CN114593143A - 用于滚动轴承的装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于滚动轴承的装置(1)。所述滚动轴承包括至少一个滚动体(3)，其中，所述滚动体(3)具有至少一个端面(5)。此外，所述滚动轴承具有内圈(7)和/或外圈(9)。所述内圈和外圈(7、9)其中至少一个具有导引挡边(11、13)，其中，在所述导引挡边(11、13)的朝向所述滚动体(3)的侧面(15)与所述端面(5)之间会出现滑动摩擦。所述装置(1)还包括由材料制成的基体(17)和滑动层(23)，所述滑动层固定在所述端面(5)与所述侧面(15)之间。所述滑动层(23)包括与所述装置(1)的基体(17)的材料相比具有更小的摩擦系数值的材料。

Description

用于滚动轴承的装置及其制造方法
本申请是申请日为2015年6月26日、申请号为201510362943.3、发明名称为“用于滚动轴承的装置及其制造方法”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于滚动轴承的装置，以及一种用来制造用于滚动轴承的装置的方法。
背景技术
在滚动轴承(例如圆柱滚子轴承(CRB)、圆锥滚子轴承(TRB))中可以形成轴向应力，从而使滚动轴承压在挡边(导引挡边)的内侧上。因此有时可能有较高的轴向按压力作用在挡边的内侧与滚动体的端面上。此外，有时可能还会在滚动体与挡边之间出现滑动摩擦接触或滑动摩擦。有时，两个部件、例如由钢制成的两个部件之间的滑动摩擦接触可能会导致部件较高的磨损和/或部件之间的较高的摩擦。
在该区域中、例如在滚动体的端面与导引挡边之间的较高的摩擦可能还会导致例如更高的能量消耗和/或例如对滚动轴承的运行造成负面影响。例如较高的摩擦可能还会导致轴承温度的升高，进而导致由此带来的对润滑剂的需求。此外，有时可能还会通过滚动体的端面的磨损和/或挡边的磨损形成金属碎屑。这些金属碎屑可能会按压进滚动面中。由此，这种更高的摩擦和/或更高的磨损有时可能会导致轴承使用寿命的缩短。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题在于，对滚动轴承进行改进，从而能更好地承受轴向负载。
所述技术问题是通过一种用于滚动轴承的装置及其制造方法解决的。
本发明首先提供一种滚动轴承的装置。所述滚动轴承包括至少一个滚动体。所述滚动体具有至少一个端面(例如端面)。此外，所述滚动轴承还具有内圈和/或外圈。至少一个轴承圈包括导引挡边(例如挡边)。在轴向负载的情况下，在导引挡边的朝向滚动体的侧面与滚动体的端面之间可能会出现例如滑动摩擦。此外，所述装置还包括由材料制成的基体。所述装置还包括滑动层。所述滑动层固定在所述端面与侧面之间。滑动层也包括材料。所述滑动层的材料具有比所述装置的基体的材料更低的摩擦系数。
由于滑动层固定在滚动体的端面与导引挡边的侧面之间，由此能够发挥作用，从而使滚动轴承具有更长的使用寿命。此外还能够降低轴承的磨损或者说滚动体的磨损和/或导引挡边的磨损。由此还使例如由磨损所造成的导引挡边断裂(挡边断裂)的风险被最小化。此外，还能例如在轴向负载的情况下降低滚动轴承摩擦甚至有时还降低轴承温度。有时还能例如通过滑动层在轴向碰撞负载的情况下发挥机械缓冲的作用。
滑动层可以通过任意方式和方法固定在装置上或者说装置的基体上。例如，滑动层可以借助粘接、涂装、注塑、装配注塑、真空蒸镀或其他方法或手段固定在装置上。例如滑动层可以具有粘接面或粘接层。例如滑动层可以被这样设计，从而当滚动体和导引挡边的端面相互接触时，滑动层不被挤压，而是能发挥其功能。例如滑动层可以在轴承运行温度下被设计为固体。
材料的摩擦系数值可以是例如摩擦系数、也称为摩擦数。摩擦系数值可以例如是无量纲的数值，该数值可以表示摩擦力与两个物体之间的按压力的比值。
