CN110273923A

CN110273923A - 滚动轴承的轴承保持架

Info

Publication number: CN110273923A
Application number: CN201910191290.5A
Authority: CN
Inventors: 罗兰·哈里希
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: US20190285117A1; CN110273923B; US10683896B2; DE102018203914A1

Abstract

所公开的是滚动轴承特别是圆锥滚子轴承的轴承保持架(1)，轴承保持架(1)包括至少一个第一圈元件(2；4)和至少一个桥(6)，第一圈元件(2；4)沿轴承保持架(1)的周向延伸，桥(6)实质上沿轴承保持架(1)的轴向延伸，桥(6)和圈元件(2；4)在连接区域(12)中彼此连接，至少一个桥(6)在轴承保持架(1)的周向(U)上具有预定的桥宽度(S)，圈元件(2；4)在轴承保持架的轴向(A)上具有预定的圈元件厚度(R)，其中，在位于圈元件(2；4)与桥(6)之间的连接区域(12)中，圈元件(2；4)具有使圈元件厚度(R)变小的凹部(14)，而桥(6)具有一致的桥宽度(S)或变大的桥宽度(S)。

Description

滚动轴承的轴承保持架

技术领域

本发明涉及用于根据方案1的前序部分的滚动轴承特别是圆锥滚子轴承的轴承保持架，并且涉及包括该轴承保持架的滚动轴承，特别是圆锥滚子轴承。

背景技术

在滚动轴承中通常使用轴承保持架，用于优选以等间隔的方式支撑和引导滚动轴承的滚动元件。该轴承保持架可以由金属或塑料制成，其中特别是在金属的情况下，轴承保持架一般通过冲裁和后续的冲压由金属板制成。保持架自身通常由在轴向上彼此错开的两个圈元件组成，两个圈元件经由桥彼此连接，使得在圈元件与桥之间形成兜孔，滚动元件容纳在该兜孔中。然而，这还意味着，容纳在兜孔中的滚动元件会与保持架的形成兜孔的元件彼此相互作用，使得轴承保持架受到重的负载。

在这里，已经发现，特别是在保持架具有大致成角度的形状的滚动轴承的情况下，保持架在角部中、即在位于桥与圈元件之间的过渡区域中的结构负载特别高。为了减轻兜孔的角部中的该负载集中，已经提出增大兜孔的角部中的曲率的半径。然而，对于滚动轴承的滚子状滚动元件，这会导致与设置于滚子的边缘减小部的干涉，使得兜孔的角部中的曲率的半径不能随意地增大。

因此，在EP 1 233 199 A2中已经提出，在桥和圈元件上、在轴承保持架的角部的区域中设置凹部，经由该凹部，能够在不负面地影响滚动元件的边缘减小部的情况下，增大连接位置的曲率的半径。

然而，在该设计中不利的是，会经由凹部对保持架引入额外的变弱点，使得保持架的结构负载承受能力进一步受损，无论曲率的半径增大与否。

发明内容

因此，本发明的目的是提供滚动轴承特别是圆锥滚子轴承的轴承保持架，该轴承保持架具有大的结构负载承受能力。

该目的是通过根据方案1的轴承保持架和根据方案11的滚动轴承而实现的。

在下文中，呈现一种滚动轴承特别是圆锥滚子轴承的轴承保持架，轴承保持架包括至少一个第一圈元件和至少一个桥，第一圈元件沿轴承保持架的周向延伸，桥实质上沿轴承保持架的轴向延伸。在这里，桥和圈元件在连接区域中彼此连接，至少一个桥在轴承保持架的周向上具有预定(particular)的桥宽度，圈元件在轴承保持架的轴向上具有预定的圈元件厚度。

意外的是，发明人已经认识到，来自现有技术的包括位于桥和圈元件的凹部的轴承保持架的结构变弱，主要因位于桥的凹部而产生。因此，提出如下轴承保持架：在位于圈元件与桥之间的连接区域中，圈元件具有使圈元件厚度变小的凹部，而桥具有一致的桥宽度或甚至增大的桥宽度。归因于一致的桥宽度或增大的桥宽度，能够显著地提高保持架的结构负载承受能力，而同时，在位于桥与圈元件之间的过渡部中，较大的曲率的半径是可能的。尽管如此，归因于圈元件中的凹部，能够避免与待由保持架保持的滚子的边缘减小部的干涉，或者能够避免滚子的卡住。

