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CN103388625B - 尤其是针对径向滚动轴承的滚动轴承装置 - Google Patents

尤其是针对径向滚动轴承的滚动轴承装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及尤其是针对径向滚动轴承（1）的滚动轴承装置，其大致由可插入到构件（3）的轴承容纳部（2）中的轴承外圈（4）和布置在该轴承外圈（4）中的滚动体环（5）组成，该滚动体环由轴承保持架（6）和大量在该轴承保持架中在周边方向上以均匀间距引导的滚动体（7）形成，这些滚动体在轴承外圈（4）的内壳面（8）上且在轴（10）的、转轴的或特别的轴承内圈的外壳面（9）上滚动。径向滚动轴承（1）借助于在其轴承外圈（4）的外壳面（11）与构件（3）的轴承容纳部（2）的内壳面（12）之间的压配合紧固在轴承容纳部（2）中并且构造有额外的保护器件（13）以防止轴承外圈（4）在轴承容纳部（2）中的轴向移动和扭转。

Description

尤其是针对径向滚动轴承的滚动轴承装置
技术领域
本发明涉及滚动轴承装置，其尤其有利地可在行星齿轮传动装置的行星齿轮借助于滚针套管支承在轿车启动器中的情形中应用。
背景技术
在滚动轴承技术中如下通常是已知的，即，滚针套管是滚针轴承的这样的结构形式，即，这些滚针轴承具有最小的径向的结构高度且使得特别节省空间的且易于安装的、带有很高的径向承载能力的支承成为可能。此类滚针套管例如由申请人的2008年十月版本的目录册在681至697页上已知，并且除了在机动车中的许多另外的应用之外同样被使用在将行星齿轮传动装置的行星齿轮支承在轿车启动器中的情形中。在此所使用的滚针套管由可插入到行星齿轮中的钻孔中的外圈以及由大量在外圈之内在滚针保持架中在周边方向上以均匀间距引导的且在外圈的内壳面上和在行星齿轮轴的外壳面上滚动的轴承滚针构成，并且借助于在外圈的外壳面与在行星齿轮中的钻孔的内壳面之间的压配合被紧固在钻孔中。
然而，由于轿车启动器的变得越来越高的负荷以及变得越来越小的结构形式特别地在支承行星齿轮传动装置的行星齿轮的区域中出现微运动，这些微运动引起如下，即，滚针套管在其在行星齿轮中的钻孔内在周边方向上开始缓慢移动。在这些微运动的进一步的进程中，由于形成的螺旋效应于是出现滚针套管从行星齿轮中的钻孔中的轴向移出，从而使得基于行星齿轮的持续减少的轴承支持可出现行星齿轮传动装置的毁坏。
为了避免这些微运动因此首先尝试如下，即，增大在滚针套管的外圈与在行星齿轮中的钻孔之间的压配合的重叠部，以便由此提高在这些构件之间的摩擦阻力。然而显然，利用这样的措施在滚针套管和行星齿轮的允许的变形极限内不可获得足以避免微运动的摩擦阻力。
此外由现有技术还已知大量其它的解决方案，以便固定径向滚动轴承以防在其轴承容纳部中的轴向移动和/或扭转。
因此，例如DE1525296A1公开了转向传动装置的转轴经由径向滚针轴承相对壳体的支承，在其中径向滚针轴承具有由片材制成的带有径向向内指向的挡边的轴承套管，滚针在这些挡边的内壳面上滚动。该轴承套管在一个边缘侧处构造有以径向向外突出的呈U形的褶皱形式的呈凸缘状的设施，该设施在径向滚针轴承的装入的状态中出现到壳体壁上的贴靠且由此形成防止径向滚针轴承相对壳体壁在一个方向上轴向移动的形状锁合的保护装置。在另一方向上的轴向保护装置通过使用具有呈环形的留空部且与壳体壁连接的端部板来进行，从而使得呈凸缘状的设施固定在壳体壁与端部板之间防止轴向的移动。
