專利名稱：斜置滾子軸承，特別是多列的球形滾子軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分特征所述的斜置滾子軸 承，并且，它可特別有利在用于支承具有軸向和徑向的瞬時負(fù)載的軸 或者套筒的兩列或四列的球形滾子軸承中實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在滾動軸承技術(shù)中專業(yè)人士普遍已知，具有軸向和徑向的瞬時負(fù) 載的軸或者套筒的支承大多是通過斜置滾子軸承進(jìn)行的，該斜置滾子 軸承由于高負(fù)荷，在各種情況下是作為兩個相對安裝以及在軸向上預(yù) 緊的圓錐滾子軸承構(gòu)成的。對于出現(xiàn)高的軸向力，該圓錐滾子軸承構(gòu) 成有一個大的壓力角，并且負(fù)責(zé)所支承的軸的一個高的剛性。為了達(dá) 到最理想的軸承運動學(xué)，該圓錐滾子軸承是這樣設(shè)計構(gòu)造的，即圓錐 滾子的縱軸線基本上與各自的壓力角軸線成直角地設(shè)置，并且圓錐滾 子的錐角以及軸承環(huán)內(nèi)的滾道的定位角是這樣確定大小的，即一個包 圍圓錐滾子的包絡(luò)錐以其錐頂準(zhǔn)確設(shè)置在軸承縱軸線的一個點上，圓
錐滾子縱軸線和軸承縱軸線也相交在該點上。由此可以達(dá)到不但圓 錐滾子而且它的滾道都在它們的全寬上受到均勻的負(fù)荷。
因為在這樣的圓錐滾子軸承中，由于它在圓錐滾子的端面和軸承 邊緣的導(dǎo)向面之間的預(yù)緊而產(chǎn)生一個滑動摩擦，通過該滑動摩擦，在 圓錐滾子和軸承邊緣上產(chǎn)生磨損，通過DE 198 39 481 Al提出建議， 上述圓錐滾子軸承由可單側(cè)負(fù)載的兩列串聯(lián)的斜置球軸承取代，它們 彼此以O(shè)形布置安裝。該串聯(lián)的斜置球軸承基本上由一個軸承外環(huán)和 一個軸承內(nèi)環(huán)以及設(shè)置在軸承環(huán)之間的大量滾珠組成，這些滾珠成兩 列以不同的分度圓直徑高度位錯地并排設(shè)置，并且通過兩個分開的軸 承保持架將每列滾珠在圓周方向上以均勻的距離相互保持。軸承外環(huán) 在此是設(shè)計為帶有兩個相鄰的溝狀滾道，它們在共同的壓力角軸線上
和兩個同樣相鄰的溝狀滾道設(shè)置在軸承內(nèi)環(huán)的外面中。^^一列滾珠以 其滾動面在這些滾道上滾動，其中，帶有較大的分度圓直徑的一列滾 珠比帶有較小的分度圓直徑的一列滾珠具有更大的直徑。通過使用這 種串聯(lián)的斜置球軸承取代圓錐滾子軸承期望達(dá)到，由于從現(xiàn)在起在滾 珠和滾道凸肩之間下降的滑動摩擦而產(chǎn)生一個顯著更微小的摩擦力 矩，通過該力矩降低了軸承的磨損和溫度，并且改善了它的效率。
盡管如此，這種圓錐滾子軸承通過兩列串聯(lián)的斜置球軸承的替代，
在實踐中還是被證明為不利的這種串聯(lián)的斜置球軸承通過并排設(shè)置 的用于滾珠的滾道，以及通過用于達(dá)到必要承載負(fù)栽的滾珠較大直徑， 與圓錐滾子軸承比較，要求一個擴大的軸向安裝空間。此外這種串聯(lián) 的斜置球軸承比圓錐滾子軸承還要具有更高的承載負(fù)載，因此軸承支 承部位的昂貴改變是必要的，這使得各組成部件的制造成本以不利的 方式被提高。此外，這種兩列的串聯(lián)斜置球軸承，相對于圓錐滾子軸 承，特別因為必須應(yīng)用兩個軸承保持架，造成軸承制造時提高的加工 消耗和材料消耗，以至于其制造成本同樣提高。在軸承運動學(xué)方面， 這種串聯(lián)的斜置球軸承也已經(jīng)證明為不是最理想的，因為在應(yīng)用兩列 所采用的大滾珠情況下，產(chǎn)生一個與其直徑相切的包絡(luò)錐，包絡(luò)錐的 錐頂明顯偏離于兩個并排設(shè)置的滾珠的與壓力角軸線成直角的橫軸線 和軸承縱軸線的交點。