在这里，如果不仅对轴承保持架的第一圈元件，而且还对轴承保持架的相对于第一圈元件在轴向上错开布置的第二圈元件圈元件设置在该区域中变宽的位于圈元件和桥的凹部，则是特别有利的。如所知的，两个圈元件通常与保持架连接，并且与保持架形成用于容纳滚动元件的兜孔。归因于位于两圈元件的凹部的设计，能够进一步提高保持架的结构负载承受能力，并且能够避免滚子卡在兜孔中。

轴承保持架自身可以由例如金属板一体地制成；然而，轴承保持架由单独的元件构成也是可能的。

根据进一步有利的示例性实施方式，位于第一圈元件和/或第二圈元件的凹部限定出最小圈元件厚度R_min，桥在最小圈元件厚度的位置处具有最大桥宽度S_max。同时，这意味着，在最小圈元件厚度R_min的方向上，桥优选连续地分布，使得通过桥宽度的增大，补偿了可能例如因凹部的设计而产生的结构变弱。

根据进一步有利的示例性实施方式，凹部在第一圈元件和/或第二圈元件的周向上还具有预定的凹部长度x，并且在轴向A上还具有凹部深度y，凹部长度x与凹部深度y的比落在2至10的范围。即，2≤x/y≤10。发明人已经认识到，利用该比，有利地发生了如下两者：滚动元件在兜孔中的最优引导，特别是滚动元件的端面对圈元件的最优抵靠，以及在位于桥与圈元件之间的连接区域中，滚动元件与保持架之间的低影响或干涉。由此，还能够改善轴承保持架的工作和引导行为，以及其结构完整性或负载承受能力。

为了进一步提高轴承保持架的结构负载承受能力，在桥与第一圈元件和/或第二桥元件的连接区域中，最小桥宽度S_min、特别是在兜孔的中央测量的桥宽度Sm_in与最大桥宽度S_max的比落在0.5和0.9之间。即，0.5≤S_min/S_max≤0.9。

作为一种选择或另外地，最大圈元件厚度R_max、特别是在兜孔8的中心测量的圈元件厚度与在凹部的最低点处测量的最小圈元件厚度R_min之间的比还可以落在1.05和1.4之间。即，1.05≤R_max/R_min≤1.4。具有上述比中的至少一个的轴承保持架具有特别良好的结构负载承受能力。

此外，如果在位于桥与第一圈元件和/第二圈元件之间的连接区域中，桥的变大是连续的且沿着具有半径r的曲率发生，则是有利的。由此，能够提供桥与圈元件之间的特别良好的过渡。

此外，轴承保持架通常具有径向内侧和径向外侧。在这里，发明人已经认识到，当桥的变大跟随具有半径r的曲率时，曲率在径向外侧的半径r_a可以大于曲率在径向内侧的半径r_i，特别是当保持架通过冲压和冲裁制成时。在这里，特别的是，在径向外侧的半径r_a通过使用第一工具(特别是冲裁工具)而限定，在径向内侧的半径r_i通过使用第二工具(特别是冲压工具)而限定。归因于在外侧和内侧的半径的该不同设计，还能够进一步改善保持架的结构完整性。

根据进一步有利的示例性实施方式，轴承保持架由金属板制成。

在这里，如果金属板具有预定的金属板厚度，桥变大所沿着的曲率的半径r取决于金属板厚度t，使得落在如下的限定范围，则是特别有利的：

0.2·t+0.5≤r≤0.2·t+0.9。

根据本发明的轴承保持架的进一步优点在于，归因于上述设计，能够提高轴承保持架的结构负载承受能力，使得甚至金属板厚度的减小是可能的。这进而致使材料消耗的减少，并且因而致使成本降低。

