CN113494536A - 具有轴和径向滚珠轴承的组件以及用于制造轴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有轴和径向滚珠轴承的组件以及用于制造轴的方法，所述径向滚珠轴承(21、5)具有轴承内圈(6)，所述轴(1)包括具有轴承座(7)的轴端区域(2)，所述轴承座的一侧具有肩部，所述径向滚珠轴承(21、5)的轴承内圈(6)配合在所述轴承座(7)上，以支承可转动的所述轴(1)，其中，所述轴承座沿纵向相对于所述径向滚珠轴承(21、5)缩短，所述轴承座延伸至所述径向滚珠轴承的高度位置配置为，该高度位置与设置在轴承座的远离所述肩部的端部处的滚珠排(23)在轴承最内侧的点在轴承座表面上的正交投影为距离(L)，并且所述距离(L)满足以下关系：L＝k*D，其中，D是所述滚珠排的滚珠的直径，k的值在0.5至0.7的范围。

Description

具有轴和径向滚珠轴承的组件以及用于制造轴的方法
技术领域
本发明涉及一种具有方案一的特征的组件，所述组件具有轴和径向滚珠轴承，并且还涉及一种具有方案十二的特征的用于制造轴的方法。
背景技术
轴例如可以能转动地支承在径向滚珠轴承中。这种类型的径向滚珠轴承是在现有技术中是众所周知的。径向滚珠轴承例如是深沟球轴承或角接触球轴承或类似物，这种滚珠轴承既可以构造成单排的，也可以构造成双排的。角接触球轴承在内圈和外圈中具有沿轴承轴线方向相互错开地设置的滚道。所述角接触球轴承设计成用于这样的支承结构，所述支承结构必须承受复合的载荷，如例如同时作用的径向载荷和轴向载荷。径向滚珠轴承与轴之间的连接通过形锁合与摩擦锁合的组合来实现。这里在轴上的轴肩和内圈的轴肩之间建立形锁合。其目的是，在轴外径与轴承内圈的重叠量较小时，沿轴向能传递较高的力。相反，摩擦锁合确保了，例如在滚动轴承的冷启动(Kaltanlauf)中建立的转矩可以由所述轴传递到内圈上。
由于工件公差的原因，这里可能出现的是，不能完整地建立轴与轴承之间的形锁合。这可能导致轴与轴承之间的这种连接在载荷下或运行中失效。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种具有轴和径向滚珠轴承的组件，在所述组件中完整地实现了形锁合。
所述目的由具有方案一的特征的组件和具有方案十二的特征的制造方法来实现。
据此，设定了一种组件，所述组件具有轴和具有轴承内圈的径向滚珠轴承，所述轴具有轴端区域，所述轴端区域具有轴承座，所述轴承座的一侧具有肩部，径向滚珠轴承的轴承内圈配合在所述轴承座上，以支承可转动的所述轴，所述轴承座沿纵向相对于所述径向滚珠轴承缩短，所述轴承座延伸至所述径向滚珠轴承的高度位置配置为，该高度位置与设置在轴承座的远离所述肩部的端部处的滚珠排在轴承最内侧的点在轴承座表面上的正交投影之间的距离为距离L(沿轴承座)，并且所述距离L满足以下关系：
L＝k*D，其中，D是所述滚珠排的各滚珠的直径，而k的值在0.5至0.7的范围内。
这里，轴承座朝自由端的方向突出于设置在轴承座远离轴肩的端部处的滚珠排的轴承最内侧的点。
所述轴承座由此仅与轴承内圈的一部分相重叠。由此缩短了压入路程，从而可以实现轴承内圈与轴的完整的形锁合。此外，还节省了材料。对于轴承为单排的情况，设置在轴承座远离肩部的端部处的滚珠排是轴承的唯一的滚珠排。
有利的是，k小于0.65，特别是约为0.6。
所述轴承内圈优选在整个高度上具有恒定的内径。
有利的是，所述轴包括设置在所述轴端区域的第一轴肩，所述第一轴肩与所述轴承座邻接，并朝向轴端部，所述轴肩的外径小于轴承内圈的内径。这个轴端部可以在切削加工所述轴时用作夹紧轴颈。
所述轴承座优选由所述轴上的第二轴肩构成，所述第二轴肩形成用于轴承内圈的环状接触面，所述环状接触面与所述轴的纵轴线同心地设置。由此，所述轴承内圈可以与所述环状接触面发生形锁合，以便传递轴向力。
优选设定，所述轴至少局部是空心的并且在内部具有内齿部。
所述轴优选在内侧上同样具有第三轴肩，所述第三轴肩使内径朝轴端部渐缩。
优选在轴的内侧上的所述第三轴肩上朝所述轴端部连接有内齿部，与所述第三轴肩邻接的区域的内径大于所述内齿部的直径。
在一个实施形式中，所述轴在轴端部上是封闭的，这简化了加工。
此外优选的是，所述径向滚珠轴承的轴承内圈利用摩擦锁合配合在轴端区域的轴承座上。优选轴承内圈的轴肩与轴的所述环状接触面相贴合，从而构成形锁合。
在一个有利的实施形式中，轴承外圈在其远离轴肩的肩部上沿轴向支承在另一个构件上。由此可以将轴向力从所述轴传递到所述另一个构件上以及可以相反地传递。
