CN105378311A - 支撑支承件，尤其是导辊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种例如用于矫直机的支撑支承件，其带有外圈(2、24、41)、内圈(7、23、31、40)以及在外圈(2、24、41)与内圈(7、23、31、40)之间能够在滚道上滚转的滚动体(1)，其中，通过带有固定的作用方向的负载，在这些圈(2、24、41、7、23、31、40)之间存在弯曲力矩。为了抵消弯曲力矩的目标所提出的是，内圈(7、23、31)的外滚道和/或外圈的内滚道配设有带有能在轴向宽度上改变的直径的造型部，其中，造型部在滚动接触部中相称于或者接近于通过弯曲力矩所导致的非柱形的弯曲线，并且弯曲线通过下述线限定，由内圈(7、23、3)传递至滚动体(1)上的且通过弯曲力矩导致的弯曲力基本上垂直地竖立于该线上。由此，尤其是在负载方向给定的情况下阻止不利的棱边负荷，从而多个滚动体(1)能够同时在这些圈(2、24、41、7、23、31、40)之间传递负载。

Description

支撑支承件，尤其是导辊
技术领域
本发明涉及一种例如用于矫直机的支撑支承件，其带有外圈、内圈以及在外圈与内圈之间能够在滚道上滚转的滚动体，其中，通过带有固定的作用方向的负载而在这些圈之间存在弯曲力矩。
背景技术
在支撑支承件(也称作承载-支撑支承件)中，轴的轴向定向根据所导入的力的方向由一个或多个轴承承担。导辊(尤其是支撑辊子、凸轮辊子或者球轴承导辊)属于支撑支承件。支撑辊子是完成装配的带有特别厚壁的外圈的滚针轴承或滚柱轴承，其此外使用在多辊式滚压机架、矫直机、凸轮传动机构、导轨、运输设施和线性引导系统中(例如DE102010036248A1)。
凸轮辊子是带有轴向引导部的支撑辊子，其中，代替内圈地设置有实心的滚栓。滚栓具有紧固螺纹，并且在许多情况下在两侧具有内六边形。相反地，导辊在它的结构方面等同于沟槽轴承或斜球轴承，然而具有带有圆化的周侧面的厚壁的外圈。
支撑辊子设置有高的径向负载，但是也承受来自于两个轴向方向的轴向负载。因此，滚针滚子或者滚柱滚子经常用作滚动体。
此外有问题的是，恰恰是滚动接触部的区域由于棱边负荷在弯曲力矩的情况下可能受到特别的损坏，并且支撑轴承的使用寿命同样显著受损。此外，在靠外的滚动轴承列与靠内的滚动轴承列之间可能存在巨大的不均匀负载。滚动体因此得到十分不均匀的承载特性，其中，在滚动体与轴之间的最小的接触压力出现在支撑轴承的中部，而最大压力出现在支撑轴承的边缘处。
发明内容
本发明的任务在于至少降低弯曲力矩(例如销弯曲)的效应，而且不会使支撑支承件的其他性能变差。
在前面提及的类型的支撑支承件中，该任务以如下方式解决，即，内圈的外滚道和/或外圈的内滚道具有带有能在轴向上改变的直径的造型部，其中，造型部在滚动接触部中相称于或者接近于通过弯曲力矩导致的弯曲线，并且，该弯曲线是下述线，由相应的圈传递至滚动体上的且通过弯曲力矩导致的弯曲力基本上垂直地竖立于该线上。以这种方式可以使弯曲力尽可能均匀地分布在滚动接触部上，其中，滚动接触部是指下述表面，滚动体和滚道尤其是在考虑滚动体弹性的情况下在该表面上发生接触。
轴向理解为下述方向，其平行于支撑支承件的转动轴线延展。在此可以将内圈整合到实心轴、实心销或者实心轴栓中，其中，在实心轴上、或者在实心销上、或者在实心轴栓上构造出外滚道的造型部。在本文中，实心的意味着的是，如果不考虑润滑剂供应装置或润滑剂钻孔或者类似装置，那么将内圈整合到基本上不具有空腔的构件中。