為了避免這些缺點，因此通過在本專利申請的申請時刻還沒有公 布的申請?zhí)枮?0 2005 014 556.6德國專利申請建i義在一個兩列的斜 置滾子軸承中，代替滾珠，使每列的滾動體都構(gòu)成為分別帶有兩個對 稱地從一個球體基本形狀削平的以及相互平行設(shè)置的側(cè)面的球形滾 子，并且這兩列與在帶有不同分度圓直徑的串聯(lián)斜置球軸承中相似地 高度位錯地并排設(shè)置。在較大的分度圓上的那列球形滾子比在較小的 分度圓上的那列球形滾子在其球體基本形狀方面又具有 一個較大的直 徑，并且兩列的球形滾子通過它們的滾動面在軸承外環(huán)和軸承內(nèi)環(huán)中 的各兩個相鄰的溝狀滾道中滾動。球形滾子的滾道在此具有相互平行 伸展的壓力角軸線，并且這樣彼此鄰接地設(shè)置，即每列的相應(yīng)鄰接的
球形滾子以其相互面對的側(cè)面直接并排設(shè)置，并且互相引導(dǎo)。通過應(yīng) 用球形滾子作為滾動體， 一個這樣的斜置滾子軸承相對于多列的斜置
球軸承尤其應(yīng)該是通過一個最小軸向和徑向的安裝空間，以及通過 一個相等或者提高的承栽性，并且通過為兩列使用一個一體的軸承保 持架的可能性，在可比的制造成本下表現(xiàn)出色。
但是作為缺點也被證明，所建議的球形滾子軸承在軸承運動學(xué)方 面同樣還不是最理想構(gòu)造，因為如該專利申請的圖2中清楚得出， 各自兩個并排設(shè)置的球形滾子的公共橫向軸線與球形滾子的壓力角軸 線不是成直角伸展的。雖然與兩個球形滾子直徑相切的包絡(luò)錐的錐頂 因此位于軸承縱軸線上，但是盡管如此，明顯水平地偏離于兩個球形
個并排設(shè)置的球形滾子的實際上的橫向軸線的傾斜位置在此是為了 球形滾子的互相面對的側(cè)面或者球形滾子的轉(zhuǎn)動軸線相互具有一個徑 向偏移，通過該偏移使球形滾子在軸承工作中相互不同步地滾動。由 此一方面在各個的球形滾子對之間產(chǎn)生摩擦，另一方面軸承保持架在
球形滾子的導(dǎo)引中受到高的應(yīng)力，以至于增大熱量的形成，并且提高 轉(zhuǎn)動體和軸承保持架上的磨損，并且從而導(dǎo)致軸承的提前失效。

發(fā)明內(nèi)容
從已知的現(xiàn)有科技的解決方案的上述缺點出發(fā)，因此本發(fā)明基于 的目的是，設(shè)計一種斜置滾子軸承，特別是多列的球形滾子軸承，在 此避免兩個并排設(shè)置的球形滾子的相互面對的側(cè)面或者轉(zhuǎn)動軸線的徑 向偏移，并且其特色在于，相互同步滾動的球形滾子和由此減少的磨 損和提高的壽命。
依照本發(fā)明，上述任務(wù)在按權(quán)利要求1前序部分所述的斜置滾子 軸承中這樣解決，即兩列的相鄰的球形滾子各自設(shè)置在一個公共的、 與滾道的壓力角軸線成直角伸展的轉(zhuǎn)動軸線上，并且具有這樣確定的 直徑和寬度，使所有的與這些球形滾子的直徑相切的包絡(luò)錐以其錐頂 準(zhǔn)確地設(shè)置在公共轉(zhuǎn)動軸線與軸承縱軸線的交點上。
本發(fā)明因此基于這種認(rèn)識，即由圓錐滾子軸承那里已知的包絡(luò)錐-
軸承運動學(xué)，對于所有類型的斜置滾子軸承來說，在軸承負(fù)荷能力、 磨損減少和使用壽命方面是一種優(yōu)化，因此將到目前為止已知的多列 球形滾子軸承進(jìn)行如下匹配，以便將相對于圓錐滾子的其它優(yōu)點用包 絡(luò)錐-軸承運動學(xué)的優(yōu)點來補充。
在從屬權(quán)利2到5中描述了依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的特 征的優(yōu)選設(shè)計方案。
