CN110131306B - 滚动轴承及其静圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滚动轴承及其静圈。公开了一种用于滚动轴承的静圈，其中所述滚动轴承还包括动圈，所述静圈包括位于所述静圈的径向外表面和径向内表面中朝向所述动圈的一者上的滚动体滚道，并且所述静圈具有由所述滚动体滚道限定的静圈滚道曲率半径，其中，所述静圈包括沿周向分布的第一滚道部分和第二滚道部分，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径大于所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径。

Description

滚动轴承及其静圈
技术领域
本发明涉及滚动轴承。更具体地，本发明涉及用于滚动轴承的轴承圈。
背景技术
滚动轴承通常包括外圈、内圈、滚动体和保持架等。图1示出根据一个实施例的滚动轴承的截面图。如图1所示，滚动轴承1的外圈10具有径向内滚道，并且内圈20具有径向外滚道。滚动体30可以在外圈10的径向内滚道和内圈20的径向外滚道之间滚动。径向内滚道和径向外滚道分别具有均匀的半径。考虑到轴承需要一定的游隙，通常外圈的径向内滚道的半径设计成略大于内圈的径向外滚道的半径与滚动体的直径之和。
滚动轴承(例如滚珠轴承或滚子轴承)在操作过程中主要受到径向载荷。例如，当外圈10保持静止而内圈20转动时，由轴承的外部受力和自身重力综合产生的承载力，会通过滚动体30在外圈10中产生特定的载荷区，如图1中所示外圈10的下部区域。当轴承的外部受力状况稳定时，外圈10的载荷区范围通常不大，从而会造成外圈10受到承载力的位置比较集中，并且在承载区中产生较大的接触应力，例如图1中下部箭头表示的受力状况。在接触应力的反复作用下，外圈10的载荷区可能造成磨损过快、表面剥落甚至疲劳破坏。
为此，需要一种能够改善轴承圈的受力分布的滚动轴承。
发明内容
本发明的一个目的是提供能够增大承载区范围的轴承静圈和滚动轴承。本发明的另一目的是提供能够降低承载区中的最大接触应力的轴承静圈和滚动轴承。本发明的另一目的是提供能够在优化承载区受力状况时确保预定游隙的轴承静圈和滚动轴承。
本发明的一个方面提供一种用于滚动轴承的静圈，其中滚动轴承还包括动圈，静圈包括位于静圈的径向外表面和径向内表面中朝向动圈的一者上的滚动体滚道，并且静圈具有由滚动体滚道限定的静圈滚道曲率半径，其中，静圈包括沿周向分布的第一滚道部分和第二滚道部分，第一滚道部分的静圈滚道曲率半径大于第二滚道部分的静圈滚道曲率半径。
根据本发明的实施例，静圈具有由径向外表面和径向内表面中另一者限定的静圈曲率半径，并且静圈曲率半径是均匀的。
根据本发明的实施例，滚动体滚道设置在静圈的径向内表面上。
根据本发明的实施例，静圈具有中心轴线，静圈的径向外表面的曲率中心位于中心轴线上，并且其中，第二滚道部分的两端与中心轴线的连线之间的夹角在170度到200度范围内。
根据本发明的实施例，上述夹角是180度。
根据本发明的实施例，第一滚道部分的静圈滚道曲率半径与第二滚道部分的静圈滚道曲率半径之差等于滚动轴承的预定游隙的一半。
根据本发明的实施例，静圈还包括设置在第一滚道部分上的定位槽或定位孔。
根据本发明的实施例，第二滚道部分的静圈滚道曲率半径是均匀的。
根据本发明的实施例，第一滚道部分的静圈滚道曲率半径是逐渐变化的，其中，第一滚道部分的静圈滚道曲率半径在第一滚道部分与第二滚道部分的连接位置处具有最小值，并且在第一滚道部分最远离第二滚道部分的位置具有最大值。
本发明的另一方面提供一种滚动轴承，包括：动圈；静圈，其包括位于静圈的径向外表面和径向内表面中朝向动圈的一者上的滚动体滚道，并且具有由静圈的滚动体滚道限定的静圈滚道曲率半径，其中，静圈包括沿周向分布的第一滚道部分和第二滚道部分，第一滚道部分的静圈滚道曲率半径大于第二滚道部分的静圈滚道曲率半径；和多个滚动体，其布置成能够在动圈和静圈之间滚动。
根据本发明的实施例，静圈具有由径向外表面和径向内表面中另一者限定的静圈曲率半径，并且静圈曲率半径是均匀的。
