專利名稱：滾動軸承和用于該軸承的保持架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動軸承，尤其是深溝槽類型的球軸承，其用于高速轉(zhuǎn)動和高溫場合。特別地，本發(fā)明涉及提供球體之間的正確的圓周間隔的球體保持架。
背景技術(shù)：
由合成材料制成的用于滾動軸承的球體保持架是已知的，其包括用于罩住球體的 承窩。承窩由成對安置的爪分隔開，與臺肩相對。這樣的保持架在很多場合是完全令人滿意 的。但是，在遇到與高的操作溫度有關(guān)的速度和加速度非常大的情形下的場合，這種類型的 保持架導(dǎo)致許多問題。例如，對用于多板離合器以及對Fl類型的賽車就會是這種情形。在 離合器接合的情況下，軸承的兩個座圈以相同的速度在相同方向以19，OOOrpm數(shù)量級的速 度轉(zhuǎn)動。那么，在座圈、滾動部件和保持架之間沒有相對運動。但是，在換檔順序(離合器 脫離/接合)過程中，在大約40毫秒的范圍內(nèi)，軸承的內(nèi)座圈相對于外座圈慢可能9000rpm 的速度差，然后再次加速以再次達到等于外座圈的轉(zhuǎn)動速度的轉(zhuǎn)動速度，這全部是在200°C 至|J 250°C數(shù)量級的溫度下。在這樣的速度和這樣的溫度下，合成材料制成的球體保持架由于離心力而趨于呈 圓錐形狀。這是所謂的“蘑菇狀”。事實上，由于離心力，保持架受到趨于使其變形的應(yīng)力， 主要在徑向方向，并通過在剛度較小的側(cè)面也就是罩住球體的承窩的開口側(cè)面上增大其直 徑而將其變?yōu)閳A錐形狀。該變形現(xiàn)象甚至?xí)訍毫?，因為這些保持架是由合成材料制成 的，而所述合成材料在高溫下具有被軟化的趨勢。當(dāng)然，這樣的變形能夠具有對滾動軸承的正確操作有害的后果。特別地，在已知類 型的保持架中，它們導(dǎo)致保持架和軸承的外座圈的孔之間的接觸的危險。歐洲專利申請ΕΡ-Α-0，304，872描述了一種設(shè)計為經(jīng)得起高溫的球軸承保持架， 球體在深溝槽外座圈中運動。所述的保持架是由碳制成的。它是包括承窩的固體環(huán)的形式， 其中所述承窩出現(xiàn)在從保持架的邊緣之一切掉的區(qū)域中。切掉的區(qū)域的寬度稍微小于球體 的直徑，以使得它們正確地保持在承窩內(nèi)部。這樣的保持架是昂貴的并且由于其固體結(jié)構(gòu) 所致的慣性而不適于高的速度和高的加速度。此外，用碳來構(gòu)造這樣的保持架使得其相對 易碎并且對沖擊敏感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決這些問題，并提供保持架以及與該保持架配合的滾動軸承， 其能夠盡可能高效地在高溫下以高的速度和高的加速度操作。特別地，本發(fā)明的保持架設(shè)計為以便減小由于離心力所致的扭曲或者變形，以及 使得不存在變形的危險，這些變形對與保持架配合的滾動軸承的正確操作具有負面影響。最后，本發(fā)明的一個目的還在于提供一種具有與保持架配合的球軸承以及用于該 軸承的保持架，其易于制造并且更便宜。在一個實施例中，滾動軸承包括外座圈和內(nèi)座圈，在外座圈和內(nèi)座圈之間安裝有至少一排由環(huán)形整體形狀的保持架保持的球體。保持架具有環(huán)形臺肩，該臺肩通過凸出部 分軸向延伸，在凸出部分之間限定用于球體的承窩，該球體徑向地位于保持架的兩側(cè)上。保 持架由金屬制成。與球體之一配合的每個承窩的表面由具有徑向定向的軸的一假想圓柱體 限定，并通過在與臺肩相對的側(cè)面上軸向界定保持架的平面進行切割，以使得形成承窩的 軸向開口，該開口的寬度小于球體的直徑。上述假想圓柱體的直徑稍微大于球體的直徑，以 使得球體與承窩的接觸面積為大致減小的一個點。優(yōu)選地，保持架的臺肩的徑向厚度大于所述凸出部分的自由端的徑向厚度。這樣，與保持架的臺肩相對的關(guān)鍵區(qū)域，包括凸出部分和承窩，重量減輕但維持在足夠的剛度。此外，保持架的材料主要向著保持架的旋轉(zhuǎn)中心集中，在高速轉(zhuǎn)動下，保持架 的關(guān)鍵區(qū)域的徑向變形因此明顯減小。此外，與軸承的外座圈的孔接觸的危險被消除。使用金屬保持架使得更可能不會產(chǎn)生由合成物材料制成的保持架會遇到的耐熱 性問題。優(yōu)選地，當(dāng)軸承靜止時，凸出部分的外徑小于臺肩的外徑，并且當(dāng)軸承運轉(zhuǎn)時大于 與通過球體的中心進行描述的圓的直徑對應(yīng)的軸承的原始直徑。當(dāng)軸承高速轉(zhuǎn)動時，在由 于離心力所致的保持架的凸出部分的徑向變形的過程中，球體和保持架的承窩之間的接觸 區(qū)域趨于移動到更靠近球體的中心。這樣的結(jié)果是球體在高速下更好的性能。優(yōu)選地，所述凸出部分的軸向長度小于球體的直徑。承窩的軸向開口的寬度能夠在球體的直徑的92%和97%之間。這樣，球體被容納 在開口的圓柱承窩中，限定承窩的內(nèi)壁的圓柱體的直徑稍微大于球體的直徑。球體一旦安 裝在承窩中就從承窩的開口軸向凸出。球體保持在承窩中并能夠通過保持架的凸出部分的彈性變形而被插入在承窩中。為了有利于這樣的彈性變形，所述凸出部分能夠在承窩之間有利地具有軸向縫槽 或者切口。這樣，凸片形成在承窩的軸向開口的每個側(cè)面上。當(dāng)保持架相對于球體軸向卡 合就位時，這些凸片能夠在圓周方向非常小的彎曲，不超過材料的彈性極限，然后返回到它 們的初始位置以將球體軸向地保持在保持架中?？p槽或者切口能夠例如延伸過所述凸出部分的軸向長度的20%和60%之間的軸 向長度，優(yōu)選大約50%。保持架能夠布置在軸承內(nèi)座圈周圍，在保持架和所述座圈之間有利地具有0. 1和 0. 4毫米之間的徑向間隙，優(yōu)選地在0. 1和0. 2毫米之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于滾動軸承的球體的保持架包括環(huán)形臺肩，該臺肩通 過凸出部分軸向延伸，在該凸出部分之間限定用于球體承窩，球體徑向地位于保持架的兩 側(cè)上。保持架由金屬制成。設(shè)計來與球體之一配合的每個承窩的表面由具有徑向定向的軸 的一假想圓柱體限定，并被軸向界定在臺肩相對側(cè)上的保持架的平面切割，從而形成承窩 的軸向開口，該開口的寬度小于假想圓柱體的直徑。優(yōu)選地，臺肩的徑向厚度大于所述凸出部分的自由端的徑向厚度。所述凸出部分的軸向長度優(yōu)選地小于所述假想圓柱體的直徑。所述凸出部分在承窩之間有利地具有軸向縫槽或者切口，從而有利于通過凸出部 分的彈性變形將球體插入到承窩中。臺肩和凸出部分優(yōu)選地通過圓形部分連接。
不管什么情況，選擇用于保持架的材料可以是銅合金，例如青銅，尤其是CuSnSP， 或者黃銅，尤其是CuZn40MnlPb。這樣，在鋼球上以及在保持架所在的軸承的內(nèi)座圈的圓柱軸承表面上獲得低的摩 擦系數(shù)。對于保持架的結(jié)構(gòu)，還可以使用鋼，尤其是AMS6415型的。球體和軸承的內(nèi)座圈之 間的摩擦系數(shù)可以通過在保持架的表面上涂布金屬潤滑劑例如包含銀的涂層而有利地得 以減小。這樣的保持架可以由環(huán)形的粗鍛的片制成，或者通過將導(dǎo)管切割成段而獲得。那 么，徑向孔被直接鉆穿以形成承窩的內(nèi)表面。各個直徑和面能夠通過轉(zhuǎn)動進行機加工。承 窩之間的縫槽和切口能夠通過磨削獲得。


本發(fā)明將從作為非限定性例子進行描述并通過附圖進行示例的詳細實施例的研 究得到更好的理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的滾動軸承的截面視圖，示出靜止或者以低速轉(zhuǎn)動的軸承；圖2同樣以截面視圖示出用于根據(jù)本發(fā)明的軸承的保持架；圖3以透視圖示出圖2中的保持架；以及圖4是類似于圖1的截面視圖，示出以高速轉(zhuǎn)動的軸承。
具體實施例方式首先參照圖1，所示的滾動軸承，其示出在靜止?fàn)顟B(tài)或者以低速轉(zhuǎn)動，沒有由于離 心力導(dǎo)致的變形，包括外座圈1和內(nèi)座圈2。在兩個座圈1、2之間安裝有一排由環(huán)形總體形 狀的保持架4保持的球體3。球體3在分別在內(nèi)座圈2的外表面5中以及在外座圈1的孔 6中形成的環(huán)形形狀的深的軸承軌道上滾動。滾動軸承通過兩側(cè)的密封7而免遭外部沖擊， 所述密封具有大致環(huán)形板形狀，在孔側(cè)上具有兩個密封唇部8和9，該唇部在操作中在它們 之間形成窄的通道以及圓柱表面10，該圓柱表面是內(nèi)座圈2的一體的部分，并且其外徑小 于內(nèi)座圈2的外徑。每個密封7的外周邊具有彈性邊緣11，其能夠卡入在外座圈1的孔的 側(cè)邊中形成的凹槽12中。密封7由模制到內(nèi)部加強板13上的柔性合成材料制成。環(huán)形保持架4布置在內(nèi)座圈2的外圓柱表面周圍，在一方面臺肩16和凸出部分18 的內(nèi)表面16b和18b與內(nèi)座圈2的外表面之間具有0. 1至0. 2毫米數(shù)量級的徑向間隙14。保持架4是由金屬制成。此外，如在圖2和3中能夠更清楚地看出的，保持架包括 一系列均勻分布在其周邊并安置來接收球體3的承窩15。在與承窩15相對的側(cè)面上，保持 架4具有環(huán)形臺肩16。承窩15徑向呈現(xiàn)在保持架4的任一側(cè)上。每個承窩15由具有穿過球體3的中心 0的徑向定向的軸XX’的一假想圓柱體進行限定，并通過在與臺肩16相對的側(cè)面上軸向界 定保持架4的平面切割。該平面的路徑通過凸出部分18的自由端17示出，所述凸出部分 通過圓形部分19連接到臺肩16 (見圖1和2)。臺肩16的徑向厚度大于凸出部分18的自 由端的徑向厚度，這能夠在附圖中清楚地看出。靠近凸出部分18的保持架4的外徑，在圖2中標(biāo)注為D1,是在兩個極限之間。它首先小于在圖1中標(biāo)注為D的臺肩16的外徑。此外，凸出部分18的直徑D1大于在圖1中標(biāo) 注為Dp的原始直徑，該原始直徑對應(yīng)通過球體3的中心進行描述的圓的直徑。每個承窩15 和對應(yīng)的球體3之間的接觸區(qū)域包括位于球體的赤道面并靠近凸出部分18的外表面18a 的連接處。如從圖1能夠看出的，臺肩16的外徑D使得在臺肩的外表面16a和外座圈1的 孔之間保留有相對大的間隙，其標(biāo)注為20。在凸出部分18的外表面18a和外座圈1的孔之 間保留大很多的間隙，以使得當(dāng)凸出部分18由于離心力而變形時，在這些部分18和外座圈 1的孔之間沒有接觸。界定用于保持球體3的承窩15的凸出部分18布置為以使得盡可能多的材料向著 保持架4的轉(zhuǎn)動中心聚集。凸出部分18的較大的部分布置在關(guān)于球體3的中心0的內(nèi)側(cè) 上。此外，環(huán)形保持架4的總體結(jié)構(gòu)，包括其臺肩16和其凸出部分18，產(chǎn)生特別輕的保持 架，同時保持適當(dāng)?shù)膭偠?。凸出部?8的軸向長度小于限定承窩15的假想圓柱體的直徑和球體3的直徑， 如從圖1可以看出的，其中凸出部分18的自由外邊緣17被球體3擋住，如圖中所示的。如 前所述的，承窩15由假想圓柱體進行限定，并被對應(yīng)保持架4的外邊緣的平面切割，從而具 有這樣的結(jié)構(gòu)，即向著外面開口并且在所示例子中由大致270°的圓弧形成。承窩15的保 持的軸向開口具有在圖2中標(biāo)注為1的寬度，該寬度稍微小于球體3的直徑，以便通過將球 體3卡合就位在各自的承窩15中而允許將球體插入在承窩15中，或者將保持架4安裝在 一排球體3上。軸向開口 1的寬度可以為例如球體3的直徑的92%和97%之間?？赏ㄟ^凸出部分18的柔性而進行安裝。為了改善該柔性，如在示出的例子中，設(shè) 置軸向切口 21。切口 21從部分18的自由外邊緣17延伸到包含限定承窩15的假想圓柱體 的軸的平面附近，其對應(yīng)凸出部分18的軸向長度的大約20%到60%。切口 21分隔開兩個 凸片或者爪22，該凸片或爪的每一個形成承窩15的一個邊緣和切口 21的一個邊緣。當(dāng)保 持架4被軸向卡合就位在球體3上時，凸片22可以在圓周方向彈性彎曲，然后返回到正常 位置以在球體3上提供保持架4的相對的軸向保持。切口 21，其具有一定寬度，可以通過較 小寬度和類似長度的縫槽進行替換。圖4，其中相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，示出在高速操作過程中凸出部分 18所在的位置。凸出部分18由于離心力經(jīng)受微小的變形。限定承窩的假想圓柱體的軸 YY'相對于徑向軸XX'具有一角度α。球體3的赤道平面和保持架4的圓柱承窩之間的 接觸區(qū)域已經(jīng)通過移動為更靠近內(nèi)表面18b而向著承窩的中心移動。球體和保持架之間的力的傳遞因此得以改善。這樣的結(jié)果是根據(jù)本發(fā)明的保持架 的構(gòu)型不僅由于凸出部分的小的徑向尺寸減小了高速下的變形，而且保證了高速下球體和 保持架之間的令人滿意的接觸。根據(jù)本發(fā)明的保持架因此可以在高速下正確地操作并還能 夠經(jīng)得起強大的角加速度。在示出的例子中，保持架4是由銅合金例如青銅或者黃銅制成的。這些材料具有 在鋼球上的摩擦系數(shù)小的優(yōu)點。例如，可以是青銅CuSn8P或者黃銅CuZn40MnlPb，其在高速 度、高加速度和高溫下場合是令人滿意的 。這樣，一方面，在保持架和球體之間獲得降低的 摩擦，另一方面，在保持架和內(nèi)座圈的圓柱部分之間獲得降低的摩擦。由鋼制成的保持架同 樣能夠被使用，例如符合AMS 6415規(guī)格的鋼，其摩擦系數(shù)可以通過金屬防摩涂層例如銀涂 層得以降低。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，獲得具有球體保持架的滾動軸承，其不僅輕而且耐用，并且對由于離心力所致的變形不是非常敏感，并能夠經(jīng)得起高速度、高加速度和高溫。
權(quán)利要求
一種類型的滾動軸承，包括外座圈(1)和內(nèi)座圈(2)，在所述外座圈(1)和所述內(nèi)座圈(2)之間安裝有至少一排由環(huán)形整體形狀的保持架(4)保持的球體(3)，該保持架具有環(huán)形臺肩(16)，該臺肩通過凸出部分(18)軸向延伸，在所述凸出部分(18)之間限定用于所述球體的承窩(15)，該球體徑向地位于保持架的任一側(cè)上，其特征在于，該保持架是由金屬制成，并且與所述球體之一配合的每個承窩(15)的表面由具有徑向定向的軸的假想圓柱體限定，并被在臺肩(16)的相對側(cè)面上軸向界定所述保持架的平面切割，以便形成所述承窩的軸向開口，該開口的寬度小于所述球體的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述保持架的所述臺肩(16)的徑向厚度大 于所述凸出部分(18)的自由端的徑向厚度。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，當(dāng)軸承靜止時，所述凸出部分(18) 的外徑(D1)小于所述臺肩(16)的外徑(D)，并且當(dāng)軸承運轉(zhuǎn)時大于軸承的原始直徑(Dp)， 該原始直徑(Dp)對應(yīng)通過所述球體(3)的中心描述的圓的直徑。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，所述凸出部分(18)的軸向長度小于 所述球體的直徑。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，所述承窩(15)的軸向開口的寬度是 在所述球體的直徑的92%和97%之間。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，所述凸出部分(18)在所述承窩(15) 之間具有軸向縫槽或者切口(21)。
