用于安装角接触滚子轴承的方法和装置与流程

本发明涉及一种用于安装尤其是单列的角接触滚子轴承的方法，这种角接触滚子轴承尤其能有利地应用于支承机动车内燃机中的曲轴。本发明还涉及一种用于安装这种角接触滚子轴承的装置。

背景技术：

最经常用于支承机动车内燃机中的曲轴的轴承类型是单列的深沟球轴承，因为它的特征是同样的很高的径向和轴向承载能力，并且因为它的摩擦小，所以还具有所有轴承类型中最高的转速极限。这些深沟球轴承以公知的方式由轴承外圈和轴承内圈以及由许多布置在这些轴承圈之间的轴承滚珠组成，这些轴承滚珠在加工到轴承外圈的内侧和轴承内圈的外侧中的深沟形式的滚道中滚动，并且通过轴承保持架相互之间以相同的间距被引导。在此，大部分情况下通过由de168499a1公知的偏心安装方法实现将轴承滚珠置入深沟球轴承中，其中，两个轴承圈相互偏心地布置，并且以轴承滚珠填充由此形成的、轴承圈之间的自由空间，紧接着轴承圈在充分利用它们的弹性的情况下被带到彼此同心的位置上，并且在让轴承滚珠在周向均匀分布以后插入轴承保持架。

然而实践证明，这类深沟球轴承因为最大可装入的轴承滚珠数量小(这个数量与轴承内圈和轴承外圈的尺寸以及与轴承滚珠的直径相关)，尤其是就轴承径向承载能力而言总是有一定的限制。因此，过去提出过许多的解决方案，像是例如根据de151483a1在轴承外圈和轴承内圈的滚道的相互对置的凸缘中布置的未封闭的填入开口，或者根据de2407477a1类似地构造而成的、能封闭的填入开口，利用它们通过提升轴承滚珠的数量要实现深沟球轴承的径向承载能力的提升，但是这些解决方案因为这种填入开口造成的缺陷而在实践中无法实施。

另一种接近的、用来提升机动车内燃机中的曲轴的轴承系统的承载能力的可能性方案是用nup(内圈单挡边并带平挡圈圆柱滚子轴承)类的圆柱滚子轴承取代迄今所使用的深沟球轴承，像是例如申请人2008年10月份的样本“滚动轴承”的第393和396页上已知的那样。这种圆柱滚子轴承不仅在轴承内圈上而且在轴承内圈上都具有两个侧向的凸缘，并且适合用于承受很高的径向负载以及两个方向上的轴向负载。然而这类圆柱滚子轴承因为存在很大比例的切削加工，尤其是在滚道制造时以及凸缘加工时，所以具有很高的制造成本，并且此外在它们的承载能力上又过大，所以它们对于用作机动车换挡变速器中的固定轴承最终还是不合适。

通过文献de6917609u和ch463886a公知了另一种适合用于支承机动车内燃机中的曲轴的、并且属于本发明的最接近的现有技术的轴承类型，它对径向力的承受能力以及对两个方向上的轴向力的承受能力都大于深沟球轴承。在上述文献中分别公开了一种角接触滚子轴承，它基本上由轴承内圈和轴承外圈以及许多布置在这些轴承圈之间且在它们的滚道上滚动的滚动体组成，轴承内圈具有在其外周面上倾斜于径向的轴承轴线布置的内滚道和限定这个滚道的最小直径的凸缘，轴承外圈具有在其内周面上同样也倾斜于径向的轴承轴线布置的外滚道和限定这个滚道的最大直径的凸缘，滚动体在圆周方向上通过轴承保持架相互之间保持着均匀的间距。为了实现将构造成锥形滚子的滚动体置入分别构造成兜式保持架或窗式保持架的轴承保持架中，在根据de6917609u的角接触滚子轴承中是在轴承内圈上构造了凸缘作为单独的构件，而在根据ch463886a的角接触滚子轴承中是在轴承外圈上构造了凸缘作为单独的构件。这在根据de6917609u的角接触滚子轴承中是通过特别开槽的、横截面为u形的轴承圈实现的，这个轴承圈的径向分支插入到凸缘中的和轴承内圈中的相应的槽中，并且在根据ch463886a的角接触滚子轴承中是通过在凸缘的下侧上模制成形的、环绕的凸起实现的，该凸起被压入轴承外圈中。

