CN113272565B - 滚珠轴承及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚珠轴承(1)，所述滚珠轴承包括内环(2)、外环(3)和保持架(13)，其中在内环(2)和外环(3)之间设置有一组滚珠(4)，其中滚珠(4)具有直径(D)并且其中两个环(2，3)中的每个环具有用于滚珠(4)滚动的在径向剖面中圆弧部段形的滚道(5，6)。为了提高轴承的承载能力，本发明提出，两个环中的一个环(3)的滚道(6)在环(3)的两侧中的一侧(7)上圆弧部段形地延伸超过径向最高点(P1)，直至沿滚珠轴承(1)的轴向方向(a)在滚珠(4)的包络圆直径(DH)和滚道(6)的径向最低点(P2)之间存在侧凹部(8)，其中侧凹部(8)沿滚珠轴承(1)的径向方向(r)至少为滚珠(4)的直径(D)的1.5％并且至多为滚珠(4)的直径(D)的5％。此外，本发明涉及一种用于组装这种轴承的方法。

Description

滚珠轴承及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种滚珠轴承，所述滚珠轴承包括内环、外环和保持架，其中在内环和外环之间设置有一组滚珠，其中滚珠具有直径并且其中两个环中的每个环具有用于滚珠滚动的在径向剖面中圆弧部段形的滚道。此外，本发明涉及一种用于组装这种轴承的方法。

背景技术

这种滚珠轴承在现有技术中是充分已知的。常见的实施方式是深沟球轴承。在所述深沟球轴承中提出，内环的和外环的滚道从轴承中部起分别以足够的环周角包围滚珠，从而能够传递径向力和轴向力。

深沟球轴承的安装例如进行成，使得滚珠在轴承内环和轴承外环之间偏心设置时置入轴承环之间的空间中(“偏心法”)。随后将其移动到其最终的环周位置中并且随后借助于保持架固定。所述技术例如在US 822 723A中描述。

有利地，以这种方式和方法也能够在内环和外环上高的肩部或深的沟的情况下进行安装。然而不利的是，在此仅能够实现大约60％的填充度(即在内环和外环之间的滚珠仅填充整个环周的大约60％)。轴承的承载能力对应地受限制。

如果要实现轴承的更高的填充度从而更高的承载能力，可以使用角接触球轴承(根据DIN628)。轴承环之一在此从滚道的最高点(在外环的情况下)或最低点(在内环的情况下)起具有基本上沿轴承环的轴向方向伸展的轮廓，使得轴承环能够轴向地推动到预安装的单元上，所述预安装的单元由另一轴承环和一组滚珠构成。在此，通常在轴承环之一处设有轻微的超高部(即，圆弧部段形的滚道延伸超过最高点或最低点)，借此轴承自保持。然而所述超高部以滚珠直径的大约0.5％是非常小的。由此不显著影响安装。

有利地，由此能够实现大约90％的填充度，使得存在轴承的更高的承载能力。然而缺点是，轴向力仅可沿轴向的轴承方向传递。此外，轴承的径向可负载性也是相对小的，因为在对应的负载下，在滚珠和滚道之间的压力椭圆容易侧向移出。角接触球轴承成对地工作并且必须进行调整，以便实现运行间隙。

发明内容

本发明基于如下目的，将这种类型的滚珠轴承构成为，使得其具有提高的承载能力，同时但是也以改进的方式能够沿两个轴承方向传递轴向力。轴承也应能够单独地承载高的径向力。轴承应关于轴承间隙可预先设定。应可取消相对于第二轴承的调整。尽管如此仍确保，轴承的组装能够以相对简单的方式实现。

根据本发明，所述目的在根据下述的滚动轴承中实现，使得两个轴承环中的一个轴承环的滚道在所述环的两侧中的一侧上圆弧部段形地延伸超过径向最高点(在外环的情况下)或最低点(在内环的情况下)，直至沿滚珠轴承的轴向方向在滚珠的包络圆直径和滚道的径向最低点(在外环的情况下)或最高点(在内环的情况下)之间存在侧凹部，其中侧凹部沿滚珠轴承的径向方向至少为滚珠的直径的1.5％并且至多为滚珠的直径的5％。

