專利名稱：球軸承保持架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在高效滾動軸承的領(lǐng)域中，尤其是用于支承以高轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的軸，所述滾動軸承例如在渦輪增壓機中、但也在驅(qū)動裝置中或在高速轉(zhuǎn)動的渦輪機(例如燃氣輪機)中用于支承在該處的軸。
背景技術(shù)：
由DE 112004002481T5公知一種這樣的帶有高效滾動軸承(角接觸球軸承)的渦輪增壓機。該渦輪增壓機具有渦輪轉(zhuǎn)子，該渦輪轉(zhuǎn)子經(jīng)由被可轉(zhuǎn)動地受支承的軸驅(qū)動渦輪增壓機的增壓葉輪。該高速轉(zhuǎn)動的軸的支承根據(jù)DE 112004002481T5經(jīng)由兩個角接觸球軸承實現(xiàn)，所述兩個角接觸軸承相對于位置固定的殼體支承該軸。球軸承、例如角接觸球軸承或深溝球軸承是眾所周知的，并且一般具有內(nèi)圈、外圈 以及在內(nèi)圈與外圈之間在圓周方向上布置的滾動體或者球。在使用球軸承保持架的情形下，所述球以在圓周上均勻分布的間距被保持。不同實施方案的球軸承保持架(例如由不同的材料例如金屬板、黃銅、輕金屬、燒結(jié)鐵、膠木制成的、以及不同的結(jié)構(gòu)形式，例如窗型保持架、卡合保持架或鉚接保持架，的金屬板保持架或?qū)嵭谋３旨?同樣是公知的。尤其地在快速轉(zhuǎn)動的軸(例如渦輪機軸)的球軸承中，保持架出現(xiàn)不穩(wěn)定，也就是說這樣的快速轉(zhuǎn)動的球軸承的保持架被激勵，這導(dǎo)致保持架擺動、保持架振動、保持架的不穩(wěn)定的或者混亂的運動和/或在保持架接觸面處的沖擊式的負荷。該效應(yīng)尤其地在保持架的共振范圍中的激勵的情形中增強。該效應(yīng)可導(dǎo)致如下其他后果，即，球軸承的過熱、潤滑劑分解或甚至導(dǎo)致球軸承的損壞。這樣的保持架不穩(wěn)定在大多情況下也伴隨有提高了的、異常的軸承噪音。由JP 2006105273A公知一種帶有“不對稱地”布置的球的球軸承。在該“不對稱的球軸承”的情形中(其應(yīng)有助于球軸承的減震和降噪)，球如下方式地不對稱地在球軸承的圓周上分布，即，在球軸承的圓周方向上在每兩個相鄰的球之間構(gòu)造兩個不同的間距。在此，第一個大的球間距(RU是第二個小的球間距(RS)的一倍半大或者說RL=3/2*RS。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)造一種可克服上面所提及的缺點以及可結(jié)構(gòu)簡單地且低成本地制造的球軸承。該目的根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的球軸承保持架來實現(xiàn)。該球軸承保持架具有環(huán)形的滾動體保持體，所述保持體具有在滾動體保持體的圓周上分布的、用于容納球形的滾動體的球兜孔。根據(jù)本發(fā)明，球兜孔以如下方式在圓周上分布，即，每兩個相鄰的球兜孔的間距在圓周方向上從兩個相鄰的兜孔之間的最小間距處開始至少在一個扇區(qū)中增加。本發(fā)明基于如下想法，S卩，通過兜孔的、在保持架圓周上的根據(jù)本發(fā)明所建議的“不對稱的”分布達到保持架上的有意識的不対稱的質(zhì)量分布，并且由此實達到持架的有意識的或者說受控制的偏心率和不平衡。保持架的質(zhì)量中心線的移位也如此地與此相聯(lián)系，使得該質(zhì)量中心線偏離于保持架的幾何的中心線。 保持架的該受控制的偏心率在保持架的回轉(zhuǎn)運動中產(chǎn)生定義的力，該定義的力反作 用于上面所描述的保持架不穩(wěn)定性。保持架在其回轉(zhuǎn)運動中有意識地貼靠在接觸面處，并且由此避免在接觸面處的沖擊式的負荷，保持架的共振范圍推移到通常的激勵頻率的范圍之外的頻率，并且由此阻止保持架在運行中的搖擺。隨著質(zhì)量在(在其原有的配置中，例如在直徑、寬度上不變的)保持架中的有意識的移置伴隨有如下，即，這可在無額外的質(zhì)量引入的情形中在保持架中進行。