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CN100543330C - 圆锥滚子轴承 - Google Patents

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CN100543330C CNB2005100079156A CN200510007915A CN100543330C CN 100543330 C CN100543330 C CN 100543330C CN B2005100079156 A CNB2005100079156 A CN B2005100079156A CN 200510007915 A CN200510007915 A CN 200510007915A CN 100543330 C CN100543330 C CN 100543330C
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Abstract

一种圆锥滚子轴承包括：外座圈；内座圈；多个圆锥滚子；和保持架。内座圈的小直径的端部形成有：限制圆锥滚子轴向运动的小凸缘部分和具有比小凸缘部分直径小、并连接到小凸缘部分的轴向外端的圆柱部分。保持架在其小直径端部上具有径向向内弯曲的弯曲部分。保持架的小直径端部具有面向内座圈的圆柱部分的外表面的弯曲部分，在它们之间的预定间隙使得在保持架和内座圈之间产生迷宫。

Description

圆锥滚子轴承
发明领域
本发明涉及圆锥滚子轴承，特别涉及在机动车辆等的最终减速齿轮中设置的并且使用在容纳最终减速齿轮中的油润滑的圆锥滚子轴承；和利用在轴承箱中的两个倾斜接触型滚动轴承支撑小齿轮轴(pinion shaft)的轴承装置。
圆锥滚子轴承结构紧凑，承担大的径向和轴向载荷和适用于高速旋转，所以一直广泛地使用，该圆锥滚子轴承设有外座圈、内座圈和在所述外座圈和内座圈之间插入的多个圆锥滚子、和保持圆锥滚子的保持架。然而，在与滚子轴承相比时，则圆锥滚子轴承的缺点是转矩损失较大。因此，从能量利用效率出发，应该降低圆锥滚子轴承的转矩损失。
见图7，现有技术圆锥滚子轴承21包括外座圈22、内座圈23、在内外座圈22和23之间插入的多个圆锥滚子24、和保持圆锥滚子24的保持架25。保持架25的小直径端部径向向内弯曲，形成弯曲部分25a。弯曲部分25a与内座圈23的小凸缘部分23a相对，在弯曲部分25a和小凸缘部分23a之间限定预定的间隙。
在日本专利公报No.10-89353中，公开了一种圆锥滚子轴承，它是在考虑到在保持架的弯曲部分和内座圈的小凸缘部分之间限定的间隙之下形成的。
在图7示出的现有技术圆锥滚子轴承中，通过圆锥滚子轴承旋转造成的泵压作用，润滑油从内座圈的小直径侧向圆锥滚子轴承引入并通过内座圈的大直径侧从所述圆锥滚子轴承排出。在圆锥滚子和内座圈之间的阻力和润滑油的搅动作用的阻力是产生旋转转矩的因素。具体地说，圆锥滚子轴承用在高旋转速度滚子的情况中，润滑油搅动的阻力占有旋转转矩的大部分。
在日本专利公报No.10-89353中公开的圆锥滚子轴承中，通过考虑润滑油的流动防止了轴承的分离现象。但是，在这类圆锥滚子轴承中，必须控制保持架弯曲部分和内座圈的外表面之间的间隙，以便在内座圈旋转时，保持架的弯曲部分不与内座圈接触，因此，在转子圆锥滚子轴承制造中仅允许窄的公差范围。
下面说明在诸如汽车等的车辆上安装的差速器。在车辆的差速器中，在轴承箱中的两个圆锥滚子轴承支撑小齿轮轴(例如，见日本专利公报No.11-48805)。在这两个圆锥滚子轴承中，因为在外座圈，圆锥滚子和内座圈当中的接触区域很大并且圆锥滚子在内座圈的大凸缘部分上滑动，所以产生出大的旋转阻力。在这方面，尽管用将轴承箱中容纳的润滑油强制引入到圆锥滚子轴承的油槽式润滑方法润滑这两个圆锥滚子轴承，但是如果向各圆锥滚子轴承引入过量的润滑油，随着润滑油的搅动阻力增加，旋转阻力也增加。而且，由于在润滑油中含有的从齿轮等来的磨损碎片等进入圆锥滚子轴承，所以可能损坏圆锥滚子和内外座圈的滚道。
