CN105829747B - 用于角接触球轴承的塑料滚动轴承保持架和角接触球轴承 - Google Patents

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Abstract

一种塑料滚动轴承保持架(1)、即角接触球轴承保持架，具有：两个保持架环(2，6)，即较小的保持架环(2)和较大的保持架环(6)，所述保持架环的直径彼此不同。多个构成用于容纳各一个滚动体、即滚珠的保持架兜孔(4)通过所述保持架环(2，6)以及通过将所述保持架环连接的保持架连接部(3)形成。所述保持架环(2，6)与所述保持架连接部(3)一件式地构成并且包含固体润滑剂。在所述保持架环(2，6)的沿着轴向方向所测量的宽度(BKi，BKa)的三次方和所述保持架兜孔直径(DW)之间的比为至少0.4mm2。

Description

用于角接触球轴承的塑料滚动轴承保持架和角接触球轴承
技术领域
本发明涉及一种适合于在角接触球轴承中使用的塑料滚动轴承保持架。所述塑料滚动轴承保持架在此是滚珠轴承保持架，所述滚珠轴承保持架包含至少一种固体润滑剂。
背景技术
例如从EP 1 830 082 B1中已知一种包含固体润滑剂的滚动轴承保持架、即滚珠轴承保持架。该滚动轴承保持架由树脂组合物制成，所述树脂组合物包含增强纤维和3重量％至40重量％的球状碳。作为固体润滑剂使用的球状碳的平均微粒直径能够为100μm或者更小。
从JP 2010053971 A中已知另一种具有固体润滑剂的滚珠轴承保持架。在该滚珠轴承保持架中，应当负责减小摩擦的物质不均匀地分布，其中在保持架兜孔的内表面处得到这些物质的最大密度。
发明内容
本发明基于如下目的：相对于所提到的现有技术、尤其在持久性方面，即使在不利的环境条件下也在持久性方面进一步研发用于角接触球轴承的滚动轴承保持架、即滚珠轴承保持架，所述滚动轴承保持架由包含固体润滑剂的塑料制成。
构成为角接触球轴承保持架的塑料滚动轴承保持架在已知的基本形式中具有两个沿着轴向方面彼此间隔开的、不同直径的保持架环和多个保持架兜孔，所述保持架兜孔通过保持架环以及通过将所述保持架环一件式连接的保持架连接部限界，所述保持架兜孔构成用于容纳各一个滚动体，所述保持架环具有共同的对称轴线，其中保持架环以及保持架连接部包含固体润滑剂。
滚动体直径、也就是具有塑料滚动轴承保持架的滚动轴承即角接触球轴承的每个滚珠的直径，略小于保持架兜孔直径，使得滚珠以微小的间隙在保持架兜孔中引导。
根据本发明，每个保持架连接部的沿着保持架的环周方向测量的最小宽度为保持架兜孔直径的至少15％，并且在每个保持架环的沿着轴向方向测量的、以毫米来表示的宽度的三次方和滚动体直径之间的比至少为0.4mm2以及优选至多为1.5mm2。
所提到的一方面在保持架兜孔直径和连接部宽度之间的定量关系、以及另一方面在保持架兜孔和保持架环沿着保持架的轴向方向的宽度之间的定量关系在优选的设计方案中也适用于在滚动体直径和连接部宽度或保持架环的宽度之间的比。这意味着，在具有根据本发明的保持架的滚动轴承中优选每个保持架连接部的沿着保持架的环周方向测量的最小宽度为滚动体直径的至少15％，并且在保持架环的沿着轴向方向所测量的宽度的三次方和滚动体直径之间的比为至少0.4mm2以及优选至多1.5mm2。
塑料滚动轴承保持架尤其适合于在缺少润滑的或者仅在初始时润滑过的滚动轴承中使用。也将缺少润滑的滚动轴承理解为：(除了包含在滚动轴承保持架中的固体润滑剂之外)完全以非润滑的方式运行的滚动轴承、以及以介质润滑的滚动轴承。在以介质进行润滑的情况下，在轴承中在润滑剂的部位处存在如下物质，所述物质并非初始就具有润滑功能。这种物质例如能够是液化的气体，所述液化的气体在配备有滚动轴承的泵中输送。同样地，加载滚动轴承、尤其润湿经受滚动负荷的面的介质，能够是酸或者碱。如下滚动轴承也称为介质润滑的轴承：所述滚动轴承在水下、尤其在海水下运行并且其部件由于缺少或者没有完全的密封而直接经受周围的水。