侧凹部沿滚珠轴承的径向方向在此优选为滚珠的直径的至多4％。

就此而言如下进一步发展角接触球轴承的已知的设计，即滚道朝向轴承的一个侧向的轴向端部区域的方向继续延伸超过最高点(在外环的情况下)，直至得出限定的数量级中的所述侧凹部。所述数量级至少为滚珠的直径的所提及的2％。

优选地，外环具有侧凹部。

根据本发明的一个改进方案，滚道在远离滚珠的区域中过渡到柱形部段中。所述柱形部段的直径在此优选地大于径向最高点(在外环的情况下)或小于径向最低点(在内环的情况下)。

两个环中的一个环的滚道优选地在环的另一侧上圆弧部段形地延伸超过径向最高点(在外环的情况下)或最低点(在内环的情况下)，并且在此在至少20°的环周角上接触滚珠。

在另一轴承环上的滚道优选地在轴承环的两侧上在滚珠的不同的环周角上延伸。

对于所提出的轴承，设有小的径向轴承间隙，如也在深沟球轴承中常见的那样。

有利地，提出的轴承因此为径向轴承，所述径向轴承能够沿轴线方向传递高的轴向力，然而也能够在有限的范围中沿另一轴线方向传递轴向力。

提出的轴承能够用作为固定轴承、浮动轴承和支撑轴承(浮动的支承)。

用于组装这种滚珠轴承的方法的特征在于，首先将一个轴承环与一组滚珠和保持架预安装，并且随后通过旋转的和相对于滚珠轴承的轴线方向成角度定向的压板通过施加沿滚珠轴承的轴向方向定向的力将设有侧凹部的另一轴承环推动到由轴承环和一组滚珠构成的单元上。

所述角度优选地处于0.5°和9°之间。

用于组装滚珠轴承的方法的另一设计方案的特征在于，首先将一个轴承环与一组滚珠连同保持架预安装，并且随后将设有侧凹部的另一轴承环安装在压力套筒中，其中在压力套筒中设置有沿轴向方向突出的突出部，所述突出部在环周部位处按压到另一轴承环上，其中通过借助于旋转的压力套筒将沿滚珠轴承的轴向方向定向的力施加另一轴承环上，将所述另一轴承环推动到由轴承和一组滚珠连同保持架构成的单元上。

将另一轴承环在此优选地在其推动之前加热。这例如能够为高于环境温度200K。

提出的轴承设计因此(让人)想到角接触球轴承，其中然而沿轴向方向设有明显的侧凹部，使得存在用于沿两个轴承方向传递轴向力的一定的能力。所述侧凹部在不切断压力椭圆的情况下也允许高的径向力。

安装能够借助所述摆动方法进行，所述摆动方法的原理并且本身在DE 196 07024C2中描述，就此而言明确地参考所述文献。在描述的文献中，其用于将滚动轴承以高的过量压入到壳体中。在此，外环被夹紧。在上述安装方法中，轴承在安装时是径向自由的。

附图说明

参照附图详细阐述根据本发明构成的滚珠轴承的一个优选的实施方式。在此示出：

图1示出贯穿根据本发明的滚珠轴承的径向剖面，

图2示出在根据图1的轴承的滚珠和轴承外环之间的接触区域的放大视图，

图3示出用于在安装工艺期间组装根据图1的轴承的设备。和

图4示出用于在安装工艺期间组装根据图1的轴承的对图3替选地构成的设备。

具体实施方式

在图1中可见根据本发明的滚珠轴承1，所述滚珠轴承包括内环2和外环3，在其之间设置有一组滚珠4。所述滚珠由保持架13保持在位置中。内环2具有用于滚珠4的滚道5，外环3具有用于滚珠4的滚道6。

内环2的滚道5在此基本上是深沟球轴承的经典滚道，其中在此然而滚道5在环的侧7上的出口比滚道5在环的侧11处的出口更高。这由如下原因得出，即根据本发明的轴承仅能够以不同的方式或大小沿两个轴线方向传递轴向力。

外环3的滚道6特别地构成并且最佳地从图2中得出。

据此，滚道6在轴承的左边的区域中，即在环的侧11的区域中，基本上根据角接触球轴承的类型成形；在图1中绘制角度β，在滚珠的左边的区域中滚珠4和滚道5之间的接触在所述角度上延伸。所述角度通常为至少20°。