在这类角接触滚子轴承中，虽然通过只有其中一个轴承圈还与仅仅一个侧向凸缘一体式地构成而使滚道制作时和在凸缘加工时的切削加工的份额从而还有轴承制造的总体成本都显著少于前述的圆柱滚子轴承，然而在这些角接触滚子轴承中，每个另外的轴承圈上的凸缘都构造成单独的凸缘片这些凸缘片要被额外地安装在轴承圈上，而且和它们的以及与之相配的轴承圈的靠置面要求精确制造，这些都对它们的生产成本有不利的影响。此外，在这些角接触滚子轴承中还存在以下危险，即，单独的凸缘片的紧固不足以承受高的径向或轴向负载峰值，所以凸缘片有可能在轴承运行期间松脱并且最终导致轴承失灵。

技术实现要素：

从公知的现有技术的解决方案的这些缺点出发，因此本发明的基本任务是，对分别具有单侧限定滚道的凸缘的、尤其是单列的角接触滚子轴承进行简单且低成本地安装。

根据本发明，所述任务通过一种具有权利要求1所述特征的方法得以解决。此外，所述任务还利用一种根据权利要求10所述的装置得以解决。本发明的有利改进方案可以从各个从属权利要求中获取。

根据本发明的方法用于安装角接触滚子轴承，其中，轴承内圈的外周面和轴承外圈的内周面分别在滚道以外至少区段式与轴承旋转轴线同轴延伸地且圆柱体地构造，并且两个轴承圈的滚道都分别以圆锥体的形式被加工到这些周面中，并且其中，在这个过程中形成的且分别单侧限定这些滚道的凸缘分别与轴承圈一体式地构成。

优选地设置的是，滚子滚动体优选地构造成圆锥滚子，它们具有1°到4°范围内的圆锥角，并且以3°到7°的包络圆角在它们的滚道上滚动。在机动车内燃机中使用这种角接触滚子轴承来支承曲轴时，在此基于会出现径向和轴向负载，所以被证明特别合适的是1.5°到3°之间的，最好是2°的圆锥角和5°到6.5°之间的，最好是6°的包络圆角。然而要注意，根据本发明的构造方案不应该局限于圆锥滚子轴承，因为以相同的方式也可以构造具有倾斜于轴承中轴线布置的滚子轴线的其他的滚子轴承。所以作为示例性提到的圆锥滚子的代替，也可以使用圆柱滚子或者滚针或者带有球状周面的滚子，例如调心滚子或者鼓形滚子。

此外有利的是，如下地确定轴承内圈的外周面与轴承外圈的内周面之间的间隙，使得它尺寸的两倍大于滚子滚动体的最大直径。这样设定轴承内圈与轴承外圈之间的间隙的尺寸是有必要的，这样才能按照紧接着要说明的安装方法将滚子滚动体置入到角接触滚子轴承中。

此外有利的是，不仅加工限定轴承内圈中的滚道的凸缘而且加工限定轴承外圈中的滚道的凸缘，它们具有滚子滚动体的最大直径的18％到22％，优选地大约20％的相同的最小高度。通过这样地构造凸缘和随之而来的滚道深度，确保了在具有尽可能小的凸缘摩擦的一个方向上承受在轴承运行时产生的高的轴向力，而在另一个方向上的较小的轴向力就通过倾斜的滚道来承受。

角接触滚子轴承的符合目的的改进方案设置的是，在安装好滚子滚动体以后将由保持架环以及多个轴向的保持架舌片组成的梳形保持架置入角接触滚子轴承。这个轴承保持架在它的保持架舌片上额外地具有多个在周向边上均匀分布的卡锁舌片，通过这些卡锁舌片可以将轴承保持架在轴向上位置固定在轴承外圈上的凸缘的内面上。这些卡锁舌片类似于滚子滚动体的滚子轴线倾斜于轴承中轴线地在保持架舌片上成型出，并且在将轴承保持架置入角接触滚子轴承中时首先朝着保持架舌片的方向弹性地变形，直到这些保持架舌片以它们的自由端部在置入轴承保持架时从圆锥滚子的大直径侧出发卡入轴承外圈上的凸缘后方。由此使得通过轴承保持架贴靠到滚子滚动体的一个端侧上而目前仅仅在一个轴向方向上位置固定的轴承保持架也在另一个轴向方向上位置固定。然而这里也要注意，使用梳形保持架作为轴承保持架不局限于这种保持架类型，因为也有可能的是，将这个轴承保持架构造成两件式的金属片铆钉保持架

