CN112922962A - 径向滚子轴承保持架 - Google Patents

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Abstract

径向滚子轴承保持架包括：一对环形体(21)；和将环形体(21)彼此轴向连接的多个杆(22)。环形体(21)和杆(22)通过树脂模制一体地形成。由杆(22)彼此分离的多个兜孔(20)设置在环形体(21)之间。在至少一个环形体(21)的至少一个部分中设置沿径向向内凸出的凸起(211)，这些部分分别轴向面对兜孔(20)。

Description

径向滚子轴承保持架
技术领域
本发明涉及一种由树脂制成的径向滚子轴承保持架。
背景技术
在相关技术中，一些用于车辆(例如，汽车)的变速器的行星齿轮装置被构造成使得多个行星齿轮设置在外齿轮和内齿轮之间，并且每一个行星齿轮由径向滚子轴承可旋转地支撑。径向滚子轴承包括多个滚子和保持架，该保持架被构造成保持滚子，使得滚子是可滚动的。在滚子轴承接收由行星齿轮的绕转所引起的离心力的同时，在行星齿轮装置中使用的滚子轴承支撑行星齿轮的旋转。因此，为了确保强度，已经广泛使用由金属制成的保持架。但是，由于要求减轻重量和降低成本，已经尝试采用由树脂制成的保持架(例如，见日本未审查专利申请公布特开2006-77801(JP2006-77801A))。
在JP2006-77801A中描述的保持架被构造成使得通过使用树脂材料一体地形成两个肋部和多个杆，所述两个肋部由在保持架的轴向方向上以一定间隔彼此面对的环形体构成，该多个杆在保持架的周向方向上以预定间隔布置。在所述两个肋部中的每一个肋部中，嵌入环状芯以提高强度。环状芯由强度高于树脂材料的强度材料制成。芯由与金属材料(诸如轧钢)或增强纤维(诸如玻璃纤维)组合的树脂材料制成。
发明内容
在JP2006-77801A中描述的保持架中，芯嵌入所述两个肋部中的每一个肋部中，并且因此，在制造时的工时和重量增加。虽然与金属保持架相比，实现了重量减轻和成本降低，但是已经要求了进一步的重量减轻和进一步的成本降低。考虑到以上提到的情况，本发明的发明人开始开发一种具有提高的强度的树脂保持架，并且发现能够特别地通过分散环形体的应力来增加保持架的强度。因此，已经完成了本发明。即，本发明提供了一种由树脂制成并且具有提高的强度的径向滚子轴承保持架。
本发明的一个方面涉及一种径向滚子轴承保持架，所述径向滚子轴承保持架包括一对环形体和多个杆，所述多个杆将所述一对环形体彼此轴向连接。所述一对环形体和所述多个杆通过树脂模制一体地形成。在所述一对环形体之间设置多个兜孔，所述多个杆将所述多个兜孔彼此分离。在所述一对环形体中的至少一个环形体的若干部分中的至少一个部分中设置沿径向向内凸出的凸起，所述若干部分分别沿轴向面对所述多个兜孔。
根据本发明的一个方面，可以提高由树脂制成的径向滚子轴承保持架的强度。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，同样的附图标记表示同样的元件，并且其中：
图1是示意使用包括根据本发明的实施例的保持架的径向滚子轴承的行星齿轮装置的分解透视图；
图2A是示意滚子轴承的截面连同滚子轴承的附近的部分的截面视图；
图2B是沿着图2A中的线II-II截取的截面视图；
图3A是径向滚子轴承的侧视图；
图3B是示意径向滚子轴承的轴向端面的前视图；
图4是沿着图3A中的线IV-IV截取的保持架的截面视图；
图5是示意保持架的一个轴向端的透视图；
图6是概略地示意被展开为平面形状的保持架的内周表面的展开视图；
图7是示意在根据该实施例的径向滚子轴承的保持架中引起的应力分布的应力分布图表；并且
图8是示意在根据对照示例的径向滚子轴承的保持架中引起的应力分布的应力分布图表。
具体实施方式
实施例
