專利名稱：滾動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾動軸承。本發(fā)明將參照圓錐滾子軸承進行說明， 但是要指出的是，本發(fā)明同樣可在其他軸承類型例如圓柱滾子軸承或 自動調(diào)心滾子軸承中應用。由現(xiàn)有技術(shù)已知滾子軸承，其具有相對于 滾道的側(cè)擋邊，以便承受軸向的栽荷分量。在此由現(xiàn)有技術(shù)已知帶有 平的滾子端面和平的擋邊表面的圓柱滾子軸承。此種軸承導致滾動軸
承相對于擋邊的棱邊滑動(Kantenlauf )。此種類型的棱邊滑動的結(jié)果 是減少了滾動軸承的使用壽命。
背景技術(shù)：
此外從現(xiàn)有技術(shù)中已知圓柱滾子軸承，滾動軸承的端面具有一球 冠狀的形狀。在此滾動體中，端面的一中間區(qū)域不是設計為球形的， 而是設計為平的或帶有一凹槽。為此，在滾動軸承中的接觸面至少在 擋邊凸肩上在一定程度上被切去，由此在擋邊接觸中得到有限的軸向 的承載能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種滾動軸承，其可以相對于現(xiàn)有技術(shù)承 受更高的軸向負荷。圓錐滾子軸承或圓柱滾子軸承的特別的應用區(qū)域 是例如風力傳動裝置。
該目的將按本發(fā)明地通過權(quán)利要求1中的滾動軸承實現(xiàn)。 有利的實施樣式和結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求中的主題。 按本發(fā)明的滾動軸承具有至少一個軸承環(huán)和多個滾動體，在此軸 承環(huán)具有用于滾動體的滾道及至少一個用于軸向?qū)驖L動體的側(cè)擋 邊。按本發(fā)明滾動體具有一朝向擋邊的端面，且此擋邊具有一朝向滾 動體的擋邊滾動面，并且至少端面或擋邊滾動面至少局部地朝擋邊滾 動面或端面的方向凸起地彎曲，并且此彎曲在至少一邊緣段上具有對 數(shù)的彎曲曲線(Krtimmungsverlauf )o
軸承環(huán)涉及一軸承外環(huán)和一軸承內(nèi)環(huán)。與外殼表面不同，滾動體 的端面是指滾動體的端部表面，其中滾動體通過外殼表面在軸承環(huán)的 滾道上滾動。
側(cè)擋邊除了導向之外也用于承受軸向的負荷分量。
對于滾動體，邊緣段是指端面的在其總體上與滾動軸承的旋轉(zhuǎn)軸 線或?qū)ΨQ軸線間隔一定距離的每一段。擋邊滾動面的邊緣段是指在其 總體上與滾動軸承的旋轉(zhuǎn)軸線或?qū)ΨQ軸線間隔一定距離的相應的每一 段。對數(shù)的關(guān)系式或?qū)?shù)的彎曲曲線是指具有至少一個對數(shù)的分量和 特殊的對數(shù)的因數(shù)或相加數(shù)的關(guān)系式。優(yōu)選地大多數(shù)端面在至少一個 第一邊緣段上具有一第一彎曲曲線而且在第二邊緣段上具有與第一彎 曲曲線不同的第二彎曲曲線。
在第一彎曲曲線和第二彎曲曲線是指兩個不同的彎曲、亦即可通 過不同的幾何的關(guān)系描述的彎曲。因此彎曲是指僅帶有有限的曲率半 徑的彎曲，因此直線不理解為彎曲。
因此例如靠近滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線的第一邊緣段具有第一曲率半 徑，而另外的在外側(cè)的第二邊緣段具有對數(shù)的第二彎曲曲線。在下面 還要詳細描述的優(yōu)選的實施方式中，第一邊緣段具有一圓環(huán)形的彎曲 曲線，第二邊緣段具有一對數(shù)的彎曲曲線。
優(yōu)選地端面至少分段地朝擋邊滾動面的方向凸起地彎曲。此彎曲 優(yōu)選地在第一邊緣段上具有第一彎曲曲線，而在第二邊緣段上具有與 第一彎曲曲線不同的第二彎曲曲線。這意味著，優(yōu)選地兩個彎曲曲線 朝擋邊滾動面的方向凸起地彎曲。但是也有可能的是，僅設置端面的 對數(shù)的彎曲曲線。
優(yōu)選地滾動軸承具有一第二軸承環(huán)，并且滾動體設置在第一軸承 環(huán)和第二軸承環(huán)之間。在第二軸承環(huán)中優(yōu)選地同樣設置一側(cè)擋邊，而
