CN107559309A

CN107559309A - 用于曲轴轴承组件的保持架

Info

Publication number: CN107559309A
Application number: CN201710468470.4A
Authority: CN
Inventors: F.迈耶; J.韦格莱因
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: US10520033B2; US20180003231A1; CN107559309B; DE102016211906A1

Abstract

一种滚动元件轴承组件包括径向内座圈表面和径向外座圈表面，它们设置成彼此间隔开并且在它们之间设置有滚动元件，滚动元件在座圈表面上滚动并且它们接收在包括通过桥而彼此间隔开的至少两个侧环的保持架中，其中，所述桥在它们本身之间形成凹处，所述凹处接收彼此间隔开的滚动元件并且引导它们，并且其中，径向内座圈表面设置在第一部件上，径向外座圈表面设置在第二部件上，其中，第一和第二部件相对于彼此可旋转地支撑，并且其中，此外，滚动元件轴承组件轴向上由所述部件中的至少一个的侧壁界定，侧壁至少部分地径向延伸超过座圈表面，其中，保持架的至少一个侧环构造成至少部分波纹状。还公开了一种用于这种滚动元件轴承组件的轴承保持架。

Description

用于曲轴轴承组件的保持架

技术领域

本发明涉及一种滚动元件轴承组件，特别用于曲轴轴承组件，特别用于曲轴的连杆和/或主轴轴承组件。

背景技术

滑动轴承和/或滚动元件轴承通常用于曲轴轴承组件。曲轴的销在这里由两个曲轴侧面限制，使得轴承组件不仅在其径向内径和径向外座圈表面上限定边界，而且在轴向上由曲轴颊部界定。除其他事项外，采用滚子轴承，这种有限的安装空间可能会导致润滑剂供应的问题。因此，例如，安装空间仅允许有限的可能性将为滚动元件轴承中的所需的润滑膜供应的油从内部经由壳体滚道向外输送到接收曲轴的马达壳体中。为了解决这个问题，例如已经提出了在DE102010055090A1中提供允许润滑剂通过滚动元件轴承的润滑剂通道。

然而，这种现有技术的缺点在于，当润滑剂可被引导到轴承时，润滑剂更换仅在有限的程度上是可能的，因为至少一些润滑剂在轴承中保持静止。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种滚动元件轴承组件，其确保润滑剂的通过，即使具有有限的安装空间，其例如发生在曲轴轴承组件中。

该目的通过本发明的滚动元件轴承组件来实现。

在下文中，提出了一种具有径向内座圈表面和径向外座圈表面的滚动元件组件，其中所述座圈表面设置成相对于彼此间隔开，并且包括在它们之间的滚动元件，所述滚动元件在座圈表面上滚动。这些滚动元件又被接收在保持架中，该保持架包括通过桥而彼此间隔开的至少两个侧环。这里的桥在它们本身之间形成凹处，所述凹处接收彼此间隔开的滚动元件并引导它们。此外，径向内表面设置在第一部件上，径向外表面设置在第二部件上。这里的座圈表面可以与第一或第二部件形成一体；然而，也可以在由相应部件接收的分离的轴承圈上形成座圈表面。混合形式也是可能的，其中一个部件直接包括座圈表面，另一个部件包括轴承圈。此外，滚动元件轴承组件由至少一个部件的侧壁轴向地界定，该侧壁径向延伸超过座圈表面。因此产生了用于滚动元件轴承的非常有限的安装空间，例如通常采用曲轴轴承组件，特别是采用曲轴的连杆和/或主轴轴承组件。然而，本发明当然也包括其他应用案例。

如一个示例性实施例所示，滚动元件轴承组件构造为连杆轴承组件，其中第一部件是设置在两个曲轴颊部之间的曲轴的曲柄销，第二部件是连杆的连杆孔或发动机缸体中的壳体连接。此外，曲轴的曲轴颊部在连杆的两侧上径向向外延伸超过由连杆孔或壳体提供的外座圈表面。

为了改善这种滚动元件轴承中的润滑剂的供应，提出将保持架的至少一个侧环形成为至少部分波纹状或起伏状。在滚动元件轴承组件的操作过程中，该波纹或起伏确保润滑剂在滚动元件轴承中的波纹峰和波纹谷的序列上移动，从而在滚动元件轴承中不会发生静态润滑剂积聚。由于在操作中波纹之间的空间不断缩小，所以产生流体动力效应，这导致保持架的表面和外滚道上的座圈表面的隆起或均匀分离，并减少了摩擦和润滑剂在滚动元件轴承中的运动。又可以改善润滑剂通过滚动元件轴承的通道，并且可以避免轴承中的润滑剂积聚。此外，由于压力降低，可进一步减少摩擦。

