CN117739006A - 双列单向轴承 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种双列单向轴承，包括：具有滚道的轴承外圈和轴承内圈，围绕双列单向轴承的中心轴线同轴地布置，其中轴承内圈位于轴承外圈的内部；多个球形滚子，沿所述滚道布置在所述轴承外圈和所述轴承内圈之间；多个楔块，相对于所述中心轴线径向布置在所述轴承外圈和所述轴承内圈之间，且与所述多个球形滚子在轴向方向上间隔开，每个楔块在远离所述轴承内圈的侧部设置有凹槽；保持架，与所述轴承外圈和所述轴承内圈同轴地布置，且设置有多个球保持部和多个楔块保持部，所述多个球形滚子分别保持在所述多个球保持部中，所述多个楔块分别保持在所述多个楔块保持部中；弹性限位圈，与轴承外圈和轴承内圈同轴地布置，且穿过每个楔块的凹槽，以对每个楔块施加径向向内的力。

Description

双列单向轴承

技术领域

本公开涉及一种双列单向轴承。

背景技术

单向轴承是一种仅允许向一个方向旋转的轴承，通常应用于一些不允许轴承反向运转的场合(例如，在波轮洗衣机电机、港口吊集装箱的吊绳、自行车机轮、农机、运输带的一些应用中适用)。

例如，如图13-15所示，一种传统的单向轴承包括外圈1、内圈4、球形滚子6、楔块3、保持架5和楔块保持弹簧2，该保持架5同时保持球形滚子6和用于限制轴承单向旋转的楔块3。当轴承反向运转时，单向轴承中的楔块3会使轴承卡死，阻止轴承的反向运转。

然而，现有技术的这种单向轴承结构复杂、安装不便、润滑和密封效果差。具体地，这种轴承的保持架包括用于球形滚子6的兜孔(未示出)和用于保持楔块3的兜孔7，且在每个楔块兜孔7附近还必须设置楔块保持弹簧2，以沿周向方向顶住楔块3，以使其抵靠保持架5，从而稳定其在不受力情况下的位置。因此，需要在保持架5的每个楔块兜孔7附件加工处用于安放楔块保持弹簧2的凹槽8。由于这种结构，不仅需要对保持架进行复杂的加工，且需要针对每个楔块3安装楔块保持弹簧2，这使得轴承安装过程费时费力。

而且，包括这种保持架5和楔块3的单向轴承的安装过程也非常繁琐，在安装时一般遵循以下步骤：轴承的内圈4和外圈1先行固定，球形滚子6压入滚道中，随后插入保持架5，随后将每个楔块3安装到相应兜孔中，随后安装各个楔块保持弹簧2。因此，为了安装楔块3及其弹簧2，用于容纳楔块3的兜孔必须具有轴向开口，且在楔块3和弹簧2安装之后还必须另行对保持架5加装环形盖(未示出)，以封闭兜孔，避免楔块3从兜孔中轴向脱离。这种盖通常也可具有一定的密封功能。同时，由于必须加装盖，导致现有技术的轴承只能通过其内部的润滑剂进行润滑，而无法接受来自轴承外部的润滑剂。

在这种单向轴承中，球形滚子6与楔块3在安装时有一定的干涉，楔块3的数量通常与球形滚子6的数量一致(楔块3在周向方向上通常安装在球形滚子6的兜孔之间)。

另外，这种保持5架为通常为尼龙保持架。而且，由于保持架材料以及安装楔块保持弹簧6的需要，该保持架5还必须具有相当大的厚度(通常至少为球形滚子直径的60％以上；在优选情况下可达球形滚子直径的85-95％)，其几乎占据了外圈和内圈之间的大部分轴承内部空间，如图15所示。这种极厚的保持架不仅不利于轴承润滑，而且在需要密封的场合下，还限制了可选择的密封类型(因一些密封需要较大的轴承内部空间)。

而且，由于稳定楔块保持弹簧6用于在不受力情况下稳定楔块3的位置，因而楔块3在其兜孔内还存在一定的周向活动空间。在这种情况下，当轴承出现反转时，需要先倒转1-2°后才能实现其倒转卡死的功能，这使得现有技术的单向轴承具有一定倒转卡死延迟。在某些情况下难以满足严苛的防倒转要求。

