CN106246728A - 用于高转速轴承的径向保持架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于容纳和引导圆柱形滚子(4)的径向保持架(2)，尤其是滚针保持架，其具有至少两个沿轴向相互间隔并且定义了径向保持架(2)的轴向延伸长度的侧圈(6；8)和多个将侧圈(6；8)相互连接的轴向横梁(10)，轴向横梁之间构成多个用于容纳圆柱形滚子(4)的兜孔(12)，其中轴向横梁(10)分别具有两个与侧圈(6；8)连接并基本上与轴向延伸方向平行的侧段(14)、以及一个基本上与轴向延伸方向平行的中段(16)，其中中段(16)通过两个连接段(18)与侧段(14)连接，其中，至少一个侧段(14)具有带有第一材料厚度(M1)的第一区域(24)和带有大于第一材料厚度(M1)的第二材料厚度(M2)的第二区域(26)。

Description

用于高转速轴承的径向保持架
技术领域
本发明涉及一种用于容纳和引导圆柱形滚子的径向保持架，尤其是滚针保持架。
背景技术
径向保持架滚针保持架组件或滚针保持架特别适用于高速场合，例如常常用于行星齿轮，其由于转速高而对所用的滚针保持架组件提出较高的要求。这种滚针保持架组件通常由径向保持架以及多个位于径向保持架内的滚针组成，且其特征尤其在于非常小的径向结构高度。同时滚针保持架组件能够承受较大的离心力与加速力，从而具有较高的载荷能力与周向滚动精度。
此外，此类滚针保持架组件的径向保持架由两个由径向保持架周向延伸定义出的侧圈以及多个将两个侧圈连接起来的轴向横梁组成，轴向横梁之间为用于容纳滚针的兜孔。为使在高速转动中尽可能地产生较小形变，轴向横梁分别由两个与侧圈相连的轴向水平侧段、两个与保持架纵轴倾斜延伸的连接段以及一个轴向的中段构成。这一阶梯型的设计应当能够减少离心力对保持架的影响，使得滚针能够通过轴向横梁被保持在保持架内。
所述径向保持架的缺点是，在高速时，在轴向横梁的直线形侧段中常常会产生断裂。导致这一现象产生的原因是，当径向保持架受瞬时极大的离心力时，轴向横梁由于自身重量会沿径向向外弯曲。这一形变又会导致径向保持架与滚针的接触，从而导致摩擦力增大以及润滑膜撕裂。这会大大地降低轴承的疲劳强度并缩短其寿命。另外，由于安装高度较小滚针的形状较细，当存在附加的轴向载荷时，滚针会在侧圈区域中滚出轴承保持架，这会导致轴承彻底失效。
发明内容
由此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于高速轴承的径向保持架，该保持架在承受强的动态载荷时也能提供对构件良好的引导，而且不会出现摩擦力增高和润滑膜撕裂。
所述技术问题通过一种用于容纳和引导圆柱形滚子的径向保持架解决，其尤其是滚针保持架，其具有至少两个沿轴向相互间隔并且定义了径向保持架的轴向延伸长度的侧圈和多个将侧圈相互连接的轴向横梁，轴向横梁之间构成多个用于容纳圆柱形滚子的兜孔，其中轴向横梁分别具有两个与侧圈连接并基本上与轴向延伸方向平行的侧段、以及一个基本上与轴向延伸方向平行的中段，其中中段通过两个连接段与侧段连接，其中，至少一个侧段具有带有第一材料厚度的第一区域和带有大于第一材料厚度的第二材料厚度的第二区域。下文将介绍这种径向保持架，也就是滚针保持架组件里的保持架，它用于容纳圆柱形滚子并对其进行导向，这些圆柱形滚子的转轴定义了节圆。这一径向保持架至少由两个侧圈以及多个连接侧圈的轴向横梁构成，侧圈定义了径向保持架在轴向上的延伸长度，并且彼此保有一定间距。轴向横梁之间构成用于容纳圆柱形滚子的兜孔，其中轴向横梁分别具有两个与侧圈连接并与轴向延伸方向平行的侧段、一个与轴向延伸方向平行中段。其中中段通过两个连接段与侧段连接，连接段倾斜于轴承轴方向。尤其有利的是：将中段在径向上布置在节圆内，而侧段在径向上布置在节圆外，这样容纳在兜孔内的滚子在向外向内两个方向上都不易掉落出。
