CN107076200B - 滚子轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种滚子轴承组件，包括限定内滚道(118)的锥形内杯(110)、限定外滚道(138)的锥形外杯(130)、以及具有凸形轮廓的外滚道，所述凸形轮廓由所述外滚道与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线所位于的中心平面的相交部限定，且包括设置在所述锥形内杯和所述锥形外杯之间的多个直滚子(150)，使得每个直滚子与所述内滚道和所述外滚道滚动接触，每个直滚子具有第一端面(152)、第二端面(154)、以及在两者之间延伸的圆柱形本体。

Description

滚子轴承组件

技术领域

本发明总体上涉及滚子轴承组件。更具体地，本发明涉及包括直滚子的滚子轴承组件，其可以用于经常使用锥形滚子轴承组件的应用中。

背景技术

各种应用需要可以承受轴向载荷和径向载荷的滚子轴承组件。通常，在这些应用中使用的滚子轴承组件包括设置在一对内滚道和外滚道之间的多个锥形滚子，每个锥形滚子关于对应的轴承组件的纵向中心轴线相应地成角度、缩进或在顶点处交汇，以允许纯滚动。因此，这些组件通常被称为锥形滚子轴承组件。锥形滚子的一端大于另一端，且包括在两端之间延伸并由截头圆锥形外表面形成的本体。同样，锥形滚子的本体的外表面可以在各种应用中成型。如预期的，制造这样的锥形滚子可能是困难且耗时的，因此其制造也是昂贵的。

因此，期望使用例如图9所示的轴承组件10，其使用多个直滚子20，直滚子20与锥形滚子相比相对容易制造，且可旋转地接收在轴承组件的锥形内杯12和锥形外杯14之间的滚子保持器17中。如示出的，内杯12和外杯14分别限定内滚道16和外滚道18，两者都由截头圆锥形表面限定。另外参考图10A，当轴承组件10处于“静止”位置时，截头圆锥形外滚道18的一部分被示出为具有对应的直滚子20。当轴承组件“静止”时(意味着其锥形内杯12和锥形外杯14之间没有相对旋转)，每个直滚子20可以沿着滚子的整个长度与截头圆锥形内滚道16和截头圆锥形外滚道18两者接触，这是由于每个直滚子20的纵向中心轴线24与轴承组件的纵向中心轴线24相交。

然而，请注意，当内杯12和外杯14之间发生相对旋转时，每个直滚子20将开始围绕其枢转轴线26(图9)旋转，枢转轴线26横向于其纵向中心轴线24且从其中点向外延伸以与轴承组件的纵向中心轴线22相交。围绕枢转轴线26的这种旋转运动由滚子的表面相对于其在内杯12和外杯14上的径向位置的切向速度来驱动，如最佳地由图10B和图9示出。请注意，每个直滚子20可围绕其枢转轴线26旋转的全部程度受到其对应的保持器滚子容纳部23的尺寸的限制。每个直滚子20围绕其对应的枢转轴线26的旋转是由于以下事实：其第一端面21没有如同其第二端面23沿着外滚道18行进一样远。例如，如图10B所示，对于没有围绕其枢转轴线26旋转的直滚子20，第二端面23将必须沿着滚道的“快速路径”17滚动，快于第一端面21沿着“慢速路径”19滚动，这是由于快速路径17是比慢速路径19更大的圆形路径。当然，这其实是不可能的，因为直滚子20的所有部分是同时滚动的。“中间路径”21代表每个直滚子20的中点沿着外滚道18行进的路径。

现在参考图10B和图12，直滚子12围绕其枢转轴线26的旋转使得截头圆锥形外滚道20现在作用为，仿佛其具有相对于直滚子的纵向中心轴线24的凹形轮廓。该凹形轮廓是双曲线圆锥截面，由通过旋转的直滚子20的纵向中心轴线24的平面以及滚子的第一端面21和第二端面23接触外滚道18的点所限定。如图所示，该配置导致直滚子20的不期望的端部负载，因此导致直滚子的不期望的应力分布。这样的端部负载可能导致开裂(spalling)，且最终导致不可接受的时间范围内的轴承故障。

本发明意识到并解决了现有技术的构造和方法的问题。

发明内容

根据本公开，滚子轴承组件的一个实施例包括：限定内滚道的锥形内杯；限定外滚道的锥形外杯，所述外滚道具有凸形轮廓，所述凸形轮廓由所述外滚道与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线所在的中心平面的相交部限定；以及设置在所述锥形内杯和所述锥形外杯之间的多个直滚子，使得每个直滚子与所述内滚道和所述外滚道滚动接触，每个直滚子具有第一端面、第二端面、以及在两者之间延伸的圆柱形本体。

根据本公开，滚子轴承组件的另一实施例包括：限定锥形内滚道的内杯；限定锥形外滚道的外杯，所述锥形外滚道具有凸形轮廓，所述凸形轮廓由所述外锥形滚道与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线所位于的中心平面的相交部限定；滚子保持器，其具有内周界、外周界、以及在两者之间延伸的截头圆锥形本体，所述本体限定多个滚子容纳部；以及设置在所述锥形内杯和所述锥形外杯之间的多个直滚子，每个直滚子设置在所述滚子保持器的对应的滚子容纳部中，使得每个直滚子与所述内锥形滚道和所述外锥形滚道滚动接触，每个直滚子具有第一端面、第二端面、以及在两者之间延伸的圆柱形本体。