且特別優(yōu)選地設置在滾動軸承的與第一擋邊相對置的一側(cè)。
優(yōu)選地彎曲在至少一邊緣段上圓環(huán)形地延伸。在由現(xiàn)有技術(shù)中已 知的球冠形的彎曲中，滾動體的整個端面局部地具有球的形狀，其中
球的半徑位于滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線上，端面的在此表示的圓環(huán)形的彎曲 不是通過其中心點位于滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線上的球描述，而是通過例如 其中心點與旋轉(zhuǎn)軸線位錯的圓周線或橢圓線描述。準確地說在優(yōu)選的 實施樣式中，圓環(huán)形的彎曲的中心點圓形地圍繞滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線布 置。
在此所述中心點不必肯定涉及圓的中心點，而是也可以存在橢圓 的或類似形成的主體的中心點。通過圓環(huán)形的彎曲達到，在滾動體的 外部區(qū)域存在一 圓形的彎曲且其無棱邊地過渡為滾動體的平的中間區(qū) 域。在滾動體的軸向截面中， 一平的中間區(qū)域與具有一預定的曲率半 徑的外部區(qū)域相連接，而且在此平的中間區(qū)域上連接具有預定的曲率 半徑的第二彎曲區(qū)域。優(yōu)選地按本發(fā)明的對數(shù)的彎曲曲線與相應的圓 形的彎曲相連接。
在另一的優(yōu)選的實施樣式中，彎曲曲線在端面的至少一個區(qū)域內(nèi) 通過圓環(huán)形的和對數(shù)的關(guān)系式的疊加來描述。因此也有可能的是，圓 環(huán)形的彎曲曲線與對數(shù)的彎曲曲線疊加。同樣也有可能的是，圓環(huán)形 的輪廓和對數(shù)的輪廓互相分開地使用且在一預定的過渡點互相過渡。
優(yōu)選地彎曲曲線在至少一個邊緣段內(nèi)通過數(shù)學關(guān)系式
擋邊滾動面之間的接觸點和軸承環(huán)的滾道或端面的端點之間的距離， 而且h(X)輪廓高度、即端面與一端面在接觸點處的切線在滾道的方向 上的距離。對于擋邊滾動面，I表示在接觸點和擋邊凸肩之間的距離。
在此優(yōu)選地c的值位于0.00001和1之間，k的值在0.5和2.5之 間且p的值為1和IO之間。但在實際的轉(zhuǎn)換中需要注意，分母通常大 于0。
優(yōu)選地在滾道和擋邊滾動面之間的開口角度大于90°。在此情況 下同樣彎曲的表面在確定擋邊開口角度時被認為是一在滾動軸承的徑 向方向上延伸通過彎曲的起始點和終點直線。通過此實施樣式代替一
描述。在此Dw表示滾動體的直徑，I是在端面和
在滾動體的端面和擋邊滾動面之間的接觸平面得到一接觸點，其帶有 向外漸增的開口的縫。以此種方式產(chǎn)生一摩擦有利的接觸，其使有利 的潤滑劑輸入及微小的摩擦成為可能。
此外通過本發(fā)明的擋邊滾動面的結(jié)構(gòu)和滾動體的端面可以實現(xiàn)， 在接觸的環(huán)境中存在一有效的圓形的幾何形狀并且實現(xiàn)相對于滾子的 傾斜或偏斜的高的公差。
在一其他優(yōu)選的實施樣式中，不但端面而且擋邊滾動面至少局部 地彎曲。特別優(yōu)選地不但擋邊滾動面而且滾動體的端面設計成球形的 且具有預定的圓環(huán)半徑。兩個彎曲的圓環(huán)半徑可以相同，但兩半徑也 可以互相不同。同樣擋邊滾動面的彎曲可在一段內(nèi)具有對數(shù)的彎曲曲 線。
優(yōu)選地不但端面而且同時擋邊滾動面朝相應的另一表面的方向凸 起地彎曲。以此種方式可實現(xiàn)一特別有利的潤滑劑輸入。但是同樣也 可能的是，兩個表面中的一個凹入地彎曲，在此種情況下特別優(yōu)選地 相應凸起的曲率半徑小于凹入的曲率半徑。
優(yōu)選地滾動體的端面至少間隔距離地位于圓周線上。這表示，如 前所述，滾動體的彎曲在軸向截面上通過圓周線形成，在此圓周線的 中心點相對于滾動體的旋轉(zhuǎn)軸線優(yōu)選地在彎曲的方向上偏移一預定的 距離。
