專利名稱：滾珠軸承座圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承座圈領(lǐng)域，特別是用在深槽滾珠軸承中、在滾珠之 間提供適當(dāng)圓周間隔的合成座圈。本發(fā)明還涉及環(huán)圈以薄片制成的滾動(dòng)軸承 的座圏。
背景技術(shù)：
這些類型的座圈總體具有環(huán)形形狀，帶有球形凹坑，滾珠局部收容在該 凹坑內(nèi)。滾珠借助座圈根部相對(duì)側(cè)上成對(duì)布置的爪而保持在凹坑內(nèi)。球形凹 坑直徑略微大于滾珠直徑，以使在滾珠和凹坑之間保持特定的功能間隙?？?br> 以參照文件JP2002/147463(NSK)的摘要，其中所述的爪的徑向厚度從根部開 始逐漸變薄。
當(dāng)滾動(dòng)軸承高速運(yùn)行時(shí)，離心力使得座圈承受應(yīng)力，該應(yīng)力趨向使所述 座圈變形，主要是沿著徑向變形，并使其成傘狀，也就是說通過增加所述爪 一側(cè)的直徑而使座圈成為錐形。諸如這種變形對(duì)于滾動(dòng)軸承的正確操作具有 不利影響，因?yàn)榘伎舆吘墘壕o滾珠，增大了摩擦力矩并且刮擦潤滑劑，這些 都很快導(dǎo)致軸承潤滑加速退化。還存在以下這種風(fēng)險(xiǎn)爪的端部將接觸軸承 外環(huán)的孔，容易導(dǎo)致座圈過度磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是緩解這些不足。
本發(fā)明的目的是降低座圈相對(duì)著根部的端部的徑向變形，同時(shí)使得所述 座圈更輕。
一種用于滾珠軸承的座圈，包括環(huán)形根部和設(shè)置有爪的基本上軸向的部 分，所述軸向的部分為滾珠限定凹坑并連接到所述根部。所述基本上軸向的 部分在大于或等于凹坑直徑一半的長度上軸向延伸?；旧陷S向的部分，其 外徑小于根部的外徑?；旧陷S向的部分的外徑落在座圈節(jié)距圓直徑減去根 部徑向厚度一半和座圈節(jié)距圓直徑加上根部徑向厚度一半之間的范圍內(nèi)的某處。
"座圈節(jié)距圓直徑"指的是通過限定凹坑的假想球體中心的假想圓的直 徑。座圈節(jié)距圓直徑基本上等于滾動(dòng)軸承節(jié)距圓直徑，就是說連接滾珠中心 的假想圓的直徑。
座圈的基本上軸向的部分因此重量減輕，其徑向厚度較之根部來說減 小，因此帶來座圈原材料成本降低，座圈質(zhì)量和慣性減小。因?yàn)榛旧陷S向 的部分具有明顯的長度，所以重量減輕量很大。由于這種減輕效果，所以在 高速時(shí)，座圈變形程度更小，因此降低了座圈和滾珠磨損。
在一種實(shí)施方式中，基本上軸向的部分至少在其一部分長度范圍內(nèi)具有 小于6°的后角，例如4。。這樣使得以模制合成材料制成的基本上軸向的 部分更容易從模具中脫出。
在一種實(shí)施方式中，基本上軸向的部分在至少等于凹坑直徑60%的長度 范圍內(nèi)軸向延伸。該基本上軸向的部分可以具有小于或等于根部外徑95°/0的外徑。
具有優(yōu)勢的是，基本上軸向的部分的外徑落在座圈節(jié)距圓直徑減去根部 徑向厚度三分之一和座圈節(jié)距圓直徑加上根部徑向厚度三分之一之間的范 圍內(nèi)的某處。
在一種實(shí)施方式中，座圈在根部和徑向部分之間包括連接部。連接部在 小于軸向部分的長度上軸向延伸。該連接部賦予軸向部分更大的徑向剛性。 連接部可以在小于軸向部分長度三分之一的長度上延伸?；旧陷S向的部分 和該連接部可以在凹坑直徑至少 一 半的長度上軸向延伸。
