CN106662151B - 行星滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星滚动轴承，包括具有在内周上由凹槽构成的齿形轮廓的外圈、具有在外周上由凹槽构成的齿形轮廓的内圈以及多个具有由凹槽构成的齿形轮廓的行星滚动体，其中，所述行星滚动体的齿形轮廓与圈的齿形轮廓啮合，其中，所述行星滚动体(4)或者外圈(2)或内圈(3)的至少一个在轴向上的第一齿部(15a，9a，12a)的高度低于随后的第二齿部(15b，9b，12b)，或者至少一个轴向上的第一齿部(15a，9a，12a)与随后的第二齿部(15b，9b，12b)在轴向上的间距小于第二齿部(15b，9b，12b)与第三齿部(15c，9c，12c)的间距。

Description

行星滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种行星滚动轴承，包括具有在内周上由凹槽构成的齿形轮廓的外圈、具有在外周上由凹槽构成的齿形轮廓的内圈以及多个具有由凹槽构成的齿形轮廓的行星滚动体，其中，行星滚动体的齿形轮廓与圈的齿形轮廓啮合。

本发明的背景技术

行星滚动轴承用于承载轴向力和径向力，其中，承载主要来自轴向的力。行星滚动轴承由外圈、内圈以及被安置在外圈和内圈之间的多个行星滚动体组成。所述圈以及行星滚动体分别设有齿形轮廓，其中，每个齿形轮廓通过轴向相互间隔的、环绕的凹槽构成。这些齿形轮廓相互啮合，即行星滚动体的齿与圈轮廓的凹槽啮合，并且凹槽的齿再与行星滚动体的凹槽啮合。

为了导引行星滚动体，行星滚动体在两个端部上设有圆柱形的、无独特轮廓的凸出部，它嵌入到相应的保持架盘的孔中。通过将保持架盘装配在轴承的两侧上以及将每个行星滚动体导入到保持架盘的孔中，保证了所有的行星滚动体被均匀地导引。为了轴向固持保持架盘，使得保持架盘通过被安设在轴承中的行星滚动体之间的过梁相互连接。在这种情况下，过梁通过保持架盘的另外的孔被夹紧，其中，凸出的过梁端部在装配后变形。外圈和内圈以及行星滚动体由钢制成，而为了改进滑动性能保持架能够由黄铜或者塑料制成。但是，在极端的表面应力比例的情况下，还能够考虑使用钢保持架盘。

由于考虑到弹性和公差，在相应的齿形轮廓的轴向上相继连接的齿部中，相应的在负载方向上首先相互接触的齿部会受到最大的负载。实验已经证明，在这种情况下能够导致在这些齿部上出现“应力峰值”，这种“应力峰值”能够导致第一齿列的可能的过载和损坏。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种行星滚动轴承，它能够改进上述缺点。

为了解决上述技术问题，根据本发明在上述类型的行星滚动轴承中设定，行星滚动体或者外圈或内圈的至少一个在轴向上的第一齿部的高度低于随后的第二齿部，或者至少一个轴向上的第一齿部与随后的第二齿部在轴向上的间距小于第二齿部与第三齿部的间距。

根据本发明设定，不是行星滚动体就是一个圈或者两个圈具有特殊的齿形轮廓，这种齿形轮廓不同于至今为止设置的在轴向上和径向上完全对称的轮廓，具有非对称性和/或不均匀性。

为此，根据第一本发明可选方案，行星滚动体或者圈的至少在轴向上第一齿部的齿高略低于至少随后的第二齿部的高度。也就是说，略微降低齿部直径。这会导致这个最外侧的第一齿部稍微离开负载区域，因此也就受到较低强度的负载，并且由此在其余的齿列上形成负载有利的、均匀的分布。根据这种可选方案，在这种情况下，只需使第一齿部具有比第二齿部更低的高度且第二齿部和随后的齿部全部都具有相同的高度便足够实现上述目的。但是，还能够考虑，第二齿部略低于第三齿部，并且第三齿部又略低于第四齿部，因而形成单侧的轻微凸球状的轮廓。

备选于齿高变化或齿部直径的变化还可以设定，至少第一齿部与第二齿部之间的轴向间距略小于第二齿部与第三齿部之间的间距。由此也能够实现，第一齿部略微脱离负载区域并且受到较低的负载，因而使得负载被更好地分布到其余的齿部上。当然，第一齿部与第二齿部之间的间距还能够略微小于第二齿部与第三齿部之间的间距，同理第二齿部与第三齿部之间的间距略微小于第三齿部与第四齿部之间的间距等，从而不止使第一齿部脱离负载区域，而且至少还有第二齿部和必要时第三齿部脱离负载区域。

