CN106996420B - 包括设置有线材的保持架和密封件的滚珠轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚珠轴承(2)，包括内圈(6)、外圈(4)、至少一列滚珠(7)和至少一个保持架(30)，该至少一个保持架(30)用于将所述至少一列滚珠(7)间隔开且设置有在由所述外圈和所述内圈限定的滚动空间(23)内延伸的线材(32)。所述轴承(2)还包括至少一个密封件(66、68)，所述密封件(66、68)包括用于固定到所述保持架的线材(32)上的连接装置(82)。

Description

包括设置有线材的保持架和密封件的滚珠轴承
技术领域
本发明涉及滚珠轴承(ball bearing)类型的滚动轴承领域，尤其是配备有密封件的滚珠轴承。
背景技术
滚珠轴承可用于多个应用领域，以提供两个部件之间的“旋转”或“枢转”类型的机械连接。该种滚珠轴承一般由用于固定到第一部件上的内圈和用于固定到第二部件上的外圈组成。所述内圈和所述外圈限定了其内部设置有一列或多列滚珠的滚动空间。所述滚珠一般被包含有多个腔室的保持架在圆周方向保持间隔开，其中每个腔室形成每个滚珠的空间。所述保持架可通过成型合成材料来生产。
为了提高旋转的质量尤其是降低摩擦力，可采取措施尽可能的减小所述保持架的尺寸。例如，可以提供由线材制成的保持架。
在大多数滚珠轴承中，还设置防止被引入所述滚动空间内以减小摩擦力的润滑剂泄露的两个密封件，所述密封件还用于防止外部成分(诸如灰尘)进入到所述滚动空间。
在每个密封件安装中经常遇见的问题是将密封件固定到所述轴承上。
发明内容
本发明的目的是改进所述缺点。
更特别地，本发明的目的是提供一种如下的滚珠轴承，该滚珠轴承配备有能够在确保良好密封和形成最小体积(bulk)的同时容易地且牢固地安装在所述轴承上的至少一个密封件。
为此，提出一种滚珠轴承，其包括内圈、外圈、至少一列滚珠和至少一个保持架，该至少一个保持架用于将所述至少一列滚珠间隔开且设置有在由所述外圈和所述内圈限定的滚动空间内延伸的线材。
根据其一般特征，所述轴承还包括至少一个密封件，所述密封件包括用于固定到所述保持架的线材上的连接装置。
这种轴承是特别有利的，其原因在于能够将密封件简单且可靠地安装在体积非常小的保持架上。
优选地，所述密封件整体容纳在所述滚动空间内。因此，所述轴承的总体体积不会因所述密封件的存在而改变。可选择地，可以提供一种固定到所述保持架的线材上并与所述内圈和所述外圈的侧表面摩擦的密封件。然而，该种变形会改变所述轴承的总体体积。
优选地，所述密封件的连接装置可拆卸的固定到所述保持架的线材上。
在一个实施例中，所述内圈包括至少一个形成于所述内圈的外表面的槽，所述外圈包括至少一个形成于所述外圈的内孔的槽，所述密封件被安装成使得轴向压抵所述槽。
还可以将所述密封件设置成包括分别与所述外圈和所述内圈配合的至少一个外密封唇和至少一个内密封唇。
优选地，所述外密封唇和内密封唇被安装成使得轴向压抵所述内圈和所述外圈的槽。
还可以将所述密封件设置成包括由刚性材料制成的插入片和由弹性材料制成的密封垫圈，所述插入片包括所述连接装置。
根据一个实施例，所述线材包括在圆周方向彼此间隔开且形成非连续环的至少一组跟部，所述密封件的连接装置固定到所述至少一组跟部中的至少一个跟部上。
在一个实施例中，所述线材包括：在圆周方向彼此间隔开且形成第一非连续环的第一组跟部、在圆周方向彼此间隔开且形成第二非连续环的第二组跟部和多个连接部，其中每个连接部在所述第一组跟部中的一个跟部和所述第二组跟部中的一个跟部之间延伸，所述连接部和所述第一组跟部和/或所述第二组跟部限定了均包括滚珠的多个空间，所述保持架还包括至少一个插入部件，该至少一个插入部件设置在每个空间内且设置有用于容纳包含在所述空间内的滚珠的主体，所述主体连接在所述线材的限定了所述空间的连接部中的至少一者上。