附图并入并构成本说明书的一部分，其示出了本发明的一个或多个实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

参照附图，针对本领域普通技术人员，在本说明书中阐述了本发明的完全且充分的公开，包括其最佳的模式，在附图中：

图1是根据本公开的实施例的滚子轴承组件的截面图；

图2A是图1所示的滚子轴承组件的外杯和直滚子的局部俯视图，其中直滚子是静止的；

图2B是图1所示的滚子轴承组件的外杯和直滚子的局部俯视图，其中直滚子是运动的；

图3是图1所示的滚子轴承组件的滚子保持器和对应的直滚子的局部视图；

图4是沿着线4-4截取的图2A所示的滚子轴承组件的局部截面图；

图5是沿着线5-5截取的图2B所示的滚子轴承组件的局部截面图；

图6是图1所示的滚子轴承组件的截面图的指示部分的放大图；

图7是根据本公开的滚子轴承组件的第二实施例的局部截面图，其中直滚子是静止的；

图8是根据本公开的图7所示的滚子轴承组件的第二实施例的局部截面图，其中直滚子是运动的；

图9是现有技术的滚子轴承组件的截面图；

图10A是图9所示的现有技术的滚子轴承组件的外杯和直滚子的局部俯视图，其中直滚子是静止的；

图10B是图9所示的现有技术的滚子轴承组件的外杯和直滚子的局部俯视图，其中直滚子是运动的；

图11是图9所示的现有技术的滚子轴承组件的滚子保持器和对应的直滚子的局部视图；以及

图12是沿着线12-12截取的图10B所示的现有技术的滚子轴承组件的局部截面图。

在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示根据本公开的本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前优选实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例是作为对本发明的解释来提供，而非对本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以在本发明中进行修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。

现在参考附图，如图1和图6所示，根据本公开的滚子轴承组件100的实施例包括锥形内杯110、锥形外杯130、设置在两者之间的滚子保持器170(其限定多个滚子容纳部178)、以及多个直滚子150、每个直滚子可旋转地接收在对应的滚子容纳部178中。滚子保持器170和直滚子150可旋转地接收在内杯110和外杯130之间，使得每个直滚子150可旋转地接收在分别由内杯110和外杯130限定的内滚道118和外滚道138之间，并分别与内滚道118和外滚道138滚动接触。请注意，尽管内杯110和外杯130被示出为使用拉拔杯(drawn cup)技术构造，但在替代实施例中，内杯和外杯可以是精密研磨杯(precisionground cup)。另外，如图1所示，限定中心轴孔182的内轴圈180设置在内杯110的径向内侧，且外轴圈184设置在外杯130的径向外侧，以便于轴承组件的安装。

现在参考图3，在所示的实施例中，滚子保持器170包括环形第一端部构件172、环形第二端部构件174、以及在两者之间延伸的多个长形的中心部件176，从而形成多个滚子容纳部178。另外参考图1，第二端部构件174的直径大于第一端部构件172，中心部件176以截头圆锥形方式在第一端部构件172和第二端部构件174之间延伸。直滚子150可旋转地接收在对应的滚子容纳部178中，每个直滚子150包括第一端面152、第二端面154、以及在两者之间延伸的圆柱形本体。滚子保持器170的滚子容纳部178的尺寸被为，当内杯110和外杯130相对于彼此旋转时，限制每个对应的直滚子150被允许围绕其对应的枢转轴线160(图1)旋转的程度，如下面更详细地讨论的。请注意，图3所示的滚子容纳部178的尺寸是夸大的，直滚子150能够在其中旋转的程度也是如此，这仅是为了说明的目的。

如图6最佳示出的，内杯110包括环形内部凸缘112、环形外部凸缘114、以及在两者之间延伸的截头圆锥形本体116。本体116的截头圆锥形内表面与内轴圈180相邻，而本体116的截头圆锥形外表面限定滚子轴承组件100的内滚道118。类似地，外杯13包括环形内部凸缘132、环形外部凸缘134、以及在两者之间延伸的截头圆锥形本体136。另外，本体136的截头圆锥形外表面与外轴圈184相邻。然而，应当注意，轴承组件100的外滚道138(其由外杯本体136的内表面限定)不由截头圆锥形表面限定。而是，外滚道138限定凸形轮廓，即由滚动轴承组件100的对称平面(其为轴承组件的纵向中心轴线101所在的任何平面)与外杯130的外滚道138的相交部限定。因此，如图2A和图4所示，当直滚子150处于“静止”位置时，即当内杯110和外杯130之前没有相对运动且直滚子150的纵向中心轴线158与滚子轴承组件100的纵向中心轴线101相交时，直滚子150沿其整个长度与内滚道118接触。然而，由于外滚道138的凸形轮廓，直滚子150仅沿着其全长的一部分(即中间部分)与外滚道接触。

