具有内部润滑的滚动轴承组件的制作方法

具有内部润滑的滚动轴承组件的制作方法
【专利摘要】滚动轴承组件，包括内圈(2)、外圈(3)、布置在设置在所述内圈和外圈(2、3)上的滚道(13a、13b)之间的至少一排滚动元件(4)、以及至少其中一个圈(3)布置在其内部的环形壳体(6)，所述一个圈(3)包括两个半环形部件(3a、3b)，所述一个圈(3)的两个半环形部件中的至少一个(3a)与环形壳体(6)限定润滑剂(25)所位于其内部的封闭空间(23a)，至少一个半环形部件(3a)包括用于润滑剂(25)从封闭空间(23a)传递到滚道(13a、13b)的通道装置(24a)。滚动轴承组件(1)包括在与所述通道装置(24a)的相对的侧上的设置在所述封闭空间(23a)中的压力产生装置(26a)。
【专利说明】具有内部润滑的滚动轴承组件

【技术领域】
[0001] 本发明涉及滚动轴承，特别是具有带有由滚道之间的保持架所保持的一排或多排 滚动元件的内圈和外圈的滚动轴承，滚道设置在这两个圈中。滚动元件例如可以是球。滚 动轴承可以是例如用于工业电机或用于机动车变速箱中的那些轴承。

【背景技术】
[0002] 在这种应用中，轴承主要沿径向被加载。滚动轴承的寿命基本上与轴承的润滑有 关。润滑的任何缺陷通常导致快速降解和滚动轴承的失效。
[0003] 例如，一种已知的深沟球轴承具有两个密封件，其与内圈和外圈限定润滑剂比如 润滑脂已在轴承组装过程中被引入其内部的室。这种轴承被称为是"终生"润滑的。然而， 从长远来看，润滑脂的混合结合其老化以及结合轴承经历的加热循环促使润滑脂降解。可 以设想的是对于这种类型的滚动轴承进行定期重新涂脂操作。然而，这些操作很昂贵。
[0004] 为了避免这样的定期重新涂脂操作，FR-A1-2923277公开了一种滚动轴承，包括具 有至少一排滚动元件的内圈和外圈、以及围绕该外圈的环形壳体。所述外圈在两个单独的 部件或者半圈中，并且每个单独的部件与壳体限定封闭空间，润滑脂或油位于其内部。封闭 空间用作润滑脂或油储存器。用于润滑剂的通道装置设置在外圈的两个单独的部件上，用 于润滑剂从封闭空间传向滚动元件。这样的滚动轴承能够凭借内部润滑进行长时间运行。
[0005] 然而，由于重力造成的润滑剂从封闭空间通过孔的迁移取决于滚动轴承中的温度 和振动，且因此在时间上变化。


【发明内容】

[0006] 本发明的特定目的是提供一种具有改进的内部润滑的滚动轴承组件，其中润滑剂 朝向滚动元件的迁移得以增加并被控制。
[0007] 在一实施例中，所述滚动轴承包括内圈、外圈、布置在设置在所述内圈和外圈上的 滚道之间的至少一排滚动元件、以及所述圈中的至少一个布置在其内部的环形壳体，所述 一个圈包括两个半环形部件，每个半环形部件具有径向部分和从径向部分朝向外侧延伸的 两个轴向圆柱形部分，所述一个圈的两个半环形部件中的至少其中一个与环形壳体限定润 滑剂位于其内部的封闭空间，至少一个半环形部件包括用于润滑剂从封闭空间传递到滚道 的通道装置。
[0008] 所述滚动轴承组件包括在与所述通道装置的相对的侧上，设置在所述封闭空间中 的压力产生装置。
[0009] 由于一个封闭空间内部的压力产生装置，所述滚动轴承内部的润滑得以改进，且 可以很容易地控制朝向滚动元件的润滑剂迁移。
[0010] 有利地，用于润滑剂的通道装置包括至少一个通孔，其设置在所述一个圈的一个 半环形部件的至少一个部分的厚度中，并且所述压力产生装置设置在与所述轴向孔相对的 环形壳体的至少一个内表面上。 toon] 用于润滑剂的通道装置可以包括至少一个轴向孔，其设置在所述一个圈的一个半 环形部件的径向部分的厚度中，所述压力产生装置设置在与所述轴向孔相对的环形壳体的 至少一个内表面上。
[0012] 所述压力产生装置可以包括一层可膨胀材料。例如，所述材料在轴承组件内的温 度达到预定温度时膨胀。所述预定温度可以包括在70°C与250°C之间。
[0013] 在另一实施例中，所述一个圈的两个半环形部件中的每个与环形壳体限定润滑剂 位于其内部的封闭空间。