具有優(yōu)勢的是，在根部形成開口，該開口向著根部的至少兩個(gè)面敞開。 該開口可以在兩個(gè)凹坑之間以均等的距離傾斜定位。然后顯著減輕根部重量。
具有優(yōu)勢的是，從軸向部分的外表面形成中空區(qū)域。該中空區(qū)域可以在 兩個(gè)凹坑之間以均等的距離傾斜定位。這樣減輕了軸向部分，因此節(jié)省了材 料并減小了速度引發(fā)的變形。
在一種實(shí)施方式中，該開口和中空區(qū)域互相連通。
在一種實(shí)施方式中，所述基本上軸向的部分包括多個(gè)凹坑之間的凸起。 凸起包括兩個(gè)限定凹坑并連接到根部的分支；在從根部隔開一定距離并從分 支自由端隔開一定距離處連接分支的肋；和位于分支、肋和根部之間的隔件。隔件的徑向厚度可以小于分支的徑向厚度。
在一種實(shí)施方式中，座圈包括填充了玻璃纖維的聚酰胺。 在一種實(shí)施方式中，座圈包括聚醚醚酮。
本發(fā)明還涉及包括滾動(dòng)元件的滾動(dòng)軸承組件，滾動(dòng)元件位于兩條軌道之 間并安裝在座圈的凹坑中。座圈包括環(huán)形根部和基本上軸向的部分，該基本 上軸向的部分設(shè)置有限定所述凹坑并連接到根部的爪。該基本上軸向的部分 在滾動(dòng)元件一部分長度上軸向延伸。該基本上軸向的部分的外徑小于根部的 外徑?；旧陷S向的部分的外徑落在座圈節(jié)距圓直徑減去根部徑向厚度一半 和座圈節(jié)距圓直徑加上根部徑向厚度一半之間的范圍內(nèi)的某處。
在凹坑的邊緣周圍，可以保留等于凹坑內(nèi)側(cè)軸向厚度的軸向厚度，由此 形成肋提供良好的剛性。降低座圈質(zhì)量并增大可用于油脂的空間具有積極的 效果，同時(shí)保持了足夠的剛性，使得座圈徑向變形可以減少。座圈節(jié)省的質(zhì)
量可能為20-30%的數(shù)量級(jí)，例如25%,而徑向變形可以減小約30-40%,例 如35%。利用這種座圈，滾動(dòng)軸承可以用于旋轉(zhuǎn)速度比配合在傳統(tǒng)座圈上的 滾動(dòng)軸承高17%的旋轉(zhuǎn)速度，例如700000ndm,而不是600000ndm, ndm指 的是以rpm表示的轉(zhuǎn)速與以mm表示的滾動(dòng)軸承節(jié)距圓直徑乘積所獲得的速 度因子。ndm是滾珠線性行進(jìn)速率的指標(biāo)。
對(duì)于給定的速度，該座圈還可以以高于傳統(tǒng)軸承所能承受的操作溫度的 操作溫度進(jìn)行操作，這是因?yàn)樽冃螠p小且用于潤滑劑的空間增大。例如，在 玻璃纖維填充的PA-6、 6聚酰胺座圈情況下，操作溫度極限可以從UO。C擴(kuò) 展到150°C。此外，減少制作座圈的材料量對(duì)于降低原材料成本具有顯著效 果。


借助完全作為非限制性示例給出并以附圖示出的若千實(shí)施方式，可以從 研究以下詳細(xì)說明來更好地理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的滾動(dòng)軸承組件的分解透視圖2是圖1所示滾動(dòng)軸承的座圈的透視圖3是穿過圖2所示座圈一個(gè)凹坑的軸向截面局部視圖4基本上穿過圖2所示座圈的軸向部分的軸向截面局部視圖5和6是座圈另一種實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖3和圖4的4見圖；圖7和8是座圈另一種實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖3和圖4的^f見圖9是座圈另一種實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖3的視圖10是圖9所示座圈的透視圖11是座圈另一種實(shí)施方式對(duì)應(yīng)于圖3的視圖12是圖11所示座圈的透視圖13是給定操作條件下，示出了座圏變形作為本發(fā)明的座圈和傳統(tǒng)座 