專利名稱：用于軸承組件的罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承罩，尤其涉及具有改善的PV (壓力X速度)特性的軸承罩。
背景技術(shù)：
軸承通常用于兩個接觸的零件相對于彼此旋轉(zhuǎn)的情況下，比如在自動變速箱和行 星齒輪組中。在零件組裝期間，處理單獨的滾動體是麻煩和耗時的。為了解決這些問題，將 滾動體裝入軸承罩以獲得輕量且易于操縱的組件，從而能夠簡化滾動體的安裝，并在零件 的組裝和操作期間保持相等的滾動體間隔。一旦安裝好，行星齒輪組的正常操作使軸承組件同時相對于行星齒輪軸線和載體 齒輪軸線旋轉(zhuǎn)。由于軸承罩的質(zhì)量，該旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致大的向心加速度，由此導(dǎo)致軸承罩徑向向外 運(yùn)動而接觸接收該軸承罩的孔的內(nèi)表面。由于載體速度增加，軸承罩的與相應(yīng)的孔的內(nèi)表 面接觸的外表面的壓力同樣地增加。最終，除了增加的速度外，壓力增加了由軸承罩承受的 PV (壓力X速度)，并會限制軸承組件的操作包跡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體地涉及在包括至少一個行星齒輪組的傳動裝置中使用的軸承組件。該 軸承組件包括具有增加的外表面面積而在正常的操作條件下產(chǎn)生較小的PV的軸承罩?？?制諸如接觸區(qū)域、接觸區(qū)域的布置和接觸位置的數(shù)量之類的特定幾何布局以更有效地減小 由軸承罩承受的PV。該軸承罩還具有從軸承罩的外部裝載每個滾動體的性能。在一個實施方式中，軸承罩包括第一端部，限定出第一徑向外接觸表面，該第一 徑向外接觸表面限定在該軸承罩的徑向最外表面處并具有第一軸向接觸長度；第二端部， 與第一端部間隔開一定距離，并限定出第二徑向外接觸表面，該第二徑向外接觸表面限定 在該軸承罩的徑向最外表面處并具有第二軸向接觸長度；和多個橫跨部件，延伸在第一和 第二端部之間。每個橫跨部件限定出橫跨部件軸向接觸長度Cspan，該橫跨部件軸向接觸長 度由在橫跨部件上的至少一個接觸墊(contact pad)限定在軸承罩的徑向最外直徑處。第 一軸向接觸長度、第二軸向接觸長度和橫跨部件軸向接觸長度Cspan的總和限定出總接觸長 度Cttrtal，并且總接觸長度Ctotal與總軸向長度L1的比為至少0. 380。在另一實施方式中，軸承罩包括第一端部；第二端部，與第一端部間隔開一定距 離，以限定出總軸向長度L1 ；和多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間。所述多個橫跨 部件中的每一個限定出一對遠(yuǎn)端接觸墊和至少一個中間接觸墊，每個接觸墊定位在軸承罩 的徑向最外直徑處。在又一實施方式中，軸承罩包括第一端部；第二端部，與第一端部間隔開一定距 離；和多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間以限定出橫跨部件軸向接觸長度L2。每個 橫跨部件限定出橫跨部件軸向接觸長度Cspan，該橫跨部件軸向接觸長度由在橫跨部件上的 至少一個接觸墊限定在軸承罩的徑向最外直徑處，并且，橫跨部件軸向接觸長度Cspan與橫 跨部件軸向長度L2的比為至少0. 370。


圖1是本發(fā)明的具有軸承組件的行星齒輪組的透視圖。圖2是圖1所示行星齒輪組的軸承組件的透視圖。圖3是圖2所示的軸承組件的軸承罩的透視圖。圖4是沿圖3中的線4-4剖切的剖面圖。圖4a是顯示圖4的一部分的剖面圖。圖5是圖3的軸承罩的替換實施方式的透視圖。圖6是圖3的軸承罩的第二替換實施方式的剖面圖。圖7a和7b是兩個現(xiàn)有技術(shù)軸承罩的剖面圖。圖7c是另一現(xiàn)有技術(shù)軸承罩的透視圖。