據(jù)此按照權(quán)利要求2，在依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承中，為 了達(dá)到包絡(luò)錐-軸承運動學(xué)所需的、在較小分度圓上設(shè)置的球形滾子的 直徑的確定而規(guī)定，首先較大的分度圓到公共轉(zhuǎn)動軸線和軸承縱軸線 的交點的距離通過以下函數(shù)算出
在軸承尺寸確定的情況下已知為此所需的初始值，因為對于在較 大分度圓上設(shè)置的球形滾子，它的直徑和它的為直徑70%的寬度以及 較大分度圓的直徑和軸承的壓力角針對應(yīng)用場合按結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)定。
由此出發(fā)，按照權(quán)利要求3,依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的 包絡(luò)錐-運動學(xué)可以如下改進(jìn)，即在較小分度圓上設(shè)置的球形滾子的直 徑可以由從射線定理(Strahlensatz )推導(dǎo)出的以下函數(shù)算出
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，n和r2分別為兩列球形滾子的直徑的一半，并且h為從較 大分度圓到公共轉(zhuǎn)動軸線和軸承縱軸線的交點的距離。
按權(quán)利要求4，在依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承中規(guī)定，算出 從較小分度圓到較大分度圓在與壓力角軸線成直角設(shè)置的球形滾子轉(zhuǎn) 動軸線上的距離。在按設(shè)計規(guī)定的、在較小分度圓上設(shè)置的球形滾子 的寬度同樣是它的直徑的70%的情況下，該距離可以通過以下函數(shù)算 出
l2=0.7x (ri+r2)，
因此，球形滾子的寬度的預(yù)定值為它的直徑的至少70%,因為這 樣的寬度在實踐中在軸承的徑向和軸向的承載能力方面被證明是可行
的，并且大約與接觸面相對應(yīng)，傳統(tǒng)深溝球軸承的滾珠與其在軸承環(huán) 內(nèi)的滾道也具有這樣的接觸面。
按權(quán)利要求5,最后依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承還具有以下 的特點，即，在較小分度圓上設(shè)置的球形滾子的側(cè)面設(shè)計成小于在較 大分度圓上設(shè)置的球形滾子的側(cè)面，并且兩列的兩個相鄰的球形滾子 的各自相互面對的側(cè)面相互具有一個微小的距離。通過這個距離避免 兩列的相鄰球形滾子的持久接觸，并且在軸承工作中提前維持了球形 滾子的熱膨脹，但同時保持了球形滾子相對于交疊運動的相互引導(dǎo)功 能。
依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承因此相對于從現(xiàn)有技術(shù)中已知的 斜置滾子軸承具有下述優(yōu)點，即通過應(yīng)用包絡(luò)錐-軸承運動學(xué)不再具有 兩個并排設(shè)置的球形滾子的相互面對的側(cè)面或者轉(zhuǎn)動軸線的徑向偏 移，并且球形滾子因此相互同步地滾動。因此，依照本發(fā)明構(gòu)成的斜 置滾子軸承的特征在于，減少到最小程度的磨損、輕微的保持架負(fù)荷 和提高的使用壽命，并且結(jié)合了常規(guī)的圓錐滾子軸承和多列球形滾子 軸承的優(yōu)點。在此，依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的適用范圍，不 只是限于示例所述的用于支承具有軸向和徑向瞬時負(fù)載的軸或者套筒 的兩列應(yīng)用，而是除了很多其它可能的應(yīng)用以外，還可以以鏡相相反 的雙重布置直接并排擴展到在汽車領(lǐng)域中四列的應(yīng)用或者諸如此類。