为防止滚子尤其在高速运转或倾斜时掉出，发明建议对侧段进行如下设计：侧段的第一区域具有第一材料厚度，而侧段的第二区域具有第二材料厚度，其中第二材料厚度大于第一材料厚度。在此材料厚度的变大优选这样构成，即材料厚度增大径向向内地产生，由此能够确保，滚子在高速转动时和/或相对纵向轴倾斜时不从轴承保持架上掉出。同时，材料厚度变大还能够在总体上提高轴承对滚子的引导能力，并由此减少滚子与保持架、特别是轴向横梁的不期望的接触。从而进一步防止摩擦力升高以及润滑膜撕裂。
事实证明有利的是，具有较大材料厚度的区域在侧段向侧圈的过渡部上构成。这是由于当滚子在作用于轴承的轴向载荷的影响下倾斜时，特别容易从这一区域，也就是兜孔的端部掉出，径向向内的较大的材料厚度能够可靠地防止滚子从轴承保持架，特别是兜孔中掉出。
对此，具有第一材料厚度的区域优选在侧段向连接段的过渡部上构成。这样有利于第一材料厚度与中段的材料厚度相匹配，不过第一材料厚度也可以大于中段的材料厚度。若中段的材料厚度小于第一段的材料厚度，则作用在轴向横梁中段上的离心力会减小，并有利地防止轴向横梁在高转速下产生弯曲。
在另一个有利的实施例中，第一材料厚度向第二材料厚度的过渡大致为均匀的。这种均匀的过渡可通过常见的用于轴承保持架生产的辊轧工艺达成。第一材料厚度向第二材料厚度的过渡优选能够至少在部分区域中与线性函数和/或指数函数和/或幂函数相符。这种过渡能简单的通过辊轧工艺达成并且提供了有利的位于内侧的侧段走向的结构，这一结构能够提升高载荷下对滚子的导向作用的可靠性。
在另一个有利的实施例中，在两个侧段中的至少一个向与该侧段连接的侧圈的过渡部的兜孔侧设置退刀槽，该退刀槽构成兜孔角。由于对滚子在侧圈和在轴向横梁上的导向面上的导向作用被优化，退刀槽能够实现滚子在兜孔中的无磨损引导。若在兜孔角区域直接将滚子填在兜孔里，则滚子容易被卡住，同时会增加轴承保持架以及滚子的磨损。
在此有利的是，在侧段以及侧圈上构成退刀槽。在侧圈上构成的退刀槽尤其能使滚子不会面状地在侧圈上滚动，而是仅在中间引导面的区域中滚动，这一方面可减少对滚子进行引导时产生的摩擦，另一方面能够保证润滑剂可以到达滚子端部的区域。
在此尤其证明有利的是，轴向横梁区域中的退刀槽的开口角大致在35°至45°之间，和/或侧圈区域中的退刀槽的开口角大致在1°至5°之间。
权利要求、具体实施方式以及附图示出其余优点和有利的实施例。其中特别是具体实施方式和附图给出的特征的结合纯粹是作为一种范例，由此这些特征可单独地或者彼此结合地存在。
下文将基于附图进一步对发明进行描述。其中实施例和在实施例中所给出的组合仅仅为范例，并不能也不应当构成发明的保护范围。发明的保护范围仅通过权利要求被定义。
附图说明
图中显示：
图1示出滚针保持架组件的立体简图；
图2示出图1所示的滚针保持架组件的剖视简图；以及
图3示出图2所示的滚针保持架组件的兜孔角的放大视图。
下文中，相同或功能相同的元件用相同的附图标记标出。
具体实施方式
图1显示了滚针保持架组件1的立体图，它包括径向保持架2以及位于径向保持架内的滚子4。径向保持架2还具有第一侧圈和第二侧圈6，8，它们在轴向上具有一定间距，并通过轴向横梁10彼此相连，在轴向横梁之间有用于容纳滚子4的兜孔12。除图1之外还能从图2中看出，轴向横梁10自身具有侧段14-1，14-2，它们分别与侧圈6，8相连。另外轴向横梁10还具有一个中段16，它通过侧旁的连接段18-1，18-2与侧段14-1，14-2相连。其中侧段14-1，14-2与中段16都为轴向，而连接段18-1，18-2倾斜于轴承1的转轴A。
安装在侧段14-1，14-2或者安装在中段16上的限位凸缘20，22可防止滚子4向内或者向外掉出。
另外图2中还显示，轴向横梁10的材料厚度是变化的。如图2所示，轴承保持架2的侧段14-1，14-2在第一区域24具有第一材料厚度M1，在第二区域26具有第二材料厚度M2，其中第二材料厚度M2在径向朝内的方向上大于第一材料厚度M1。侧段14的第二区域26的沿径向朝内方向上变大的材料厚度M2能够使位于兜孔12内的滚子4在相对纵向轴倾斜时不易从轴承保持架2中掉出。当滚子的纵轴相对轴承保持架纵轴倾斜时，若作用有轴向载荷，则滚子很容易掉出。在滚子处于这种倾斜位置时，滚子4径向向内倾斜的一端28(见图1)有可能卡在轴向横梁10上，并导致轴承1卡死。侧段14的区域26处的增大的第二材料厚度M2能够为滚子提供较大的支撑30(见图2)，由此当滚子位于非常倾斜的位置时也不易从保持架2中掉出。
