CN106257070A - 滚子轴承，尤其是用于车辆转向系统或车辆轮毂部件的滚子轴承 - Google Patents

滚子轴承，尤其是用于车辆转向系统或车辆轮毂部件的滚子轴承 Download PDF

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Abstract

滚子轴承(1)包括外圈(3)、至少一个内圈(4)以及插入在外圈和内圈之间的多个滚动体(5)；其中，外圈(3)呈现0.51到0.56之间的吻合度且内圈(4)呈现具有由环形起伏部(16)限定的底面(12)的环形滚道(6)，环形起伏部(16)包括具有比底面(12)的直径大的直径的柱形节段(18)、具有预先确定的曲率半径(R1)且与第一环形滚道的环形底面(12)和柱形节段(18)连接为一体的第一凸形弯曲节段(19)、与柱形节段(18)连接为一体的第二凸形弯曲节段(20)以及与第二节段(20)连接为一体的第三凹形弯曲节段(21)。

Description

滚子轴承，尤其是用于车辆转向系统或车辆轮毂部件的滚子 轴承
技术领域
本发明涉及滚子轴承，尤其用于车辆电辅助转向系统的滚子轴承。在这种轴承中，滚动体通过卡入相配合的滚道(rolling race)内而得到被保持，从而无需使用额外的元件，此外，在工作中摩擦也小。本发明的滚子轴承还可用于车辆的轮毂部件自身或与其相关的方面。
现有技术
车辆的转向系统中或轮毂部件上使用的滚子轴承包括一个外圈和一个侧面成对的内圈(inner pair of flanked rings)，在期望将轴承用于装配到轮毂部件的情形中，该外圈可以是带凸缘的，而侧面成对的内圈同轴布置于对外圈作相对旋转的共轴线上，这种相对于外圈可旋转，使得滚动体的两个带可插入。
滚动体(通常是球)被安装到滚子轴承的外圈和内圈之间，该滚子轴承中插入有由滚动体和保持架形成的单元，保持架用于将滚动体容纳在外圈内，然后将内圈插入到由相配合的保持架保持的且已安装到外圈内的滚动体组成的“包”中。然而，还有必要确保轴承圈(尤其是内圈)在如运输中或最终组装之前的任何情形中不会脱落。基于此目的，必须至少给内圈提供整体轴向轴肩装置(integral axial shoulder means)，以防止内圈从由相配合的保持架保持的且已安装到外圈内的滚动体组成的“包”中意外脱落。
根据几种已知的解决方案，这样的轴肩装置包括弹性保持装置(“夹圈”)或其他锁定装置，该弹性保持装置或锁定装置整体安装在内圈插入后的内圈之间，或与滚动体容纳保持架是一个整体。另一方面，根据其他已知的解决方案，滚子轴承被制造成具有由每一个内圈构成的整体而获得的轴肩，通过“卡入(snap-in)”力能组装滚动体，得益于材料的弹性特性(内圈和外圈以及滚动体通过该弹性材料制造，该材料通常是钢)，且均得益于专门研究的轴肩几何构型，该轴肩由每一个内圈构成的整体而获得。
双重解决方案也是已知的。在该方案中，轴肩被制造在外轴承圈上，在同一个轴承外圈的每一个轴向端上，而且，球“包”首先被安装在一个轴承内圈上，形成一个单元，随后该单元从轴承外圈的一侧插入，而从轴承外圈的另一侧接纳具有相配合的球的第二轴承内圈。
在任一种情形中，该轴肩产生了一个环形子方形(an anular subsquare)，该环形子方形可保持滚动体在插入后处于合适位置，使滚子轴承能“自保持(self-retaining)”，但必须在插入阶段越过(got over)，即有效“跳跃”。类似的已知解决方案，还例如来自美国专利US7648283和US2012/0148181中的方案。
尽管这样，已经发现在轴承内圈(或轴承外圈)上插入滚动体时，滚动体可以经受住相对高的可能损坏它们的局部应力，但使用中随之产生噪音；此外，使用已知的滚子轴承时，摩擦相对较高，导致产生不期望的能耗，尤其是不期望的滚子轴承受热。
发明简述
本发明提供一种滚子轴承，尤其是用于转向系统或车辆轮毂组件的滚子轴承，该滚子轴承是“自保持”的，即以这样的方式被制造：在不使用额外元件的条件下，将滚动体插入到相配合的滚道自身后，滚动体容纳于所述滚道内，同时，在工作中提供低水平摩擦，并且将滚动体插入到滚道中时，损坏滚动体的风险有所降低或没有风险，并且所有部件均具有有限的尺寸，使得组装高度简化。