在有利的实施方式中，内圈能够施加或者能够压到轴、销或者轴栓上，并且固定以防相对于轴、销或者轴栓扭转。该情况可以在转动以及固定的内圈中出现。
内圈的外滚道的造型部可以通过径向校正函数w(x)来限定，其中，内圈的局部直径D(x)以下述方式依赖于w(x)和恒定的直径D0：
D(x)＝D0-2*w(x)
w(x)＝RK2-(RK2 2-x2)-0.5
其中，x是在内圈上的轴向位置，并且第二弯曲半径Rk2根据弯曲力矩的方向和/或大小以及尤其是还根据支撑轴承性能来选择。第二弯曲半径RK2可以通过估算、轴承磨损分析，或者通过支撑支承件的电脑模拟或者它的滚动特性来获知。第二弯曲半径RK2例如位于5000至30000毫米之间。在此，弯曲线不必恰好地被复现，而是接近于弯曲线就已经可以导致使用寿命延长，其对于常见的使用来说是足够的。在此，造型部也可以具有柱形区域和圆化区域，这是因为造型部在必要时必须匹配于支撑轴承几何结构或滚动体。
有利地，内圈或者外圈间接地或者直接地与轴承座固定相连。轴承座具有支座或者锚固装置的功能，锚固装置承受通过支撑轴承传导的负载。
如果滚动体以两个、三个或者四个滚动体列布置，那么可以整体上实现更大的滚动接触面，由此，支撑支承件可以承载更多负载。在此，针对相应的滚动体列的弯曲线可以具有不同的走向，这是因为外置的滚动体列通常必须承受与内置的滚动体列不同地指向的弯曲力。因此可能有利的是，靠内的滚动体列设置在造型部的柱形区域上，而靠外的滚动体列设置在造型部的圆化区域上，以便将负载均匀地分布到滚动体列上。
在有利的实施方式中，为每个滚动体列都配属造型部的柱形区域或圆化区域。
在固定的内圈或外圈中有利的是，内圈或外圈具有针对润滑剂，尤其是润滑油或润滑脂的输入或导入开口。
在有利的实施方式中，内圈的外滚道或者外圈的内滚道在负载区的区域内在周边方向上具有比负载区外的相应的滚道更小的弯曲(削平部)。负载区在此理解为在外滚道与内滚道之间的区域，滚动体可以滚动穿过该区域，并且在此，在更大程度上在这些滚道之间传递支撑负载。该负载区根据支撑负载的方向定向。周边方向理解为滚动方向，滚动体可以沿该滚动方向(或者它的反方向)滚动。
在有利的实施方式中，滚动体列的至少三个、四个或者五个滚动体同时在外圈与内圈之间传递更高份额的支撑力。基于根据本发明的造型部，由于最小化或者消除了的棱边负荷，更多的滚动体(尤其是在多个滚动体列的情况下)同时承担承载功能。支撑支承件未受到由于弯曲力矩而引起的变形。
有利地，内圈在其负载区的区域内的相应的滚道上在周边方向上具有比负载区外的相应的滚道更小的弯曲。为此，内圈必须是相对于支撑负载固定的环形件。这是因为在滚动轴承运行期间在负载区中必须保持更小的弯曲，其相对于负载方向定向，尤其是朝着负载或者远离负载地取向。
因此有利的是，在支撑支承件外侧安置有辅助设备(例如标记设备)，在辅助设备上可以看出的是，支撑轴承(例如支撑辊子)在安装时应当如何取向。理想地，辅助设备可以在最佳位置中导致对齐，或者能够通过槽正确地定向。该辅助设备仅对于在周边方向上带有不同弯曲部的固定的内圈来说是必需的。
在支撑支承件，例如导辊中，在预先安装(无负载)的状态下，在支撑支承件的负载区中可以产生滚动体的更小的预紧，这是因为在内圈的外滚道上构造出更小的弯曲，并且在内圈上存在材料凹陷部。重要的是，支撑支承件的负载区的布置通过将该弯曲部安置在支撑支承件的内圈上而预先给定。
