分開式軸承架的連接方案的製作方法

2023-06-14 06:57:31

專利名稱：分開式軸承架的連接方案的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種尤其用於滾動軸承的切縫的軸承架，以及這種軸承架的製造。
背景技術：
用於滾動軸承的軸承架一般由兩個在軸向隔開設置的側圈和多個連接所述側圈 並且在軸承架的圓周方向上依次設置的橋接片組成，這些橋接片成對地構成用於容納滾動 體的凹處。軸承架藉助為此設置的凹處使滾動體彼此間保持一定距離並且防止相鄰的滾動 體彼此直接接觸，由此通常能夠減小軸承中的摩擦和由此產生的熱。此外它還使滾動體均 勻地分布在軸承架或者滾動軸承的整個圓周上，並且能實現負荷的均勻分布以及安靜和均 勻的運行。
滾動軸承架在運行中受到摩擦力、拉伸力和慣性力在機械上的強烈加載，因此它 一般一體式地構造。通常滾動軸承架包括壓制軸承架和實心軸承架。用於滾動軸承的壓制 軸承架多用鋼板製造，在一些情況下也用黃銅板製造。用於滾動軸承的實心軸承架例如可 以用黃銅、鋼、鋁、聚合物或者酚醛樹脂製造。
為開發更有效的內燃機，研究用滾動軸承代替在支承曲軸和曲柄之處使用的滑動 軸承的可能性，因為由此能夠極大地減小摩擦。然而因為曲軸在原理上彎曲地構造，所以存 在兩種裝配滾動軸承的可能性。一方面，當曲軸由單一零件構造時能夠沿軸向裝配軸承。 另一方面，可將軸承(更確切說軸承環和軸承架)沿一個平面徑向分開並且通過軸頸裝配。 因為由單一零件構成的曲軸的結構一般非常複雜並且隨之帶來較高成本，所以在一般情況 下要求開發和提供具有同樣是分開的軸承架的分開式滾動軸承。
從過去既已知用於賽車應用的發動機也已知用於飛行的發動機，其內實現了滾動 軸承的應用。從這些情況得出這樣的認知，即尤其在曲柄軸承應用中出現的力要求製造單 構件結構的軸承架。這導致需要構造徑向分開式軸承架，其在裝配後能夠通過所謂的鎖扣 連接，以便滿足其作為單構件軸承架的功能。
分開式或者切縫式滾動軸承架在分開位置或者分開縫處在圓周方向上具有穿透 的切縫。定界分開位置的軸承架端部或者側圈端部在這裡通過橋接片(圓周橋接片)構成， 這些橋接片具有相互對應的突起和凹陷，以便例如藉助卡扣連接使保持架端部彼此固定或 者耦連。這種切縫式滾動體軸承架(其中設置在軸承架端部的所謂鎖扣保持或者固定軸承 架端部)可以在多方面使用，例如在平衡軸的支承裝置中或者在變速器傳動的汽車中用於 支承軸上的齒輪。
從文獻和現有技術中對於軸承架連接或者軸承架鎖定已知不同的實現方式。它們 迄今主要為在汽車傳動機構中的應用而開發並且首先用於簡化裝配。然而在這些應用中出 現的力相對小，也就是說在裝配後軸承架鎖扣僅承受較小的負荷。而且首先使用僅具有一 個連接部位的彈性軸承架，例如用相應的聚合物製造的軸承架，所述連接部位為裝配而被 彎曲，接著通過鎖扣重新連接。由此在定位和力的承接方面的要求明顯少於在內燃機發動 機中的較新應用。發明內容
因此本發明所要解決的技術問題在於，在分開式軸承架方面對現有技術進行擴展設計，並且為分開式軸承架以及為其製造提供改進的方案。
本發明的一種認識是，第一和第二軸承架區段的兩個通過分開位置分開的端部沿三條軸線或者三個方向的可靠定位或者安置(固定)藉助成型在軸承架區段端部內的至少一對彼此對應的突起和凹陷獲得。軸承架區段或者軸承架半部承接較大的力的可靠連接 (例如在曲柄軸承應用中所需要的)根據本發明如下實現，即，成型在分開位置處的突起和與其對應的凹陷的各自的主軸線都相對於軸承架的旋轉軸線傾斜延伸。換句話說，該突起和與其對應的凹陷沿分開位置的分界面至少區段性地以一個角度相對於軸承架的旋轉軸線傾斜延伸。
作為主軸線在下面理解為這樣的軸線，突起或者凹陷在分開位置的分界面內基本上沿該軸線延伸。相對於軸承架的旋轉軸線傾斜的角度指不同於0°或者90°的倍數的角度，例如角度α，其中0° < α <90°。