在此要特别指出的是，侧表面的波纹不是分离的润滑剂槽。尽管润滑剂槽的延伸足以用于润滑剂输送，但是它们的形状不能确保由波纹提供的流体动力效应。为此，需要均匀的波纹，其形状可以例如通过正弦函数来描述。波纹和槽之间的差异特别在于从基本上光滑表面到凹陷的突然转变，对于槽来说是典型的。然而，这种突然转变不会导致空间的周期性渐缩，这对所需的流体动力效应来说是必需的。

根据另一有利的示例性实施例，侧环的波纹构造为使得从波纹谷上升的波纹峰基本上径向向外上升。因此，在外径上出现波纹形状，其特别用于润滑剂引导，并且使得在保持架与部件或保持架与滚动元件之间的接触表面上的润滑剂膜成为可能。

这里，优选的是特别当波纹峰设置在凹处的区域中时，且波纹谷设置在保持架的桥的区域中。因此，可以将润滑剂引导到可以从其输送到滚动元件的区域中。这里已经特别显示出，当波纹峰的径向最外侧点基本上设置在滚动元件中心的区域中时，向滚动元件供应润滑剂的功能特别好。然而，可替代地，波纹峰也可以设置在桥的区域中，并且波纹谷也可以设置在凹处的区域中。

可替代地或除了轴向波纹之外，还可以实现横向波纹形状，其中侧环的波纹构造成使得从波纹谷上升的波纹峰基本上轴向向外上升。这种横向波纹形状也有利于滚动元件轴承中的主动润滑剂分布，从而也防止形成静态润滑剂积聚。这里，特别地，实施例也被证明是有利的，其中在侧环上形成两个平滑的环形相互同心构造的区域，所述区域用作在周围部件的侧壁上的轴承保持架的滑动表面。这里的侧表面上的波纹优选地设置成在两个滑动表面之间是同心的。其结果是，一方面可以确保在轴向外侧的支撑，而另一方面防止润滑剂积聚在可防止润滑剂穿过轴承的轴向外部区域中形成。

根据另一有利的示例性实施例，保持架构造成分开的，并且包括在分离表面处彼此邻接的至少一个第一和一个第二保持架段。通过这种分开设计，轴承保持架可以简单地设置在第一部件上。

这里，优选的是特别当分离表面构造成彼此互补时，其中一个分离表面构造为凹的，互补的分离表面是凸的。因此可以避免组装不精确，并且两个表面可以相对于彼此居中，使得保持架段相对于彼此被最优地构造。

此外，有利的是当保持架段不均匀地分开时。这意味着一个保持架段构造为大于另一个保持架段。因此例如，9/11划分是可能的，其中一个段的11个桥面向另一段的9个桥。不平等的划分还用于更精确的配对和组装固定。

根据另一有利的示例性实施例，滚动元件保持架由可注射成型的塑料制成。这里，可注射成型的塑料可以优选地包括纤维增强材料。通过注射成型可以提供轻便易于制造的保持架进行批量生产。此外，轴承保持架的上述波纹形状支撑注射成型时的流动性能，从而增加制造过程中的重复性和公差的控制。此外，通过注射成型方法的制造使得整个滚动元件轴承保持架的更大设计自由度成为可能，从而可以优化保持架的滚动性能和润滑剂引导性能。

根据另一有利的示例性实施例，用于注射成型制造保持架的注射点设置在保持架的受到低机械载荷的区域中。这里，注射点的位置优选地选择成使得首先桥然后侧环通过注射成型方法形成。此外，有利的是当注射点选择成使得在保持架段的高承载中心中，形成具有纤维缠结的连接缝。

根据另一有利的示例性实施例，在至少一个侧环上轴向外侧形成至少一个润滑剂槽，该润滑剂槽径向和/或切向径向延伸。使用这种润滑剂槽，润滑剂可以从轴承内部传送到轴承外部和/或轴承内部中的轴承外侧。然而，为了防止滚动元件轴承中的润滑剂积聚，如上所述，波纹形成在轴承保持架上，该波纹确保引入到轴承组件中的润滑剂的运动。