在有利的实施方式中，在周边方向上的弯曲通过第一弯曲半径RK1预先给定，其中，第一弯曲半径RK1通过相应的滚道的半径增大量Δr和半径R之和限定：
RK1＝R+ΔR；
E＝Δr+F,
其中，相应的滚道的偏心距E由半径增大量Δr和最大的材料凹陷量F之和形成，这对于构造更小的弯曲来说是必需的。换言之，外滚道与转动轴线的径向间距在弯曲部的区域内比在外滚道的其余部分处要小。半径改变量Δr选择得越大，最大材料凹陷量F就必须越大。半径增大量Δr和材料凹陷量F应当匹配于在周边方向上的最佳负载分布：例如，在更强的削平部中，侧面的滚动体比中间的滚动体承受更多的负载。
作为最好的结果得到在周边方向上的弯曲部(在下面还简称为削平部)，其在周边方向上更小的弯曲通过第一弯曲半径RK1来限定，第一弯曲半径比滚道半径R要大滚道直径D的0.2％至0.8％，即，位于RK1＝0.002*D+R至RK1＝0.008*D+R之间。
对于最好的结果来说，最大材料凹陷量F应当位于滚道直径D的0.1％至0.6％之间，亦即，F＝0.001*D至F＝0.006*D之间。
有利地，内圈或外圈在负载区的区域中在周边方向上具有比在负载区外更小的弯曲，其中，相应的圈能够凭借扭转止动装置相对于支撑力固定。该扭转止动装置可以以不同的方式实现，其中，其部分或者完全通过附加的削平部或者槽来实现。以这种方式确保的是，只有当滚动体也应当承载负载时，弯曲部才起到负载分布的作用。
在有利的实施方式中，内滚道或外滚道具有带有能在轴向宽度上改变的外直径的造型部，其中，造型部在滚动接触部中相称于或者接近于通过弯曲力矩所导致的弯曲线并且弯曲线通过下述线限定，由内圈传递至滚动体上的且通过弯曲力矩导致的弯曲力基本上垂直地竖立于该线上。以这种方式可以使弯曲力尽可能均匀地分布在滚动接触部上，其中，滚动接触部理解为下述表面，滚动体和滚道尤其是在考虑滚动体弹性的情况下在该表面上发生接触。
要注意的是，与弯曲部不同的是，根据本发明的造型部可以在轴向上变化，并且可以不依赖于在周边方向上的弯曲地设计。在周边方向上的弯曲部可以彻底地发生变化，例如具有多于两个的弯曲。因此，弯曲可以在周边方向上并也在轴向上完美地相结合。一方面，造型部还可以安置在转动的内圈或外圈上，尤其是还安置在固定的内圈上，其中，外滚道在负载区的区域中在周边方向上具有比在负载区外更小的弯曲。因此，造型部和弯曲部可以顺利地相重叠。
有利地，滚动体是滚针滚子、滚柱滚子或者圆锥滚子、以对数方式造型化的滚针滚子、以对数方式造型化的滚柱滚子或以对数方式造型化的圆锥滚子。滚动体的形状不必改变，由此，构件多样性可以保持得小。滚动体可以以固定的标准也针对其他轴承地制造。对外圈与内圈之间的弯曲力矩的考虑通过使内圈的外滚道的造型部接近于或者相称于在那里通过弯曲力矩所导致的弯曲线来实现。在选择滚动体时也不必考虑支撑负载的方向。
根据本发明的支撑支承件的可能的实施方式为能够实施为导辊，尤其是支撑辊子或者凸轮辊子。
本发明的其他有利的构造方案和优选的改进方案可以从附图说明和/或从属权利要求中得出。
附图说明
下面凭借在图中示出的实施例进一步描述和阐明本发明。在此：
图1以沿转动轴线的纵截面示出作为第一实施例的带有滚柱滚子的三列式支撑辊子；
图2A示出均匀分布的支撑力的示意图；
图2B示出在当前的弯曲力矩下弯曲线的示意图；
图3示出作为第二实施例的带有转动的内圈的三列式支撑轴承的截面图；