為此，實施例提供了一種用於滾動軸承的軸承架，其中，軸承架在圓周方向上在第一和第二軸承架區段之間的至少一個分開位置處切縫或者分開地構造。在第一和第二軸承架區段之間的分開位置的彼此相對的分界面上成型有至少一個由突起和與它對應的凹陷組成的對，以便在突起和凹陷彼此嚙合時在三個方向(徑向、切向、軸向)上使分界面彼此固定，也就是說，突起和與它對應的凹陷(它們在下面也稱為連接元件)設計用於在所有三個方向上實現可靠的定位。為此，成型在分開位置的分界面上的突起和與其對應的凹陷的主軸線分別相對於軸承架的旋轉軸線傾斜地延伸。也可以說，連接元件，也就是說突起和與其對應的凹陷，在軸承架的一個徑向截平面內分別呈圓錐形延伸地構造。通過至少區段性地傾斜或者圓錐式延伸的突起和凹陷，能夠實現分開式軸承架區段相對全部三條軸線(軸向、切向和徑向)的可靠而可保持的定位。
成型在分開位置的分界面上的突起和與其對應的凹陷沿切線方向(圓周方向)看彼此相對地成型在彼此對應的軸承架區段的分界面內，因此突起和與其對應的凹陷在軸承架區段接合時能夠在圓周方向上相對滑動。
為在要接合的軸承架區段之間另外得到儘可能高的連接力，可以把連接元件(也就是突起和凹陷)設計為具有側凹的元件。這種連接藉助類似於槽和彈簧或者凸塊的連接元件，然而還藉助附加的、狹窄延伸的、位於其頭部區域之後的側凹形成，所述頭部區域通過彈性形變在較小的重疊區域內彼此連接。也就是說，根據實施例，成型在分開位置的分界面上的突起可以具有在垂直於其至少區段性傾斜延伸的主軸線的平面上的、側凹的並且基本上呈半圓形或者圓形的橫截面。與此對應，與該突起對應的凹陷可以具有通過垂直於其 (傾斜延伸的)主軸線的平面的、與該側凹的並且基本上呈半圓形或者圓形的橫截面配合的球形橫截面。
通過這種以側凹方式構成的連接元件能夠保證軸承架區段的可靠或者可保持的連接，該連接也能夠承接在曲軸和曲柄軸承應用中出現的較大的力。此外，軸承架區段可通過基於槽-彈簧原理的連接元件(突起、凹陷)藉助一種卡扣連接相對簡單地相連,但這種卡扣連 接由於側凹而較不容易重新鬆開。正如下面還要說明的那樣，本發明的實施例為所述連接或者為軸承架區段的接合建議一種相應的操作工具。
根據實施例，突起是類似彈簧的或者是彈性的元件，其從分開式軸承架的一個徑向切平面突出。在一些實施例中，傾斜延伸的突起可以幾乎在軸承架的整個軸向(也就是說在軸承架旋轉軸線的方向)寬度上延伸並且具有在該寬度上連續變化的直徑(相對於軸承架旋轉軸線)。每一個突起可以在垂直於其主軸線的平面內具有扇形的橫截面，其中與軸承架切平面或者分開面連接處的徑向延伸長度小於扇形突起的最大徑向直徑，因此構成側凹。對應的凹陷可以相應地視為類似槽的或者槽形元件，它具有相對於上述類似彈簧的突起的陰模，並且延伸進入軸承架切平面或者分開位置的分界面。凹陷的徑向和切向尺寸和與其對應的突起的尺寸適配，以便在彼此嚙合時通過微小的重疊保證兩個軸承架區段的可靠連接。
連接元件的各主軸線和軸承架旋轉軸線之間的角度α在小於45°的範圍內，優選小於10°，更加優選在1°到5°的範圍內。在角度再小時不再能夠保證可靠的定位。更大的角度在對於滾動軸承架較普遍的寬厚比中不再能夠充分利用軸承架的軸向寬度，因此從材料效率來說不適宜。作為基本法則可以說，這樣選擇角度α，使得突起或者凹陷分別從徑向延伸的分界面的上部尖角沿對角線向該分界面沿軸向和徑向相對置的尖角延伸。由此對於滾動軸承架的普遍寬厚比產生約1°到約5°的角度。
連接元件即突起和凹陷各自的尺寸首先取決於分開位置的分界面的可用空間從而也取決於軸承架的徑向厚度。根據一些實施例，突起和與其對應的凹陷在垂直於它們各自的主軸線的方向上在軸承架徑向厚度的O. 25倍到O. 4倍的範圍內延伸。也就是說，它們的厚度相當於軸承架的徑向厚度的O. 25倍到O. 4倍。
突起和與其對應的凹陷在實施例中可以基本上在該軸承架的整個軸向寬度上延伸。這首先使得能夠簡單地加工和簡單地或者不複雜地裝配。通過相對旋轉軸線傾斜延伸的連接元件，軸承架半部或者軸承架區段不能在軸向和/或徑向上移動。通過傾斜延伸的突起和與其對應的凹陷的側凹結構防止軸承架區段沿切向分離。
優選連接元件即突起和凹陷在分開式軸承架區段的分界面上如此設置，使得突起和凹陷的端部不會分別直接與軸承架區段的徑向端部疊合。也就是說從突起或者凹陷的每一任意點出發應該保證到軸承架的徑向外端或者內端尚有一定的最小徑向距離。分界面的從突起或者凹陷起到分界面的一個徑向端部的最小徑向延伸長度在實施例中應該在O. 2mm 到Imm的範圍內。在連接元件旁的向內或向外的最小徑向壁厚一般取決於保持架所使用的材料。對於鋼和/或鈦合金，應該保證最小O. 4mm的徑向壁厚。對於鋁合金應該規定至少為O. 6mm，而對於聚合物例如聚醚醚酮(PEEK)，O. 8mm的最小徑向壁厚可能是有利的。
