CN111492147A - 用于滚子推力轴承的两件式滚子保持架 - Google Patents

用于滚子推力轴承的两件式滚子保持架 Download PDF

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Abstract

一种用于滚子推力轴承的滚子保持架，包括：第一半保持架，具有环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；第二半保持架，包括环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；其中第一半保持架的第一凸缘设置在第二半保持架的第一凸缘的径向外侧，第一半保持架的第二凸缘设置在第二半保持架的第二凸缘的径向内侧，并且第一半保持架由通体硬化的金属构成。

Description

用于滚子推力轴承的两件式滚子保持架
技术领域
本发明总体上涉及滚子推力轴承。更具体地，本发明涉及一种用于滚子推力轴承的两件式滚子保持架。
背景技术
如本领域所知，滚子推力轴承通常包括滚子保持架，该滚子保持架包括第一半保持架和第二半保持架，该第一半保持架和第二半保持架包括将滚子保持架保持在统一状态的成对互锁凸缘。制造这种类型的滚子保持架经常使用的材料是SAE 1010钢，特别是在高速应用中，例如空调压缩机。另外参考图3A，在这种应用中，半保持架的优选热处理是表面渗碳，这导致表面深度层10(硬区)保护相应半保持架14的软芯12(软区)。
潜在的问题，例如钻削磨损，可能出现在滚子18的端面16和相应的半保持架14的相邻表面之间。在润滑不足的高速、高温条件下，钻削磨损尤其成问题。如图3B所示，一旦滚子端面16磨损穿过外壳深度层10并进入软芯12，则钻削磨损就会加速。钻削磨损通常在滚子的径向最外端面和相应保持器的凸缘之间最为普遍。众所周知，使用通体硬化材料，例如但不限于1074钢，并进行标准热处理(SHT)。然而，使用通体硬化的材料会导致半保持架在组装过程中卷曲时开裂。
本发明认识到并解决了现有技术结构和方法的考虑。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种用于滚子推力轴承的滚子保持架，包括：第一半保持架，具有环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；第二半保持架，包括环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；其中第一半保持架的第一凸缘位于第二半保持架的第一凸缘的径向外侧，第一半保持架的第二凸缘位于第二半保持架的第二凸缘的径向内侧，并且第一半保持架由通体硬化的金属构成。
本发明的另一个实施例提供了一种滚子推力轴承，包括：第一半保持架，包括限定多个滚子凹穴的环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；第二半保持架，包括限定多个滚子凹穴的环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；和多个滚子元件，每个滚子元件可旋转地容纳在第一半保持架和第二半保持架的相应滚子凹穴中，其中第一半保持架的第二凸缘设置在第二半保持架的第二凸缘的径向内侧，并且第一半保持架由通体硬化的金属构成。
结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
参考附图，在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开，包括其较佳模式，其中：
图1A和1B是根据本发明实施例的包括两件式滚子保持架的滚子推力轴承的剖视图；
图2A和2B是根据本发明替代实施例的包括两件式滚子保持架的滚子推力轴承的剖视图；和
图3A和3B是滚子推力轴承中的两件式滚子保持架的局部剖视图。
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素。
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。每个例子是通过解释而非限制本发明的方式提供的。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行修改和变化。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，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这种修改和变化。
现在参考附图，根据本发明的滚子推力轴承100包括由第一半保持架120和第二半保持架140形成的滚子保持架110，以及可旋转地容纳在其间的多个滚子元件160，如图1A和1B所示。如图所示，滚子保持架110是卷绕式旋转保持架设计。第一半保持架120包括限定多个滚子凹穴128的环形部分122、从其内周边缘轴向延伸(平行于纵向中心轴线102)的第一环形凸缘130和从其外周边缘轴向延伸的第二环形凸缘132。第一半保持架120的环形部分122基本上是盘形的，其内周边缘和外周边缘基本上与滚子保持架110的纵向中心轴线102同心。如图所示，第一环形凸缘130和第二环形凸缘132优选具有相同的高度，并且也围绕纵向中心轴线102同心。