所述径向滚珠轴承是单排的角接触球轴承。此时，所述轴承的接触角优选约为90°。两个接触点的连线这里优选在所述轴的在轴端区域之外的区域内相交。所述交点优选位于所述轴的纵轴线上。
此外还设定了一种用于制造前面所述的轴的方法，所述轴具有这样的轴端区域，所述轴端区域具有用于径向滚珠轴承的轴承座，所述方法按时间顺序包括以下步骤：
a)制造圆柱形的中间坯件；
b)在压机中对圆柱形的中间坯件进行冷成形，使得所形成的坯件至少局部是空心的，并且使得所形成的坯件在所述轴端区域中具有内齿部，所述内齿部与所述轴的纵轴线同心，
c)在车床中对所述坯件进行加工，以便在坯件的外侧上构成轴承座。
由此明显简化了制造并使得制造更为经济。
在方法步骤b中，优选还在所述轴端区域中加工出第一轴肩，在所述第一轴肩后侧的区域的外径小于轴承座的外径，使得轴端部在方法步骤c中用作夹紧轴颈。
优选设定，所述内齿部与所述轴的纵轴线同心地构成并且设置在轴端部与轴承座之间的区域中。
所述径向滚珠轴承优选是单排的角接触球轴承。
附图说明
下面参考附图来详细说明本发明的优选实施形式。相同或功能相同的构件这里在不同的图中都设有相同的附图标记。其中：
图1示出现有技术中的包括轴和角接触球轴承的组件；
图2示出根据本发明的包括轴和角接触球轴承的组件；
图3示出图2的组件的纵向剖视图；以及
图4示出双排深沟球轴承的示意图。
具体实施方式
在图1中示出一个已知的圆柱形轴1，圆柱形轴1在轴端区域2具有第二轴肩3，第二轴肩3构造成环状的接触面4，接触面4与轴1的纵向轴线100同心地设置。轴是电机中的转子的一部分。第二轴肩3使得轴1的外径在朝向轴端部20的方向上阶跃式地减小。轴1支承在单排的角接触球轴承5中。角接触球轴承5的轴承内圈6利用摩擦锁合配合在轴端区域2的轴承座7上。轴承内圈6的内周面与轴1的外侧面充分接触。轴承内圈6的轴肩8与轴1的环状接触面4相贴靠，从而构成形锁合。轴承外圈9在其远离轴肩8的肩部10上沿轴向支承在另一个构件11上。轴向力由此可以从轴1传递到另一个构件11上以及可以相反地传递。轴承外圈9在周边侧压入壳体12中。接触角α约为90°。这里，两个接触点的连线13、14在轴1的在轴端区域2之外的区域内相交。交点位于轴1的纵轴线100上。
图2和3示出根据本发明的包括轴1和角接触球轴承5的组件15的一个实施形式。与现有技术相反，在轴1上的轴承座的高度hL明显小于轴承内圈在内周面上的高度hI。对于其余的情况，组件1对应于图1的组件。用于摩擦锁合的接触面因此相对于现有技术明显减小。轴承内圈6在其内侧上在整个高度hI上具有恒定的直径。
通过缩短轴1或轴承座7，较为简单地实现希望的完整的形锁合，因为对于摩擦锁合所需的力降低。这样，在将轴承内圈6套到轴端部上时，提供了足够的力用于实现形锁合。此外，通过减小的导向长度可以防止轴承内圈6相对于轴1发生倾斜并由此不能完整地建立形锁合。
由于将轴承内圈的内侧与轴端区域的重叠部缩短，在安装时可以完整地建立形锁合，因此在整个轴承高度上不需要具有摩擦锁合，就可以可靠地传递转矩，从而这里不会由于缩短的重叠部出现缺点。
在制造轴1时，首先在压机中通过冷成形由圆柱形的中间坯件制作坯件，坯件已经具有在图3中示出的内齿部16。内齿部用于向安装在空心轴中的滚珠丝杠机构(未示出)传递转矩。在车床中对坯件进行切削加工。这里，形成了旋转对称的外部几何形状和内部几何形状。
在图3中示出的轴1具有朝向轴端部20的与第二轴肩3邻接的第一轴肩17。第一轴肩17的外径这里小于轴承内圈6的内径。内齿部16与轴1的纵轴线100同心地构成并且在两个轴肩3、17内，优选大部分在第二轴肩3内的位于轴1的内部。轴1在内侧上同样具有关于纵轴线旋转对称的轴肩18、19，这些轴肩使内径朝轴端部20减小。最靠近轴端部20的轴肩与朝向轴端部20的内齿部16邻接。轴肩的内径这里大于内齿部16的直径。轴1在这个轴端部20上构造成封闭的。
轴1外侧上的第一轴肩17、即轴端部20用作用于加工的夹紧轴颈。如由现有技术已知的，待加工的构件(坯件)的被夹紧的的平面到通过成型工艺制作的内部几何形状具有较小的间距。因此，相对于内部几何形状的(圆跳动)偏差变小。
图4示例性示出双排的深沟球轴承21。滚珠排23设置在轴承座边缘上，轴承座的缩短由在轴承的纵向剖视图中示出的距离L来限定，距离L为轴承座的自由端22与滚珠排23在轴承最内部的点在轴承座表面24的投影之间的距离。滚珠排23的滚珠25具有直径D。优选适用的是L＝k*D，其中k在0.5至0.7之间的范围内，优选约为0.6。轴承座延伸到轴承的高度位置通过距离L限定。这种限定关系普遍地也可以应用于单排和双排的径向滚珠轴承、特别是应用于图1至3的角接触球轴承。