具體實施例方式在詳細(xì)解釋本發(fā)明的任何實施方式之前，應(yīng)理解本發(fā)明的應(yīng)用不限于以下說明中 指出或附圖示出的具體結(jié)構(gòu)或部件布局。本發(fā)明能夠采用其它的實施方式，能夠以各種各 樣的方式被實施。另外，應(yīng)理解在此所用的措辭和術(shù)語僅是出于描述之目的，而不應(yīng)認(rèn)為為 限制。在此所用的“包括”、“包含”、“具有”及其變形均意味著不但涵蓋后面所列的術(shù)語及 其等價物而且涵蓋其它術(shù)語。除非特別指出或限定，術(shù)語“安裝”、“連接”、“支撐”、“耦合” 及其變形采廣義用法，涵蓋直接和間接安裝、連接、支撐和耦合。而且，“連接”和“耦合”不 限于物理或機(jī)械的連接或耦合。圖1和2示出用于自動變速器的行星齒輪組14。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，軸 承組件10也能適用于其它應(yīng)用。軸承組件10包括中心軸線18、與中心軸心18同軸的軸承 罩22、以及由軸承罩22接收并相對于軸承罩22旋轉(zhuǎn)的多個滾動體24 (例如滾針)。在所 示實施方式中，行星齒輪組14包括一個或多個行星齒輪26，每個行星齒輪包括成形為接收 軸承組件10的中心孔30。軸承組件10進(jìn)而接收與行星齒輪26和中心軸線18同軸的齒輪 軸34。軸承組件10允許行星齒輪26相對于齒輪軸34的相對旋轉(zhuǎn)，同時使它們的旋轉(zhuǎn)摩擦 最小化。在正常操作期間，所述多個滾動件24與中心孔30的內(nèi)表面31和齒輪軸34的外 徑36都接觸。參考圖2_4a，在制造、組裝和操作行星齒輪組14時，軸承罩22接收每個滾動件 24，用作輕量、易于操縱的組件。軸承罩22從外部接收每個滾動體24，并進(jìn)一步使?jié)L動體 24相對于軸承罩22內(nèi)的其它滾動體保持位于恒定的相對位置。在行星齒輪組件14的正常 操作時，軸承罩22不限制滾動體24的旋轉(zhuǎn)。軸承罩22大致為圓柱形，包括大致環(huán)狀并與中心軸線18同軸的第一端部38 ；與 第一端部38間隔開一定距離并與中心軸線18同軸的第二端部42 ；以及在第一和第二端部 38、42之間軸向延伸的多個橫跨部分或部件46。在正常操作時，軸承罩22同時繞中心軸線 18和大致位于行星齒輪組14中心的載體軸線19旋轉(zhuǎn)。在正常的傳輸速度下，軸承罩22承 受能夠潛在地使罩22變形的向心加速度。更具體地說，向心加速度會導(dǎo)致罩22的徑向最 外區(qū)域徑向向外地擴(kuò)張，直至接觸中心孔30的內(nèi)表面31。對于行星齒輪組14的總體旋轉(zhuǎn) 速度的任何額外的增加都會導(dǎo)致罩22的徑向外表面接觸中心孔30的內(nèi)表面31的力增大。因而，由軸承22承受的PV相關(guān)于載體速度而增加。繼續(xù)參考圖2_4a，第一和第二端部38、42限定出大致與行星齒輪26的中心孔30 的直徑對應(yīng)的外徑50 (參見圖4)。第一和第二端部38、42分別包括第一和第二表面58、62， 第一和第二表面58、62在外徑50處徑向向內(nèi)延伸，以限定大致與齒輪軸34的外徑36對應(yīng) 的內(nèi)徑54。第一和第二表面58、62為大致環(huán)狀，并垂直于中心軸線18。外徑和內(nèi)徑50、54 之間的徑向差等于或小于所述多個滾動體(下面討論)在定位于罩中時的外徑。