根据本发明的实施例，静圈安装成使得在滚动轴承的操作过程中，第二滚道部分受到的载荷大于第一滚道部分受到的载荷。
根据本发明的实施例，动圈具有由动圈的滚动体滚道限定的动圈滚道曲率半径，并且每个滚动体具有滚动体直径，其中，静圈是滚动轴承的外圈，动圈是滚动轴承的内圈，并且其中，静圈的第二滚道部分的静圈滚道曲率半径小于或等于动圈的动圈滚道曲率半径与滚动体直径之和。
附图说明
图1是根据一个实施例的滚动轴承的截面图。
图2是根据本发明的实施例的滚动轴承的部分截面图。
图3是根据本发明的实施例的外圈的透视图。
图4是根据本发明的实施例的滚动轴承的正视图。
图5是根据本发明的实施例的滚动轴承的受力状况的示意图。
图6是根据本发明的实施例的滚动轴承的正视图。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。
图2是根据本发明的实施例的滚动轴承的部分截面图。如图2所示，滚动轴承1可以包括径向外圈10、径向内圈20和多个滚动体30。径向外圈10可以包括位于其径向内表面上的径向内滚道11，径向内圈20可以包括位于其径向外表面上的径向外滚道21。滚动体30可以在径向内滚道11和径向外滚道21之间滚动。在示例性实施例中，滚动轴承1还可以包括保持架40，以用于沿周向使滚动体30间隔开。在滚动轴承1操作过程中，外圈10保持静止而内圈20转动。
如图2所示，外圈10限定了径向内滚道11的滚道曲率半径Rot和外圈10的径向外表面的外圈曲率半径Ror。内圈20限定了径向外滚道21的滚道曲率半径Rit和内圈20的径向内表面的内圈曲率半径Rir。滚动体30具有滚动体直径DW。此外，滚动轴承1可以具有预定游隙CLr(参见图4)。根据本发明的实施例，内圈20的内圈曲率半径Rir可以是均匀的，并且内圈20的滚道曲率半径Rit可以是均匀的。这种情况下，内圈20可以形成为圆环形状并且具有中心轴线，其中内圈20的径向外滚道21的曲率中心和内圈10的径向外表面的曲率中心都位于中心轴线上。
图3示出根据本发明的实施例的外圈的透视图。图4示出根据本发明的实施例的滚动轴承的正视图。根据本发明的实施例，外圈10可以包括沿周向分布的第一滚道部分12和第二滚道部分13。如图4所示，第一滚道部分12具有滚道曲率半径Rot1，第二滚道部分13具有滚道曲率半径Rot2，并且第一滚道部分12的滚道曲率半径Rot1可以大于第二滚道部分13的滚道曲率半径Rot2。第一滚道部分12和第二滚道部分13可以一体地形成。根据本发明的实施例，外圈10的外圈曲率半径Ror可以是均匀的，即第一滚道部分12和第二滚道部分13具有相同的外圈曲率半径Ror。当外圈10具有均匀的外圈曲率半径Ror时，外圈10可以具有中心轴线A1，其中外圈10的径向内表面的曲率中心位于中心轴线A1上，如图4所示。
根据滚动体的直径和数量，可以调整第一滚道部分12和第二滚道部分13沿外圈10的圆周方向的分布范围。根据本发明的某些实施例，当外圈10和内圈20组装之后，第二滚道部分13的两端(第二滚道部分13与第一滚道部分12的两个连接位置)与内圈20的中心轴线的连线之间的夹角可以在170度到200度范围内，例如180度。根据本发明的某些实施例，当外圈10具有均匀的外圈曲率半径Ror时，第二滚道部分13的两端与外圈10的中心轴线A1的连线之间的夹角可以在170度到200度范围内，例如180度。
参考图4所示，外圈10在滚动轴承1中安装成使得在滚动轴承1操作过程(外圈10保持静止而内圈20转动)中，第二滚道部分13处于滚动轴承1的载荷区中。这种情况下，第二滚道部分13受到的载荷将大于第一滚道部分12受到的载荷。
因此，在内圈20和滚动体30的尺寸不变并且保持外圈10的外径不变的情况下，调整外圈10的载荷区的滚道曲率半径。这能使外圈10的第二滚道部分13与更多的滚动体30充分接触，由此使得外圈10的载荷区范围变大并且受力更均匀，从而降低载荷区中产生的最大接触应力。同时，由于在相同载荷条件下最大接触应力降低，因此相比于外圈的滚道曲率半径固定的滚动轴承，根据本发明的滚动轴承1可以承受更大的载荷。