下面參考附圖詳細(xì)解釋依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的特別優(yōu)
選的實施例。附圖中
圖1 一個依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的橫剖視圖2 依照本發(fā)明構(gòu)成的斜置滾子軸承的半橫剖面的放大視圖。
具體實施例方式
由圖1中清楚看出， 一個作為兩列的球形滾子軸承構(gòu)成的斜置滾 子軸承l(wèi),它主要是由一個軸承外環(huán)2、 一個軸承內(nèi)環(huán)3、以及許多在 軸承環(huán)2、3之間設(shè)置的并通過一個軸承保持架4在圓周方向上以均勻 距離相互保持的球形滾子5、 6組成。這些球形滾子5、 6是在具有不
同分度圓直徑的兩列7、 8中高度位錯地并排設(shè)置，并且如在圖2中可 見，分別具有兩個對稱地從一個球體基本形狀削平的、相互平行設(shè)置 的側(cè)面9、 lO和ll、 12，其中，在較大分度圓Tw上的列7的^^形滾 子5的直徑山大于在較小分度圓Tk2上的列8的球形滾子6的直徑d2。 此外，兩列7、 8的球形滾子5、 6通過它們的滾動面13、 14各自在兩 個相鄰的、在軸承外環(huán)2的內(nèi)面15中和在軸承內(nèi)環(huán)3的外面16中加 工出的溝狀滾道17、 18、 19、 20中滾動，這些滾道具有相互平行伸展 的壓力角軸線21、 22,并且這樣相互鄰接設(shè)置，即兩列7、 8的各自 相鄰的球形滾子5、 6以其相互面對的側(cè)面10、 ll直接并排設(shè)置。
依照本發(fā)明在這種斜置滾子軸承中新穎的是，兩列7、 8的相鄰球 形滾子5、 6各自設(shè)置在一個公共的與壓力角軸線21、 22成直角伸展 的轉(zhuǎn)動軸線23、 24上，并且具有這樣確定的直徑(h、 d2和寬度b,、 b2，即所有的與球形滾子5、 6在其直徑c^和d2處相切的、并且在圖 1中通過點劃線表示的包絡(luò)錐25、 26通過它們的錐頂27、 28準(zhǔn)確設(shè) 置在公共的轉(zhuǎn)動軸線23、 24和軸承縱軸線29的交點Sr上。
在軸承尺寸確定的情況下，在此對于在較大分度圓T^上設(shè)置的 球形滾子5,按結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)定圖中所示的球形滾子5的直徑d,和為 0.7(h的寬度b!的初始值、較大分度圓Tw的直徑、以及壓力角a，從 而通過以下函數(shù)從這些值確定在較小分度圓上1\2的球形滾子6的直
<formula>formula see original document page 9</formula>
首先可以算出分度圓Tw到公共轉(zhuǎn)動軸線23、 24與軸承縱軸線29 的交點Sr的距萬1"
通過算出的距離1，，接著從以下函數(shù)可以算出在較小分度圓Tk2 上設(shè)置的球形滾子6的直徑d2:<formula>formula see original document page 9</formula>
其中r，和r2,如圖2中所示，分別是兩列7、 8的球形滾子5、 6 的直徑d,和(12的一半。
為了完成包絡(luò)錐-軸承運動學(xué)，然后通過算出的在較小分度圓Tk2 上設(shè)置的球形滾子6的直徑d2，通過以下函數(shù) l2=0.7x ( n+rj