為在軸向和/或徑向上得到無間隙的連接，類似彈簧的突起的扇形或者橢圓段形的橫截面可以特別在徑向(法線方向)上大於或者至少等於類似槽的凹陷的橫截面。為保證突起和凹陷之間的彈性連接，突起可以在中間沿它的主軸線平行於圓錐角α切縫地設 計。也就是說，為在裝配和/或拆卸分開式軸承架時能夠實現突起的彈性形變，突起可以沿其相對旋轉軸線傾斜延伸的主軸線切縫地設計。在一些實施例中，沿主軸線成型的切縫沿切線方向看比突起自身更寬或者更深地延伸。這意味著，該切縫沿切線方向從突起的背離軸承架區段指向的端部沿切向通過突起延伸到該軸承架區段中。由於切縫的切向延伸長度比突起的切向延伸長度大，所以能夠實現最佳的突起彈性。突起切縫的垂直於相對旋轉軸線傾斜延伸的主軸線的寬度，亦即沿徑向的土 α，根據實施例可以在突起的徑向延伸長度的0.2倍到0.3倍的範圍內。也就是說，切縫的厚度例如可以在彈簧元件或者突起的徑向延伸長度的四分之一的範圍內。
作為對連接元件(突起、凹陷)的扇形或者橢圓段形橫截面的備選方案，也可以採用基於矩形的基本形狀的幾何形狀。這裡特別要提到所謂的燕尾槽形(稜柱形槽和彈簧)， 其同樣具有高可靠性。這種形狀也可以具有倒圓的稜邊，以便能夠沿圓周方向更簡單地接合軸承架區段，只要所述稜邊能夠在切線方向上實現側凹，以便能夠相應地在軸承架半部接合後實現較高的連接力。
在一些實施例中相對軸承架旋轉軸線傾斜延伸的連接元件可以簡單地僅設計為直線延伸，但是也可以設想另外的實施例，它們擴展本發明的「圓錐式」彈簧-槽連接的基本形狀。這裡例如可考慮連接元件即突起和凹陷的V形形狀。代替直線傾斜延伸的實現形式，這裡選擇V形的突起-凹陷結構，其中「 V 」的頂點大約設置在軸承架的軸向寬度的中心。 這裡突起和對應的凹陷的主軸線相對於旋轉軸線成+α和-α的角度延伸。「V」的頂點既可以徑向向外也可以徑向向內取向。此外可以設想所謂的雙V形，其中突起和凹陷分別設置成，使得在V形之外，在分開位置的分界面內產生連接元件的鏡像的V形。這裡該鏡像的 V形的頂點指向相反的徑向。然而雙V形僅在軸承架的徑向延伸(厚度)足夠大的情況下才可能或者有意義。對於雙V形的一種備選方案可以是連接元件的X形設置，因為這裡與雙V形相比需要較小的徑向空間。然而連接元件在分開位置的分界面內的X形設置也許更不容易製造。雙V形和X形變型方案尤其對於由聚合物(例如聚醯胺或者PEEK)注塑而成的軸承架是有利的。
取決於零件數和/或材料，優選採用特定的製造方法。對於零件數少的金屬軸承架例如推薦線切割放電加工的製造方法，其能夠實現靈活並且準確的製造。對於更多數量的零件，機械方法例如銑削適用於所有材料。對於非常大的零件數，例如在汽車工業中普遍的那樣，對於塑料推薦注塑方法，或者對於所有適宜的材料推薦MIM(金屬噴射成形；組合的壓鑄和燒結方法)。
因為在連接的軸承架區段或者軸承架半部之間的保持力相應於一些應用需求可能非常高，所以本發明的實施例為裝配分開式軸承架提供一種輔助工具。為避免損壞和為保證可靠的裝配，該工具應該同時並且均勻地包圍兩個分開的軸承架區段，也就是說工具接觸軸承架半部的部分的內徑應該相應於軸承架的外徑。工具的包圍軸承架半部的部分應該僅接觸軸承架區段的軸向隔開的側圈，以避免在裝配時損壞在其間引導的滾動體。
因此實施例還提供一種用於裝配分開式軸承架的工具，它具有兩個與軸承架的軸承架區段配合的軸承架區段殼，它們分別具有與軸承架區段的外徑配合的內徑，並且所述軸承架區段殼被調整適配，以便在裝配時能夠在分開式軸承架的側圈上施加壓力，而不接觸由軸承架引導的滾動體。此外該工具包括操作元件，以便能夠把兩個軸承架區段殼聚攏到一起而使分開式軸承架區段接合。
根據一些實施例，軸承架區段殼分別具有兩個以軸承架側圈的軸向距離設置的側圈殼元件，它們可以在裝配時與軸承架側圈共同作用。對工具的操作優選應起到槓桿作用， 以便能夠較容易地裝配分開式軸承架。為此操作元件可以設計用於藉助槓桿作用把軸承架區段殼聚攏到一起。該操作元件例如可以包括兩個在轉動點處相連的槓桿，它們在操作時能夠被按壓到一起，類似鉗子的情況。通過經由工具施加的槓桿作用，軸承架區段的突起和凹陷可以彼此卡合。
