總體來說，本發(fā)明涉及一種具有改進性能的球面滾子軸承。

背景技術：

球面滾子軸承被設計成可承受較大的徑向和軸向載荷。在結構上，它們通常具有外環(huán)、內環(huán)并且在它們之間具有兩排相對布置的滾動元件，這些滾動元件由導向環(huán)(也稱為定心環(huán)或間隔件)分開并與之相互作用，以便最佳地分布載荷。

包括上述的球面滾子軸承的各種摩擦部件通常暴露于大量的熱產生和摩擦，并且最終遭受磨損。為了減輕這種暴露的后果，應用各種冷卻劑和潤滑劑。在某些應用中，比如齒輪箱，單一物質(通常為合適的油)用于冷卻和潤滑。通過應用，油被噴濺或沖刷，并隨后在內部或在外部熱交換器中冷卻。在本文中并且如本領域中已知的，球面滾子軸承總體來說被設計得非常緊湊，以便使所使用的滾動元件的數(shù)量最大化。因此，實現(xiàn)冷卻劑/潤滑劑充分分散在整個軸承中具有相當大的困難。此外，導向環(huán)用作兩排滾動元件之間的屏障且防止流體通過導向環(huán)。

de102012219512公開了一種具有在可旋轉外環(huán)和固定內環(huán)之間延伸的穿孔導向環(huán)的球面滾子軸承。de102012219512提出了一種用于所謂的振動篩應用中的軸承。振動篩是在比如礦物加工、采礦和采石場等技術領域中將固體與破碎材料分離的振動篩裝置。

導向環(huán)的橫截面具有梯形的形狀。在導向環(huán)中布置有多個傳送通道。傳送通道防止油在軸承中的無意累積，并減少導向環(huán)兩側的背壓。如可以看到的，具有傳送通道的導向環(huán)的部分提供用于滾動元件的接觸表面。

總體來說，球面滾子軸承的內部是相當極端的環(huán)境。例如，導向環(huán)由于其與滾動元件的端部的接觸而必須承受升高的壓力。在這種背景下并且為了最大的結構穩(wěn)定性，滾子軸承的部件通常由耐磨材料制成并且沒有凹部、空腔和/或穿孔。

因此，期望的是，導向環(huán)與滾動元件接觸的部分沒有結構削弱，比如在de102012219512中公開的傳送通道。否則，這種結構弱化必須得到補償，例如通過添加更多的材料和/或通過使用更先進的材料。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種不存在與屬于現(xiàn)有技術的球面滾子軸承相關的缺點的球面滾子軸承。另一個目的是提供一種改進的球面滾子，其具有使用標準生產過程制造的部件。這里，改進生產過程的性能例如實現(xiàn)材料節(jié)省是本發(fā)明的另一個目的。

技術實現(xiàn)要素：

上述目的通過根據(jù)獨立權利要求的球面滾子軸承來實現(xiàn)。

因此，球面滾子軸承具有軸向延伸的中心軸線，并且提供包括外座圈的外環(huán)、與外環(huán)同心地布置并包括兩個內座圈的內環(huán)、與內環(huán)和外環(huán)同心地布置的導向環(huán)，其中導向環(huán)具有面向外環(huán)的外基部表面、面向內環(huán)的內基部表面和在外基部表面與內基部表面之間延伸的兩個側表面，并且其中，兩個側表面之間在軸向方向上的距離從外基部表面向內基部表面減小。球面滾子軸承還在導向環(huán)的任一側上提供一組弧形滾子，使得每組滾子與一個內座圈相關，保持架結構布置成保持兩組弧形滾子，其中導向環(huán)提供兩個圓周導向環(huán)部分，內導向環(huán)部分靠近內環(huán)并且在內基部表面與布置在外基部表面和內基部表面之間的預定點之間沿徑向方向延伸，外導向環(huán)部分遠離內環(huán)并且在預定點與外基部表面之間沿徑向方向延伸。在導向環(huán)中設置有在兩個側表面之間延伸的至少一個通孔，所述至少一個通孔布置在內導向環(huán)部分中，其中每組弧形滾子與內導向環(huán)部分間隔開并且與外導向環(huán)部分接觸。