Claims (14)

1.一种具有轴和径向滚珠轴承的组件，所述径向滚珠轴承(21、5)具有轴承内圈(6)，所述轴(1)包括具有轴承座(7)的轴端区域(2)，所述轴承座(7)的一侧具有肩部，所述径向滚珠轴承(21、5)的所述轴承内圈(6)配合在所述轴承座(7)上，以支承可转动的轴(1)，其特征在于，所述轴承座(7)沿纵向相对于所述径向滚珠轴承(21、5)缩短，所述轴承座(7)延伸至所述径向滚珠轴承(21、5)的高度位置配置为，该高度位置与设置在所述轴承座(7)的远离所述肩部的端部处的滚珠排(23)在轴承最内侧的点在所述轴承座表面上的正交投影之间的距离为距离(L)，并且所述距离(L)满足以下关系：
L＝k*D，其中，D是所述滚珠排的滚珠的直径，k的值在0.5至0.7的范围内。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，k的值小于0.65。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，k的值约为0.6。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴承内圈(6)在整个高度上具有恒定的内径。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴(1)具有设置在所述轴端区域(2)的第一轴肩(17)，所述第一轴肩(17)与所述轴承座(7)邻接，并朝向轴端部(20)，所述轴(1)的位于朝向所述轴端部(20)的所述第一轴肩(17)后侧的的外径小于所述轴承内圈(6)的内径。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴承座(7)由所述轴(1)上的第二轴肩(3)形成，所述第二轴肩(3)形成用于所述轴承内圈(6)的环状接触面(4)，所述环状接触面(4)与所述轴(1)的纵轴线(100)同心地设置。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴(1)至少局部是空心的，并且在内部具有内齿部(16)。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴(1)的内侧还具有第三轴肩(19)，所述第三轴肩(19)使得所述轴(1)的内径在朝向轴端部(20)的方向上减小。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，在内侧的所述第三轴肩(19)上朝所述轴端部连接有内齿部(16)，与所述第三轴肩(19)邻接的区域的内径大于所述内齿部(16)的直径。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述轴(1)在所述轴端部(20)封闭。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述径向滚珠轴承是单排的角接触球轴承(5)。
12.一种用于制造轴的方法，所述轴具有轴端区域(2)，所述轴端区域(2)具有用于径向滚珠轴承(21、5)的轴承座(7)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)制造圆柱形的中间坯件；
b)在压机中对所述圆柱形的中间坯件进行冷成形，使得所形成的坯件至少局部是空心的，并且使得所形成的坯件在所述轴端区域(2)具有内齿部(16)，所述内齿部(16)与所述轴(1)的纵轴线(100)同心；
c)在车床中对所述坯件进行加工，以在所述坯件的外侧形成所述轴承座(7)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在方法步骤b中，在所述轴端区域(2)还加工出第一轴肩(17)，朝向轴端部(20)的所述第一轴肩(17)的后侧的外径小于所述轴承座(7)的外径，使得所述轴端部(20)在方法步骤c中用作夹紧轴颈。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述内齿部(16)设置在轴端部(20)与轴承座(7)之间。
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