第一和 第二表面58、62還可限定出第一和第二徑向外部接觸表面59、63，第一和第二徑向外部接 觸表面59、63軸向向內(nèi)延伸出在外徑50的至少一部分上的第一和第二軸向接觸長度E1、 E2(見圖4a)。而且，第一和第二表面58、62可包括相應(yīng)的引入或倒角表面60、64。所述多個橫跨部件64中的每一個在第一和第二端部38、42之間徑向延伸，并且在 外徑50和至少一個副直徑66之間改變直徑，以限定出一個或多個接觸墊70和一個或多個 中間跨部74。每個接觸墊70可限定為橫跨部件46的在滾針軸承罩組件10的一般操作期 間潛在地接觸中心孔30(即，在外徑50處)的位置處的任何一段。每個接觸墊70的大致 形狀和尺寸要在給定軸向長度的情況下使與中心孔30的內(nèi)表面31的接觸面積最大化。更 具體地說，接觸墊70可在寬度上大于相鄰的中間跨部74。在一些特定實施方式中，軸承罩 22的最大可能外表面面積的至少20%位于與中心孔30的內(nèi)表面31接觸的位置。最大外 表面面積限定為具有等同于特定軸承罩22的外徑D(即外徑50)和總軸向長度L (即軸向 長度Li)的固體圓柱件的外表面面積(SAmax = JiDL)(參見圖4和4a)。繼續(xù)參考圖2_4a，每個橫跨部件46限定出定位在第一和第二端部38、42之間的 多個接觸墊70a、70b、70c。更具體地說，在當(dāng)前實施方式中，每個橫跨部件46限定出分別 鄰近第一和第二端部38、42的一對遠(yuǎn)端接觸墊70a、70c，以及定位在遠(yuǎn)端接觸墊之間的一 個或多個中間接觸墊70b。優(yōu)選地，在利用單個接觸墊70b的實施方式中，接觸墊沿著相應(yīng) 的橫跨部件46的長度在軸向上居中，以更好地分配在正常操作時所產(chǎn)生的壓力和/或最小 化軸承罩22的可能變形。然而，在另外的特定實施方式中，每個橫跨部件46可沿著橫跨部 件46的軸向長度L2限定出在不規(guī)則位置的多個接觸墊70。在另一實施方式中，單個軸承 罩22的橫跨部件46可限定出與同一軸承罩22的其它橫跨部件46不同數(shù)量和/或位置的 中間和遠(yuǎn)端接觸墊70。與之相比，圖7a、7b、7c的現(xiàn)有技術(shù)罩沒有限定出任何中間接觸墊。在圖5和6所示的結(jié)構(gòu)中，每個中間接觸墊70b與遠(yuǎn)端接觸墊70a、70c相比大致在 接觸面積(例如，與外孔30的內(nèi)表面31接觸的面積)方面要大，在接觸幾何形狀(例如， 與外孔30的內(nèi)表面31接觸的接觸墊的形狀)方面要寬。然而，在替換結(jié)構(gòu)中，每個接觸墊 70可根據(jù)具體實施方式
的特定應(yīng)用來限定類似的接觸面積和/或特定的接觸幾何布局(參 見圖2-4a)。在又一實施方式中，每個中間接觸墊70b可由潤滑槽80分開(參見圖4a)。軸承罩22的每個接觸墊70可包括定位為接收和保持至少一個滾動體24的一個 或多個保持部件78 (見圖3)。每個保持部件78與至少一個相鄰的保持部件和優(yōu)選地至少 一個中間跨部74協(xié)作，以限制滾動體24相對于軸承罩22平移。保持部件78允許滾動體 24從外部裝入軸承罩22，并且在接收裝入軸承罩22的滾動體24的至少一部分后限制移 去。在一些特定的實施方式中，每個保持部件78定位為在引入滾動體24時偏移 (deflection)。更具體地說，每個保持部件78可定位在所述一個或多個中間接觸墊70b之一上，與端部38、42間隔開，以有利于偏移。由于定位保持部件78而使得它們可在引入滾 動體24時偏轉(zhuǎn)，因而能夠允許滾動體24以更緊密的公差被保持，由此減小在滾動體24保 持好后相對于軸承罩22可出現(xiàn)的偏移量。在一般利用自動機(jī)械的大量安裝應(yīng)用中，期望減 小滾動體的偏移。在替換的外部裝載技術(shù)中，固定的保持部件要求相對于滾動體具有更大 的公差，由此允許更大的滾動體偏移，而更大的滾動體偏移常常導(dǎo)致滾動體干涉中心孔30 并妨礙安裝過程。在本發(fā)明中，保持部件78通過使?jié)L動體偏移最小化而能夠有利于自動化 組裝。如圖2_4a所示，每個中間接觸墊70b可在側(cè)面具有一個或多個潤滑槽80。每個 潤滑槽80徑向向內(nèi)延伸，在軸承罩22的外表面基本敞開。潤滑槽80相切于接觸墊70b延 伸，以有利于潤滑劑在內(nèi)壁31和軸承罩22的外表面之間流動。盡管只在中間接觸墊70b 中示出，但潤滑槽80可包含在鄰近的任何接觸墊70和/或第一和第二端部38、42中，以有 利于潤滑劑流動和/或在軸承組件10與行星齒輪26之間的相對旋轉(zhuǎn)。潤滑槽80可呈現(xiàn) 任何形狀和/或定位，以使?jié)櫥瑒┑牧鲃幼罴?例如，“X”形)。另外，如果軸承罩22的特 定應(yīng)用允許，軸承罩22可不設(shè)置任何潤滑槽80 (參見圖5)。繼續(xù)參考圖3和4，所述一個或多個中間跨部中的每個中間跨部74可限定為橫跨 部件46的具有在一個或多個副直徑66 (例如，小于外徑50)處徑向最外表面的任何部分。 中間跨部74大致為“U”形，限定出內(nèi)徑閾值，還用作保持每個滾動體24位置的側(cè)向引導(dǎo)部 分。在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)中，每個中間跨部74延伸大致相同長度，并在側(cè)面具有一對接觸墊70 ； 然而，在替換實施方式中，每個橫跨部件46可限定出在第一和第二端部38、42之間具有不 同長度的中間跨部74。在具體結(jié)構(gòu)中，橫跨部件46限定出充分的尺寸和/或數(shù)量的接觸墊70，使得單獨 的中間跨部74所延伸的長度不會多于總跨長度L2的約15-29% (如圖4a所示)。在其它 優(yōu)選實施方式中，單獨的中間跨部74所延伸的長度不會多于軸承罩22的總軸向長度L1的 約14-23%，以便減小可能的變形和最小化由軸承罩22承受的PV。在又一具體實施方式
中，中間跨部74在軸承罩22的總長度L1增加時沿軸向長度保持恒定。在這樣一個實施方 式中，軸承罩22的軸向長度L1的增加可以只發(fā)生在一個或多個中間接觸墊70b中(參見 圖6)。參考圖4a，所述多個橫跨部件中的每個橫跨部件46限定軸向長度L2，所述多個接 觸墊中的每個接觸墊70a、70b、70c分別限定軸向接觸長度CpCpQ。接觸墊軸向接觸長度 C1^ C2, C3的總和定義為總橫跨部件接觸長度Cspan。那么，軸向長度L2和總橫跨部件接觸長 度Cspan相比產(chǎn)生橫跨部件接觸比(Cspan/L2)。橫跨部件接觸比幫助顯示軸承罩22在操作條 件下減小PV的能力。更高的橫跨部件接觸比一般涉及與中心孔30的內(nèi)表面31的更大的 接觸面積和更小的PV。在特定的PV減小結(jié)構(gòu)中，每個橫跨部件產(chǎn)生范圍為約0. 338至約 0.621的橫跨部件接觸比(Cspan/L2)。然而，在一些特定實施方式中，橫跨部件接觸比可以大 于0. 370。與之相比，圖7a、7b、7c的現(xiàn)有技術(shù)軸承罩產(chǎn)生只有約0. 314至約0. 357的橫跨 部件接觸比。除了確定橫跨部件接觸比(Cspan/L2)，還可計算軸承罩22的總接觸比。參考圖4a， 外徑向接觸表面59、63分別在外徑50處限定出第一和第二軸向接觸長度EpE215將第一和 第二軸向接觸長度E” E2與總橫跨部件接觸長度Cspan相加得到總接觸長度(E1+E2+Cspan =Ctotal)。軸承罩22的總接觸長度Ct。tal與總軸向長度L1的比定義為總接觸比(CttrtalZl1)。在 特定的PV減小結(jié)構(gòu)中，每個軸承罩22產(chǎn)生范圍為約0. 351至約0. 611的總接觸比。在一 些具體實施方式
中，接觸比可大于約0. 380。與之相比，圖7a、7b、7c的現(xiàn)有技術(shù)軸承罩產(chǎn)生 只有約0. 324至約0. 369的總接觸比。在所示實施方式中，軸承罩22 —般利用現(xiàn)有技術(shù)已知的包套(wrap)和焊接技術(shù) 來形成。然而，在替換實施方式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何構(gòu)造技術(shù)都可以用于制造上 述軸承罩22。而且，上述軸承罩可適于接收諸如球、錐滾等之類的大量滾動件類型和/或類 似變型，并且能夠用于各種軸承應(yīng)用。參考圖2，軸承組件10包含多個滾動體24。所述多個滾動體中的每個滾動體24 大致是圓柱形的，所延伸的軸向長度小于軸承罩22的總軸向長度Ll (參見圖4a)。在組裝 時，每個滾動體24從外部徑向向內(nèi)地裝入軸承罩22 (例如，穿過外徑50引入)。當(dāng)被裝載 時，每個滾動體24接合并偏移至少一個保持部件78，直到滾動體24的至少一部分由軸承 罩22接收并隨后保持在相鄰的橫跨部件46之間。從外部裝載是更容易的，因而減少了組 裝的時間和成本，更具體地說是在軸34外徑與滾動體24外徑的比小于1 3的實施方式 中。一旦所有滾動體24已裝入軸承罩22，那么整個軸承組件10可以安裝在諸如行星齒輪 和齒輪軸34之類的兩個相對旋轉(zhuǎn)體之間。本發(fā)明的各種特征在所附權(quán)利要求中提出。本申請要求于2009年6月15日提交的美國臨時申請No. 61/186，997的優(yōu)先權(quán)， 現(xiàn)通過參考將該申請的全部內(nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
一種具有總軸向長度L1的軸承罩，該軸承罩包括第一端部，限定出第一徑向外接觸表面，該第一徑向外接觸表面限定在該軸承罩的徑向最外表面處并具有第一軸向接觸長度；第二端部，與第一端部間隔開一定距離，并限定出第二徑向外接觸表面，該第二徑向外接觸表面限定在該軸承罩的徑向最外表面處并具有第二軸向接觸長度；和多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間，其中每個橫跨部件限定出在軸承罩的徑向最外直徑處的橫跨部件軸向接觸長度Cspan，該橫跨部件軸向接觸長度由在橫跨部件上的至少一個接觸墊限定，其中，第一軸向接觸長度、第二軸向接觸長度和橫跨部件軸向接觸長度Cspan的總和定義為總接觸長度Ctotal，并且總接觸長度Ctotal與總軸向長度L1的比為至少0.380。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承罩，其中，所述橫跨部件軸向接觸長度Cspan定義為一對遠(yuǎn) 端接觸墊長度和至少一個中間接觸墊長度的總和。
3.如權(quán)利要求1所述的軸承罩，其中，所述多個橫跨部件中的每一個限定出橫跨部件 軸向長度L2,并且該橫跨部件軸向接觸長度Cspan與橫跨部件軸向長度L2的比為至少0. 370。
4.如權(quán)利要求3所述的軸承罩，其中，所述橫跨部件軸向接觸長度Cspan與橫跨部件軸 向長度L2的比為約0. 370至約0. 621。
5.如權(quán)利要求1所述的軸承罩，其中，所述多個橫跨部件中的每一個限定出一對遠(yuǎn)端 接觸墊和至少一個中間接觸墊。