发明内容
因此，为了解决上述问题做出本发明，其目的是提供：一种圆锥滚子轴承，它的结构使得其中的油流动最佳化，从而减小旋转转矩并允许圆锥滚子轴承的制造误差到一定程度；和一种支撑小齿轮轴的轴承装置，它的结构使得，在不使用分开的组件的条件下，限制通过与小齿轮相邻的圆锥滚子轴承的润滑油量，从而降低在该圆锥滚子轴承中的润滑油的搅动阻力。
为了实现上述目的，本发明以如下结构为特征：
(1)圆锥滚子轴承包括：外座圈；内座圈；在内外座圈之间插入的多个圆锥滚子；和保持圆锥滚子的保持架；其中内座圈包括圆锥滚子所在的锥形滚道和形成在该滚道两端上的小直径端部和大直径端部，其中内座圈的小直径端部形成有限制圆锥滚子轴向运动的小凸缘部分和直径比小凸缘部分直径小的圆柱部分，其中保持架具有在内座圈的小直径端部上的小直径端部和在内座圈的大直径端部上的大直径端部，并且其中保持架的小直径端部具有面向内座圈的圆柱部分的外表面的弯曲部分，在它们之间形成有预定间隙使得在保持架和内座圈之间产生迷宫。
(2)在根据(1)的圆锥滚子轴承中，保持架的弯曲部分的内径比内座圈的小凸缘部分的外径小。
(3)一种支撑小齿轮轴的轴承装置，包括：轴承箱；小齿轮轴，它具有形成在其一端上的小齿轮；倾斜接触型滚动轴承，用于相对于轴承箱小支撑齿轮轴；和圆锥滚子轴承，它比倾斜接触型滚动轴承更靠近小齿轮，用于相对于轴承箱支撑小齿轮轴，该倾接触斜型滚动轴承和圆锥滚子轴承在小齿轮轴上背对背组装，并通过油槽式润滑润滑；该圆锥滚子轴承包括外座圈、内座圈和在内外座圈之间插入的多个滚子、和保持圆锥滚子的保持架，其中内座圈包括圆锥滚子所在的锥形滚道和形成内座圈的两端上的小直径端部和大直径端部，其中内座圈的小直径端部形成有限制圆锥滚子轴向运动的小凸缘部分，其中保持架包括比连接圆锥滚子的旋转轴线形成的设想的锥形表面的直径大的直径，其中保持架的小直径端部形成有径向向内弯曲的弯曲部分，并且其中弯曲部分的内径小于内座圈的小凸缘部分的外径，并且弯曲部分以非接触方式与内座圈的前表面相对。
(4)在根据(3)的小齿轮轴的轴承装置中，在轴承箱中的油通过外座圈的后表面到圆锥滚子轴承和倾斜接触型滚动轴承。
不具体限定内座圈和保持架的大直径端部的结构和外座圈的结构，可以适当采用各种常规结构。
这样适当建立保持架的弯曲部分和内座圈之间的位置关系，使得在油的入口部分形成迷宫，以减少通过油入口部分流入的油，并且更具体的是，内座圈的小凸缘部分和保持架的弯曲部分之间的轴向距离是1.5到3mm，弯曲部分的径向内表面和内座圈圆柱部分的外表面之间的径向距离是1到2mm。这些距离在所述圆锥滚子轴承的制造中是参考尺寸，同时允许在制造所述圆锥滚子轴承中的公差范围加宽。
在根据本发明的圆锥滚子轴承中，由于在限定油入口部分的保持架和内座圈之间限定迷宫，所以向所述圆锥滚子轴承流入的油减少，从而油的搅动阻力和圆锥滚子轴承的转矩损失减小。另外，因为只要保持架和内座圈之间的间隙在预定范围内就能够实现这些效果，所以能够允许制造误差，能够以方便的方式进行圆锥滚子轴承的制造。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的圆锥滚子轴承的上半部的纵向剖视图；
图2是与本发明最佳方式相关的差速器剖视图；
图3是支撑小齿轮轴的图2的轴承装置的放大剖视图；
图4是与小齿轮轴相邻的图3的圆锥滚子轴承的放大剖视图；
图5是根据本发明另一实施例的支撑齿轮轴的另一轴承装置的剖视图；
