CN102239338B - 滚子轴承的内圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚子轴承的内圈，包括滚动体滚道，其相对于内圈的旋转轴线在轴向上位于内圈的两个轮缘之间，这两个轮缘各带有一个用于接触滚动体端面的接触面，其中，该内圈在至少一个轮缘与滚动体滚道之间具有相对于内圈的旋转轴线呈环形的凹口。为了提供此类内圈，其尤其地在非常快速地旋转的滚动轴承中通过改善润滑特性实现使用寿命的增加，且其可简单地且低成本地被制造并且其可替代常规的内圈得到使用而不必进一步改动滚动轴承，建议凹口在位于两个接触面之间的区域中的部分的宽度为两个接触面的间距的15％～30％。

Description

滚子轴承的内圈

技术领域

本发明涉及一种滚子轴承的内圈，包括滚动体滚道，其相对于内圈的旋转轴线在轴向上位于内圈的两个轮缘之间，这两个轮缘各带有一个用于接触滚动体端面的接触面。此类内圈可通过轮缘的接触面在轴向上引导滚动体。这样的内圈可以与无轮缘的外圈相结合使用在浮动轴承(例如圆柱滚子轴承)中。这样的浮动轴承的应用领域为例如机床中的心轴的支承。

背景技术

此类快速旋转的心轴(其是电机驱动的或外部驱动的)由固定轴承以及浮动轴承支撑。在此，心轴与固定轴承或者浮动轴承的内圈抗扭地相连接，而轴承的外圈与壳体抗扭地相连接。

受机床中的此类心轴的高转速的限制，对滚动轴承的润滑提出了高的要求，以便于达到所期望的寿命。通常，滚动轴承利用滑脂润滑来运行。在上面所描述的带有具有两个轮缘的内圈的浮动轴承的情况中，尤其地在内圈处的润滑特性对于寿命而言是决定性的。一方面，在滚动体与内圈的滚动体滚道之间的接触须被供给以润滑材料。此外，必须在滚动体端面与轮缘的相应的接触面之间实现充分的润滑，以降低轮缘摩擦对磨损的负面影响。

出于制造技术上的原因，目前所使用的内圈典型地在每个轮缘与滚动体滚道之间具有呈环形的凹口。其用于如下，即，用于加工滚动体滚道的砂轮可在后面的与滚动体的接触的区域中完整地加工滚动体滚道。此类内圈由DE 1 021 657公知。

这样的凹口的一定的部分延伸经过在两个轮缘之间的区域。该凹口的这部分越大地实施，则滚动体滚道的最大可能的宽度变得越小。因为随着滚动体滚道的宽度减小，滚动轴承的承载能力同样下降，所以根据现有技术尝试尽可能小地实施该凹口。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种先前所提及的类型的内圈，其使得滚动轴承的寿命增加且其可简单地且低成本地制造。

该目的通过根据独立权利要求的特征的内圈来实现。因此得到滚动轴承的内圈，其包括相对于内圈的旋转轴线在轴向上位于内圈的两个轮缘之间的滚动体滚道，这两个轮缘各带有一个用于接触滚动体端面的接触面，其中，该内圈在至少一个轮缘与滚动体滚道之间具有相对于内圈的旋转轴线呈环形的凹口，其特征在于，至少一个凹口的在位于两个接触面之间的区域中的部分的宽度为两个接触面的间距的15％-30％。因此，凹口在两个接触面内部在两个接触面之间的距离的15％-30％上延伸。在包括内圈的旋转轴线的截面中平行于滚道来测量凹口的宽度以及接触面的间距。在这样的截面中，两个接触面始终彼此平行。因此，在圆柱滚子轴承的内圈的情形中，凹口的宽度对应于该凹口的轴向长度。另外，该内圈可由用于该类型的内圈的常规的材料(例如由滚动轴承钢)构成。

因此，根据本发明的解决方案与现有技术目前的教导指向完全不同的方向。在此，本发明基于如下知识，即，通过根据本发明的凹口引起滚动体滚道的宽度的减小且因此引起包括该内圈的滚动轴承的承载能力的减小。与目前的观点相反，如此大地选择的凹口在确定的应用中却是有利的，因为由该凹口形成的优点抵消了该缺点。

因此，通过该凹口构成相应地较大的润滑剂储藏处。由此，在内圈处出现明显改善的润滑特性。尤其地，通过该凹口根据本发明在两个接触面之间在两个接触面的间距的15％至30％优选地经过20％至25％上的延伸使得极其良好的润滑材料输送成为可能。此外，所形成的润滑剂储藏处在轮缘处的定位以如下方式引起轮缘的接触面的最佳润滑，即，润滑材料由滚动体的端面被输送至轮缘的接触面。

