CN105587762A - 隔板装置、环形滚柱轴承以及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于环形滚柱轴承的滚动元件的隔板装置，环形滚柱轴承具有内环和外环，其中环形滚柱轴承允许在内环和外环之间轴向位移和角位移。隔板装置包括侧面相对的第一滚动元件接触表面第二滚动元件接触表面，第一和第二滚动接触表面设置为在隔板装置处于使用中时在环形滚柱轴承的切线方向上分隔两个相邻滚动元件。第一和第二滚动元件接触表面的每一个具有凹入形状，适合于与滚动元件的各凸起接触表面一致。隔板装置包括端部构件，具有从第一和第二滚动接触表面向外延伸的凸伸，并且设置为在隔板装置处于使用中时至少部分地延伸在两个相邻滚动元件的端部之上。

Description

隔板装置、环形滚柱轴承以及方法

技术领域

本发明涉及用于环形滚柱轴承中滚动元件的隔板装置以及包括这样隔板装置的环形滚柱轴承。本发明还涉及制造包括这样隔板装置的环形装置的方法。

背景技术

环形滚柱轴承，例如环形滚柱轴承，典型地用于它们相对于环形滚柱轴承的外环和内环允许轴向和角位移二者的能力。这使得内环和外环滚道的弯曲结构适合于与滚动元件的弯曲形状一致，例如如欧洲专利No.EP0175858所描述。因此，环形滚柱轴承结合自对准能力与轴向位移能力。

为了保持且支撑滚动元件在环形滚柱轴承中，已经知晓提供保持架以在环形滚柱轴承的切线方向上彼此分开相邻的滚动元件，这限制了滚动元件相对于彼此的运动且防止滚动元件之间的滚柱对滚柱的接触。

国际公开号WO2012/0044222公开了一种用于环形滚柱轴承中滚动元件的隔板装置。该隔板装置包括第一和第二滚动接触表面，该第一和第二滚动接触表面具有适合于与环形滚动元件的各凸起接触表面一致的凹入形状，并且包括弹性变形从而可适合环形轴承装配的至少一个轴向端部。

发明内容

本发明的目标是为环形滚柱轴承中的滚动元件提供一种改进的隔板装置，环形滚柱轴承例如为环形滚柱轴承，具有内环和外环，其中环形滚柱轴承允许在内环和外环之间轴向位移和角位移，该隔板装置能有效地分隔滚动元件。

该目标通过隔板装置实现，该隔板装置包括第一滚动元件接触表面和在第一滚动元件接触表面的相对侧上的第二滚动元件接触表面，该第一和第二滚动接触表面设置为在隔板装置处于使用中时，即在隔板安装在环形准主轴承中时在环形滚柱轴承的切线方向上分隔两个相邻的滚动元件。第一和第二滚动元件接触表面的每一个具有凹入形状，适合于与滚动元件的各凸起接触表面一致。隔板装置包括端部构件，具有从第一和第二滚动接触表面向外延伸的突起，并且设置为在隔板装置处于使用中时至少部分地延伸在两个相邻滚动元件的端部之上，并且因此限制滚动元件的轴向运动。

本发明基于这样的见解，环形滚柱轴承的外环滚道的形状在几何形状上防止滚柱过度倾斜，即滚动元件的旋转轴线关于垂直于滚道的轴线的旋转。由于环形滚柱轴承中几何地防止倾斜，环形滚柱轴承中的隔板装置的尺寸不需要以强度作为优先考虑。此外，通过在环形滚柱轴承中提供用于滚动元件的隔板装置，使其适合于与滚动元件的滚动表面一致，滚动元件的数量以及因此负载支承能力可在环形滚柱轴承中得到加强，而同时能改善和有效装配。换言之，隔板装置的优点在于，它允许装配数量增加的滚动元件，这典型地对中间设置的隔板装置留下很少的可用空间。因此，在包括根据本发明的隔板装置的环形滚柱轴承中，通过增加滚子的数量可提高轴承的承载能力。例如，可提供与全补偿环形滚柱轴承基本上相同的承载能力，但是没有滚子对滚子的接触。

