CN106574655A - 具有预紧力的轴承装置 - Google Patents

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Abstract

在此公开一种具有两个滚动轴承(2,3)、尤其圆锥滚子轴承的轴承装置(1)，该滚动轴承(2,3)分别包含两个设计为内圈(4；5)和外圈(6)的轴承圈(4；5；6)，在轴承圈之间设置滚动体(8；9)，其中两个滚动轴承(2；3)通过内圈(2；3)和/或外圈(6)沿轴向的相对位移被预紧，并且其中在内圈(4；5)和/或外圈(6)上设置挡边(10；11)，该挡边构成用于滚动体(8)的轴向止挡并且至少一个挡边(10)相对所属的轴承圈(4；6)在轴向上可调节并且布置在该轴承圈(4；6)上或相对轴承圈(4；6)布置，其中至少一个轴向上可调节的挡边(10)过盈配合地设置在轴承圈(4；6)上或相对轴承圈(4；6)布置，并且能够克服由过盈配合产生的摩擦力在轴承圈(4；6)上位移或相对轴承圈(4；6)位移。本发明还涉及一种用于调节滚动轴承中的预紧力的方法。

Description

具有预紧力的轴承装置
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的轴承装置以及一种用于调节这种轴承装置的预紧力的方法。
这种类型的轴承装置常常设计为圆锥滚子轴承装置。在此，两个配合作用的圆锥滚子轴承相互抵靠地在轴向被预紧。圆锥滚子轴承中预紧力的调节在此是相对耗费和不精确的过程。因此通过将圆锥滚子轴承单元的两个内圈沿轴向相向地(在O形轴承布局的情况中)或者沿轴向相互远离地移动(在X形轴承布局的情况中)，尝试设置正确的预紧力。正确的位移路程通过对部件的耗费的测量确定并且通过垫片调节为，使得形成期望的预紧力，即在拧紧轴螺母之后，整个轴承装置通过轴螺母固定在轴部件上。
因为螺母的紧固或内圈的固定通过相应的夹紧力实现，所以必须又要通过通常很大的夹紧力影响耗费地通过垫片调节的轴承预紧力。因此仅能很难实现正好期望的预紧力。
因此在现有技术中，尤其是DE 10 2012 221 297中建议，挡边中的至少一个挡边相对支承它的轴承圈可以沿轴向调节地设置在该轴承圈上，其中可调节的挡边具有螺纹，通过该螺纹可以调节其轴向位置。
但是现有技术的缺点在于，螺纹车削入挡边环和轴承圈中非常耗费并且必须非常精确地实施。此外，预紧力通过挡边的旋拧的调节非常耗时并且为了提供确定的预紧力要求精确的工作。
因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种轴承装置或方法，借助该轴承装置或方法可以简单和精确地调节轴承装置的预紧力。
所述技术问题通过按照权利要求1所述的轴承装置以及按照权利要求9所述的方法解决。
按照本发明提供一种具有两个滚动轴承、尤其圆锥滚子轴承的轴承装置，滚动轴承分别包含两个设计为内圈和外圈的轴承圈，其中在这两个轴承圈之间设置滚动体。在此，两个滚动轴承通过内圈和/或外圈沿轴向的相对位移可预紧。在内圈和/或外圈上还设置挡边，该挡边形成用于滚动体的轴向止档。在此，挡边的至少一个相对支承它的轴承圈在轴向上可以调节，并且布置在该轴承圈上和/或相对轴承圈布置。为了现在实现这种可轴线位移的挡边的简单的装配，则与现有技术中设置螺纹不同的是，至少一个轴向上可调节的挡边过盈配合地设置在轴承圈上或相对轴承圈设置并且设计为能够克服由过盈配合产生的摩擦力在轴承圈上位移或相对轴承圈位移。