另外，这种类型的单向轴承只能承受极小的径向力，几乎不能承受轴向力。如有必要，传统的楔块单向轴承需要与其他轴承一起作为防反转零件使用。

因此，希望提供一种单向轴承，能够克服现有技术的上述缺陷。

发明内容

针对上文提到的问题和需求，本公开提出了一种双列单向轴承，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来其他技术效果。

一方面，本公开提出一种双列单向轴承，包括：具有滚道的轴承外圈和轴承内圈，围绕双列单向轴承的中心轴线同轴地布置，其中轴承内圈位于轴承外圈的内部；多个球形滚子，沿所述滚道布置在所述轴承外圈和所述轴承内圈之间；多个楔块，相对于所述中心轴线径向布置在所述轴承外圈和所述轴承内圈之间，且与所述多个球形滚子在轴向方向上间隔开，每个楔块在远离所述轴承内圈的侧部设置有凹槽；保持架，与所述轴承外圈和所述轴承内圈同轴地布置，且设置有多个球保持部和多个楔块保持部，所述多个球形滚子分别保持在所述多个球保持部中，所述多个楔块分别保持在所述多个楔块保持部中；弹性限位圈，与轴承外圈和轴承内圈同轴地布置，且穿过每个楔块的凹槽，以对每个楔块施加径向向内的力。

根据本发明的双列单向轴承具有优于现有技术的诸多优点：楔块定位结构得以简化；保持架结构简化、厚度减小、强度增加；无需增加额外的密封端盖(轴承可以设置为无需密封的开口轴承)；实现卡死所需要的倒转角度(倒转空间)更小；楔块数量独立于球形滚子；楔块数量可大于球形滚子数量，以增大轴承反向卡死时的力；等等。

下文中将结合附图对实施本公开的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本公开的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下文中将对本公开实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本公开的一些实施例，而非将本公开的全部实施例限制于此。

图1是本公开所提出的双列单向轴承的示例性实施例沿纵向平面剖开的剖视图；

图2是图1的双列单向轴承的沿垂直于轴承中心轴线的平面剖开的剖视图；

图3是可用于本公开的双列单向轴承的保持架的示例性实施例的视图；

图4是图3的保持架的另一角度视图；

图5是可用于本公开的双列单向轴承的弹性限位圈的示例性实施例的示意图；

图6是图5的弹性限位圈的局部放大图并显示了其与楔块装配在一起时的形态；

图7是展示了保持架、弹性限位圈以及楔块的安装关系的示例性实施例的示意图；

图8是以另一视角展示了保持架、弹性限位圈以及楔块的安装关系的示例性实施例的示意图；

图9是可用于本公开的双列单向轴承的轴承外圈的示例性实施例的视图；

图10是可用于本公开的双列单向轴承的轴承内圈的示例性实施例的视图；

图11是展示了弹性限位圈与楔块的配合关系的示例性实施例的剖面图；

图12是双列单向轴承的示例性实施例的另一剖面图，其展示了保持架的直径大于所述多个球形滚子的中心所在的圆的直径。

图13是根据现有技术的单向轴承及其组成部件的示意图。

图14是现有技术的单向轴承的保持架的示意图。

图15是现有技术的单向轴承及其组成部件的放大示意图

附图标记列表

10 轴承外圈

11 第一环形凹部

20 轴承内圈

21 第二环形凹部

30 球形滚子

40 楔块

41 凹槽

50 保持架

51 球保持部

52 楔块保持部

53 优弧

54 边沿

55 开口

60 弹性限位圈

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

与附图所展示的实施例相比，本公开保护范围内的可行实施方案可以具有更少的部件、具有附图未展示的其他部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件等。此外，附图中两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者附图中所示的单个部件可以实现为多个分开的部件。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开涉及一种双列单向轴承，其只能朝向一个方向旋转，而在另一个方向自动锁定且无法旋转。本公开的双列式设计包括一列球形滚子和一列楔块，集球轴承和普通楔块单向轴承的优点于一身。同时，本公开还对楔块的保持结构和保持方式进行了改进，相比于现有的楔块单向轴承设计了特殊的结构和布置，使得双列单向轴承总体紧凑、简约、易于组装和生产，并能很好地解决如上所述的现有技术中的诸多问题。