如图所示，第二半保持架140包括限定多个滚子凹穴148的环形部分142、从其内周边缘轴向延伸(平行于纵向中心轴线102)的第一环形凸缘150和从其外周边缘轴向延伸的第二环形凸缘152。第二半保持架140的环形部分142基本上是盘形的，其内周边缘和外周边缘基本上与滚子保持架110的纵向中心轴线102同心。如图所示，与第一半保持架120不同，第一环形凸缘150和第二环形凸缘152可以在高度上不同，尽管它们围绕纵向中心轴线102同心。然而，应注意，在替代实施例中，第一环形凸缘150和第二环形凸缘152可以具有相同的高度。应注意，第一半保持架120和第二半保持架140优选具有相同的材料厚度(即，它们的凸缘在径向方向上具有相同的宽度)。然而，在替代实施例中，第二半保持架140可以比第一半保持架120“薄”，因为它不必像第一半保持架120的凸缘那样承受与滚子的摩擦。
如图1B中最佳示出的，在滚子保持架110的优选实施例中，第一半保持架120被通体硬化(through-hardened)，使得在外壳深度层10下不存在软芯12(图3A和3B)。相反，整个第一半保持架120构成一个硬区，该硬区优选具有大于或等于HRC55的硬度。这样，由于第一半保持架的第一和第二凸缘130和132的硬度在它们的整个厚度上是一致的，所以不会存在加速的钻削磨损。同样，可以对第一环形凸缘130的内表面131和第二环形凸缘132的内表面133进行额外的表面处理，以进一步减少滚子元件的端面161和相应半保持架的相邻表面之间的摩擦，从而减少磨损。可以使用固体润滑剂，例如但不限于PTFE(聚四氟乙烯)和MoS2(二硫化钼)，可以使用硬涂层，例如但不限于DLC(类金刚石碳)和TiN(氮化钛)。
与第一半保持架120相比，第二半保持架140没有通体硬化。相反，第二半保持架140可以经受渗碳，使得它保持软芯12(图3A和3B)，从而允许第二半保持架140在组装过程中经受卷曲过程而不破裂。第二半保持架140的软区的硬度优选地具有小于HRC55的值。同样，替代实施例也是可以的，其中第二半保持架140不经受热处理，或者替代地由聚合物而不是金属形成。同样，由于第一半保持架120优选地比第二半保持架140更耐钻削磨损，由第一半保持架120在径向方向上(即，沿着与纵向中心轴线102成横向并平分相应滚子凹穴的轴线)限定的滚子凹穴128的径向宽度可以选择为小于由第二半保持架140限定的滚子凹穴148的径向宽度。这样，滚子元件160的端面161将优选与第一半保持架120的相邻部分接触，而不是与较软的第二半保持架140接触。
现在参考图2A和2B，根据本发明的用于滚子推力轴承的滚子保持架210的替代实施例包括第一半保持架220和第二半保持架240，第一半保持架220和第二半保持架240构造成在其间可旋转地容纳多个滚子元件160(图1A和1B)。如图所示，滚子保持架210是标准的旋转保持架设计。类似于第一实施例，第一半保持架220包括限定多个滚子凹穴228的环形部分222、从其内周边缘轴向延伸(平行于纵向中心轴线102)的第一环形凸缘230和从其外周边缘轴向延伸的第二环形凸缘232。第一半保持架220的环形部分222基本上是盘形的，其内周边缘和外周边缘基本上与滚子保持架210的纵向中心轴线102同心。如图所示，第一环形凸缘230和第二环形凸缘232优选具有相同的高度，并且也围绕纵向中心轴线102同心。
第二半保持架240包括限定多个滚子凹穴248的环形部分242、从其内周边缘轴向延伸(平行于纵向中心轴线102)的第一环形凸缘250和从其外周边缘轴向延伸的第二环形凸缘252。第二半保持架240的环形部分242基本上是盘形的，其内周边缘和外周边缘基本上绕滚子保持架210的纵向中心轴线102同心。
优选地，第一半保持架220被通体硬化，使得在外壳深度层10下方不存在软芯12(图3A和3B)。相反，整个第一半保持架220构成一硬区，该硬区优选具有大于或等于HRC55的硬度。这样，由于第一半保持架的第一和第二凸缘230和232的硬度在它们的整个厚度上是一致的，所以不会存在加速的钻削磨损。注意，第一半保持架220和第二半保持架240优选具有相同的材料厚度(即，它们的凸缘在径向方向上具有相同的宽度)。然而，在替代实施例中，第二半保持架240可以比第一半保持架220“薄”，因为它不必像第一半保持架220的凸缘那样承受与滚子的摩擦。
与第一半保持架220相比，第二半保持架240没有通体硬化。相反，第二半保持架240可以经受渗碳，使得它保持软芯12(图3A和3B)，从而允许第二半保持架240在组装过程中经受卷曲过程而不破裂。第二半保持架240的软区的硬度优选地具有小于HRC55的值。同样，替代实施例也是可以的，其中第二半保持架240不经受热处理，或者替代地由聚合物而不是金属形成。同样，由于第一半保持架220优选地比第二半保持架240更耐钻削磨损，由第一半保持架220在径向方向上(即，沿着与纵向中心轴线102成横向并平分相应的滚子凹穴的轴线)限定的滚子凹穴228的径向宽度可以选择为小于由第二半保持架240限定的滚子凹穴248的径向宽度。这样，滚子元件260的端面161将优选与第一半保持架220的相邻部分接触，而不是与较软的第二半保持架240接触。与图1A和1B所示的第一实施例相反，与滚子元件端面161接触的第一半保持架220的部分是滚子凹穴228的最外侧侧壁229和最内侧侧壁227(图1A)，与第一半保持架的第二凸缘132的内表面133相反。这样，可以分别对第一半保持架220的滚子凹穴228的最外侧和最内侧侧壁229和227进行额外的表面处理，以进一步减少滚子元件的端面161和滚子凹穴228的相邻表面之间的摩擦，从而减少磨损。可以使用固体润滑剂，例如但不限于PTFE(聚四氟乙烯)和MoS2二硫化钼)，可以使用硬涂层，例如但不限于DLC(类金刚石碳)和TiN(氮化钛)。
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该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。本发明旨在覆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 (17)