同时，在轴承的右边的区域中，即在环的侧7的区域中，设有另一设计方案：

在图2中绘制滚珠4的直径D。从中和从内环2的几何形状中，得出滚珠4的包络圆直径DH。滚道6的径向最高点P1以径向轴承间隙L的一半高于包络圆直径DH，更确切地说位于滚道直径DL上。

对于外环3的滚道6的设计方案现在提出，外环3的滚道6在环3的侧7上圆弧部段形地延伸超过径向最高点P1，更确切地说直至沿滚珠轴承1的轴向方向在滚珠4的包络圆直径DH和滚道6的径向最低点P2之间存在侧凹部8；径向最低点P2位于边缘直径DB上。对于所述侧凹部8沿轴承1的径向方向r的大小，设有至少为滚珠4的直径D的1.5％的值。然而，对于关于此的最高值设有滚珠4的直径D的5％。

通过选择所述特定的区域，得出有利的效果：轴承的组装保持相对无问题，轴承然而在运行中由于由滚珠的高的填充度(如在角接触球轴承中那样)具有改进的径向承载能力，并且同时可沿两个轴线方向传递轴向力。

尤其通过如下方式有助于安装，即在外环3的侧7的区域中，柱形部段9连接于滚道6；其具有直径DZ。直径DZ在此优选地大于滚道直径DL。

根据本发明的轴承的组装在图3中图解说明。在那里示出对应的安装设备，所述安装设备具有摆动盘14，所述摆动盘相对于要安装的轴承1的轴向方向a以在1°和9°之间的小的角度α旋转。在摆动盘14上固定有支撑环15，所述支撑环承载轴承16。轴承16支承压板12，所述压板因此同样以所述角度设置并且能够自由旋转。

待安装的轴承1的内环2连同一组滚珠4和保持架13容纳在容纳部17上，所述容纳部与飞轮18连接。飞轮18通过轴承19支承，所述轴承设置在支撑套筒20中。

轴承的组装通过如下方式进行，即将沿轴向方向a作用的力F经由压板12施加到外环3上，同时压板12、容纳部17和飞轮18能够旋转。

在提出的用于组装轴承的方法中，因此通过成角度安置的摆动盘14轴向偏心地加载外环3。自由的外环3在此卵形地变形。压板12由转动的摆动盘14牵引。同时，下部的飞轮18可以转动。

根据本发明的轴承按照替选的方式的组装在图4中图解说明。在那里示出类似的安装设备，如其在图3中示出的那样。只要使用相同的附图标记，则适用与在图3的情况中相同的实施方案。在图4中示出的设备的情况下，与所述解决方案的区别在于，现在不使用摆动盘，而是根据图3的压板12在根据图4的解决方案的情况下构成为压力套筒12。在所述压力套筒中安装轴承环3，其方式为：将所述轴承环经由被开口的压力环21安放到压力套筒12中的示出的凹部中。借助于螺丝22能够将轴承环3固定在压力套筒12中。

压板12具有突出部10，所述突出部在示出的实施例中构成为具有圆顶的螺丝。所述突出部10在环周部位处按压到轴承环3上。现在如果压力套筒12围绕轴线a转动并且加载有沿轴向方向a作用的力F，那么轴承环3能够轴向地被推动到由轴承环2和滚珠4连同保持架13构成的预安装的单元上。

滚珠的负荷在所述安装工艺中保持为相对小，这对于轴承的使用寿命是有利的。通过将待安装的外环3在安装之前加热，滚珠的负荷能够进一步地降低。据此，外环膨胀，使得在安装时的压紧力变小。

提出的安装工艺确保安装能够在不损坏滚动体和滚道的情况下进行，因为轴向的安装力偏心地作用并且外环相对于内环转动。

附图标记说明

1     滚珠轴承

2     内环

3     外环

4     滚珠

5     滚道

6     滚道

7     环的侧

8     侧凹部

9     柱形部段

10    突出部(具有圆顶的螺丝)

11    环的侧

12    压板/压力套筒

13    保持架

14    摆动盘

15    支撑环

16    轴承

17    用于待安装的轴承的容纳部

18    飞轮

19    轴承

20    支撑套筒

21    压力环(开口的)

