保持架、轴承和装配方法论文和设计-程涛

全文摘要

本发明涉及保持架、轴承和装配方法。所述保持架用于具有外圈的轴承，外圈在径向内侧具有最小内侧直径，保持架具有两个环形部和连接两个环形部的多个连接部，两个环形部和连接部形成兜孔，其中，在环形部的径向外侧设置装配区，保持架在装配区的径向尺寸小于或等于外圈的最小内侧直径，从而能够利用装配区将保持架装配到外圈的径向内侧。所述轴承包括上述保持架。所述装配方法用于上述保持架装配到轴承的外圈的径向内侧，该装配方法包括以下步骤：a.将保持架的装配区插入到外圈的最小内侧直径处，其中，保持架的中轴线与外圈的中轴线基本成90°；b.旋转保持架，使得保持架和外圈同轴线布置。

主设计要求

1.一种保持架，所述保持架(10；20；30；40)用于具有外圈(2)的轴承，所述外圈在径向内侧具有最小内侧直径，所述保持架具有两个环形部(11，12；31，32)和连接所述两个环形部的多个连接部(13；33)，所述两个环形部和所述连接部形成兜孔，其特征在于，在所述环形部的径向外侧设置装配区，所述保持架在所述装配区的径向尺寸小于或等于所述外圈的最小内侧直径，从而能够利用所述装配区将所述保持架装配到所述外圈的径向内侧。

设计方案

1.一种保持架，所述保持架(10；20；30；40)用于具有外圈(2)的轴承，所述外圈在径向内侧具有最小内侧直径，所述保持架具有两个环形部(11，12；31，32)和连接所述两个环形部的多个连接部(13；33)，所述两个环形部和所述连接部形成兜孔，其特征在于，

在所述环形部的径向外侧设置装配区，所述保持架在所述装配区的径向尺寸小于或等于所述外圈的最小内侧直径，从而能够利用所述装配区将所述保持架装配到所述外圈的径向内侧。

2.根据权利要求1所述的保持架，其特征在于，所述两个环形部分别是具有较大直径的大径环形部(11；31)和具有较小直径的小径环形部(12；32)，其中，在所述大径环形部上设置所述装配区，或者其中，在所述大径环形部和所述小径环形部上相对应地设置所述装配区。

3.根据权利要求1所述的保持架，其特征在于，所述两个环形部具有相同的直径，其中，在所述两个环形部上相对应地设置所述装配区。

4.根据权利要求1所述的保持架，其特征在于，在所述装配区设置沿径向向内凹陷的凹陷部(14，15；24，25，34；44)。

5.根据权利要求4所述的保持架，其特征在于，在所述装配区设置基本沿径向相对布置的两个凹陷部(14，15；24，25)。

6.根据权利要求4所述的保持架，其特征在于，在所述装配区还设置有修型部(46)，其中，所述修型部和所述凹陷部(44)沿径向相对布置，所述修型部构造为以所述凹陷部的最深处为圆心并且以小于或等于所述外圈的最小内侧直径的长度为半径做出的圆弧。

7.根据权利要求6所述的保持架，其特征在于，所述修型部的径向厚度大于或等于1mm。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的保持架，其特征在于，所述凹陷部与所述保持架的其余部段圆滑过渡。

