用于滚子轴承的非椭圆形接触轮廓制造技术

一种滚子轴承包括：内滚圈；外滚圈；以及滚子，其布置在内圈和外圈之间并与内圈和外圈接触。轴承在一个轴向端部处具有在内滚圈上的凸缘（31、131），并且在相对的轴向端部处具有在外滚圈上的凸缘（21、121）。这些凸缘中的一个和/或滚子的端部包括在两个附加部段（52、152；54、154）中间的至少一个主要部段（53、153）。主要部段与两个附加部段切向融合，并且主要部段具有与两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。能够通过在滚子端部和配合凸缘面之间的接触位置处的复合轮廓来获得非椭圆形的接触足迹。

Non elliptical contact profile for roller bearings

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于滚子轴承的非椭圆形接触轮廓相关申请本申请要求2017年4月26日提交的美国临时专利申请号62/490,392和2017年6月14日提交的美国临时专利申请号62/519,464的权益，两个申请的内容特此通过引用并入本文中。
本专利技术涉及轴承，且更具体地涉及滚子轴承。
技术介绍
径向圆柱轴承主要用于支承大量的径向载荷。然而，现代应用要求此类轴承也支承一定量的轴向载荷。在这些情况下，必须适当地设计轴承圈的内凸缘和外凸缘上的滚子端部和配合面，以产生合乎需要的接触足迹（footprint）来控制接触应力和摩擦。现有技术设计（诸如，在US6,530,693B1和US6,997,616B2中公开的那些设计）提出了成型的滚子端部，所述成型的滚子端部在滚子端部和凸缘面之间导致椭圆形接触部分或足迹。接触椭圆的形状由接触的中心处的主要半径确定，并且独立于接触载荷。接触椭圆的大小随着接触载荷增加而增加。为防止接触足迹具有与由底切以及外径或内径表面几何形状产生的凸缘面的边缘的不期望的相互作用（例如，截断）（其导致严重的边缘应力），将接触椭圆设计成其半长轴位于周向方向上。然而，在轻载荷下，当接触椭圆的周边远离凸缘面的边缘时，接触足迹椭圆的形状可能对于控制接触应力并不是最期望的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面在滚子端部和/或配合凸缘面处提供了一种轮廓，该轮廓在滚子端部和配合凸缘面之间的接触处产生非椭圆形的足迹。在另一个方面中，本专利技术在滚子端部面和/或凸缘面上提供了一种轮廓，该轮廓包含多个曲率半径。本专利技术的又一方面是产生一种轮廓，该轮廓包含在滚子端部和/或凸缘面上的多部段轮廓部分，其中每个轮廓部段与相邻的轮廓部段中的至少一个相切。本专利技术的另一个方面是在滚子端部面和/或凸缘面上产生一种轮廓，该轮廓在接触部分中包含对数轮廓的一部段。更具体地，在一个实施例中，本专利技术提供了一种滚子轴承，其包括：内滚圈；外滚圈；以及滚子，其布置在内圈和外圈之间并与内圈和外圈接触。轴承在一个轴向端部处具有在内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在外滚圈上的凸缘。滚子具有成型的滚子端部，该成型的滚子端部包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段。主要部段与两个附加部段切向融合（blend），并且主要部段具有与两个附加部段的相应弯曲部（curvature）不同的第一弯曲部。在另一个实施例中，本专利技术提供了一种滚子轴承，其包括：内滚圈；外滚圈；以及滚子，其布置在内圈和外圈之间并与内圈和外圈接触。轴承在一个轴向端部处具有在内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在外滚圈上的凸缘。这些凸缘中的至少一个被成型为包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段。主要部段与两个附加部段切向融合，并且主要部段具有与两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。在又一实施例中，本专利技术提供了一种滚子轴承，其包括：内滚圈；外滚圈；以及滚子，其布置在内圈和外圈之间并与内圈和外圈接触。轴承在一个轴向端部处具有在内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在外滚圈上的凸缘。这些凸缘中的至少一个或滚子的端部具有包括主要部段的轮廓，该主要部段具有限定滚子和凸缘之间的接触位置的参考点C，该主要部段具有连续变化的曲率半径，该曲率半径随着距参考点C的距离增加而减小。在许多实施例中，参考点C可以在主要部段的中心处，但情况不必如此。通过考虑详细描述和附图，本专利技术的其它方面将变得明显。附图说明图1是体现本专利技术的滚动元件轴承的局部剖切立体图。图2是图1的滚动元件轴承的滚动元件的立体图。图3是图2的滚动元件的示意图，其图示了弯曲的端部面轮廓的一部分。图4示意性地图示了图3的滚动元件和滚动元件轴承的配合凸缘面之间的接触足迹。图5示意性地描绘了本专利技术的替代性实施例，其中滚子端部轮廓是球形的，并且配合凸缘面具有至少三个轮廓部段。图6示意性地描绘了本专利技术的另一个替代性实施例，其中滚子端部轮廓是圆锥形的，并且配合凸缘面具有至少三个轮廓部段。图7是体现本专利技术的另一个滚动元件轴承的局部剖切立体图。图8是图7的滚动元件轴承的滚动元件的立体图。图9是图8的滚动元件的示意图，其图示了弯曲的端部面轮廓的一部分。图10是图9的示意图的放大局部视图。图11是图形视图，其示出了图9的弯曲的端部面轮廓的一部分的弯曲部。图12示意性地图示了图9的滚动元件和滚动元件轴承的配合凸缘面之间的接触足迹。图13示意性地描绘了本专利技术的另一个替代性实施例，其中滚子端部轮廓是圆锥形的，并且配合凸缘面具有至少三个轮廓部段，其中至少一个部段是对数曲线的一部分。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，将理解，本专利技术在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在附图中图示的部件的构造和布置的细节。本专利技术能够具有其它实施例并且能够以各种方式被实践或实施。参考图1，本专利技术的滚子轴承或滚动元件轴承10包括：外圈20；内圈30；以及一组滚子40，其布置在外圈20和内圈30之间并与外圈20和内圈30滚动接触。尽管所图示的实施例示出了圆柱滚子轴承（具有圆柱滚子），但是本专利技术也能够应用于锥形滚子轴承、球形滚子轴承以及可能地滚针轴承。外圈20在被限定于外圈20上的滚道22的一个端部处包括至少一个径向向内延伸的凸缘21。在所图示的实施例中，外圈20包括两个径向向内延伸的凸缘21。每个凸缘21包括轴向向内面向滚道22的凸缘面23。内圈30在被限定于内圈30上的滚道32的一个轴向端部处包括至少一个径向向外延伸的凸缘31。凸缘31包括轴向向内面向滚道32的凸缘面33。每个滚子40具有两个端部面41a和41b以及外径表面46，该外径表面46在滚道22、32上接合和滚动。可以使端部面41a、41b基本上关于滚子40的中心径向平面（垂直于滚子轴线的平面）对称，然而情况不必如此。参考图2和图3，每个端部面41a、41b包含弯曲轮廓45，该弯曲轮廓45被限定在穿过滚子40的旋转轴线47（见图3）的轴向平面中。弯曲轮廓45由多个部段51、52、53、54和55形成，如例如在图2和图3中所示。将理解，在图3中，为了简单和清楚起见，仅滚子40的右下角被图示为具有轮廓45，但是端部面41b的至少右上角将具有关于轴线47成镜像的相同的轮廓。同样地，端部面41a能够包括关于滚子40的轴向中心点成镜像的相同的轮廓45。每个轮廓部段51、52、53、54和55由在数学上限定的曲率限定。轮廓部段51是曲率半径为无穷大的直线的一部分。轮廓部段52至55分别是曲率半径为RA2、RB2、RC2和RD2的圆的部分。这些曲率中心分别在OA2、OB2、OC2和OD2处。轮廓部段51和52在切点A处融合。轮廓部段52和53在切点B处融合。轮廓部段53和54在切点C处融合。轮廓部段54和55在切点D处融合。轮廓部段55在点E处与滚子40的外径表面46融合。与其它融合点（A至D）不同，点E可以是切点或可以不是切点。轮廓部段55是可选的。在不使用轮廓部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚子轴承，包括：/n内滚圈；/n外滚圈；以及/n滚子，所述滚子布置在内圈和外圈之间并与所述内圈和所述外圈接触；/n其中，所述轴承在一个轴向端部处具有在所述内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在所述外滚圈上的凸缘；/n其中，所述滚子具有成型的滚子端部，所述成型的滚子端部包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段，所述主要部段与所述两个附加部段切向融合；并且/n其中，所述主要部段具有与所述两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170426 US 62/490392;20170614 US 62/5194641.一种滚子轴承，包括：
内滚圈；
外滚圈；以及
滚子，所述滚子布置在内圈和外圈之间并与所述内圈和所述外圈接触；
其中，所述轴承在一个轴向端部处具有在所述内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在所述外滚圈上的凸缘；
其中，所述滚子具有成型的滚子端部，所述成型的滚子端部包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段，所述主要部段与所述两个附加部段切向融合；并且
其中，所述主要部段具有与所述两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。