此外，由DE2611218A1已知构造成球轴承的径向滚动轴承在壳体壁中的轴承座中的形状锁合和力锁合的固定，在其中球轴承的外圈在其外壳面的边缘处构造有环形的槽。在将球轴承插入到在壳体壁中的轴承座中之后，将壳体壁的软于外圈材料经构造的材料紧邻轴承座地区段地借助于按压冲头如此地来变形，即，壳体壁的材料在径向方向上被挤压到外圈的槽中且由此球轴承防止轴向移动和扭转地固定在轴承座中。
此外，通过DE3931447A1另外公开了构造成圆柱滚子轴承的径向滚动轴承借助于压配合在较软的壳体的轴承座中的紧固，在其中圆柱滚子轴承的外圈的轴向的位置保护通过至少一个在外圈与壳体之间的接触区域中的环形的沟槽来进行。在此，该沟槽具有向外圈的呈柱体形的壳面的锋利的过渡，通过该过渡，轴承座的较软的表面的材料可被刮去且可聚集到该沟槽中。由于在外圈与壳体之间的所选择的压配合，由此在轴承装配的情形中壳体的材料冒出到外圈的沟槽中，通过该材料出现壳体的加厚以及出现外圈通过形状锁合的轴向位置保护。
此外，由DE10153432C1已知构造成球轴承的径向滚动轴承在壳体的钻孔中的其它的紧固，该径向滚动轴承的外圈在边缘处具有径向离开地延伸的凸缘。该凸缘具有在周边方向上环绕的轴向的楔形突起，该楔形突起形成冲头元件，该冲头元件在将球轴承装配在壳体的钻孔中的情形中贴靠在径向的壳体壁上。在将球轴承进一步压入到壳体中的情形中，冲头元件引起径向壳体壁的材料径向到在楔形突起旁边布置的、在外圈中的环形的加深部中的塑性变形，从而使得该外圈形状锁合地防止轴向移动地受保护。此外，通过如下方式来进行在外圈与壳体之间的额外的连接，即，紧邻外圈中的加深部旁边，外圈的壳面设有滚花，该滚花成形到壳体的钻孔中，从而使得通过形成的形状锁合在装配之后也排除了外圈相对壳体的扭转。
由DE10123965A1已知其它的防止构造成滚针轴承的径向滚动轴承在轴承座中扭转的保护装置。其中所公开的滚针轴承以已知的方式由薄壁的外圈以及插入到外圈中的滚针圈组成且其特征在于，该外圈仅在一个轴向侧处具有径向向内指向的挡边，而另一轴向侧无挡边地实施且在周边处具有两个径向向外弯曲的凸耳(Lappen)。这些凸耳在装配滚针轴承的情形中被引入到轴承座中的相应的槽中并且由此形成扭转保护装置。然而，因为由于不带有挡边的滚针轴承的单侧的构造形成滚针圈从外圈中移出的危险，所以缺少的挡边由额外的止推垫圈形成，该止推垫圈被紧固在外圈的凸耳处。
此外，在DE102007022316A1中还公开了用于滚针套管防止在壳体的轴承座中的轴向移动和扭转的保护装置的解决方案，其在于如下，即，两个对置地布置的保持鼻从外圈的外壳面在轴承滚针的滚道区域之外分离出且径向向外被如此地安放，即，它们超过外圈的外壳面。这些保持鼻弹性地构造成且在装配滚针套管之后在壳体的软于滚针套管经构造的材料中以如下方式地钩住，即，滚针套管在轴承座中通过形成的形状锁合既不可扭转也不可轴向移动。
此外，由DE102007046527A1已知滚针套管防止在壳体的轴承座中的轴向移动和扭转的、与先前所提及的解决方案非常类似的保护装置。在该解决方案的情形中，作为在外圈的外壳面中的保持鼻的替代，在滚针套管的径向挡边的其中一个与该滚针套管的外壳面之间的过渡处非切削地形成突出部，该突出部同样超过滚针套管的外壳面。在将轴承套管压入到壳体的轴承座中的情况下，该突出部同样通过塑性变形产生在壳体的软于滚针套管经构造的材料中的凹座，在该凹座中滚针套管形状锁合地被定位保护和扭转保护。