与选择哪种设计方案无关，只需这样地选择轮廓非对称性，使得所涉及到的齿部只是略微地脱离负载区域，因此受到被减少的负载，并且不是完全地脱离负载，否则应力峰值只会转移到下一个齿部。

优选的是，在行星滚动体上设置根据本发明设置的特殊的轮廓，这在制造技术上是有利的，因为在此只必须使行星滚动轴承的一个部件具有特殊轮廓，该部件与所有其余的构件、尤其圈相接触，而在圈方面的相应的轮廓变化中不仅内圈而且外圈都必须具有相应的特殊轮廓。

如果在轮廓匹配范围内改变齿高，则不止是在轴向上第一齿部的高度被降低，而且还有在轴向上最后的齿部的高度也被降低，该在轴向上最后的齿部的高度还能够低于相邻的倒数第二个齿部的高度。在这种情况下，在轴向上观察形成大体上对称变化的齿形轮廓，也就是说，在两侧相同地改变齿形轮廓。在这种情况下还能够考虑，所有齿部的高度从两侧起向中间逐渐递增，从而总体上形成凸球状的横截面形状。如果设置这种在轴向上对称的轮廓匹配，则(无论只有第一齿列或者最后的齿列还是齿列总体上在高度上是否被改变)能够实现在任意方向上的遮挡，尤其遮挡行星滚动体。

备选于两侧的轮廓配合，如所述会形成这样的可能性，只在一个或多个最外侧的齿列的一侧上设置轮廓配合，即不影响或不调整中间的齿列。在这方面，尤其当相应地调整行星滚动体时，凸球状的行星件(该行星件在两侧的轮廓上也能被调整)的偏斜趋势能够被最小化，因为卸载只限制在行星件的一侧上的一个或几个齿列。

如果轮廓配合通过轴向的间距变化实现，则如上面所示，多个相继的齿轮的间距逐渐增大，举例说明，也就是说在头四个齿部之间的间距逐渐增大，并且随后保持恒定。在这种配合变化方案中，轮廓配合只限制在几个齿列上，在这些齿列之间的间距被特殊地调整，而其余的齿列则全都具有相同的、恒定的间距。备选地还能够考虑，在相邻的齿部之间的间距直至最后的齿部连续地递增。这种备选方案从第一齿部至最后的齿部设定连续递增的间距。通过相应地选择轮廓配合，因此能够满足在运作时不同的的要求。

在这种本发明设计方案中还适用，在行星滚动体上进行轮廓配合，这最终会使得在制造技术上变得更容易。备选地在此还存在这样的可能性，相应地在轮廓上调整圈。

行星滚动体优选在其端侧被容纳在保持架盘中。行星滚动体能旋转地支承在保持架盘中。为此，保持架盘例如具有相应的支承孔，行星滚动体的圆柱形端部销嵌入到该支承孔中。保持架盘例如通过过梁(该过梁轴向延伸并且与行星滚动体相邻地设置)相互连接。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且在下面详细地阐述本发明的实施例。附图为：

图1以局部剖面图示出根据本发明的行星滚动轴承的原理图，

图2示出第一实施方式的根据本发明具有独特轮廓的行星滚动体的原理图，

图3示出第二实施方式的根据本发明具有独特轮廓的行星滚动体的原理图，

图4示出第三实施方式的根据本发明具有独特轮廓的行星滚动体的原理图，

图5示出具有根据本发明的轮廓的外圈和内圈的原理图。

具体实施方式

图1以原理图的形式示出根据本发明的行星滚动轴承1，包括外圈2、内圈3以及安置在它们之间的行星滚动体4，在该视图中只示出其中一个行星滚动体。通常在圆周上等距地分配布置多个、例如六个、八个或者更多这种行星滚动体4。行星滚动体4可旋转地被容纳在设在两个端侧处的保持架盘5中，这两个保持架盘具有相应的支承孔6，行星滚动体4的无独特轮廓的圆柱形的端部销7嵌入到支承孔中。保持架盘5通过未详细示出的过梁相互连接，所述过梁轴向延伸并且与行星滚动体4相间隔地设置。

在外圈2上设置有第一齿形轮廓8，它包括齿部9和设在齿部之间的环绕的凹槽10。以相应的方式在内圈的外侧上设置齿形轮廓11，它包括齿部12以及设在齿部之间的环绕的凹槽13。齿形轮廓8和11(涉及齿高和轴向的齿间距方面，以及由此也在相应的凹槽式结构方面)被相同地设计。