另一方面涉及一种滚动轴承，特别是圆锥滚子轴承，其包括至少一个内圈、至少一个外圈和布置在内圈与外圈之间的滚子状滚动元件，滚动元件容纳在如上所述的轴承保持架中。

此外，如果滚子状滚动元件包括工作面、第一端面和第二端面，滚子状滚动元件通过工作面在内圈和外圈上滚动并由轴承保持架的桥至少部分地引导，第一端面与轴承保持架的第一圈元件相关联，第二端面与第二圈元件相关联，则是有利的。在这里，如果在位于第一端面和/或第二端面与工作面之间的过渡区域中，设置有边缘减小，使得第一端面和/或第二端面从工作面沿径向向内移位边缘减小值k，并且在位于工作面与第一端面之间的过渡区域中，或者在位于工作面与第二端面之间的过渡区域中，工作面比滚子的在第一端面与第二端面之间的总延伸长度短边缘减小值k，则是特别有利的。边缘减小优选是对称的；然而，边缘减小值在工作面与端面之间和/或在第一端侧或第二端侧不同也是可能的。

此外，如果凹部相对于轴承保持架的凹部深度y由边缘减小值k确定，边缘减小值k与凹部深度y的比优选落在1.2至1.8的范围，即1.2≤k/y≤1.8，则是有利的。由此，能够确认，滚子状滚动元件的边缘减小部与凹部不会不利地影响或不会彼此干涉。

此外，发明人已经发现，对于桥在位于桥与圈元件之间的连接区域中连续地变宽，如果曲率的半径与边缘减小值的比是彼此特有的比，对于半径r是如下那样，则是有利的：

1.1·k≤r≤1.4·k。

如果滚动轴承包括轴承保持架，其中在位于桥与圈元件之间的连接区域中变宽的桥的在保持架外侧的曲率与在保持架内侧的曲率不同，于是如果在外侧的半径是如下那样，则是有利的：

1.1·k≤r_a≤1.4·k。

和/或对于内径是如下那样：

0.8·k≤r_i≤1.0·k。

其它优点和有利的实施方式记载在说明书、附图和权利要求书中。在这里，特别是记载在说明书和附图中的特征的组合仅仅是示例性的，使得特征还可以单独呈现或以其它方式组合。

在下文中，将使用在附图中描绘出的示例性实施方式更详细地说明本发明。在这里，示例性实施方式和其中示出的组合仅仅是示例性的，并且不旨在限制本发明的范围。该范围仅由所附权利要求书限定。

附图说明

图1示出了根据本发明的轴承保持架的第一示例性实施方式的示意性截面图；

图2示出了容纳有滚子的轴承保持架的示意性截面图；

图3示出了图1的保持架的兜孔(/腔格)(pocket)的细节图；

图4示出了保持架的第二示例性实施方式的兜孔的细节图；

图5a和图5b示出了图4所描绘的容纳有滚子的兜孔的细节图。

具体实施方式

在下文中，用相同的附图标记指代相同或功能上等同的元件。

图1示出了圆锥滚子轴承的轴承保持架1的截面图，其中轴承保持架1包括通过多个桥6彼此连接的第一圈元件2和第二圈元件4。由此，在第一圈元件2、第二圈元件4和桥6之间形成有兜孔8，滚子状滚动元件(示出在图2和图5中)能够容纳在该兜孔中。在图2中描绘了对滚动元件10的容纳，其中除了圈元件2以外，桥6在截面图中也是可见的。如能够在图2中进一步看到的，滚动元件10容纳在兜孔8中。即使在图中描绘的是圆锥滚子轴承，但是其它滚动轴承也可以装配有以类似的方式装配在位于桥与圈之间的过渡区域中的保持架。轴承保持架自身通常由金属板或塑料制成。

此外，如能够在图1的截面图中看到的，轴承保持架1具有金属板厚度t。归因于轴承保持架1的下述新设计，在不损害轴承保持架1的结构负载承受能力的情况下，该金属板厚度t可以减小。

为此，轴承保持架1在位于桥6与第一圈元件2和/或第二圈元件4之间的连接区域12中，还包括凹部14-1、14-2。在这里，该凹部14-1、14-2被构造为在该区域中，圈元件厚度R明确有效地减小到最小圈元件厚度R_min，而桥厚度S明确有效地变大到最大桥宽度S_max。在这里，相对于轴承保持架1的旋转轴线测量轴向上的圈元件厚度，而沿轴承保持架的周向U测量桥宽度。如能够在图1中进一步看到的，凹部14-1、14-2被构造为在圈元件厚度R_min最小所在的位置处，形成最大桥宽度S_max。