保持架的重量也在兜孔的根據(jù)本發(fā)明的不對稱的分布的情形中總體上保持不變。此外進一歩有利的是，兜孔的不対稱的分布在保持架制造中也是可批量生產(chǎn)的。這樣的根據(jù)本發(fā)明的保持架的較大的批量可在相同的或者在近似可比的成本的情形中來制造，這是因為在本發(fā)明中不需要昂貴的且成本密集的單件生產(chǎn)或者單件加工。尤其地在本發(fā)明中不再需要通常的用于不平衡補償(“平衡化”)的后處理，這節(jié)省了成本。在本發(fā)明的中進ー步有利地證實，在球軸承的情形中的運輸損壞可減少。如果軸承尤其地經(jīng)過較大的距離運輸并且在運輸期間尤其是遭受沖擊式的負荷，則可能在滾動軸承的滾道中構(gòu)成滾動體的或者溝槽的“壓痕”，之所以如此，尤其是因為，在兜孔的對稱的布置的情形中或者滾動體的対稱的分布的情形中，其總是處在關(guān)于滾道在相等或者相等偏移的位置處。兜孔的不対稱的布置或者滾動體的不對稱的分布反作用于該效應(yīng)。滾動體總是處在關(guān)于滾道的不同的位置處，并且可由此反作用于壓痕形成。為了給定或者測定兩個兜孔的間距，可設(shè)置多種可能性。因此，例如兩個相鄰的兜孔的兜孔間距可通過角度來測量，該角度由保持架的旋轉(zhuǎn)中心分別與兩個相鄰的兜孔的保持架中心相聯(lián)系地構(gòu)成。換而言之，這里通過在兩個兜孔中心之間圍成的圓周角度給定兜孔間距。此外，測定可通過關(guān)于保持架圓周的長度給定進行。這樣的測定可關(guān)于兩個相鄰的兜孔的兜孔中心來給定。此處，分開的、每兩個兜孔的接片(接片寬度)的長度給定也是可能的。本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案由從屬權(quán)利要求得出。在一種優(yōu)選的改進方案中可作如下設(shè)置，S卩，間距中的至少ー些在扇區(qū)中以相等的絕對值増加。如果例如根據(jù)圍成的圓周角度來測定兜孔間距，則此處可作如下設(shè)置，即，兜孔間距分別以確定的角度例如1°、2°或3°通常y°増加(線性増加)，因此例如通常第ー間距X。、第二間距(x+y) °、第三間距(x+2y) °、第四間距(x+3y) °，或者特別是第一間距X。、第二間距(x+l)°、第三間距(x+2)°、第四間距(x+3)°。也可設(shè)想兜孔間距的漸進的増加，例如第一間距X。、第二間距(x+l)°、第三間距(x+3)°、第四間距(x+6)°?；旌闲问酵瑯邮强赡艿?，例如第一間距X。、第二間距(x+1) °、第三間距(x+2) °、第四間距(x+2) ° 。在另ー構(gòu)造方案中可作如下設(shè)置，S卩，球兜孔如下方式地在圓周上分布，S卩，球軸承保持架關(guān)于穿過球軸承保持架的旋轉(zhuǎn)中心的軸線軸對稱。在該情況中會設(shè)置180°的扇區(qū)。
也可改進地作如下設(shè)置，即，每兩個相鄰的球兜孔的間距也在(反向于圓周方向布置的)反向圓周方向上在兩個相鄰的球兜孔之間的最小的間距處開始至少在另一扇區(qū)中增加。在另一優(yōu)選的設(shè)計方案中可作如下設(shè)置，S卩，球兜孔的數(shù)量至少六個、尤其是八個和/或偶數(shù)個。本發(fā)明可以優(yōu)選地為球軸承保持架提供不同的實施方式(例如，作為金屬板保持架或?qū)嵭谋３旨?、不同材料(例如鋼板、黃銅、輕金屬、燒結(jié)鐵、膠木)、以及不同結(jié)構(gòu)形式(例如在窗型保持架、卡合保持架或鉚接保持架)。特別優(yōu)選地作如下設(shè)置，即，球軸承保持架構(gòu)造為實心保持架、尤其是黃銅實心保持架。此外可作如下設(shè)置，S卩，在角接觸球軸承、深溝球軸承或主軸軸承中使用根據(jù)本發(fā)明的球軸承保持架。特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的球軸承保持架可被應(yīng)用于高效滾動軸承中，該高效滾動軸承用于尤其是在渦輪增壓機、驅(qū)動裝置中或在渦輪機、尤其是燃氣輪機中支 承以高轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的軸。