每个行星滚动体4也都设有齿形轮廓14，它包括齿部14以及设在齿部之间的环绕的凹槽16。尽管在图中出于清楚显示的目的示出了一条窄缝，但显而易见的是，齿形轮廓14与齿形轮廓8啮合。也就是说，齿部15的齿侧滚压在齿部9和12的齿侧上，因而形成一种相应的滚动接触。

为了使在相互啮合的齿部的接触面上的负载分布相对均衡行星滚动体4的齿形轮廓14以特殊的方式成形，并且不是在齿高方面非对称就是在轴向的齿间距方面非对称，也就是说，不是所有的齿部都具有相同的高度或者不是所有的齿部相互间都具有相同的间距。在随后的图2-图4中示出这类特殊的齿形轮廓的不同的实施例。所述不同的实施例能够实现，沿着负载方向观察相应的第一齿部和必要时随后的齿部稍微地脱离负载，也就是说，在此作用的负载稍微被降低并且均匀地分布在随后的齿部上。

图2示出在这种关系中行星滚动体4的第一实施备选方案。在所示的实施例中，这种实施备选方案总共具有八个齿部15a、15b、15c……15h。如图2所示，各个齿高或单个齿部的直径不都相同。在所示的示例中两个位于端部的齿部15a和15h具有最小的直径D₁。相应的紧相邻的齿部15b和15g具有相对较大的直径D₂。再紧相邻的齿部15c和15f具有更大一些的直径D₃，并且两个中间的齿部15d和15e具有最大的直径D₄。因此，总体上形成凸球状的外部形状。由于被减小的直径和尤其两个最外侧的齿部15a和15h具有最小的直径，尤其使得这两个齿部受到较低的负载，因为接触面或者与齿形轮廓8或11的啮合被减少。举例说明，如果齿部15a是沿着负载方向观察到的第一齿部，则它比随后的齿部15b受到更低的负载，所述齿部15b具有更大的直径并且因此与齿形轮廓8、11更深地啮合，由此受到更强的负载，这又适用于紧相邻的齿部15c、15d(即齿部15c、15d受到比齿部15b、15g更大的负载)。负载条件下的“应力峰值”，即最大负载，因此不再出现在第一齿部15a上，而是均匀地分配到所有的齿部。在最外侧的齿部上的负载因此被降低，原因是齿部的径向直径变化。

与图2所示的行星滚动体4的凸球状的基础形状相比，图3示出了这样一种实施方式，在其中行星滚动体4在齿高方面同样是非对称的，但是只在一侧上被调整，因而由此只大体上形成“单侧凸球形”。在此同样设置八个齿部15a-15h。显而易见的是，只有齿部15a、15b和15c具有被降低的、从外向内递增的齿部直径或齿高，其中齿部15a具有直径D₁，齿部15b具有直径D₂和齿部15c具有直径D₃。随后的齿部15d-15h都具有相同的直径D₄。在尤其齿部15a，还有齿部15b和15c被略微降低负载之后，显然在此形成一种负载的相对均衡。但是，因为其他的齿部15d-15h全部具有相同的高度，所以行星件的偏斜趋势被减小。

虽然在所示的实施例中多个齿部具有不同的高度，但是当然还可以考虑，只有最外侧的齿部或者两个最外侧的齿部被降低高度。这样就已经能够优化负载分布。

图4示出行星滚动体4的实施方式，还是包括八个齿部15a-15h，它们全部具有相同的直径D，但是齿部到齿部的间距不相同，也就是说，形成齿列的变化的齿距。齿部的相互间距在图4中用d1(齿部15a到齿部15b的间距)，d2(齿部15b到齿部15c的间距)……d7(齿部15g到齿部15h的间距)表示。

假设负载(在图4中)从左侧导入，即负载首先作用在齿部15d上。间距能够例如从左向右连续增加，也就说：d₁＜d₂＜d₃＜d₄＜d₅＜d₆＜d₇。由于这种连续增加的齿部间距，同样可以实现在齿部接触面上负载均匀的分布，因此尤其降低了第一齿部15a的负载。

备选于在所有的齿部间距上具有逐渐增大的间距的齿列的渐进式分布，当然还可以考虑，只将第一个齿部间距、头两个齿部间距或头三个齿部间距降低，并且使得随后的齿部间距保持一致。也就是说，例如能够形成如下的间距关系：d₁＜d₂＝d₃＝d₄＝d₅＝d₆＝d₇或者d₁＜d₂＜d₃＝d₄＝d₅＝d₆＝d₇，或者d₁＜d₂＜d₃＜d₄＝d₅＝d₆＝d₇。因此在这还能够例如在高度变化和/或直径变化方面考虑不同的设计变化方案。