此外有利的是，将具有金属护板的两个弹性体密封片在轴向在滚子滚动体两侧置入到轴承外圈的内周面中环绕的紧固槽中，并且因此密闭角接触滚子轴承，以防外界的污染物以及以防可能填入到轴承内部空间的润滑剂漏出。这种在其他的滚动轴承类型中本身已知的构造方式之所以值得注意，因为在开头被称为最接近的现有技术的角接触滚子轴承中，因为缺少用于这样的弹性体密封片的合适的紧固面以及合适的密封面，所以无法实现这样的密闭。然而在根据本发明构成的角接触滚子轴承中，通过将轴承内圈的外周面和轴承外圈的内周面的平坦的构造，存在所需的紧固面和密封面。

根据本发明，所提出的任务通过一种用于安装按照权利要求1所述的角接触滚子轴承的方法得以解决，这种方法的特征在于，角接触滚子轴承是按照一种借鉴在深沟球轴承中已知的偏心安装方法得到的偏心-枢转-安装方法进行安装的。

在这种偏心-枢转-安装方法中，在此根据权利要求2，在第一步骤中将轴承外圈在至少近乎竖直姿态中以其无凸缘的端侧向前置入到容纳部中，并且通过它的外周面上的12点钟线对着它外周面上的6点钟线的施压而在它的弹性边界内略微变成椭圆形。

然后根据权利要求3，在第二步骤中将滚子滚动体或者单独地或者作为在辅助装置中已经以蹄铁形式预先固定的滚子组以它的较大的端侧向前从轴承外圈的无凸缘构造的端侧出发填入轴承外圈的滚道中。

根据权利要求4，作为第三个步骤，然后将轴承内圈以它的无凸缘的端侧在抵靠在倾斜的平面上的情况下自动滑动地导向轴承外圈，使得轴承内圈以它的滚道的两个相互对置的点止挡到两个滚子滚动体的滚动面上的两个止挡点上。

根据权利要求5，在第四个步骤中，然后将这个轴承内圈通过因为它向倾斜的平面加速形成的离心力而围绕着在它与在滚子滚动体的止挡点之间形成的水平轴线在轴承外圈中被枢转到与之垂直的姿态中，在该姿态中，轴承内圈的凸缘至少区段式贴靠在滚子滚动体的较小的端侧上的。

根据权利要求6，紧接着在第五个步骤中将轴承内圈朝着与轴承外圈同轴的位置推移，从而在消除轴承外圈的椭圆变形的情况下，使滚子滚动体在轴承圈内在周向上均匀分布在它们的滚道中。

根据权利要求7，然后在第六个步骤中将构造成梳形保持架的轴承保持架以它的保持架舌片从具有其较小的端侧的一侧导入滚子滚动体之间并且锁止在轴承内圈上的凸缘的内面上，或者根据权利要求8从具有其较大的端侧的一侧导入，并且锁止在轴承外圈的凸缘的内面上。

根据权利要求9，然后在根据本发明所述的偏心安装方法结束时在最后一个步骤中还用润滑剂填充轴承内部空间，并且将两个弹性体密封片置入轴承外圈的内周面中环绕的紧固槽中。

最后，所提出的任务还通过一种根据权利要求10所述的用于执行所述偏心-枢转-安装方法的装置得以解决。

据此建议的是，安装装置基本上由用于保持轴承外圈的以及用来向其填充滚子滚动体的竖直的容纳部件和布置在容纳部件对面并且与之倾斜地布置的用于将轴承内圈导向轴承外圈的斜坡部分组成。

在具体的设计方案中，根据权利要求11，容纳部件优选地具有l形的轮廓横截面，其具有水平的或者几乎水平的分支和竖直的或者近乎竖直的分支。

根据权利要求12和13，根据本发明构成的安装装置此外的特征在于，水平的分支的表面构造成具有朝向竖直的分支延伸的凹型部，用以竖立地容纳用于轴承外圈的松驰的保持环，并且竖直的分支构造成具有至少接近轴承外圈的内直径大小的圆形缺口，滚动体可以穿过这个缺口被导入轴承外圈6的滚道中。

根据本发明的安装装置的一种符合目的的改进方案是，根据权利要求14，此外在竖直的分支的缺口中紧固有两个大约相互错开190°的且伸入到松驰的保持环中的止挡舌片，在它们之间可以让导向轴承外圈的滚子组位置固定在其中。