图4示出在周边方向上带有第一弯曲半径的滚道弯曲部的图示；
图5示出在轴向上带有圆化区域和柱形区域的滚道弯曲部的图示；
图6以三维视图示出第三实施例的销上的内圈；
图7示出带有来自于图6的销的内圈的二维视图；
图8以纵截面示出带有滚针轴承的第四实施例；
图9示出带有造型部和削平部的销外表面的示意性的三维视图。
具体实施方式
图1以沿转动轴线RA的纵截面示出了带有实施为滚柱滚子的滚动体1的三列式支撑辊子。造型化的销区段7在径向上与同样固定的销6相比增大，以便在分度圆直径较大的情况下承载三个滚动体列。造型部在销区段7的外表面上成形，并且在轴向上变化地构造，其中，该造型部整体上具有凸出的形状，其在中间滚动体列的区域中形成最大直径D＝Dmax，而在边缘处具有最小直径D＝Dmin。在周边方向上，该造型部不发生变化。
该造型部在负载区L上延伸。恰好在负载区L的区域中，由于弯曲力矩，棱边负荷通常也是最高的，从而在轴弯曲的区域中，在轴向上变化的造型部是特别需要的。因而可以有利地抵消弯曲力矩的作用。另外有利的是，外圈2的内滚道不必具有造型部或者其他的滚道变化部，在形状设计中因而同样存在高自由度。
销6是固定的，并且含有多个钻孔8、9，这些钻孔设置用于将油引导至滚动接触部。支座圈4、5用于密封件3的正确安放并且防止靠外的列的滚动体1的轴向脱出。
为了说明，图2A示意性地示出了沿轴向均匀分布的支撑力10的理想情况。支撑轴承的磨损在此均匀地发生，由此确保长的使用寿命。在纯粹垂直于转动轴线RA且在支撑轴承上导入的支撑力中存在该情况，其中，弯曲线15在每个位置x13处也形成直线，该弯曲线在沿转动轴线RA的横截面中限定。造型部因此不是必需的。内圈的外滚道可以构造为柱形。
图2B示出了在弯曲力矩作用的情况下弯曲线16的示意图。校正函数w(x)导致直径函数D(x)＝D0-2*w(x)朝保持点12的方向增加。弯曲部在轴向上的所属的第二弯曲半径RK2在此可以根据弯曲线假定为5000至30000毫米之间的值。造型部半径是D(x)的一半大，并且根据弯曲区域中的轴向位置x改变，在造型部的柱形区域中，造型部半径保持恒定。
图3示出了带有转动的内圈23的三列式支撑轴承。导入润滑油通过开口21实现，开口布置在外圈段20a、20b之间、或者外圈段20b、20c之间。每个滚动体列具有自身的保持架3和单独的造型部22，造型部承载整个支撑轴承装置(仅画出支撑轴承)的弯曲力矩。附加地，内滚道35a、35b、35c同样是造型化的。
为了轻松地压紧，所示出的支撑轴承(尤其是支撑辊子)在内圈23上具有锥形区域26。
在外圈区段20a上引入端侧槽27，其可以用于外圈20的定向。
图4示出了带有从垂直于附图平面取向的转动轴线RA出发的半径R的内圈的滚动体滚道20，其中，滚道20是固定的滚道20。
较少发生弯曲的区域通过第一弯曲半径Rk1限定，并且在带有滚道半径R的相应的交叉点处开始或结束，其中，第一弯曲半径Rk1在参照点B处减小，参照点参照转动轴线RA相对于最大材料凹陷量F地布置。参照点B与转动轴线RA的间距为偏心距E，其由半径差与最大材料凹陷量F之和形成：
E＝RK1-R+F
鉴于图1，图4所示的滚道20可以是中间的滚动体列的销区段7的外滚道，或者替选地是图6的内圈31的外滚道。造型部由于图4的垂直于转动轴线RA取向的截面而不能看到。