图6是根据本发明另一实施例的支撑齿轮轴的另一轴承装置的剖视图；和
图7是常规圆锥滚子轴承图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明优选实施例。在下面的说明中，左和右是指在图的平面上的左和右。
第一实施例
图1示出的根据本发明实施例的圆锥滚子轴承1包括：外座圈2；内座圈3；和在内外座圈3和2之间插入的多个圆锥滚子4；和保持圆锥滚子4的保持架5。
内座圈3具有：锥形滚道11；形成在滚道11的左端的小直径端部12；和形成在滚道11的右侧的大直径端部13。内座圈3的小直径端部12具有限制该圆锥滚子4轴向运动的小凸缘部分14；和具有比小凸缘部分14小的直径、并连接到小凸缘部分14的轴向外端的圆柱部分15。内座圈3的大直径端部13具有限制圆锥滚子4的轴向运动的大凸缘部分。
外座圈2具有锥形滚道16。外座圈2的右端表面位于内座圈3的右端表面内，外座圈2的左端表面与内座圈3的左端表面齐平。
保持架5具有从圆锥滚子4的右端突出的大直径端部17，和从圆锥滚子4的左端突出的小直径端部18。保持架5的小直径端部18具有在径向内弯曲的弯曲部分19。弯曲部分19面向内座圈3的小直径端部12的圆柱部分15的外表面，它们之间有预定间隙，使得在保持架5的弯曲部分19和内座圈3的小直径端部12之间形成迷宫。
在图1中，轴向间隙A限定在内座圈3的小凸缘部分14的左(端)表面和在小直径侧的保持架5小直径侧的弯曲部分19的右表面之间，并且径向间隙R限定在小直径侧的内座圈3圆柱部分15外表面和保持架5小直径侧的弯曲部分19的内表面之间。这里，轴向间隙A设置为1.5-3mm，径向间隙R为1-2mm.
第二实施例
在具有最终齿轮或差速器的机动车辆地最终减速齿轮中，根据本发明的圆锥滚子轴承能够合适地用于相对于差速器支座以可旋转的方式支撑小齿轮轴，或相对于差速器支座以可旋转的方式支撑差速器壳。
下面参照图2—4详细说明根据本发明的圆锥滚子轴承用于差速器的例子。图2是本发明的差速器的剖视图。图3是支撑小齿轮轴的图1轴承装置的放大剖视图。图4是与小齿轮轴相邻的图3的圆锥滚子轴承的放大剖视图。
根据本发明实施例，支撑差速器的小齿轮轴的轴承装置这样构成，形成有小齿轮102a的小齿轮轴102由在具有两部件结构的轴承箱101中的、单列圆锥滚子轴承103和单列径向止推滚子轴承104按可旋转方式支撑。小齿轮轴102的小齿轮102a与齿圈105接合。
圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104在轴承箱101中背对背组装，并且向圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104施加预载荷，以保持它们在其位置上。保持圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104在位的预载荷能通过拧紧或松开螺母108到一个状态中来调节，在该状态中，圆锥滚子轴承103的外座圈111的后表面和径向止推滚子轴承104的膛孔外座圈121的后表面分别与轴承箱101的角度台阶部分101a和101b接触，圆锥滚子轴承103的内座圈的后表面与小齿轮102a的一端接触，径向止推滚子轴承104的膛孔内座圈122的后表面接触联合凸缘106的内端表面，并且垫圈107插入圆锥滚子轴承103的内座圈112的前表面和径向止推滚子轴承104的膛孔内座圈122的前表面之间。
在圆锥滚子轴承103中，在外座圈111和内座圈112之间插入多个圆锥滚子113，并由保持架114保持以在圆周方向等间隔分开。在径向止推滚子轴承104中，多个滚子123插入在膛孔的外座圈121和膛孔的内座圈122之间，并由保持架124保持在圆周方向以等间隔分开。