在另外几个实施例中，所述装置是滚动体。由此有时能够实现的是，滚动体具有滑动层或者说滑动层固定在滚动体上。因为滑动层具有比例如可以由钢制成的滚动体更小的摩擦系数值，例如可以降低所出现的滑动摩擦。端面例如可以朝向轴向方向。端面例如可以相对于滚动轴承的旋转轴向倾斜一定角度。滚动体例如可以是圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子或滚针等。换言之，若干实施例涉及具有滑动层的滚动体。滑动层固定在滚动体的端面上。滑动层包括材料。所述滑动层的材料具有比滚动体的其余材料更低的摩擦系数值。
在另外几个实施例中，所述装置是内圈和/或外圈。由此例如可以实现的是，当例如由钢制成的滚动体接触导引挡边的滑动层时，在这两个部件之间仅形成较低的摩擦。此外，还能降低磨损，在没有滑动层的情况下有时会在两个部件之间出现所述磨损。所述装置例如可以是内挡边。换言之，若干实施例涉及具有滑动层的内圈和/或外圈和/或导引挡边。滑动层固定在内圈的、外圈的和/或导引挡边的侧面上，所述侧面朝向轴承的内部空间。滑动层同样也包括材料。所述滑动层的材料具有比内圈、外圈和/或导引挡边的材料更低的摩擦系数值。
换言之，所述滑动层或多个滑动层的其中一个可以固定在挡边内侧上或滚动体端面上。例如可以通过粘接实现固定。这对于某些应用场合来说是足够的，因为滑动层有时可能仅承受压力负荷和剪切力。有时应该并不会出现对于粘接来说不利的拉力负荷。另一种固定可能性例如可以是装配注塑。为此，有时为了制备必要的形状配合，可以在装置或滚动体或轴承圈的导引挡边上设置至少一个侧凹。
在另外几个实施例中，所述装置可以是滚动体和导引挡边或内圈和/或外圈。由此可以实现的是，滑动层既可以固定在滚动体的端面上又可以固定在导引挡边的朝向滚动体的侧面上。由此能够进一步降低在两个部件接触时可能会形成的滑动摩擦。换言之，若干实施例涉及滚动轴承，所述滚动轴承具有带有滑动层的滚动体、内圈和外圈。
在另外几个实施例中，滑动层具有至少一种纤维。由此可以例如改善滑动层的抗压强度。所述纤维例如可以是塑料纤维、玻璃纤维或碳纤维。所述纤维例如可以系统定向。所述纤维例如可以具有至少0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.5mm、1.0mm、1.1mm的长度。滑动层例如可以包括大量所述纤维。所述纤维例如可以单向地或者相互平行地布置。补充地或可选地，至少一个纤维相对于其他纤维正交地布置。所述纤维例如可以布置成织物层的形式。所述纤维例如可以是PTFE(聚四氟乙烯)纤维。
在另外几个实施例中，所述滑动层包括塑料。由此可以实现滑动层的更好的摩擦性质。有时能够由此得到更低的摩擦系数值。例如所述塑料可以是热塑体(热塑性塑料)或热固性塑料(例如酚醛树脂、环氧树脂)。换言之，通过使用至少一个由塑料制成的滑动层，可以至少降低甚至避免在滚动体与导引挡边之间的直接的、摩擦上不利的钢与钢(钢-钢)的接触。摩擦上优化的滑动层、例如由塑料制成的滑动层有时可以在与由钢制成的对应侧或物体滑动接触时发挥作用，从而形成更低的摩擦和由此更低的磨损。由此可以例如降低磨损，或者仅发生滑动层、有时是塑料滑动层的磨损。此外，滑动层(例如由塑料制成的滑动层)的碎屑被设计地比由其他材料(例如钢)制成的碎屑明显更软。这例如可以导致所述碎屑不被按压进工作面、例如滚动面中。由此有时可以至少降低或甚至避免当滚动体滚动时对滚动面的损伤或对滚动体的损伤。例如包括所述塑料的滑动层或者说所述塑料本身可以承受高达120MPa或甚至300MPa的静压力负荷。
在另外几个实施例中，滑动层具有圆盘或圆环片的形状。由此例如可以实现的是，面被滑动层均匀地覆盖。此外，例如还可以利用布置在滚动体的端面上的圆环片状的滑动层发挥作用，从而使为端面设置足够程度的滑动层。可选地或补充地，滑动层可以被设计为任何形状、例如矩形、栅格状、条状等。滑动层例如可以仅区段地固定在所述装置上。