图5示出根据本发明的实施例的滚动轴承的受力状况。相比于图1中所示的滚动轴承的受力状况，根据本发明的实施例的外圈10可以增大承载范围，使得承载区的受力更均匀并且降低最大接触应力。
根据本发明的某些实施例，第二滚道部分13的滚道曲率半径Rot2可以是均匀的。在一些实施例中，第一滚道部分12的滚道曲率半径Rot1可以是逐渐变化的。例如，第一滚道部分12的滚道曲率半径Rot1可以在第一滚道部分12与第二滚道部分13的连接位置处具有最小值，并且在第一滚道部分12最远离第二滚道部分13的位置处具有最大值。第一滚道部分12的滚道曲率半径Rot1可以从最小值位置平滑地过渡到最大值位置。
根据本发明的某些实施例，第一滚道部分12和第二滚道部分13可以在两者的连接位置处具有大致相等的滚道曲率半径。这种情况下，滚动体30可以更平滑地滚动经过该连接位置，使得滚动轴承1的操作更加平稳并且降低对滚动体30的磨损。
根据本发明的某些实施例，外圈10的第二滚道部分13的滚道曲率半径Rot2可以设计成小于或等于内圈20的滚道曲率半径Rit与滚动体直径DW之和，即满足Rot2≤Rit+DW。这种情况下，如图5所示，除底部的滚动体30之外，外圈10的第二滚道部分13可以在操作过程中与位于两侧的更多滚动体30接触，从而使得外圈10的载荷区范围变大并且受力更均匀，因此进一步降低载荷区中产生的最大接触应力。
根据本发明的某些实施例，外圈10可以设计成使得第一滚道部分12的滚道曲率半径Rot1与第二滚道部分13的滚道曲率半径Rot2之差等于滚动轴承1的预定游隙CLr的一半，即满足Rot1＝Rot2+1/2CLr。这种情况下，当外圈10和内圈20安装之后，可以保证在滚动轴承1在第一滚道部分13处具有预定游隙CLr，如图4和图5所示。
根据本发明的某些实施例，外圈10还可以包括定位标记14，如图3所示。定位标记14可以形成为定位槽或定位孔等。在一些实施例中，定位标记14可以设置在外圈10的径向外表面和/或侧表面处。定位标记14可以在外圈10的安装过程中辅助定位，以使得第二滚道部分13可以在滚动轴承1操作时处于滚动轴承1的载荷区，并且第一滚道部分12可以处于远离载荷区的一侧。
上文描述当外圈保持静止而内圈转动时，调整外圈的滚道曲率半径。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，当外圈转动而内圈保持静止时，也可以调整内圈的滚道曲率半径。
图6示出根据本发明的实施例的滚动轴承的正视图。如图6所示，内圈20可以包括沿周向分布的第一滚道部分22和第二滚道部分23。在示例性实施例中，外圈10可以形成为圆环形状并且具有中心轴线，其中外圈10的径向内滚道11的曲率中心和外圈10的径向外表面的曲率中心都位于中心轴线上。在外圈10转动而内圈20保持静止的情况下，内圈20可以设计成使得第一滚道部分22的滚道曲率半径Rit1小于第二滚道部分13的滚道曲率半径Rit2。根据本发明的实施例，内圈20的内圈曲率半径Ror可以是均匀的。根据本发明的某些实施例，当外圈10和内圈20组装之后，第二滚道部分23的两端与外圈10的中心轴线的连线之间的夹角可以在170度到200度范围内，例如180度。如图6所示，内圈20在滚动轴承1中安装成使得在滚动轴承1操作过程(外圈10转动而内圈20保持静止)中，第二滚道部分23处于滚动轴承1的载荷区中。这种情况下，第二滚道部分23受到的载荷将大于第一滚道部分22受到的载荷。内圈20的其他结构和尺寸设计参考上文对于外圈10的描述，这里不再赘述。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种用于滚动轴承的静圈，其中所述滚动轴承还包括动圈，所述静圈包括位于所述静圈的径向外表面和径向内表面中朝向所述动圈的一者上的滚动体滚道，并且所述静圈具有由所述滚动体滚道限定的静圈滚道曲率半径，