在这里，如果最大圈元件厚度R_max与最小圈元件厚度R_min之间的比落在1.05至1.4的范围，则证明是特别有利的。即：

1.05≤R_max/R_min≤1.4。

此外，如果最小桥宽度S_min与最大桥宽度S_max的比落在0.5和0.9之间，则是有利的。即：

0.5≤S_min/S_max≤0.9。

在圆锥滚子轴承的所描绘的轴承保持架中，优选在兜孔8的中心测量最小桥宽度S_min和最大圈元件厚度R_max。对于其它滚动轴承的保持架，可以在其它点处确定这些值。

由于在位于桥6与第一圈元件2或第二圈元件4之间的过渡区域中，不发生桥宽度的缩小，而是发生桥宽度的变大，所以能够补偿因将凹部引入圈元件厚度而发生的轴承保持架1的变弱。

图3和图4分别示出了兜孔形状8的两种不同的设计。在这里，分别仅描绘一个兜孔。仅部分地描绘桥和圈元件，并且桥和圈元件分别示出了各自的内缘18-1、18-2(圈元件)或16-1、16-2(桥)，使得在这里圈元件厚度或桥宽度不可见。此外，图3和图4以放大的局部图特别示出了凹部14-1或14-2在周向上分别具有预定的凹部长度x，并且凹部14-1或14-2分别具有凹部深度y。在这里，如果凹部长度x与凹部深度y之间的比落在2至10的范围，则进一步证明是有利的。即：

2≤x/y≤10。

为了提供特别大的凹部长度x与凹部深度y之间的比，如图4进一步描绘的，凹部14可以包括与圈元件2、4的内缘18实质上平行地延伸的凹部基部20。归因于该直线延伸的凹部基部20，可以使凹部长度x增大，以便使轴承保持架适配滚动轴承的需求。特别是对于较大的金属板厚度t，凹部长度x的这种变大是有利的。此外，放大的局部图示出了经由相对于兜孔的内缘18成角度α的实质上呈直线的部分22，从凹部14到内缘18的过渡是有效的。角度α优选落在10°至25°的范围。

此外，能够在图3和4中看到，从最小圈元件厚度R_min到最大桥宽度S_max的过渡连续且沿着具有半径r的曲率地发生。

在这里，发明人还认识到，如果与半径r相关地像如下那样设定金属板厚度t，则能够获得特别稳定的保持架：

0.2·t+0.5≤r≤0.2·t+0.9。

此外，图5a示出了如图4的容纳有滚子10的保持架的示例性实施方式。如能够在图5a、图5b中进一步看到的，滚子10包括工作面24，工作面24供滚子10沿着滚动轴承(未绘出)的内圈或外圈滚动，并且工作面24由桥6引导。此外，滚子10包括与第一圈元件2相关联的第一端面26和与第二圈元件4相关联的第二端面28。两端面26、28与圈元件2、4的内侧18相互作用。如能够从图5a、图5b进一步看到的，各滚子10在位于工作面24与端面26、28之间的过渡区域处，均包括边缘减小部30-1、30-2、30-3、30-4。在图5中以放大的方式描绘了这些边缘减小部中的一个边缘减小部30-1。在这里，工作面或者第一端面或第二端面分别减小边缘减小值k。如所描绘的，边缘减小部优选是对称的。

边缘减小值k进而确定凹部深度y，其中边缘减小值k与凹部深度y的比落在1.2至1.8的范围。即：

1.2≤k/y≤1.8。

通过该关系还能够确认，实现了边缘减小k与凹部y之间的最优平衡，使得在滚子10与保持架1之间不产生干涉。由此，还能够确认，能够在滚子10不卡(jam)在保持架1中的情况下，使足够大的曲率角度r或保持架宽度S的变大有效。对于边缘减小值与半径之间的比，如下关系已经被认为是有利的：