[0014] 例如，所述滚动轴承组件包括设置在这两个封闭空间中的压力产生装置。
[0015] 有利地，用于润滑剂的通道装置包括至少部分地彼此面对的轴向孔，其设置在所 述一个圈的两个半环形部件中每个的径向部分的厚度中，并且每个压力产生装置设置在与 相应的轴向孔相对的环形壳体的一个内表面上。
[0016] 每个压力产生装置可以包括一层可膨胀材料。例如，设置在一个封闭空间中的第 一层在轴承组件内的温度达到第一预定温度时膨胀，且设置在另一个封闭空间中的第二层 在轴承组件内的温度达到第二预定温度时膨胀。
[0017] 特别是，设置在一个封闭空间中的第一层在轴承组件内的温度包括在70°C与 135°C之间或优选地在80°C与135°C之间时膨胀。更精确地说，第一层膨胀在温度达到阈值 例如在80°C与95°C之间时开始，在温度例如介于120°C和135°C之间时结束。设置在另一 个封闭空间中的第二层在轴承组件内的温度包括在l〇〇°C与250°C之间或优选地在120°C 与205°C之间时膨胀。更精确地说，第二层膨胀在温度达到阈值例如在120°C与130°C之间 时开始，在温度例如介于185°C和205°C之间时结束。
[0018] 有利地，所述环形壳体包括用于保持所述一个圈的半环形部件的两个不同部件。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 通过研究由完全非限制性实施例所考虑的和由附图所示的许多实施例的详细描 述，本发明将得到更好的理解，其中 ：
[0020] -图1是处于初始状态的根据本发明第一实施例的滚动轴承的轴向半剖视图；
[0021] -图2是处于初始状态的根据本发明第二实施例的滚动轴承的轴向半剖视图；
[0022] -图3是在温度已达到一定水平之后服务中的图2滚动轴承的视图。

【具体实施方式】
[0023] 如图1至3所示，由总的附图标记1所指示的滚动轴承包括内圈2、外圈3、由内圈 2与外圈3之间的保持架5所保持的一排滚动元件4 (其在所示的示例中由球构成）、以及 包围外圈3的环形壳体6。
[0024] 内圈2是实心的，并且在其外圆柱形表面2a上具有螺线管形槽7,其曲率半径稍大 于滚动元件4的半径并形成用于滚动元件4的轴承座圈。可以通过机械加工或通过冲压钢 板坯制造内圈2,然后对其进行碾磨且在轴承座圈7任选地打磨，以便使圈2具有其几何特 征及其最终的表面光洁度。
[0025] 保持架5包括多个腔8,其设计成容纳滚动元件4并将它们保持成均匀地沿周向间 隔开。腔8最好是球形的，直径稍大于滚动元件4的直径。腔8设置在保持架5的径向厚 度中，该保持架具有径向面对外圈3并且由锥形部分5b径向向内延伸的径向部分5a。锥形 部分5b定位成径向面对内圈2并且轴向地朝向滚动元件4延伸。径向部分5a和锥形部分 5b限定腔8。锥形部分5b形成用于滚动元件4的导向部分。
[0026] 外圈3包括两个半环形部件3a、3b或半圈。半环形部件3a、3b大致相同，并且关 于轴承1的对称轴向平面t是对称的，以便降低制造成本。这两个外半圈3a、3b可以最好 通过切割和冲压金属片而制成，然后通过热处理对所获得的片进行硬化。意在用于滚动元 件4的轴承座圈可被研磨和/或打磨，以便使他们具有其几何特征及其最终的表面光洁度。 由于这两个半圈3a、3b在本示例中大致相同，所以仅其中的一个（具有附图标记"a"）将在 这里进行描述，要理解的是，另一半圈3b的相同元件在附图中使用标记"b"。
[0027] 外圈3的半圈3a包括外轴向圆柱形部分9a、径向部分10a、螺线管形部分11a和内 轴向圆柱形部分12a。径向部分10a连接至外轴向部分9a以及至螺线管形部分11a。螺线 管形部分11a限定了用于滚动元件4的滚道13a的一部分。滚道13a的曲率半径稍大于滚 动元件4的半径。螺线管形部分11a与内轴向部分12a朝向滚动轴承1的外侧轴向延伸。 两个外半圈3a、3b布置成与径向部分10a、10b的轴向内部径向面14a、14b接触。