9.一种轴承，所述轴承包括根据权利要求1至8中任一项所述的保持架。

10.一种装配方法，用于将根据权利要求1至8中任一项所述的保持架装配到轴承的外圈的径向内侧，所述装配方法包括以下步骤：

a.将所述保持架的装配区插入到所述外圈的最小内侧直径处，其中，所述保持架的中轴线与所述外圈的中轴线基本垂直；

b.旋转所述保持架，使得所述保持架和所述外圈同轴线布置。

设计说明书

技术领域

本发明涉及轴承技术领域。特别涉及一种用于轴承的保持架和包括该保持架的轴承本身。本发明还特别涉及一种将上述保持架装配到轴承外圈的径向内侧的装配方法。

背景技术

在需要调心功能和需要补偿轴的挠度和\/或轴承座的偏差时，通常能够采用能够采用调心滚子轴承或者鼓形滚子轴承等轴承。调心滚子轴承具有两列球面滚子，其外圈有一个共同的凹型球面滚道，其内圈有两条与轴承轴线倾斜一定角度的凹型滚道。例如在文献WO2010007979A1和US10036423中分别公开了一种调心滚子轴承。鼓形滚子轴承为单列的调心滚子轴承，其滚子呈鼓形或者说桶形，其外圈同样具有凹型球面滚道，其内圈是双侧带挡边的圆柱孔或圆锥孔。例如在文献DE102006044271A1中公开了一种鼓形滚子轴承。

在例如上述两类具有调心功能的轴承中，外圈滚道的曲率中心与轴承中心一致，因此能够实现自调心功能，不受轴与轴承座的不对中或轴变形挠曲的影响，可以补偿由此引起的同心度误差。

目前，在某些特殊工况中需要轴承具有较大的可调心角度。为此，可以在设计时考虑将外圈的轴向尺寸增大。然而，如果外圈的轴向尺寸较大，那么其滚道与轴向端面相交位置处的最小直径会相比标准轴承小很多，但保持架在装配时需通过该最小直径的区域。这种情形往往会导致标准的保持架无法顺利通过，而且没有足够空间允许通过减少保持架的外侧直径达到顺利安装的目的。

在已有的产品中，这种增大轴向尺寸的外圈能够是两片式的，即由沿轴承的轴向分布的两个环形构件组合形成凹型球面滚道。这种设计方式的问题在于，在加工时增加了加工成本与难度，并且对于轴承的包装、运输以及客户端安装都会较标准轴承更为复杂。外圈也能够采用单体式的设计，在这种情况下，多采用塑料保持架，其通过挤压产生弹性变形，由此装入外圈中。然而，由于塑料保持架在装配时的变形量较大，可能会产生塑性变形。另外，在装配过程中，由于保持架与外圈的内侧直径边缘处接触挤压，很容易产生磨损并且具有掉料的风险，可能影响轴承内的清洁度。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种保持架，尤其窗式保持架，该保持架能够容易地装入轴承的外圈。

该技术问题通过一种保持架解决，该保持架用于具有外圈的轴承，外圈在径向内侧具有最小内侧直径，保持架具有两个环形部和连接两个环形部的多个连接部，两个环形部和连接部形成兜孔。

根据本发明，在环形部的径向外侧设置装配区，保持架在装配区的径向尺寸小于或等于外圈的最小内侧直径，从而能够利用装配区将保持架装配到外圈的径向内侧。

在本发明的范围内，轴承是滚动轴承。轴承例如是具有调心功能的滚子轴承。轴承例如是调心滚子轴承或者鼓形滚子轴承。轴承除了具有保持架和外圈，还具有布置在保持架径向内侧的内圈、和布置在外圈和内圈之间的多个滚动体，其中，滚动体由保持架引导。轴承的外圈、内圈和保持架同轴线地布置。轴承能够是单列轴承，也能够是双列轴承。轴承还能够具有多于两列滚动体。因此，能够在外圈的径向内部布置1个、2个或者多于2个根据本发明的保持架。

在本发明范围内的，除非另有说明，否则术语“轴向”、“径向”和“周向”均是相对于轴承的中轴线而言的。“径向内侧”指在径向上靠近该中轴线的一侧，“径向外侧”则指在径向上远离该中轴线的一侧。

外圈的在径向内侧的内侧直径根据其滚道设计或者另外的功能结构能够沿轴向变化，因此，外圈具有最小内侧直径。例如，外圈在径向内侧具有凹型球面滚道。在这种情况下，外圈的最小内侧直径位于外圈的轴向端侧或者靠近轴向端侧。当凹形球面滚道为对称式的滚道，则外圈的最小内侧直径位于外圈的轴向两端。外圈也能够具有另外形式的滚道。例如凹型平面式的滚道，外圈的最小内侧直径至少靠近外圈的轴向端侧。