图5示出了在轴向上带有长度为Lz的柱形区域以及两个在侧面联接的、长度为Lx的弯曲区域的造型部。第二弯曲半径RK2与点P相关并且醒目地示出。这些弯曲部使接近两个靠外的滚道30a和30c的弯曲线成为可能。中间的滚道30b由于它的位置而是不重要的，并且因此构造为柱形。在轴向上可以不考虑弯曲部。
图6和图7以三维视图或二维视图示出第三实施例的带有销36的内圈31的实施方式。内圈31的外滚道30a、30b、30c在轴向上是造型化的并且附加地在通过支撑力RH的主方向限定的负载区L中分别具有弯曲部和造型部。有趣的是，销36可以由不太贵的钢制成，其中，由滚动轴承钢制造的内圈31放置在销36上。在此，销36在内圈座区域中的外形匹配于内圈31并起到轴向定位作用。这种销-内圈布置可以成本低廉地代替图1的实施例的一体式的销6。
在装配好的状态下，滚动体列具有不同的径向间隙值。这意味着的是，在低负载状态下，这些圈之间的滚动体无弯曲地受到非均匀负载。这一点然而是没有问题的，这是因为支撑支承件中的棱边负荷以及滚动体列的非均匀的负载对使用寿命方面几乎没有影响。
图8以沿转动轴线RA的纵截面示出了另外的实施例。示出的支撑支承件基于作为滚动体42的滚针，滚针在造型化的、固定的轴40上滚动，该轴在它的内部含有润滑油供应装置46。滚动体42在轴向上通过保持圈48保持，保持圈设置用于容纳唇形密封件45，并且用O形环48附加地朝着外圈41密封。另外，保持圈48具有径向内置的槽44。
整个布置用两侧安置的卡环47固定，并且凭借在销40上的造型部抵消自身的弯曲。可选地还可以在外圈41的内滚道上设置造型部。
图9示出了销外表面的示意图，正如它在图6和图7的实施例中可以存在的那样。
所示出的销外表面设置用于三个外滚道30a、30b、30c，即，两个靠外的滚道30a、30c和一个中间的滚道30b。靠外的滚道30a、30c布置在销的造型化了的区域中，其中，造型部为了更好地说明而示意性地示出(用醒目的、小的造型部半径RK2)。中间的滚道30b在销的中间的柱形区段上延伸。然而，所有滚道与造型部整合地沿周边方向(削平部)50地构造。这意味着的是，轴向造型部在负载区域中至少部分过渡为周边方向50上的造型部，尤其是它们不会全周边地构造，而是仅在负载区域中构造。
所有的弯曲半径必须设计得足够大，从而使在削平部50与纯粹造型化的区域之间的过渡在滚动运行中不会导致损坏。
另外，通常对于所有实施例来说可确定的是，内圈以及外圈具有基于各自地构造出的滚道的环形形状。内圈必须径向向内、然而不是必需地具有环形形状，而是可以是实心的，每个都可以构造出其他能想到的形状，或者部分或完全地整合到另外的构件中，其中，构件自身不必具有环形形状。相应地也适用于外圈在径向上向外地远离外圈的内滚道的设计方案。
附图标记说明
B参照点
E偏心距
F最大材料凹陷量
FB用于产生弯曲力矩
L负载区
R滚道半径
RA转动轴线
RH支撑力的主方向
RK1在周边方向上的弯曲部的第一弯曲半径(削平部)
RK2在轴向上的造型部的第二弯曲半径
1滚动体
2外圈
3滚动轴承保持架
4右侧支座圈
5左侧支座圈
6销
7造型化的销区段
8用于导入润滑剂的轴向钻孔
9用于导入润滑剂的径向钻孔
10支撑力
11限界件
12保持点
13轴向位置x
14力方向
15弯曲线
16弯曲线
17径向校正函数w(x)
18材料凹陷部
19带有减小的弯曲的滚道区域
20a靠外的圈段
20b中间的圈段
20c靠外的圈段
21润滑开口
22单独的造型部
23内圈
24外圈
25锥形区域的轴向宽度
26锥形区域
27端侧槽