在环形滚柱轴承的运行期间，隔板装置支撑且分隔滚动元件，并且因此避免相邻滚动元件之间滚子对滚子的磨损，并且隔板装置和滚动元件之间的接触允许构成润滑油膜。构成的油膜在隔板装置的滚动元件接触表面和滚动元件的相关滚动表面之间的界面上由有效的非零速度产生。换言之，隔板装置和滚动元件之间的油段上的有效速度与滚子对滚子接触的情况不相反和相等。因此，隔板装置适合于轴承中滚动元件数的增加，这增加或最大化了负载支承特性，而同时由于构成油膜而提供有效和耐久的运行。

根据本发明的实施例，隔板装置可包括任何适当的材料。不需要必须包括弹性可变性材料，而是可取代地包括非弹性变形材料。

根据本发明的实施例，隔板装置包括至少一个凹陷。这样的凹陷减小了隔板装置的材料和重量，并且可提供通道以引导或保持润滑油到达需要的地方。

根据本发明的实施例，隔板装置包括开口，在隔板装置处于使用中时，该开口在环形滚柱轴承的切线方向上从第一滚动元件接触表面延伸到第二滚动元件接触表面，并且该开口位于隔板装置的中心，其中第一和第二滚动元件接触表面之间的切线距离是最小的。这样，隔板装置在切线方向上最薄和最容易破碎的部分可有利地避免，因此改善了隔板装置的耐久性和稳定性。开口允许滚动元件设置为彼此间具有最小的切线距离，其中滚动元件的接触表面的部分将在运行期间延伸进入开口中。因此可以提供在滚动元件的切线最宽部分接触表面之间的基本上零切线距离。该切线距离至少可以显著减小。作为选择，凹陷可提供在隔板装置的滚动元件接触表面的一个或二者中。

本发明还涉及包括根据前述权利要求任何一项的至少一个隔板装置的环形滚柱轴承。该环形滚柱轴承可为密封的环形滚柱轴承。环形滚柱轴承可用在汽车、风能、航海、金属制造应用和任何其它机械应用中。例如，环形滚柱轴承可用在造纸机械、连铸、风机和鼓风机、破碎机和磨床、工业传送、输送机以及液压电动机和泵中。

本发明还涉及至少将最后滚动元件或最后隔板装置插入环形滚柱轴承中的方法，该环形滚柱轴承具有内环、外环、滚动元件和根据本发明实施例的任何一个插入在相邻滚动元件之间的多个隔板装置，其中环形滚柱轴承允许在内环和外环之间轴向位移和角位移。也就是，隔板装置包括在相对侧面上设置的第一和第二滚动元件接触表面，该第一和第二滚动接触表面设置为在环形滚柱轴承的切线方向上分隔相邻的滚动元件，并且其中第一和第二滚动元件接触表面的每一个具有凹入形状，适合于与滚动元件的各凸起接触表面一致。隔板装置还包括端部构件，具有从第一和第二滚动接触表面向外延伸的突起且设置为在隔板装置在使用中时至少部分地延伸在两个相邻滚动元件的端部之上。该方法包括相对于外环倾斜环形滚柱轴承的内环的步骤，因此滚动元件之间的距离得到增加，并且在两个隔板装置之间插入滚动元件，或者在两个滚动元件之间插入隔板装置。

这样的方法适合于环形滚柱轴承的装配，从而根据本发明的隔板装置可插入两个紧密设置的滚动元件之间受限的可用空间中。这样的方法的优点还在于，它减轻了与制造期间所发生的损坏相关的针对装配和生产的担忧。也就是说，隔板装置可在不损坏轴承环和滚动元件的情况下安装在环形滚柱轴承中。