保持架设计为窗式保持架，其包括两个基本呈环形的环形部和多个连接部。两个环形部同轴线地布置。连接部连接两个环形部。连接部优选在周向上均匀分布。两个环形部和两个相邻的连接部围成用于引导滚动体的兜孔。保持架能够是金属保持架，也能够是塑料保持架。

根据本发明的设计方案，在环形部的径向外侧设置装配区，保持架在装配区的径向尺寸小于或等于外圈的最小内侧直径，从而能够利用装配区将保持架装配到外圈的径向内侧。在这种情况下，装配区是指，在保持架移动穿过外圈的最小内侧直径处时，保持架抵靠或者接触外圈的最小内侧直径处的区域，或者相比保持架其他区域最接近外圈的最小内侧直径处的区域。

优选地，在环形部的兜孔区域设置装配区，从而可以避开连接部和环形部的连接位置，避免因设置装配区而改变现有的连接部设计，从而不会影响对滚动体的引导或者尽量减少对滚动体引导的影响。

在这种情况下，即使保持架因设置装配区而改变了其在径向内侧的轮廓，保持架在径向内侧形成的结构空间也应当能够容纳轴承的内圈。

必要时，还可以设置多于一组的装配区，也就是说，保持架在不止一个区段具有小于或等于外圈的最小内侧直径的径向尺寸。在此，径向尺寸是指基本在径向上的尺寸。

当需要将保持架装配到外圈的径向内侧时，首先，将保持架的装配区插入或卡入到外圈的最小内侧直径处，此时保持架的中轴线与外圈的中轴线基本成90°的夹角。然后，将保持架旋转基本90°，使得保持架和外圈同轴线布置。由此，将保持架装配到外圈内。

因此，利用根据本发明的方案，能够将保持架装入这样的外圈，该外圈尤其在轴向端侧或靠近轴向端侧处具有最小内侧直径，该最小内侧直径足够小，使得保持架无法顺利装入外圈的径向内侧。因此，可以在无需将保持架挤压变形或保持架仅较少地挤压变形的情况下将保持架装入外圈内，装入过程更加简单便捷。在这种情况下，避免了原先装配过程中保持架和外圈的相互挤压变形，从而不会影响整体的圆度和直径，由此减少了轴承使用后潜在的失效风险。此外，根据本发明的方案还有效避免了在装配过程中，保持架与外圈的最小内侧直径处由于挤压而在摩擦力的影响下产生的保持架磨损，极大地减少了磨粒的产生，有效保证轴承清洁度。

在一种优选实施方式中，两个环形部分别是具有较大直径的大径环形部和具有较小直径的小径环形部，其中，在大径环形部上设置装配区，或者在大径环形部和小径环形部上相对应地设置装配区。也就是说，保持架能够整体呈锥形。例如，在调心滚子轴承中能够对称地布置两个这类的保持架。若保持架仅仅在大径侧无法顺利穿过外圈的最小内侧直径处，则能够仅在大径环形部上设置装配区。若保持架在大径侧和小径侧均无法顺利穿过外圈的最小内侧直径处，则能够在大径环形部和小径环形部上相对应地设置装配区，即两个环形部例如在大致相同的周向位置均形成装配区。因此，在装配保持架时，两个环形部均不会与外圈产生过多的挤压变形，保持架装入过程简单便捷。此外，两个环形部与外圈之间的磨损也能够减少。

在另一种优选实施方式中，两个环形部具有相同的直径，其中，在两个环形部上相对应地设置装配区。也就是说，保持架能够整体呈圆柱形。例如，在鼓形滚子轴承中能够布置这种保持架。两个环形部例如在大致相同的周向位置均形成装配区。因此，在装配保持架时，两个环形部均不会与外圈产生过多的挤压变形，保持架装入过程简单便捷。此外，两个环形部与外圈之间的磨损也能够减少。