1.1·k≤r≤1.4·k。

此外，如果与保持架的径向内表面34(见图1)相比，保持架在其径向外表面32(见图1)具有不同的半径，则是有利的。在示意图中未绘出这些不同的半径r_i、r_a。然而，如果曲率的外径r_a大于曲率的内径r_i，并且外径r_a通常是通过第一工具提供的，内径r_i通过第二工具提供的，则是有利的。因而，例如如果外径r_a是通过对金属板冲裁(punching)而提供的，而内径r_i是通过对轴承保持架的后续冲压(stamping)处理而形成的，则是有利的。内径r_i或外径r_a还优选经由待容纳的滚子10的边缘减小值k确定，其中特别的是，如下关系已经被证明是有利的：

1.1≤r_a≤1.4·k或0.8·k≤r_i≤1.0·k。

总之，使用所提出的轴承保持架设计，能够提供结构负载能力增大的轴承保持架，使得与标准设计相比，即使保持架1的金属板厚度t减小，保持架1也能够具有相同的负载值。另外，能够可靠地防止滚子10与保持架兜孔8的干涉，进而能够可靠地防止滚子10卡在保持架兜孔8中，无论桥6与圈元件2、4之间的曲率的半径r增大与否。同时，通过使凹部长度x与凹部深度y适配，能够使保持架1最优地适配期望的性能。

附图标记说明

1 轴承保持架

2 第一圈元件

4 第二圈元件

6 桥

8 兜孔

10 滚子

12 连接区域

14 凹部

16 桥内缘

18 圈元件内缘

20 凹部基部

22 圈元件的凹部与内缘之间的过渡部

24 滚子的工作面

26,28 滚子的端面

30 边缘减小部

32 径向外缘

34 径向内侧

r 曲率的半径

k 边缘减小值

t 金属板厚度

S 桥宽度

R 圈元件厚度

x 凹部长度

y 凹部深度

U 周向

A 轴向

Claims

1.一种滚动轴承特别是圆锥滚子轴承的轴承保持架(1)，所述轴承保持架(1)包括至少一个第一圈元件(2；4)和至少一个桥(6)，所述第一圈元件(2；4)沿所述轴承保持架(1)的周向延伸，所述桥(6)实质上沿所述轴承保持架(1)的轴向延伸，所述桥(6)和所述圈元件(2；4)在连接区域(12)中彼此连接，所述至少一个桥(6)在所述轴承保持架(1)的周向(U)上具有预定的桥宽度(S)，所述圈元件(2；4)在所述轴承保持架的轴向(A)上具有预定的圈元件厚度(R)，其特征在于，在位于所述圈元件(2；4)与所述桥(6)之间的连接区域(12)中，所述圈元件(2；4)具有使所述圈元件厚度(R)变小的凹部(14)，而所述桥(6)具有一致的桥宽度(S)或变大的桥宽度(S)。

2.根据权利要求1所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述轴承保持架(1)包括与所述第一圈元件(2)连接的多个桥(6)，并且还包括也与所述桥(6)连接的第二圈元件(4)，使得在所述桥(6)与所述圈元件(2；4)之间形成有用于容纳滚动元件(10)的兜孔(8)，在位于所述第二圈元件(4)与所述桥(6)之间的连接区域(12)中，所述第二圈元件具有使所述圈元件厚度减小的凹部(14)，而所述桥(6)具有一致的桥宽度(S)或变大的桥宽度(S)。

3.根据权利要求1或2所述的轴承保持架(1)，其特征在于，位于所述第一圈元件(2)和/或所述第二圈元件(4)的凹部(14)限定出最小圈元件厚度(R_min)，所述桥(6)在所述最小圈元件厚度(R_min)的位置处具有最大桥宽度(S_max)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述凹部(14)在所述第一圈元件(2)和/或所述第二圈元件(4)的周向(U)上还具有预定的凹部长度(x)，并且在所述轴向(A)上还具有凹部深度(y)，所述凹部长度(x)与所述凹部深度(y)的比落在2至10的范围，即2≤x/y≤10。