本發明的實施例使得能夠安全並且可靠地連接分開式軸承架區段，這種連接保證在所有三個軸線方向上的定位並且在圓周方向上把軸承架區段結合在一起，其中，保持力可以根據需要並且取決於所使用的材料通過突起和凹陷尺寸的重疊而建立。通過這些可能性，本發明的實施例還能夠專門用於內燃機中滾動軸承的軸承架並且特別用於曲柄軸承應用。


下面參考附圖詳細說明實施例。在附圖中
圖1表示根據一個實施例的在打開狀態下的切縫式或者分開式軸承架的三維視圖2表示根據圖1的切縫式軸承架的兩個軸承架半部的三維視圖3表示成型在軸承架的分開平面內的凹陷的放大視圖4表示成型在分開平面上的切縫的突起的放大視圖5a和圖5b表示在分開平面內相對於軸承架旋轉軸線傾斜延伸的連接元件的側視圖和俯視圖6表示以側凹方式構造的突起和與其對應的、相對置的凹陷的放大視圖7表示彼此嚙合的突起和凹陷，它們分別具有切割成扇形的橫截面；
圖8表示根據一個實施例的、用於分開式軸承架的裝配工具的三維視圖。
具體實施方式
圖1表示用於引導滾動軸承的滾動體的分開式軸承架10的一種實施例的三維原理圖。
軸承架10在圓周方向或者切線方向上示例性地在第一軸承架區段12-1和第二軸承架區段12-2之間的兩個分開位置11-1、11-2處切縫或者分開地構造。在第一和第二軸承架區段12-1、12-2之間的分開位置11-1、11-2的彼此(沿圓周方向)相對的分界面13_1、 13-2上分別成型有一個由突起14和與其對應的並且(沿圓周方向)相對置的凹陷15組成的對，用以在突起14和與其對應的凹陷15彼此嚙合時在三個方向(軸向、徑向和切向)上彼此固定或安置分界面13-1、13-2。突起14和與其對應的凹陷15 —起構成所謂的軸承架鎖扣。突起14和凹陷15的主軸線17分別相對於分開式軸承架10的旋轉軸線16傾斜延伸或者相對於軸向延伸的並且在徑向限定分界面13-1、13-2的分界面外邊緣傾斜延伸。這尤其可在圖5a和5b的二維視圖中看成。
圖5a表示在圖1中三維表示的軸承架半部12_1或者12_2的二維側視圖，而圖5b 表示這些軸承架半部的俯視圖。
圖5a中既為軸承架半部的槽形凹陷或者凹處15也為彈性突起14分別示出連接元件14、15的相對於軸承架旋轉軸線16以角度α傾斜延伸的主軸線17_1和17_2。這裡要注意，圖5a中表示的凹陷15和沿徑向18相對置的突起14不是彼此對應的連接元件。因為對應的連接 元件位於在圖5a中未表示的另一個軸承架半部12-1上。雖然如此但是可以看出，無論是彈性的或者凸塊狀的突起14還是槽形凹陷15都沿兩個分開位置11-1、11_2 的分界面13-1、13_2分別以角度α相對於分開式軸承架10的旋轉軸線16傾斜延伸。這與突起14和/或凹陷15在分界面13-1、13-2內相對分界面13-1、13-2的徑向內緣和/或外緣傾斜(即不是直角)延伸同義。在這裡示出的實施例中，軸承架旋轉軸線16和連接元件14、15的主軸線17-1或者17-2之間的角度α的數值在小於10°的範圍內，優選在從約 1°到約5°的範圍內。在角度α更小時就不再能夠保證兩個軸承架半部12-1、12-2尤其在軸向上沿旋轉軸線16的可靠定位或者固定。而更大的角度α在對於滾動軸承架較普遍的寬厚比的情況下不再能夠充分利用軸承架10的軸向寬度b，因此對於材料效率來說不合適。
如又從圖1的顯示中可更好地看出的那樣，成型在分開位置11-1、11_2的分界面 13-1、13-2上的突起14與其對應的凹陷15在圓周方向(亦即切線方向)上分別對置地成型在分界面13-1、13-2內，使得突起14和與其對應的凹陷15在軸承架區段12_1、12_2接合時能夠在圓周方向上彼此滑動或卡扣。為在軸承架半部12-1、12-2接合後在它們之間實現儘可能大的連接力或者保持力，鎖扣的彼此對應的連接元件14、15根據一些實施例優選以側凹方式構造。這尤其可從圖3和圖4的放大的顯示看出。