在下文中，提出了本發(fā)明的正面效果和優(yōu)點。

本發(fā)明的一部分基于如下理解：如果冷卻/潤滑流體能夠流過以導向環(huán)的形狀的屏障，則可以改善冷卻/潤滑過程的效率。

此外，本發(fā)明基于這樣的認識，即工作的球面滾子軸承的滾子以相當特別的方式工作。更具體地，對于上述類型的導向環(huán)，滾子端部將不接觸其面向的導向環(huán)的整個側表面。相反，滾子與內導向環(huán)部分間隔開并且與外導向環(huán)部分接觸。這適用于初始位置中的滾子，當整個軸承靜止時，以及對于由于滾子被設置運動而偏離初始位置的滾子來說，即正的或負的滾子偏斜存在?，F(xiàn)在并且相反地直覺地，如果在上述類型的導向環(huán)中存在滾子偏斜，則偏斜滾子與導向環(huán)的側表面之間的接觸表面將總是徑向向外即朝向外環(huán)移動，如與滾子在其初始位置的接觸表面相比。這是真的，不管滾子偏斜的方向如何。因此，內環(huán)具有不與滾子接觸的近端內導向環(huán)部分。通過在內導向環(huán)部分中布置在導向環(huán)的兩個側表面之間延伸的至少一個通孔，確保冷卻劑/潤滑劑可以通過導向環(huán)。這改善了軸承中的冷卻/潤滑效果，而不會像現(xiàn)有技術中的情況那樣不利地影響導向環(huán)的結構特性。

此外，如本領域中已知的，在內環(huán)的兩個內座圈附近產生球面滾子軸承中的大多數(shù)熱和磨損。將至少一個通孔布置在內導向環(huán)部分中，即靠近這些座圈，使得更大量的冷卻劑/潤滑劑可以到達座圈，這帶來了它們改進的冷卻/潤滑。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，通孔是布置在導向環(huán)的內基部表面中的凹槽。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，通孔陣列提供至少兩種類型的通孔，所述通孔選自包括布置在導向環(huán)的內基部表面中的圓柱形孔、狹槽和凹槽的組。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，保持架結構周向延伸并且具有至少一個側表面，其中側表面設置有至少一個通孔，并且內導向環(huán)部分的通孔和周向延伸的保持結構的通孔具有相似的形狀。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，內導向環(huán)部分的通孔和周向延伸的保持架結構的通孔至少部分地對準。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，使用燒結或車削來制造導向環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，導向環(huán)沿周向鄰接內環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，內環(huán)是可旋轉的，并且外環(huán)是固定的。

最后，通過布置至少一個通孔，可以減小導向環(huán)的重量，并且可以實現(xiàn)更加成本有效的制造過程。

本發(fā)明的不同實施例在從屬權利要求和詳細描述中公開。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的球面滾子軸承的透視側視圖。

圖2a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的球面滾子軸承的徑向剖視圖。

圖2b是圖2a的球面滾子軸承的軸向剖視圖。

圖3是具有設置在導向環(huán)的側表面上的圓周線的導向環(huán)的透視圖。

圖4a-4d是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作為球面滾子軸承的一部分的導向環(huán)的透視圖。

圖5是本發(fā)明的球面滾子軸承的一部分的軸向剖視圖，其中導向環(huán)沿周向鄰接內環(huán)。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的帶保持架結構的球面滾子軸承的徑向剖視圖。

當結合附圖閱讀以下詳細描述時，實施例的其他優(yōu)點和特征將變得顯而易見。

具體實施方式

現(xiàn)在將在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了優(yōu)選實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，并且不應被解釋為限于本文所闡述的實施例；相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并且將向本領域技術人員充分地傳達本發(fā)明的范圍。