基于本发明，如所附权利要求所界定的，提供了一种滚子轴承，尤其是用于转向系统或车辆的轮毂组件的滚子轴承。
附图简述
现在将参考附图来描述本发明，附图阐释了实施方案的非限制性示例，在图中：
-图1沿径向示出了根据本发明使用的滚子轴承的一半的剖面，除去部分相对于图示部分是对称的，且在所阐释的实施例中，车辆轮毂组件的一部分以阴影线示图；且
-图2提供了图1中滚子轴承内圈的结构细节的放大尺寸的径向截面图。
发明详述
参考图1和2，图1整体示出了滚子轴承，在非限制性实施例中，被图示为车辆的轮毂组件2的一部分的滚子轴承，仅示意性且为了简化通过阴影线图示。
滚子轴承1也适合安装在车辆(尤其是电辅助类型的车辆)的转向单元中，这样的转向单元已属公知，为简化起见，未在图中示出。滚子轴承1可以包括至少一个第一轴承圈4(在本实施例中指轴承1的内圈)、至少一个第二轴承圈3(在本实施例中指轴承1的外圈)以及插入在轴承外圈3和内圈4之间的多个滚动体5，以便使轴承外圈3和轴承内圈4可围绕旋转轴线A相对转动；滚动体5被容纳在滚动体的至少一个环形带(annular band)内，该环形带连接第一环形滚道(annular race)6和第二环形滚道7，第一环形滚道在轴承内圈4的外侧径向方向上，第二环形滚道7在轴承外圈3的内侧径向方向上且与所述第一环形滚道6位置相对。
在所图示的非限制性实施例中，滚动体由球5组成且被容纳在滚动体相邻设置的两个带内。滚子轴承1包括镜像对称、并排设置且彼此同轴的两组轴承内圈4和8，而轴承外圈3设置有两侧布置且彼此邻近的一对环形滚道7；每一组轴承内圈4和8设置有环形滚道6，该环形滚道6布置成在相对于旋转轴线A倾斜的轴线O方向上与滚道7相对。
滚动体的每一个带的球5连接一对环形滚道6和7，环形滚道6和7在倾斜轴线O方向上彼此相向布置，环形滚道6在轴承内圈4和8外侧径向方向上，环形滚道7在轴承外圈3内侧径向方向上，且轴承内圈4和8各自存在第一端9和与第一端9相对的第二端10。内圈4和8的端9彼此靠近、相向、邻近地布置，而内圈4和8的端10远离地布置且它们的径向厚度大于端9的径向厚度，原因是端10在滚道6两侧，以便朝向滚子轴承1的外侧轴向方向容纳球5。正如图1非限制性图示所示，端9可以彼此轴向分开，或彼此接触。
端9构成了球5引入到滚道6中的末端。在所图示的非限制性实施例中，每个端9以直径为D1的径向外部柱形外侧面为边界(参考图2，图2是为简化仅图示出的放大尺寸的轴承内圈4)；滚道6被布置成与第一轴承圈4和8的每一个端9相一致，且滚道6在径向上以图示实施例中直径为D的底部环形凹面12为边界。
再次参考1，滚子轴承1可以构成常规类型的轮毂组件2的一部分。在此情形中，轮毂组件2包括轴承外圈3(其设置有横向且彼此相连布置的一对环形滚道7)，具有球5的双带以及一对轴承内圈4和8，轴承内圈4和8被安装到连接车辆轮子的凸缘端13(flanged end)的转轴或毂上，为了简化，图中未示出轮子。
轴承外圈3可以设置连接至车辆悬挂物的一个端15，该悬挂物已属公知，为了简化，图中未示出。
为了在完成组装之前，将球5保持在滚道6和/或轴承外圈3内部的轴承圈4、8上，轴承1的轴承圈4、8的每一个端9被设置有环形起伏部(annular relief)16(图2)，环形起伏部以产生用于球5的轴向保持轴肩(axial retention shoulder)的方式被设计。
具体地，环形起伏部16在每一个轴承圈4或8的端9上紧邻每一个滚道6的环形凹形底面12的位置处设置，根据图2的阴影线所图示的变化形式，环形起伏部16也可以不具有以外侧面11为边界的柱形节段，而以起伏部16本身来终止起伏部16。
在任一种情形中，环形起伏部16总是以包括柱形节段18的外侧面17为边界，相对于环形底面12的直径而言，柱形节段18所具有的直径宽度允许环形起伏部16构成(朝向环形底面12的)滚动体5的轴向保持轴肩。
在所图示的非限制性的实施例中，起伏部16在径向方向以外侧的外侧面17为边界，外侧面17的柱形节段18具有比每一个滚道6的凹形环形底面12的最小直径D大一定量的直径，该量是最小的但足以使环形起伏部16构成滚动体5的轴向保持轴肩。