圖3(下部)表示槽形凹陷或者凹處15的放大視圖，而圖4(下部)表示與其對應的彈性或者凸塊形的突起14的放大視圖。在分開位置11-1、11_2的分界面13-1、13-2上成型的突起14在所示實施例中具有通過垂直於其主軸線17-1或者17-2的平面的、側凹的 (通過區域19表示)並且基本上呈半圓形到圓形的橫截面。與此對應，與突起14對應的凹陷15具有通過垂直於其主軸線17-1或者17-2的平面的、與所述側凹的並且基本上呈半圓形到圓形的橫截面匹配的球形橫截面。也就是說類似彈簧的連接元件14從分開式軸承架 10的徑向切平面13-2突出，並且根據一些實施例可以沿軸向在基本整個軸承架寬度b上延伸，並且具有在寬度b上相對於軸承架旋轉軸線16連續變化的直徑D14 (參見圖5a)。這裡通過該變化的直徑D14實現連接元件14、15的主軸線17-1或17-2的傾斜延伸。彈性突起 14可以具有扇形的橫截面，其中在與軸承架切平面13-2的連接處的徑向延伸長度Bf比扇形突起14的最大直徑Df小，由此構成側凹19 (參見圖4下部)。
如在圖3 (下部)所示，槽形連接元件15具有對應於上述彈性突起14的陰模並且延伸到軸承架切平面或者切面13-1內。槽形凹陷15的徑向和切向尺寸(Bn、Dn)與彈性突起14的尺寸(Bf、Df)適配，以便通過微小的重疊保證兩個軸承架區段12-1、12-2的可靠連接或者固定。
傾斜延伸的連接元件即突起14和凹陷15的可能的幾何尺寸首先取決於可用的空間並且因此取決於軸承架的徑向厚度sK。
如例如從圖2看出的那 樣，無論是傾斜延伸的突起14還是傾斜延伸的15都在垂直於它們各自的主軸線17-1或者17-2的方向上在O. 25倍到O. 4倍的軸承架徑向厚度sK 的範圍內延伸。換句話說，突起14的延伸長度d14和/或凹陷15的徑向延伸長度d15在垂直於它們各自的主軸線17-1或者17-2的方向上為軸承架厚度sK的約1/3。
在連接元件(突起14、凹陷15)旁徑向向內或者向外的最小剩餘徑向壁厚可以根據為分開式軸承架10所使用的材料來選擇。分界面13-1或者13-2從突起14或者凹陷15 到分界面13-1、13-2的徑向端部的最小徑向延伸長度在實施例中在O. 2mm到Imm的範圍內。在鋼和鈦合金的情況下除連接元件外的最小剩餘徑向壁厚不應小於O. 4mm。在鋁合金的情況下最小徑向壁厚優選至少為O. 6mm。在聚合物例如PEEK的情況下最小徑向壁厚不應小於O. 8mmη
如在所有的附圖中表示的那樣，根據實施例的彈性突起14可以沿其相對旋轉軸線16傾斜延伸的主軸線17-1或者17-2切縫地構造。也就是說，在分界面13-1或者13_2 上成型的突起14可以沿它的主軸線17-1或者17-2切縫構造，以便能夠實現突起14(尤其在垂直於主軸線17-1或者17-2的方向上)的彈性形變。如從圖4(下部)看出的那樣，突起14內的切縫20可以在切線方向21上比突起14自身更深地延伸。由此能夠在徑向18 上實現彈性突起14最佳的彈性。根據實施例，切縫20垂直於主軸線17-1或者17-2，這就是說在徑向18上(嚴格地講在垂直於傾斜的主軸線17-1或者17-2的方向上)的寬度Bs 可以在突起14的徑向延伸長度Df的O. 2倍到O. 3倍的範圍內。更優選地，切縫20的厚度或者寬度Bs在彈性突起14的徑向延伸長度Df的四分之一的範圍內。
參考圖6，為得到突起14和與其對應的凹陷15之間在切線方向21上無間隙的連接，在突起14和凹陷15之間連接的整個公差範圍內應該保證在圖6中的點61到64的區域內存在接觸。為保證這點，彈性突起14在切線方向21上的公差範圍尺寸可小於槽形凹陷15相應的尺寸。兩個連接元件14、15的形狀和尺寸在所有的公差範圍內應這樣確定，以便確保兩個元件14、15在扇形區域的基區22到通往軸承架分界面13-1或者13_2的連接區23的過渡處的接觸。為保證這點，根據一些實施例，代替突起14和凹陷15的扇形實施方式，也可以選擇垂直於主軸線17-1或者17-2的橢圓段形橫截面，它的長軸位於相對軸承架部分圓的法線方向上(也就是說垂直於主軸線17-1或者17-2)。也就是說，為得到在軸向和徑向(法線方向)上的無間隙連接，彈性突起14的扇形或者橢圓段形的橫截面可以特別在法線方向上大於或者至少等於槽形凹陷15的橫截面。
對於側凹19，在金屬軸承架的情況下可以規定O. Olmm彡S彡O. 05mm,對於塑料軸承架為O. 05mm彡S彡O. 2mm，其中S = (Df-Bf) /2或者S = (Dn-Bn) /2 (參見圖6下部)。