在另外几个实施例中，滑动层具有0.1mm至1mm的厚度。例如滑动层层可以具有位于一个数值范围内的厚度。数值报告可以具有最终值和初始值。例如所述初始值可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm，而最终值可以是1.0mm、0.8mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm或0.2mm。在此，滑动层的厚度可以是处于安装状态下的滑动层的在轴向方向上的尺寸，或者说在这样的方向上的尺寸，滑动层沿该方向远离所述装置地延伸。通过将滑动层设计得薄，可以例如发挥这样的作用，从而使滑动层对滚动轴承的几何形状仅具有较低的影响、甚至几乎没有影响或至少没有负面影响。
换言之，若干实施例可以涉及在摩擦上优化的薄壁滑动层、例如由塑料制成的滑动层。所述滑动层例如可以固定在滚动轴承挡边(导引挡边、挡边)的内侧上和/或滚动体的端侧(端面)上。由此例如可以在例如滚动轴承处于轴向负载时降低滚动轴承挡边或滚子端侧(端面)的摩擦或磨损。
在另外几个实施例中，滑动层包括填料或者说填充剂。所述填料例如被设计用于改进滑动层的滑动特性。由此例如可以实现的是，改进滑动层的滑动特性。填料例如可以是任何被设计用于改进材料的滑动特性的材质。例如可以用作填料的是：PTFE(聚四氟乙烯)、石墨、特氟龙、MOS2(二氧化钼)。填料例如可以作为粉末或微粒或纳米颗粒的形式与塑料或滑动层搀和。
换言之，例如薄壁的(0.1mm至1.0mm)、环状的、摩擦上优化的、由塑料制成的滑动层固定在导引挡边(挡边)的内侧上和/或滚动体的端面(端面)上。滑动层可以例如包括热塑性塑料，所述热塑性塑料可以利用纤维(玻璃纤维或碳纤维)被强化，以便提高抗压强度。例如为了优化摩擦性质可以向热塑性塑料中添加其他填料、例如PTFE、石墨、MOS2。换言之，滑动层可作为材料可以包括纤维增强的塑料或纤维增强的材料。
在另外几个实施例中，滑动层包括预浸渍的纤维。例如预浸渍的纤维可以是所谓的预浸料(英文作“preimpregnated fiber”(预浸渍纤维))。所述预浸渍的纤维可以是所谓的半成品。所述半成品可以由至少一个连续纤维和例如未硬化的纤维基质、热固性塑料或热塑性塑料制成。连续纤维可以被布置成单向层、织物或稀松平纹织物。由此例如可以实现的是，滑动层可以以简单的方式和方法固定在装置上。换言之，例如树脂浸渍的织物层(线)可以被用作摩擦的滑动层。织物层例如可以包括混合织物、例如由PTFE纤维和必要时由塑料制成的增强纤维构成的混合织物。所述混合织物例如可以利用热固性树脂(例如酚醛树脂或环氧树脂)或利用热塑性塑料被浸渍。混合织物例如可以作为可粘附的预浸料或者说作为可粘附的预浸渍纤维安置在例如所述装置的金属基体上、例如滚动体端面或挡边内侧上。预浸渍纤维例如可以通过温度加载、例如加热被硬化，并由此粘接或固定在基体上。换言之，预浸渍的纤维或纤维层要么被粘接要么被固定在滚动体的端面上和/或导引挡边的朝向滚动体的侧壁上。
若干实施例涉及用来制造上述至少一个实施例所述用于滚动轴承的装置的方法。在所述方法中制造所述装置的基体。此外，将滑动层固定在所述装置或者说所述装置的基体上。在此，所述装置的基体可以是滚动轴承的滚动体或导引挡边或内圈和/或外圈。上述部件可以例如由金属材料、例如钢制成。
为了固定滑动层，可以例如将滑动层粘接在所述装置上。其他用于将滑动层安装或固定在装置上的可能性可以是涂装或喷涂。此外，滑动层还可以例如通过装配注塑方法或借助装配注塑固定或安装在所述装置上。
在另外几个实施例中，滑动层为了固定在装置上被加热。由此可以实现滑动层的简单的装配。滑动层有时可以包括纤维。所述纤维可以被树脂预浸渍。在加热时树脂被液化并产生粘接作用。由此可以将滑动层固定在装置的基体上。此外，滑动层有时还可以包括半成品，所述半成品具有至少一种连续纤维和未硬化的热固性塑料基质。该塑料基质则可以在固定在装置上或加热装置时被硬化。换言之，滑动层可以是预浸渍的纤维(预浸料)，所述预浸渍的纤维借助加热被固定在装置上并在该处被硬化。
附图说明
以下结合附图所示的实施例更详细地描述其他有利的设计方式，然而并不限于所述实施例。在附图中：