在一种优选的实施方式中，在装配区设置沿径向向内凹陷的凹陷部。从而能够以简单的方式在局部减小保持架的外侧直径，有利于保持架顺利穿过外圈的最小内侧直径处。凹陷部尤其能够形成在环形部的兜孔区域，即避开环形部和连接部的连接位置，从而能够避免改变连接部的设计，尽可能避免影响对滚动体的引导。环形部上的凹陷部的数量能够按照实际需求决定。在形成有装配区的环形部上，能够设置1至n个凹陷部，其中，n为该保持架的兜孔的个数。

有利地，在装配区设置基本沿径向相对布置的两个凹陷部。在这种情况下，两个凹陷部的最深处的间距小于或等于外圈的最小内侧直径。保持架能够具有偶数个兜孔，两个凹陷部能够沿径向相对布置。保持架也能够具有奇数个兜孔，两个凹陷部轻微错位地沿径向相对布置。由此能够以简单方式形成装配区。

有利地，在装配区能够还设置有修型部，其中，修型部和凹陷部沿径向相对布置，修型部构造为以凹陷部的最深处为圆心并且以小于或等于外圈的最小内侧直径的长度为半径做出的圆弧。从而在保持架的装配过程中，保持架和外圈之间尤其没有相互挤压。特别有利地，修型部的径向厚度大于或等于1mm，从而保证保持架的强度。

在利地，凹陷部与保持架的其余部段圆滑过渡。

上述技术问题还通过一种轴承解决，该轴承上述保持架。轴承还应当包括实现轴承功能的另外的部件。例如，轴承至少包括外圈、内圈、滚动体和上述保持架。轴承尤其能够是调心滚子轴承或者鼓形滚子轴承。

上述技术问题还通过一种装配方法解决，该装配方法用于将根据本发明设计的保持架装配到轴承的外圈的径向内侧。该装配方法至少包括以下步骤：

a.将保持架的装配区插入或卡入到外圈的最小内侧直径处，其中，保持架的中轴线与外圈的中轴线基本垂直；

b.旋转保持架，使得保持架和外圈同轴线布置。

本发明仅涉及将保持架装配到外圈的径向内侧的步骤。能够在上述步骤a和步骤b之前、和\/或之间、和\/或之后安排涉及另外的部件的装配步骤，从而最终装配得到完整的轴承。

由此，可以在无需将保持架挤压变形或保持架仅较少地挤压变形的情况下将保持架装入外圈内，装入过程更加简单便捷。避免了原先装配过程中保持架和外圈的相互挤压变形，不会影响整体的圆度和直径，由此减少了轴承使用后潜在的失效风险。此外，还有效避免了在装配过程中，保持架与外圈的最小内侧直径处由于挤压而在摩擦力的影响下产生的保持架磨损，极大程度地减少了磨粒的产生，有效保证轴承清洁度。

附图说明

下面结合附图示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是根据第一实施例的保持架的立体图；

图2是根据第一实施例的保持架的装配步骤示意图；

图3是根据第一实施例的保持架和内圈的装配组件的立体图；

图4是根据第一实施例的保持架和内圈的装配组件的主视图；

图5是根据第二实施例的保持架的主视图；

图6是根据第三实施例的保持架的立体图；以及

图7是根据第四实施例的保持架的主视图。

具体实施方式

图1至图4示出了根据本发明的第一实施例的保持架10。在本实施例中，保持架10用于调心滚子轴承。调心滚子轴承至少还包括外圈2、内圈3和滚动体4。

图1示出了根据第一实施例的保持架10的立体图。如图1所示，保持架10设计为窗式保持架，其包括两个基本呈环形的并且同轴线地布置的环形部，即具有较大直径的大径环形部11和具有较小直径的小径环形部12，保持架10还包括多个在周向上均匀分布的连接部13，连接部13连接两个环形部11、12。两个环形部11、12和两个相邻的连接部13围成用于引导滚动体的兜孔。在本实施例中，兜孔的个数为偶数。如图1所示，在大径环形部11的径向相对的位置设计两个沿径向向内凹陷的凹陷部14、15。

