CN107228123A - 球面滚子轴承 - Google Patents

Abstract

一种球面滚子轴承，具有轴向延伸的中心轴线，包括外环、与外环同心布置的内环、与内环和外环同心布置的导向环，其中导向环具有锥形径向横截面，在导向环的任一侧上的一组弧形滚子和布置成保持两组弧形滚子的保持架结构。导向环具有两个周向导向环部分，内导向环部分靠近内环，外导向环部分远离内环。至少一个通孔在导向环的两个侧表面之间延伸。至少一个通孔布置在内导向环部分中，并且每组弧形滚子与内导向环部分间隔开并且与外导向环部分接触。

Description

球面滚子轴承

技术领域

总体来说，本发明涉及一种具有改进性能的球面滚子轴承。

背景技术

球面滚子轴承被设计成可承受较大的径向和轴向载荷。在结构上，它们通常具有外环、内环并且在它们之间具有两排相对布置的滚动元件，这些滚动元件由导向环(也称为定心环或间隔件)分开并与之相互作用，以便最佳地分布载荷。

包括上述的球面滚子轴承的各种摩擦部件通常暴露于大量的热产生和摩擦，并且最终遭受磨损。为了减轻这种暴露的后果，应用各种冷却剂和润滑剂。在某些应用中，比如齿轮箱，单一物质(通常为合适的油)用于冷却和润滑。通过应用，油被喷溅或冲刷，并随后在内部或在外部热交换器中冷却。在本文中并且如本领域中已知的，球面滚子轴承总体来说被设计得非常紧凑，以便使所使用的滚动元件的数量最大化。因此，实现冷却剂/润滑剂充分分散在整个轴承中具有相当大的困难。此外，导向环用作两排滚动元件之间的屏障且防止流体通过导向环。

DE102012219512公开了一种具有在可旋转外环和固定内环之间延伸的穿孔导向环的球面滚子轴承。DE102012219512提出了一种用于所谓的振动筛应用中的轴承。振动筛是在比如矿物加工、采矿和采石场等技术领域中将固体与破碎材料分离的振动筛装置。

导向环的横截面具有梯形的形状。在导向环中布置有多个传送通道。传送通道防止油在轴承中的无意累积，并减少导向环两侧的背压。如可以看到的，具有传送通道的导向环的部分提供用于滚动元件的接触表面。

总体来说，球面滚子轴承的内部是相当极端的环境。例如，导向环由于其与滚动元件的端部的接触而必须承受升高的压力。在这种背景下并且为了最大的结构稳定性，滚子轴承的部件通常由耐磨材料制成并且没有凹部、空腔和/或穿孔。

因此，期望的是，导向环与滚动元件接触的部分没有结构削弱，比如在DE102012219512中公开的传送通道。否则，这种结构弱化必须得到补偿，例如通过添加更多的材料和/或通过使用更先进的材料。

因此，本发明的目的是提供一种不存在与属于现有技术的球面滚子轴承相关的缺点的球面滚子轴承。另一个目的是提供一种改进的球面滚子，其具有使用标准生产过程制造的部件。这里，改进生产过程的性能例如实现材料节省是本发明的另一个目的。

发明内容

上述目的通过根据独立权利要求的球面滚子轴承来实现。

因此，球面滚子轴承具有轴向延伸的中心轴线，并且提供包括外座圈的外环、与外环同心地布置并包括两个内座圈的内环、与内环和外环同心地布置的导向环，其中导向环具有面向外环的外基部表面、面向内环的内基部表面和在外基部表面与内基部表面之间延伸的两个侧表面，并且其中，两个侧表面之间在轴向方向上的距离从外基部表面向内基部表面减小。球面滚子轴承还在导向环的任一侧上提供一组弧形滚子，使得每组滚子与一个内座圈相关，保持架结构布置成保持两组弧形滚子，其中导向环提供两个圆周导向环部分，内导向环部分靠近内环并且在内基部表面与布置在外基部表面和内基部表面之间的预定点之间沿径向方向延伸，外导向环部分远离内环并且在预定点与外基部表面之间沿径向方向延伸。在导向环中设置有在两个侧表面之间延伸的至少一个通孔，所述至少一个通孔布置在内导向环部分中，其中每组弧形滚子与内导向环部分间隔开并且与外导向环部分接触。