參考圖7,相對於傾斜延伸的連接元件14、15迄今描述的扇形或者橢圓段形的橫截面，還可以選擇變化的形狀，例如剪切的扇形的橫截面，因為主要是側凹19沿圓周方向承接主要作用力。也就是說突起14在其切向突出的端部處並不一定呈扇形或者橢圓段形地延伸。取而代之，突起14也可以在其沿切向突出的端部處具有限界平面，其平行於分界面13-1或者13-2延伸。這種縮短的連接元件形狀能夠具有這樣的優點，即能夠在切線方向亦即在圓周方向21上較短地構造，從而使可能數量的滾動體佔據更少的空間。儘管如此仍然通過側凹19確保切線方向的保持力。
為了在保持力、裝配和可製造性方面使分開式軸承架10的連接形狀得到優化，特別對於按照圖7的縮短的形狀、但是也對於連接元件14、15的具有彎曲分界線的所有其它形狀，在側凹B的起始處和分界曲線的反轉點A之間的最大重疊的區域24應該位於突起14 上。在突起14和凹陷15之間的接觸區內的、位於該最大重疊24之外的區域優選僅具有最小的接觸或者氣隙。由此能夠確定明確的接觸`區24，其能夠最好地傳遞突起14和凹陷15 之間的力。而其餘的區域僅用於引導和/或保證和簡化裝配。
作為對軸承架鎖扣的相對於軸向傾斜延伸的突起14或者凹陷15的扇形或者橢圓段形橫截面的備選方案，還可以採用基於矩形基本形狀的其它幾何結構。這裡特別要提及所謂的燕尾槽形，其同樣具有較高的可靠性。只要該形狀實現側凹，其可以在圓周方向上也具有倒圓的邊緣以簡化接合，以便在軸承架區段12-1、12_2接合後能夠實現相應的連接力或者保持力。
雖然在上面根據

了帶有單純直線形地相對軸承架旋轉軸線16傾斜延伸的連接元件14、15的分開的軸承架區段12-1、12-2，但是根據其它實施例還可以想到這樣的擴展設計，它們都具有至少區段性地相對於軸承架旋轉軸線16傾斜延伸的連接元件。這裡例如涉及連接元件14、15即突起和凹陷的V形形狀。代替單純直線形傾斜延伸的實施方式，這裡採用分別呈V形的突起-凹陷形狀，其中「V」的頂點大約位於軸承架的軸向寬度b 的中間。這裡「V」的頂點既可以徑向向外也可以徑向向內取向。在V形的情況下連接元件具有第一區段，其與旋轉軸線16成角度α，以及具有第二區段，其與旋轉軸線16成角度 (180° -α)。此外可以想到所謂的雙V形，其中突起14和凹陷15分別如此設置，使得除V 形外，在分開位置的分界面內產生連接元件的沿徑向呈鏡像的V形。這裡呈鏡像的「V」形的頂點可以指向相反的徑向。然而雙V形僅在分開式軸承架的徑向延伸長度(厚度)&足夠大的情況下才可能或者有意義。對於雙V形狀的備選方案可以是連接元件14、15各自的 X形設置，因為這裡需要的徑向空間比雙V形狀的情況要小。然而連接元件在分開位置的分界面13-1、13-2中的X形設置可能更不容易製造。雙V形狀和X形狀的變型方案可能尤其對於用聚合物例如聚醯胺或者PEEK注塑而成的軸承架是有利的。
取決於零件數和/或使用的材料可以為分開式軸承架使用不同的製造方法。對於金屬材料制的軸承架的較少的零件數考慮能夠實現靈活而且精確的製造的方法，例如線切割放電加工。對於較多數量的零件，機械方法例如銑削也可適用於分開式軸承架的所有材料。對於大的零件數，例如在汽車工業中常見的那樣，建議為塑料使用注塑方法，或者為適宜的材料使用MIM。
為在連接時或者在接合後提高突起14和凹陷15之間的連接力，例如可以通過局部加熱凹陷15而提高突起14和凹陷15之間的重疊24或者側凹19並且另外使得裝配過程容易進行。由此提高的裝配花費對於較困難的應用情況例如內燃機中的連杆軸承來說可能是合理的。如果在應用情況下不能局部加熱，也能夠把兩個彈性突起14設置在一個軸承架半部12-1或者12-2內並且把槽形凹陷15設置在 另一個軸承架半部內。在此，在可能的情況下可以在裝配兩個軸承架半部12-1、12-2之前藉助外部輔助工具支持它們的定位。每次加熱的程度可以根據各應用情況和需要的保持力調整。側凹19能夠通過這種措施相對於更如面提到的措施被進一步提聞。
接合的軸承架半部12-1、12-2的保持力相應於軸承架10的使用位置可以非常大。 因此在一些實施例中可能需要通過輔助工具支持分開式軸承架的裝配。
用於裝配分開式軸承架10的這種工具的一個實施例在圖8中例示。