1.一种用于滚子推力轴承的滚子保持架，包括：
第一半保持架，包括环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；和
第二半保持架，包括环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘，
其中第一半保持架的第一凸缘设置在第二半保持架的第一凸缘的径向外侧，第一半保持架的第二凸缘设置在第二半保持架的第二凸缘的径向内侧，并且第一半保持架由通体硬化的金属构成。
2.根据权利要求1所述的滚子保持架，其中，所述第二半保持架由表面渗碳金属制成。
3.根据权利要求1所述的滚子保持架，其中，所述第二半保持架由聚合物构成。
4.根据权利要求1所述的滚子保持架，其中所述第一半保持架具有至少55的HRC硬度值。
5.根据权利要求4所述的滚子保持架，其中所述第二半保持架具有小于55的HRC硬度值。
6.根据权利要求5所述的滚子推力轴承，其中，第二半保持架的第一凸缘和第二凸缘在径向上的宽度小于第一半保持架的第一凸缘和第二凸缘在径向上的宽度。
7.根据权利要求1所述的滚子保持架，其中，第一半保持架的第二凸缘的内表面包括聚四氟乙烯、二硫化钼、类金刚石碳和氮化钛中的一种的处理层。
8.根据权利要求1所述的滚子保持架，其中：
第一半保持架的环形部分限定了多个滚子凹穴，每个滚子凹穴具有沿其纵向中心轴线截取的径向宽度，该纵向中心轴线横向于滚子保持器壳体的纵向中心轴线；
第二半保持架的环形部分限定了多个滚子凹穴，每个滚子凹穴具有沿其纵向中心轴线截取的径向宽度，该纵向中心轴线横向于滚子保持架的纵向中心轴线；和
第一半保持架的滚子凹穴的径向宽度小于第二半保持架的滚子凹穴的宽度。
9.根据权利要求8所述的滚子保持架，还包括多个滚子元件，每个滚子元件可旋转地容纳在具有第一半保持架和第二半保持架的相应滚子凹穴中。
10.一种滚子推力轴承，包括：
第一半保持架，包括限定多个滚子凹穴的环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；
第二半保持架，包括限定多个滚子凹穴的环形部分、从环形部分的内周边缘轴向延伸的第一凸缘和从环形部分的外周边缘轴向延伸的第二凸缘；和
多个滚子元件，每个滚子元件可旋转地容纳在第一半保持架和第二半保持架的相应滚子凹穴中，
其中第一半保持架的第二凸缘设置在第二半保持架的第二凸缘的径向内侧，并且第一半保持架由通体硬化的金属构成。
11.根据权利要求10所述的滚子推力轴承，其中，第一半保持架的第一凸缘设置在第二半保持架的第一凸缘的径向外侧。
12.根据权利要求11所述的滚子推力轴承，其中，第二半保持架由表面渗碳金属制成。
13.根据权利要求11所述的滚子推力轴承，其中，第二半保持架由聚合物构成。
14.根据权利要求11所述的滚子推力轴承，其中，第一半保持架具有至少55的HRC硬度值。
15.根据权利要求14所述的滚子推力轴承，其中，第二半保持架具有小于55的HRC硬度值。
16.根据权利要求15所述的滚子轴承，其中，第二半保持架的第一凸缘和第二凸缘在径向上的宽度小于第一半保持架的第一凸缘和第二凸缘在径向上的宽度。
17.根据权利要求11所述的滚子推力轴承，其中，第一半保持架的每个滚子凹穴的最外侧侧壁包括聚四氟乙烯、二硫化钼、类金刚石碳和氮化钛中的一种的处理层。
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