因此能够提供包含有用于固定到所述第一组跟部中的至少一个跟部上的连接装置的第一密封件和包含有用于固定到所述第二组跟部中的至少一个跟部上的连接装置的第二密封件。
附图说明
本发明的进一步的目的、特征和优点将通过阅读下面的纯粹通过非限制性举例的方式并参照附图给出的说明书变得显而易见，在附图中：
图1示出根据本发明一个实施例的滚珠轴承的立体图；
图2示出图1中所述轴承的另一立体图；
图3示出示出图1和图2中的轴承的剖视图的一半；及
图4示出图1-图3中的所述轴承的其中一个密封件的立体图。
具体实施方式
参照图1和图2，所述滚珠轴承2包括外圈4(部分示出)、内圈6和设置在外圈4和内圈6之间的一列滚珠7。所述外圈4和所述内圈6都是圆柱形的，且相对于彼此同轴设置。对于本说明书中，除非另有说明，轴向方向和径向方向相对于滚珠轴承2的轴线限定。
所述外圈4包括圆柱形外表面8、位于径向远离所述外表面8的圆柱形内孔10、和轴向限定所述外表面8和所述内孔10的两个相反向的径向侧表面12和14。以相同方式，所述内圈6包括圆柱形内孔16、位于径向远离所述内孔16的圆柱形外表面18(图1)、和轴向限定所述内孔16和所述外表面18的两个相反向的径向侧表面20和22。所述滚珠7嵌入滚动空间23，所述滚动空间23由所述外圈4的内孔10和所述内圈6的外表面18径向限定。所述滚动空间23在一侧由所述外圈和所述内圈的所述侧表面12、20轴向限定，在另外一侧由所述外圈和所述内圈的所述侧表面14、22轴向限定。所述外圈4和所述内圈6内分别设置轨道24、26(图3)，以形成所述滚珠7的滚道。
所述轴承2还包括保持所述滚珠7的周向间隔的保持架30。所述保持架30设置在所述滚动空间23内。所述保持架30的作用是为所述轴承2的每个滚珠7限定容纳部并将所述滚珠7保持在其相应的容纳部内。为此，特别地，所述保持架具有线材(wire)32和多个插入部件34(图2)。
仍参照图1和图2，所述线材32为闭合的。所述线材32形成第一非连续环35(图2)、第二非连续环36(图1)和多个在所述非连续环之间延伸的连接部38。所述非连续环35和36是彼此平行的，且与所述轴承2的轴向方向垂直。所述连接部38大体上沿所述轴承2的轴向方向延伸，也就是垂直于所述非连续环35和36所在的平面延伸。借助于所述线材32弯曲的形状，限定了多个包含所述滚珠7的空间50。所述滚珠7通过所述插入部件34(图2)保持彼此隔开。更具体地，应该注意的是在所述保持架的线材32和所述滚珠7之间没有接触。为避免所述线材32和所述滚珠7之间的接触，所述滚珠7和所述保持架30之间的接触完全通过所述插入部件34。这使得通过适当选择所述插入部件的材料和形状尽量减少由于所述滚珠相对于所述保持架滑动的摩擦力变为可能。
虽然在所述实施例中说明的所述线材32一体制成，但能够在不脱离本发明的范围的情况下想到材料由结合在一起的若干部件制成。
所述插入部件34的形状使得借助于被设计成允许所述插入部件34绕所述连接部38枢转的联接部件而被固定在所述线材32上。这导致所述保持架30在由所述滚珠7施加的压力下更大的灵活性(flexibility)，因此导致额外减小摩擦。此外，安装和拆卸都变得更加容易。
所述第一非连续环35大体上为正多边形形状，其每个侧边相对所述轴承2的滚珠7设置。因为本实施例中涉及包括八个滚珠的滚珠轴承，因此所述第一非连续环35大体上为正八边形形状。所述第一非连续环35由第一组跟部40(图2)组成。所述第一组跟部优选包括与滚珠列中滚珠7的数量相同的跟部40。因此，在示出的实施例中，所述第一组跟部包括八个跟部40。所述跟部40在圆周方向上彼此分隔开。所述跟部40由所述线材32的大体上为直的、垂直于轴向方向、在长度上大体相等、均大体在一个且在同一平面上延伸的部分组成。每个跟部40具有第一端(未标记)和远离所述第一端的分开的第二端。所述跟部40的长度大于预与所述保持架30配合的一个滚珠7的直径且优选小于所述直径的1.5倍。
