高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承的製作方法

2023-06-12 08:52:06

本實用新型涉及圓柱滾子軸承，特別涉及高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承。

背景技術：

目前現有的汽車發動機都會安裝高壓油泵，其為發動機提東高壓力的燃油，高壓油泵通過凸輪軸驅動，而安裝於凸輪軸上的圓柱滾子軸承常常處於高速運轉的狀態，要求其具有較高的疲勞壽命。現有的圓柱滾子軸承一般由外圈、內圈、保持架以及多個滾子組成，其中滾子作為軸承最為重要的零件，其使用壽命的長短直接影響軸承的使用壽命，而滾子通過保持架進行限位，保持架在長期工作後容易發生斷裂情況。

為提高保持架的強度以及使用壽命，在公告號為CN201218283Y的實用新型中記載了一種「內拉式圓柱滾子軸承保持架」，採用整體式的保持架，兩邊邊緣設有對稱的傾斜斜面來提高保持架的抗疲勞強度。但軸承轉動過程中保持架是隨著滾子進行轉動，會在轉動過程中產生離心力，容易使得保持架的側壁產生應力集中的情況，久而久之保持架側壁產生裂紋，裂紋擴展最終導致保持架斷裂，而整體式的保持架更容易發生斷裂的情況。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承，通過對保持架側壁進行凸度設計，使得側壁受載均勻，減少應力的集中提高使用壽命。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承，包括內、外圈、多個滾子以及保持架，所述保持架為整體式保持架，包括具有一定間距的兩架框，在兩架框之間沿圓周方向均有多個架梁，相鄰兩架梁與兩架框之間圍合形成用於限位滾子的兜窗，所述架框包括外壁與內壁，所述內、外壁均從中部向外凸起形成第一凸度，其中內壁與架梁的連接處設置有加強筋。

通過採用上述技術方案，將架框的內、外壁向外凸起設置一定的凸度，來減少架框的內、外壁上的應力集中使得受載均勻，同時在架框內壁與架梁之間通過設置加強筋減少兩者連接處的應力集中，並提高整個保持架的強度，提高使用時疲勞壽命。

作為優選地，所述架梁的中部往軸孔內凹，包括對稱設置的兩塊斜梁以及連接兩斜梁的中間塊，所述中間塊的兩側設置有墊片。

通過採用上述技術方案，梁架內凹設置在能加工時能減少梁架的內應力，其次梁架上所受到的載荷更為分散避免應力集中，提高使用壽命；而中間塊兩側設置的墊片在滾子安裝在兜窗內時外壁會與墊片接觸，起到限位作用，同時還能減少滾子與梁架之間的擠壓受損，進一步的提高了保持架的使用壽命。

作為優選地，所述內圈遠離第二擋圈的一端設置有與內圈滾道連接的第一錐形段，所述第一錐形段與端面之間通過第一圓弧段連接。

通過採用上述技術方案，內圈滾道所受到的一側邊緣載荷利用第一錐形段配合連接的第一圓弧段均勻分攤，避免內圈滾道一側出現應力集中的情況，提高了內圈的使用疲勞壽命。

作為優選地，所述階梯面與外圈滾道的交界處以及第二擋圈的端面與內圈滾道的交界處均開設有內凹的油槽。

通過採用上述技術方案，油槽能儲存潤滑油對滾子進行潤滑，能減少滾子與外圈、內圈之間的摩擦磨損，提高三者的使用壽命。

作為優選地，所述油槽的槽壁由內凹的第二圓弧段以及與第二圓弧段兩端連接的第二錐形段和第三錐形段組成，所述第二錐形段與內圈滾道連接，第三錐形段與第二擋圈的端面連接。

通過採用上述技術方案，內圈滾道與第二擋圈的交界處再通過油槽的設置降低交界處的應力集中，並且利用第三錐形段與第四錐形段將應力分散，使得內圈滾道的另一側同樣避免了應力集中的情況，進一步提高內圈的使用壽命。