工具80包括兩個與軸承架10的軸承架區段12-1和12_2配合的軸承架區段殼 81-1、81-2，它們分別具有與軸承架區段12-1、12-2的外徑配合的內徑，並且軸承架區段殼被調整適配，以便在裝配分開式軸承架10時能夠在軸承架10的側圈或者圓周橋接片上施加壓力，而不接觸由軸承架10引導的滾動體。此外，該工具80具有操作元件82，以便能夠把工具80的兩個軸承架區段殼81-1、81-2聚攏到一起並且由此接合軸承架區段12-1和 12-2。
根據實施例，工具80能夠同時並且均勻地包圍兩個軸承架半部12-1和12-2。也就是說工具80接觸軸承架半部的部分的內徑應該與軸承架10的外徑一致。包圍兩個軸承架半部12-1和12-2的軸承架區段殼80-1、80-2在裝配時僅接觸軸承架區段12_1、12_2的側圈，以避免損壞在其內引導的滾動體。換句話說，軸承架區段殼81-1和81-2分別具有兩個以軸承架側圈的軸向距離設置的側圈殼段83-1、83-2，它們在裝配時與軸承架側圈共同作用。也就是說側圈殼段83-1、83-2的距離優選與軸承架區段的側圈或者圓周橋接片的軸向距離一致。
通過操作操作元件82，根據實施例能夠在兩個軸承架區段殼81-1、81_2上施加槓桿作用，以便在裝配時把兩個殼81-1和81-2壓在一起。
裝配工具80的特徵在於，工具80向軸承架半部12-1、12-2的力傳導通過軸承架 10的側圈進行。這裡殼81-1和81-2對軸承架半部12-1、12-2的包圍儘可能的大。根據實施例，裝配工具80向軸承架半部12-1、12-2的力傳導居中地通過以下方式進行，S卩，使鉗形工具80的分開平面84相對於軸承架10的分開平面錯開例如90°。為了更簡便地操作，可以設置較大的槓桿比以有利於手杆85-1或者85-2。也就是說手杆85-1和85_2可以為此相應設計得較長。同時槓桿點86到裝入殼80-1、81-2內的分開式軸承架10的中心的距離儘可能大，以便實現相對於軸承架鎖扣元件14或者15也就是相對於分界面13-1或者13-2 成直角的有利的力傳導。
通過實施例能夠得到可承受極端負荷的分開式軸承架，例如用於發動機內的軸承應用。
附圖標記列表
10分開式軸承架
11分開位置
12軸承架區段
13分界面
14突起，彈簧，凸塊
15凹陷，槽
16軸承架旋轉軸線
17突起或者凹陷的主軸線
18徑向
19側凹
20沿主軸線的切縫
21切線方向
22基區
23與軸承架切平面的連接區
24突起和凹陷之間的接觸區
61接觸點
62接觸點
63接觸點
64接觸點
80裝配工具
81軸承架區段殼
82操作元件
83側圈殼段
84工具的分開平面
85手 杆
權利要求
1.一種用於滾動軸承的軸承架(10)，其中，該軸承架在圓周方向上在第一和第二軸承架區段(12-1 ；12-2)之間的至少一個分開位置(11-1 ；11-2)處切縫地構造， 其中，在所述第一和第二軸承架區段(12-1 ；12-2)之間的分開位置的彼此相對的分界面(13-1 ；13-2)上成型有至少一對成型件，亦即突起(14)和與其對應的凹陷(15)，以便在突起(14)和凹陷(15)彼此嚙合時在三個方向上彼此固定所述分界面(13-1 ;13-2)， 其中，所述突起(14)和所述凹陷(15)的主軸線(17-1 ；17-2)以角度(a)相對於軸承架(10)的旋轉軸線(16)傾斜延伸。
2.根據權利要求1所述的軸承架(10)，其中，所述角度(a)在小於10°的範圍內並且優選在1°到5°的範圍內。
3.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述成型在分開位置(11-1；11-2)的分界面(13-1 ；13-2)上的突起(14)和與其對應的凹陷(15)在圓周方向上相對置地成型在所述分界面(13-1 ；13-2)內，使得所述突起(14)和與其對應的凹陷(15)能夠在圓周方向上相對滑動。
4.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述成型在分開位置的分界面(13-1 ；13-2)上的突起(14)具有在垂直於其主軸線(17-1 ；17-2)的平面上的、側凹的並且基本上呈半圓形到扇形或者橢圓段形的橫截面，並且與該突起(14)對應的凹陷(15)具有通過垂直於其主軸線(17-1 ；17-2)的平面的、與該側凹的並且基本上呈半圓形到扇形或者橢圓段形的橫截面配合的球形橫截面。