图1示出外圈和内圈的横截面的示意图，所述内圈和外圈按照本发明的一种实施例作为用于滚动轴承的装置；
图2示出滚动体的横截面的示意图，所述滚动体按照本发明的另一种实施例作为用于滚动轴承的装置；
图3示出按照本发明一种实施例的用来制造用于滚动轴承的装置的方法的示意图。
具体实施方式
在以下对附图的描述中，相同的附图标记表示相同或类似的部件。此外，总结性的附图标记用于那些在实施例或附图中多次出现、然而关于其一个或多个特征进行总体描述的部件和物体。利用相同或总结性的附图标记表示的部件或物体可以在单个、多个或所有技术特征方面、例如其尺寸方面被实施为相同的，然而也可以被实施为不同的，只要未从描述中得到不同明示或暗示即可。
图1示出按照本发明一个实施例作为用于滚动轴承的装置的外圈和内圈的横截面的示意图。
图1示出用于滚动轴承的装置1。滚动轴承包括至少一个滚动体3、例如在图2中所示。滚动体3具有端面5。滚动轴承还包括内圈7和外圈9。轴承圈7、9中的至少一个具有导引挡边11和13。在导引挡边11或13的朝向滚动体的侧面15与滚动体的端面5之间可能会出现滑动摩擦。装置1具有基体17或19或21。基体17(图2)、19或21包括材料。此外，装置还包括滑动层23。滑动层23包括材料，所述材料具有比装置1的基体17、19或21的材料更小的摩擦系数值。
在图1的实施例中，装置1具有内圈7。所述内圈7具有一个导引挡边13和另一个导引挡边30。在内圈7与外圈之间的区域32中可以容纳滚动体、例如图2所示的滚动体3。有时在该区域中也可以容纳没有滑动层的滚动体。内圈7作为装置1在其导引挡边13或朝向区域32的侧面15上具有滑动层28。所述滑动层28例如通过粘接固定在导引挡边15上。类似地，导引挡边30在朝向区域32的侧面34上也具有滑动层26。
在另一种实施例中，装置1可以是图1所示的外圈9。所述外圈9在其导引挡边11或者说朝向区域32的一侧和一面15上具有滑动层27。此外，外圈9在另一导引挡边36或者说朝向区域32的侧面34上也具有滑动层25。
在图1中仅示出了内圈7和外圈9的部分，内圈和外圈位于滚动轴承的中轴线M的一侧。滑动层25、26、27和28可以被设计为例如环形的。滑动层25、26、27和28例如可以仅区段性地沿侧面15或34布置。滑动层28可以具有厚度d。在此，厚度d是滑动层在远离导引挡边13的侧面15延伸的方向上的尺寸。类似地，滑动层25、26和27也具有厚度。所述厚度可以在0.1mm至1.0mm之间。
在若干实施例中，装置还可以包括内圈7和外圈9。
图2示出作为用于滚动轴承的装置的一个实施例的滚动体的示意性横截面图。
此外，装置1还可以被设计为滚动体3，如图2所示。为此，滑动层23可以固定在滚动轴承的滚动体3的基体17的端面5上。此外，滚动体3还具有滑动层24，所述滑动层布置在与端面5对置的端面34上。
在其他未示出的实施例中，滚动体可以仅在一个端面或一侧上具有滑动层。
在图2的该实施例中，滚动体3的端面朝向轴向方向。滑动层17可以具有厚度d。在此，所述厚度d是滑动层在远离装置或者说滚动体3的基体17延伸的方向上的尺寸。厚度d可以为0.1mm至1.0mm之间、例如0.5mm。滑动层23可以被设计为圆环片的形式。滑动层23具有开口35。所述开口35与滚动体3的旋转轴线m中心对准地布置。例如外径D可以等于滚动体3的直径。
在其他未示出的实施例中，滑动层23或24可以具有比滚动体3的直径更小的直径。补充地或可选地，没有开口35的滑动层例如可以被设计为圆盘的形式。在其他未示出的实施例中，滑动层25至28可以具有比端面15或34更小的直径。换言之，滑动层25至28也可以沿周向上和/或沿径向仅区段性地布置在侧面15或34上。
根据该实施例的滚动轴承可以例如具有内圈7并具有外圈9。例如所述内圈和多个滚动体被设计为不带滑动层。此外，滚动轴承还可以具有带有滑动层的内圈7和不带滑动层的外圈和不带滑动层的滚动体3。在另外几个实施例中，滚动轴承可以具有带有滑动层的外圈9和带有滑动层的内圈7。在区域32中可以容纳多个不带滑动层的滚动体。在另外几种实施例中，滚动轴承可以具有分别带有滑动层的外圈9和内圈7。在区域32中可以容纳多个带有滑动层的滚动体3。