下面，借助附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。其中圖I :示出根據(jù)實施例的在渦輪增壓機中的軸支承結(jié)構(gòu)的滾動軸承布置的剖面，圖2 :示出根據(jù)實施例的球軸承的保持架，圖3 :示出用于說明兜孔的不對稱的分布的和其對保持架的效應(yīng)的保持架的示意性的圖示，圖4 :示出用于說明保持架的質(zhì)量偏心的根據(jù)本發(fā)明的效應(yīng)的根據(jù)圖I的滾動軸承布置方案的部分截取圖。
具體實施例方式由圖I得知在渦輪增壓機中的軸支承結(jié)構(gòu)的滾動軸承布置方案的剖面。該渦輪增壓機具有渦輪轉(zhuǎn)子(未示出)，該渦輪轉(zhuǎn)子經(jīng)由可轉(zhuǎn)動地受支承的軸3驅(qū)動渦輪增壓機的增壓葉輪(未示出)。該高速轉(zhuǎn)動的軸3的支承經(jīng)由兩個以0形結(jié)構(gòu)布置的角接觸球軸承I進行，所述角接觸球軸承相對位置固定的殼體或者軸承座5支承軸3。兩個角接觸球軸承I的不僅內(nèi)滾道3而且外滾道3直接引入到軸3中或者到軸承座5中。在兩個角接觸球軸承I的各自的內(nèi)滾道3與所屬的外滾道3之間在兩個球列中布置有滾動體2 (在該情況中為球2)。為了間隔地保持球2，兩個角接觸球軸承I的球列相應(yīng)地布置在實心保持架6 (以下標(biāo)稱保持架6)中。在圖2中詳細示出了該角接觸球軸承I的保持架6。如圖2顯示的那樣，保持架6具有在保持架6的圓周上分布的兜孔7 (在該情況中8個兜孔7)用于容納球2。在此，兜孔7在保持架6的圓周上的分布非對稱地實現(xiàn)，也就是說兜孔7的間距(21，22，23，24，21’，22’，23’，24’ )與通常的球軸承保持架相反不是相等的而是變化的。圖3以示意性的圖示顯示該保持架6的兜孔7的不對稱的分布。如由圖3得知，保持架6具有8個在保持架6的圓周上分布的兜孔7，所述兜孔中的每兩個相鄰的兜孔7通過接片15分開。為了說明或者為了描述兜孔7的不對稱的布置，根據(jù)圖3保持架6如下方式地定向，即，第一兜孔7或者該兜孔的中心處在零點位置或者說十二點位置。在順時針方向12上，該第一兜孔7跟隨有第二、第三和第四兜孔以及第五兜孔7，所述第五兜孔或者說所述第五兜孔的中心處在六點位置。逆著順時針方向，同樣地在第一兜孔7處開始，跟隨有第六、第七和第八兜孔以及(然后又是)第五兜孔7。如圖3進ー步顯示地，第一與第二兜孔7之間的(在該情況中總是表示為(中間)圓周角度)的間距21或者第一與第六兜孔7之間的間距21’分別為43°。第二與第三兜孔7之間的間距22或者第六與第七兜孔7之間的間距22’分別為44°。第三與第四兜孔7之間的間距23或者第七與第八兜孔7之間的間距23’分別為44°。第四與第五兜孔7之間的間距24或者第七與第五兜孔7之間的間距24’分別為48°。根據(jù)兜孔7的所描述的不対稱的布置，保持架6關(guān)于反射鏡軸軸對稱，所述反射鏡軸通過第一兜孔6的兜孔中心、保持架6的旋轉(zhuǎn)中心以及第五兜孔6的兜孔中心來限定。 此外，兜孔6的這種不対稱的布置導(dǎo)致，接片寬度從第一兜孔6處開始不僅在圓周方向12上而且在反向圓周方向13上増加，相比常規(guī)的帶有在圓周上相等地分布的兜孔的保持架，這導(dǎo)致到或者在第四、第五和第七兜孔7的區(qū)域中的材料推移或者材料聚集和質(zhì)量推移。這又(如同在圖3中說明地)導(dǎo)致如下，即，(同樣地區(qū)別于常規(guī)的保持架)質(zhì)量分布的中心線11在該質(zhì)量推移的方向上推移，并且由此偏離于保持架6的幾何的中心線10。與兜孔7在保持架圓周上的該“不対稱的”分布相聯(lián)系的并且保持架上的有意識的不對稱的質(zhì)量分布相聯(lián)系的是保持架6的有意識的或者受控制的偏心和不平衡。保持架的這種受控制的偏心在保持架6的回轉(zhuǎn)運動中產(chǎn)生限定的力F 9 (不平衡F 9)，該カ在數(shù)學(xué)上可如下描述并且抵消保持架不穩(wěn)定性F= 2*保持架質(zhì)量*偏心率(其中，ω=回轉(zhuǎn)速度)。如圖4顯示地，保持架6在其回轉(zhuǎn)運動中有針對性地貼靠在接觸面8處，且由此避免在接觸面8處的沖擊式的負荷。附圖標(biāo)記I角接觸球軸承2滾動體，球3 滾道4 軸5軸承座，殼體6保持架7 兜孔8 (保持架6的)接觸面9由質(zhì)量偏心造成的力矢量10幾何的中心線11質(zhì)量分布的中心線12圓周方向