30a靠外的外滚道
30b中间的外滚道
30c靠外的外滚道
31内圈
33润滑开口
34开口
35a造型化的内滚道
35b造型化的内滚道
35c造型化的内滚道
40销
41外圈
42滚针
43O形环
44内槽
45唇形密封件
46润滑油供应装置
47卡环
48保持圈
50削平部

Claims (10)

1.一种例如用于矫直机的支撑支承件，其带有外圈(2、24、41)、内圈(7、23、31、40)以及在所述外圈(2、24、41)与所述内圈(7、23、31、40)之间能够在滚道(30、35)上滚转的滚动体(1)，其中，通过带有固定的作用方向的负载，在所述圈(2、24、41、7、23、31、40)之间存在弯曲力矩，其特征在于，所述内圈(7、31、40)的外滚道(30)和/或所述外圈(24)的内滚道(35)具有带有能在轴向上改变的直径(D)的造型部，其中，所述造型部在滚动接触部中相称于或者接近于通过弯曲力矩所导致的弯曲线(16)，并且，所述弯曲线(16)是下述线，由相应的圈(24、7、23、31)传递至所述滚动体(1)的且通过所述弯曲力矩导致的弯曲力基本上垂直地竖立于所述线上。
2.根据权利要求1所述的支撑支承件，其中，所述内圈(7、31)是整合到实心轴、实心销或者实心轴栓中的，其中，在所述实心轴上、例如在所述实心轴栓上构造有所述外滚道(30)的造型部。
3.根据权利要求1或2所述的支撑支承件，其中，所述内圈(31)是能够施加到轴、销(36)或者轴栓上的并且是防扭转地固定的。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的支撑支承件，其中，所述内圈(7、23、31)的外滚道的造型部至少在一个区域中通过径向校正函数w(x)限定，并且所述内圈(7、23、31)的直径D(x)以下述方式依赖于w(x)和恒定的直径D0：
D(x)＝D0-2*w(x)；
w(x)＝RK2-(RK2 2-x2)-0.5
其中，x是在所述内圈(7、23、31)上的轴向位置，并且第二弯曲半径(RK2)根据弯曲力矩的方向和/或大小以及尤其是也根据支撑轴承性能来选择。
5.根据权利要求4所述的支撑支承件，其中，所述第二弯曲半径(RK2)位于5000毫米至30000毫米之间。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的支撑支承件，其中，所述滚动体(1)以两个、三个或者四个滚动体列来布置。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的支撑支承件，其中，所述内圈(7、23、31)的外滚道(30)在负载区(L)的区域中在周边方向上具有比所述负载区(L)外的相应的滚道(30、35)更小的弯曲。
8.根据权利要求7所述的支撑支承件，其中，滚动体列的至少四个或五个滚动体(1)在外圈(2、24、41)与内圈(7、23、31、40)之间传递提高了的份额的支撑力(10)。
9.根据权利要求7所述的支撑支承件，其中，在周边方向上更小的弯曲通过第一弯曲半径(RK1)来限定，所述第一弯曲半径比所述滚道半径(R)大了所述滚道直径(D)的0.2％至0.8％。
10.一种带有根据前述权利要求中任意一项所述的支撑支承件的导辊，尤其是凸轮辊子或者支撑辊子。
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