可以算出從較小分度圓1\2到較大分度圓Tw的在球形滾子5、 6 的與壓力角軸線21、 22成直角設(shè)置的轉(zhuǎn)動軸線23、 24上的距離12，
其中，在較小分度圓Tk2上設(shè)置的球形滾子6的0.7d2的寬度b2同樣
按結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)定。
從圖2中最后還可以得出，在較小分度圓1\2上設(shè)置的球形滾子6 的側(cè)面11、 12小于在較大分度圓Tk,上設(shè)置的球形滾子5的側(cè)面9、 IO構(gòu)成，并且兩列7、 8的兩個相鄰的球形滾子5、 6的相應(yīng)彼此面對 的側(cè)面10、 ll彼此具有一個微小的距離，通過該距離避免了兩列7、 8的相鄰的球形滾子5、 6的持久接觸，并且在軸承工作中維持了球形 滾子5、 6的熱膨脹。
附圖標(biāo)記清單
1球形滾子軸承22壓力角軸線
2軸承外環(huán)2523轉(zhuǎn)動軸線
3軸承內(nèi)環(huán)24轉(zhuǎn)動軸線
4軸承保持架25包絡(luò)錐
5球形滾子26包絡(luò)錐
6球形滾子27錐頂
7列3028錐頂
8列29軸承縱軸線
95的側(cè)面SR23、 24和29的交點
105的側(cè)面Tkl較大的分度圓
116的側(cè)面Tk2較小的分度圓
126的側(cè)面35山5的直徑
135的滾動面6的直徑
146的滾動面5的寬度
152的內(nèi)面b26的寬度
163的外面5的半徑
1715中的滾道406的半徑
1815中的滾道a壓力角
1916中的滾道從Tk,到Sr的J 巨萬
2016中的滾道從Tw到Tk2的3巨離
21壓力角軸線
權(quán)利要求
1.一種斜置滾子軸承，特別是多列的球形滾子軸承，它主要由一個軸承外環(huán)(2)和一個軸承內(nèi)環(huán)(3)以及許多在軸承環(huán)(2、3)之間設(shè)置的并通過一個軸承保持架(4)在圓周方向上以均勻的相互距離保持的球形滾子(5、6)組成，所述球形滾子在最少兩個具有不同分度圓直徑的列(7、8)中高度位錯地并排設(shè)置，并且分別具有兩個對稱地從一個球體基本形狀削平的、相互平行設(shè)置的側(cè)面(9、10；11、12)，其中，在較大分度圓(Tk1)上的列(7)的球形滾子(5)的直徑(d1)大于具有較小分度圓(Tk2)的列(8)的球形滾子(6)的直徑(d2)，并且兩列(7、8)的球形滾子(5、6)通過其滾動面(13、14)分別在兩個相鄰的在軸承外環(huán)(2)的內(nèi)面(15)中和在軸承內(nèi)環(huán)(3)的外面(16)中加工出的溝狀滾道(17、18、19、20)中滾動，所述滾道具有相互平行伸展的壓力角軸線(21、22)并且這樣相互鄰接設(shè)置，即兩列(7、8)的各自相鄰的球形滾子(5、6)以其相互面對的側(cè)面(10、11)直接并排設(shè)置，其特征在于，兩列(7、8)的相鄰的球形滾子(5、6)分別在一個公共的與壓力角軸線(21、22)成直角伸展的轉(zhuǎn)動軸線(23、24)上設(shè)置，并且具有這樣確定的直徑(d1、d2)和寬度(b1、b2)，使得所有的與這些球形滾子(5、6)在其直徑(d1、d2)處相切的包絡(luò)錐(25、26)以其錐頂(27、28)準(zhǔn)確地設(shè)置在公共轉(zhuǎn)動軸線(23、24)與軸承縱軸線(29)的交點(SR)上。