每个所述连接部38从跟部40的第一端或第二端延伸。更特别地，对于每个跟部40，只对应两个连接部38，一个从第一端延伸，另一个从第二端延伸。这样，在所述实施例中，所述保持架具有十六个连接部38。每个连接部38大致沿轴向方向延伸，所以与由所述跟部40限定的平面大致垂直。此外，所述连接部38全部沿相同方向从由所述跟部40限定的平面延伸，且具有大致相同的形状和尺寸。每个连接部38包括大体沿垂直于由所述跟部40限定的平面的方向定向的直线部(未标记)。作为推论，各所述连接部38的直线部均大体垂直于与所述连接部38相邻的跟部40。所述连接部38的对应的直线部具有大体上相同的长度，也就是该长度在预与所述保持架30配合的滚珠7的直径的二分之一到四分之三之间。每个连接部38还包括在每种情况下连接所述连接部38的直线部和相关跟部40的其中一端的弯曲部(未标记)。
所述第二非连续环36由在圆周方向上彼此分隔开的第二组跟部48(图1)组成。在示出的实施例中，所述第二组跟部包括用于连接所述成对连接部38的八个跟部48。更特别地，每个跟部48的一部分连接从第一跟部40的一端延伸的连接部38，且另一部分连接从与所述第一跟部分隔开的第二跟部40的一端延伸的连接部38，所述第一组的第一和第二跟部40为所述多边形非连续环35的两个相邻侧边。
所述第一组的每个跟部40和从其端部延伸的两个连接部38限定空间50(图1)，在空间50内设置滚珠7。因此，所述保持架30的每个空间50分别由跟部40和与该跟部40相邻的两个连接部38限定。在图示的所述实施例中，因此限定八个空间50，每个空间50由与所述空间50相关联的跟部40和所述空间50相关联的两个连接部38限定。
所述第二组的每个跟部48和从其端部延伸的两个连接部38限定空间(未标记)，所述空间例如被填充油脂以降低所述保持架对轴承2的所述圈4和6的摩擦。
参照图1和图2，所述保持架30具有多对插入部件34，在每种情况下，每对插入部件34与其中一个滚珠7相互配合的插入部件34使得将所述滚珠7保持就位。在示出实施例中，八对插入部件34分别紧固在八个所述空间50内，每对插入部件34分别用于八个所述滚珠7中的一个。所述插入部件34可由聚合物材料(polymer material)或金属材料(metalmaterial)制成。所述插入部件34可由成型(moulding)、冲压(stamping)或3D打印(3Dprinting)的方法制成。
从图1和图2可看出，每个空间50包括通常设置在所述空间50内部的两个插入部件34。在图示实施例中，所述保持架30的插入部件34彼此都是相同的。可选择地，在不脱离本发明的情况下，能够想到安装在所述空间50内的每对插入部件34彼此间具有不同的设计。
每个插入部件34包括与相关联的空间50内的滚珠7接触的主体52(图2)。为此，所述主体52包括匹配所述滚珠7的球面形状的凹形内表面(未示出)。相反地，所述主体52包括凸形的外表面56。所述每个插入部件34的主体52整体位于相关联的空间50的内部。换句话说，所述主体52沿圆周方向整体位于限定所述空间50的两个连接部38之间。此外，所述主体52整体位于跟部40的限定所述空间50的一侧。
每个插入部件34的主体52还包括用于连接所述插入部件和所述线材32的连接装置，对应每个插入部件34，所述连接装置包括第一肋58和第二肋60。所述第一肋58和第二肋60都从所述主体52的外表面56延伸。更特别地，所述肋58大体上在垂直于所述轴承2的轴向方向的平面延伸。所述肋60在垂直于限定相关联的空间50的跟部40的方向的平面延伸。所述肋58包括远离所述主体52的外表面56的端部(未标记)。同样地，所述肋60包括远离所述主体52的外表面56的端部(未标记)。所述肋58包括槽62(图2和图3)。同样地，所述肋60包括槽64(图2)。每个槽62、64在相关联的肋58、60的相应的远离所述外表面56的端部形成。对于每个插入部件34，所述肋58的槽62被设置用于保持限定相关联的空间50的连接部38并供连接部38通过。所述槽64被设置用于保持限定相关联的空间50的跟部40并供跟部40通过。