圈相對(duì)于根部的距離的函數(shù)的曲線。
具體實(shí)施例方式
從圖1中可以看出，滾動(dòng)軸承組件包括外環(huán)1;內(nèi)環(huán)2; —列滾動(dòng)元件3， 在本例中為滾珠；用于保持滾動(dòng)元件3圓周間隔的座圈4;和密封板5和6。
外環(huán)1和內(nèi)環(huán)2為深槽型，例如通過^l加工管件的 一部分而形成。外環(huán) 1包4舌柱狀軸向外表面la;相對(duì)的徑向前表面lb和lc;和孔，該孔為滾動(dòng) 元件3形成軌道(raceway) ld。內(nèi)環(huán)2包括柱狀孔2a;兩個(gè)相對(duì)的徑向前 表面2b和2c;以及外表面，該外表面為滾動(dòng)元件3形成軌道2丄外環(huán)1裝 備有兩個(gè)對(duì)稱的密封凹槽，密封板5和6分別從與徑向表面lb相同的一側(cè) 和與徑向表面lc相同的一側(cè)配合到該密封凹槽中。密封板5和6形成狹窄 通道，內(nèi)環(huán)的柱狀襯墊鋪設(shè)在軌道2d和各徑向前表面2b和2c之間。
座圏4在圖2中視角更好，包括環(huán)形根部7和軸向部件8，該軸向部件 為滾動(dòng)元件3限定多個(gè)凹坑。凹坑9為球形或近似球形。
根部7的外徑大于軸向部件8的外徑，但是內(nèi)徑相同。但是，作為替代 方案，可以讓根部的內(nèi)徑略微不同于軸向部件8的內(nèi)徑。軸向部件8的軸向 長度至少等于凹坑9直徑的一半，以使?jié)L動(dòng)元件3可以適當(dāng)?shù)乇３衷谒霭?坑9內(nèi)?；旧蠟檩S向的部分8的外徑落在由座圈節(jié)距圓直徑減去根部徑向 厚度一半和座圈節(jié)距圓直徑加上根部徑向厚度一半所限定的范圍內(nèi)某處。座 圈節(jié)距圓直徑是指通過限定凹坑9的假想球體中心的假想圓的直徑。
在相鄰兩個(gè)凹坑9之間，軸向部件8形成凸起，該凸起包括兩個(gè)弧形分 支10，每個(gè)弧形分支在與根部軸向相對(duì)的端部終止于爪11。在與根部7相 對(duì)的端部，軸向部件8還包括連接兩個(gè)分支IO端部的肋12。爪11延伸地超 過肋12。分支IO、爪11和肋12可以具有相同的徑向厚度。
座圈1還具有位于每個(gè)分支10基部的連接部13,該連接部在根部7和分支10之間形成結(jié)合部。連接部13的截面為圓整的輪廓，并且徑向厚度從
根部7向分支10減小。分支10形成肋，該肋提供了足夠的表面積，以形成 保持滾動(dòng)元件3的凹坑9。
軸向部件8還包括隔件14,其連接相鄰兩個(gè)凹坑9的兩個(gè)分支10。隔 件14徑向厚度較小，例如小于分支IO徑向厚度的一半，并且在根部7和肋 12之間軸向延伸。隔件14位于軸向部件8的內(nèi)表面上，在外表面上留下中 空區(qū)域16。換句話說，中空區(qū)域16在根部7和肋12之間軸向延伸，而在相 鄰兩個(gè)凹坑9的兩個(gè)分支IO之間圓周延伸，在隔件14和軸向部件8的外表 面之間徑向延伸。從圖2可以看出，隔件14由座圈1的柱狀內(nèi)表面向著內(nèi) 側(cè)徑向界定。