附图说明

在下文，本发明将借助于非限定性示例参考附图进行说明，其中：

图1示出了根据现有技术的环形滚柱轴承的透视图，

图2示出了根据现有技术的隔板装置，

图3示出了根据本发明实施例的隔板装置，

图4示出了根据本发明实施例的隔板装置，其从上面提供在环形滚柱轴承的滚动元件之间，以及

图5-7示出了根据本发明实施例的方法的步骤。

应注意，附图尚未按比例，并且一定特征的尺寸为了清晰已经被夸大。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的环形滚柱轴承10。环形滚柱轴承包括内环12和外环14，其中环形滚柱轴承10允许在内环12和外环14之间轴向位移和角位移。多个滚动元件16设置在内环滚道和外环滚道之间。

现有技术的环形滚柱轴承10包括多个隔板装置18，其包括弹性可变形材料，插设在相邻的滚动元件16a,16b之间，以便保持环形滚柱轴承的滚动元件在彼此适当的相对位置且防止滚动元件16之间滚子对滚子的接触。

图2示出了根据现有技术的隔板装置18的几个示例。每个隔板装置18包括第一滚动元件接触表面20和和在第一滚动元件接触表面的相对侧上的第二滚动元件接触表面22。第一滚动元件接触表面20和第二滚动接触表面22设置为在隔板装置18处于使用中时在环形滚柱轴承10的切线方向上分隔两个相邻的滚动元件16a,16b。第一滚动元件接触表面20和第二滚动接触表面22的每一个具有凹入形状24，适合于与滚动元件16的各凸起接触表面一致。

隔板装置18可包括开口26，其从第一滚动元件接触表面20延伸到第二滚动元件接触表面22，并且开口26位于隔板装置18的中心。

隔板装置18可另外或选择性地包括位于隔板装置18的任何部分的至少一个凹陷28。例如，隔板装置的滚动元件接触表面20,22可提供有多个连续和/不连续的凹陷以适合于润滑和局部的油膜建立。

图3示出了根据本发明的隔板装置18。应注意，根据本发明的隔板装置18可为任何适当的形状，包括图2所示的所有形状，并且可具有适合于油膜建立的任何纹理。根据本发明的隔板装置18与根据现有技术的隔板装置的差别在于，它包括端部构件30，其具有从第一滚动接触表面20和第二滚动接触表面22向外延伸的突起，并且设置为在隔板元件处于使用中时至少部分地延伸在两个相邻的滚动元件16a,16b的端部之上，如图4所示。根据本发明的隔板装置18与根据现有技术的隔板装置的区别还在于，它不是必须有弹性可变性材料制造以适合于其在环形滚柱轴承10中的安装，这是因为根据本发明的隔板装置18可采用根据本发明的方法安装在环形滚柱轴承10中。

就是说，根据本发明的隔板装置18可包括任何适当的材料。例如，隔板装置18可包括下面的任何一个：

冲压钢片保持架，由连续热压的根据(DIN)EN10111:1998的低碳钢片或根据EN10088-1:1995的不锈钢X5CrNi18-10制造。

机加工钢保持架，由根据EN10025:1990+A:1993的S355GT(St52)类型的非合金结构钢制造。机加工钢保持架的表面可处理为改善滑动和耐磨损特性。

黄铜片保持架，包括符合EN1652:1997的黄铜。

机加工黄铜保持架，由CW612N铸造或根据EN1652:1997的锻造黄铜加工。

聚合物保持架(具有或没有玻璃纤维加强)，包括聚酰胺66、聚酰胺4,6、聚醚酮(PEEK)、苯酚树脂，或

其它工程聚合物材料、轻合金或特殊铸铁。

隔板装置18的尺寸和几何形状可适合于环形滚柱轴承10以及可用的内部空间。在环形滚柱轴承10中，用于定位在相邻的滚动元件16a,16b之间且分隔它们的隔板装置18的空间例如可限定为长度等于或小于滚动元件16的轴向长度，径向空间等于或小于滚动元件16的形状或径向尺寸，并且切线空间在当滚动元件彼此接触时等于或小于由滚动元件16的数量加上两个滚动元件表面之间偏离中心切线空间划分的总切线滚子对滚子空间，也就是用于容纳隔板装置18的轴向端部部分的空间。通过适应和/或限制隔板装置18的尺寸，环形滚柱轴承设置方案的设计选择得到增加。根据本发明的隔板装置18可适合于避免与环形滚柱轴承10的内环或外环滚道接触，尽管这不是必需的。