现在参照图2和图3，因此滚珠7和与其相关联的两个插入部件34的内表面球面接触，其中所述内表面保持所述滚珠。另一方面，所述插入部件34通过所述槽62和64和所述线材32的一部分表面接触。
就两个插入部件34中的一个而言，所述球面接触和所述表面接触的结合使得能够在滚珠7正确安装时将所述插入部件相对于所述线材32保持就位。相反地，当所述滚珠7没有安装的时，所述插入部件34能够相对于所述线材32容易地移动。
因此，由第一插入部件34、所述滚珠7和第二插入部件34组成的单元组件固定在所述线材32上且在所述空间50内保持不动。因此所述保持架30保持了所述滚珠轴承2的滚珠7之间的周向间隔。
此外，所述轴承2还包括位于所述滚珠7列的轴向两侧且位于所述滚动空间23内的第一密封件66(图1和图3)和第二密封件68(图2和图3)。所述密封件66、68整体容纳在所述滚动空间23的内部且像下文中将要详细描述的那样固定在所述保持架30上。所述密封件66、68不从所述外圈4和所述内圈6的侧表面突出。因为这里所述密封件66、68是相同的，仅描述他们中的一个。
如图3和图4明显所示，所述密封件66包括插入片70，所述插入片70上设有密封垫圈72，所述密封垫片72由弹性材料(flexible material)制成且与所述外圈4和所述内圈6形成动态密封。“动态密封”意指在两个呈现相对运动的部件之间的密封件。
从图3中可看出，在所述外圈4的内孔10内的所述径向侧表面12和14附近分别设置有两个对称的槽19(仅标记了1个)。同样地，在所述内圈6的外表面18的表面的所述径向侧表面20和20附近分别设置有两个对称的槽11(仅标记了1个)。内圈的各槽11分别与外圈的槽19相对。槽11和相对的槽19允许所述密封件66、68中的一个安装到所述轴承的内部。
所述插入片70由刚性材料(rigid material)制成，例如，通过冲压(stamping)、切割(cutting)、折弯(bending)板材钢板或钢管而制成。或者，所述插入片70可由刚性塑料材料(rigid plastics material)制成，例如聚酰胺(polyamide)。整体具有环形形状的所述插入片70沿径向延伸。
所述垫圈72可以由弹性体(elastomer)制成，例如橡胶(rubber)或丁腈橡胶(nitrile rubber)。所述密封垫圈72在所述插入片70上包模成型(overmoulded)或硫化(vulcanized)形成。或者，所述插入片70可以从制成所述垫圈72的材料冲压形成。所述密封垫圈72包括环形径向内跟部74和环形径向外跟部76。环形密封唇78从在所述轴承2的内侧的所述跟部74突出。相反地，环形密封唇80从在所述轴承2的外侧的所述跟部76突出。所述跟部74和76分别覆盖所述插入片70的小直径边缘和大直径边缘。所述密封唇78、80起到分别和所述内圈6和外圈4动态密封的作用。
所述密封件66的内密封唇78面向轴向内侧且与在所述内圈6的槽11形成摩擦接触。所述密封唇78在径向方向和轴向方向都是弹性的。所述密封唇78和所述槽19之间的摩擦接触主要是轴向的。
相反地，所述外密封唇80面向轴向内侧且与在所述外圈4的槽19形成摩擦接触。所述密封唇80和所述密封唇78具有类似的设计，尤其是在径向方向和轴向方向是弹性的，使得所述密封唇80和所述槽19之间的摩擦接触主要是轴向的。以这种方式，所述密封唇78和80被安装成以使得轴向压抵所述内圈和外圈的对应的槽11、19，使得所述密封件66被安装成以使得轴向压抵所述槽。
