专利名称：向心滚动轴承、特别是单列深沟滚动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分构成的特征的向心滚 动轴承，并且其可特别有利地在汽车变速器中在内燃机的次级传动装 置内或在电动的制动器中的单列深沟滚动轴承上实现。
背景技术：
对于本领域的技术人员来说在滚动轴承技术中 一般已知，单列深 沟球轴承是刚性的不可拆的向心滚动轴承，其特征特别在于，其径向 和轴向的承载能力是同样地高并且其由于其微小的摩擦具有全部轴承 型式的最高的转速极限。这种深沟球轴承很久以来是已知的并且基本 上包括一外轴承圏和一内轴承围以及多个在各轴承圏之间设置的球作 为滚动体，它们在外轴承圏的内侧和内轴承圉的外侧的分别深沟形球
滚道中通过一轴承保持架以及彼此均匀的间距导向。对此通过由DE 168 499已知的偏心组装方法实现用球填装向心球轴承，其中将两轴承 圏彼此偏心设置并且用球填装由此在各轴承圏之间形成的自由空间， 最后将各球以彼此均匀的间距分配在两球滚道的分度圆上。
但在实践中已证明，这样的深沟球轴承由于较少的最大可装入的 球数量(其取决于内轴承圏和外轴承圏的尺寸以及球直径)在轴承的 承载能力方面仍然受到限制。因此在过去提出了大量通过增加球数量 要实现提高深沟球轴承的承载能力的方案。
例如由DE43 34 195A1已知这样一种可能性，即增加滚动体在一 向心滚动轴承上的数量。但其中在构成为单列深沟球轴承的向心滚动 轴承上不由球而由所谓球圆盘构成滚动体，其构成有两个对称的由一 球基本形状削平的并相互平行设置的侧面。同时该球圆盘在其各侧面 之间的宽度构成小于在外轴承圏的内侧与内轴承圏的外侧之间的间 距，从而在轴承填装时可以轴向于轴承通过内圏与外圏之间的间距将
球圆盘插入轴承中并接着可以在各轴承圏的滚道中旋转90°。由于通 过该组装方法在各个滚动体之间可达到较小的间距，因此总体上可以 在向心滚动轴承中装入更多数量的滚动体。但为了避免在轴承运转中 滚动体相互接触和横向于运转方向的自动的扭转，还在一轴承保持架 内以彼此均匀的间距保持和轴向引导这些滚动体。对此一建议的保持 架实施形式是一由两个半环组成的轴承保持架，其中在每一半环中分 别制出与球圆盘的数量相应的凹槽，其嵌入在球圆盘的各侧面中的互 补的中心凹槽中。球圆盘的侧面中的凹槽同时通过一中心的通孔相互 连接，通过该通孔将两半环通过铆接相互连接，从而各球圆盘沿圆周 方向相互牢固固定。在各凹槽之间轴承保持架的两半环具有分别直接 沿球圆盘的各侧面延伸的部分，通过这些部分与用作为球圆盘的滚动 轴的铆钉相配合也避免滚动体横向于其运转方向的自动的扭转。
但已证明不利的是，利用一种这样构成的轴承保持架未考虑到全
能，从而i^羊的轴承保;架对于这样的特殊的滚动体看来是不适用的。 这样例如确定，球圆盘作为滚动体在向心滚动轴承中在较高的转速和 均匀的载荷下由于出现的陀螺效应无偏斜运动稳定地在其滚动体滚道 中运转并且不需要通过轴承保持架的轴向地导向。但如果轴承转速低 于允许的最低速度，则出现一所谓摆动效应。此时使球圆盘易于在其 滚道中横向于运转方向成波浪形滚动。同时这导致球圆盘的滚道边缘 与轴承保持架的两半环的直的部分相接触，由此产生摩擦热并且是向 心滚动轴承中工作温度上升的原因。球圆盘与轴承保持架之间的摩擦 同时可以变得如此之强，以致因产生的摩擦热超过轴承的允许的工作 温度并且在球圆盘、轴承保持架与各轴承圏之间需要的润滑膜局部地 破裂或润滑剂部分地烧掉，从而这导致轴承保持架的破坏和导致轴承 的过早的失效。同样可以确定，在一这样的轴承保持架中出现一类似 的同样导致轴承保持架的破坏和轴承的失效的效应，即球圆盘由于其 在两半环之间在轴承保持架的铆钉上的夹紧的支承没有可能性，在向 心滚动轴承的混合的径向和轴向的载荷的情况下不可能定位在向心滚
