具有优化的夹持系统的轴承单元
技术领域
本发明涉及一种设置有用于将径向内圈夹持到旋转轴上的轴环(collar)的轴承单元。由于这种轴承单元制造简单且经济,因此这种轴承单元适用于制造业(manufacturing sector)、尤其是农业(agricultural sector)的领域。
特别地,根据本发明的轴承单元设置有滚动元件并且具有优化的夹持系统,该夹持系统供轴环使用,该轴环可以抓住径向内圈的由槽隔开的多个圆扇形段并将其夹持在轴上。
背景技术
已知设置有滚动元件的轴承单元和用于将该单元夹持到旋转轴上的系统。
轴承单元用于允许部件或组件相对于另一部件或组件的相对运动。通常,轴承单元具有第一组件,例如固定到第一组件(例如旋转轴)的径向内圈;以及第二组件,例如固定到第二组件(例如固定壳体)的径向外圈。典型地,如在前述示例中,径向内圈是可旋转的,而径向外圈是固定的,但是在许多应用中,外部元件旋转,而内部元件固定。在任何情况下,在滚动轴承单元中,一个圈相对于另一个圈的旋转由位于一个组件的圆柱形表面与第二组件的圆柱形表面之间的多个滚动元件所允许,这些表面通常被称为滚道。滚动元件可以是球、圆柱形或锥形滚子、滚针或类似的滚动元件。
还已知具有用于安装在旋转轴上的夹持轴环的轴承单元。与提供用于径向内圈到旋转轴的强制过盈联接的解决方案相比,该解决方案更简单且更经济。然而,由于产生的噪声和过度的振动可能会损坏其上装配夹持轴环的轴,因此夹持轴环的使用具有一些缺点。为了克服这些问题,已知的解决方案包括使径向内圈的末端部分成形为具有由槽隔开的多个圆扇形段,换句话说,成形为具有使夹持轴环接合在其上的一系列“开槽的指状件”。这些圆扇形段的更大的柔性有助于在装配和夹持锁定轴环时使这些段抵靠轴弯曲。
该解决方案尚未被证明是有效的,因为由于存在过度削弱径向内圈的末端部分并导致其由于过度夹持而断裂的风险,因此无法充分减小圆扇形段的厚度以提供必要的柔性。
其他解决方案(例如,使轴环具有两倍的内径,或在内圈的末端部分形成内槽),也未能获得令人满意的结果。
因此,需要设计一种轴承单元,该轴承单元设置有夹持轴环,使得在机械强度方面夹持是可靠的,同时使轴和径向内圈同心并且避免产生过多的噪声和/或振动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包括夹持轴环的轴承单元,所述夹持轴环具有使夹持更有效的特点,因此没有上述缺点。
根据本发明,径向内圈在末端部分中设置有由槽隔开的多个圆扇形段,所述末端部分是与夹持轴环接触的部分。这些段包括唇并且由加厚的末端边缘(以下也称为“台阶”)加强。每个圆扇形段的台阶代表圆扇形段将要与夹持轴环接触的区域。通过这种新颖的外形(/轮廓),可以赋予圆扇形段足够的机械强度以承受高的夹持力矩(clamping moments),同时具有足够的柔性以确保精确、无噪声的夹持。
所述唇和末端台阶的适当设计进一步改善本解决方案。
根据本发明,制造一种轴承单元,所述轴承单元设置有夹持轴环并且包括具有如上所述的特征的径向内圈。
附图说明
现在将参照示出壳体元件的实施方式的一些非限制性示例的附图来描述本发明,其中:
-图1以截面图示出了根据本发明的实施方式的设置有夹持轴环的轴承单元。
-图2以轴测图示出了图1中的轴承单元,没有轴环,以使径向内圈的圆扇形段是可见的,
-图3是径向内圈的端部的细节,示出了圆扇形段的唇和台阶,以及
-图4是设置有如图1所示的轴环的轴承单元的轴测图,其中用于将轴环绕着径向内圈的圆扇形段夹持的部件是可见的。
具体实施方式
现在将仅通过示例的方式参照上述附图描述根据本发明的轴承单元的实施方式。
特别参照图1,用于农业部门和/或制造业领域(例如,纺织、采矿、机动车辆或食品工业)的轴承单元10可以插入在例如旋转轴与壳体元件之间,壳体元件不形成本发明的一部分,并且轴承单元10包括:
-固定的(/静止的)(stationary)径向外圈31,
-能够绕轴承单元10的旋转中心轴线X旋转的径向内圈33,
-介于径向外圈31与径向内圈33之间的成列的滚动元件32,在本情况中滚动元件32为球,
-保持架34,用于容纳(/包含)(containing)滚动体,以将成列的滚动体32的滚动元件保持就位,
-轴环(collar)20,用于将径向内圈夹持在轴上。
在整个说明书和权利要求书中,表示诸如“径向”和“轴向”的位置和方位的术语和表述应解释为与轴承单元30的旋转中心轴线X有关。
径向外圈31设置有径向外滚道31',而径向内圈33设置有径向内滚道33',以允许介于径向外圈31与径向内圈33之间的成列的滚动元件32的滚动。为了简化说明,附图标记32将被应用于单个球和成列的球两种情况。同样为了简单起见,术语“球”可以作为示例在本说明书和附图中代替更通用的术语“滚动元件”使用(并且还将使用相同的附图标记)。