5.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述成型在分開位置的分界面(13-1 ；13-2)上的突起(14)在其切向突出的一端具有限界平面，該限界平面平行於所述分界面(13-1 ；13-2)延伸，使得所述突起(14)相對於在其切向突出的一端虛擬或者假想地彎曲延伸的限界面縮短。
6.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述突起(14)和對應的凹陷(15)在垂直於它們各自的主軸線(17-1 ;17-2)的方向上在0.25倍到0.4倍徑向軸承架厚度(sK)的範圍內延伸。
7.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述突起(14)和對應的凹陷(15)基本上在軸承架的整個軸向寬度(b)上延伸。
8.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述分界面(13-1；13-2)從突起(14)或凹陷(15)到該分界面的一個徑向端部的最小徑向延伸長度在0. 2到Imm的範圍內。
9.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述成型在分開位置的分界面(13-1 ；13-2)上的突起(14)沿其主軸線(17-1 ；17-2)切縫地構造，以便能夠實現突起(14)的彈性形變。
10.根據權利要求8所述的軸承架，其中，沿主軸線(17-1；17-2)成型的切縫(20)在切線方向上比突起(14)延伸得更深。
11.根據權利要求8或9所述的軸承架(10)，其中，所述切縫(20)垂直於突起(14)的主軸線(17-1 ；17-2)的寬度在突起(14)的徑向延伸長度的0. 2倍到0. 3倍的範圍內。
12.根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)，其中，所述成型在分開位置的分界面(13-1 ；13-2)上的突起(14)和與其對應的凹陷(15)在它們各自的分界面(13-1 ；13-2)內呈V形、雙V形、或者X形延伸。
13.一種用於裝配根據上述權利要求之一所述的軸承架(10)的裝配工具(80)，包括 兩個與軸承架的軸承架區段(12-1 ；12-2)配合的軸承架區段殼(81-1 ;81-2)，它們分別具有與軸承架區段的外徑配合的內徑，並且所述軸承架區段殼被調整適配，以便在裝配時能夠在軸承架(10)的側圈上施加壓力，而不接觸由軸承架(10)引導的滾動體；和 操作元件(82)，用以能夠把工具(80)的兩個軸承架區段殼(81-1 ；81-2)聚攏到一起。
14.根據權利要求13所述的工具(80)，其中，所述軸承架區段殼(81-1；81-2)分別具有兩個以軸承架側圈的軸向距離設置的側圈殼段(83-1 ;83-2)，所述側圈殼段能夠在裝配時與軸承架側圈共同作用。
15.根據權利要求13或14所述的工具(80)，其中，所述操作元件(82)設計用於藉助槓桿作用把軸承架區段殼(81-1 ；81-2)聚攏到一起。
全文摘要
本發明涉及一種用於滾動軸承的軸承架(10)，其中該軸承架在圓周方向上在第一和第二軸承架區段(12-1；12-2)之間的至少一個分開位置(11-1；11-2)處切縫地構造，其中，在第一和第二軸承架區段(12-1；12-2)之間的分開位置的彼此相對的分界面(13-1；13-2)上成型有至少一對突起(14)和與其對應的凹陷(15)，以便在突起(14)和凹陷(15)彼此嚙合時在三個方向上彼此固定分界面(13-1；13-2)，其中，突起(14)和凹陷(15)的主軸線(17-1；17-2)以角度(α)相對於軸承架(10)的旋轉軸線(16)傾斜延伸。
文檔編號F16C33/50GK103032471SQ201210476230
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月17日 優先權日2011年9月16日
發明者J·斯託克, B·埃克 申請人:Skf公司