动轴承的相应的压力角上。在球圆盘的企图中在向心滚动轴承的这样 的载荷下自动地定位在向心滚动轴承的压力角上，其同样导致球圆盘
中心的通孔与轴承保持架的铆钉的接触，从而在这样的条件下也在向 心滚动轴承中导致过度的摩擦热的产生。最后一这样的轴承保持架对 于球圆盘也在配备这样的轴承保持架的向心滚动轴承的制造成本方面 已证明是不利的，因为其制造和特别是其在配备的轴承中到通过铆接 完成的组装是比较耗费的。 发明目的
从已知的现有技术的上述缺点出发，因此本发明的目的在于，设 计一种向心滚动轴承、特别是深沟滚动轴承，其构成有一简单而可低 成本制造的轴承保持架，利用它一方向确保构成为球圆盘的滚动体的 轴向导向，而另一方面即使在低的轴承转速和/或混合的轴向和径向的 载荷的情况下也可避免球圆盘与轴承保持架之间产生摩擦热的接触。
按照本发明该目的在一种按照权利要求1的前序部分所述的向心 滚动轴承中这样达到，即轴承保持架对每一滚动体具有单独的沿一分 度圆线包围它的保持架兜孔，在其中滚动体经由在其侧面的中心区域 与保持架兜孔的纵向板条之间的两个低摩擦的点接触一方面在各轴承 圏之间具有一轴向导向，而另一方面不仅为横向于运转方向出现的偏 转运动构成有一定的自由度而且为在向心滚动轴承的压力角上的自动 的定位构成有一定的自由度。
按照本发明构成的向心滚动轴承的优选的实施形式和有利的进一 步构成描述于诸从属权利要求中。
依此按照权利要求2在按照本发明构成的向心滚动轴承中设定， 滚动体的各侧面的中心区域由在这些侧面中制出的中心凹槽或由在这 些侧面中制出的中心空隙构成。在具有中心凹槽的滚动体的构成中其 优选以圆形的浅槽的形式构成，而在具有中心空隙的滚动体的构成中 其优选由浅环形槽构成，它们围绕滚动体轴线延伸。这些凹槽或空隙 对此特别具有的优点是，由此使滚动体的质量重心径向向外向其滚动
面那边偏移并因此显著改善滚动体的运转性能。
如果滚动体在其各侧面中构成有构成为圆形槽的中心凹槽，则按
照权利要求3按照本发明构成的向心滚动轴承的另一特征是，经由两 个在纵向中心在各纵向板条中成形的锥形尖端可制造在各侧面的中心 区域与各保持架兜孔的纵向板条之间为滚动体的轴向导向设置的点接
触。这些轴向伸进滚动体的各侧面的中心凹槽中的锥形尖端在导向情 况下与凹槽的平面的底面处于作用连接，但在轴承运转中没有对凹槽 的底面的持久的接触。此外已证明有利的是，各锥形尖端在其末端成 圆形地构成，以便预防这些锥形尖端的过早的磨损。
相反如果滚动体在其各侧面中构成有构成为环形槽的中心空隙， 则在按权利要求4按照本发明构成向心滚动轴承中可选择也可能的 是，经由两个在滚动体上成形的锥形尖端制造为滚动体的轴向导向在 各侧面的中心区域与各保持架兜孔的纵向板条之间设置的点接触。这 些分别从滚动体的各侧面的同心空隙中轴向伸出的锥形尖端在导向情 况下与一各保持架兜孔的纵向板条的一平面的纵向中心区域处于作用 连接，但也没有对纵向板条的持久的接触，并且在各锥形尖端的末端 同样为了避免磨损成圆形地构成。
