用于滚动元件轴承的保持装置制造方法及图纸

一种滚动元件轴承保持装置提供了滚动元件轴承在壳体内的轴向和旋转保持。保持圈部分地容纳在位于滚动元件轴承的外圈上的周向槽内以及壳体的孔内的周向槽内，以提供轴向保持。分别位于保持圈的各个端部上的向内指向的突起和向外指向的突起与相应周向槽内的腔接合，以提供旋转保持。

A retaining device for rolling element bearings

A rolling element bearing retaining device provides the axial and rotating maintenance of the rolling element bearing in the shell. The retaining ring is partially housed in the circumferential groove on the outer ring of the rolling element bearing and in the circumferential groove in the hole of the shell to provide the axial retention. The inward projection on each end of the retaining ring and the outward direction are joined to the cavity in the corresponding circumferential trough to provide rotation retention.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于滚动元件轴承的保持装置
本专利技术涉及一种滚动元件轴承组件，更具体地，涉及滚动元件轴承组件在壳体的孔内的保持装置。
技术介绍
由于燃料经济性在运输行业中变得至关重要，所以已经增加了工作以实现更高的车辆和内燃(IC)发动机效率。已知滚动元件轴承可以布置在IC发动机内，以减少旋转轴组件(例如曲轴、凸轮轴和平衡轴)的摩擦。滚动元件轴承在这些轴系内的实施需要精细的设计工作来确保功能和性能目标满足IC发动机的使用寿命。设计考虑因素包括材料硬度和冶金清洁度、表面光洁度、公差、安装配合、运行间隙以及轴承的关键区域的润滑可行性。IC发动机的恶劣环境(包括振动载荷和实质性的温度波动)对满足寿命要求的滚动元件轴承的设计带来挑战。轻量化是提高当今车辆的燃料经济性的另一种手段。材料领域已经取得了显著的进步来提供钢替代品(例如，塑料和铝)，这不仅显著地减轻了重量，还潜在地提高了性能和成本。铝气缸盖和发动机缸体在IC发动机行业变得越来越普遍。另外，用于优化和管理部件形状的应力分析已经强化，从而导致了较薄的横截面和减小的整体封装尺寸。钢替代品的固有特性的管理在诸如IC发动机中发现的那些关键应用中特别重要。滚动元件轴承通常为圆形，并且通常包括设置在内滚道与外滚道之间的滚动元件，内滚道和外滚道分别集成在内圈和外圈内。滚动元件可以采用许多形式，包括球形滚珠、圆柱滚子、滚针滚子或各种其它构造(例如，锥形圆锥滚子或筒形球面滚子)。保持架通常用于容纳滚动元件并且在轴承的旋转移动中对其进行引导，但在某些构件中不是必需的。滚动元件轴承的材料保持相对一致，但塑料保持架除外，因为钢仍然是内圈和外圈的首选材料。将具有钢外圈的滚动元件轴承应用于IC发动机的铝气缸盖或发动机缸体内的轴系面临许多设计挑战。这些设计挑战中的一者是提供滚动元件轴承在这些轴系通常所需的铝壳体的孔内的轴向和旋转保持或牵制。鉴于以下事实，保持设计必须管理铝壳体孔相对于滚动元件轴承的钢外圈的外径的极限尺寸变化：铝的热膨胀系数(COTE)大约是钢的两倍并且通常规定的温度运行范围为-40至150摄氏度。考虑到图1中的现有技术，示出了滚动元件轴承组件100具有由外圈180的周向槽170部分地容纳的保持圈120。用于分离和引导滚动元件(未示出)的内圈160和保持架140完成了滚动元件轴承组件100。保持圈120被设计为部分地位于周向槽170内并且部分地位于壳体(未示出)的孔内的周向槽内。设计重点在于以下事实：保持圈120在使用期间可以在外圈180的周向槽170内旋转。对于现有技术的滚动元件轴承组件100，在壳体的孔与外圈的外径之间不接触的情况下，保持圈120将提供轴向牵制，但是不会提供旋转牵制。现有技术提供的旋转牵制的缺乏不满足许多IC发动机轴系的要求，因此，很多时候，这些系统取消了保持圈120的使用，并且在外圈180与壳体孔之间加入了高度的过盈配合。然而，为了在150℃的最高发动机温度下将钢外圈保持在铝壳体中，需要在室温(正常安装温度)下进行过度的过盈配合，以补偿以下事实：随着温度的升高，铝孔的直径比钢外圈的直径增加得更多。由于其过度性，这种过盈配合可以引起超出材料极限的应力，可能导致立即或最终失效，因为铝孔比钢外圈收缩得更多，所以过盈配合在低温下变得更加明显。此外，如果绕外圈周向的壳体的壁厚不均匀，则壳体与外圈之间产生的接触压力也将不均匀。在高压配合的情况下，高的接触压力点可以使轴承的外圈弹性变形为非圆形，这在低温下变得更加明显，再次因为铝壳体比钢外圈收缩得更多。外圈的任何扭曲或变形都可能导致轴承的过早失效。铝壳体与滚动元件轴承的钢外圈之间所需的过度过盈配合的另一个结果在于对内部轴承空隙的影响，这通常被称为径向运行间隙。在过盈配合状态下作用在外圈上的接触压力使内径向表面和外径向表面的直径变小，从而导致轴承的径向运行间隙变小。