7.如權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，所述縫槽或者切口(21)延伸過所述凸出部 分(18)的軸向長度的20%和60%之間的軸向長度。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，所述凸出部分(18)通過圓形部分 (19)進行連接。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，所述保持架布置在所述軸承的內(nèi)座 圈周圍，在所述保持架(4)和所述座圈(2)之間具有在0. 1毫米和0. 4毫米之間的徑向間隙。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的軸承，其特征在于，該保持架是由選自銅合金，例如青 銅，特別地CuSn8P，或者黃銅，特別地CuZn40MnlPb和鋼，特別地AMS6415類型的材料制成， 如果必要的話，所述材料設(shè)置有防摩涂層例如含有銀的涂層。
11.一種用于滾動軸承的球體的保持架，包括通過凸出部分(18)軸向延伸的環(huán)形臺肩 (16)，在該凸出部分(18)之間限定用于球體的承窩(15)，該球體徑向地位于保持架的任 一側(cè)上，其特征在于，該保持架是由金屬制成并且設(shè)計來與所述球體之一配合的每個承窩 (15)的表面由具有徑向定向的軸的假想圓柱體進行限定，并被在所述臺肩(16)的相對側(cè) 上軸向界定所述保持架的平面切割，以便形成所述承窩的軸向開口，該開口的寬度小于所 述假想圓柱體的直徑。
12.如權(quán)利要求11所述的保持架，其特征在于，所述臺肩(16)的徑向厚度大于所述凸 出部分(18)的自由端(17)的徑向厚度。
13.如權(quán)利要求11或12所述的保持器，其特征在于，所述凸出部分(18)的所述軸向長 度小于所述假想圓柱體的直徑。
14.如權(quán)利要求11-13之一所述的保持架，其特征在于，所述凸出部分具有在所述承窩(15)之間的軸向縫槽或者切口(21)。
15.如權(quán)利要求11-14之一所述的保持架，其特征在于，所述臺肩(16)和凸出部分 (18)通過圓形部分(19)進行連接。
16.如權(quán)利要求11-15之一所述的保持架，由選自銅合金例如青銅，特別地CuSnSP，或 者黃銅，特別地CuZn40MnlPb，以及鋼，特別地AMS6415類型的材料制成，如果必要的話，在 所述材料上設(shè)置有防摩涂層例如含有銀的涂層。
全文摘要
一種用于滾動軸承的球體的保持架，包括環(huán)形臺肩(16)，其通過凸出部分(18)軸向延伸，在該凸出部分之間限定用于球體的承窩(15)，球體徑向地呈現(xiàn)在保持架的任一側(cè)上。保持架由金屬制成，每個承窩(15)的表面設(shè)計來與一個球體協(xié)作并由具有徑向定向的軸的假想圓柱體限定，以及被在與臺肩(16)相對的側(cè)面上軸向界定保持架的表面切割，以便形成承窩的軸向開口，該開口的寬度小于所述假想圓柱體的直徑。
文檔編號F16C33/41GK101821522SQ200880108495
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者亞歷山大·曼塞厄, 弗朗西斯·克勞德, 艾伯托·弗拉, 讓-瑪麗·格拉德, 阿梅爾·L·多耶 申請人:Skf公司