22    螺丝

D     滚珠的直径

DH    滚珠的包络圆直径

DZ    柱形部段的直径

DL    滚道直径

DB    边缘直径

L     径向轴承间隙的一半

P1    径向最高点

P2    滚道的径向最低点

F     力

α     压板的角度

β     环周角

a     轴向方向

r     径向方向。

Claims (9)

1.一种用于组装滚珠轴承(1)的方法，

所述滚珠轴承(1)包括内环(2)、外环(3)和保持架(13)，其中在所述内环(2)和所述外环(3)之间设置有一组滚珠(4)，其中所述滚珠(4)具有直径(D)，并且其中两个环(2，3)中的每个环具有用于所述滚珠(4)滚动的在径向剖面中圆弧部段形的滚道(5，6)，两个环中的一个环(3)的滚道(6)在所述环(3)的两侧中的一侧(7)上圆弧部段形地延伸超过径向最高或最低的点(P1)，直至沿所述滚珠轴承(1)的轴向方向(a)在所述滚珠(4)的包络圆直径(DH)和所述滚道(6)的径向最低或最高的点(P2)之间存在侧凹部(8)，其中所述侧凹部(8)沿所述滚珠轴承(1)的径向方向(r)至少为所述滚珠(4)的直径(D)的1.5％并且至多为所述滚珠(4)的直径(D)的5％，

其特征在于，

首先将一个轴承环(2)与一组滚珠(4)连同保持架(13)预安装，并且随后通过旋转的并且相对于所述滚珠轴承(1)的轴向方向(a)以角度(α)定向的压板(12)通过施加沿所述滚珠轴承(1)的轴向方向(a)定向的力(F)将设有侧凹部(8)的另一轴承环(3)推动到由轴承环(2)和一组滚珠(4)连同保持架(13)构成的单元上。

2.一种用于组装滚珠轴承(1)的方法，

所述滚珠轴承(1)包括内环(2)、外环(3)和保持架(13)，其中在所述内环(2)和所述外环(3)之间设置有一组滚珠(4)，其中所述滚珠(4)具有直径(D)，并且其中两个环(2，3)中的每个环具有用于所述滚珠(4)滚动的在径向剖面中圆弧部段形的滚道(5，6)，两个环中的一个环(3)的滚道(6)在所述环(3)的两侧中的一侧(7)上圆弧部段形地延伸超过径向最高或最低的点(P1)，直至沿所述滚珠轴承(1)的轴向方向(a)在所述滚珠(4)的包络圆直径(DH)和所述滚道(6)的径向最低或最高的点(P2)之间存在侧凹部(8)，其中所述侧凹部(8)沿所述滚珠轴承(1)的径向方向(r)至少为所述滚珠(4)的直径(D)的1.5％并且至多为所述滚珠(4)的直径(D)的5％，

其特征在于，

首先将一个轴承环(2)与一组滚珠(4)连同保持架(13)预安装，并且随后将设有侧凹部(8)的另一轴承环(3)安装在压力套筒(12)中，其中在所述压力套筒(12)中设置有沿轴向方向(a)突出的突出部(10)，所述突出部在环周部位处按压到所述另一轴承环(3)上，其中通过借助于旋转的压力套筒(12)将沿所述滚珠轴承(1)的轴向方向(a)定向的力(F)施加到所述另一轴承环(3)上，将所述另一轴承环推动到由轴承环(2)和所述组滚珠(4)连同保持架(13)构成的单元上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

将所述另一轴承环(3)在其推动之前加热。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述侧凹部(8)沿所述滚珠轴承(1)的径向方向(r)至多为所述滚珠(4)的直径(D)的4％。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述外环(3)具有所述侧凹部(8)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述滚道(6)在远离所述滚珠(4)的区域中过渡到柱形部段(9)中。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

所述柱形部段(9)的直径(DZ)大于所述径向最高的点或小于所述径向最低的点(P1)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

两个环中的一个环(3)的滚道(6)在所述环的另一侧(11)上圆弧部段形地延伸超过所述径向最高或最低的点(P1)，并且在此在至少20°的环周角(β)上接触所述滚珠(4)。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

在另一轴承环(2)处的滚道(5)在所述轴承环(2)的两侧上在所述滚珠(4)的不同的环周角上延伸。

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