以下将参考图1到图7描述本发明的实施例。注意，以下描述的实施例示出了本发明的具体示例。本发明的技术范围不限于这样的具体示例。
行星齿轮装置的总体构造
图1是示意使用包括根据本发明的实施例的保持架的径向滚子轴承的行星齿轮装置的分解透视图。图2A是示意滚子轴承的截面连同滚子轴承的附近的部分的截面视图，并且图2B是沿着图2A中的线II-II截取的截面视图。
行星齿轮装置1包括：太阳齿轮11，在该太阳齿轮11的外周表面上具有外齿111；内齿轮12，在该内齿轮12的内周表面上具有内齿121；多个(在本实施例中三个)行星齿轮13，该多个行星齿轮13设置在太阳齿轮11和内齿轮12之间；载架14，该载架14包括被构造成分别地支撑行星齿轮13的多个(三个)支撑轴141；径向滚子轴承10(见图2A、图2B)，每一个径向滚子轴承10设置在行星齿轮13中的对应一个行星齿轮13和支撑轴141中的对应一个支撑轴141之间；和多个垫圈15，该多个垫圈15设置成使得每一个垫圈15面向行星齿轮13的轴向端面13a、13b中的对应一个。行星齿轮13包括外齿131，该外齿131与太阳齿轮11的外齿111和内齿轮12的内齿121啮合。
太阳齿轮11、内齿轮12和载架14被支撑为能够围绕旋转轴线O相对于彼此共轴地旋转。此外，行星齿轮13绕围绕支撑轴141的相应旋转轴线O1到O3旋转。行星齿轮13围绕旋转轴线O公转并围绕的相应旋转轴线O1到O3旋转。在图2A、图2B中，示意了围绕旋转轴线O1旋转的一个行星齿轮13。以下，将平行于旋转轴线O1的方向称为轴向方向，并且将垂直于旋转轴线O1的方向称为径向方向。
轴110以相对不可旋转的方式固定到太阳齿轮11的中央部分。行星齿轮13被构造成使得支撑轴141穿过延伸通过行星齿轮13的中央部分的轴孔130插入，并且径向滚子轴承10设置在轴孔130的内周表面130a和支撑轴141的外周表面141a之间。径向滚子轴承10包括由树脂制成的保持架2和由金属制成的多个(在本实施例中九个)滚子3。滚子3被形成为柱形，并且随着行星齿轮13的旋转而在行星齿轮13的轴孔130的内周表面130a和支撑轴141的外周表面141a上滚动。
载架14经由径向滚子轴承10支撑行星齿轮13，使得行星齿轮13能够旋转和公转。此外，载架14包括：第一盘形部142和第二盘形部143，该第一盘形部142和第二盘形部143被构造成使得行星齿轮13在轴向方向上设置在第一盘形部142和第二盘形部143之间；外壁部144，该外壁部144被构造成桥接第一盘形部142和第二盘形部143在外周侧上的的相应端部；和装配管145，该装配管145固定到第一盘形部142在内周侧上的端部。
花键部145a在装配管145的内周上形成，轴(未示出)以相对不可旋转的方式装配到该花键部145a。开口144a在外壁部144上形成，使得行星齿轮13的一部分从开口144a凸出。因此，从开口144a凸出的行星齿轮13的外齿131与内齿轮12的内齿121啮合。垫圈15分别设置在第一盘形部142和第二盘形部143中的对应一个盘形部和行星齿轮13的轴向端面13a、13b中的对应一个之间。
如在图2A中示意的，支撑轴141的两个端部均被分别地压配合到在第一盘形部142和第二盘形部143中形成的装配孔142a、143a中。支撑轴141具有柱状形状，该支撑轴141具有在其中央部分中形成的空腔140。与空腔140连通的油孔141b在外周表面141a上敞开。流入到空腔140中的润滑剂从油孔141b供应到径向滚子轴承10。
参考图3A到图6，将详细描述径向滚子轴承10的构造。图3A是径向滚子轴承10的侧视图，图3B是示意径向滚子轴承10的轴向端面的前视图。图4是沿着图3A中的线IV-IV截取的保持架2的截面视图。图5是示意保持架2的一个轴向端的透视图。图6是概略地示意被展开为平面形状的保持架2的内周表面的展开视图。