在铝壳体的情况下，壳体孔在低温下相对于钢外圈的较大收缩甚至进一步减小了径向运行间隙。为了避免减小的径向运行间隙情形在低至-40℃的温度下过于严重，通常会增加对径向运行间隙的设计，以消除铝壳体或具有比钢更高的COTE的任何壳体的上述影响。然而，对“冷径向运行间隙”的这种调节对“热径向运行间隙”产生了不利的影响。在炎热的条件下，铝壳体孔比外圈的外径膨胀得多，这导致接触压力发生了显著损失，从而有利于外圈尺寸的增长，并使径向运行间隙显著增加。因热膨胀所增加的径向运行间隙是前述的调节空隙，其产生了可以足够大以引起噪音和/或轴的过度轴向移动(这两者在IC发动机应用中应当避免)的最终径向运行间隙。鉴于以上讨论，需要一种提供滚动元件轴承在壳体的孔内的轴向和旋转保持同时使径向运行间隙的任何不利影响最小化的解决方案。
技术实现思路
提供了一种滚动元件轴承保持装置，其包括滚动元件轴承、壳体和保持圈，该滚动元件轴承保持装置实现了轴承在壳体内的轴向和旋转保持。这种装置对于由比钢具有更高的COTE的材料(例如铝)制成的、经受具有较大温度变化的操作环境的壳体特别有效。在不需要外圈与壳体的孔之间的过度的过盈配合的情况下提供轴向和旋转保持，以便在升高的温度下提供保持。滚动元件轴承包括滚动元件和具有集成外滚道的外圈。滚动元件可以是许多类型中的任何一种，包括滚针、圆柱滚子和滚珠。保持架和具有集成内滚道的内圈是可选部件。外圈的外径包括用于容纳保持圈的径向向内部分的周向槽。该槽可以是适于容纳保持圈的任何形状，并且在规定的角度位置处包括第一腔，以容纳位于保持圈的第一端处的向内指向的突起。壳体可以是一件式设计或通过至少一个紧固件保持在一起的分体两件式设计，并且包括具有内径向表面的孔以容纳外圈。内径向表面包括用于容纳保持圈的径向向外部分的周向槽。该槽可以是适于容纳保持圈的任何形状，并且在规定的角度位置处包括第二腔，以容纳保持圈的第二端处的向外指向的突起。保持圈可以是任何合适的横截面，以部分地位于第一周向槽和第二周向槽内。将滚动元件轴承和保持圈组件恰当地安装在壳体的孔内需要将保持圈的第二端的向外指向的突起设置在壳体的孔的第二周向槽的第二腔内。尽管先前描述的滚动元件轴承安装保持装置对比滚动元件轴承的钢外圈具有更高的COTE的壳体材料特别有用，但是这种装置可以应用于任何材料的壳体。附图说明当结合附图进行阅读时，上面的
技术实现思路
以及下面的具体实施方式将得以最佳的理解。在附图中：图1是现有技术的滚动元件轴承和保持圈组件的立体图。图2是现有技术的保持圈的立体图。图3是包括保持圈的滚动元件轴承组件的示例性实施例的立体图。图4是图3的滚动元件轴承组件的截面图。图5是图3的滚动元件轴承组件未设置保持圈的立体图。图6是保持圈的示例性实施例的立体图。图7是两件式壳体的立体图。图8是图7的两件式壳体的顶部的立体图。图9是将图3的滚动元件轴承组件安装在图7的两件式壳体内的示例性实施例的立体图。图10是从图9截取的垂直部分的截面图。图11是从图9截取的水平部分的截面图。图12是从图9截取的水平部分的截面图。具体实施方式下面的描述中使用了某些术语，仅为方便并非限制。用语“内”、“外”、“向内”和“向外”是指朝向和远离附图中所标记的部件的方向。对被描述为“a、b或c中的至少一者”(其中，a、b和c表示所列出的项目)的项目列表的引用意指项目a、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动元件轴承保持装置，包括：外圈，其包括第一内径向表面，其具有外滚动元件滚道；外径向表面，其具有第一周向槽，所述第一周向槽构造为具有第一腔；壳体，其包括孔，其具有用于容纳所述外圈的第二内径向表面，所述第二内径向表面具有第二周向槽，所述第二周向槽构造为具有第二腔；和保持圈，其由所述第一周向槽和所述第二周向槽部分地容纳，所述保持圈在第一端处包括与所述第一腔接合的径向向内指向的突起；和在第二端处包括与所述第二腔接合的径向向外指向的突起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.19 US 62/163,7151.一种滚动元件轴承保持装置，包括：外圈，其包括第一内径向表面，其具有外滚动元件滚道；外径向表面，其具有第一周向槽，所述第一周向槽构造为具有第一腔；壳体，其包括孔，其具有用于容纳所述外圈的第二内径向表面，所述第二内径向表面具有第二周向槽，所述第二周向槽构造为具有第二腔；和保持圈，其由所述第一周向槽和所述第二周向槽部分地容纳，所述保持圈在第一端处包括与所述第一腔接合的径向向内指向的突起；和在第二端处包括与所述第二腔接合的径向向外指向的突起。2.根据权利要求1所述的滚动元件轴承保持装置，还包括：内圈，其具有外径向表面，所述内圈的外径向表面具有内滚动元件滚道；以及多个滚动元件，其设置在所述内滚动元件滚道与所述外滚道元件滚道之间。3.根据权利要求1所述的滚动元件轴承保持装置，还包括保持架，其具有构造为容纳且周向地间隔多个滚动元件的凹部。4.根据权利要求1所述的滚动元件轴承保持装置，其中，所述壳体包括通过至少一个紧固件保持的两个部分。5.根据权利要求1所述的滚动元件轴承保持装置，其中，在处于第一温度的第一保持状态下，所述外圈的所述外径向表面通过所述壳体的所述孔的所述第二内径向表...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·哈尔，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE