专利名称：滚动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚动轴承。本发明将参照圆锥滚子轴承进行说明， 但是要指出的是，本发明同样可在其他轴承类型例如圆柱滚子轴承或 自动调心滚子轴承中应用。由现有技术已知滚子轴承，其具有相对于 滚道的侧挡边，以便承受轴向的栽荷分量。在此由现有技术已知带有 平的滚子端面和平的挡边表面的圆柱滚子轴承。此种轴承导致滚动轴
承相对于挡边的棱边滑动(Kantenlauf )。此种类型的棱边滑动的结果 是减少了滚动轴承的使用寿命。
背景技术：
此外从现有技术中已知圆柱滚子轴承，滚动轴承的端面具有一球 冠状的形状。在此滚动体中，端面的一中间区域不是设计为球形的， 而是设计为平的或带有一凹槽。为此，在滚动轴承中的接触面至少在 挡边凸肩上在一定程度上被切去，由此在挡边接触中得到有限的轴向 的承载能力。
发明内容
本发明的目的是，提供一种滚动轴承，其可以相对于现有技术承 受更高的轴向负荷。圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承的特别的应用区域 是例如风力传动装置。
该目的将按本发明地通过权利要求1中的滚动轴承实现。 有利的实施样式和结构是从属权利要求中的主题。 按本发明的滚动轴承具有至少一个轴承环和多个滚动体，在此轴 承环具有用于滚动体的滚道及至少一个用于轴向导向滚动体的侧挡 边。按本发明滚动体具有一朝向挡边的端面，且此挡边具有一朝向滚 动体的挡边滚动面，并且至少端面或挡边滚动面至少局部地朝挡边滚 动面或端面的方向凸起地弯曲，并且此弯曲在至少一边缘段上具有对 数的弯曲曲线(Krtimmungsverlauf )o
轴承环涉及一轴承外环和一轴承内环。与外壳表面不同，滚动体 的端面是指滚动体的端部表面，其中滚动体通过外壳表面在轴承环的 滚道上滚动。
侧挡边除了导向之外也用于承受轴向的负荷分量。
对于滚动体，边缘段是指端面的在其总体上与滚动轴承的旋转轴 线或对称轴线间隔一定距离的每一段。挡边滚动面的边缘段是指在其 总体上与滚动轴承的旋转轴线或对称轴线间隔一定距离的相应的每一 段。对数的关系式或对数的弯曲曲线是指具有至少一个对数的分量和 特殊的对数的因数或相加数的关系式。优选地大多数端面在至少一个 第一边缘段上具有一第一弯曲曲线而且在第二边缘段上具有与第一弯 曲曲线不同的第二弯曲曲线。
在第一弯曲曲线和第二弯曲曲线是指两个不同的弯曲、亦即可通 过不同的几何的关系描述的弯曲。因此弯曲是指仅带有有限的曲率半 径的弯曲，因此直线不理解为弯曲。
因此例如靠近滚动体的旋转轴线的第一边缘段具有第一曲率半 径，而另外的在外侧的第二边缘段具有对数的第二弯曲曲线。在下面 还要详细描述的优选的实施方式中，第一边缘段具有一圆环形的弯曲 曲线，第二边缘段具有一对数的弯曲曲线。
优选地端面至少分段地朝挡边滚动面的方向凸起地弯曲。此弯曲 优选地在第一边缘段上具有第一弯曲曲线，而在第二边缘段上具有与 第一弯曲曲线不同的第二弯曲曲线。这意味着，优选地两个弯曲曲线 朝挡边滚动面的方向凸起地弯曲。但是也有可能的是，仅设置端面的 对数的弯曲曲线。
优选地滚动轴承具有一第二轴承环，并且滚动体设置在第一轴承 环和第二轴承环之间。在第二轴承环中优选地同样设置一侧挡边，而
且特别优选地设置在滚动轴承的与第一挡边相对置的一侧。
优选地弯曲在至少一边缘段上圓环形地延伸。在由现有技术中已 知的球冠形的弯曲中，滚动体的整个端面局部地具有球的形状，其中
球的半径位于滚动体的旋转轴线上，端面的在此表示的圆环形的弯曲 不是通过其中心点位于滚动体的旋转轴线上的球描述，而是通过例如 其中心点与旋转轴线位错的圆周线或椭圆线描述。准确地说在优选的 实施样式中，圆环形的弯曲的中心点圆形地围绕滚动体的旋转轴线布 置。
在此所述中心点不必肯定涉及圓的中心点，而是也可以存在椭圆 的或类似形成的主体的中心点。通过圆环形的弯曲达到，在滚动体的 外部区域存在一 圆形的弯曲且其无棱边地过渡为滚动体的平的中间区 域。在滚动体的轴向截面中， 一平的中间区域与具有一预定的曲率半 径的外部区域相连接，而且在此平的中间区域上连接具有预定的曲率 半径的第二弯曲区域。优选地按本发明的对数的弯曲曲线与相应的圆 形的弯曲相连接。
在另一的优选的实施样式中，弯曲曲线在端面的至少一个区域内 通过圆环形的和对数的关系式的叠加来描述。因此也有可能的是，圆 环形的弯曲曲线与对数的弯曲曲线叠加。同样也有可能的是，圆环形 的轮廓和对数的轮廓互相分开地使用且在一预定的过渡点互相过渡。