最后，在DE102007043627A1中还公开了径向滚动轴承在壳体的钻孔中的紧固，在其中多个未相互交叉的、带有相对于轴承的纵向中轴线的斜度的沟槽布置到径向滚动轴承的外圈中。此外在如此构造成的外圈上推套有由树脂制成的柱体形的环，该环在将径向滚动轴承插入到轴承座中之后被加热。通过加热柱体形的环，树脂于是流动到在外圈的外壳面内的沟槽中且同时与轴承座连接，从而使得径向滚动轴承被固定以防扭转和轴向移动。
然而，用于径向滚动轴承防止在轴承座中的轴向移动和/或扭转的保护装置的所有先前所描述的已知的解决方案共同地具有如下缺点，即，对于它们的实现而言在每种情况中在轴承座处和/或在径向滚动轴承处自身需要额外的机械上的器件，这些器件要求增加的生产耗费且由此提高了针对滚动轴承装置的制造成本。此外，大量所提及的解决方案以在软于径向滚动轴承的外圈材料经构造的壳体中的轴承座为前提条件，从而使得这些解决方案不适用于如下滚动轴承装置，在这些滚动轴承装置的情况下外圈的材料至少近似地具有如带有轴承座的构件的材料那样的相同的硬度。
发明内容
由已知的现有技术的所说明的缺点出发，本发明因此基于如下任务，即，设计尤其地针对径向滚动轴承的滚动轴承装置，其中，径向滚动轴承的防止在轴承座中轴向移动和/或扭转的保护器件可成本低廉地制造且也适用于如下滚动轴承装置，在其中外圈的材料至少近似地具有与带有轴承座的构件的材料相同的硬度。
，保护器件由至少施布到轴承外圈的外壳面上的软的金属涂层来形成，该涂层在将径向滚动轴承压入到轴承容纳部中的情形中通过影响轴承容纳部的内壳面的表面粗糙度而将径向滚动轴承的轴承外圈通过由力锁合、形状锁合和材料锁合构成的混合形式以防止轴向移动和扭转的方式固定在轴承容纳部中。
根据本发明构造成的滚动轴承装置的优选的设计方案和改进方案在从属权利要求中进行描述。
轴承外圈的涂层由电镀施布的基于锌铁合金的防腐蚀层来形成。在此，所使用的锌铁是带有0.3％至1％的铁成分的锌合金，该锌合金的特征在于相对环境影响的高的耐性，而在根据本发明的应用情况中由于其同时突出的流动特性被证实是特别适合的。在具体的实施中，轴承外圈的涂层在此构造成薄层涂层，其中此外通常的钝化层被删去。该大多数化学产生的闪银色的钝化层在使用作为防腐蚀层的情形中用于保护锌铁合金免于过早的溶解，然而在根据本发明的应用情况中会负面地影响锌铁合金的流动特性且因此被删去。
涂层施布到整个轴承外圈上并且在该轴承外圈的外壳面上具有最大5μm的层厚度。在此，涂层以在生产技术上最简单且成本最低廉的方式在电镀的浸渗池中被施布到轴承外圈上，在该涂层的情况下该轴承外圈的构造有滚动体的滚道的内壳面以很小的程度也被连带涂层。然而，针对滚动体的滚道的很少的涂层不负面地作用于滚道的滚动特性，因为涂层在滚动体的很少的旋转之后已由这些滚动体滚进到轴承外圈的基本原料中或者说由滚动体的内壳面又进行打磨。涂层在轴承外圈的外壳面处的层厚度显然依赖于轴承容纳部的内壳面的表面粗糙度的大小，从而使得在确定的应用情况的情形中也可以设想超过5μm的层厚度。然而，对于径向滚动轴承在带有通常的表面粗糙度的轴承容纳部中的紧固而言，5μm的层厚度是上限，因为已经确定较高的层厚度引起在轴承容纳部与轴承外圈之间的按压结合仅经由涂层来承载且按压结合由于涂层的很小的强度而倾向于在涂层内撕裂，从而径向滚动轴承更快地从轴承容纳部中轴向移出。