应该理解到，相应的直径或间距变化是在几百分之一或几十分之一毫米的范围内，其中，自然会根据结构大小和预期的负载关系来调整精确的匹配度。

最后，图5示出行星滚动轴承1的局部剖面图，其中，不同于之前描述的实施方式，外圈2和内圈3的齿形轮廓8和11被调整。在所示的示例中假设，实现齿部的高度变化。具体地说，齿部9a和12a(在各自的凹槽底部方面)虽然具有相同的高度，但是稍微低于相邻的第二齿部9b和12b，第二齿部9b和12b在它们这侧又稍微低于齿部9c和12c。相应的齿形轮廓8或11能够(与根据图2所示的行星滚动体4的齿形轮廓相比)在高度上在两侧进行变化，从而形成凸球状结构。备选地，还能够在结构上如此设计齿形轮廓8和11，如在根据图3所示的行星滚动体4中的齿形轮廓一样。拱形的结构通过相应的虚线标示。

相应的行星滚动体4的齿形轮廓在这种情况下不会被改变，也就是说，所有的齿部具有相同的高度，并且所有的在两个齿部之间的间距相同。因此，两个圈2的各个齿部不受到负载。

备选于在外圈2和内圈3上的齿高的变化方案，当然还存在这样的可能性，与根据图4所示的行星滚动体4相比，改变相应的齿部间距，也就是说，齿部9a与齿部9b的间距或齿部12a与齿部12b的间距略小于齿部9b与齿部9c的间距或齿部12b与齿部12c的间距等。轮廓能够与根据图4所示的行星滚动体4相类似地被调整。

附图标记列表

1 行星滚动轴承

2 外圈

3 内圈

4 行星滚动体

5 保持架盘

6 支承孔

7 端部销

8 齿形轮廓

9 齿部

10 凹槽

11 齿形轮廓

12 齿部

13 凹槽

14 齿形轮廓

15 齿部

16 凹槽

D 直径

d 间距

Claims (8)

1.一种行星滚动轴承，包括具有在内周上由凹槽（10）构成的齿形轮廓（8）的外圈（2）、具有在外周上由凹槽（13）构成的齿形轮廓（11）的内圈（3）以及多个具有由凹槽（16）构成的齿形轮廓（14）的行星滚动体（4），其中，所述行星滚动体（4）的齿形轮廓（14）与外圈（2）和内圈（3）的齿形轮廓（8，11）啮合，其特征在于，所述行星滚动体（4）在轴向上的第一滚动体齿部（15a）的高度低于随后的第二滚动体齿部（15b）的高度或者外圈（2）在轴向上的第一外圈齿部（9a）的高度低于随后的第二外圈齿部（9b）的高度或者内圈（3）在轴向上的第一内圈齿部（12a）的高度低于随后的第二内圈齿部（12b）的高度，并且在轴向上滚动体最后的齿部（15h）的高度低于相邻的在它之前的齿部（15g）。

2.根据权利要求1所述的行星滚动轴承，其特征在于，多于两个的轴向上相继设置的滚动体齿部（15a-15h）或者外圈齿部（9a-9h）或者内圈齿部（12a-12h）的高度由两侧至中间递增。

3.根据权利要求2所述的行星滚动轴承，其特征在于，所述滚动体齿部的中间的齿部（15d，15e）具有相同大小的直径。

4.根据上述权利要求中任一项所述的行星滚动轴承，其特征在于，至少一个在轴向上的第一滚动体齿部（15a）与随后的第二滚动体齿部（15b）的轴向间距（d1）小于第二滚动体齿部（15b）与第三滚动体齿部（15c）之间的间距或者至少一个在轴向上的第一外圈齿部（9a）与随后的第二外圈齿部（9b）的轴向间距（d1）小于第二外圈齿部（9b）与第三外圈齿部（9c）之间的间距或者第一内圈齿部（12a）与随后的第二内圈齿部（12b）的轴向间距（d1）小于第二内圈齿部（12b）与第三内圈齿部（12c）之间的间距。

5.根据权利要求1所述的行星滚动轴承，其特征在于，多个相继布置的外圈齿部（9a-9h）的间距（d1-d7）逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的行星滚动轴承，其特征在于，在相邻的外圈齿部（9a-9h）之间的间距（d1-d7）直至最后的齿部连续递增。

7.根据权利要求1所述的行星滚动轴承，其特征在于，在相邻的外圈齿部（9a-9h）之间的间距在多次增大之后保持恒定。

8.根据权利要求1所述的行星滚动轴承，其特征在于，所述行星滚动体的端侧被容纳在保持架盘（5）中。