在图示实施例中，在每个密封唇78、80上，两个分离的(separate)额外的密封唇(未标记)沿轴向向外延伸。所述额外的密封唇尤其用于避免外面的粒子(诸如灰尘)进入所述滚动空间23。在不脱离本发明的保护范围的情况下能够想到修改内部密封唇和外部密封唇的布置。
现在参照图4，所述插入片70包括覆盖所述垫圈72的外侧表面和在轴向上朝向所述滚珠7定向的相反向的内侧表面73。所述插入片70还包括多个用于固定所述保持架30的连接装置82。所述连接装置82从所述轴向表面73向所述轴承的内部延伸。
所述插入片70优选具有和所述线材32包括的第一组的跟部40的数量相同的连接装置82。或者所述插入片70也可以具有数量不同的连接装置82，所述数量大于或小于所述第一组的跟部40的数量的可能性相同。在所述连接装置82的数量较大的情况下，固定将会更牢固。在相反情况下，所述插入片70的装配和生产变的更容易。此外，所述连接装置82在圆周方向分布以便固定于第一组的每个跟部40。为此，所述插入片70具有在圆周方向均匀分布的八个连接装置82。
每个所述连接装置82包括从所述侧表面73延伸并且在所述轴承2的径向方向上定向且彼此间隔开的第一凸耳86和第二凸耳88。以这种方式，限定了用于接纳和保持所述线材32的一部分的空间90。更特别地，所述空间90的形状被形成使得接纳和保持所述第一组的跟部40。为此，所述凸耳86和88的尺寸被配设成使得允许在所述跟部40导入到所述空间90时所述凸耳86和88弯曲。于是所述凸耳86和88在所述跟部40上施加力，使得产生允许保持所述跟部40的附着力。
通过设置在圆周方向均匀间隔的且均设置有在所述轴承2的径向方向上定向且彼此间隔开的两个可弯曲的凸耳的连接装置82，所述插入片70能容易地且牢固地安装到所述线材32的第一组跟部40上。也可以容易地拆卸所述生产的组件，例如用于维修所述轴承2时。所以所述密封件66能够容易地、可靠地和可拆卸地固定到所述轴承2上。
通过在所述密封件68上设置类似的连接装置，所述插入片可以正如上述很容易地且可靠地安装在所述线材32的第二组跟部48上。在所述实施例中，所述线材32的跟部40和48优选具有相同的厚度。以这种方式，用于所述密封件66和密封件68的连接装置可以是相同的。这样所述密封件66和68可以几乎是相同的，因此可以很容易的颠倒使用。
在所述实施例中，所述密封件的密封唇76和78为摩擦密封唇(rubbing lip)。或者至少一个密封唇为迷宫式，即，通过狭窄通道与相关联的圈形成密封。
在所述实施例中，所有的滚珠7包含在由所述第一组的跟部40和两个相关联的所述连接部38限定的空间50内。或者，可以设置具有更大圆周尺寸的第二组的跟部48，例如，大体上等于所述第一组的跟部40。以这种方式，由所述第二组的跟部48和两个相关联的连接部38限定的空间可以接纳滚珠7。在所述可选的实施例中，所述保持架包括用于容纳滚珠的两组空间，第一组空间由被第一环35的跟部40封闭且在第二环36处为开口的空间50组成，第二组空间由被第二环36的所述跟部48封闭且在第一环35处为开口的、被第二组的跟部48限定的互补空间组成。在所述可选实施例中，因而所述滚珠7从所述第二环36所在侧被引入第一组空间，所述滚珠从所述第一环35所在侧被引入第二组空间。
在所述实施例中，所述密封件的密封唇从所述密封垫圈的跟部延伸。或者所述密封唇从所述插入片直接延伸，例如，密封唇在包括密封件的连接装置的插入片上包模成型。
在所述实施例中，所述密封件包括两部分，即加强的插入片和固定在所述插入片上的密封垫圈，所述插入片包括用于连接所述密封件和所述保持架的连接装置。或者，也可以设置所述密封垫圈包括所述连接装置的密封件。在另外的变形中，所述密封件可以包括单一部分，也就是所述插入片或所述密封垫圈。