本公开的双列单向轴承的其它优点将在下文中结合具体结构特征而详细介绍。

总体上，参见附图，本公开所提出的双列单向轴承包括以下主要部件：具有滚道的轴承外圈10和轴承内圈20、多个球形滚子30、多个楔块40、保持架50和弹性限位圈60

具体地，轴承外圈10和轴承内圈20围绕双列单向轴承的中心轴线同轴地布置，其中轴承内圈20位于轴承外圈10的内部。

多个球形滚子30沿所述滚道布置在所述轴承外圈10和所述轴承内圈20之间。

多个楔块40相对于所述中心轴线径向布置在所述轴承外圈10和所述轴承内圈20之间，且与所述多个球形滚子30在轴向方向上间隔开，每个楔块在远离所述轴承内圈20的侧部设置有凹槽41。

保持架50与所述轴承外圈10和所述轴承内圈20同轴地布置，且设置有多个球保持部51和多个楔块保持部52，所述多个球形滚子30分别保持在所述多个球保持部51中，所述多个楔块40分别保持在所述多个楔块保持部52中。

弹性限位圈60与轴承外圈10和轴承内圈20同轴地布置，且穿过每个楔块40的凹槽41。弹性限位圈60因其具有径向向内的收缩趋势，会对每个楔块40施加径向向内的力，从而这些楔块40被稳定地压靠到内圈20上。而且，通过调整弹性限位圈60的直径、材料等，可以调整其施加在每个楔块40上的径向力。

因此，本发明的重要特点是：代替现有技术中必须针对所有楔块分别设置的多个楔块保持弹簧，本发明用弹性限位圈60直接将所有楔块稳定地保持就位，以减少保持架设计对本发明的楔块定位和保持的影响，从而使保持架设计简化，厚度减少，为密封和润滑提供更多空间，可选择密封类型也更多。而且，通过引入弹性限位圈来固定楔块定，可以使本发明的楔块卡死所需要的倒转角度(即倒转空间)小于现有技术中的楔块卡死倒转角度，也就是说当本发明的轴承出现反转时，楔块所需的倒转角度小于现有技术。

此外，本公开的一排球形滚子30加一排楔块40的设计有利于轴向力承载能力的提高：球形滚子侧是深沟球轴承的设计，可以像传统的深沟球轴承一样承受一定的轴向和径向力。

下面将详细描述根据本发明的双列单向轴承的具体结构。

轴承外圈10为一体式环形圈结构，轴承外圈10的环形外表面构成了整个双列单向轴承的外表面。类似地，轴承内圈20为一体式环形圈结构，其与轴承外圈10同轴地布置。轴承内圈20的外径小于轴承外圈10的内径，从而轴承内圈20布置在轴承外圈10的内部。

图9和图10分别是可用于本公开的双列单向轴承的轴承外圈和轴承内圈的剖视图。从图还可以看出，轴承外圈10可设置有第一环形凹部11，所述轴承内圈20设置有第二环形凹部21，所述第一环形凹部11与所述第二环形凹部21彼此相对。当组装后，第一环形凹部11与第二环形凹部2形成用于所述多个球形滚子30的滚道。而轴承内圈10和轴承外圈10的围绕楔块40的位置处不具有这种滚道。

参见图1，双列单向轴承具有两列元件，即如前所述的球形滚子30和楔块40，二者在轴向方向上间隔开，但都位于轴承内圈20和轴承外圈10之间。

楔块40用于提供单向旋转功能。楔块40的形状能够从图2和图7中看出。其中，在垂直于双列单向轴承的中心轴线的平面中观察，每个楔块40限定了两个对角距离，所述对角距离即楔块的两个相对的角部之间的距离，且两个对角距离中的一个要大于另一个，而且较大的对角距离大于轴承内圈与轴承外圈之间的间隙，较小的对角距离小于轴承内圈与轴承外圈之间的间隙。这样，当轴承内圈与轴承外圈之间发生不期望的相对旋转而使得楔块发生转动时，具有较大对角距离的两个对角部分别卡到轴承内圈和轴承外圈的表面时，轴承的旋转被锁定，即通过施力阻止轴承在该不期望的方向上旋转。而若轴承内圈与轴承外圈之间在期望的旋转方向上旋转，由于此时楔块的旋转使得具有较小对角距离的两个对角部分别接近于轴承内圈和轴承外圈的表面，而该较小对角距离小于轴承内圈和轴承外圈的间隙，因此不会发生与轴承内圈和轴承外圈的卡死效果，使得轴承可以在期望的方向上正常旋转。

图3和图4分别以不同视角示出了本公开的保持架50。保持架50与轴承外圈10和轴承内圈20同轴地布置，由于这种特殊的保持架结构，其能够允许球形滚子和楔块在数量上独立。