通过轴承装置的按照本发明的技术方案能够有利地在挡边轴向位移时通过过盈配合的摩擦力的大小简单地调节预紧力。由此可以实现两个夹紧回路的分离，即滚子预紧的夹紧回路和内圈夹紧的夹紧回路，这又导致了内圈夹紧或螺母紧固的负面影响与实际的轴承预紧分离。此外，通过过盈配合或者由过盈配合产生的摩擦的大小在挡边位移时能够精确地确定：滚动体以多大的力作用在挡边上，以及在轴承装置中产生多大的预紧力。由此可以简单和快速地在轴承装置上产生定义的预紧力。在此还可以实现的是，通过使用挡边的不同的过盈配合实现不同的预紧力。
此外有利的是，实现挡边的布置可行方案的丰富的变形性。因此例如挡边可以设置在外圈上或内圈上或也可以在插接滚动轴承的轴承壳上或由轴承旋转支承的轴上。
按照另一种有利的实施例，内圈或外圈具有柱形的配合面，可调节挡边在过盈配合情况下套装在柱形的配合面上。通过柱形的配合面可以实现的是，恒定的摩擦力对抗轴承挡边的可位移性，并因此可以确定和产生定义的预紧力。
此外有利的是，可调节的挡边能够在轴向上不可调节地固定在轴承圈上。若产生期望的预紧力，则轴承挡边可以在轴向上被固定，以防止在轴承的运行过程中挡边的打滑。
在此，挡边与轴承圈和/或轴承壳形状配合地或者材料接合地尤其借助焊接相连。通过形状配合或材料接合的连接，挡边可以非常快地和可靠地与轴承圈或轴承壳相连。在此，在轴承圈和/或轴承壳上设置优选环绕布置的槽，挡边可以卷入槽中和/或挡边与槽另外地形状配合地相连。
若挡边还在至少一个部分区域中、尤其是与槽配合作用的区域中能够轻微变形地设计，则例如通过锤击挡边可以在槽的区域中变形，由此形成形状配合。
按照另一种有利的实施例，可调节的挡边至少部分地被淬火、尤其感应式淬火，其中优选面向滚动体的轴向端部区域被淬火，而背离滚动体的轴向端部区域不被淬火。如上所述，这实现了在挡边和轴承圈和/或轴承壳之间的简单的形状配合的连接。因为挡边优选地应该具有用于滚子引导的硬接触区域以及用于通过塑性变形将挡边固定在轴承圈上的可塑性变形的区域，所以尤其是感应式淬火的接触区域是优选的。由此可以为与槽的形状配合提供塑性变形。
作为备选或补充，可调节的挡边、尤其在表面区域上至少部分地具有耐磨的涂层。在此，面向滚动体的轴向端部区域优选具有耐磨的涂层。此外优选的是，与滚动体接触的接触区域尤其具有耐磨的涂层。耐磨的涂层例如是DLC涂层(类似钻石的碳)、碳氮共渗层和/或渗氮层，但是也可以考虑陶瓷层、硬镀铬层或在现有技术中已知的助于耐磨的涂层。通过耐磨的涂层，可调节的挡边尤其在与滚动体的接触区域中是特别耐磨的。在此，在很长的运行时间中可以在接触区域中避免提前的磨损现象，由此可以延长轴承的寿命。
本发明的另一方面涉及一种用于调节滚动轴承中、尤其圆锥滚子轴承中的预紧力的方法，其中滚动轴承具有两个轴承圈，这两个轴承圈设计为内圈和外圈并且在这两个轴承圈之间设置至少一个滚动体。此外，在内圈和/或外圈上设置轴向上可调节的挡边，其中，轴向上可调节的挡边借助过盈配合设置在轴承圈上或者相对轴承圈设置并且能够抵抗由过盈配合产生的摩擦力在轴承圈上移动或相对轴承圈移动。在此所述方法包含以下步骤：
a)将构成可调节的挡边的挡边套筒布置在轴承圈上或相对轴承圈布置；
b)将至少一个滚动体设置在内圈上；
c)将内圈连同至少一个设置在内圈上的滚动体置入外圈中；
d)将内圈和/或外圈相互移动直至至少一个滚动体止挡在挡边套筒上；
e)通过继续移动内圈和/或外圈使挡边套筒克服通过过盈配合产生的摩擦力在轴承圈上移动或者相对轴承圈移动，从而实现在圆锥滚子轴承中预确定的预紧力；和
f)将引导套筒固定在当实现预确定的预紧力时引导套筒所在的位置中。