本发明使得能够在滚珠轴承上容易地、可靠地安装密封件，同时允许密封件容易拆卸并形成有限体积。在包括小体积的保持架(诸如设置有线材的保持架)的轴承的情况下安装变得尤其容易。

Claims (9)

1.一种滚珠轴承(2)，包括：
内圈(6)，
外圈(4)，
至少一列滚珠(7)，和
保持架(30)，其用于将所述至少一列滚珠(7)间隔开并且设置有在由所述外圈和所述内圈限定的滚动空间(23)内延伸的线材(32)，
至少一个密封件(66、68)，所述密封件(66、68)包括用于固定到所述保持架的所述线材(32)上的连接装置(82)，
其中所述保持架限定了多个空间(50)，每一个空间(50)包括：
形成弯曲的形状的一部分线材，其被配置成支撑第一插入部件和第二插入部件以及其内的多个滚珠中的一个滚珠，
其中由所述线材形成的弯曲的形状包括具有第一跟部段末端和第二跟部段末端的跟部段，所述跟部段在垂直于所述滚珠轴承的轴向方向的方向上延伸，
由所述线材形成的弯曲的形状还包括两个连接部，每一个连接部延伸形成所述第一跟部段末端和第二跟部段末端中的单独一个，
所述第一插入部件和第二插入部件枢轴连接到所述两个连接部中的单独一个，使得所述第一插入部件和第二插入部件被配置成根据与一个滚珠的接触来枢转；
其中所述保持架中的所述多个滚珠中的每一个滚珠邻近所述第一插入部件和第二插入部件，所述第一插入部件和第二插入部件分别基于与所述滚珠的接触独立地枢转。
2.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述密封件(66、68)整体容纳在所述滚动空间(23)内。
3.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述密封件(66、68)的所述连接装置(82)可拆卸地固定到所述保持架的所述线材(32)上。
4.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述内圈(6)包括至少一个形成于所述内圈的外表面(18)的槽(11)，所述外圈(4)包括至少一个形成于所述外圈的内孔(10)的槽(19)，所述密封件(66、68)被安装成以使得轴向压抵所述槽(11、19)。
5.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述密封件(66、68)包括分别与所述外圈(4)和所述内圈(6)配合的至少一个外密封唇(80)和至少一个内密封唇(78)。
6.根据权利要求5所述的轴承(2)，其中所述内密封唇(78)和所述外密封唇(80)被安装成使得轴向压抵所述内圈(6)和所述外圈(4)的槽(11、19)。
7.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述密封件(66、68)包括由刚性材料制成的插入片(70)和由弹性材料制成的密封垫圈(72)，所述插入片(70)包括所述连接装置(82)。
8.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述线材(32)包括在圆周方向上彼此间隔开且形成非连续环(35、36)的至少一组跟部(40、48)，所述密封件(66、68)的连接装置(82)固定到所述跟部的组的至少一个跟部(40、48)上。
9.根据权利要求1所述的轴承(2)，其中所述至少一个密封件包括提供用于固定到所述多个空间(50)中的一个的所述跟部段的连接装置(82)的第一密封件和包括用于固定到所述多个空间(50)中的另一个的所述跟部段的连接装置(82)的第二密封件。
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