此外，通过所得到的内圈的滚动体滚道变短，在滚动体与内圈之间得出较小的摩擦，且因此在运行中生成较少的摩擦热量。该优点尤其地在快速旋转的滚动轴承的情形中特别明显。

此外，本发明利用如下，即，尤其地在高转速的情形中滚动体由于离心力被明显地向外挤压。虽然凹口首先表现出滚动体滚道的宽度的相应变短，其同样引起承载能力的名义上的降低。然而由于离心力，在滚动体与内圈的滚动体滚道之间的接触力减小，从而使得承载能力的降低明显较少地发生。因此，转速越高，则根据本发明通过在内圈的滚动体滚道与滚动体之间的接触几何形状的变化造成的承载能力的名义上的降低越小。

本发明的另外的实施方式在从属权利要求中进行说明，其特征可被任意地组合。

根据一种实施方式，该内圈在每个轮缘与滚动体滚道之间具有相对于内圈的旋转轴线呈环形的凹口，其中，每个凹口的在位于两个接触面之间的区域中的部分的宽度为两个接触面的间距的15％-30％。优选地，两个凹口的在位于两个接触面之间的区域中的部分的宽度在两个接触面之间处在两个接触面的间距的20％至25％的范围中。此外有利的是两个凹口在两个接触面内的宽度同样大。

根据另一种实施方式，该凹口由滚动体滚道的底切、槽或收缩构成。显然，凹口同样可以不同的方式或者通过所提及的形式的组合来构成。优选地，该凹口就像滚动体滚道和两个接触面一样相对于内圈的旋转轴线旋转对称地构造成。凹口可由相邻的接触面起仅在另外的(也就是说相对置的)接触面的方向上延伸。因此，凹口的总宽度对应于凹口位于接触面之间的部分的宽度。然而同样可能凹口此外同样在相反的方向上延伸。因此，相对于相邻的接触面构成底切。原则上可选择凹口的深度为任意大小。即使当通过凹口深度的增大使得湿润面不增大时，润滑剂储藏处的增大然而是有利的。

根据另一实施方式，滚动体滚道呈凸球状地实施。因此，内圈在滚动体滚道的区域中具有凸起的形状。优选地，滚动体滚道呈圆形凸球状地构造，也就是说在包括内圈的旋转轴线的截面图示中，滚动体滚道具有恒定的曲率。相对平整的滚动体滚道，在该滚动体滚道的两个轴向端部处的直径为此被减小。根据另一实施方式，滚动体滚道在该滚动体滚道的轴向端部处的收缩相对于滚动体滚道在该滚动体轨道的轴向中部的直径为0.0025％至0.015％，优选地为0.005％至0.0125％，进一步优选地为0.01％。在圆柱滚子轴承的内圈的情形中(其滚动体滚道在轴向中部的直径为80mm)，滚动体滚道在轴向端部处的直径例如降低了8μm，即80mm的0.01％。呈凸球状的滚动体滚道的优点是，棱边不光滑的出现在运行中被最小化。

根据另一种实施方式，该内圈是圆柱滚子轴承的内圈。因此，滚动体滚道与同样带有凸形的圆柱侧表面相符。

具有根据本发明的内圈的滚动轴承的转速越高，则本发明的优点越强地实现。因此，该内圈优选地是用于高转速的滚子轴承的内圈。例如，该内圈使用在用于机床的心轴支承的滚动轴承中。

包括根据本发明的内圈的滚动轴承此外包括旋转对称的滚动体，其可在滚动体滚道上滚动且其端面可接触轮缘的接触面。此外，此类滚子轴承可包括外圈。备选地，滚动体同样可直接在壳体中或联接构造中滚动。优选地，该滚子轴承是圆柱滚子轴承。然而同样可能是径向推力球轴承或圆锥滚子轴承。

根据一种优选的实施方式，该滚子轴承是圆柱滚子轴承，其被用作在心轴支承中的浮动轴承。为此，该滚子轴承的外圈无轮缘地实施。

附图说明

下面，本发明的实施例参照附图进行说明，其中：

图1显示了本发明的第一个实施例的示意性截面图示，

图2显示了本发明的第二个实施例的示意性截面图示，

图3显示了包括根据本发明的内圈的滚子轴承的示意性截面图示，

图4显示了包括根据本发明的内圈的滚子轴承的示意性截面图示，

图5显示了借助于根据本发明的滚动轴承被支撑的心轴的示意性截面图示。

具体实施方式

图1显示了根据第一实施例的根据本发明的内圈1。在包括内圈1的旋转轴线12的截面中示出了内圈1的截面图。可辨认出平行于旋转轴线12延伸的滚动体滚道2。两个轮缘5、6的两个接触面3、4轴向包围滚动体滚道2。两个接触面3、4彼此平行且垂直于滚动体滚道2以及垂直于旋转轴线12延伸。其是用于圆柱滚子轴承的内圈1。