在下文中，提出了本发明的正面效果和优点。

本发明的一部分基于如下理解：如果冷却/润滑流体能够流过以导向环的形状的屏障，则可以改善冷却/润滑过程的效率。

此外，本发明基于这样的认识，即工作的球面滚子轴承的滚子以相当特别的方式工作。更具体地，对于上述类型的导向环，滚子端部将不接触其面向的导向环的整个侧表面。相反，滚子与内导向环部分间隔开并且与外导向环部分接触。这适用于初始位置中的滚子，当整个轴承静止时，以及对于由于滚子被设置运动而偏离初始位置的滚子来说，即正的或负的滚子偏斜存在。现在并且相反地直觉地，如果在上述类型的导向环中存在滚子偏斜，则偏斜滚子与导向环的侧表面之间的接触表面将总是径向向外即朝向外环移动，如与滚子在其初始位置的接触表面相比。这是真的，不管滚子偏斜的方向如何。因此，内环具有不与滚子接触的近端内导向环部分。通过在内导向环部分中布置在导向环的两个侧表面之间延伸的至少一个通孔，确保冷却剂/润滑剂可以通过导向环。这改善了轴承中的冷却/润滑效果，而不会像现有技术中的情况那样不利地影响导向环的结构特性。

此外，如本领域中已知的，在内环的两个内座圈附近产生球面滚子轴承中的大多数热和磨损。将至少一个通孔布置在内导向环部分中，即靠近这些座圈，使得更大量的冷却剂/润滑剂可以到达座圈，这带来了它们改进的冷却/润滑。

根据本发明的实施例，通孔是布置在导向环的内基部表面中的凹槽。

根据本发明的实施例，通孔阵列提供至少两种类型的通孔，所述通孔选自包括布置在导向环的内基部表面中的圆柱形孔、狭槽和凹槽的组。

根据本发明的实施例，保持架结构周向延伸并且具有至少一个侧表面，其中侧表面设置有至少一个通孔，并且内导向环部分的通孔和周向延伸的保持结构的通孔具有相似的形状。

根据本发明的实施例，内导向环部分的通孔和周向延伸的保持架结构的通孔至少部分地对准。

根据本发明的实施例，使用烧结或车削来制造导向环。

根据本发明的实施例，导向环沿周向邻接内环。

根据本发明的实施例，内环是可旋转的，并且外环是固定的。

最后，通过布置至少一个通孔，可以减小导向环的重量，并且可以实现更加成本有效的制造过程。

本发明的不同实施例在从属权利要求和详细描述中公开。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的球面滚子轴承的透视侧视图。

图2A是根据本发明一个实施例的球面滚子轴承的径向剖视图。

图2B是图2A的球面滚子轴承的轴向剖视图。

图3是具有设置在导向环的侧表面上的圆周线的导向环的透视图。

图4A-4D是根据本发明一个实施例的作为球面滚子轴承的一部分的导向环的透视图。

图5是本发明的球面滚子轴承的一部分的轴向剖视图，其中导向环沿周向邻接内环。

图6是根据本发明一个实施例的带保持架结构的球面滚子轴承的径向剖视图。

当结合附图阅读以下详细描述时，实施例的其他优点和特征将变得显而易见。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。

图1是本发明一个实施例的球面滚子轴承1的透视侧视图。由于其可靠性，球面滚子轴承已经得到广泛的工业应用。它们最适用于以重载和中速为特征的应用，比如风力涡轮机、纸浆和纸张加工设备以及齿轮箱。

可以看出，所示的球面滚子轴承1基本上是圆柱形的。在图1中可以看到外环3、整组弧形滚子17、保持所示整组弧形滚子17的保持架结构19和与外环3同心布置的内环7。还可以看到润滑槽26和润滑入口28。球面滚子轴承1的这些和其它部件，特别是在图1中不可见的那些，将结合其他附图更详细地示出和讨论。

