法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-12-20
授权
授权
2018-12-04
实质审查的生效 IPC(主分类):F16C19/22 申请日:20170710
实质审查的生效
2018-11-09
公开
公开
相关申请
本申请要求2016年7月19日提交的美国临时专利申请号62/363898的利益,在此通过援引将该申请的全部内容并入本文。
背景技术
在锥形滚子轴承中和在圆柱滚子轴承中通常见到滚子端部与轴承座圈凸缘之间的接合。该接触用于引导滚子并承受轴向载荷。接触的条件由凸缘和滚子端部几何形状确定,该几何形状转而影响轴承的轴向载荷承载能力以及凸缘扭矩和在滚子和凸缘的表面处的磨损速率。
对于锥形滚子轴承而言,滚子端部的接触部分经常被机加工成球面形状。球面滚子端部也被用于圆柱滚子轴承中(如美国专利号6530693中所公开的)。这导致内滚道凸缘与滚子端部之间的接触椭圆,该接触椭圆的长轴线设置成沿所述轴承的径向方向。当接触载荷增大时,所述接触椭圆可以被所述轴承凸缘的底切或外直径截断。为了减小截断滚子端部与凸缘之间的接触面积的风险并由此减小边缘负载,圆柱滚子端部经常被机加工成圆环面(如美国专利申请公布号2003/0091255中所公开的)以产生椭圆,该椭圆的长轴线位于沿着周向方向。
发明内容
本发明大体涉及滚子轴承,并且涉及具有滚子端部与凸缘的增强接触的滚子轴承。该增强接触提供滚子端部与轴承凸缘之间的最佳接触面积,对给定的表面抛光和预期的操作条件来讲,该最佳接触面积导致减小的轴承挡边扭矩。
在一方面,滚子轴承限定轴承轴线和取向成与所述轴承轴线平行的径向平面。所述滚子轴承包括具有内滚道和从所述内滚道延伸的内凸缘的内圈。所述内凸缘包括内引导表面。滚子轴承还包括围绕所述轴承轴线与所述内滚道滚动接合的多个滚子。每个滚子包括第一端部表面,所述第一端部表面在所述多个滚子相对所述内圈移动时与所述内凸缘的所述内引导表面接合。每个滚子的所述第一端部表面限定曲率,使得在垂直于所述径向平面的平面中的第一有效主曲率半径与在所述径向平面中的第二主曲率半径的比不小于3.0。
通过对详细的描述和附图的考虑,本发明的其他方面将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的滚子轴承的透视图,该滚子轴承包括外圈、内圈和滚动元件。
图2是沿图1的滚子轴承的径向平面截取的截面图。
图3A是图2的局部放大细节图,图3A示出了滚动元件中的一个与内圈之间的接合。
图3B是图2的局部放大细节图,图3B示出了滚动元件中的一个与外圈之间的接合。
图4示出了在垂直于径向平面的平面中的滚动元件中的一个与内圈之间的接合。
图5示出了在滚子端部与凸缘接触处摩擦系数与滚子轴承的lambda比之间的关系。
图6示出了作为滚子轴承的几何形状与lambda比的函数的最佳接触曲率比的示例。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例以前,应当理解的是本发明的应用不限于在接下来的描述中所公开的或在随后的附图中所示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够实现其他实施例并且能够以多种方式被实践或被实施。
图1-4示出了圆柱滚子轴承10的实施例。所示出的滚子轴承10包括外圈12、内圈42、滚动元件22和与轴承旋转轴线34同心的滚子保持器32。外圈12包括外滚道14和定位在外滚道14的轴向端部处的至少一个外滚道凸缘16,外滚道凸缘16朝着所述内圈42径向向内延伸。在其他实施例中,外圈12可以包括两个相对的外滚道凸缘16。所示出的内圈42包括内滚道44和定位在所述内滚道44的轴向端部处的至少一个内滚道凸缘46,内滚道凸缘46朝着外圈12径向向外延伸。在其他实施例中,内圈42可以包括两个相对的内滚道凸缘46。所示出的滚动元件22被滚子保持器32均匀地环状地分开并且被设置在内滚道44和外滚道14之间。每个滚子元件22围绕滚动元件轴线23与内滚道44和外滚道14滚动接触。在其他实施例中,圆柱滚子轴承10可以是另一类型的轴承(例如,锥形滚子轴承或球面滚子轴承)。
参考图2和3A,当给滚子轴承10施加轴向载荷F(例如,轴向载荷F作用在内圈42和/或外圈12上以压紧滚动元件22)时,内滚道凸缘46的接触表面48与滚子元件22的第一端面24a在接触区域或接触点
通过绘制垂直于切线T的通过接触点
因此,对内滚道凸缘46而言,滚动元件22与内滚道凸缘46之间的接触在垂直于径向平面52的平面中的有效曲率半径
对于外滚道凸缘16而言,滚子端部24b与外滚道凸缘16的凸缘表面之间的接触处在垂直于径向平面52的平面中的第一有效主曲率半径
这样,外滚道凸缘16的第一有效主曲率半径
参考图4,在轴承轴向载荷F下,接触区域
滚子端部24a、24b与对应的滚道凸缘16、46之间的滑动接触导致能量损耗和材料磨损。本领域技术人员已知的是,轴承扭矩主要来自于滚道扭矩和凸缘扭矩,滚道扭矩取决于滚子22与内滚道14和外滚道44之间的滚动阻力,凸缘扭矩由滚子端部24a、24b与内凸缘16和/或外凸缘46之间的滑动摩擦导致。在低速和推力载荷操作条件下,所述凸缘扭矩通常起主导作用。因此,为了减小轴承扭矩并由此减小磨损和能量损耗,期望的是最小化滚子端部24a、24b与滚道凸缘16、46之间的摩擦力矩M(见图4)。
继续参考图4,在滚子端部24a、24b与对应的滚道凸缘16、46之间的接触椭圆50处定义摩擦力矩M,摩擦力矩M是轴承凸缘扭矩的重要分量并且可以表示为几何形状函数
其中
在上述公式(5)中,
其中X和Y是无量纲坐标,
图5示出了用于典型的工程表面的作为lambda比
其中lambda比
本领域技术人员可以了解的是,径向平面52中的接触轮廓转而由径向平面52中的凸缘16、46的王冠形状和滚子端部24a、24b的曲率确定,径向平面52中的接触轮廓几乎不影响几何形状函数
其中
由于接触的曲率比
图6示出了作为
最佳接触曲率比
在接下来的权利要求中列举了本发明的多种特征。
机译: 带有与轴线成一定角度的滚子的滚子轴承包括滚子,这些滚子在外圈和内圈之间滚动,该外圈的内侧为圆锥形表面,内圈的圆锥形工作面为直立的凸缘,与滚子的端部啮合
机译: 用于汽车变速器零件的滚子轴承包括外圈,该外圈具有在圆柱滚子轴向端沿径向向内延伸的凸缘,滚子通过保持元件保持与外圈的接触
机译: 滚子轴承保持架具有滚子,滚子的端部远离侧面元件的端部,该端部相对于滚子端至少在空腔的相对开口的两侧的区域中突出