作为用于制造滚动轴承保持架的塑料，尤其聚醚醚酮(PEEK)是适合的。尤其适合的材料是PEEK 10/10/10。在也可以标号FC30在市场上获得的材料中给基本材料聚醚醚酮分别添加10％的PTFE(聚四氟乙烯)、石墨以及碳纤维。附加于或者替选于固体润滑剂石墨，在滚动轴承保持架的塑料中也能够包含二硫化钼(MoS2)。作为适合的保持架材料，除了PEEK 10/10/10外尤其值得一提的是PEEK 10/10/2。石墨即使在存在空气湿气时也负责保持架的良好的润滑特性，而在缺少空气湿气时或者在真空下尤其MoS2适合作为固体润滑剂。作为能够制成滚动轴承保持架的基本材料，除了PEEK外尤其值得一提的是聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚酰亚胺(PI)。所提到的材料的共同的特性是它们适合于在高温下运行。塑料滚动轴承保持架可运行的连续使用温度优选超过150℃、尤其超过200℃。即使在达到所提到的温度界限时，塑料滚动轴承保持架的强度也仅轻微地降低。
包含其它PEEK的适合于制造滚动轴承保持架的材料例如在下面的论文中描述：
Géraldine Theiler:PTFE-and PEEK-Matrix Composites for TribologicalApplications at Cryogenic Temperatures and in Hydrogen(在低温下和在氢中用于摩擦学应用的PTFE和PEEK基复合材料)；工艺科学学院III-柏林工业大学；柏林2005。
根据一个有利的改进方案，在保持架环的环周处存在多个在径向上向外定向的材料隆起部，所述材料隆起部能够碰到(anlaufen)滚动轴承的外环。在此，在保持架和外环之间的接触能够或者是永久的或者仅在特定的运行条件下提供。在后一种情况下，轴承的例如强振动是这种运行条件。保持架的材料隆起部碰到外环在这种情况下具有减振的作用。同时，由此固体润滑剂越来越多地传递到外环上并且从该处再次传递到滚动轴承上。
根据一个可行的构型，位于滚动轴承保持架的环周处的材料隆起部的数量小于保持架兜孔的数量。同样地，可实现如下构型，在所述构型中在滚动轴承保持架的每个连接部上或者在每个连接部和保持架环之间的过渡区域中存在材料隆起部。在任何情况下，保持架兜孔的数量优选是偶数个，这尤其在以注塑成型法制造滚动轴承保持架时提供生产方面的优点。
构成为角接触球轴承保持架的滚动轴承保持架的具有较大的直径的保持架环沿着滚动轴承保持架的轴向方向不一定具有与较小的保持架环相同的宽度。具有小的直径的保持架环例如能够在轴向方向上比较大的保持架环更窄。在任何情况下，角接触球轴承保持架的在保持架环和连接这些保持架环的连接部之间形成的保持架兜孔优选设计为，使得滚珠可卡入到所述保持架兜孔中。
在优选的设计方案中，角接触球轴承保持架的径向外部的保持架环通过基本上在轴向方向上伸展的连接部与径向内部的保持架环连接，其中所述连接部具有径向外部的轮廓，所述径向外部的轮廓描述了外部的保持架环的环形的外轮廓的直线的延续部，使得所有连接部的位于径向外部的轮廓以及外部的保持架环的外环周位于相同的柱形表面上。
在该设计方案中，较小的保持架环的柱形的内轮廓以相应的方式沿着滚动轴承的轴向方向、朝向较大的保持架环的方向伸展地过渡为连接部的位于径向内部的轮廓，所述位于径向内部的轮廓与内部的、较小的保持架环的内环周位于相同的假想的柱形表面上。在尤其优选的设计方案中，存在在轴向上位于在滚动轴承保持架的两个端侧之间从而位于两个保持架环之间的区域，在所述区域中，连接部的外轮廓与较大的保持架环的外轮廓具有相同的直径，而连接部的内轮廓与较小的保持架环的内轮廓具有相同的直径。该过渡区域沿着轴向方向优选具有扩展部，在所述过渡区域中每个连接部沿着径向方向从内部的保持架环的内直径延伸直至外部的保持架环的外直径，所述扩展部对应于在角接触球轴承保持架的这两个端侧之间的间距的至少10％、尤其至少20％，其中保持架的沿着径向方向测量的壁厚从该过渡区域起朝向端侧减小。