其中，所述静圈包括沿周向分布的第一滚道部分和第二滚道部分，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径大于所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径；
其中，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径是逐渐变化的；
其中，所述静圈具有中心轴线，所述静圈的径向外表面的曲率中心位于所述中心轴线上，并且其中，所述第二滚道部分的两端与所述中心轴线的连线之间的夹角是180度。
2.根据权利要求1所述的静圈，其中，所述静圈具有由所述径向外表面和所述径向内表面中另一者限定的静圈曲率半径，并且所述静圈曲率半径是均匀的。
3.根据权利要求2所述的静圈，其中，所述滚动体滚道设置在所述静圈的径向内表面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的静圈，其中，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径与所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径之差等于所述滚动轴承的预定游隙的一半。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的静圈，其中，所述静圈还包括设置在所述第一滚道部分上的定位槽或定位孔。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的静圈，其中，所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径是均匀的。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的静圈，其中，其中，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径在所述第一滚道部分与所述第二滚道部分的连接位置处具有最小值，并且在所述第一滚道部分最远离所述第二滚道部分的位置具有最大值。
8.一种滚动轴承，包括：
动圈；
静圈，其包括位于所述静圈的径向外表面和径向内表面中朝向所述动圈的一者上的滚动体滚道，并且具有由所述静圈的滚动体滚道限定的静圈滚道曲率半径，其中，所述静圈包括沿周向分布的第一滚道部分和第二滚道部分，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径大于所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径；和
多个滚动体，其布置成能够在所述动圈和所述静圈之间滚动；
其中，所述第一滚道部分的静圈滚道曲率半径是逐渐变化的；
其中，所述静圈具有中心轴线，所述静圈的径向外表面的曲率中心位于所述中心轴线上，并且其中，所述第二滚道部分的两端与所述中心轴线的连线之间的夹角是180度。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承，其中，所述静圈具有由所述径向外表面和所述径向内表面中另一者限定的静圈曲率半径，并且所述静圈曲率半径是均匀的。
10.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，所述静圈安装成使得在所述滚动轴承的操作过程中，所述第二滚道部分受到的载荷大于所述第一滚道部分受到的载荷。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的滚动轴承，其中，所述动圈具有由所述动圈的滚动体滚道限定的动圈滚道曲率半径，并且每个滚动体具有滚动体直径，
其中，所述静圈是所述滚动轴承的外圈，所述动圈是所述滚动轴承的内圈，并且
其中，所述静圈的所述第二滚道部分的静圈滚道曲率半径小于或等于所述动圈的所述动圈滚道曲率半径与所述滚动体直径之和。
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