然而，当内杯110和外杯130之间发生相对旋转时，每个直滚子150将开始围绕其枢转轴线160(图1)旋转，枢转轴线160横向于其纵向中心轴线158且从其中点向外延伸以与轴承组件的纵向中心轴线101相交。围绕枢转轴线160的该旋转在图2B和图5中最佳地示出。请注意，每个直滚子150可围绕其枢转轴线160旋转的全部范围受到其对应的滚子容纳部178的尺寸的限制，如图3所示。如之前提到的，每个直滚子150围绕其对应的枢转轴线160的旋转是由于以下事实，其第一端面152没有如同其第二端面23沿着外滚道18行进一样远。例如，如图2B所示，对于不围绕其枢转轴线160旋转的直滚子150，相比第一端面152沿着“慢速路径”144滚动，第二端面154将必须沿着滚道的“快速路径”142更快地滚动，这是由于快速路径142是比慢速路径144更大的圆形路径。当然，这其实是不可能的，因为直滚子20的所有部分是同时滚动的。“中间路径”146代表每个直滚子20的中点沿着外滚道138行进的路径。

现在参考图2B和图5，与之前讨论的图9至图12所示的现有技术的轴承组件10不同，每个直滚子150围绕其枢转轴线160的旋转使得凸形外滚道130现在作用为，就好像其具有相对于直滚子的纵向中心轴线158的直线轮廓。具体地，当直滚子围绕其枢转轴线160旋转时，所公开的滚子轴承组件100的每个直滚子150的中间部分保持与外滚道138接触，而现有技术的轴承组件中的每个直滚子20的中间部分与外滚道18失去接触，导致滚子的端部负载。因此，由于所公开的直滚子150的旋转使其端部部分与外滚道138接触，相比直滚子处于图2A和图4所示的静止位置，每个直滚子150的更大部分与外滚道138接触。因此，所公开的轴承组件100的凸形外滚道138导致直滚子的端部负载减小，因此减少了剥落。

虽然上面描述了本发明的一个或多个优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围和精神内的这些修改和变化。

Claims (7)

1.一种滚子轴承组件，包括：

限定内滚道的锥形内杯；

限定外滚道的锥形外杯，所述外滚道具有凸形轮廓，所述凸形轮廓由所述外滚道与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线所在的中心平面的相交部限定；

多个直滚子，设置在所述锥形内杯和所述锥形外杯之间，使得每个直滚子与所述内滚道和所述外滚道滚动接触，每个直滚子具有第一端面、第二端面、以及在两者之间延伸的圆柱形本体；以及

限定多个滚子容纳部的滚子保持器，每个滚子容纳部接收对应的直滚子，且每个滚子容纳部的尺寸使得每个直滚子围绕枢转轴线受限地可枢转，所述枢转轴线与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线和所述对应的直滚子的纵向中心轴线的中点相交，其中所述枢转轴线横向于所述对应的直滚子的纵向中心轴线，

其中，所述内滚道具有凹形轮廓，所述凹形轮廓由所述中心平面与所述内滚道的相交部限定。

2.如权利要求1所述的滚子轴承组件，其中所述内滚道由截头圆锥形表面限定。

3.如权利要求1所述的滚子轴承组件，其中每个直滚子还包括分别设置在其第一端面和其第二端面的外周界处的第一成型边缘和第二成型边缘。

4.一种滚子轴承组件，包括：

限定锥形内滚道的内杯；

限定锥形外滚道的外杯，所述锥形外滚道具有凸形轮廓，所述凸形轮廓由所述锥形外滚道与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线所位于的中心平面的相交部限定；

滚子保持器，其具有内周界、外周界、以及在两者之间延伸的截头圆锥形本体，所述本体限定多个滚子容纳部；以及

多个直滚子，设置在所述内杯和所述外杯之间，每个直滚子设置在所述滚子保持器的对应的滚子容纳部中，使得每个直滚子与所述锥形内滚道和所述锥形外滚道滚动接触，每个直滚子具有第一端面、第二端面、以及在两者之间延伸的圆柱形本体，

其中，每个滚子容纳部的最大宽度大于每个对应的直滚子的最大宽度，使得每个直滚子围绕枢转轴线受限地可枢转，所述枢转轴线与所述滚子轴承组件的纵向中心轴线和对应的直滚子的纵向中心轴线的中点相交，其中所述枢转轴线横向于所述对应的直滚子的纵向中心轴线，

其中所述内滚道具有凹形轮廓，所述凹形轮廓由所述中心平面与所述锥形内滚道的相交部限定。

5.如权利要求4所述的滚子轴承组件，其中所述内滚道由截头圆锥形表面限定。

6.如权利要求4所述的滚子轴承组件，其中每个直滚子还包括分别设置在其第一端面和其第二端面的外周界处的第一成型边缘和第二成型边缘。

7.如权利要求4所述的滚子轴承组件，其中所述内杯和所述外杯还包括拉拔杯。

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