对于第二内轴承座圈130旋转，同时轴承滚珠114可相对于第一外轴承座圈112保持静止。作为另一示例，在较低转矩通过处于较高转速的输入小齿轮36传输的情况下，第一轴承100(即轴承组件40的角面接触滚珠轴承部分)可更有效地传输载荷，因而，轴承滚珠114可相对于第一外轴承座圈112旋转，同时锥形轴承滚柱134可相对于第二内轴承座圈130保持静止。将理解，在某些情况下，轴承滚珠114和第一外轴承座圈112之间以及锥形滚柱和第二内轴承座圈130之间可能发生相对旋转。
鉴于上述讨论，轴承组件40可被看作具有第一或者内座圈200、第二或者外座圈202、设置在第一座圈200和第二座圈202之间的至少两个浮动座圈204、在第一相邻对的座圈之间(例如，在第一座圈200与浮动座圈204中的第一个之间)的多个轴承滚珠114，以及在第二相邻对的座圈(例如，在浮动座圈204中的第二个与第二座圈202之间)之间的多个锥形轴承滚柱134。彼此轴向旋转联接的轴承座圈可被认为是轴承组件40的“浮动部分”，因为它们不会被轴向固定到承载外壳54或者输入小齿轮36。如从上述讨论显然看到的那样，在所提供的具体示例中，第一座圈200为第一内轴承座圈110，第二座圈202为第二外轴承座圈132，并且浮动座圈204为第一外轴承座圈112和第二内轴承座圈130。替代地，轴承组件40可被配置为使第一座圈200为第二内轴承座圈130，第二座圈202为第一外轴承座圈112，并且浮动座圈204为第二外轴承座圈132和第一内轴承座圈110。
前面实施例的描述仅为示例和说明的目的提供。并非旨在穷举或限制本公开。具体实施例的各个元件或特征通常不局限于该具体实施例，而在适用情况下是可互换的，并且可被用在所选的实施例中，即使该实施例并未具体示出或描述。所述实施例也可以许多方式改变。这样的改变不应被视为背离本公开，并且所有这种变更均旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (19)

1.一种被配置为处理轴向和径向载荷的轴承组件，所述轴承组件包括：
第一轴承，所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠，所述第一轴承为角面接触滚珠轴承；和
第二轴承，所述第二轴承具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱；
其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈被固定地联接在一起以随之轴向运动和旋转运动，或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈被固定地联接在一起以随之轴向运动和旋转运动；并且
其中所述第一轴承和所述第二轴承被配置为串联地处理共同的轴向方向上的推力。
2.根据权利要求1所述的轴承组件，其中连接器套筒设置在所述第一轴承和所述第二轴承之间，并且固定地联接所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈。
3.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈，或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈，由单个金属件整体且一致地形成。
4.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述第一外轴承座圈被固定地联接到所述第二内轴承座圈。
5.根据权利要求1所述的轴承组件，其中所述第一轴承具有预定的第一接触角，其中所述第一接触角限定第一接触锥，并且其中垂直于由所述轴承组件限定的旋转轴线取得的横跨所述第一接触锥的尺寸随着在朝向所述第二轴承的方向上远离所述第一轴承的距离的增大而增大。
6.根据权利要求5所述的轴承组件，其中所述第二轴承具有预定的第二接触角，其中所述第二接触角限定第二接触锥，并且其中垂直于所述旋转轴线取得的横跨所述第二接触锥的尺寸随着在朝向所述第一轴承的方向上远离所述第二轴承的距离的增大而增大。
7.一种动力传输设备，包括：
外壳；
可旋转地安装在所述外壳中的齿圈；
小齿轮轴；
与所述齿圈啮合的小齿轮，所述小齿轮被安装在所述小齿轮轴上以共同旋转；以及
轴承组件，所述轴承组件支撑所述小齿轮轴相对于所述外壳围绕旋转轴线旋转，所述轴承组件包括：
第一轴承，所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠，所述第一轴承为角面接触滚珠轴承；和
第二轴承，所述第二轴承具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱；
其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈被固定地联接在一起以随之轴向运动和旋转运动，或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈被固定地联接在一起以随之轴向运动和旋转运动；并且
其中所述第一轴承和第二轴承被配置为串联地处理共同的轴向方向上的推力。
8.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中连接器套筒设置在所述第一轴承和所述第二轴承之间，并且固定地联接所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈。
9.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈，或者所述第一内轴承座圈和所述第二外轴承座圈，由单个金属件整体且一致地形成。
10.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述第一外轴承座圈被固定地联接到所述第二内轴承座圈。
11.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述第一轴承具有预定的第一接触角，其中所述第一接触角限定第一接触锥，并且其中垂直于由所述轴承组件限定的旋转轴线取得的横跨所述第一接触锥的尺寸随着在朝向所述第二轴承的方向上远离所述第一轴承的距离的增大而增大。
12.根据权利要求11所述的动力传输设备，其中所述第二轴承具有预定的第二接触角，其中所述第二接触角限定第二接触锥，并且其中垂直于所述旋转轴线取得的横跨所述第二接触锥的尺寸随着在朝向所述第一轴承的方向上远离所述第二轴承的距离的增大而增大。
13.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述外壳是桥壳，并且所述动力传输设备是车桥总成。
14.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述动力传输设备是动力输出单元。
15.根据权利要求7所述的动力传输设备，其中所述动力传输设备是分动箱。
16.一种动力传输设备，包括：
外壳；
可旋转地安装在所述外壳中的齿圈；
小齿轮轴；
与所述齿圈啮合的小齿轮，所述小齿轮被安装在所述小齿轮轴上以共同旋转；以及
轴承组件，所述轴承组件支撑所述小齿轮轴相对于所述外壳围绕旋转轴线旋转，所述轴承组件包括：
第一轴承，所述第一轴承具有第一内轴承座圈、第一外轴承座圈以及设置在所述第一内轴承座圈和所述第一外轴承座圈之间的多个球面轴承滚珠，所述第一轴承是角面接触滚珠轴承；和
第二轴承，所述第二轴承具有第二内轴承座圈、第二外轴承座圈以及设置在所述第二内轴承座圈和所述第二外轴承座圈之间的多个锥形轴承滚柱；
其中所述第一外轴承座圈被固定地联接到所述第二内轴承座圈，以随之轴向运动和旋转运动，并且其中所述第一轴承和第二轴承被配置为串联地处理共同的轴向方向上的推力；
其中所述第一轴承具有预定的第一接触角，其中所述第一接触角限定第一接触锥，并且其中垂直于由所述轴承组件限定的旋转轴线取得的横跨所述第一接触锥的尺寸随着在朝向所述第二轴承的方向上远离所述第一轴承的距离的增大而增大。
17.根据权利要求16所述的动力传输设备，其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈被固定地联接到设置在所述第一轴承和第二轴承之间的连接器套筒。
18.根据权利要求16所述的动力传输设备，其中所述第一外轴承座圈和所述第二内轴承座圈由单个金属件整体且一致地形成。
19.根据权利要求16所述的动力传输设备，其中所述第二轴承具有预定的第二接触角，其中所述第二接触角限定第二接触锥，并且其中垂直于所述旋转轴线取得的横跨所述第二接触锥的尺寸随着在朝向所述第一轴承的方向上远离所述第二轴承的距离的增大而增大。
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