用油槽式润滑法润滑圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104，即，强制将在轴承箱102中容纳的润滑油引入到圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104中。具体地说，在轴承箱101中将润滑油存储到在图2的点线表示的油面L，并且将圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104的大致下半部分浸入到润滑油中。借助于齿圈105的旋转在轴承箱101中容纳的润滑油如图2箭头所示地向上喷射，然后通过在轴承箱101中限定地油路径101c。然后，润滑油到达在圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104之间的空间，并被引入到圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104。由于润滑油这样流动，润滑油通过轴承103和104的内部。
这时，因为不仅通过轴承箱101的油路径101c供给的润滑油，而且通过齿圈105的旋转直接喷射的润滑油也润滑与小齿轮102a相邻的圆锥滚子轴承103，所以向圆锥滚子轴承103过多地引入了润滑油。关于此，由于与小齿轮102a相对地安装的圆锥滚子轴承103具有差异的倾斜(前端角)，在冷启动情况下，如果润滑油的流动性低，则润滑油不能够正常地供给，并且圆锥滚子轴承103相对于咬粘合的阻力可能恶化。同时，由于齿圈的旋转直接喷射的润滑油不能够达到与小齿轮相对的圆锥滚子轴承，所以向圆锥滚子轴承引入的润滑油不足。而且，由于封闭装置109封闭插入联合凸缘106的轴承箱101的开口，主要润滑油量从与小齿轮102a(并与接合凸缘106相邻)相对的径向止推滚子轴承104侧引入到与小齿轮102a相对的圆锥滚子轴承103。基本是，因为圆锥滚子轴承103和径向止推滚子轴承104具有不同结构的动力传递元件，所以尽管向这两个轴承103和104供给相同量的润滑油，但是圆锥滚子轴承103具有较大的润滑油搅动阻力。
从这些观点出发，根据本发明，在不使用分开的组件下，如下所述地限制通过与小齿轮102a相对的圆锥滚子轴承的润滑油量。同时，不特别限制通过与小齿轮102a相对的径向止推滚子轴承104的润滑油量。
详细地说，在内座圈112的外表面的轴向中部限定滚道112a。在滚道112a的大直径端上形成大凸缘部分112b，在滚道112a的小直径端上形成小直径凸缘部分112c。保持架114具有锥形的结构，沿圆周方向在多个位置上在径向穿过保持架114限定穴114a。弯曲部分114b形成在保持架114的小直径端部上并径向延伸。保持架114的弯曲部分114b的内径小于内座圈112的小凸缘部分112c的外径D。保持架114的弯曲部分114b以非接触方式与内座圈112的前表面相对。
保持架114的直径比连接圆锥滚子113的旋转轴线G形成的假想锥形表面的大。因此，在外座圈111和内座圈112之间限定的基本环形空间中，能够增加保持架114的弯曲部分114b封闭的内座圈112的前侧使得开口面积。而且，在组装圆锥滚子轴承时，通过将保持架114置于内座圈112的滚道112a上，然后将圆锥滚子113紧贴地装配到保持架114的穴114a中，圆锥滚子113和保持架114能够彼此结合，从而能够容易地组装和操纵圆锥滚子轴承103。
结果，向圆锥滚子轴承103流动的润滑油基本不能够通过内座圈112地小凸缘部分112c和保持架114的弯曲部分114b之间引入到圆锥滚子轴承103，仅能够通过在保持架114外圆周表面和外座圈111的滚道111a之间限定地间隙到圆锥滚子轴承103，从而能够限制引入到圆锥滚子轴承103地润滑油量，并且视情况需要，通过控制该间隙能够调节引入到圆锥滚子轴承103的润滑油量。