2. 如權(quán)利要求1所述的斜置滾子軸承，其特征在于，在軸承尺寸 確定的情況下，對于在較大分度圓(Tkl)上設(shè)置的球形滾子(5)，按 結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)定直徑(dj和為0.7d,的寬度(bj、分度圓(TkJ的直徑以及壓力角(a )，從這些值能通過函數(shù)l產(chǎn)^^算出從分度圓(Tkl)sirm到公共轉(zhuǎn)動軸線(23、 24)與軸承縱軸線(29)的交點(SR)的距離
3. 如權(quán)利要求2所述的斜置滾子軸承，其特征在于，在較小分度 圓(Tk2)上設(shè)置的球形滾子(6 )的直徑(d2)能從函數(shù)r產(chǎn)V,-o.7xn<formula>formula see original document page 3</formula>中算出，其中n和rz分別是兩列(7、 8)的球形滾子(5、 6)的直徑 (d,、 (12)的一半，并且h是從較大分度圓(Tw)到公共轉(zhuǎn)動軸線(23、 24)與軸承縱軸線(29)的交點(Sr)的距離。
4. 如權(quán)利要求3所述的斜置滾子軸承，其特征在于，從較小分度 圓(Tk2)到較大分度圓(Tkl)的在球形滾子(5、 6)的與壓力角軸 線(21、 22)成直角設(shè)置的轉(zhuǎn)動軸線(23、 24)上的距離(12),在按 結(jié)構(gòu)預(yù)先設(shè)定的在較小分度圓(Tk2)上設(shè)置的球形滾子(6)的寬度(b2)為0.7d2的情況下，能夠通過函數(shù)12=0.7>< (ri+r2)算出。
5. 如權(quán)利要求1到4所述的斜置滾子軸承，其特征在于，在較小 分度圓(Tk2)上設(shè)置的球形滾子(6)的側(cè)面(11， 12)設(shè)計成小于 在較大分度圓(Tkl)上設(shè)置的球形滾子(5)的側(cè)面(9, 10),并且 兩列(7、 8)的兩個相鄰的球形滾子(5、 6)的各自相互面對的側(cè)面(10、 11)相互具有一個微小的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種作為多列的球形滾子軸承構(gòu)成的斜置滾子軸承(1)，它主要由一個軸承外環(huán)(2)和一個軸承內(nèi)環(huán)(3)以及許多在軸承環(huán)(2、3)之間設(shè)置的并通過一個軸承保持架(4)以均勻的相互距離保持的球形滾子(5、6)組成，它們在最少兩列(7、8)中高度位錯地并排設(shè)置，并且分別具有兩個對稱地從一個球體基本形狀削平的側(cè)面(9、10；11、12)。兩列(7、8)的球形滾子(5、6)通過它們的滾動面(13、14)分別在兩個相鄰的在軸承外環(huán)(2)的內(nèi)面(15)中和在軸承內(nèi)環(huán)(3)的外面(16)中加工出的溝狀滾道(17、18、19、20)中滾動，所述滾道具有相互平行伸展的壓力角軸線(21、22)，并且這樣相互鄰接設(shè)置，即兩列(7、8)的各自相鄰的球形滾子(5、6)以其相互面對的側(cè)面(10、11)直接并排設(shè)置。依照本發(fā)明，兩列(7、8)的相鄰的球形滾子(5、6)分別在一個公共的與壓力角軸線(21、22)成直角伸展的轉(zhuǎn)動軸線(23、24)上設(shè)置，并且具有這樣確定的直徑(d₁、d₂)和寬度(b₁、b₂)，使得所有的與這些球形滾子(5、6)在其直徑(d₁、d₂)處相切的包絡(luò)錐(25、26)通過它們的錐頂(27、28)準(zhǔn)確地設(shè)置在公共轉(zhuǎn)動軸線(23、24)與軸承縱軸線(29)的交點(S_R)上。
文檔編號F16C19/50GK101375071SQ200780003616
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者G·勞夫, H·德普林, H·霍夫曼, R·艾德洛特 申請人:謝夫勒兩合公司