優(yōu)選地按本發(fā)明的滾動軸承的至少一個部件通過硬車削方法制 造。通過應用硬車削方法可實現(xiàn)一所謂圓環(huán)半徑的費用低廉的制造方 法。
優(yōu)選地滾動軸承從一組包含有圓柱滾動軸承、圓錐滾動軸承、自 動調(diào)心滾子軸承、徑向軸承、軸向軸承及類似軸承的滾動軸承中選擇。 在一其他的優(yōu)選的實施樣式中，至少擋邊滾動面或端面的曲率半
徑在數(shù)值上是滾動體直徑的至少3倍。通過曲率半徑的選擇可在端面 和擋邊滾動面之間達到特別高效的接觸。但兩表面的曲率半徑可以是 無限大，即在此種情況下彎曲可以通過直線表示。
準確地說在曲率半徑在兩表面之一上是無限大的情況下，在軸向截面上代替球形的結(jié)構(gòu)形成一直線。根據(jù)此直線是否圍繞滾動體的對 稱軸線或圍繞滾動軸承的對稱軸線在整體上旋轉(zhuǎn)的不同，此直線又是 一滾動體的擋邊滾動面或一端面的錐體的母線。
但也可能的是，代替錐面設置一平面，當擋邊滾動面垂直于軸承 軸線時。
在一優(yōu)選的實施樣式中，擋邊滾動面和端面的曲率如此設計，在 擋邊滾動面和端面之間基本上僅有 一接觸點。其中特別優(yōu)選地此接觸 點在滾動體的徑向方向上與滾動體的對稱軸線的距離至少等于表示端 面彎曲的圓周線的中心點與滾動體的對稱軸線的距離。
通常這表示，優(yōu)選地用于不同的按本發(fā)明的滾動體的圓周線的中 心點設置在圓環(huán)形的中心線上，其相對于滾動體的對稱軸線平行地延 伸。對于圓環(huán)中心線，接觸點在滾動體的徑向方向上位于其之外。這 意味著，接觸線或接觸線相對于圓環(huán)形中心線傾斜一預定的角度。此
傾斜角位于0°和30。之間優(yōu)選地在0°和10°之間。
其他的優(yōu)點和實施樣式從附圖中得出。 其中
圖1:用于描述滾動軸承的基本幾何形狀的局部視圖； 圖2:按本發(fā)明的滾動軸承的另一局部視圖。
具體實施例方式
圖1示出了按本發(fā)明的滾動軸承l(wèi)的示意的局部視圖，用于示出 幾何形狀。附圖標記5涉及到圓錐滾動軸承的滾動體，但是僅僅表示 了滾動體的端面11的一部分。
滾動體5的端面11具有一個中間段lla以及第一邊緣段llb及第 二邊緣段llc。在此實施樣式中，中間段lla基本上直線地延伸且第 一和第二邊緣段llb， llc分別彎曲地延伸。附圖標記6涉及到軸承環(huán) 的側(cè)擋邊，其具有一擋邊滾動面6a，該擋邊滾動面朝向滾動體5的端 面11。
端面11的中間段lla在圖1中示出的實施樣式不在擋邊6的擋邊
滾動面6a上滑動(anlaufen)。因此端面11的中間區(qū)域lla代替直線 走向可以做成基本上的任意的其他曲線走向，例如在中心具有一凹槽。
附圖標記L涉及滾動體5的對稱軸線。如前所述，滾動體5的端 面11的第一邊緣段llb彎曲成圓環(huán)形。在圖1中示出的實施樣式中， 端面ll的邊緣段llb在軸向截面上基本上彎曲成圓形且具有一曲率半 徑ps。因此邊緣段lib在圖1中示出的實施樣式中朝擋邊滾動面6a 的方向凸起地彎曲。
擋邊6及擋邊6的擋邊滾動面6a在此種情況下彎曲成圓環(huán)形狀， 此曲率具有一曲率半徑pf。附圖標記19涉及一圓周線，端面ll的邊 緣段llb位于該圓周線上。圓周線的中心點位于圓環(huán)中心線14上。在 端面11的區(qū)域內(nèi)的滾道4a和圓環(huán)形中心線14之間的間距大致與擋邊 的高度h相一致。
圓環(huán)中心線14相對于滾動體的對稱軸線L間隔一距離a。在圖1 中示出的滾動體在每個任意的軸向截面圖中具有在圖1中示出的幾何 形狀。這意味著，圓周線19必須同樣繞對稱軸線L旋轉(zhuǎn)，以便在總 體上形成端面ll。在過渡區(qū)域或過渡點3上，圓形彎曲的第一邊緣段 lib及直線延伸的中間區(qū)域lla相互過渡。由于圓形彎曲的中心點位 于圓環(huán)中心線14上，圓周線19在點3上的切線正好在中間段lla上 延伸。因此在端面11上沒有形成棱邊。