图2A是根据本发明一个实施例的球面滚子轴承1的径向剖视图。这里，球面滚子轴承1具有垂直于纸面的轴向延伸的中心轴线(A)。如结合图1所述，球面滚子轴承1具有外环3、与外环3同心布置的内环7、布置在内环7与外环3之间且与它们同心的导向环11。轴承1还提供在导向环的任一侧上的一组弧形滚子(这些组中仅一个17A在图2A中可见)和布置成保持弧形滚子17A的保持架结构19。

图2B是图2A的球面滚子轴承1的轴向剖视图。除了已经结合图2A公开的内容之外，外环3提供面向内环7的外座圈5。内环7提供面向外座圈5的两个内座圈7A、7B。此外，导向环11具有面向外环3的外基部表面13、面向内环7的内基部表面15以及在外基部表面13与内基部表面15之间延伸的两个侧表面14A、14B，其中两个侧表面14A、14B之间在轴向方向上的距离从外基部表面15朝向内基部表面13减小。一组弧形滚子17A、17B位于导向环11的任一侧上，使得每组滚子与一个内座圈9A、9B相关。滚子17A、17B处于其初始位置，因此相对于中心轴线(A)以一角度倾斜。滚子17A、17B可以偏离其初始位置，以便承受施加的载荷。保持架结构19布置成保持滚子17A、17B。还可以看到前面提到的润滑凹槽26和润滑入口28。

图3是具有连续渐缩的径向横截面的导向环11的透视图并且具有设置在导向环11的侧表面14B上的圆周线31。该圆周线31将导向环11的两个圆周导向环部分21A、21B分开。更具体地，导向环11提供内导向环部分21A，其靠近内环(图3中未示出)并且在内基部表面15和预定点P之间沿径向方向延伸，预定点P布置在外基部表面13和内基部表面15之间。在图3中，预定点P布置在圆周线31上。在一个实施例中，预定点P布置在导向环11的外基部表面13和内基部表面15之间的中点处。在另一个实施例中，L是导向环11的内基部表面13和外基部表面15之间的总距离，预定点P位于距离内基部表面等于或大于0.4L且距离内基部表面等于或小于0.6L的位置。优选地，预定点P位于距离内基部表面等于0.5L的位置。通常，包含预定点P的间隔的大小可以根据预期的应用领域的功能而极大地变化。导向环11还提供外导向环部分21B，其远离内环并且在预定点P和外基部表面15之间沿径向方向延伸。一旦球面滚子轴承完全组装并且滚子(在图3中未示出)处于其初始位置时，滚子与内导向环部分21A间隔开并且与外导向环部分21B接触，接触区域由圆周线31限定。如上所述，如果存在滚子偏斜，则偏斜滚子与导向环的侧表面14B之间的接触表面将总是径向向外即朝向外基部表面13移动，如与滚子在其初始位置中的接触表面相比。这是真的，不管滚子偏斜的方向如何。

本发明秉承上述认识。特别地，在内导向环部分21A中可以布置在导向环11的两个侧表面14A(不可见)和14B之间延伸的至少一个通孔(图3中未示出)。因此，确保冷却剂/润滑剂甚至可以通过导向环11。这改善了轴承中的冷却/润滑效果，而不会像在现有技术中的情况那样不利地影响导向环11的结构特性。

图4A-4D是根据本发明一个实施例的作为球面滚子轴承的一部分的导向环11的透视图。如可以看到的，通孔可以以不同的方式实现。通常，通孔与轴线(A)平行地延伸。图4A-4D示出了导向环11，其中内导向环部分设置有周向延伸的均匀分布的通孔阵列。更具体地，图4A中的通孔是圆柱形孔27。图4B和4D中的通孔是狭槽29。这里，图4B的狭槽29平行于圆周线布置，比如图3中示出和讨论的圆周线，其设置在导向环11的侧表面14A上。图4D的狭槽29相对于圆周线倾斜地布置。图4C的通孔是布置在导向环11的内基部表面15中的凹槽33。当导向环11抵靠内环(图4A-4D中未示出)，更精确地是抵靠内环的中心肩部时，该设计是特别有利的。这将结合图5更详细地讨论。

所有所示的导向环设计可以使用标准生产过程比如烧结或车削来制造。特别地，烧结提供了许多优点，例如过程简单，因为开口是在与环本身相同的工作力矩下制造的，节省了材料，或者作为公差缓冲器的通孔吸收在生产过程中出现的偏差。显然且不管所采用的生产过程如何，所得到的导向环与相同尺寸的非穿孔导向环相比将具有减小的重量。这里，同样可以想到在导向环的内部分中布置多于一种类型的上述通孔。