圖1是本發(fā)明一個實施例的球面滾子軸承1的透視側視圖。由于其可靠性，球面滾子軸承已經(jīng)得到廣泛的工業(yè)應用。它們最適用于以重載和中速為特征的應用，比如風力渦輪機、紙漿和紙張加工設備以及齒輪箱。

可以看出，所示的球面滾子軸承1基本上是圓柱形的。在圖1中可以看到外環(huán)3、整組弧形滾子17、保持所示整組弧形滾子17的保持架結構19和與外環(huán)3同心布置的內環(huán)7。還可以看到潤滑槽26和潤滑入口28。球面滾子軸承1的這些和其它部件，特別是在圖1中不可見的那些，將結合其他附圖更詳細地示出和討論。

圖2a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的球面滾子軸承1的徑向剖視圖。這里，球面滾子軸承1具有垂直于紙面的軸向延伸的中心軸線(a)。如結合圖1所述，球面滾子軸承1具有外環(huán)3、與外環(huán)3同心布置的內環(huán)7、布置在內環(huán)7與外環(huán)3之間且與它們同心的導向環(huán)11。軸承1還提供在導向環(huán)的任一側上的一組弧形滾子(這些組中僅一個17a在圖2a中可見)和布置成保持弧形滾子17a的保持架結構19。

圖2b是圖2a的球面滾子軸承1的軸向剖視圖。除了已經(jīng)結合圖2a公開的內容之外，外環(huán)3提供面向內環(huán)7的外座圈5。內環(huán)7提供面向外座圈5的兩個內座圈7a、7b。此外，導向環(huán)11具有面向外環(huán)3的外基部表面13、面向內環(huán)7的內基部表面15以及在外基部表面13與內基部表面15之間延伸的兩個側表面14a、14b，其中兩個側表面14a、14b之間在軸向方向上的距離從外基部表面15朝向內基部表面13減小。一組弧形滾子17a、17b位于導向環(huán)11的任一側上，使得每組滾子與一個內座圈9a、9b相關。滾子17a、17b處于其初始位置，因此相對于中心軸線(a)以一角度傾斜。滾子17a、17b可以偏離其初始位置，以便承受施加的載荷。保持架結構19布置成保持滾子17a、17b。還可以看到前面提到的潤滑凹槽26和潤滑入口28。

圖3是具有連續(xù)漸縮的徑向橫截面的導向環(huán)11的透視圖并且具有設置在導向環(huán)11的側表面14b上的圓周線31。該圓周線31將導向環(huán)11的兩個圓周導向環(huán)部分21a、21b分開。更具體地，導向環(huán)11提供內導向環(huán)部分21a，其靠近內環(huán)(圖3中未示出)并且在內基部表面15和預定點p之間沿徑向方向延伸，預定點p布置在外基部表面13和內基部表面15之間。在圖3中，預定點p布置在圓周線31上。在一個實施例中，預定點p布置在導向環(huán)11的外基部表面13和內基部表面15之間的中點處。在另一個實施例中，l是導向環(huán)11的內基部表面13和外基部表面15之間的總距離，預定點p位于距離內基部表面等于或大于0.4l且距離內基部表面等于或小于0.6l的位置。優(yōu)選地，預定點p位于距離內基部表面等于0.5l的位置。通常，包含預定點p的間隔的大小可以根據(jù)預期的應用領域的功能而極大地變化。導向環(huán)11還提供外導向環(huán)部分21b，其遠離內環(huán)并且在預定點p和外基部表面15之間沿徑向方向延伸。一旦球面滾子軸承完全組裝并且滾子(在圖3中未示出)處于其初始位置時，滾子與內導向環(huán)部分21a間隔開并且與外導向環(huán)部分21b接觸，接觸區(qū)域由圓周線31限定。如上所述，如果存在滾子偏斜，則偏斜滾子與導向環(huán)的側表面14b之間的接觸表面將總是徑向向外即朝向外基部表面13移動，如與滾子在其初始位置中的接觸表面相比。這是真的，不管滾子偏斜的方向如何。