2.根据权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述主要部段和所述两个附加部段中的至少一个的弯曲部是圆的一部分。


3.根据权利要求2所述的滚子轴承，其中，所述主要部段和所述两个附加部段中的每一个的弯曲部是圆的部分，并且其中，所述第一弯曲部的曲率半径大于所述两个附加部段的相应曲率半径。


4.根据权利要求3所述的滚子轴承，其中，所述两个附加部段的所述相应曲率半径是不同的。


5.根据权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述主要部段和两个相邻的部段中的至少一个的弯曲部是指数曲线或对数曲线的一部分。


6.根据权利要求1所述的滚子轴承，还包括第四部段，所述第四部段与所述两个附加部段中的一个切向融合。


7.根据权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述成型的滚子端部在所述滚子的第一轴向端部处，并且其中，所述滚子包括在所述滚子的第二轴向端部处的第二成型的滚子端部，
其中，所述第二成型的滚子端部包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段，所述主要部段与所述两个附加部段切向融合，并且其中，所述主要部段具有与所述两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。


8.根据权利要求1所述的滚子轴承，其中，当所述轴承在预定的设计载荷下操作时，在所述成型的滚子端部和所述内圈或所述外圈上的配合凸缘之间限定的接触足迹的形状是非椭圆形的。


9.一种滚子轴承，包括：
内滚圈；
外滚圈；以及
滚子，所述滚子布置在内圈和外圈之间并与所述内圈和所述外圈接触；
其中，所述轴承在一个轴向端部处具有在所述内滚圈上的凸缘，并且在相对的轴向端部处具有在所述外滚圈上的凸缘；
其中，所述凸缘中的至少一个被成型为包括在两个附加部段中间的至少一个主要部段，所述主要部段与所述两个附加部段切向融合；并且
其中，所述主要部段具有与所述两个附加部段的相应弯曲部不同的第一弯曲部。


10.根据权利要求9所述的滚子轴承，其中，所述主要部段和所述两个附加部段中的至少一个的弯曲部是圆的一部分。


11.根据权利要求10所述的滚子轴承，其中，所述主要部段和所述两个附加部段中的每一个的弯曲部是圆的部分，并且其中，所述第一弯曲部的曲率半径大于所述两个附加部段的相应曲率半径。


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【专利技术属性】
技术研发人员：X艾，JP罗德斯，
申请(专利权)人：铁姆肯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US