6.如權(quán)利要求5所述的軸承罩，其中，一個所述中間接觸墊沿著橫跨部件大致軸向居中。
7.如權(quán)利要求5所述的軸承罩，其中，有兩個所述中間接觸墊。
8.如權(quán)利要求1所述的軸承罩，其中，所述橫跨部件包括潤滑槽。
9.如權(quán)利要求1所述的軸承罩，其中，所述軸承罩還包括一個或多個保持部件。
10.如權(quán)利要求9所述的軸承罩，其中，所述一個或多個保持部件中的每一個定位為在 引入滾動體時偏移。
11.如權(quán)利要求9所述的軸承罩，其中，所述多個保持部件中的每一個在從所述軸承罩 的外部徑向向內(nèi)裝載滾動體時偏移。
12.—種軸承罩，包括第一端部；第二端部，與第一端部間隔開一定距離，以限定出總軸向長度L1 ；和多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間，其中所述多個橫跨部件中的每一個限定 出一對遠(yuǎn)端接觸墊和至少一個中間接觸墊，每個接觸墊定位在軸承罩的徑向最外直徑處。
13.如權(quán)利要求12所述的軸承罩，其中，所述第一端部限定出第一徑向外接觸表面， 該第一徑向外接觸表面定位在所述軸承罩的徑向最外表面處并延伸第一軸向接觸長度；所 述第二端部限定出第二徑向外接觸表面，該第二徑向外接觸表面定位在所述軸承罩的徑 向最外表面處并延伸第二軸向接觸長度；每個所述橫跨部件限定出橫跨部件軸向接觸長 度Cspan，該橫跨部件軸向接觸長度通過所述一對遠(yuǎn)端接觸墊和所述至少一個中間接觸墊限 定出；所述軸承罩由所述第一軸向接觸長度、第二軸向接觸長度和橫跨部件軸向接觸長度Cspan的總和定義出接觸長度Ctotal ；并且，所述總接觸長度Ctotal與總軸向長度L1的比為至少 0.351。
14.如權(quán)利要求12所述的軸承罩，其中，所述多個橫跨部件中的每一個限定出橫跨部 件軸向長度L2并通過所述一對遠(yuǎn)端接觸墊和所述至少一個中間接觸墊限定出橫跨部件軸 向接觸長度Cspan，并且所述橫跨部件軸向接觸長度Cspan與所述橫跨部件軸向長度L2的比為 至少0. 338。
15.一種軸承罩，包括第一端部；第二端部，與第一端部間隔開一定距離；和多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間以限定出橫跨部件軸向接觸長度L2，其中 每個橫跨部件限定出橫跨部件軸向接觸長度Cspan，該橫跨部件軸向接觸長度在軸承罩的徑 向最外直徑處由在橫跨部件上的至少一個接觸墊限定，其中，橫跨部件軸向接觸長度Cspan與橫跨部件軸向長度L2的比為至少0. 370。
全文摘要
本發(fā)明公開一種軸承罩，該軸承罩限定出總軸向長度，并包括第一端部，限定出第一徑向外接觸表面，該第一徑向外接觸表面限定在該軸承罩的徑向最外表面處并延伸第一軸向接觸長度；第二端部，與第一端部間隔開一定距離，并限定出第二徑向外接觸表面，該第二徑向外接觸表面限定在該軸承罩的徑向最外表面處并延伸第二軸向接觸長度。該軸承罩還包括多個橫跨部件，延伸在第一和第二端部之間，以限定出橫跨部件軸向接觸長度，該橫跨部件軸向接觸長度由至少一個接觸墊限定在軸承罩的徑向最外直徑處。該軸承罩產(chǎn)生由第一軸向接觸長度、第二軸向接觸長度和橫跨部件軸向接觸長度的總和限定的總接觸長度，并且總接觸長度與總軸向長度的比為至少0.380。
文檔編號F16C43/06GK101922517SQ201010206278
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者岡特·J·津肯, 邁克爾·G·布朗 申請人:美國光洋軸承有限責(zé)任公司