13反向圓周方向14兜孔中心15 接片21-24在兩個相鄰的兜孔7之間的(圓周)角度 21’-24’在兩個相鄰的兜孔7之間的(圓周)角度
權(quán)利要求
1.帶有環(huán)形滾動體保持體的球軸承保持架，該球軸承保持架具有在所述滾動體保持體的圓周上分布的用于容納球形滾動體的球兜孔，其特征在于，所述球兜孔以如下方式在圓周上分布，即，至少在ー個扇區(qū)中，每兩個相鄰的球兜孔的間距從兩個相鄰的兜孔之間的最小間距處開始沿圓周方向増加。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述扇區(qū)為180°。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，至少ー些所述間距在所述扇區(qū)中以相等的絕對值増加。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述球兜孔以如下方式在所述圓周上分布，即，所述球軸承保持架關(guān)于穿過所述球軸承保持架的旋轉(zhuǎn)中心的軸線是軸對稱的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，至少在另一扇區(qū)中，每兩個相鄰的球兜孔的間距還在反向圓周方向上從兩個相鄰的球兜孔之間的最小間距處開始增加。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述球兜孔的數(shù)量至少是六個、尤其是八個，并且/或者是偶數(shù)個。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述球軸承保持架是金屬板保持架，尤其是黃銅金屬板保持架。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述球軸承保持架是實心保持架，尤其是黃銅保持架、鋼保持架、輕金屬保持架、燒結(jié)鐵、膠木保持架或塑料保持架。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架，其中，所述球軸承保持架是窗型保持架、鉚接保持架或卡合保持架。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架在角接觸球軸承中或深溝球軸承中的應(yīng)用。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少ー項所述的球軸承保持架在用干支承以高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的軸的高效滾動軸承中的應(yīng)用，尤其是在渦輪增壓機、驅(qū)動裝置中或在渦輪機尤其是燃氣輪機中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有環(huán)形滾動體保持體的球軸承保持架，其具有在滾動體保持體的圓周上分布的、用于容納球形滾動體的球兜孔。根據(jù)本發(fā)明，球兜孔如下方式地分布在圓周上，即，每兩個相鄰的球兜孔的間距從兩個相鄰的兜孔之間的最小間距開始沿著圓周方向至少在一個扇區(qū)中增加。
文檔編號F16C33/38GK102648358SQ201080054621
公開日2012年8月22日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者阿倫·克里斯 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司