在此，尤其优选的是，使用该方法用于预紧上述的轴承装置。
其他的优点和有利的实施形式从说明书、附图和各权利要求得出。
以下结合附图中所示的实施例进一步说明本发明。在此实施例纯粹是举例并且不应限定本申请的保护范围。保护范围仅通过各权利要求限定。
在附图中：
图1示出剖切按照本发明的轴承装置的第一实施例的示意剖视图；
图2示出在图1中示出的轴承装置的细节视图；和
图3示出剖切按照本发明的轴承装置的优选的第二实施例的示意剖视图。
以下相同的或功能相同的元件标以相同的附图标记。
在图1中示出轴承装置1，该轴承装置1具有两个圆锥滚子轴承2和3。两个圆锥滚子轴承2、3分别具有一个内圈4或5，但是一个共同的外圈6。在轴承圈之间布置滚动体8或9。这种轴承装置尤其使用在轮轴承单元中，其中轴承装置被压入轮毂中。
所示的轴承装置呈O型布置。挡边10和11在内圈4、5上沿轴向限制圆锥滚子8、9的可移动性。
当内圈5的挡边11传统地作为固定挡边成型在内圈5上时，这不适用于在内圈4上的挡边10。该挡边设计为轴向上可调节的挡边，也就是其可以沿轴向在内圈4上移动。
为此挡边10设计为挡边套筒，该挡边套筒如尤其在图2中放大的视图所示与内圈4过盈配合地设计。在此尤其有利的是，如图1和2所示，内圈4具有柱形台阶12，挡边10通过过盈配合套装在台阶12上。在此，在装配过程中，挡边套筒10克服摩擦阻力地移动，因此获得预确定的预紧力。
在此有利地在装配过程中进行挡边10的位移，也就是在轴螺母13被拧紧的过程中，用于将内圈4和5相互抵靠地固定。在轴螺母13的紧固过程中，滚动体8、9通过内圈4、5压紧在外圈上。因为挡边套筒10的过盈配合力通常小于轴螺母13将内圈4、5移动到其最终位置(也就是相互抵靠)的力，所以挡边套筒10会在柱形台阶12上轴向向外地移动。但是该移动是在克服由摩擦产生的反作用力之后才进行的，因此产生了预紧力，该预紧力处于摩擦力的数量级上。由此可以定义和确定预确定的预紧力。
两个预紧力、即轴承的对应夹紧回路A的预紧力和内圈4、5的对应夹紧回路B的预紧力或夹紧力通过轴螺母13的进给而同时相互分离，因此即使在内圈4、5的之后的不精确的相互装配中、在圆锥滚子轴承1中的预定义的预紧力本身也保持存在。
若挡边套筒10在轴螺母13进给之后在其最终位置上定位在柱形配合面12上，则挡边10的位置可以有利地、例如借助形状配合或材料配合在轴向上固定。由此可以确保，在工作中挡边套筒10的轴向上继续的位移或松弛不会发生。为此可以如图2所示，例如在内圈4上加工出槽14，槽14优选环绕地围绕轴承圈4延伸。在实现预定义的预紧力之后，挡边套筒10可以被卷入槽14中或者例如借助锤击变形为，使得挡边套筒10在槽14中夹紧。
在此尤其有利的是，挡边10的面向滚动体8的轴向端部区域15设计为感应淬火的。相反，背离滚动体8的轴向的端部区域16设计为未淬火的。由此，挡边10的未淬火的区域16可以塑性地变形，使得进入槽14中的材料保证挡边套筒10轴向紧固在内圈4上。
作为备选或补充可行的是，可调节的挡边10的面向滚动体8的轴向端部区域15构造有耐磨的涂层。通过该涂层可以在很长的运行时间中避免在可调节挡边10和滚动体8之间的接触区域中的提前磨损现象。
备选地明显还可行的是，挡边套筒10材料接合地、例如借助焊接、尤其激光焊接固定在内圈4上。因此，可以省掉槽14的设计。
代替在内圈4上设置套筒挡边10(如图1和2所示)，还显著可行的是，在外圈或包围外圈的轴承壳上定位挡边套筒10。在图3中示出相应的实施例。
图3再次示出具有内圈4和外圈6的滚动轴承2，其中外圈在所示实施例中被轴承壳17支承。构成可轴向移动的挡边的挡边套筒在该实施例中通过过盈配合设置在轴承壳17中并且因此相对外圈6布置，但是支承滚动体8并且对滚动体施加期望的紧固力。在此尤其注意的是，挡边套筒10还直接地过盈配合地设置在外圈6上并且可以固定在外圈6上。
在该实施例中，内圈4相对外圈6的位置通过轴螺母13调节。与图1和图2所示的实施例相似地、在调节轴螺母13时、一旦克服了由过盈配合引起的挡边套筒10在轴承壳17上的摩擦力，则挡边套筒10会位移。若挡边套筒10移动到其最终位置上，其中同时圆锥滚子轴承整体上获得定义的预紧力，则挡边套筒10再次沿轴向不可调地设置在轴承壳17上或外圈6上。为此再次设置槽14，挡边套筒10的材料能够压入该槽14中。备选地在此还可以使用激光焊接。
此外，如图3所示，滚动体8可以容纳在保持架18中，其中保持架18如果需要可以具有特殊的造型，用于为挡边套筒10提供空间。因此在图3所示的实施例中，保持架18在其较大的直径处在区域19中弯折地构成或平行于轴承的旋转方向延伸。显然也可以考虑其他造型。
轴承保持架18的这种改型可以需要、但不是必须的。因此例如在图1和2中对轴承保持架18没有其他要求。
如上已经所述，按照本发明的轴承装置尤其在轮轴承单元中是有利的，其中，圆锥滚子轴承在特定的预紧力下被装入。在此，内圈4和5必须同时基本上被置入紧密贴靠的位置中，用于在它们之间设置夹环20(参照图1)和在运行中将两个内圈4和5沿轴向相互紧固。这尤其在由现有技术已知的(具有垫片的)解决方案中已经导致了这样的问题，即在装配中轴螺母需要精确定义的位置，用于产生定义的预紧力。因为这在装配技术方面非常耗费，所以当前大多放弃预定义的预紧力。
此外需要注意的是，按照本发明的方法也可以用于其他的滚动轴承，其中在滚动轴承中必须产生定义的预紧力。通过轴向上可调节的挡边10(其过盈配合地设置在轴承圈4、6之一上或者相对轴承圈4、6之一布置，并且克服过盈配合或者克服通过过盈配合产生的摩擦移动)可以通过确定摩擦力也实施对预紧力的确定。若挡边套筒10在其相应的位置上，则挡边套筒10在该位置中后续轴向固定时能够可复现地调节预紧力。
此外有利的是，预紧力可调节为更大或更小，其可以根据挡边套筒10在轴承圈4、6上或相对轴承圈4、6的过盈配合的大小或强度设计。
总体上借助按照本发明的轴承装置或按照本发明的方法可以提供一种轴承装置，该轴承装置具有预确定的预紧力。同时可以简单地实现该预紧力。
附图标记清单
1 轴承装置
2 滚动轴承
3 滚动轴承
4 内圈
5 内圈
6 外圈
7 外圈
8 滚动体
9 滚动体
10 可调节挡边
11 固定挡边
12 柱形配合面
13 轴螺母
14 槽
15 淬火的轴向端部区域
16 未淬火的轴向端部区域
18 保持架
19 保持架的弯折的区域
20 夹环
A 夹紧回路
B 夹紧回路

Claims (11)

1.一种具有两个滚动轴承(2,3)、尤其圆锥滚子轴承的轴承装置(1)，所述滚动轴承(2,3)分别包含两个设计为内圈(4；5)和外圈(6)的轴承圈(4；5；6)，在所述轴承圈之间设置滚动体(8；9)，其中两个滚动轴承(2；3)通过内圈(2；3)和/或外圈(6)沿轴向的相对位移被预紧，并且其中在内圈(4；5)和/或外圈(6)上设置挡边(10；11)，所述挡边构成用于滚动体(8)的轴向止挡并且至少一个挡边(10)相对所属的轴承圈(4；6)在轴向上可调节地布置在该轴承圈(4；6)上或相对该轴承圈(4；6)布置，其特征在于，至少一个轴向上可调节的挡边(10)过盈配合地设置在轴承圈(4；6)上或相对轴承圈(4；6)布置，并且能够克服由过盈配合产生的摩擦力在轴承圈(4；6)上位移或相对轴承圈(4；6)位移。