按照权利要求5至7按照本发明构成的向心滚动轴承的特征还在
形构成的各横向板条;;侧超出这些滚动面延;，'而使得;持架兜孔
的在各横向板条之间通过成圆形的过渡区域与横向板条连接的各纵向 板条设置在与滚动轴承的各侧面隔开的一间距处。保持架兜孔的各横
在两侧具有一通过到保持架兜孔的各纵向板条的过渡区域限定的约3。 至7°角度的自由度，借其横向于运转方向出现的滚动体的偏转运动时 在允许的最低转速之下避免在球圆盘与轴承保持架之间产生摩擦热的 接触。相反保持架兜孔的各纵向板条的与各侧面保持间距的设置具有 如下的优点，即滚动体同时具有通过各纵向板条的上边缘和下边缘限 定的两侧的轴向的约12°至18°角度的自由度，借其滚动体在径向和轴
向的轴承载荷的情况下可以自动地定位在向心轴承的压力角上。
作为为实现滚动体的两上述的自由度的其他的前提，在通过权利
要求8按照本发明构成的向心滚动轴承的符合目的的进一步构成中还 建议，轴承保持架的分度圆小于向心滚动轴承的分度圆并且保持架兜 孔的各纵向板条具有一滚动体直径的35%的最大高度。由于轴承保持 架的比轴承分度圆较小的分度圆，滚动体因此在其纵轴线的下面由保 持架兜孔包围，从而滚动体与保持架兜孔的各纵向板条的小的高度和 保持架兜孔的上述结构相结合提供足够的运动间隙，以便可以对轴承 保持架无接触地适应于相应存在的载荷。在此由滚动体的各侧面限定 的滚动体宽度为滚动体的球基本形状直径的至少70%，因为一这样的 宽度在实践中在轴承的径向和轴向的承载能力方面证明是适用的，并 且大致与接触面积相应，即传统的深沟球轴承的球对其在各轴承圏中 的滚道具有的接触面积。
最后按权利要求9和10按照本发明构成的向心轴承的特征也仍有 助于达到该目的，按此轴承保持架或作为由一金属材料制成的可无切 屑制造的深沖拉精压件或作为由一工程的和耐高温度的塑料制成的注 塑成型件或按选择由一包括织物增强物和树脂基的纤维复合塑料制 造。在金属材料中在这里特别是钢、黄铜或铝已证明是适用的，利用 它们轴承保持架附加完全或限于其与滚动体的接触点涂覆有包括硬质
材料、铬铁、氧化物陶瓷或钼的功能涂层或可以以一工程塑料注塑包 封。相反具有或没有玻璃纤维层的PA66或PA46适合作为用于轴承保 持架的工程塑料，而作为耐高温的塑料可采用例如包括适当的添加剂 或玻璃纤维层的PAEK、 PEEK、 TPI或PAI。所述材料对此已证明在 其购置方面是特别便宜的并还能够为轴承保持架使用便宜的制造方 法，从而构成有这样的轴承保持架的向心轴承总体上可以低的制造成 本制造。
因此按照本发明构成的向心滚动轴承与由现有技术已知的向心滚 动轴承相比的优点是，其通过包括多个保持架兜孔的轴承保持架的构 成，在保持架兜孔中只通过两个点接触轴向引导滚动体，在一这样的
向心轴承中的运动学状况考虑到其具有一第一自由度，借其在低于允
许的最低转速出现的摆动运动或横向于运转方向出现的偏转运动不再 导致滚动体对轴承保持架的接触并从而不再导致摩擦热和向心滚动轴 承的不允许的工作温度升高。同时滚动体通过其在保持架兜孔中点接 触导向具有一沿轴向方向足够的第二自由度，借其滚动体在径向和轴 向的轴承载荷的情况下可以自动地定位在向心滚动轴承的相应存在的