换言之，滚动轴承可以在导引挡边和/或滚动体的端面上具有由塑料制成的滑动层，以便例如在轴向负载情况下使端面的滚子磨损和挡边磨损最小化。
图3示出用来制造根据实施例的用于滚动轴承的装置的方法。
在该方法中制造基体40。此外，将滑动层固定在基体上41。可以制备或提供分别具有导引挡边的内圈、外圈或滚动体，作为装置的基体。这些部件例如可以由金属材料、例如钢、铝、黄铜等制成。可以在所述基体上固定滑动层。滑动层例如可以借助粘接、涂装或通过装配注塑方法被固定。此外，例如当滑动层被设计为预浸渍的纤维时，滑动层可以通过加热被固定在装置的基体上。
根据实施例的装置可以被应用在任何类型的滚动轴承中、例如带有挡边的滚动轴承中，例如圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承(例如CRB或TRB)或用于轨道车辆(铁路)的滚动轴承中。
对于以多种不同的设计方式实现实施例来说，以上描述、以下权利要求以及附图所公开的实施例以及其各个技术特征既可以单独地也可以任意组合的方式具有意义并被实施。
附图标记清单
1 装置
3 滚动体
5 端面
7 内圈
9 外圈
11 导引挡边
13 导引挡边
15 侧面
17 基体
19 基体
21 基体
23 滑动层
24 滑动层
25 滑动层
26 滑动层
27 滑动层
28 滑动层
30 导引挡边
32 区域
34 侧面
35 开口
36 端面
40 制造
41 固定
M 中轴线
d 厚度
D 直径
M 滚动轴承的旋转轴线

Claims (9)

1.一种用于滚动轴承的装置(1)，其中，所述滚动轴承包括至少一个滚动体(3)，其中，所述滚动体(3)具有至少一个端面(5)，并且其中，所述滚动轴承具有内圈(7)和/或外圈(9)，其中，所述内圈和外圈(7、9)其中至少一个具有导引挡边(11、13)，其中，在所述导引挡边(11、13)的朝向所述滚动体(3)的侧面(15)与所述端面(5)之间会出现滑动摩擦，其中，
所述装置(1)包括由材料制成的基体(17)；并且
所述装置(1)包括滑动层(23)，所述滑动层固定在所述端面(5)与所述侧面(15)之间，其中，所述滑动层(23)包括与所述装置(1)的基体(17)的材料相比具有更小的摩擦系数值的材料，其中，所述滑动层(23)具有0.1mm至1.0mm的厚度(d)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是所述滚动体(3)和/或内圈(7)和/或外圈(9)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述滑动层(23)包括至少一种纤维。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述滑动层(23)包括塑料。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述滑动层(23)具有圆盘或圆环片的形状。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述滑动层(23)包括填料，以便改善滑动特性。
7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述滑动层(23)包括预浸渍的纤维。
8.一种用来制造根据权利要求1至7中任一项所述的用于滚动轴承的装置(1)的方法，其包括：
制备(40)所述装置的基体；
将滑动层固定(41)在所述装置的基体上。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述滑动层(23)被加热，以便固定在所述装置(1)上。
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