根据本发明的塑料滚动轴承保持架能够使用在单排的滚珠轴承以及多排的滚珠轴承中。
附图说明
接下来根据附图详细阐述本发明的多个实施例。其中示出：
图1示出构成为角接触球轴承保持架的塑料滚动轴承保持架的立体视图，
图2在剖视图中示出根据图1的滚动轴承保持架的细节，
图3示出构成为角接触球轴承保持架的塑料滚动轴承保持架的第二实施例的立体视图，
图4在类似于图2的剖视图中示出根据图3的滚动轴承保持架的细节。
具体实施方式
彼此相对应的或者起相同作用的部件在所有附图中以相同的附图标记表示。
在图1和2中示出的塑料滚动轴承保持架1、即滚珠轴承保持架，构成为用于未详细示出的角接触球轴承的保持架。
滚动轴承保持架1具有两个不同尺寸的保持架环2、6，即较小的保持架环2和较大的保持架环6。将保持架环2、6连接的保持架连接部3基本上沿着滚动轴承保持架1的轴向方向伸展，部分也沿着其径向方向伸展，其中保持架连接部3的外部轮廓与较大的保持架环6的外轮廓齐平，而保持架连接部3的内轮廓与较小的保持架环2的内轮廓齐平。保持架连接部3的外部轮廓经由外部的保持架侧沿7与较小的保持架环2的外环周连接。保持架连接部3的径向内部的轮廓经由内部的保持架侧沿8与较大的保持架环6的内环周连接。保持架侧沿7、8彼此平行地并且倾斜于滚动轴承保持架1的对称轴线定向。
通过保持架环2、6以及一件式地将这些保持架环连接的保持架连接部3形成保持架兜孔4，滚动轴承、即滚珠可分别卡入到所述保持架兜孔中。滚动体能够由钢制成，例如由滚动轴承钢100Cr6制成或者由耐腐蚀的钢制成或者由陶瓷材料例如氮化硅制成。
滚动轴承保持架1以注塑成型法制造并且除了作为基础材料使用的塑料外还具有固体润滑剂、即石墨和/或MoS2，所述固体润滑剂可在转移润滑(Transferschmierung)的路径中从滚动轴承保持架1的表面处、尤其从保持架兜孔4处经由滚动体传递到滚动轴承的未示出的滚道上。相对于用于角接触球轴承的常规的滚珠轴承保持架，根据图1的滚动轴承保持架1明显更厚壁地构成并且具有值得注意的磨损体积，所述磨损体积在滚动轴承运行期间有助于所述滚动轴承的永久的再润滑，其中同时长期地保持以所提出的方式磨损的滚动轴承保持架1的功能。滚动轴承保持架1尤其适合于干式的以及仅最小程度地或者仅在初始被润滑的滚动轴承。配备有塑料滚动轴承保持架1的滚动轴承可运行的持续温度为至少150℃。所述滚动轴承例如适合于在食品工业中以及在药品生产设施中使用。
每个保持架连接部3具有如下沿着环周方向测量的平均宽度，所述平均宽度对应于在保持架兜孔4中引导的滚珠的直径的至少15％。用作为滚动体的滚珠的直径，除了滚动体在保持架兜孔4中的保持架兜孔间隙以外，与用DW表示的保持架兜孔直径、即球形成形的保持架兜孔4的内直径相同。在滚动轴承保持架1的新状态中，滚动体以极小的间隙在保持架兜孔4中引导。
每个保持架环2、6分别沿着环周方向在两个保持架连接部3之间在中心具有沿着滚动轴承保持架1轴向方向、进而沿着滚动轴承的轴向方向测量的最小宽度，其中较小的保持架环的最小轴向宽度以BKi来表示而较大的保持架环的最小轴向宽度以BKa来表示。在最小的保持架环宽度BKi、BKa和保持架兜孔直径DW之间适用下述关系：0.4mm2<BKi3/DW<1.5mm2；0.4mm2<BKa3/DW<1.5mm2
具有统一的直径DW的保持架兜孔4设计为，使得保持架连接部3以及保持架环2、6在滚动体置入到保持架兜孔4中时至多最小程度地变形。由此也能够使用弹性小的脆性材料来制造滚动轴承保持架1。包含在滚动轴承保持架1中的固体润滑剂能够均匀地或者不均匀地在滚动轴承保持架的体积中以及在其表面处分布。