优选地弯曲曲线在至少一个边缘段内通过数学关系式
挡边滚动面之间的接触点和轴承环的滚道或端面的端点之间的距离， 而且h(X)轮廓高度、即端面与一端面在接触点处的切线在滚道的方向 上的距离。对于挡边滚动面，I表示在接触点和挡边凸肩之间的距离。
在此优选地c的值位于0.00001和1之间，k的值在0.5和2.5之 间且p的值为1和IO之间。但在实际的转换中需要注意，分母通常大 于0。
优选地在滚道和挡边滚动面之间的开口角度大于90°。在此情况 下同样弯曲的表面在确定挡边开口角度时被认为是一在滚动轴承的径 向方向上延伸通过弯曲的起始点和终点直线。通过此实施样式代替一
描述。在此Dw表示滚动体的直径，I是在端面和
在滚动体的端面和挡边滚动面之间的接触平面得到一接触点，其带有 向外渐增的开口的缝。以此种方式产生一摩擦有利的接触，其使有利 的润滑剂输入及微小的摩擦成为可能。
此外通过本发明的挡边滚动面的结构和滚动体的端面可以实现， 在接触的环境中存在一有效的圆形的几何形状并且实现相对于滚子的 倾斜或偏斜的高的公差。
在一其他优选的实施样式中，不但端面而且挡边滚动面至少局部 地弯曲。特别优选地不但挡边滚动面而且滚动体的端面设计成球形的 且具有预定的圆环半径。两个弯曲的圆环半径可以相同，但两半径也 可以互相不同。同样挡边滚动面的弯曲可在一段内具有对数的弯曲曲 线。
优选地不但端面而且同时挡边滚动面朝相应的另一表面的方向凸 起地弯曲。以此种方式可实现一特别有利的润滑剂输入。但是同样也 可能的是，两个表面中的一个凹入地弯曲，在此种情况下特别优选地 相应凸起的曲率半径小于凹入的曲率半径。
优选地滚动体的端面至少间隔距离地位于圆周线上。这表示，如 前所述，滚动体的弯曲在轴向截面上通过圆周线形成，在此圆周线的 中心点相对于滚动体的旋转轴线优选地在弯曲的方向上偏移一预定的 距离。
优选地按本发明的滚动轴承的至少一个部件通过硬车削方法制 造。通过应用硬车削方法可实现一所谓圆环半径的费用低廉的制造方 法。
优选地滚动轴承从一组包含有圆柱滚动轴承、圆锥滚动轴承、自 动调心滚子轴承、径向轴承、轴向轴承及类似轴承的滚动轴承中选择。 在一其他的优选的实施样式中，至少挡边滚动面或端面的曲率半
径在数值上是滚动体直径的至少3倍。通过曲率半径的选择可在端面 和挡边滚动面之间达到特别高效的接触。但两表面的曲率半径可以是 无限大，即在此种情况下弯曲可以通过直线表示。
准确地说在曲率半径在两表面之一上是无限大的情况下，在轴向截面上代替球形的结构形成一直线。根据此直线是否围绕滚动体的对 称轴线或围绕滚动轴承的对称轴线在整体上旋转的不同，此直线又是 一滚动体的挡边滚动面或一端面的锥体的母线。
但也可能的是，代替锥面设置一平面，当挡边滚动面垂直于轴承 轴线时。
在一优选的实施样式中，挡边滚动面和端面的曲率如此设计，在 挡边滚动面和端面之间基本上仅有 一接触点。其中特别优选地此接触 点在滚动体的径向方向上与滚动体的对称轴线的距离至少等于表示端 面弯曲的圆周线的中心点与滚动体的对称轴线的距离。
通常这表示，优选地用于不同的按本发明的滚动体的圆周线的中 心点设置在圆环形的中心线上，其相对于滚动体的对称轴线平行地延 伸。对于圆环中心线，接触点在滚动体的径向方向上位于其之外。这 意味着，接触线或接触线相对于圆环形中心线倾斜一预定的角度。此
倾斜角位于0°和30。之间优选地在0°和10°之间。
其他的优点和实施样式从附图中得出。 其中
图1:用于描述滚动轴承的基本几何形状的局部视图； 图2:按本发明的滚动轴承的另一局部视图。
具体实施例方式
图1示出了按本发明的滚动轴承l的示意的局部视图，用于示出 几何形状。附图标记5涉及到圆锥滚动轴承的滚动体，但是仅仅表示 了滚动体的端面11的一部分。
滚动体5的端面11具有一个中间段lla以及第一边缘段llb及第 二边缘段llc。在此实施样式中，中间段lla基本上直线地延伸且第 一和第二边缘段llb， llc分别弯曲地延伸。附图标记6涉及到轴承环 的侧挡边，其具有一挡边滚动面6a，该挡边滚动面朝向滚动体5的端 面11。
端面11的中间段lla在图1中示出的实施样式不在挡边6的挡边
滚动面6a上滑动(anlaufen)。因此端面11的中间区域lla代替直线 走向可以做成基本上的任意的其他曲线走向，例如在中心具有一凹槽。
附图标记L涉及滚动体5的对称轴线。如前所述，滚动体5的端 面11的第一边缘段llb弯曲成圆环形。在图1中示出的实施样式中， 端面ll的边缘段llb在轴向截面上基本上弯曲成圓形且具有一曲率半 径ps。因此边缘段lib在图1中示出的实施样式中朝挡边滚动面6a 的方向凸起地弯曲。
挡边6及挡边6的挡边滚动面6a在此种情况下弯曲成圆环形状， 此曲率具有一曲率半径pf。附图标记19涉及一圆周线，端面ll的边 缘段llb位于该圆周线上。圆周线的中心点位于圆环中心线14上。在 端面11的区域内的滚道4a和圆环形中心线14之间的间距大致与挡边 的高度h相一致。
圆环中心线14相对于滚动体的对称轴线L间隔一距离a。在图1 中示出的滚动体在每个任意的轴向截面图中具有在图1中示出的几何 形状。这意味着，圆周线19必须同样绕对称轴线L旋转，以便在总 体上形成端面ll。在过渡区域或过渡点3上，圆形弯曲的第一边缘段 lib及直线延伸的中间区域lla相互过渡。由于圆形弯曲的中心点位 于圆环中心线14上，圆周线19在点3上的切线正好在中间段lla上 延伸。因此在端面11上没有形成棱边。
圆半径Pf和ps优选地等于滚动体的直径Dw的至少3倍。表示圆 半径Pf和Ps的箭头同时确定接触线10，其延伸通过接触点8。接触线 IO相对于圆环中心线14的方向及同时相对于对称轴线L的方向以角 度H倾斜。因此通过选择斜率，接触点的位置在端面上可以基本上自 由地选择。但优选地接触点8大约位于挡边6的一半高度。
附图标记4示出了轴承环的具有用于滚动体的(未详细示出的) 滚道4a的中间区域。
如前所述，第二边缘段llc通过一对数线形的轮廓表示且遵循开 头提出的数学关系式。
在此在图1中附图标记x是变量，其中x在挡边滚动面6a和端面
ll之间的接触点8处有一值为0且因此也在此区域内h(x)=0,这意味 着对数的部分还未起决定作用，且因此接触点还位于圆形的第一边缘 段llb上。因此在接触点8处圆形的或对数的弯曲曲线互相过渡。
x越接近数值l，系数x/c设定的值越大。因此值l^7也越大，
由此得到在滚道4a的区域内的第二边缘段llc的陡峭的曲线。因此1 表示朝一在接触点8上相对于端面11相切的方向在接触点8和滚道 4a之间的距离。
此对数线形的端部轮廓实现在挡边滚动面6a和端面ll之间尽可 能没有侧应力峰值(Kantespannungsspitzten )且因此可以承受更高的 负荷的接触。
但是同样可设置两个圆形的弯曲，第一边缘段llb具有图1中示 出的曲线，而第二边缘段具有带有较小的曲率半径的圆形曲线。申请 人保留对端面的此种类型的曲线的分案申请的权利。
也可以考虑其他的曲线，其在滚动体的边缘或外壳面的方向上导 致端面的类似的陡哨的曲线。
在挡边滚动面6a和滚动体的端面之间可得到一从接触中心向外 的双向开口的缝。
总体上在申请文件中公开的特征将作为按本发明的主要内容的要 求保护， 一旦其单独或总体上相对于现有技术是新的。
附图标记清单
1 滚动轴承
2 轴承环
3 过渡区
4 轴承环2的中间区域 4a 滚道
5 滚动体
6 侧挡边
6a 挡边滚动面
8 接触点
10 接触线
11 端面
lla 端面ll的中间段
lib 端面ll的第一边缘段
lie 端面ll的第二边缘段
14 圆环形中心线
19 圆周线
L 滚动体的对称轴线
Ps，Pf 曲率半径
a 在滚动体5的对称轴线和圆环形中心线14之间的距离
h 挡边高度
b 在接触点8和端面11的末端之间的径向距离
Dw 滚动体的直径
H 在对称轴线和接触线IO之间的角度
x 变量
h(x) 轮廓高度
1 在接触点8和滚道4a之间的距离
a 挡边开口角度
权利要求
1.滚动轴承，包括至少一个轴承环(2)及多个滚动体(5)，其中轴承环(2)具有用于滚动体(5)的滚道(4a)和至少一个用于轴向导引滚动体(5)的侧挡边(6)，其特征在于，滚动体(5)具有一朝向挡边(6)的端面(11)，并且所述挡边(6)具有一朝向滚动体(5)的挡边滚动面(6a)，并且至少所述端面(11)或挡边滚动面(6a)至少局部地朝挡边滚动面(6a)或端面(11)的方向凸起地弯曲，其中弯曲在至少一边缘段(11b，11c)中具有对数的弯曲曲线。
2. 按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述端面具有一 第一边缘段(lib)和一第二边缘段(llc)，其中在第一边缘段(lib) 上的弯曲曲线与在第二边缘段(llc)上的弯曲曲线不同。
3. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于，所 述端面(11)至少局部地沿挡边滚动面(6a)的方向凸起地弯曲，并 且所述弯曲在第一边缘段(lib )上具有第一弯曲曲线且在第二边缘段(llc)上具有与第一弯曲曲线的不同的第二弯曲曲线。
4. 按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述弯曲至少在 一个边缘段(llb，llc)上圆环形地延伸。
5. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于，所 述弯曲曲线在端面的至少一个区域内可以通过圆环形的关系式和对数的关系式的叠加来描述。
6. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于，所 述对数的弯曲曲线在至少一个边缘段(llb，llc)内通过数学关系式描述，其中Dw表示滚动体的直径，I是接触<formula>formula see original document page 2</formula>点(8)和滚道(4a)之间的距离，且h(x)为滚动体的端面轮廓高度， c的值位于0.00001和1之间，k的值在0.5和2.5之间且p的值为1 和IO之间。
7. 按权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，在滚道(5)和 滚动挡边面(6a)之间的开口角度(a)大于90°。
8. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于，不 但端面(11)而且挡边滚动面(6a)至少局部地弯曲。
9. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于，不 但端面(11)而且挡边滚动面(6a)朝相应的另一个表面凸起地弯曲。
10. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于， 滚动体(5)的端面(11)至少局部地位于圆周线(19)上。
11. 按权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，圆周线(19) 具有一几何的中心点，该中心点相对于滚动体(5)的对称轴线优选地 朝弯曲的方向偏移。
12. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于， 所述滚动轴承从包含圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、自动调心滚子轴 承、径向轴承、轴向轴承及类似的轴承的滚动轴承组中选择。
13. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于， 至少挡边滚动面(6a)或端面的曲率半径在数值上是滚动体的直径(Dw)的至少3倍。
14. 按上述权利要求中至少之一所述的滚动轴承，其特征在于， 挡边滚动面(6a)和端面(11)的弯曲如此设计，使得在挡边滚动面(6a)和端面(11)之间基本上仅出现一个接触点(8)。
15. 按权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，所述接触点(8) 在滚动体的径向方向上与滚动体的对称轴线(L)的距离至少等于圆 周线的中心点与滚动体的对称轴线(L)的距离。
全文摘要
本发明涉及一种滚动轴承，包括至少一个轴承环(2)及多个滚动体(5)，在此轴承环(2)具有用于滚动体(5)的滚道(4a)和至少一个用于轴向导向滚动体(5)的侧挡边(6)。其中滚动体(5)具有一朝向挡边(6)的端面(11)，并且此挡边(6)具有一朝向滚动体(5)的挡边滚动面(6a)，并且至少端面(11)或挡边滚动面(6a)的至少局部朝在挡边滚动面(6a)或端面(11)的方向凸起地弯曲，其中弯曲在至少一边缘段(11b，11c)上具有对数的弯曲曲线。
文档编号F16C33/34GK101371056SQ200680052667
公开日2009年2月18日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月21日
发明者J·德米尔 申请人:谢夫勒两合公司