轴承单元10还设置有用于将轴承单元与外部环境密封的密封部件35。在下文中,密封部件35甚至可以更简单地称为密封件35,尽管这显然表示相同的组件。
如上所述,夹持轴环20具有将径向内圈33的末端部分33a夹持到旋转轴上的功能。根据本发明,并特别参照图2和图3,径向内圈33在其末端部分33a设置有由槽41隔开的多个圆扇形段(circular sector segments)40。至少有两个这样的段40,优选地有六个到八个这样的段40;因此,槽41将具有相同的数量。
每个段40包括具有厚度s的唇42,并且通过具有厚度s+s1的台阶43来加强,其中s1代表台阶43相对于唇42的附加厚度(additional thickness)。每个圆扇形段40的台阶43表示圆扇形段将要与夹持轴环20接触的区域。形成在圆扇形段40上的这种外形(/轮廓)使得在安装在轴上的过程期间更容易满足夹持轴环20以保持就位的需求。通常,夹持轴环在安装过程期间自发移动并在段40上滑动。
圆扇形段40的设计的第一个重要特点是唇42的厚度s。厚度s必须很小,以允许每个圆扇形段40更加柔韧(flexible)。该特点连同材料没有硬化而是软的事实确保了径向内圈33的较好锁定,减少振动并允许较大的动力传递。
举例来说,下表示出了唇42的厚度s与轴承单元尺寸的关系(function):
轴承单元的尺寸
唇的厚度s
205-206
1.6mm
207-208
1.8mm
209-212
2mm
214
2.5mm
215-216
2.7mm
218
3.5mm
通常,如果h表示径向内圈33的厚度,则唇42的厚度s与径向内圈的厚度h之间的比在27%至40%之间。低于27%的值将降低圆扇形段40的强度,尤其是在需要高夹持力矩的应用中。相反,比s/h的值超过40%将消除圆扇形段40的期望的柔性(flexibility)。该百分比通常随着轴承单元尺寸的增加而增加。
圆扇形段40的设计的第二个重要特点是台阶43的轴向长度a。有利地,该尺寸应在圆扇形段40的轴向长度b的25%至35%之间。小于25%的值将降低台阶43抵抗轴环20的夹持作用的强度。相反,比a/b的值超过35%将减小唇42的轴向长度,并且将再次不利地影响圆扇形段40的柔性。通常,该比也随着轴承单元尺寸的增加而增加。
如上所述,台阶43的厚度由唇42的厚度s加上量s1组成。该附加厚度s1表示可以适合于所使用的轴环20的类型的参数。换句话说,计算台阶43的附加厚度s1以最小化将要使用的夹持轴环20的数量,从而使得相同的轴环20能够用于尺寸稍有不同的轴承单元。例如,可能存在彼此相当相似但不完全相同的尺寸,因为第一个以公制单位表示,第二个以英制单位表示。
有利地,台阶43的附加厚度s1的值不应超过唇42的厚度s的值的50%。
参照图4,通过已知方法,即,使用螺丝部件21(例如“torx”类型的内六角圆柱头螺丝(hexagon socket cap screw))将轴环20绕着圆扇形段40夹持。轴环20还设置有槽22,用以释放(in relief)。装配在径向内圈33的顶部上(特别是装配在圆扇形段40的顶部上)的轴环将轴承单元10的径向内圈33以同心的方式锁定在轴上,不会造成损坏和/或毛刺,并且在轴上提供360°的夹持力,使其臂23、24的行程最小,以将振动减至最小。
归根结底,圆扇形段的这种新颖外形在传递动力和振动水平方面提供了比现有技术好的夹持系统性能。圆扇形段的新颖外形更加柔性,能够在使用相同的作用在轴环上的螺丝的夹持扭矩的同时,增大圆扇形段的闭合度(closure)。
从功能上来说,所提出的发明使得可以获得“同心”的解决方案,并具有所有由此产生的益处,如下所述:轴承单元的轴和轴线彼此重合;速度和额定的极限载荷与轴的公差无关;可以使用恒定或交替的旋转方向;降低的振动水平不会损坏轴;减少摩擦腐蚀;并且简化了组装速度。
所示的解决方案还节省了生产成本,特别是节省了各种热处理(胶结(cementation)、感应淬火(/硬化)(induction hardening)等)的成本,因为要进行淬火硬化的表面仅减少到滚动元件与径向内圈接触的滚道。
除了如上所述的本发明的实施方式之外,应当理解,存在许多其他变型。还应理解,所述实施方式仅作为示例提供,并不限制本发明的目的或其应用或可能的构造。相反,尽管以上给出的描述使本领域技术人员能够根据其配置的至少一个示例来实施本发明,但是应当理解,在不脱离本发明的目的的情况下可以设想所描述的组件的多种变型,本发明的目的由所附权利要求书限定、按字面意义和/或根据其合法等同物进行解释。
- 上一篇:石墨接头机器人自动装卡簧、装栓机
- 下一篇:一种汽车生产用汽车离合器分离轴承