5.根据权利要求4所述的轴承保持架，其特征在于，所述凹部长度x延伸超过实质上直线延伸的凹部基部(20)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架(1)，其特征在于，在所述桥(6)与所述第一圈元件(2)和/或所述第二桥元件(4)的连接区域中，所述最小桥宽度(S_min)、特别是在所述兜孔(8)的中心测量的所述桥宽度(S)与所述最大桥宽度(S_max)的比落在0.5和0.9之间，即0.5≤S_min/S_max≤0.9。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述最大圈元件厚度(R_max)、特别是在所述兜孔(8)的中心测量的所述圈元件厚度(R)与在所述凹部(14)的最深点处测量的最小圈元件厚度(R_min)之间的比落在1.05和1.4之间，即1.05≤R_max/R_min≤1.4。

8.根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架(1)，其特征在于，在位于所述桥(6)与所述第一圈元件(2)和/所述第二圈元件(4)之间的连接区域(12)中，所述桥宽度(S)的变大是连续的且沿着具有半径(r)的曲率发生。

9.根据权利要求8所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述轴承保持架(1)具有径向内侧(34)和径向外侧(32)，所述曲率在所述径向外侧(32)的半径(r_a)大于所述曲率在所述径向内侧(34)的半径(r_i)，在所述径向外侧(32)的半径(r_a)通过对第一工具特别是冲裁工具的应用而形成，在所述径向内侧(34)的半径(r_i)通过对第二工具特别是冲压工具的应用而形成。

10.根据前述权利要求中任一项所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述轴承保持架(1)由金属板制成。

11.根据引用权利要求8或9的权利要求10所述的轴承保持架(1)，其特征在于，所述金属板具有预定的金属板厚度(t)，所述曲率的半径(r)取决于所述金属厚度(t)，所述半径(r)落在如下的限定范围：0.2·t+0.5≤r≤0.2·t+0.9。

12.一种滚动轴承，特别是圆锥滚子轴承，其包括至少一个内圈、至少一个外圈和布置在所述内圈与所述外圈之间的滚子状滚动元件(10)，所述滚动元件(10)容纳在根据前述权利要求任一项所述的轴承保持架(1)中。

13.根据权利要求12所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚子状滚动元件包括工作面(24)、第一端面(26)和第二端面(28)，所述滚子状滚动元件通过所述工作面(24)在所述内圈和所述外圈上滚动，并且所述工作面(24)至少部分地接触所述轴承保持架(1)的桥(6)，所述第一端面(26)与所述轴承保持架的第一圈元件(2)相关联，所述第二端面(28)与所述轴承保持架的第二圈元件(4)相关联，在位于所述第一端面(26)和/或所述第二端面(28)与所述工作面(24)之间的过渡区域处，设置有边缘减小(k)，使得第一端面(26)和/或第二端面(28)沿径向向内移位所述工作面(24)的边缘减小值(k)，并且在位于所述工作面(24)与所述第一端面(26)之间的过渡区域中，或者在位于所述工作面(24)与所述第二端面(28)之间的过渡区域中，所述工作面(24)比所述滚子(10)的在所述第一端面(26)与所述第二端面(28)之间的总延伸长度短所述边缘减小值(k)，所述凹部相对于所述轴承保持架(1)的凹部深度(y)由所述边缘减小值(k)限定，所述边缘减小值(k)与所述凹部深度(y)的比优选落在1.2至1.8的范围，即1.2≤k/y≤1.8。

14.根据权利要求13所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承包括根据权利要求8所述的轴承保持架(1)，在位于所述桥(6)与所述圈元件(2、4)之间的连接区域中，所述桥变大部的曲率具有由所述边缘减小值(k)限定的半径(r)，对于所述半径(r)是这样的：1.1·k≤r≤1.4·k。

15.根据权利要求13所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承包括根据权利要求9所述的轴承保持架(1)，在位于所述桥(6)与所述圈元件(2；4)之间的连接区域中，所述桥变大部的曲率具有由所述边缘减小值(k)限定的半径(r_a)，对于该半径(r_a)是这样的：1.1·k≤r_a≤1.4·k，并且在所述保持架的内侧，在位于所述桥(6)与所述圈元件(2；4)之间的连接区域中，所述桥变大部的曲率具有由所述边缘减小值(k)限定的半径(r_i)，对于该半径(r_i)是这样的：0.8·k≤r_i≤1.0·k。