[0028] 在本实施例中，壳体6 (其优选地由冲压金属片制成）包括两个不同的环状部件 15、16,其围绕两个外半圈3a、3b，以便在轴向方向上将它们牢固地保持在一起。壳体6的部 件15、16可以优选地以经济的方式通过切割和冲压由单一的金属片制成。每个不同的部件 15、16具有L形的结构。
[0029] 第一部件15包括用于径向保持所述外圈3a、3b的内轴向圆柱形部分17。内轴向 圆柱形部分17围绕外圈3a、3b，并且与外圈3a、3b的轴向部分9a、9b的外表面接触。第一 部件15还包括径向凸缘18,其从内轴向圆柱形部分17朝向内圈2的外圆柱形表面2a的紧 接的附近径向延伸，以便在径向凸缘18的内边缘18a与内圈2的圆柱形表面2a之间留有 间隙。
[0030] 壳体6的第二部件16包括外轴向圆柱形部分19,其围绕第一部件15的内轴向圆 柱形部分17。第二部件16还包括径向凸缘20,其从外圆柱形部分19朝向内圈2的外圆柱 形表面2a的紧接的附近径向延伸，以便在径向凸缘20的内边缘20a与内圈2的外圆柱形 表面2a之间留有间隙。外轴向圆柱形部分19通过焊接、钎焊或胶合而固定至内轴向圆柱 形部分17。
[0031] 作为替代，壳体6可以包括具有轴向圆柱形部分的单一部件和从轴向圆柱形部分 朝向内圈延伸的两个径向凸缘。
[0032] 半圈3a、3b通过轴向部分9a、9b与所述内轴向部分17的内孔17a之间的接触定 心于壳体6的第一部件15的内轴向部分17。形成外轴向部分9a、9b的外边缘的外径向面 21 a、2 lb分别与壳体6的部件15、16的径向凸缘18、20的内表面18b、20b接触，从而沿轴向 将两个半圈3a、3b夹在一起。形成内轴向部分12a、12b的外边缘的外径向面22a、22b也与 所述径向凸缘18、20接触。
[0033] 半圈3a、3b中的每个与壳体6限定环形封闭空间23a、23b。更具体地，封闭空间 23a由外轴向部分9a、径向部分10a、螺线管形部分11a、以及内轴向部分12a和相邻于这些 部分的壳体6的第一部件15的径向凸缘18限定。
[0034] 如图1所示，这两个空间23a、23b中的一个可以作为润滑剂储存器；包含在封闭空 间23a中的润滑剂25可以是润滑脂或油。润滑剂可以被包装到在半圈3a与内圈2之间构 成第一润滑剂储存器的空间23a中。作为替代，润滑剂还可以被包装到第二空间23b中，并 且进入到保持在内圈2与外圈3之间剩余的体积中。
[0035] 如所示的，外圈3的半环形部件之一 3a包括用于包含在相应的封闭空间23a中的 润滑剂25的通道装置。在图1所示的示例中，这些通道装置包括至少一个且优选的是多个 轴向通孔24a，其设置在外半环形部件3a的径向部分10a的厚度中。每个通孔24a与朝向 其内部端部开放的径向凹部或凹槽27a连通，以便为润滑剂留有通道来流到该排滚珠4中 以及在与滚道13a、13b接触的滚珠的相应表面之间。然而，还可以使用补充或替代的其他 类型的通道装置；例如，径向通孔（未示出）可以设置在轴向部分12a的厚度中，以允许包 含在封闭空间23a中的润滑剂靠重力而直接流向滚动元件4。
[0036] 滚动轴承1还包括压力产生装置26a，其包括设置在封闭空间部23a内的一层可膨 胀材料。该层26a布置在与通道装置24a相对的封闭空间23a的一侧上。
[0037] 在图1所示的实施例中，层26a最初位于与轴向通孔24a相对的形成封闭空间23a 的壁的环形壳体6的径向凸缘18的内表面18b上。
[0038] 作为替代，该层可以位于半环形部件3a的外圆柱形轴向部分9a的内表面上，且用 于润滑剂的通道装置可以包括径向通孔，其设置在半环形部件3a的内圆柱形轴向部分12a 的厚度中。优选的是，该层可膨胀材料可以位于在面向润滑剂通道装置的位置上的相应的 封闭空间中，使得由可膨胀材料所施加的压力促使润滑剂流出通道装置。
[0039] 可膨胀材料是一种能够在轴承组件1内的温度达到预定温度时膨胀的材料。该预 定温度优选地包括在70°C与150°C之间，最优选地包括在80°C与135°C之间。此外，层26a 膨胀在轴承组件1内的温度达到例如包括在80°C与95°C之间的预定温度时开始，在轴承组 件1内的温度包括在例如120°C与135°C之间时结束。