具体而言，保持架50设置有多个球保持部51和多个楔块保持部52，所述多个球形滚子30分别保持在所述多个球保持部51中，所述多个楔块40分别保持在所述多个楔块保持部52中。基于这样的结构，球形滚子的数量与保持架的球保持部的数量是一致的，楔块的数量与保持架的球保持部的数量是一致的，但球形滚子的数量可以与楔块的数量不同。

相比而言，现有技术的保持架兜孔形式的双列轴承中，由于防止逆向旋转的受力要求，楔块必须具有足够的厚度和足够的数量，而楔块保持部因必须适应楔块的厚度而只能布置在多个球保持部之间的间隔部分处，从而楔块的数量必须适应球形滚子的数量，即二者的数量必须完全相同。相比于这样的传统设计，本公开允许独立于球形滚子来设定楔块的数量和厚度。

优选地，所述保持架50可以是片状件，所述片状件围绕所述中心轴线呈环形。例如，所述保持架50在径向方向上的厚度优选为所述球形滚子30的直径的5-30％。且更优选地，所述保持架50在径向方向上的厚度为所述球形滚子30的直径的5-15％。

优选地，楔块数量可大于球形滚子数量。在这种情况下，相对于现有技术，楔块的厚度也可以更薄。例如，所述楔块40在周向上的厚度为所述保持架(50)的内径所在圆的周长的2％-4.5％。总体而言，尽管楔块更薄，但由于楔块的数量增加，可以进一步增加轴承反向卡死时的力，这为轴承应用和设计制造方面都带来了更大的灵活性和可靠性。

优选地，保持架50可以是冲压式保持架。例如，所述保持架50可以由钢材料通过冲压工艺制成。相比于目前主流的塑料保持架，钢材料极大地提高了强度，特别是轴承的反向扭矩能力，解决了传统塑料保持架单向轴承的强度不足、反向扭矩能力低的问题。此外，由于材料强度的提高，楔块的数量可以增加。同时，通过冲压钢材制成保持架50还具有较低的生产成本。

另外，球保持部51和楔块保持部52可以是贯穿片状件材料的兜孔。从而，保持架50及其球保持部51和楔块保持部52可以通过简单的加工工艺形成。

因此，相比于现有技术，这种保持架50的结构和加工方式简化，厚度显著减小，不需占据大量的轴承内部空间，同时还能确保足够的强度，这为轴承的润滑和密封提供了更大的自由度和可靠性。

下面将具体介绍球保持部51和楔块保持部52的优选实施方式。

优选地，特别参见图4，球保持部5可以是为具有轴向开口和卡爪的兜孔。具体地，所述保持架50的球保持部51由大于半圆的圆弧，即优弧53限定，所述优弧53终止于保持架50的远离楔块保持部52的边沿54，从而球保持部形成由轴向地敞开的开口55。组装时，多个球形滚子可以通过开口55沿轴向方向装入球保持部中，以提高组装的便利性。

优选地，组装后的保持架50并非位于各个球形滚子30的球心位置处，而是比所述球心位置略高，即壁所述球心位置更远离单向双列轴承的中心轴线。这样，所述保持架50的直径D1大于所述多个球形滚子30的中心所在的圆的直径D2，如图12所示。

优选地，相比于现有技术，楔块保持部52可以是全包围式的兜孔，即不具有轴向向外的开口。楔块保持部52可以设置为沿沿周向彼此均匀地间隔开。由于楔块保持部52的全包围形状本身能够限制楔块的轴向位移，从而不需要增加额外的轴向限位结构/部件，即不需要现有技术的环形盖。因此，根据本发明的轴承可以设置为无需密封的开口轴承，以接收来自轴承外部的润滑剂，且还还可以选择更多类型的密封结构。

优选地，所述全包围式的兜孔可以具有矩形形状，如图4、8所示，其展示了楔块保持部52为多个彼此间隔开的矩形通孔。

图5和图6展示了弹性限位圈60的示例性实施例。图6是图5的弹性限位圈的局部区域A的放大图并显示了其与楔块装配在一起时的形态。弹性限位圈60与轴承外圈10和轴承内圈20同轴地布置，且围绕地接合并保持所述多个楔块40中的每一个，以对楔块起到径向压靠和限位的作用。图7和图8分别以不同的视角展示了保持架、弹性限位圈以及楔块的安装关系。可以看出每个楔块一方面由保持架保持，同时还被共同的弹性限位圈限位。