在经涂层的轴承外圈与轴承容纳部之间的压配合的平均的重叠部为大约40μm。同样地，该值在径向滚动轴承在轴承容纳部中的最通用的紧固的情形中被证实是对于在轴承外圈与轴承容纳部之间的最大可达到的保持力而言的最佳值，因为如下被确定，即，在压配合的显著较小的重叠部的情形中在两个构件之间的力求的“冷焊接”的保持力不够而在压配合的显著较大的重叠部的情形中至少出现涂层的部分刮削，通过该刮削剩下的层厚度不足以能够影响轴承容纳部的表面粗糙度和产生在构件之间的“冷焊接”。
径向滚动轴承优选地构造成带有非切削成形的薄壁的轴承外圈的滚针套管，并且具有轴承容纳部的构件优选地是在轿车启动器中的行星齿轮传动装置的行星齿轮。然而，本发明不应局限于所提及的应用情况，而是在原则上可应用在所有按压结合连接的情形中，在这些按压结合连接的情况下连接构件的保持力应被提高。
总而言之，根据本发明构造成的滚动轴承装置由此相对由现有技术已知的滚动轴承装置具有如下优点，即，对于径向滚动轴承的防止在轴承座中轴向移动和/或扭转的保护器件而言，在轴承座处和/或在径向滚动轴承处自身不再需要提高生产耗费的机械上的额外的器件，而是保护器件构造为可成本低廉地制造的软的金属涂层，该涂层通过“冷焊接”将轴承外圈固定在轴承座中且该涂层同样适用于如下的滚动轴承装置，在其中外圈的材料至少近似地具有与带有轴承座的构件的材料相同的硬度。
附图说明
下面参考附图对根据本发明构造成的滚动轴承装置的优选的实施方式作进一步说明。在此：
图1示出了到带有支承在根据本发明构造成的滚针套管上的行星齿轮的行星齿轮传动装置上的平面图的放大的截段；
图2示出了根据图1的横截面A-A穿过支承在根据本发明构造成的滚针套管上的行星齿轮的再次放大的截段；
图3示出了在平的区域中穿过根据本发明构造成的滚针套管与在行星齿轮中的轴承容纳部的连接的截面的光显微照片；
图4示出了在毛孔的区域中穿过根据本发明构造成的滚针套管与在行星齿轮中的轴承容纳部的连接的截面的其它的光显微照片。
具体实施方式
由图1清楚地得到行星齿轮传动装置16的俯视图的截段，在其中所显示的行星齿轮3支承在构造成滚针套管的径向滚动轴承1上。与图2配合此外可见，行星齿轮3的轴承装置大致上由可插入到行星齿轮3的轴承容纳部2中的非切削成形的薄壁的轴承外圈4以及由插入到该轴承外圈4中的滚动体环5组成，滚动体环5由构造成滚针保持架的轴承保持架6和大量在该轴承保持架中在周边方向上以均匀间距引导且构造成轴承滚针的滚动体7形成，这些滚动体在轴承外圈4的内壳面8上且在承载行星齿轮3的轴10的外壳面9上滚动。在此，构造成滚针套管的径向滚动轴承1借助于在其轴承外圈4的外壳面11与行星齿轮3的轴承容纳部2的内壳面12之间的压配合紧固在轴承容纳部2中，如下面还将进一步说明的那样构造有额外的防止轴承外圈4在轴承容纳部2中轴向移动和扭转的保护器件13。
图3和图4所描绘的光显微照片清楚地显示，根据本发明该保护器件13由施布到轴承外圈4的外壳面11上的软的金属涂层14形成，在径向滚动轴承1压入到轴承容纳部2中的情形中该涂层由于影响轴承容纳部2的内壳面12的表面粗糙度15而将径向滚动轴承1的轴承外圈4通过由力锁合、形状锁合和材料锁合构成的混合形式以防止轴向移动和扭转的方式固定在轴承容纳部2中。