图5是本发明的球面滚子轴承1的一部分的轴向剖视图，其中导向环11沿周向邻接内环7。这为导向环11提供了额外的稳定性。然而，这种接触增加了导向环11与内环的肩部8之间的摩擦。解决这个问题的一种方法是确保接触表面的充分润滑。由于传统的导向环非常紧凑，所以润滑剂难以渗透并且随后润滑接触表面。这个问题可以通过使用图4C所示的导向环11来解决—通孔是布置在导向环的内基部表面15中的凹槽33，这使得润滑剂可以到达导向环的内基部表面15与内环的肩部8之间。

图6是根据本发明一个实施例的具有保持架结构19的球面滚子轴承1的径向剖视图。该视图类似于图1的视图。保持架结构19周向延伸并具有至少一个侧表面20。侧表面20设置有多个通孔。虽然在图6中不可见，但内导向环部分的通孔和周向延伸的保持架结构19的通孔具有相似的形状。在本上下文中，已经确定的是，如果轴承1的保持架结构19设置有附加的流动通道，则冷却剂/润滑剂的流动效率得到进一步增强。在所示的示例中，保持架结构19具有多个平行于圆周线延伸的狭槽22，比如结合图3所示和讨论的圆周线。为了甚至更大的流动效率，内导向环部分的通孔和周向延伸的保持架结构19的通孔(即狭槽22)至少部分地对准。在相关的上下文中，通过为保持架结构19的侧表面提供多个通孔22，保持架结构19本身变得更有弹性，即变得更耐断裂。此外，可以适当地选择通孔22的位置和尺寸，以便进一步提高保持架结构的弹性。

在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型优选实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是为了限制的目的，本发明的范围在所附权利要求中阐述。

Claims (10)

1.一种具有轴向延伸的中心轴线的球面滚子轴承，包括：

外环，其包括外座圈，

内环，其与所述外环同心布置并且提供两个内座圈，

与所述内环和外环同心布置的导向环，所述导向环具有面向所述外环的外基部表面、面向所述内环的内基部表面和在所述外基部表面与内基部表面之间延伸的两个侧表面，并且所述两个侧表面之间在轴向方向上的距离从所述外基部表面朝向所述内基部表面减小，

在所述导向环的任一侧上的一组弧形滚子，使得每组滚子与一个内座圈相关，

保持架结构，其布置成保持这两组弧形滚子，所述导向环提供两个圆周导向环部分，内导向环部分靠近所述内环并且在所述内部基面与预定点(P)之间沿径向方向延伸，所述预定点布置在所述外基部表面和内基部表面之间，外导向环部分远离所述内环并且在所述预定点(P)和外基部表面之间沿径向方向延伸，其中，

在所述两个侧表面之间延伸的至少一个通孔设置在所述导向环中，所述至少一个通孔布置在所述内导向环部分中，并且其中，每组弧形滚子与所述内导向环部分间隔开并且与所述外导向环部分接触。

2.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，布置在所述内导向环部分中的通孔与所述轴线平行地延伸。

3.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，所述两个侧表面之间在轴向方向上的距离从所述外基部表面朝向所述内基部表面连续地减小。

4.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，L是所述导向环的内基部表面与外基部表面之间的总距离，并且所述预定点(P)布置在位于0.4L和0.6L之间的一点处。

5.根据权利要求4所述的球面滚子轴承，其中，所述预定点(P)布置在所述导向环的外基部表面与内基部表面之间的中点处。

6.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，所述内导向环部分设置有沿周向延伸的均匀分布的通孔阵列。

7.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，所述通孔是圆柱形孔。

8.根据权利要求1所述的球面滚子轴承，其中，所述通孔是狭槽。

9.根据权利要求8所述的球面滚子轴承，其中，所述狭槽与设置在所述导向环的任一侧表面上的圆周线平行地布置。

10.根据权利要求8所述的球面滚子轴承，其中，所述狭槽相对于设置在所述导向环的任一侧表面上的圆周线倾斜地布置。