保持架2包括：一对环形体21，该一对环形体21具有环形状；和多个杆22，该多个杆22设置在该一对环形体21之间。该一对环形体21被该多个杆22在轴向方向上彼此连接(即，该一对环形体21被该多个杆22彼此轴向连接)。该一对环形体21和该多个杆22通过树脂模制一体地形成。换言之，该一对环形体21和该多个杆22由树脂制成，并且彼此成一体。作为用于该一对环形体21和该多个杆22的树脂材料，例如能够适当地使用尼龙-66，该尼龙-66是通过添加预定量的增强纤维材料(诸如玻璃纤维或碳纤维)、聚苯硫醚(PPS)树脂或聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂而获得的。
被该多个杆22彼此分离的多个兜孔20设置在该一对环形体21之间。该多个杆22的数目和该多个兜孔20的数目与在径向滚子轴承10中包括的滚子3的数目相同，并且在本实施例中，沿着该一对环形体21的周向方向以规则间隔设置了9个杆22。该多个兜孔20中的每一个兜孔被彼此相邻的2个杆22和该一对环形体21限定为矩形形状。该一对环形体21具有相同的形状和相同的尺寸。
通过设置在该多个杆22中的内周侧凸起223和外周侧凸起224(见图4)，约束了滚子3，使得滚子3不能从兜孔20移开。图4以虚线(交替的一长两短划线)示意了一个滚子3。在彼此相邻的两个杆22之间的距离大于在兜孔20在径向方向上的中央部分处的滚子3的直径，并且当滚子3将被容纳在兜孔20中时，该多个杆22弹性地变形。
在保持架2中的该多个杆22中的每一个杆的外周表面22a上，润滑剂在此处流动的油沟槽221形成为沿轴向方向延伸。此外，在保持架2中的该多个杆22中的每一个杆的内周表面22b上，润滑剂在此处流动的油沟槽222形成为沿轴向方向延伸。在杆22的内周侧上形成的油沟槽222在到达保持架2的两个轴向端面2a、2b的范围内以线性形状形成，该范围包括该一对环形体21的的相应内周表面21a。
保持架2由单一树脂材料制成。保持架2通过注射模制形成，在注射模制中，将熔融的树脂注射到金属模具中。在图6中，用多个箭头指示当通过注射模制形成保持架2时的熔融树脂的流动，并且用虚线包围并由附图标记G指示对应于浇口的部分，其中通过该浇口注射熔融树脂。在本实施例中，通过同时从三个位置将熔融的树脂注射到金属模具的空腔中来模制保持架2。
如在图6中示意的，从三个位置处的浇口G中的每一个浇口注射的熔融树脂被分成两个方向并且在空腔中流动。然后，熔融树脂的流在多个位置处彼此结合。在熔融树脂的流彼此结合(即彼此汇合)的汇合点处，形成由附图标记W指示的焊缝(即，产生焊缝W)。这里，焊缝是当熔融树脂的流彼此碰撞并结合时不可避免地形成的接头形部分，并且焊缝是强度比其它部分低的部分。在本实施例中，在该一对环形体21中的每一个环形体21形成三个焊缝W。在该一对环形体21中的每一个环形体中，在此处形成焊缝W的部分是在轴向方向上面向兜孔20的部分。
当载架14随着太阳齿轮11或内齿轮12的旋转而旋转时，在保持架2接收由行星齿轮13的绕转所引起的离心力的同时，保持架2围绕支撑轴141旋转。因此，该一对环形体21由于离心力而弹性地变形为大致椭圆形形状，并且从而在其中引起应力。特别地，当应力集中于形成焊缝W的部分处时，容易发生从焊缝W开始的断裂。
鉴于此，在本发明中，为了通过减小应力集中来提高强度，在径向方向上向内凸出的凸起211设置在该一对环形体21中的至少一个环形体的一些部分中的至少一个部分中，该一些部分分别地在轴向方向上面向兜孔20。凸起211至少设置在树脂模制时产生焊缝W的位置处。在本实施例中，凸起211设置在该一对环形体21两者的部分中，这些部分分别地在轴向方向上面向所有兜孔20的两侧。
