專利名稱：滾動軸承及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾動軸承及其制造方法。本發(fā)明特別涉及一種制 造滾動軸承的軸承環(huán)及所屬的滾動體的方法。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知不同的滾動軸承。因此也已知一種滾動軸承，其 中軸承環(huán)，亦即外環(huán)和/或內(nèi)環(huán)具有一擋邊，用來承受作用在軸承上的 軸向力的邊。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的用于滾動軸承的制造方法方面，相 應(yīng)的軸承環(huán)通過車削方法制造，接著在還未淬硬的狀態(tài)下在軸承環(huán)滾 道和側(cè)擋邊之間的角部區(qū)域內(nèi)加工所謂的磨削空刀槽。為了能夠接著 磨削滾道和擋邊滾動面，這個(gè)磨削空刀槽是必要的。
由于這個(gè)磨削空刀槽在擋邊滾動面上形成一銳邊。這個(gè)銳邊與不 合適的潤滑劑相結(jié)合通過滾柱端面的軸向起動造成其損壞。確切地說 通過銳邊可能造成滾動體或其端面小的損壞。特別是在采用帶平面形 滾柱端面的滾動體時(shí)應(yīng)該擔(dān)心由于所述銳邊^(qū)f吏這些面這樣損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種制造滾動軸承的方法，用它可提 供具有比現(xiàn)有技術(shù)更高的壽命的滾動軸承。此外應(yīng)提高軸承的軸向承 載能力。
此外本發(fā)明針對這樣的滾動軸承，它達(dá)到滾動體端面和擋邊內(nèi)壁 之間更好的接觸。
所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)。優(yōu)良的實(shí)施形式和改進(jìn) 結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的主題。但是應(yīng)該指出，不是本發(fā)明的所有目的 都通過所有從屬權(quán)利要求的主題同樣地實(shí)現(xiàn)。
其次應(yīng)該指出，所有獨(dú)立權(quán)利要求的主題都有相同的目的，即提 高滾動軸承的壽命。
對于按本發(fā)明用來制造滾動軸承的軸承環(huán)的方法，其中軸承環(huán)具 有一用于滾動體的滾道和至少一個(gè)用來軸向引導(dǎo)滾動體的側(cè)擋邊，在 一個(gè)工步中在軸承環(huán)的朝向滾動體的壁上加工出一凹槽。按本發(fā)明軸
承環(huán)的最終輪廓通過硬車方法制造。
擋邊最好也用來承受作用在滾動軸承上的載荷。
軸承環(huán)的最終輪廓是指為了完成加工還需要再進(jìn)行一次精加工的 輪廓，其中加工凹槽也看作精加工。
通過按本發(fā)明的硬車削法加工已經(jīng)淬硬的軸承環(huán)。在這種情況下 擋邊滾動面不需要再磨削。
凹槽是指槽或空隙，它最好基本上沿徑向在軸承環(huán)內(nèi)加工出來。 這個(gè)承擔(dān)磨削空刀槽功能的凹槽最好位于擋邊滾動面和滾道之間的角 部區(qū)域內(nèi)。
其次本發(fā)明針對用來制造用于滾動軸承的軸承環(huán)的方法，其中軸 承環(huán)具有一條用于滾動體的滾道和至少一個(gè)用于滾動體軸向?qū)б膫?cè) 擋邊。其中在一個(gè)工步中在軸承環(huán)的朝向滾動體的壁上加工出一凹槽。 按照本發(fā)明在這種方法上，凹槽通過刀體基本上沿滾動軸承的徑向的 切入而產(chǎn)生。