图4示出了根据本发明实施例的上述两个相邻的滚动元件16a,16b以及三个隔板装置18。可见，每个隔板装置18包括端部构件30，其具有相对定向的突起，其至少延伸在每个隔板装置插设在其间的两个相邻滚动元件16a,16b的端部之上。应注意，隔板装置18的端部构件30不需要压向滚动元件16的端部。优选的是在端部构件30和滚动元件16的端部之间具有间隔，也就是轴向间隙，从而滚动元件16在环形滚柱轴承10处于使用中时没有被减速。

本发明还涉及环形滚柱轴承10，例如图1所示的轴承，但包括根据本发明的至少一个隔板装置。根据本发明的隔板装置18优选提供在每两个相邻的滚动元件16a,16b之间。然而，根据本发明的环形滚柱轴承10可包括恰好一个隔板装置18或均匀地或不均匀地分布在环形滚柱轴承10周围的多个隔板装置18。于是，环形滚柱轴承10可包括任何适当形式的隔板装置，不包括具有从它们的第一和第二滚动接触表面20,22向外延伸的突起的端部构件30并且设置为至少部分地延伸在两个相邻滚动元件16a,16b的端部之上、在相邻的滚动元件16a,16b之间。

根据本发明的环形滚柱轴承10可在尺寸上设置为直径10mm至直径几米，并且具有负载能力从几十克至几千吨。就是说，根据本发明的环形滚柱轴承10可为任何尺寸且具有任何负载承受能力。

环形滚柱轴承10例如可为环形滚柱轴承。环形滚柱轴承是自对准式球形滚动轴承，并且轴向自由类似于圆柱或针形滚子轴承。它实际上在不增加摩擦的情况下容纳轴承内的轴向位移和错位。这消除了需要在紧密配合和轴向自由度之间的妥协，允许紧密配合用于消除蠕变和微型磨损纠正，这通常发生在传统的轴承设置中。结果降低了运行温度，减小了振动水平并且改善了可靠性、轴承和润滑寿命以及能量消耗。

根据本发明的环形滚柱轴承10可为密封的环形滚柱轴承。环形滚柱轴承10在内环12和外环14之间的两个轴向端面上的开口面积可包括密封件，用于防止灰尘、污垢等进入轴承。密封件也可保持轴承中的润滑，例如油润滑或油脂润滑。密封件例如可由聚合物或金属制造。使用根据本发明的隔板装置与具有保持架的传统环形滚子轴承相比导致有更大的空间可用于密封件。

图5-7示出了将至少一个最后滚动元件16或最后隔板装置18插入环形滚柱轴承10中的方法步骤，环形滚柱轴承10具有内环12、外环14、滚动元件16和根据本发明实施例插设在相邻滚动元件16a,16b之间的多个隔板装置18。

图5示出了环形滚柱轴承10，其中内环12设置在外环14的平面中。相对的滚动元件16的中心之间的距离为A。

为了在装配环形滚柱轴承10中至少将最后的滚动元件16插入在环形滚柱轴承10中，环形滚柱轴承10的内环12相对于外环14倾斜，从而内环12不再设置在如图6所示的外环14的平面中，因此增加了滚动元件16之间的距离，即图6中的距离B大于图5中的距离A。因为在滚动元件16之间产生如此的额外空间，滚动元件16可因此更容易插设在两个已经插入的隔板装置18之间，或者隔板装置18可更容易插设在两个已经插入的滚动元件16之间。一旦所有的滚动元件16已经插入在环形滚柱轴承10的内环12和外环14之间，内环12可向后倾斜成与外环14对齐。

图7示出了支撑已经插入的滚动轴承16a和16c的隔板装置18已经分开运动以在隔板元件18之间产生更大的间隙，以便适合于至少一个最后滚动元件16b的插入。

根据本发明的方法当然也可适合于磨损或损坏的滚动元件16或隔板装置18的去除或替换。

对于特定尺寸的环形滚柱轴承10来说，隔板元件18的端部构件30的优化长度是可以计算出来的或通过实验确定的，从而保证它们适合于环形滚柱轴承10的装配并且确保它们将其滚动元件16使用中保持在合适的位置。