作為優選地，所述內圈軸孔的內壁兩端均設置有第三圓弧段，第三圓弧段的兩端分別通過第四錐形段與內圈的端面以及內圈的內壁連接。

通過採用上述技術方案，內圈的內壁與兩端面之間利用第三圓弧段結合第四錐形段避免交界處的應力集中，進一步提高內圈的使用壽命。

作為優選地，所述滾子的兩端面均包括位於中部的平面段以及與平面段連接的第四圓弧段，第四圓弧段通過圓弧過渡段與滾子的母線連接。

通過採用上述技術方案，滾子的兩端面利用平面段與外圈以及內圈的第一擋圈與第二擋圈抵接，由於減少了抵接面積使得滾子與保持腔內的安裝精度更高；平面段與第四圓弧段的結合使得滾子的兩端面同樣形成一定凸度，使得滾子所受到的軸向載荷分布均勻，進一步提高滾子的使用壽命。

作為優選地，所述平面段上開設有定位槽，所述定位槽的槽壁與軸線具有40°~50°的夾角。

通過採用上述技術方案，定位槽的開設首先在加工滾子時兩端面對中時更為準確，提高滾子的同軸度，而槽壁的傾斜設置降低與平面段交界處的應力集中；其次定位槽的開設使得端面的平面段面積進一步減少，與第一擋圈、第二擋圈的抵接面積進一步降低，更進一步的提高滾子的安裝精度，使得軸承工作更為穩定。

作為優選地，所述第一凸度在0.030~0.040mm之間，所述第二凸度在0.001~0.004mm之間，所述第三凸度在0.001~0.004mm之間，第四凸度在0.004~0.007mm之間，所述第五凸度在0.003~0.008mm之間。

通過採用上述技術方案，凸度的取值範圍考慮到過小時無法避免「邊緣效應」的產生，過大時部件會受到較大的應力，造成損傷，不同的部件設計不同的凸度來達到最佳的應力分布。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：

1、保持架的內、外壁設置一定的凸度結合加強筋與架梁連接，將整個保持架的應力分散，尤其實現內、外壁的受載均勻，提高使用壽命；

2、外圈、內圈以及滾子的對應凸度的取值設計，結合滾子在內、外圈內的安裝結合，使得整個軸承所受到的載荷分布更為均勻，提高了使用壽命；

3、內、外圈上設置的油槽對滾子起到潤滑作用的同時，降低了內、外圈拐角處的應力集中，提高了內、外圈的使用壽命。

附圖說明

圖1為高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承的剖視圖；

圖2為保持架的軸測圖；

圖3為保持架的正視圖；

圖4為圖3的A-A剖視圖；

圖5為外圈的剖視圖；

圖6為圖5的A部放大圖；

圖7為外圈滾道的示意圖；

圖8為內圈的剖視圖；

圖9為圖8的B部放大圖；

圖10為圖8的C部放大圖；

圖11為圖8的D部放大圖；

圖12為內圈滾道的示意圖；

圖13為滾子的結構示意圖。

圖中：1、外圈；11、第一擋圈；12、外圈滾道；13、階梯面；2、內圈；21、第二擋圈；22、內圈滾道；23、第一錐形段；24、第一圓弧段；25、第三圓弧段；26、第四錐形段；3、保持架；31、架框；311、外壁；312、內壁；32、架梁；321、斜梁；322、中間塊；3221、墊片；33、兜窗；34、加強筋；4、滾子；41、母線；411、直線段；412、首段；413、尾段；42、平面段；43、第四圓弧段；44、圓弧過渡段；45、定位槽；5、油槽；51、第二圓弧段；52、第二錐形段；53、第三錐形段。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

參見圖1，一種高壓油泵滾輪用圓柱滾子軸承，包括外圈1、內圈2、保持架3以及多個滾子4，滾子4嵌設於保持架3中，內圈2置於外圈1的軸孔內，內圈2的外壁與外圈1的內壁形成用於容置滾子4的保持腔。