[0040] 层26a可以形成为由可膨胀材料制成的环形平圈。可替代地，层26a可以是不连 续的，封闭空间23a包围布置成靠着内表面18b的离散片的可膨胀材料。
[0041] 在优选的实施例中，在润滑剂已被引入到半环形部件3a和/或3b内之后并且在 通过安装壳体6来封闭相应的空间23a、23b之前，该层可以通过发射（projecting)小直径 的颗粒作为靠着润滑剂表面的粉末材料而被制成。
[0042] 室温下颗粒的尺寸可以是约10至15 μ m。
[0043] 在达到确定的温度例如70°C -100°C或者优选地80°C -95°C之后，颗粒的尺寸可以 高达40 μ m，其表示约60倍的体积增加。
[0044] 可以用在本发明中的可膨胀材料的示例是由在来自AkzoNobel制造商的 Microspheres公司的名称"Expancel"下所出售的材料。
[0045] 图2 (其中相同的元件使用相同的附图标记）的实施例不同于图1的实施例，仅在 于外圈3的两个半环形部件2a、2b中的每个与环形壳体6限定润滑剂25所位于其内部的 封闭空间23a、23b。
[0046] 如图2所示，压力产生装置26a、26b设置在这两个封闭空间23a、23b内。每个压力 产生装置26a、26b包括设置在与通道装置24a、24b相对的相应封闭空间23a、23b的一侧上 的一层可膨胀材料。润滑剂可以流过孔24a、24b和凹槽27a、27b朝向滚动元件4。层26a、 26b位于与轴向通孔24a、24b相对的形成相应封闭空间23a、23b的壁的环形壳体6的径向 凸缘18和20的内表面18b和20b上。
[0047] 第一层26a由在第一预定温度膨胀的第一材料制成，第二层26b由在第二预定温 度膨胀的第二材料制成。此外，层26a膨胀在轴承组件1内的温度达到例如包括在80°C与 95°C之间的预定温度时开始，在轴承组件1内的温度包括在例如120°C与135°C之间时结 束。
[0048] 第二层26b膨胀在轴承组件1内的温度达到例如包括在120°C与130°C之间的预 定温度时开始，在轴承组件1内的温度包括在例如185°c与205°C之间时结束。在这种情况 下，不同的润滑剂可以用在两个相应的空间23a、23b中。作为替代，这两个层26a、26b可以 由能够在温度达到相同的温度例如包括在80°C与95°C之间的预定温度时膨胀的相同材料 制成。
[0049] 作为替代，这些层可以位于每个半环形部件3a、3b的外圆柱形轴向部分9a、9b的 内表面上，通道装置可以包括设置在半环形部件3a、3b的内圆柱形轴向部分12a、12b的厚 度中的径向通孔。
[0050] 图3示出了当温度已经上升到比两个预定温度更高的水平时图2的滚动轴承组 件1。每个层26a、26b因此已经膨胀，使得每个层26a、26b的体积已经增加，而留给润滑剂 25的自由空间的体积已经下降，在封闭空间23a、23b内产生压力。由此产生的压力迫使润 滑剂25穿过相应的轴向通孔24a、24b和相应的径向凹槽27a、27b朝向滚动元件4和滚道 13a、13b。
[0051] 该通道装置的尺寸是所用的润滑剂的函数。事实上，当使用油作为润滑剂时，通道 装置的横截面大于当润滑脂作为润滑剂时所设置的通道装置的横截面。
[0052] 由于设置在至少一个封闭空间中的可膨胀材料，压力被产生于一个或两个封闭空 间内；滚动轴承的润滑得到改善，并且在使用滚动轴承的过程中被控制。由于可膨胀材料的 热性能，压力仅在需要润滑剂来润滑滚道与滚动元件之间的接触表面时被产生于封闭空间 内。
[0053] 本发明还具有的优点是，因为当温度升高时即当由于润滑不充分而抵靠滚道的摩 擦增加时施加在润滑剂上的压力增加，从而致使润滑的自我调节。
[0054] 此外，当轴承在室温下保存时，润滑剂保持在形成于半圈之一或二者中的储存器 内，而没有泄漏的风险，因为没有压力在该温度下施加于润滑剂上。
【权利要求】