压力角上而同样不发生与轴承保持架的接触。此外一这样的轴承保持 架在低的制造成本方面也已证明是有利的，因为它在结构上简单地构 成并且可由便宜的材料和以便宜的制造方法制造。
以下参照附图更详细地说明按照本发明构成的向心滚动轴承的一
优选的实施形式。其中
图1 一按照本发明构成的向心滚动轴承的空间的零件分解图； 图2 —按照本发明构成的向心滚动轴承的横截面的放大的空间
图3 —按照本发明构成的向心滚动轴承的轴承保持架的空间的 详图4 一按照本发明构成的向心滚动轴承的轴承保持架的一保持 架兜孔的详图。
具体实施例方式
由按图l的零件分解图可明显看出一构成为单列深沟滚动轴承的
向心滚动轴承1 ，其类似于已知的深沟球轴承基本上包括一外轴承圏2 和一内轴承圏3以及一多个在该两轴承圏2、 3之间设置的滚动体4。 各滚动体4在这里明显可见由所谓球圆盘构成，它们分别具有两个对 称的由一球基本形状削平的并相互平行设置的侧面8、9并且以其滚动 面lO在两深沟形滚道ll、 12中滚动，所述滚道分别在外轴承圏的内 侧13中和在内轴承圏3的外侧14中制出，此外通过一由两半环6、 7 组成的轴承保持架5沿圆周方向以彼此均匀的间距保持各滚动体4, 轴承保持架5的构成是以下描述的主题。
通过图2和3的组装变得明显的是，轴承保持架5按照本发明对 于每一滚动体4具有单独的沿一分度线包围滚动体的保持架兜孔15， 在该保持架兜孔中滚动体4经由在其侧面8、 9的中心区域16、 17与 保持架兜孔15的纵向板条18、 19之间的两个低摩擦的点接触在轴承 圏2、 3之间轴向地导向。在此滚动体4的侧面8、 9的中心区域16、 17 (如也由图4显而易见的)通过在这些侧面8、 9中制出的中心凹槽 20、 21构成，这些中心凹槽形成所述滚动体的轴向导向装置的一部分， 并且通过所述凹槽滚动体4的质量重心同时径向外向其滚动面10那边 偏移。
此外在图4中可看出，在侧面8、 9的中心区域16、 17与保持架 兜孔15的纵向板条18、 19之间的各点接触经由两个在纵向中心在纵 向板条18、 19中成形的并伸入到滚动体4的侧面8、 9中的各中心凹 槽20、 21中的轴向锥形尖端22、 23构成，它们与凹槽20、 21的平面 的底面24、 25处于作用连接。保持架兜孔15的按照滚动体4的滚动 面10的纵向半径和横半径成拱形构成的横向板条26、 27在这里明显 可见地在两侧超出该滚动面10延伸，使得保持架兜孔15的在横向板 条26、 27之间通过成圆形的过渡区域与横向板条连接的纵向板条18、 19i殳置在距离滚动体4的侧面8、 9的一间距处。
保持架兜孔15的横向板条26、 27的延伸超出滚动体4的滚动面 10的结构同时一方面导致滚动体4在两侧具有一通过到保持架兜孔15 的纵向板条18、 19的过渡区域28、 28'、 29、 29'限定的并在图4中通 过虛线表示的约3°至7°的自由度，用于横向于运转方向出现的偏转运 动。另一方面通过保持架兜孔15的纵向板条18、 19与滚动体4的侧 面8、 9保持间距的结构使滚动体4同时在两侧具有一通过纵向板条 18、 19的上边缘和下边缘限定的并在图2中通过虚线表示的约12°至 18°的自由度，用于在径向和轴向的轴承载荷的情况下自动地定位在向 心轴承1的压力角上。
此外图2中还示出，作为为实现两个上述的自由度的其他的前提， 轴承保持架5的分度圆TK保持架小于向心滚动轴承1的分度圆TK轴承，