如果側(cè)擋邊或其內(nèi)壁不再需要精磨，那么刀體便可以沿滾動軸承 徑向切入。通過刀體沿滾動軸承徑向的切入避免在擋邊滾動面上產(chǎn)生 在以后工作時(shí)損壞多個(gè)滾動體的棱邊。
最好在另 一 個(gè)工步中磨削滾道。在滾道和側(cè)擋邊之間角部區(qū)域內(nèi) 的凹槽用來進(jìn)行這種磨削。通過所述凹槽防止由于磨具而損壞擋邊滾
動面。在另一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，將擋邊硬車削成具有一大于90° 的擋邊開口角。在硬車削后在最后一道工序中加工出凹槽或者磨削空 刀槽，以便能夠磨削滾道。
擋邊開口角優(yōu)選在90°至92°之間。通過這種擋邊開口角改善滾動 體和擋邊滾動面之間的接觸幾何形狀。
更準(zhǔn)確地說通過這種略大于90°、例如90.5。的擋邊開口角改善滾 動體和擋邊之間的滑動，從而提高滾動軸承的使用壽命。
此外如上所述，本發(fā)明還涉及一種用來制造用于滾動軸承的滾動 體的方法，其中滾動體具有至少一個(gè)局部彎曲的端面。如上所述，在 現(xiàn)有技術(shù)中采用平的端面，它們在其與擋邊接觸時(shí)承受高的負(fù)荷。通 過設(shè)置彎曲的端面達(dá)到，代替由現(xiàn)有技術(shù)已知的在滾柱和擋邊之間的 接觸面，在滾動體和擋邊之間基本上僅僅出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn)，滾動體和 擋邊之間的潤滑也得到改善。
用這種方法可以提高本發(fā)明軸承的壽命和軸向承載能力。這里滾 動體的端面是指朝向擋邊的那個(gè)表面。按照本發(fā)明滾動體同樣借助于 硬車削法制造。通過采用硬車削法使按本發(fā)明的彎曲端面更容易制造。
端面優(yōu)先至少局部彎曲，特別是對數(shù)線形或環(huán)形地彎曲。
環(huán)面體是指一個(gè)圍繞一在圓平面內(nèi)位于圓外的軸線旋轉(zhuǎn)形成的物 體。對于滾動體，環(huán)面形端面是指端面在沿滾動體徑向的投影中得到 一條線，這條線特別是在其末端區(qū)域內(nèi)圓形或橢圓形地彎曲，其中這 個(gè)圓形或橢圓形曲線的幾何中點(diǎn)不在滾動體的幾何對稱線上，而是在 離它一定距離處。
這種彎曲的、特別是環(huán)面形的表面在費(fèi)事的試驗(yàn)中證明是特別適 合于減小通過端面在擋邊滾動面上滑動造成的損壞。
此外本發(fā)明涉及一種帶一用于滾動體的滾道的滾動軸承，它具有 至少一個(gè)用于滾動體軸向?qū)б膫?cè)擋邊，其中該擋邊具有朝向滾動體 的擋邊滾動面并在滾道和擋邊滾動面之間的角部區(qū)域內(nèi)設(shè)置一凹槽。 按照本發(fā)明，凹槽和擋邊壁基本上無銳邊地相互過渡。
換言之，凹槽的端點(diǎn)或末端區(qū)域處的切線基本上平行于擋邊滾動 面。而在現(xiàn)有技術(shù)中不存在這種平行性，換言之存在一棱邊，這種無 棱邊過渡造成滾動體或其端面在滑動時(shí)不會受到棱邊的損壞。
在另一種優(yōu)選實(shí)施形式中，凹槽至少局部具有一圓弧形輪廓，其
中這個(gè)圓弧形輪廓具有一在0.5mm至2mm，優(yōu)選在lmm至1.5mm
之間的曲率半徑。如上所述，這個(gè)凹槽用作使得可以磨削滾道的磨削 空刀槽。因?yàn)榘疾酆捅谥g的走向是無銳邊的，所以可以不磨削擋邊 滾動面。
凹槽最好具有一朝向軸承環(huán)的滾道的末端區(qū)域并在這個(gè)末端區(qū)域
內(nèi)相對于滾道成一在20。至40°,優(yōu)選在25。至37。，特別優(yōu)選在30°至 34。之間的角度延伸。
其次本發(fā)明涉及一種滾動體，其中按照本發(fā)明具有至少一個(gè)，優(yōu) 選兩個(gè)至少局部彎曲的特別是對數(shù)線形或環(huán)面形彎曲的端面。
通過這種特別是環(huán)面形彎曲的端面達(dá)到擋邊和滾動體之間的接觸 不是點(diǎn)狀或線狀而是面狀地延伸。這種面接觸允許滾動軸承更好地潤 滑。
滾動體最好在至少一個(gè)末端區(qū)域內(nèi)具有一沿滾動體軸向彎曲的外 殼面。用這種方法還可以改善滾動體相對于滾道的滑動。外殼面最好 中凸形地彎曲。
此外本發(fā)明涉及一種具有上述類型軸承環(huán)的滾動軸承以及具有至 少一個(gè)上述類型滾動體的滾動軸承。


本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施形式由附圖得到。附圖表示
圖1 一按現(xiàn)有技術(shù)的軸承環(huán)的局部視圖2 —按本發(fā)明的軸承環(huán)的局部視圖3 用來表示本發(fā)明軸承環(huán)制造方法的視圖4 一按現(xiàn)有技術(shù)的軸承環(huán)連同一滾動體的局部視圖5 本發(fā)明軸承環(huán)連同一滾動體的局部放大圖6 —軸承環(huán)連同一滾動體的視圖7 —軸承環(huán)連同一按現(xiàn)有技術(shù)的滾動體的放大圖8 用來表示本發(fā)明滾動軸承的放大圖9 一軸承環(huán)連同一滾動體的局部視圖10 —滾動體；
圖11 本發(fā)明的滾動體的另一種實(shí)施形式。
具體實(shí)施例方式
圖l表示一用按現(xiàn)有技術(shù)已知的方法制造的軸承環(huán)2的局部視圖。 其中附圖標(biāo)記4涉及軸承環(huán)的中心區(qū)，附圖標(biāo)記6涉及側(cè)擋邊。擋邊
的擋邊滾動面6a朝向一 (未畫出的)滾動體。
如開頭所述，在由現(xiàn)有技術(shù)已知的方法中凹槽7或者說磨削空刀 槽在淬硬之前在材料中加工出。然后才將材料淬硬。在這種方法時(shí)要 求，也磨削擋邊滾動面6a。因此如圖l中所示，凹槽7相對于擋邊6 和中心區(qū)4沿傾斜方向加工出。因此在現(xiàn)有技術(shù)中在擋邊滾動面6a 上形成一條棱邊30，這條尖銳的棱邊30對特別是平面形的滾柱端面 的軸向滑動(Anlauf)有不利影響。
圖2表示一按本發(fā)明方法制造的軸承環(huán)，其中軸承環(huán)的材料先淬 硬，然后通過硬車制造最終輪廓，特別是擋邊滾動面的最終輪廓6a。 在這種情況下不需要精磨擋邊滾動面，而只要磨削中心區(qū)4的滾道4a。 在這種情況下用于產(chǎn)生磨削空刀槽的刀具沿軸承環(huán)2的徑向Pl加工 一凹槽7，由此避免形成圖1中的棱邊30。
確切地說，在保持要求的在90°至92。范圍內(nèi)例如90.5。的擋邊開 口角的情況下硬精車削擋邊滾動面6a,并在最后一道工序中加工出磨 削空刀槽，以便能夠磨削滾道4a。
附圖標(biāo)記9涉及凹槽7的朝向滾道4a的末端區(qū)域。這個(gè)末端區(qū)域 沿徑向方向相對于滾道成一約32。的角度延伸。
圖3表示在本發(fā)明方法中產(chǎn)生凹槽7或磨削空刀槽。為此一刀具 13在硬車削軸承環(huán)后沿基本上徑向方向(箭頭P1)擠入軸承環(huán)2中。 附圖標(biāo)記12表示刀具13的刀體。附圖標(biāo)記d表示磨削余量，它在 0.5mm范圍內(nèi)。刀體12的棱邊12b和滾道4a之間的夾角P在30°至 35°范圍內(nèi)。
擋邊滾動面6a相對于滾道4a不按精確的90。角，而是以一個(gè)略 大一些的角度延伸。刀體12的棱邊12a和擋邊滾動面6a之間的夾角 Y在3。至4°之間。
圖4表示一按現(xiàn)有技術(shù)的軸承環(huán)連同一在它上面滑動的滾動體5 的局部視圖。這里擋邊角度不按比例畫出。人們看出，滾動體5在凹 槽7處可能與磨削空刀槽的棱邊30接觸。因?yàn)闈L動體相對于這個(gè)尖銳 的棱邊30運(yùn)動，可能造成開頭所述的在滾動體上的小損壞，從而導(dǎo)致 其加速報(bào)廢。附圖標(biāo)記11涉及滾動體的端面。
圖5表示一軸承環(huán)連同一滾動體，其中軸承環(huán)用本發(fā)明的方法制 造?？梢钥吹剑谶@種情況下不存在棱邊30,因此滾動體5相應(yīng)地受 到保護(hù)。
圖6表示一軸承環(huán)2連同一滾動體5的:f見圖，這里也是一個(gè)硬車 削的軸承環(huán)。滾動體5的端面ll具有一中心區(qū)lla,它基本上可以做 成任意的，因?yàn)樗辉趽踹?上滑動。也可以考慮，端面11的中心區(qū) 11a具有一凹坑等等。通過端面11的邊緣區(qū)llb的特殊造型可以達(dá)到， 在擋邊和端面之間只出現(xiàn)唯--個(gè)接觸點(diǎn)，這在下面還進(jìn)一步說明。
在滾動體端面11和擋邊面6a之間的接觸點(diǎn)用8表示。滾動體的 角部區(qū)域15的曲率半徑在0.5mm至4mm之間，最好在lmm至2mm 之間，特別優(yōu)選在1.5mm范圍內(nèi)。
附圖標(biāo)記L涉及滾動體5的旋轉(zhuǎn)軸線或者說對稱軸承。附圖標(biāo)記 14表示環(huán)面中點(diǎn)線，在滾動體是環(huán)面鼓形結(jié)構(gòu)時(shí)環(huán)面鼓形的曲線的切 入點(diǎn)16或中點(diǎn)位于它上面。線14和因此對于環(huán)面鼓形曲線的穿刺點(diǎn) 最好位于擋邊6的末端面17的高度上。
圖7表示在圖6中所示的結(jié)構(gòu)放大圖，其中附圖標(biāo)記TV表示環(huán) 面中點(diǎn)線14相對于對稱中心線L偏移的偏移量。這意味著，在圖7 中所示的實(shí)施形式上，在滾動體端面11的邊緣區(qū)lib內(nèi)的曲線位于一 圓上，其圓心(等于切入點(diǎn)16)同樣位于線14上。
附圖標(biāo)記LWmax涉及滾動體的最大長度，附圖標(biāo)記LW涉及滾動 體在滾動體和擋邊滾動面6a之間的接觸點(diǎn)8區(qū)域內(nèi)的長度。這個(gè)接觸 點(diǎn)8離軸承環(huán)2滾道的距離為BA。在這里所示的實(shí)施形式上，接觸 點(diǎn)8在徑向方向上離擋邊6的末端面17和軸承環(huán)的滾道4a的距離大 致相同。
圖9表示一按現(xiàn)有技術(shù)的軸承環(huán)連同一滾動體5的放大圖。其中 -f見圖在x方向和y方向的方文大明顯不同。
可以看到，在采用按現(xiàn)有技術(shù)的滾動體時(shí)滾動體的棱邊32在擋邊 滾動面6a上滑動。在壽命上，棱邊的這種滑動也造成對擋邊滾動面的
損害。在圖9中未畫出凹槽7。
如開頭所述，本發(fā)明的目的是，提高這種滾動軸承的壽命和特別 是改善滾動體在軸承環(huán)的擋邊上的滑動。
圖8表示一軸承環(huán)2，它采用按本發(fā)明改進(jìn)的滾動體5。這里視圖 在x方向和y方向的》文大也明顯不同。
這個(gè)滾動體沒有尖銳的角部棱邊，而是在這種情況下倒圓地做成
環(huán)面鼓形的邊緣區(qū)llb。在圖8中所示的視圖中未畫出磨削空刀槽或 者說凹槽?？梢钥吹?，通過邊緣區(qū)llb的環(huán)面鼓形結(jié)構(gòu)13在擋邊滾動 面6a和端面11或者說端面11的端面區(qū)llb之間不造成尖銳棱邊的接 觸。因此在運(yùn)行時(shí)不管是端面和因此滾動體還是擋邊滾動面6a都可以 得到保護(hù)。在圖8中所示的實(shí)施形式中理想地在滾動體和擋邊滾動面 6a之間基本上得到一接觸面8。