弹性限位圈60可以具有各种合适的构造并可用各种合适的材料形成。根据如图6所示的优选实施例，所述弹性限位圈60优选地由丝(例如钢丝)构成，所述丝绕着以弹性限位圈60的中心为中心的虚拟圆螺旋地绕制，以形成弹性限位圈60。换句话说，弹性限位圈60可以是由螺旋丝弯曲而成的圈。

优选地，所述弹性限位圈60安装为接合每个楔块40的凹槽41的底部。图11以示意的方式展示了弹性限位圈与楔块的配合关系，需要注意的是，由于该实施例中的弹性限位圈60是由螺旋丝弯曲而成的，因此在一些剖面位置，弹性限位圈60的丝与凹槽41的底部接触，如图11所示，而在另一些未示出的剖面中，弹性限位圈60的丝则会与凹槽41的底部分隔开。但无论如何，总体上，弹性限位圈60安装在每个楔块40的凹槽41中，且紧固地接合凹槽底部。在这种状态下，弹性限位圈60的直径小于所述凹槽41的深度H。也就是说，在弹性限位圈60套接到每个楔块后，沿径向方向，弹性限位圈60不会从凹槽41突出，即凹槽41的深度设置为使得弹性限位圈60“埋没”在凹槽41中。

根据未示出的其他优选实施例，所述弹性限位圈60也可以是由弹性材料形成的弹性圆环，例如弹性橡胶圈，例如由丁腈橡胶(NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等材料制造。

通过设置弹性限位圈60来保持多个楔块，不需要如现有技术那样在保持架内安装用于保持每个楔块的多个弹簧，大大进一步简化了保持架的机构，进而简化了轴承的安装。

由于根据本发明的双列单向轴承在结构和原理上已与现有技术的双列单向轴承有本质的不同，因此其组装方法也相应地不同。具体地，在进行组装时，可将内圈和外圈先行固定，球形滚子压入滚道中；随后，将楔块及弹性限位圈装配到保持架上；最后，将已安装了楔块及弹性限位圈的保持架装入轴承中，以使每个球形滚子装入相应球保持部，完成轴承的组装。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种双列单向轴承，包括：

具有滚道的轴承外圈(10)和轴承内圈(20)，围绕双列单向轴承的中心轴线同轴地布置，其中轴承内圈(20)位于轴承外圈(10)的内部；

多个球形滚子(30)，沿所述滚道布置在所述轴承外圈(10)和所述轴承内圈(20)之间；

多个楔块(40)，相对于所述中心轴线径向布置在所述轴承外圈(10)和所述轴承内圈(20)之间，且与所述多个球形滚子(30)在轴向方向上间隔开，每个楔块在远离所述轴承内圈(20)的侧部设置有凹槽(41)；

保持架(50)，与所述轴承外圈(10)和所述轴承内圈(20)同轴地布置，且设置有多个球保持部(51)和多个楔块保持部(52)，所述多个球形滚子(30)分别保持在所述多个球保持部(51)中，所述多个楔块(40)分别保持在所述多个楔块保持部(52)中；

弹性限位圈(60)，与轴承外圈(10)和轴承内圈(20)同轴地布置，且穿过每个楔块(40)的凹槽(41)，以对每个楔块施加径向向内的力。

2.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述保持架(50)在径向方向上的厚度为所述球形滚子(30)的直径的5-30％。

3.如权利要求2所述的双列单向轴承，其中，

所述保持架(50)在径向方向上的厚度为所述球形滚子(30)的直径的5-15％。

4.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述楔块保持部(52)为全包围式的兜孔。

5.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述保持架(50)为冲压式保持架。

6.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述多个楔块(40)的数量大于所述多个球形滚子(30)的数量，所述楔块(40)在周向上的厚度为所述保持架(50)的内径所在圆的周长的2％-4.5％。

7.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述弹性限位圈(60)接合每个楔块(40)的凹槽(41)的底部，且所述弹性限位圈(60)的直径小于所述凹槽(41)的深度(H)。

8.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述弹性限位圈(60)由丝构成，所述丝绕着以弹性限位圈(60)的中心为中心的虚拟圆螺旋地绕制。

9.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述弹性限位圈(60)为由弹性材料形成的弹性圆环。

10.如权利要求1所述的双列单向轴承，其中，

所述保持架(50)的直径(D1)大于所述多个球形滚子(30)的中心所在的圆的直径(D2)。