還在根部17上形成開口 15,該開口在根部7相對(duì)著軸向部件8的表面 和中空區(qū)域16之間延伸。開口 15和中空區(qū)域16因此互相連通，使得座圈 容易制造，例如進(jìn)行模制。此外，開口 15和中空區(qū)域16的存在促使?jié)櫥瑒?在滾動(dòng)軸承內(nèi)流動(dòng)。開口 15基本上圓周界定在開口 16的區(qū)域內(nèi)，因此位于 每個(gè)分支10的根部之間，而徑向限定使得將根部7的一部分留在內(nèi)側(cè)而將 根部的另一部分留在外側(cè)。
由于軸向部件8外徑減小，且存在開口 15和中空區(qū)域16，所以形成座 圈4所需材料量限制減少，由此降低了原材料成本并減小了質(zhì)量，這意味著 減少了高速旋轉(zhuǎn)引起的徑向變形。此外，軸向部件8的形狀，使得分支形成 加強(qiáng)肋和隔件14,在軸向部件8整體承受彎曲徑向變形時(shí)，隔件也增加了軸 向部件8承受軸向拉伸應(yīng)力 一側(cè)的剛性，這也意味著可以減小所述徑向彎曲 變形，而根部7由于具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所以在徑向保持相對(duì)不變形。
從圖3和4中可以看出，軸向部件8的外徑略大于座圈的節(jié)距圓直徑， 而小于座圈節(jié)距圓直徑與根部7徑向厚度一半的總和。
在圖5和6所示的實(shí)施方式中，軸向部件8的外徑基本上等于座圈4的 節(jié)距圓直徑。
在圖7和8所示的實(shí)施方式中，軸向部件8的外徑小于節(jié)距圓直徑，而 同時(shí)又大于節(jié)距圓直徑減去根部7徑向厚度的一半。該實(shí)施方式提供的座圈 特別輕，因此特別經(jīng)濟(jì)。其變形可能略大，但不會(huì)遭受特別的損壞，因?yàn)樵?爪11和滾動(dòng)軸承外環(huán)的孔之間存在較大的距離。該距離可以超過凹坑的半徑。在圖9和10所示的實(shí)施方式中，軸向部件8和根部7直接連接在一起，
根部7在軸向部件8—側(cè)具有徑向表面7a。因此，設(shè)置在以前的實(shí)施方式中 的圓整的連接部13在這里不存在。
在圖11和12所示的實(shí)施方式中，連接部13呈現(xiàn)基本上45。倒角的形 式，具有較短的軸向長度，為軸向部件8長度的15%到25%的數(shù)量級(jí)。連接 部的存在增大了軸向部件8的徑向剛性，但是代價(jià)是質(zhì)量略微增大。
圖13的曲線示出了對(duì)于給定滾動(dòng)軸承的給定操作點(diǎn)來說，或者換句話 說，對(duì)于特定節(jié)距圓的座圈在特定旋轉(zhuǎn)速度來說，座圈4軸向部件8的徑向 變形根據(jù)需要測量變形的點(diǎn)相對(duì)于根部7的距離而變化，并且示出了傳統(tǒng)座 圈和本發(fā)明的座圈的情形。作為示例，可以看出，當(dāng)本發(fā)明的座圈顯示出 0.15mm變形時(shí)，傳統(tǒng)座圏已經(jīng)顯示出0.2mm的變形，而兩者均為在距離根
部相同距離處測量。
除了潤滑更好，質(zhì)量、慣性減小以及所用材料減少之外，本發(fā)明還顯著
降低了徑向變形，因此改善了潤滑劑膜的均勻性，減小了摩擦力矩，降低了
軸承內(nèi)部熱量，減小了座圈磨損并且顯著延長了軸承壽命。此外，在允許的