在权利要求的范围内本发明的进一步修改对本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于环形滚柱轴承(10)的滚动元件(16,16a,16b,16c)的隔板装置(18)，该环形滚柱轴承(10)具有内环(12)和外环(14)，其中该环形滚柱轴承(10)允许在该内环(12)和该外环(14)之间轴向位移和角位移，其中该隔板装置(18)包括第一滚动元件接触表面(20)和在第一滚动元件接触表面的相对侧上的第二滚动元件接触表面(22)，该第一和第二滚动接触表面(20,22)设置为在该隔板装置(18)处于使用中时在该环形滚柱轴承(10)的切线方向上分隔两个相邻的滚动元件(16a,16b)，并且其中该第一和第二滚动元件接触表面(20,22)的每一个具有凹入形状(24)，适合于与该滚动元件(16,16a,16b,16c)的各凸起接触表面一致，其特征在于该隔板装置(18)包括端部构件(30)，该端部构件(30)具有从该第一和第二滚动接触表面(20,22)向外延伸的突起，并且设置为在该隔板装置(18)处于使用中时至少部分地延伸在两个相邻滚动元件(16,16a,16b)的端部之上。

2.根据权利要求1所述的隔板装置(18)，其特征在于它包括非弹性变形材料。

3.根据权利要求1或2所述的隔板装置(18)，其特征在于它包括至少一个凹陷(28)。

4.根据前述权利要求任何一项所述的隔板装置(18)，其特征在于它包括从该第一滚动元件接触表面(20)延伸到该第二滚动元件接触表面(22)的开口(26)，并且该开口(26)位于该隔板装置(18)的中心。

5.一种环形滚柱轴承(10)，其特征在于它包括根据前述权利要求任何一项所述的至少一个隔板装置(18)。

6.根据权利要求5所述的环形滚柱轴承(10)，其特征在于它是密封的环形滚柱轴承。

7.一种将至少一个最后滚动元件(16b)或最后隔板装置(18)插入环形滚柱轴承(10)的方法，该环形滚柱轴承(10)具有内环(12)和外环(14)、滚动元件(16,16a,16b,16c)以及插设在相邻滚动元件(16a,16b)之间的多个隔板装置(18)，其中该环形滚柱轴承(10)允许在该内环(12)和该外环(14)之间轴向位移和角位移，其特征在于该隔板装置(18)包括第一滚动元件接触表面(20)和在第一滚动元件接触表面的相对侧上的第二滚动元件接触表面(22)，该第一和第二滚动接触表面(20,22)设置为在该环形滚柱轴承(10)的切线方向上分隔两个相邻的滚动元件(16a,16b)，并且其中该第一和第二滚动元件接触表面(20,22)的每一个具有凹入形状(24)，适合于与该滚动元件(16,16a,16b,16c)的各凸起接触表面一致，并且其中该隔板装置(18)还包括端部构件(30)，该端部构件(30)具有从第一和第二滚动接触表面(20,22)向外延伸的突起，并且设置为在该隔板装置(18)处于使用中时至少部分地延伸在两个相邻滚动元件(16a,16b)的端部之上，其中该方法包括相对于该外环(14)倾斜该环形滚柱轴承(10)的该内环(12)的步骤，从而增加了滚动元件(16)之间的距离(A)且在两个隔板(18)之间插入滚动元件(16)或者在两个滚动元件(16a,16b)之间插入隔板装置(18)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于该隔板装置(18)包括非弹性变形材料。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于该隔板装置(18)包括至少一个凹陷(28)。

10.根据权利要求7-9任何一项所述的方法，其特征在于该隔板装置(18)包括在该隔板装置(18)的中心上从该第一滚动元件接触表面(20)延伸到该第二滚动元件接触表面(22)的开口(26)。