如图4的箭头所示，引入到圆锥滚子轴承103的润滑油在外座圈111和内座圈112之间限定的整个环形空间上分布的状态中流动。因此，能够可靠地润滑在外座圈111、圆锥滚子113和内座圈112当中的接触各区域。从图4可见，在外座圈111的滚道111a和内座圈112的滚道112a上滚动时，圆锥滚子113与内座圈112的大凸缘部分112b接触，而不与内座圈112的小凸缘部分112c接触。形成内座圈112的小凸缘部分112c使得能够容易地组装和操纵圆锥滚子轴承103。
如上所述，通过修改与小齿轮102a相邻的圆锥滚子轴承103的组件的保持架114的结构，在不使用分开的组件下，能够限制引入到圆锥滚子轴承103的润滑油量。因此，由于能够降低在圆锥滚子轴承103中的润滑油的搅动阻力，所以在低的旋转阻力下，能够稳定地支撑小齿轮轴102。而且，因为在润滑油中含有的磨损碎片不能够容易地进入到圆锥滚子轴承103，能够改善圆锥滚子轴承103的耐磨损特性。而且，由于使用圆锥滚子轴承本身的组件限制向圆锥滚子轴承103引入的润滑油量，不需要使用分开的组件，制造成本能够降低。因此，能够在降低成本下提供支撑齿轮轴的轴承装置，它能够稳定地支撑小齿轮轴，同时旋转阻力低。
其他实施例
下面说明本发明其他实施例。
图3中，只要是利用倾斜接触滚动轴承，与小齿轮102a(和与接合凸缘相邻)相对的径向止推滚子轴承104类型不限于特定的一些。例如，与小齿轮102a相对的轴承可以包括图5所示的所谓的成对型双列倾斜接触球轴承130，和如图6所示的单列圆锥滚子轴承140。
图5中所示的双列倾斜接触球轴承130包括外座圈131、内座圈132、两列滚子133A和133B，和两个保持架134A和134B。两列滚子133A和133B具有相同的直径。一列滚子133A的节圆直径大于另一列的滚子133B的。并且这两列滚子133A和133B具有相同的接触角。因此，两个作用线在相同的方向延伸。这样构成的双列倾斜接触球轴承130，称为串列型双列倾斜接触球轴承。关于此，串列型双列倾斜接触球轴承可具有不同的直径和接触角两列滚子133A和133B。
图6所示的圆锥滚子轴承140包括外座圈141、内座圈142、圆锥滚子143和保持架144。因此，圆锥滚子轴承140的构成方式与图4所示的与小齿轮102a相邻的圆锥滚子轴承103相同。在这方面，在图6所示的与小齿轮102a相对的圆锥滚子轴承140中，保持架144的弯曲部分144b的内径可以与内座圈142的小凸缘部分142c的外径D的相同或稍大，使得不限制向圆锥滚子轴承140引入的润滑油量。
支撑小齿轮轴的轴承装置可以用于四轮驱动车辆的传动(transfer)等。

Claims (2)

1.一种圆锥滚子轴承包括：
外座圈；
内座圈；
在内外座圈之间插入的多个圆锥滚子；和
保持圆锥滚子的保持架；
其中内座圈包括圆锥滚子所在的锥形的滚道和形成在该滚道相对两端上的小直径端部和大直径端部，
其中内座圈的小直径端部形成有限制圆锥滚子轴向运动的小凸缘部分和具有比小凸缘部分直径小的圆柱部分，
其中保持架具有在内座圈的小直径端部上的小直径端部和在内座圈的大直径端部上的大直径端部，和
其中保持架的小直径端部具有面向内座圈的圆柱部分的外表面的弯曲部分，在该弯曲部分和所述外表面之间的预定间隙使得在内座圈的小直径端部和该弯曲部分之间形成迷宫。
2.根据权利要求1的圆锥滚子轴承，其中保持架的弯曲部分的内径比内座圈的小凸缘部分的外径小。
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