根据另一有利的示例性实施例，保持架的至少一个桥在轴向方向上具有锥形，优选地大致设置在桥的中心。因此，接收在相关保持架凹处中的滚动元件在其滚动元件端部基本上被桥接触，从而防止滚动元件的偏斜，但是仍确保滚动元件在凹处中的充分稳定的接触。桥上的任选地形成的径向指向的长的平行的接触表面还用于改进滚动元件在凹处中的引导，其中接触表面外侧的桥表面优选地形成为围绕滚动元件密切。从而确保滚动元件可以在凹处中径向变化但不会达到夹紧状态。密切设计还改善了滚动元件与保持架之间的润滑剂流动。这里，此外，密切桥表面可以任选地形成在接触表面的外侧，作为所谓的保持凸起，这有利于通过偏转将滚动元件安装到凹处中。

为了优化滚动元件在凹处中的轴向接触表面，此外还可以设置成凹处在滚动元件中心的水平在侧环之一的至少一个内侧壁上具有凹部。因此可以避免凹处与滚动元件在滚动元件的中心点处接触。接触因此以被限定的方式承载在滚动元件的外部区域，从而在轴承保持架的形成中增加制造公差和直线度公差，而不会限制滚动元件在凹处中的移动性。这里，此外有利的是当向侧环的边缘转变形成没有毛刺和/或圆形时，以便将润滑膜施加到滚动元件表面上并且不将其剪切，还有利的是，通过这些被设计为发生略微凹陷，在凹处角落中提供更大的半径。

如上文所述，本发明的另一方面涉及一种用于有限空间中的滚动元件轴承的轴承保持架。

其他优点和有利的实施例在说明书、附图和权利要求书中指出。这里特别地，在说明书和附图中指定的特征的组合是纯粹示例性的，使得特征也可以单独呈现或以其他方式组合。

在下文中，将参考在附图中描绘的示例性实施例更详细地描述本发明。本文的示例性实施例和示例性实施例中示出的组合是纯粹示例性的，并不意图限定本发明的范围。该范围仅由待决权利要求限定。

附图说明

图1示出了通过滚动元件轴承组件的示意性剖视图。

图2示出了用于图1所示的滚动元件轴承组件的轴承保持架的轴承保持架半壳的示意性透视图。

图3示出了可替代设计的轴承保持架半壳的示意性透视图。

图4示出了通过图2或图3所示的轴承保持架半壳的示意性剖视图。

在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了通过滚动元件轴承组件1的透视截面图，其在所示的情况下构造为曲轴轴承组件。如从图1中可以看出，滚动元件轴承6设置在连杆2的连杆孔(connecting rodeye)4中或者在用于曲轴的壳体4中。滚动元件轴承6确保连杆2或壳体4沿着曲轴8的滚动。这里，如从图1中可以看出，在滚动元件轴承组件6中，滚动元件10在其上滚动的外滚道12形成在连杆孔或壳体4上方，同时内滚道14示出在曲轴8的曲柄销16上方。曲柄销16又设置在两个曲轴颊部18、20之间，它们轴向延伸超过连杆孔4的外座圈表面12。

为滚动元件轴承6提供的安装空间被曲轴颊部18、20高度限制。此外，滚动元件10接收在轴承架22中，这进一步限制了安装空间。因此，有限的安装空间和轴承保持架22防止润滑剂进入滚动元件轴承6和润滑剂穿过滚动元件轴承6，从而必须采取额外的措施，以便一方面将润滑剂引导到滚动元件轴承6中，另一方面确保滚动元件轴承6中的润滑剂不保持静止。

为此，提供了图2中所呈现的保持架形状，其中图2示出了保持架半壳22-1的透视图。由于通常在车辆中，曲轴8构造为单部分部件，所以连杆2和保持架22必须构造为多部分，但是至少两部分，用于连杆/壳体2和连杆或主轴承1的组装，因此也用于保持架22在曲轴8的曲柄销16上的组装。图2所示的保持架半壳22-1是这种分离轴承保持架22的一半，并且与其未示出的另一轴承保持架半壳完全相似，包括两个侧环24、26，它们由桥28彼此间隔开。如往常一样，桥28形成滚动元件接收凹部30，其中滚动元件10被引导成彼此间隔开。