从而滚动体4在其纵轴线的下面由保持架兜孔15包围。保持架兜孔 15的纵向板条17、18具有一滚动体4的直径dw的35%的最大高度h， 并且由滚动体4的侧面8、 9限定的滚动体宽度bw为滚动体4的直径 4的至少70%。只暗示地还由各图表明，轴承保持架5由一薄钢板制 成为无切屑制造的深冲拉精压件，其限于在其与滚动体4的接触点上 涂覆有一减小磨损的包括铬铁的功能涂层。
附图标记清单
1向心滚动轴承1915的纵向板条
2外轴承圏208中的凹槽
3内轴承圏218中的凹槽
4滚动体2218上的锥形尖端
轴承保持架252319上的锥形尖端
65的半环2420的底面
了5的半环2521的底面
84的侧面2615的横向板条
94的侧面2715的横向板条
104的滚动面3028过渡区域
112的滚道28'过渡区域
123的滚道29过渡区域
132的内侧29'过渡区域
143的外侧TK保持架 5 ^J》，ID
15保持架兜孔35TK^ 1的分度圆
168的中心区域h18、 19的高度
179的中心区域4的直径
1815的纵向板条bw4的宽度
权利要求
1.向心滚动轴承、特别是单列深沟滚动轴承，所述向心滚动轴承基本上包括一外轴承圈(2)和一内轴承圈(3)以及多个在所述两轴承圈(2、3)之间设置的滚动体(4)，通过一由两半环(6、7)组成的轴承保持架(5)沿圆周方向以彼此均匀的间距保持各滚动体，其中各滚动体(4)由球圆盘构成，它们分别具有两个对称地由一球基本形状削平的且相互平行设置的侧面(8、9)并且以其滚动面(10)在两个深沟形的滚道(11、12)中滚动，所述滚道在外轴承圈(2)的内侧(13)中和在内轴承圈(3)的外侧(14)中制出；其特征在于，轴承保持架(5)对于每一滚动体(4)具有单独的沿一分度圆线包围该滚动体的保持架兜孔(15)，在所述保持架兜孔中滚动体(4)通过在其侧面(8、9)的中心区域(16、17)与保持架兜孔(15)的纵向板条(18、19)之间的两个低摩擦的点接触一方面具有在轴承圈(2、3)之间的轴向导向，而另一方面不仅构成有用于横向于运转方向出现的偏转运动的一定的自由度而且构成有用于自动地定位在向心滚动轴承(1)的压力角上的一定的自由度。
2. 按照权利要求1所述的向心滚动轴承，其特征在于，滚动体(4) 的侧面(8、 9)的中心区域(16、 17)优选由在该两侧面(8、 9)中 制出的中心的凹槽(20、 21)或同心的空隙构成，通过所述凹槽或空 隙滚动体(4)的质量重心可径向向外向其滚动面(10)那边偏移。
3. 按照权利要求2所述的向心滚动轴承，其特征在于，优选可经 由两个在纵向中心在纵向板条(18、 19)中成形的并伸入滚动体(4) 的侧面(8、 9)中的各中心凹槽(20、 21)中的轴向的锥形尖端(22、 23)形成在侧面(8、 9)的中心区域(16、 17)与保持架兜孔(15) 的纵向板条(18、 19)之间的点接触，各锥形尖端(22、 23)与凹槽(20、 21)的平的底面(24、 25)处于作用连接。
4. 按照权利要求2所迷的向心滚动轴承，其特征在于，优选可经 由两个在滚动体(4)上的从滚动体(4)的侧面(8、 9)中的各同心 空隙中轴向伸出的锥形尖端形成在侧面(8、 9)的中心区域(16、 17) 与保持架兜孔(15)的纵向板条(18、 19)之间的点接触，各锥形尖 端与保持架兜孔(15)的纵向板条(18、 19)的一平的纵向中心区域 处于作用连接。