圖10表示一滾動體?？梢钥吹?，在這種實(shí)施形式中端面11基本 上設(shè)計(jì)成球形鼓起的，這個(gè)球或球扇面的中點(diǎn)位于滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線 或者說對稱中心線L上。球形鼓起的結(jié)構(gòu)的半徑R在300mm至800mm 之間，優(yōu)選在500mm至700mm之間，特別優(yōu)選在570mm至620mm 之間。但是這個(gè)半徑的選擇還取決于滾動體的其他幾何參數(shù)例如其長 度LW及其直徑DW。如上所述，滾動體在角部區(qū)域15內(nèi)最好具有在 lmm至2mm之間的半徑。采用在圖10中所示實(shí)施形式的滾動體5 要求在92°范圍內(nèi)的擋邊開口角。附圖標(biāo)記DW表示滾動體的直徑。
圖ll表示本發(fā)明滾動體的另一種實(shí)施形式。與圖10中所示實(shí)施 形式不同，在圖11中所示的實(shí)施形式中，端面設(shè)計(jì)成環(huán)面鼓形的。這 意味著，圓形面lib的中點(diǎn)不在對稱中心線L上，而是相對于它偏移 一規(guī)定的距離a。這通過下邊緣區(qū)lib的圓弧形K表示。在圖11中所 示的實(shí)施形式中在區(qū)域lib內(nèi)的彎曲半徑超過滾動體的長度L。
在環(huán)面中點(diǎn)線14和端面11之間的交點(diǎn)S處，中心區(qū)lla和邊緣 區(qū)llb相互無棱邊地過渡。
在這種實(shí)施形式時(shí)，端面的中心區(qū)lla也可以平面地延伸。由圖 11得到，相應(yīng)圓弧形K全部中點(diǎn)的幾何位置本身都位于繞對稱中心線
的半徑為a的一圓環(huán)上。
通過本發(fā)明的方法和按本發(fā)明的軸承元件得到一較大的有效的擋 邊高度，從而使?jié)L柱端面在擋邊滾動面上更好地滑動，因?yàn)槿∠税?槽7的尖銳的棱邊，因此使這個(gè)區(qū)域也可以用于滾動體滑動。因?yàn)樽?終加工，例如磨削在熱處理后進(jìn)行，通過冷卻對于各個(gè)軸承元件不會 產(chǎn)生淬火變形。緊接在這個(gè)方法之后可以優(yōu)選研磨外殼母線和/或滾柱 端面。
因?yàn)榭梢詩A緊在頂尖之間進(jìn)行制造，也避免了在可能通過重新裝 夾造成的各個(gè)所制造或所加工的滾動體的軸向竄動。
在申請資料中公布的全部特征都作為本發(fā)明的權(quán)利要求，如果它 們單獨(dú)或相互組合相對于現(xiàn)有技術(shù)是新的話。
附圖標(biāo)記列表
2 軸承環(huán)
4 軸承環(huán)的中心區(qū) 4a 滾道
5 滾動體
6 軸承環(huán)的側(cè)擋邊 6a 擋邊滾動面
30
35
8 端面ll和擋邊滾動面6a 之間的接觸點(diǎn)
9 凹槽的角部區(qū)域
11 滾動體的端面 40
lla端面11的中心區(qū) lib端面11的邊緣區(qū)
12 刀體
12a， 12b刀體12的棱邊
13 刀具 45
14 環(huán)面中點(diǎn)線
15 滾動體5的角部區(qū)
16 切入點(diǎn)
17 擋邊的末端面 19 圓弧線
30 凹槽棱邊(現(xiàn)有技術(shù))
32 滾動體棱邊(現(xiàn)有技術(shù))
Pl 徑向方向
L 滾動體對稱中心線
TV環(huán)面連接
LW滾動體長度
LWmax滾動體最大長度
DW ;袞動體直徑
BA接觸點(diǎn)-滾道間距
TR環(huán)面半徑
R 半徑
S環(huán)面中點(diǎn)線14和端面11 a 環(huán)面中點(diǎn)線14和對稱中
的交點(diǎn) 心線L間的距離
權(quán)利要求