为了引起滚动元件轴承6中的润滑剂运动并且防止在外空间23(参见图1)和保持架22的滚动元件接收凹处30中的静态润滑剂积聚，侧环24、26构造成波纹状或起伏状，如图2所示。这里一方面波纹32(或起伏)可以设置在轴承保持架22的径向外边缘33上，该波纹32包括波纹峰34和波纹谷36。这里波纹峰34优选地设置在凹处30的区域中，波纹谷36设置在桥28的区域中。由此可以实现在外部区域23中的特别好的润滑剂运动和润滑剂引导，特别是径向向外。如从图2中可以进一步看出，这里的波纹峰34的径向最外侧的点大致位于凹处30的中心，使得润滑剂可被直接引导到滚动元件上。由于有节奏(周期性地)锥形空间，波纹32本身确保位于滚动元件接收凹处30中或滚动元件轴承6的外部区域23中的润滑剂被引导到滚动元件10。经过流体动力效应，润滑剂从而进入波纹峰34与座圈表面12之间的接触表面50(参见图1)，并且被再次引出，使得其也向滚动元件10传播。因此，可以防止润滑剂静止地滞留在其不能再被供应到润滑回路的滚动元件接收凹部30中或在侧环24、26的外部区域23中。

此外，在图2中示出，可替代地或另外，波纹或起伏还可以形成在侧环24的轴向侧表面40上。这里为了仍将用于轴承保持架22的限定的邻接表面形成在曲轴颊部18、20上，波纹42同心地接收在两个平滑的环形表面4、46之间，这些表面用作曲轴8的周围侧颊部18、20上的轴承保持架22的邻接表面。这种情况尤其也在图1中看到，其中可以看到通过波纹42的波纹谷48的截面。如在剖视图中所示，同心环状部分区域44、46形成为在曲轴颊部18、20上的轴承保持架22的邻接表面。同时可从图1中清楚地看到，如果波纹不存在的话，则位于径向外部区域50或轴向外部区域52中的润滑剂将保持为轴承保持架22中的静态体积。然而，在区域50和区域52这二者中，波纹32、42确保润滑剂被周期性地压缩在波纹32与滚道12之间或波纹42与曲轴颊部18、20之间，因此从其静态积聚移除。

图2进一步示出了可以提供径向定向的或者如图3所示的径向切向定向的润滑剂槽54，其确保润滑剂总体流入或流出到滚动元件轴承6。这里特别地，图3的径向切向定向的槽54可被定向成使得其相对于旋转方向定向，以便改善润滑剂流入轴承内部或从轴承内部流出。这里再次指出，润滑剂槽专门用于润滑剂流入/流出滚动元件轴承6，但是由于它们的设计不能确保润滑剂的动态混合和运动。为此，波纹32、42设置在径向外边缘33或保持架22的侧表面上。

图2进一步示出了轴承保持架半壳22-1的接触表面56，轴承保持架半壳22-1通过它邻接在第二轴承保持架半壳(这里未示出)上。为了提供中心设计并且为了能够补偿制造公差，特别是通过注射成型制造保持架，设置成形成彼此互补的连接到彼此的保持架段的接触表面56，特别是凹凸或凸凹。因此，轴承保持架半壳可以容易地相对于彼此居中和对齐。仅通过侧环24、26，采用略微凸起/升高的接触表面，在桥上的略微凹凹形成也是可能的。

图4示出了沿圆周方向通过轴承保持架22的剖视图的进一步细节。从该剖视图可以看出桥28的桥形状，该桥形状在滚动元件10的接触区域58中基本上是平行的，并且沿着径向延伸。相比之下，在接触表面58外部的区域60、62中，为了改善润滑剂引导，桥形状以密切方式适于滚动元件10。此外，从图4中可以看出，密切60构造为保持凸起，从而滚动元件10可以卡入轴承保持架22中。

有利地，轴承保持架22形成为注射成型的元件，从而可以很容易地形成波纹32、42。同时，轴承保持架22的波纹形状支撑注射成型方法，因为波纹形状影响注射成型材料的流动行为。

总而言之，使用所提出的轴承保持架，提供了一种曲轴轴承组件，或者一般来说，一种在限制的安装空间中的滚动元件轴承，其中改进的润滑剂引导是可能的。由于在滚动元件轴承保持架上形成的波纹形状，静态润滑剂积聚在滚动元件保持架和周围部件之间的区域中被特别抵消。这里，波纹形状一方面确保润滑剂的一般运动，另一方面确保在轴承保持架和周围部件之间的接触表面中形成润滑剂膜。因此，更好地实施润滑，并且因此甚至临界点也可以容易地被润滑。此外，波纹形状使得作为注射成型元件的轴承保持架的简单形成成为可能，因为波纹形状对注射成型材料的流动行为产生积极的影响。这里特别地，优选的是将注入点定位在承受较低机械载荷的轴承保持架的区域中。为了补偿制造公差，特别是通过注射成型，通过将注射成型的保持架作为保持架段的设计，保持架段之间的连接表面可以形成为彼此互补的，从而导致保持架的简单居中和装配。这里，特别是当这种互补设计出现时是有利的，例如在凸凹端侧的区域中。由于优化的润滑和由塑料形成轴承保持架，可以进一步提高马达的效率，从而产生较低的燃料需求和较少的排放。