图2示出了保持架10装配到外圈2的步骤示意图。如图2所示，外圈2在径向内侧具有凹型球面滚道。外圈2的最小内侧直径处位于外圈2的轴向两端处。两个凹陷部14、15的最深处的间距L_{out<\/sub>小于或等于外圈2的最小内侧直径。}

在将保持架10装配到外圈2的径向内侧时，首先，将保持架10的凹陷部14插入或卡入到外圈2的最小内侧直径处，然后通过轻微挤压将保持架10的凹陷部15插入或卡入到外圈2的最小内侧直径处，从而保持架10和外圈2具有如图2所示的相对位置，此时保持架10的中轴线与外圈2的中轴线基本垂直。接下来，将保持架10旋转基本90°，使得保持架10和外圈2同轴线布置。由此，将保持架10装配到外圈2内。

图3和图4示出了第一实施例的保持架10和内圈3的装配组件的立体图和主视图。内圈3有两条与轴承轴线倾斜一角度的凹型滚道。在图3和图4中仅示出了两列滚动体中的一列滚动体4。保持架10在径向内侧形成的结构空间应当能够容纳内圈3。特别如4所示，保持架10或者说大径环形部11在凹陷部14、15处的径向内侧的间距L_{in<\/sub>应当大于或等于内圈3的相应轴向位置处的外侧直径Dir<\/sub>。}

图5示出了根据第二实施例的保持架20的主视图。根据第二实施例的保持架20与根据第一实施例的保持架10基本相同地构造，其不同之处在于，第一实施例的保持架10具有偶数个兜孔，第二实施例的保持架20具有奇数个兜孔。

在第二实施例中，如图5所示，两个沿径向向内凹陷的凹陷部24、25布置在大径环形部11的大致径向相对的位置上，这种轻微错位的设计能够避免影响保持架连接部的设计。两个凹陷部24、25的最深处的间距L_{out<\/sub>小于或等于外圈的最小内侧直径。}

第二实施例与第一实施例在装配方面也是类似的。首先，在保持架20的中轴线与外圈的中轴线基本垂直的情况下，将保持架20的凹陷部24插入或卡入到外圈的最小内侧直径处，然后通过轻微挤压将保持架20的凹陷部25插入或卡入到外圈的最小内侧直径处，。接下来，将保持架20旋转基本90°，使得保持架20和外圈同轴线布置。由此，将保持架20装配到外圈内。

图6示出了根据第三实施例的保持架30的立体图。在该实施例中，保持架30同样包括大径环形部34、小径环形部32和连接部33。第三实施例的保持架30与第一实施例中的保持架10的不同之处在于，保持架30的大径环形部31在每个兜孔处均设置有凹陷部34，由此在周向上是均匀的，并且能够更灵活地装配保持架。

图7示出了根据第四实施例的保持架40的主视图。保持架40与第一实施例的保持架10类似，其区别在于用修型部46替代保持架10中的一个凹陷部15。也就是说，保持架40在一个兜孔位置有凹陷部44，而在凹陷部44的沿径向相对的位置上做一定修型，修型部46构造为以凹陷部44的最深处为圆心并且长度L_{out<\/sub>为半径做出的圆弧，其中，长度Lout<\/sub>应当小于或等于外圈的最小内侧直径。修型部46的径向厚度优选大于或等于1mm，以保证强度。}

在装配保持架40时，首先，在保持架40的中轴线与外圈的中轴线基本垂直的情况下，将凹陷部44先插入外圈的最小径处，再将径向对侧的修型部46顺势装入外圈的最小径处。接下来，旋转保持架40，使得保持架40和外圈同轴线布置。由此，将保持架40装配到外圈内。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表<\/u>

2 外圈

3 内圈

4 滚动体

10 保持架

11 大径环形部

12 小径环形部

13 连接部

14 凹陷部

15 凹陷部

20 保持架

24 凹陷部

25 凹陷部

30 保持架

31 大径环形部

32 小径环形部

33 连接部

34 凹陷部

40 保持架

44 凹陷部

46 修型部

设计图