2.按照权利要求1所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)设置在内圈(4；5)或外圈(6)上。
3.按照权利要求1所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)设置在承接外圈(6)的轴承壳(17)上。
4.按照权利要求1或2所述的轴承装置(1)，其中，所述内圈(4)或者外圈(6)具有柱形配合面(12)，可调节的挡边(10)通过过盈配合套装在所述配合面(12)上。
5.按照前述权利要求之一所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)能够在轴向上不可调节地固定在轴承圈(4；6)或轴承壳(17)上。
6.按照权利要求5所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)与轴承圈(4；6)和/或轴承壳(17)形状配合地或者材料接合地、尤其借助焊接相连。
7.按照权利要求5或6所述的轴承装置(1)，其中，在轴承圈(4；6)或轴承壳(17)上设置优选环绕布置的槽(14)，可调节的挡边(10)卷入所述槽中和/或挡边(10)与所述槽(14)形状配合地相连。
8.按照前述权利要求之一所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)至少部分地被淬火、尤其感应式淬火，其中优选面向滚动体(8)的轴向端部区域(15)被淬火并且背离滚动体的轴向端部区域(16)不被淬火。
9.按照前述权利要求之一所述的轴承装置(1)，其中，可调节的挡边(10)、尤其在表面区域上至少部分地具有耐磨的涂层，其中，优选面向滚动体(8)的轴向端部区域(15)具有耐磨的涂层。
10.一种用于调节滚动轴承(2)中、尤其圆锥滚子轴承中的预紧力的方法，其中滚动轴承(2)具有两个轴承圈(4；6)，所述两个轴承圈(4；6)设计为内圈(4)和外圈(6)且在所述两个轴承圈(4；6)之间设置至少一个滚动体(8)，并且其中在内圈(4)和/或外圈(6)上设置轴向上可调节的挡边(10)，其中轴向上可调节的挡边借助过盈配合设置在轴承圈(4；6)上或者相对轴承圈(4；6)设置，并且能够克服由过盈配合产生的摩擦力在轴承圈(4；6)上移动或相对轴承圈(4；6)移动，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
a)将构成可调节的挡边的挡边套筒(10)布置在轴承圈(4；6)上或相对轴承圈(4；6)布置；
b)将至少一个滚动体(8)设置在内圈(4)上；
c)将内圈(4)连同至少一个设置在其上的滚动体(8)置入外圈(6)中；
d)将内圈(4)和/或外圈(6)相互移动直至至少一个滚动体(8)止挡在挡边套筒(10)上；
e)通过继续移动内圈(4)和/或外圈(6)使挡边套筒(10)克服通过过盈配合产生的摩擦力在轴承圈(4；6)上移动或者相对轴承圈(4；6)移动，从而实现滚动轴承(1)中预确定的预紧力；和
f)将挡边套筒(10)固定在当实现预确定的预紧力时挡边套筒(10)所在的位置。
11.按照权利要求10所述的方法，其中，使用所述方法用于预紧按照权利要求1至8之一所述的轴承装置(1)。
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