參見圖2，保持架3包括兩個截面呈圓形的架框31，兩架框31之間留有間距，在兩架框31之間設置有多個架梁32，架梁32均勻在架框31的周向上，相鄰兩架梁32之間形成兜窗33。架梁32由中部向軸孔一側內凹，其包括兩根斜梁321以及連接兩斜梁321的中間塊322，架框31的內壁312與架梁32的連接處設置有加強筋34。

參見圖3與圖4，中間塊322的兩側壁上設置有墊片3221，墊片3221可以通過膠水或者硫化與中間塊322連接，滾子4在安裝在保持架3後部分能抵接在墊片3221上，起到一定的限位與緩衝作用。

架框31的外壁311與內壁312均由中部向上凸起形成第一凸度t1, 第一凸度t1在0.030~0.040mm中間，優選第一凸度t1為0.036mm。

結合圖5至圖7，外圈1呈圓柱形，其兩端分別設置有第一擋圈11，處於兩第一擋圈11的內端面之間設置有外圈滾道12，外圈滾道12的截面為圓形，其中部向上凸起形成第二凸度t2, 第二凸度t2在0.001~0.004mm之間，優選第二凸度t2為0.003mm，並且外圈滾道12的最小直徑段要大於第一擋圈11的內孔直徑，使得在第一擋圈11與外圈滾道12之間形成一階梯面13。

第一擋圈11的階梯面13與外圈滾道12的交界處均開設有油槽5，油槽5的槽壁由第二圓弧段51以及與第二圓弧段51兩端連接的第二錐形段52與第三錐形段53構成，第二錐形段52與外圈滾道12連接，第三錐形段53與階梯面13連接。

參見圖8，內圈2同樣大致呈圓柱形，在其一端水平向外延伸形成第二擋圈21，第二擋圈21的截面同樣為圓形，相鄰第二擋圈21的內圈2外壁設置為內圈滾道22。

參見圖12，內圈滾道22的中部向上凸起形成第三凸度t3，內圈滾道22的兩端設置有第四凸度t4，其中第三凸度t3小於第四凸度t4，第三凸度t3在0.001~0.004mm之間，優選第三凸度t3為0.002；第四度t40.004~0.007mm之間，優選第四度t40.006mm。

結合圖8至圖11，內圈滾道22與第二擋圈21的交界處同樣設置有油槽5，該油槽5與外圈1上的油槽5相同；內圈2遠離第二擋圈21的一端面設置有第一錐形段23，與第一錐形段23的一頭連接有第一圓弧段24，第一圓弧段24與內圈2的端面連接，第一錐形段23的另一頭與內圈滾道22連接。

內圈2軸孔的內壁兩端均設置有第三圓弧段25，第三圓弧段25的兩頭均連接有第四錐形段26，其中一個第四錐形段26與軸孔內壁連接，另一第四錐形段26與第二擋圈21的端面連接。

參見圖13，滾子4的母線41包括中部的直線段411以及連接在直線段411兩頭的首段412與尾段413，首段412與尾段413對稱設置，首、尾段412、413與直線段411形成滾子4的第五凸度t5,第五凸度t5在0.003~0.008mm之間，優選第五凸度t5為0.006mm。

滾子4的兩端面包括中部的平面段42以及與平面段42連接的第四圓弧段43，平面段42所處於的平面要高於第四圓弧段43的最高點使得滾子4的兩端面中部沿軸向向外凸出；第四圓弧段43通過一圓弧過渡段44與首、尾段412、413連接。處於平面段42的中部開設有一定位槽45，定位槽45的槽壁與滾子4的軸線呈40°~50°的夾角a，夾角a優選為45°。

具體安裝時，滾子4安裝於保持腔內，保持腔由外圈1的外圈滾道12以及內圈2的內圈滾道22構成，外圈1上的階梯面13剛好與第二擋圈21的內端面處於同於豎直平面，界定滾子4置於保持腔後的兩平面段42所處於的平面為P，第一擋圈11的內端面與第二擋圈21的內端面剛好與平面P相重合，使得滾子4的兩平面段42能完全抵接在第一擋圈11的內端面與第二擋圈21的內端面上。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其並不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的權利要求範圍內都受到專利法的保護。