圓半徑Pf和ps優(yōu)選地等于滾動體的直徑Dw的至少3倍。表示圓 半徑Pf和Ps的箭頭同時確定接觸線10，其延伸通過接觸點8。接觸線 IO相對于圓環(huán)中心線14的方向及同時相對于對稱軸線L的方向以角 度H傾斜。因此通過選擇斜率，接觸點的位置在端面上可以基本上自 由地選擇。但優(yōu)選地接觸點8大約位于擋邊6的一半高度。
附圖標記4示出了軸承環(huán)的具有用于滾動體的(未詳細示出的) 滾道4a的中間區(qū)域。
如前所述，第二邊緣段llc通過一對數(shù)線形的輪廓表示且遵循開 頭提出的數(shù)學關(guān)系式。
在此在圖1中附圖標記x是變量，其中x在擋邊滾動面6a和端面
ll之間的接觸點8處有一值為0且因此也在此區(qū)域內(nèi)h(x)=0,這意味 著對數(shù)的部分還未起決定作用，且因此接觸點還位于圓形的第一邊緣 段llb上。因此在接觸點8處圓形的或?qū)?shù)的彎曲曲線互相過渡。
x越接近數(shù)值l，系數(shù)x/c設定的值越大。因此值l^7也越大，
由此得到在滾道4a的區(qū)域內(nèi)的第二邊緣段llc的陡峭的曲線。因此1 表示朝一在接觸點8上相對于端面11相切的方向在接觸點8和滾道 4a之間的距離。
此對數(shù)線形的端部輪廓實現(xiàn)在擋邊滾動面6a和端面ll之間盡可 能沒有側(cè)應力峰值(Kantespannungsspitzten )且因此可以承受更高的 負荷的接觸。
但是同樣可設置兩個圓形的彎曲，第一邊緣段llb具有圖1中示 出的曲線，而第二邊緣段具有帶有較小的曲率半徑的圓形曲線。申請 人保留對端面的此種類型的曲線的分案申請的權(quán)利。
也可以考慮其他的曲線，其在滾動體的邊緣或外殼面的方向上導 致端面的類似的陡哨的曲線。
在擋邊滾動面6a和滾動體的端面之間可得到一從接觸中心向外 的雙向開口的縫。
總體上在申請文件中公開的特征將作為按本發(fā)明的主要內(nèi)容的要 求保護， 一旦其單獨或總體上相對于現(xiàn)有技術(shù)是新的。
附圖標記清單
1 滾動軸承
2 軸承環(huán)
3 過渡區(qū)
4 軸承環(huán)2的中間區(qū)域 4a 滾道
5 滾動體
6 側(cè)擋邊
6a 擋邊滾動面
8 接觸點
10 接觸線
11 端面
lla 端面ll的中間段
lib 端面ll的第一邊緣段
lie 端面ll的第二邊緣段
14 圓環(huán)形中心線
19 圓周線
L 滾動體的對稱軸線
Ps，Pf 曲率半徑
a 在滾動體5的對稱軸線和圓環(huán)形中心線14之間的距離
h 擋邊高度
b 在接觸點8和端面11的末端之間的徑向距離
Dw 滾動體的直徑
H 在對稱軸線和接觸線IO之間的角度
x 變量
h(x) 輪廓高度
1 在接觸點8和滾道4a之間的距離
a 擋邊開口角度
權(quán)利要求
1.滾動軸承，包括至少一個軸承環(huán)(2)及多個滾動體(5)，其中軸承環(huán)(2)具有用于滾動體(5)的滾道(4a)和至少一個用于軸向?qū)б凉L動體(5)的側(cè)擋邊(6)，其特征在于，滾動體(5)具有一朝向擋邊(6)的端面(11)，并且所述擋邊(6)具有一朝向滾動體(5)的擋邊滾動面(6a)，并且至少所述端面(11)或擋邊滾動面(6a)至少局部地朝擋邊滾動面(6a)或端面(11)的方向凸起地彎曲，其中彎曲在至少一邊緣段(11b，11c)中具有對數(shù)的彎曲曲線。
2. 按權(quán)利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述端面具有一 第一邊緣段(lib)和一第二邊緣段(llc)，其中在第一邊緣段(lib) 上的彎曲曲線與在第二邊緣段(llc)上的彎曲曲線不同。
3. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于，所 述端面(11)至少局部地沿擋邊滾動面(6a)的方向凸起地彎曲，并 且所述彎曲在第一邊緣段(lib )上具有第一彎曲曲線且在第二邊緣段(llc)上具有與第一彎曲曲線的不同的第二彎曲曲線。