在轮缘5、6与滚动体滚道2之间各存在一个凹口7、8。凹口7、8的宽度以‘a’或者‘b’标明，并且说明了在两个接触面3、4之间的区域中的凹口的轴向长度的大小。两个凹口7、8在轴向上仅在两个接触面3、4之间的轴向区域中延伸。宽度‘a’或者‘b’对应于两个接触面3、4的以‘c’标注的间距的大约20％。两个凹口7、8各在轴向上直接连接到接触面3、4。由接触面3、4至凹口7、8的过渡以及在凹口7、8与滚动体滚道2之间的过渡通过半径9来倒圆。

内圈1的内孔具有锥状的内表面10。

图2显示了根据第二实施例的根据本发明的内圈1。其基本与根据图1的实施例相符。然而相反的是，滚动体滚道2呈凸球状地实施且具有凸起的形状。

具有最大直径Dam的点位于滚动体滚道2的轴向中部。在由此出发的两个轴向方向上直径下降，也就是说滚动体滚道2相应地在径向上收缩。这种连续的收缩在滚动体滚道2的轴向端部处具有最小直径Dae。

在该例子中Dam＝80mm，而Dae＝79.992mm。

图3显示了滚子轴承11，包括根据本发明的内圈1。再次示出了包括内圈1的旋转轴线12的一半截面图。内圈1与根据图2的实施例相符。

该滚子轴承是带有圆柱形的滚动体13的圆柱滚子轴承，该滚动体13在内圈的滚动体滚道2以及外圈15的滚动体滚道14之间滚动。外圈15无轮缘地实施，从而得出一种浮动轴承。

图4显示了滚子轴承11，包括根据本发明的内圈1。该内圈具有两个凹口7、8，它们实施成底切。因此，凹口7、8在两个接触面之间的区域中具有轴向长度‘a’或者‘b’，其中，该长度或者宽度仅是凹口的整个轴向长度或者宽度的一部分。因此，凹口7、8在接触面的轴向外部各具有一个轴向长度‘x’。

图5显示了一种机床的心轴16，其一方面由径向推力球轴承17以及另一方面由根据本发明的圆柱滚子轴承18(例如根据按照图3的实施例)支撑。

附图标记

1 内圈

2 滚动体滚道

3 接触面

4 接触面

5 轮缘

6 轮缘

7 凹口

8 凹口

9 半径

10 内表面

11 滚子轴承

12 旋转轴线

13 滚动体

14 滚动体滚道

15 外圈

16 心轴

17 径向推力球轴承

18 圆柱滚子轴承

Claims (14)

1.滚子轴承(11)的内圈，包括滚动体滚道(2)，该滚动体滚道相对于所述内圈(1)的旋转轴线(12)在轴向上位于内圈(1)的两个轮缘(5,6)之间，这两个轮缘各带有一个用于接触滚动体端面的接触面(3,4)，其中，所述内圈(1)在至少一个轮缘(5,6)与所述滚动体滚道(2)之间具有相对于所述内圈的旋转轴线(12)呈环形的凹口(7,8)，其特征在于，至少一个凹口(7,8)的在位于两个接触面(3,4)之间的区域中的部分的宽度为两个接触面(3,4)的间距的15%-30%。

2.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，至少一个凹口(7,8)的在位于两个接触面(3,4)之间的区域中的部分的宽度为两个接触面(3,4)的间距的20%-25%。

3.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述内圈(1)在每个轮缘(5,6)与所述滚动体滚道(2)之间具有相对于所述内圈(1)的旋转轴线(12)呈环形的凹口(7,8)，其中，每个凹口(7,8)的在位于两个接触面(3,4)之间的区域中的部分的宽度为两个接触面(3,4)的间距的15%-30%。

4.根据权利要求3所述的内圈，其特征在于，每个凹口(7,8)的在位于两个接触面(3,4)之间的区域中的部分的宽度为两个接触面(3,4)的间距的20%-25%。

5.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述凹口(7,8)由所述滚动体滚道(2)的底切、槽或收缩构成。

6.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述滚动体滚道(2)呈凸球状地实施。

7.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道的轴向端部处的收缩为所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道(2)的轴向中部的直径的0.0025%至0.015%。

8.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道的轴向端部处的收缩为所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道(2)的轴向中部的直径的0.005%至0.0125%。

9.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道的轴向端部处的收缩为所述滚动体滚道(2)在所述滚动体滚道(2)的轴向中部的直径的0.01%。

10.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述内圈(1)是圆柱滚子轴承(18)的内圈。

11.根据权利要求1所述的内圈，其特征在于，所述内圈(1)是用于高转速的滚子轴承的内圈。

12.滚子轴承，包括根据权利要求1-11中任一项所述的内圈(1)以及旋转对称的滚动体(13)，所述滚动体(13)能够在所述滚动体滚道(2)上滚动且所述滚动体的端面能够接触所述轮缘的接触面(3,4)。

13.根据权利要求12所述的滚子轴承，其特征在于，所述滚子轴承是圆柱滚子轴承(18)。

14.根据权利要求13所述的滚子轴承，其特征在于，所述圆柱滚子轴承(18)被用作在心轴支承中的浮动轴承。

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