5. 按照权利要求3所述的向心滚动轴承，其特征在于，保持架兜 孔(15)的按照滚动体(4)的滚动面(10)的半径成拱形构成的横向 板条(26、 27 )在两侧延伸超出所述滚动面(10 ),使得保持架兜孔(15 ) 的在横向板条(26、 27)之间通过成圆形的过渡区域(28、 28'、 29、 29')与所述横向板条连接的纵向板条(18、 19)设置在与滚动体(4) 的侧面(8、 9)隔开的一间距处。
6. 按照权利要求5所述的向心滚动轴承，其特征在于，各滚动体 (4 )通过保持架兜孔(15 )的横向板条(26、 27 )的延伸超出其滚动面(10 )的结构在两侧具有一通过到保持架兜孔(15 )的纵向板条(18、 19)的过渡区域(28、 28'、 29、 29')限定的约3°至7°的自由度，用 于横向于运转方向出现的偏转运动。
7. 按照权利要求5所述的向心滚动轴承，其特征在于，各滚动体 (4)通过保持架兜孔(15)的纵向板条(18、 19)与滚动体的侧面(8、9 )保持间距的结构在两侧具有一通过纵向板条(18、 19 )的上边缘和 下边缘限定的约12°至18°的自由度，用于在径向和轴向的轴承载荷的 情况下自动地定位在向心轴承(1)的压力角上。
8. 按照权利要求1所述的向心滚动轴承，其特征在于，轴承保持 架(5)的分度圆(TK保持架)小于向心滚动轴承的分度圆(TK轴承)， 其中保持架兜孔(15)的纵向板条(17、 18)具有一滚动体(4)的直 径(dw)的35。/。的最大高度(h)并且由滚动体(4)的侧面(8、 9) 限定的滚动体宽度(bw)为滚动体(4)的直径(dw)的至少70%。
9. 按照权利要求1所述的向心滚动轴承，其特征在于，轴承保持 架(5)构成为可由一金属材料例如钢、黄铜或铝无切屑制造的深冲拉 精压件，其完全或限于其与滚动体(4)的接触点涂覆有包括硬质材料、 铬铁、氧化物陶瓷或钼的功能涂层或以一工程塑料注塑包封。
10.按照权利要求1所述的向心滚动轴承，其特征在于，轴承保 持架(5)作为注塑成型件由一工程塑料如具有或没有玻璃纤维层的 PA66或PA46，或由一耐高温的塑料例如包括适当的添加剂或玻璃纤 维层的PAEK、 PEEK、 TPI或PAI，或由一种由织物增强物和树脂基 构成的纤维复合材料制成。
全文摘要
本发明涉及一种向心滚动轴承(1)，其包括一外轴承圈(2)和一内轴承圈(3)以及多个在该两轴承圈(2、3)之间设置的滚动体(4)，其通过一轴承保持架(5)保持。各滚动体(4)由球圆盘构成，它们分别具有两个对称的由一球基本形状削平的相互平行设置的侧面(8、9)。按照本发明轴承保持架(15)具有保持架兜孔(15)，在其中滚动体(5)经由在其侧面(8、9)的中心区域(16、17)与保持架兜孔(15)的纵向板条(18、19)之间的两个低摩擦的点接触一方面在轴承圈(2、3)之间具有一轴向导向而另一方面不仅构成有用于横向于运转方向出现的偏转运动的一定的自由度而且构成有用于自动地定位在向心滚动轴承(1)的压力角上的一定的自由度。
文档编号F16C33/36GK101360926SQ200680051576
公开日2009年2月4日 申请日期2006年12月5日 优先权日2005年12月10日
发明者A·博尔, H·德普林, H·霍夫曼, R·艾德洛特 申请人:谢夫勒两合公司