4. 按權(quán)利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，所述彎曲至少在 一個邊緣段(llb，llc)上圓環(huán)形地延伸。
5. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于，所 述彎曲曲線在端面的至少一個區(qū)域內(nèi)可以通過圓環(huán)形的關(guān)系式和對數(shù)的關(guān)系式的疊加來描述。
6. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于，所 述對數(shù)的彎曲曲線在至少一個邊緣段(llb，llc)內(nèi)通過數(shù)學關(guān)系式描述，其中Dw表示滾動體的直徑，I是接觸<formula>formula see original document page 2</formula>點(8)和滾道(4a)之間的距離，且h(x)為滾動體的端面輪廓高度， c的值位于0.00001和1之間，k的值在0.5和2.5之間且p的值為1 和IO之間。
7. 按權(quán)利要求1所述的滾動軸承，其特征在于，在滾道(5)和 滾動擋邊面(6a)之間的開口角度(a)大于90°。
8. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于，不 但端面(11)而且擋邊滾動面(6a)至少局部地彎曲。
9. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于，不 但端面(11)而且擋邊滾動面(6a)朝相應的另一個表面凸起地彎曲。
10. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于， 滾動體(5)的端面(11)至少局部地位于圓周線(19)上。
11. 按權(quán)利要求6所述的滾動軸承，其特征在于，圓周線(19) 具有一幾何的中心點，該中心點相對于滾動體(5)的對稱軸線優(yōu)選地 朝彎曲的方向偏移。
12. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于， 所述滾動軸承從包含圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、自動調(diào)心滾子軸 承、徑向軸承、軸向軸承及類似的軸承的滾動軸承組中選擇。
13. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于， 至少擋邊滾動面(6a)或端面的曲率半徑在數(shù)值上是滾動體的直徑(Dw)的至少3倍。
14. 按上述權(quán)利要求中至少之一所述的滾動軸承，其特征在于， 擋邊滾動面(6a)和端面(11)的彎曲如此設計，使得在擋邊滾動面(6a)和端面(11)之間基本上僅出現(xiàn)一個接觸點(8)。
15. 按權(quán)利要求8所述的滾動軸承，其特征在于，所述接觸點(8) 在滾動體的徑向方向上與滾動體的對稱軸線(L)的距離至少等于圓 周線的中心點與滾動體的對稱軸線(L)的距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滾動軸承，包括至少一個軸承環(huán)(2)及多個滾動體(5)，在此軸承環(huán)(2)具有用于滾動體(5)的滾道(4a)和至少一個用于軸向?qū)驖L動體(5)的側(cè)擋邊(6)。其中滾動體(5)具有一朝向擋邊(6)的端面(11)，并且此擋邊(6)具有一朝向滾動體(5)的擋邊滾動面(6a)，并且至少端面(11)或擋邊滾動面(6a)的至少局部朝在擋邊滾動面(6a)或端面(11)的方向凸起地彎曲，其中彎曲在至少一邊緣段(11b，11c)上具有對數(shù)的彎曲曲線。
文檔編號F16C33/34GK101371056SQ200680052667
公開日2009年2月18日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者J·德米爾 申請人:謝夫勒兩合公司