材料增大有利地在10％至20％的数量级之间，或者也可更大。
此外，图2，特别是将细节放大的图3还显示，径向保持架2还具有一个新的兜孔角结构。在侧段14与侧圈6；8的过渡段上设计有兜孔角32。其中兜孔角32为退刀槽，它能够使位于兜孔内的滚子4的圆柱形端部不卡在兜孔角32中。其中，图3中还可看出，退刀槽34朝向侧段14的开口角α应尽可能大。如图所示，开口角优选在35度至45度之间。另外，位于朝向侧圈6的过渡段的退刀槽32同样具有一个开口角β，使得滚子4无需以整个端面36(见图1)与侧圈6接触，而是仅通过一个区域38(见图1，2和3)与之接触。这有利于位于兜孔角32处润滑剂进入到滚子4和侧段14或者说滚子端面36与侧圈6之间，并确保滚子4被润滑剂包围。因此，能够可靠地防止润滑膜撕裂造成的轴承失效。
总体来讲，发明给出了一种轴承保持架，其特别适用于高转速的滚针保持架组件。由于在侧圈和侧段之间的区域具有较大的材料厚度，可在局部应力集中和形变发生时有效防止滚子从轴承中滚出或是卡在轴承中。除此之外新的兜孔角还能够优化滚子以及滚子端部处的润滑剂分布，防止润滑膜撕裂以及摩擦增加。由此具有该种保持架的轴承具有良好的对滚子的轴向引导力以及高的疲劳强度。
附图标记清单
1 滚针保持架组件
2 轴承保持架
4 滚子
6，8 侧圈
14 侧段
16 中段
18 连接段
20，22
24 具有第一材料厚度的第一区域
26 具有第二材料厚度的第二区域
M1 第一材料厚度
M2 第二材料厚度
28 滚子的边缘区域
30 材料厚度增加的大小
32 兜孔角
34 退刀槽
36 滚子与侧圈的接触区
38 滚子的端面
A 转轴

Claims (9)

1.一种用于容纳和引导圆柱形滚子(4)的径向保持架(2)，尤其是滚针保持架，其具有至少两个沿轴向相互间隔并且定义了径向保持架(2)的轴向延伸长度的侧圈(6；8)和多个将侧圈(6；8)相互连接的轴向横梁(10)，轴向横梁之间构成多个用于容纳圆柱形滚子(4)的兜孔(12)，其中轴向横梁(10)分别具有两个与侧圈(6；8)连接并基本上与轴向延伸方向平行的侧段(14)、以及一个基本上与轴向延伸方向平行的中段(16)，其中中段(16)通过两个连接段(18)与侧段(14)连接，其特征在于，至少一个侧段(14)具有带有第一材料厚度(M1)的第一区域(24)和带有大于第一材料厚度(M1)的第二材料厚度(M2)的第二区域(26)。
2.根据权利要求1所述的径向保持架(2)，其中，所述区域(26)以径向向内增大的材料厚度(M2)延伸。
3.根据权利要求1或2所述的径向保持架(2)，其中具有第二材料厚度(M2)的区域(26)设置在侧段(14)向侧圈(6；8)的过渡部上。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的径向保持架(2)，其中第一材料厚度(M1)向第二材料厚度(M2)的过渡为均匀的。
5.根据权利要求4所述的径向保持架(2)，其中第一材料厚度(M1)向第二材料厚度(M2)的过渡至少在部分区域中与线性函数和/或指数函数和/或幂函数相符。
6.根据上述权利要求中任一项所述的径向保持架(2)，其中第二材料强度(M2)比第一材料强度(M1)大10％到20％。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的径向保持架(2)，其中，在位于两个侧段中的一个侧段(14)向连接该侧段的侧圈(6；8)的过渡部的兜孔侧设置退刀槽(34)，该退刀槽构成兜孔角(32)。
8.根据权利要求7所述的径向保持架(2)，其中在侧段(14)以及侧圈(6；8)上设有退刀槽(34)。
9.根据权利要求7或8所述的径向保持架(2)，其中，轴向横梁(10)的区域中的退刀槽(34)的开口角(α)在35°至45°之间，和/或在侧圈(6；8)的区域中的退刀槽(34)的开口角(β)在1°至5°之间。
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