1.用來制造用于滾動軸承的軸承環(huán)(2)的方法，其中軸承環(huán)(2)具有一用于滾動體(5)的滾道(4a)和至少一個(gè)用于滾動體(5)軸向?qū)б膫?cè)擋邊(6)，并且在一個(gè)工步中在軸承環(huán)的朝向滾動體(5)的滾動面(4a，6a)上加工出一凹槽(7)，其特征為軸承環(huán)(2)的最終輪廓通過硬車削法制造。
2. 按權(quán)利要求1的方法， 其特征為所述凹槽(7)通過刀體(12)沿滾動軸承徑向方向的切入制成。
3. 按上述權(quán)利要求2-4之至少一項(xiàng)的方法， 其特征為在另一個(gè)工步中磨削滾道(4a)。
4. 按上述權(quán)利要求2-5之至少一項(xiàng)的方法， 其特征為將擋邊(6)硬車削成具有大于卯。的擋邊張開角。
5. 按權(quán)利要求4的方法， 其特征為所述擋邊張開角在90。至92°之間，特別是90.5°。
6. 用來制造用于滾動軸承的滾動體(5)的方法，其中滾動體(5) 具有至少一個(gè)至少局部彎曲的端面(11),其特征為滾動體(5)借助于硬車削法制造。
7. 按權(quán)利要求9的方法， 其特征為端面(11)至少局部彎曲，特別是對數(shù)線形或環(huán)面形彎曲。
8. 用于滾動軸承的軸承環(huán)，具有一用于滾動體(5)的滾道(4a), 至少一個(gè)用于滾動體(5)軸向?qū)б膫?cè)擋邊(6),其包括擋邊(6) 的朝向滾動體(5)的擋邊滾動面(6a),其中在滾道(4a)和擋邊(6) 之間的角部區(qū)域內(nèi)設(shè)置一凹槽(7)， 其特征為凹槽(7)和擋邊滾動面(6a)基本上無棱邊地相互過〉度。
9. 按權(quán)利要求8的軸承環(huán)， 其特征為凹槽(7)至少局部具有一圓弧形輪廓。
10. 按權(quán)利要求8-9至少一項(xiàng)的軸承環(huán)， 其特征為所述圓弧形輪廓具有在0.5mm至2.0mm之間，優(yōu)選在l.Omm至 1.4mm之間的曲率半徑。
11. 按上述權(quán)利要求8-10之至少一項(xiàng)的軸承環(huán)， 其特征為所述凹槽(7)具有一朝向軸承環(huán)(2)的滾道(4a)的末端區(qū)域 (9)并在該末端區(qū)域(13)內(nèi)相對于滾道(4)成一角度(P)延伸， 此角度(|3)在20°至40°之間，優(yōu)選在25。至37。之間，特別優(yōu)選在30° 至34°之間。
12. 用于滾動軸承的滾動體， 其特征為滾動體(5)具有至少一個(gè)局部彎曲的特別是對數(shù)線形或環(huán)面形彎 曲的端面(11)。
13. 具有至少一個(gè)按權(quán)利要求8-11之至少一項(xiàng)的軸承環(huán)的滾動軸承。
14. 具有至少一個(gè)按權(quán)利要求12的滾動體的滾動軸承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來制造用于滾動軸承(5)的軸承環(huán)(2)的方法，其中軸承環(huán)(2)具有一用于滾動體(5)的滾道(4a)和至少一個(gè)用于滾動體(5)軸向?qū)б膫?cè)擋邊(6)，并且在一個(gè)工步中在軸承環(huán)的朝向滾動體(5)的滾道(4a，6a)上加工出一凹槽(7)。按照本發(fā)明軸承環(huán)(2)的最終輪廓通過硬車削法制造。
文檔編號F16C33/34GK101371055SQ200680052650
公開日2009年2月18日 申請日期2006年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者A·魏德納, M·亨內(nèi)費(fèi)爾德爾, P·格拉夫 申請人:謝夫勒兩合公司