根据本发明的第一方面，环形起伏部16的外侧面17还包括第一节段19(图2)，该第一节段19朝向滚道6、邻近起伏部16/以起伏部16为边界，在径向节段中以弯曲环形面界定，该弯曲环形面具有拱形圆周轮廓和值为预定值的第一曲率半径R1，该预定值横向于旋转轴线A而测得；外侧面17的第一节段19的弯曲部分(即曲率半径R1的中心位置)朝向轴承圈4，这样第一节段19为凸形环形面，该凸形环形面将环形滚道6的环形底面12与环形起伏部16的外侧面17的柱形节段18连接为一体。
根据本发明的另一方面，环形起伏部16的外侧面17还包括第二节段20，第二节段20在与节段19相对的面上紧邻柱形节段18，且由弯曲环形面界定，该弯曲环形面在径向节段上具有圆形轮廓和值为预定值的第二曲率半径R2，第二节段20与第一节段19具有相同的曲率，这样第二节段20以连接柱形节段18的环形凸面为边界。
最后，环形起伏部16的径向外侧面17还包括第三节段21，第三节段21在与柱形节段18相对的面上紧邻第二节段20且由弯曲环形面界定，该弯曲环形面在径向节段上具有圆形轮廓和值为预定值的第三曲率半径R3；外侧面17的节段21的弯曲部分与第二节段20相反，这样第三节段21以连接第二节段20的凹形环形面为边界，在径向节段上与第二节段20形成弯曲部22。
在所图示的非限制性实施例中，节段21的环形凹形面在一侧上与第二节段20连接为一体，与其形成弯曲部22，而在另一侧上与轴承内圈4或8的端9的外侧柱形径向外部面11(如果存在的话)连接成一体。
根据本发明的另一方面，每一个环形起伏部16的外侧面17的柱形节段18的轴向最小宽度为L1，该宽度至少小于外侧面17的第一节段19的轴向宽度L2。
曲率半径R2和R3的值可以彼此相同或恰好非常接近，该曲率半径可以等于或优选小于通过横向于旋转轴线A而测得的第一曲率半径R1的值。
此外，结合目前已经描述的，本发明的重要方面是，滚道7(图1)各自由凹形环形底面23限定，凹形环形底面23在径向节段上由圆的拱形界定，且呈现大于球5的半径一定量值的曲率半径，该一定量值使得轴承外圈3呈现吻合度(osculation)，该吻合度界定为径向节段上滚道7的圆形轮廓的半径与球5的直径之间的比(即，滚道7的圆形轮廓的半径除以球5的直径)，该吻合度包括在0.51到0.56之间。
与第一临界参数相结合，第一曲率半径R1的值必须总是大于12mm，这在轴承圈4或8的径向厚度大于2mm的情形中，尤其如此。通常，保持外侧面17的连续性的半径R1的值越大，在组装期间，作用到球5上的应力越低，这以已知的方式发生，其中球5必须通过(“跳过”)起伏部16。
总之，基于起伏部16所描述的几何构型和对所示的吻合度值的观察，可以获得组装阶段作用到球5上的应力的最小值，以及柱形节段18的轴向宽度的最大减小量。因此，组装阶段球5所经受的最大机械应力的持续时间最短。此外，当球5被接合在滚道6和7中时，还可以获得球5的减小的滚动摩擦值，所有部件均具有有限的轴向尺寸。
在已描述内容的基础上，很清楚，最终轴承1可以具有起伏部16，该起伏部16在轴承外圈3的各自相对端25(图1)处，而不在两个轴承内圈4和8的端9上；在此情形中，每一个轴承内圈4和8呈现出范围在0.51和0.56之间的吻合度，该吻合度以径向节段上滚道6的圆形轮廓的半径与球5的直径之间的比(即，滚道6的圆形轮廓的半径除以球5的直径)确定。
以上为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.滚子轴承(1)，尤其用于转向系统或车辆轮毂部件(2)，包括至少一个第一轴承圈(4；8)、一个第二轴承圈(3)以及插入在所述第一轴承圈和所述第二轴承圈之间的多个滚动体(5)，以便使各轴承圈围绕旋转轴线(A)可相对转动；所述滚动体被容纳在滚动体的至少一个环形带中，所述至少一个环形带连接所述第一轴承圈上的至少第一环形滚道(6)和所述第二轴承圈上面向所述第一环形滚道的第二环形滚道(7)；所述第一环形滚道由紧邻位置上的环形底面(12)限制，在所述第一轴承圈的一个端(9)的侧面上在所述第一轴承圈上获得环形起伏部(16)，所述环形起伏部(16)由外侧面(17)朝向所述第二轴承圈限定，所述外侧面(17)包括具有直径的柱形节段(18)，所述柱形节段(18)的直径相对于所述环形底面(12)的直径，使所述环形起伏部构成朝向所述环形底面的所述滚动体的轴向保持轴肩；