根据图3和4的实施例与根据图1和2的实施例的区别在于，滚动轴承保持架1在每个保持架连接部3处具有材料隆起部5，所述材料隆起部径向向外定向，在滚动轴承保持架1的基本上柱形的外环周的径向俯视图中为矩形，在根据图4的剖面中是倒圆的。从较大的保持架环6的延伸到保持架连接部3中的径向外轮廓起，材料隆起部5以表示为圆弧的方式向外伸。保持架连接部3的沿着滚动轴承保持架1的径向方向所测量的厚度从材料隆起部5起朝向较小的保持架环2在外部的保持架侧沿7的区域中连续地减小，直至保持架连接部3过渡为较小的保持架环2。保持架连接部3的沿着滚动轴承保持架1的径向方向所测量的、包括材料隆起部5在内的、以SK表示的最大厚度大于同样沿着径向方向测量的、在较大的保持架环6的外环周和较小的保持架环2的内环周之间的以DR表示的间距。
材料隆起部5尤其能够在具有滚动轴承保持架1的角接触球轴承振动的情况下碰到其外环。在此，一方面衰减振动而另一方面将固体润滑剂传递到外环的滚道上。在滚动轴承运行期间，材料隆起部5经受预先设定的磨损。通过保持架兜孔4的球状的形状即使在材料隆起部5部分地或者完全地磨掉时也实现滚动体在滚动轴承保持架1中还有沿着径向方向的引导。
附图标记列表
1 塑料滚动轴承保持架
2 保持架环，较小
3 保持架连接部
4 保持架兜孔
5 材料隆起部
6 保持架环，较大
7 外部的保持架侧沿
8 内部的保持架侧沿
Bki 较小的保持架环的最小宽度
Bka 较大的保持架环的最小宽度
DR 较大的保持架环的外直径和较小的保持架环的内直径之间的
径向间距
DW 保持架兜孔直径
SK 保持架连接部沿着径向方向的最大延伸

Claims (10)

1.一种用于角接触球轴承的塑料滚动轴承保持架(1)，具有：两个保持架环(2，6)，即较小的保持架环(2)和较大的保持架环(6)，这两个保持架环的直径彼此不同；和多个保持架兜孔(4)，所述保持架兜孔通过所述保持架环(2，6)以及通过将所述保持架环连接的保持架连接部(3)限界，所述保持架兜孔构成用于容纳各一个滚珠，所述保持架兜孔具有保持架兜孔直径(DW)，其中所述保持架环(2，6)与所述保持架连接部(3)一件式地构成并且包含固体润滑剂，并且其中在所述保持架环(2，6)的沿着轴向方向所测量的宽度(BKi，BKa)的三次方和所述保持架兜孔直径(DW)之间的比为至少0.4mm2。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述保持架连接部(3)沿着径向方向从所述较小的保持架环(2)的内直径延伸至所述较大的保持架环(6)的外直径。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，在所述滚动轴承保持架的环周上存在多个径向向外定向的材料隆起部(5)。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述材料隆起部(5)位于所述保持架连接部(3)上。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述保持架连接部(3)的沿着所述滚动轴承保持架(1)的径向方向测量的、包括材料隆起部(5)在内的最大厚度(SK)大于同样沿着径向方向测量的、在所述较大的保持架环(6)的外环周和所述较小的保持架环(2)的内环周之间的间距(DR)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述滚动轴承保持架包含聚醚醚酮作为基本材料。
7.根据权利要求1所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述滚动轴承保持架包含石墨作为固体润滑剂。
8.根据权利要求1所述的滚动轴承保持架(1)，其特征在于，所述滚动轴承保持架是通过碳纤维来纤维增强的。
9.一种滚动轴承，包括多个滚珠、以及根据权利要求1所述的塑料滚动轴承保持架(1)。
10.一种根据权利要求1所述的滚动轴承保持架(1)在缺少润滑的滚动轴承中的应用。
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