1. 滚动轴承组件，包括内圈（2)、外圈（3)、布置在设置在所述内圈和外圈（2、3)上的滚 道（13a、13b)之间的至少一排滚动元件（4)、以及至少其中一个所述圈（3)布置在其内部的 环形壳体￠)，所述一个圈（3)包括两个半环形部件（3a、3b)，每个半环形部件（3a、3b)具 有径向部分（l〇a、10b)和从径向部分（10a、10b)朝向外侧延伸的两个轴向圆柱形部分（9a、 9b、12a、12b)，所述一个圈（3)的两个半环形部件中的至少其中一个（3a)与环形壳体（6) 限定润滑剂（25)位于其内部的封闭空间（23a)，至少一个半环形部件（3a)包括用于润滑剂 (25)从封闭空间（23a)传递到滚道（13a、13b)的通道装置（24a、27a)，其特征在于，滚动轴 承组件（1)包括设置在所述封闭空间（23a)中的压力产生装置（26a)。
2. 根据权利要求1所述的滚动轴承组件，其中，设置在所述封闭空间（23a)中的压力产 生装置（26a)在与所述通道装置（24a)的相对的一侧上。
3. 根据权利要求1或2所述的滚动轴承组件，其中，用于润滑剂（25)的通道装置（24a) 包括至少一个通孔，其设置在所述一个圈（3)的一个半环形部件（3a)的至少一个部分（9a、 10a、lla、12a)的厚度中，并且压力产生装置（26a)设置在与所述轴向孔（24a)相对的环形 壳体（6)的至少一个内表面（18b)上。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，用于润滑剂（25)的通道装 置（24a)包括至少一个轴向孔，其设置在所述一个圈（3)的一个半环形部件（3a)的径向部 分（l〇a)的厚度中。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，压力产生装置（26a)包括 一层可膨胀材料。
6. 根据权利要求5所述的滚动轴承组件，其中，所述材料在轴承组件（1)内的温度达到 预定温度时膨胀。
7. 根据权利要求5或6所述的滚动轴承组件，其中，所述预定温度包括在70°C与250°C 之间。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承组件，其中，所述一个圈（3)的两个半 环形部件（3a、3b)中的每个与环形壳体（6)限定润滑剂（25)位于其内部的封闭空间（23a、 23b)。
9. 根据权利要求8所述的滚动轴承组件，包括设置在这两个封闭空间（23a、23b)中的 压力产生装置（26a、26b)。
10. 根据权利要求8或9所述的滚动轴承，其中，用于润滑剂（25)的通道装置（24a、 24b)包括至少部分地彼此面对的轴向孔，其设置在所述一个圈（3)的两个半环形部件（3a、 3b)中每个的径向部分（10a、10b)的厚度中，并且每个压力产生装置（26a、26b)设置在与相 应的轴向孔（24a、24b)相对的环形壳体（6)的一个内表面（18b、20b)上。
11. 根据权利要求9或10所述的滚动轴承组件，其中，每个压力产生装置（26a、26b)包 括一层可膨胀材料。
12. 根据权利要求11所述的滚动轴承，其中，设置在一个封闭空间（23a)中的第一层 (26a)在轴承组件（1)内的温度达到第一预定温度时膨胀，且设置在另一个封闭空间（23b) 中的第二层（26b)在轴承组件（1)内的温度达到第二预定温度时膨胀。
13. 根据权利要求12所述的滚动轴承，其中，第一层（26a)的预定温度包括在80°C与 135°C之间，第二层（26b)的预定温度包括在120°C与205°C之间。
14.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承，其中，环形壳体（6)包括用于保持所 述一个圈（3)的半环形部件（3a、3b)的两个不同部件。
【文档编号】F16C33/66GK104067010SQ201280067190
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年1月23日 优先权日:2012年1月23日
【发明者】O.维布, F.贝伦斯, P.鲁格特 申请人:Skf公司