本發(fā)明秉承上述認識。特別地，在內導向環(huán)部分21a中可以布置在導向環(huán)11的兩個側表面14a(不可見)和14b之間延伸的至少一個通孔(圖3中未示出)。因此，確保冷卻劑/潤滑劑甚至可以通過導向環(huán)11。這改善了軸承中的冷卻/潤滑效果，而不會像在現(xiàn)有技術中的情況那樣不利地影響導向環(huán)11的結構特性。

圖4a-4d是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的作為球面滾子軸承的一部分的導向環(huán)11的透視圖。如可以看到的，通孔可以以不同的方式實現(xiàn)。通常，通孔與軸線(a)平行地延伸。圖4a-4d示出了導向環(huán)11，其中內導向環(huán)部分設置有周向延伸的均勻分布的通孔陣列。更具體地，圖4a中的通孔是圓柱形孔27。圖4b和4d中的通孔是狹槽29。這里，圖4b的狹槽29平行于圓周線布置，比如圖3中示出和討論的圓周線，其設置在導向環(huán)11的側表面14a上。圖4d的狹槽29相對于圓周線傾斜地布置。圖4c的通孔是布置在導向環(huán)11的內基部表面15中的凹槽33。當導向環(huán)11抵靠內環(huán)(圖4a-4d中未示出)，更精確地是抵靠內環(huán)的中心肩部時，該設計是特別有利的。這將結合圖5更詳細地討論。

所有所示的導向環(huán)設計可以使用標準生產過程比如燒結或車削來制造。特別地，燒結提供了許多優(yōu)點，例如過程簡單，因為開口是在與環(huán)本身相同的工作力矩下制造的，節(jié)省了材料，或者作為公差緩沖器的通孔吸收在生產過程中出現(xiàn)的偏差。顯然且不管所采用的生產過程如何，所得到的導向環(huán)與相同尺寸的非穿孔導向環(huán)相比將具有減小的重量。這里，同樣可以想到在導向環(huán)的內部分中布置多于一種類型的上述通孔。

圖5是本發(fā)明的球面滾子軸承1的一部分的軸向剖視圖，其中導向環(huán)11沿周向鄰接內環(huán)7。這為導向環(huán)11提供了額外的穩(wěn)定性。然而，這種接觸增加了導向環(huán)11與內環(huán)的肩部8之間的摩擦。解決這個問題的一種方法是確保接觸表面的充分潤滑。由于傳統(tǒng)的導向環(huán)非常緊湊，所以潤滑劑難以滲透并且隨后潤滑接觸表面。這個問題可以通過使用圖4c所示的導向環(huán)11來解決—通孔是布置在導向環(huán)的內基部表面15中的凹槽33，這使得潤滑劑可以到達導向環(huán)的內基部表面15與內環(huán)的肩部8之間。

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有保持架結構19的球面滾子軸承1的徑向剖視圖。該視圖類似于圖1的視圖。保持架結構19周向延伸并具有至少一個側表面20。側表面20設置有多個通孔。雖然在圖6中不可見，但內導向環(huán)部分的通孔和周向延伸的保持架結構19的通孔具有相似的形狀。在本上下文中，已經(jīng)確定的是，如果軸承1的保持架結構19設置有附加的流動通道，則冷卻劑/潤滑劑的流動效率得到進一步增強。在所示的示例中，保持架結構19具有多個平行于圓周線延伸的狹槽22，比如結合圖3所示和討論的圓周線。為了甚至更大的流動效率，內導向環(huán)部分的通孔和周向延伸的保持架結構19的通孔(即狹槽22)至少部分地對準。在相關的上下文中，通過為保持架結構19的側表面提供多個通孔22，保持架結構19本身變得更有彈性，即變得更耐斷裂。此外，可以適當?shù)剡x擇通孔22的位置和尺寸，以便進一步提高保持架結構的彈性。

在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，并且盡管采用了特定術語，但是它們僅在一般和描述性意義上使用，而不是為了限制的目的，本發(fā)明的范圍在所附權利要求中闡述。