在此，轴承外圈4的涂层14通过电镀施布的基于铁锌合金的防腐蚀层来形成，并且在具体的实施方案中构造成未经钝化的涂层，该涂层施布到整个轴承外圈4上并且在该轴承外圈的内壳面8上由滚动体7又进行打磨。
当涂层14如在图3和图4中显示的那样在轴承外圈4的外壳面11上具有最大5μm的层厚度且在经涂层的轴承外圈4与轴承容纳部2之间的压配合的平均的重叠部为大约40μm时，在轴承外圈4与轴承容纳部2之间所产生的连接达到最大的保持力。
附图标记列表
1径向滚动轴承
2轴承容纳部
3构件/行星齿轮
4轴承外圈
5滚动体环
6轴承保持架
7滚动体
84的内壳面
910的外壳面
103的轴
114的外壳面
122的内壳面
13保护器件
14涂层
1512的表面粗糙度
16行星齿轮传动装置

Claims (7)

1.针对径向滚动轴承(1)的滚动轴承装置，大致上由够能插入到构件(3)的轴承容纳部(2)中的轴承外圈(4)以及由布置在该轴承外圈(4)中的滚动体环(5)组成，该滚动体环(5)由轴承保持架(6)和大量在该轴承保持架中在周边方向上以均匀间距引导的滚动体(7)来形成，这些滚动体(7)在所述轴承外圈(4)的内壳面(8)上且在轴(10)的、转轴的或轴承内圈的外壳面(9)上滚动，其中，所述径向滚动轴承(1)借助于在该径向滚动轴承的所述轴承外圈(4)的外壳面(11)与所述构件(3)的所述轴承容纳部(2)的内壳面(12)之间的压配合紧固在所述轴承容纳部(2)中并且构造有额外的保护器件(13)以防止所述轴承外圈(4)在所述轴承容纳部(2)中的扭转和轴向移动，其特征在于，所述保护器件(13)由至少施布到所述轴承外圈(4)的所述外壳面(11)上的软的金属涂层(14)形成，该涂层通过在所述径向滚动轴承(1)压入到所述轴承容纳部(2)中的情形中影响所述轴承容纳部(2)的所述内壳面(12)的表面粗糙度(15)，而将所述径向滚动轴承(1)的所述轴承外圈(4)通过由力锁合、形状锁合和材料锁合构成的混合形式以防止扭转和轴向移动的方式固定在所述轴承容纳部(2)中。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述轴承外圈(4)的所述涂层(14)由电镀施布的基于铁锌合金的防腐蚀层形成。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述轴承外圈(4)的所述涂层(14)构造成未经钝化的涂层。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述涂层(14)施布到整个所述轴承外圈(4)上并且在所述轴承外圈的所述外壳面(11)上具有最大5μm的层厚度。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承装置，其特征在于，在经涂层的轴承外圈(4)与所述轴承容纳部(2)之间的压配合的平均的重叠部为大约40μm。
6.根据权利要求5所述的滚动轴承装置，其特征在于，所述径向滚动轴承(1)构造成滚针套管，其带有非切削成形的薄壁的轴承外圈(4)。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承装置，其特征在于，具有所述轴承容纳部(2)的所述构件(3)是在轿车启动器中的行星齿轮传动装置(16)的行星齿轮。
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