最大徑向變形情況下，可以獲得滾動(dòng)軸向旋轉(zhuǎn)速度的顯箸提升。從傳統(tǒng)座圈
變成本發(fā)明的座圈時(shí)，速度提升量基本上等于變形減小量的平方根。
權(quán)利要求
1. 一種用于滾珠軸承的座圈(4)，包括環(huán)形根部(7)和設(shè)置有爪(11)的基本上軸向的部分(8)，所述軸向的部分為滾珠限定凹坑(9)并連接到所述根部(7)，其特征在于，所述基本上軸向的部分(8)在大于或等于凹坑直徑一半的長度上軸向延伸，所述基本上軸向的部分(8)外徑小于所述根部(7)的外徑，所述基本上軸向的部分的外徑落在座圈節(jié)距圓直徑減去根部徑向厚度一半和座圈節(jié)距圓直徑加上根部徑向厚度一半之間的范圍內(nèi)的某處。
2. 如權(quán)利要求l所述的座圈，其特征在于，所述基本上軸向的部分(8) 在至少等于凹坑直徑60%的長度上軸向延伸。
3. 如前述權(quán)利要求任一所述的座圈，在根部(7)和基本上軸向的部分 (8 )之間包括連接部(13 ),所述連接部(13 )在短于所述基本上軸向的部分(8)的長度上軸向延伸。
4. 如前述權(quán)利要求任一所述的座圈，其特征在于，開口 U5)形成在 所述根部(7)，所述開口向所述根部的至少兩個(gè)表面敞開。
5. 如前述權(quán)利要求任一所述的座圈，其特征在于，中空區(qū)域(16)形 成在所述基本上軸向的部分(8)的外表面上。
6. 如權(quán)利要求4和5所述的座圈，其特征在于，第一開口 (15)和第 二開口 ( 16)互相連通。
7. 如權(quán)利要求4和5所述的座圈，其特征在于，所述開口 ( 15 )和所 述中空區(qū)域(16)在所述凹坑(9)之間以均等的距離傾斜定位。
8. 如前述權(quán)利要求任一所述的座圈，其特征在于，所述基本上軸向的 部分(8)包括多個(gè)凹坑之間的凸起，所述凸起包括兩個(gè)限定凹坑(9)并連 接到根部的分支(10);在從根部和所述分支自由端隔開一定距離處連接分 支(10)的肋(12);和位于分支(10)、分隔元件(12)和根部(7)之間 的隔件(14),所述隔件的徑向厚度小于分支的徑向厚度。
9. 如前述權(quán)利要求任一所述的座圈，其特征在于，包括玻璃纖維填充 的聚酰胺和/或聚醚醚酮。
10. —種滾動(dòng)軸承組件，包括安裝在座圏(4)的凹坑(9)內(nèi)并位于兩 條軌道之間的滾珠(3 ),該座圈如前述權(quán)利要求任一所述。
全文摘要
一種用于滾珠軸承的座圈(4)，包括環(huán)圈(7)和配合有爪(11)的基本上軸向的部分(8)，所述基本上軸向的部分為滾珠限定凹坑(9)并結(jié)合到所述環(huán)圈(7)，所述基本上軸向的部分(8)在所述凹坑(9)的一部分上軸向延伸。所述基本上軸向的部分(8)的外徑小于所述環(huán)圈(7)的外徑，所述基本上軸向的部分的外徑落入座圈基本直徑減去環(huán)圈直徑徑向厚度一半和該基本直徑加上環(huán)圈徑向厚度一半之間的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)F16C33/41GK101443568SQ200780017285
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者亞歷山大·曼西厄, 尼古拉斯·貝利厄爾, 弗蘭克·貝倫斯, 蒂里·阿丹, 阿梅爾·L·多耶 申請(qǐng)人:Skf公司