如以放大方式在图3B中示意的，凸起211具有在径向方向上向内凸出的弯曲形状。在图3B中，从环形体21的内周表面21a延伸的延长线L1被示意为与在此处形成凸起211的部分重叠的交替的一长两短划线。此外，在图3B中，连接两个周向端211b的直线L2被示意为交替的长短划线，其中所述两个周向端211b对应于凸起211的下部的远端。
该三个焊缝W中的每一个到达在凸起211中具有最高凸出高度的顶点211a。即，焊缝W在其高度方向(径向方向)上在整个凸起211之上形成。这里，凸出高度指示在保持架2的径向方向上距延长线L1的距离。顶点211a在径向方向上向内凸出超过直线L2，并且滚子3的一部分在径向方向上进一步向内凸出超过顶点211a。
注意，在本实施例中，凸起211的周向宽度(在两个周向端211b之间的距离)小于内周表面22b上的兜孔20的开口宽度，并且整个凸起211设置在沿轴向方向面向兜孔20的部分中。但是，凸起211的结构不限于这种结构，并且凸起211的一部分可以设置在沿轴向方向面向杆22的部分中。即，凸起211的两个周向端211b可以存在于沿轴向方向与该多个杆22对准的位置处。
图7是用灰度示意当根据本实施例的径向滚子轴承10设置在行星齿轮装置1中并且行星齿轮13与载架14一起公转时在保持架2中引起的应力分布的应力分布图表。图8是用灰度示意当使用根据对照示例的径向滚子轴承10A代替径向滚子轴承10时的应力分布的应力分布图表。除了保持架2没有设置凸起211之外，根据对照示例的径向滚子轴承10A与根据本实施例的径向滚子轴承10类似地被构造。因此，在图8中，径向滚子轴承10A的构件用与标注径向滚子轴承10的它们的对应构件的那些相同的附图标记标注，并省略冗余的说明。
在图7、图8中，应力的大小由颜色的深度表示。带有更深颜色的部分具有更大的应力，而带有更浅颜色的部分具有更小的应力。注意，在图7、图8中，在颜色深度和应力大小之间的关系(比例)相同。
如在图8中示意的，在根据对照示例的径向滚子轴承10A中，带有大应力的部分在沿轴向方向面向兜孔20的一侧的部分，在环形体21的周向方向上的中央部分中发生，使得带有大应力的该部分沿着径向方向延伸。由于焊缝W在带有大应力的该部分中形成，因此在形成焊缝W的部分中，断裂等容易产生。
同时，在根据本实施例的径向滚子轴承10中，与根据对照示例的径向滚子轴承10A相比，应力被分散，并且在形成焊缝W的部分中，应力大大减小。因此，从焊缝W开始的断裂几乎不会发生，并且因此，保持架2的强度提高。此外，在本实施例中，凸起211设置在沿轴向方向分别地面向所有兜孔20的两侧的部分中，这些部分包括在此处形成焊缝W的部分。因此，在周向方向上在整个环形体21中，应力集中减小，并且这也提高了保持架2的强度。
已经基于实施例及其变型描述了本发明，但是上述实施例和变型并不限制本发明。
此外，能够通过在不脱离本发明的范围的范围内省略一些构造或者添加或替换构造来适当地修改实施例而实施本发明。

Claims (3)

1.一种径向滚子轴承保持架，其特征在于包括：
一对环形体(21)；和
多个杆(22)，所述多个杆(22)将所述一对环形体(21)彼此轴向连接，其中：
所述一对环形体(21)和所述多个杆(22)通过树脂模制一体地形成；
在所述一对环形体(21)之间设置多个兜孔(20)，所述多个杆(22)将所述多个兜孔(20)彼此分离；并且
在所述一对环形体(21)中的至少一个环形体(21)的若干部分中的至少一个部分中设置沿径向向内凸出的凸起(211)，所述若干部分分别沿轴向面对所述多个兜孔(20)。
2.根据权利要求1所述的径向滚子轴承保持架，其特征在于至少在所述树脂模制时产生焊缝的位置处设置所述凸起(211)。
3.根据权利要求1或2所述的径向滚子轴承保持架，其特征在于焊缝到达所述凸起(211)中具有最高凸出高度的顶点(211a)。
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