附图标记列表

1 滚动元件轴承组件

2 连杆/壳体

4 连杆孔/壳体孔

6 滚动元件轴承

8 曲轴

10 滚动元件

12 外座圈表面

14 内座圈表面

16 曲柄销

18、20 曲轴颊部

22 轴承保持架

23 外部区域

24、26 侧环

28 桥

30 凹处

32 径向外波纹

34 波纹峰

36 波纹谷

40 侧表面

42 横向波纹

44、46 环形光滑接触表面

48 横向波纹的波纹谷

50、52 润滑剂接收空间

54 径向或径向切向润滑剂槽

56 保持架半壳之间的接触表面

58 滚动元件和桥之间的接触表面

60、62 桥表面

Claims

1.一种滚动元件轴承组件(1)，包括径向内座圈表面(14)和径向外座圈表面(12)，它们设置成彼此间隔开并且在它们之间设置有滚动元件(10)，所述滚动元件在所述座圈表面(12；14)上滚动并且它们接收在包括通过桥(28)而彼此间隔开的至少两个侧环(24；26)的保持架(22)中，其中，所述桥(28)在它们本身之间形成凹处(30)，所述凹处接收彼此间隔开的滚动元件(10)并且引导它们，并且其中，所述径向内座圈表面(14)设置在第一部件(8)上，所述径向外座圈表面(14)设置在第二部件(2)上，其中，所述第一和第二部件(8；2)相对于彼此可旋转地支撑，并且其中，此外，所述滚动元件轴承组件(1)轴向上由所述部件(2；8)中的至少一个的侧壁(18；20)界定，所述侧壁至少部分地径向延伸超过所述座圈表面(12；14)，

其特征在于，

所述保持架(22)的至少一个侧环(24；26)构造成至少部分波纹状。

2.根据权利要求1所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述侧环(24；26)的波纹(32)构造成使得从波纹谷(36)上升的波纹峰(34)基本上径向向外上升。

3.根据权利要求2所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述波纹峰(34)设置在所述凹处(30)的区域中，所述波纹谷(36)设置在所述桥(28)的区域中，其中，优选地，所述波纹峰(34)的径向最外侧点基本上设置在所述滚动元件中心(10)的区域中。

4.根据权利要求1、2或3所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述侧环(24；26)的波纹(42)构造成使得从波纹谷(48)上升的波纹峰基本上轴向向外上升。

5.根据权利要求4所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述波纹(42)形成在所述侧环(24；26)的横向表面上，其中，所述横向表面包括构造成彼此同心的两个平滑环形区域(44；46)，所述区域(44；46)在它们之间同心地接收所述波纹(42)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述轴承保持架(22)通过使用注射成型的方法由可注射成型的材料制成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述保持架(22)包括至少一个第一和一个第二保持架段，它们在分离表面(56)处彼此邻接，其中，所述分离表面彼此互补，特别构造成凹的和/或凸的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，至少一个润滑剂槽(54)轴向向外形成在所述侧环(24；26)中的至少一个上，所述润滑剂槽(54)沿径向和/或切向径向延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件，其中，所述保持架(22)的至少一个桥(28)在轴向方向上具有锥形，其优选地大致中央布置，其中，接收在相关保持架凹处(30)中的滚动元件(10)在其滚动元件端部接触所述桥。

10.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，在所述保持架(22)的至少一个凹处(30)中，所述滚动元件(10)与桥(28)之间的接触表面(58)构造为径向上长的平行的接触表面(58)，其中，优选地，所述接触表面(58)外部的桥表面(60；62)构造成使得它们密切所述滚动元件(10)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)，其中，所述凹处(30)在所述滚动元件中心的水平在所述侧环(24；26)之一的至少一个内侧壁处包括凹部。

12.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的滚动元件轴承组件(1)的轴承保持架(22)。