其特征在于，所述环形起伏部(16)的所述外侧面(17)还包括下述组合：
i)-第一节段(19)，所述第一节段(19)向所述第一滚道(6)弯曲，且为弯曲环形面，所述弯曲环形面具有值为预定值的第一曲率半径(R1)且具有向所述第一轴承圈(4)弯曲的弯曲部分，所述预定值为横向于所述旋转轴线测得的，这样所述第一节段(19)由凸形环形面限定，所述凸形环形面将所述第一环形滚道的所述环形底面(12)与所述环形起伏部的所述外侧面的所述柱形节段(18)连接为一体；
ii)–第二节段(20)，所述第二节段(20)在与所述第一节段(19)相对的面上紧邻所述柱形节段(18)，且由弯曲环形面界定，所述弯曲环形面具有值为预定值的第二曲率半径(R2)且具有与第一节段相同的曲率，这样所述第二节段(20)以连接所述柱形节段(18)的环形凸面为边界；
iii)–第三节段(21)，其在与所述柱形节段(18)相对的侧上紧邻所述第二节段(20)且由弯曲环形面界定，所述弯曲环形面具有值为预定值的第三曲率半径(R3)且具有与所述第二节段(20)相反的弯曲部分，这样所述第三节段(21)由与所述第二节段(20)连接为一体的凹形环形面限定，在径向节段上与所述第二节段(20)形成弯曲部(22)。
2.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，所述环形起伏部(16)侧面(17)的所述柱形段(18)具有最短的轴向延伸宽度(L1)，所述最短的轴向延伸宽度(L1)至少小于所述第一节段(19)的轴向延伸宽度。
3.根据权利要求1或2所述的滚子轴承，其特征在于，所述第二曲率半径(R2)和所述第三曲率半径(R3)的值等于或小于所述第一曲率半径(R1)的值，所述第一曲率半径(R1)的值通过横向于所述旋转轴线而测得。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述滚动体是球(5)，且所述第二滚道(7)由凹形环形底面(23)限定，所述凹形环形底面(23)呈现大于所述球(5)的半径一定量值的曲率半径，所述一定量值使得所述第二轴承圈(3)呈现吻合度，所述吻合度为所述第二滚道(7)的所述环形底面的曲率半径与所述球(5)的直径之比，所述吻合度的范围包括在0.51到0.56之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述第一曲率半径(R1)的值大于12mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述滚动体是球(5)且被容纳在滚动体的相邻布置的两个带内，所述滚动体(5)接合一对第二环形滚道(7)和一对第一滚道(6)，所述一对第二环形滚道(7)是彼此相邻布置在所述第二轴承圈(3)上获得的，所述一对第一滚道(6)是彼此相邻布置在一对第一轴承圈上的相对侧上获得的，且各自的第一端(9)靠近地布置且轴向相向地分开或接触，所述第一环形滚道(6)由环形凹形底面(12)限定且在面向第二环形滚道(7)的位置中获得，所述第一轴承圈(4、8)的第二端(10)与所述第一端相对，被远离地布置且呈现比所述第一端(9)大的径向厚度；其中，所述第二滚道(7)各自由具有凹形底面(23)的环形面限定，凹形底面(23)呈现大于所述球(5)的半径一定量值的曲率半径，所述一定量值使得所述第二轴承圈(3)呈现吻合度，所述吻合度界定为所述第二滚道(7)的所述环形凹形底面(23)的曲率半径与所述球(5)的直径之间的比，所述吻合度包括在0.51到0.56之间。
7.根据权利要求6所述的滚子轴承，其特征在于，所述第一轴承圈是一对内圈，第二轴承圈是外圈；所述第一滚道在所述内圈径向方向的外侧面上，所述第二滚道在所述外圈径向方向的内侧面上。
8.轮毂组件(2)，其特征在于，包括根据前述权利要求中任一项所述的滚子轴承(1)。
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