根据权利要求15，根据本发明的安装装置的另一个特征是，在竖直的分支的自由端部上，在松驰的保持环的周面的12点钟线的高度上紧固有用于产生使轴承外圈变成椭圆形的竖直压力的机构。在此例如构造成具有内螺纹的、其中以能转动运动的方式布置有调节螺钉的套筒被证明特别合适。

最后，通过权利要求16和17还建议的是，安装装置的斜坡部分具有倾斜且平坦的具有两个侧向的引导凸缘的滑轨，它们相互之间的间距大致相当于轴承内圈的外直径。这已经被证实为是有利于使轴承内圈被准确地导入轴承外圈的内直径中。滑轨的保持环侧的端部在此紧固在两个支承座上，该滑轨经由插销连接能固定在容纳部件的水平的分支的表面上，使得滑轨连同这些支承座可以从容纳部件上拆下。

总而言之，根据本发明安装的角接触滚子轴承相对于由现有技术中公知的角接触滚子轴承具有以下优点，即，尽管利用偏心-枢转-安装方法可实现的最大滚动体填充度为大约60％，但是具有相比以同样的方式安装的单列的深沟球轴承更高的承载能力，因为所使用的滚动体不再像是在轴承滚珠中那样与它们的滚道处于点接触，而是处于线接触。就可达到的承载能力而言，在此，根据本发明构造而成的角接触滚子轴承作为全新的轴承类型(例如结构系列aru(角接触滚子单元(angularrollerunit))207＝40kn)大约位于单列的深沟球轴承的承载能力(例如结构系列6207＝25.5kn)和单列的圆柱滚子轴承的承载能力(例如结构系列nup207e＝56kn)之间的中间位置。此外，通过这种与轴承圈一体式构造的凸缘不再需要单独的凸缘片，所以根据本发明安装的角接触滚子轴承总体上的特征在于安装耗费低从而用于轴承制造的总成本低。

附图说明

接下来参照附图更详尽地阐述一种角接触滚子轴承的优选实施方式以及一种用来安装这个角接触滚子轴承的方法和一种用于执行所述方法的装置。其中：

图1示出单列的角接触滚子轴承的横截面的放大示图，其具有与轴承圈一体式地构成的凸缘；

图2a、2b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第一个步骤的三维示图；

图3a、3b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第二个步骤的三维示图；

图4a、4b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第三个步骤的三维示图；

图5a、5b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第四个步骤的三维示图；

图6a、6b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第五个步骤的三维示图；

图7a、7b用俯视图和剖面图示出了根据本发明的安装方法的第六个步骤的三维示图；

图8用俯视图示出了用于执行根据本发明的安装方法的装置的三维示图。

具体实施方式

在图1中示出了单列的角接触滚子轴承1的横截面，它例如适合用于代替迄今使用的深沟球轴承用来支承机动车内燃机中的曲轴。明显可见地，这种角接触滚子轴承1由轴承内圈2和轴承外圈6组成，轴承内圈具有在其外周面3上倾斜于轴承旋转轴线al布置的内滚道4，内滚道的最小直径是通过凸缘5来限定的，轴承外圈具有在其内周面7上同样也倾斜于径向的轴承旋转轴线al布置的外滚道8，外滚道的最大直径是通过凸缘9限定的。在所述轴承圈2、6之间此外还布置了许多在它们的滚道4、8上滚动的滚子滚动体10，它们在圆周方向上通过轴承保持架11相互之间保持着均匀的间距。

此外在图1中还可以看出，轴承内圈2的外周面3和轴承外圈6的内周面7分别在滚道4、8以外至少区段式与轴承旋转轴线al同轴延伸且圆柱体地构造，并且两个轴承圈2、6的滚道4、8分别以圆锥体的形式加工到周面3、7中。在这个过程中形成的且分别单侧限定滚道4、8的凸缘5、9由此分别与轴承圈2、6一体式地构成。

同样可以从图1中看出的是，滚子滚动体10构造成圆锥滚子，它们具有优选2°的圆锥角δ，并且以优选6°的包络圆角β在它们的滚道4、8上滚动。此外，轴承内圈2的外周面3与轴承外圈6的内周面7之间的间隙s如下地确定尺寸，即，让它的尺寸的两倍大于滚动体10的最大直径dw，才能够按照接下来更详尽阐述的安装方法将滚动体10置入到向心滚动轴承1中。额外地，不仅限定轴承内圈2中的滚道4的凸缘5而且限定轴承外圈6中的滚道8的凸缘9都具有相同的最小高度hbi、hba，这个高度等于滚子滚动体10的最大直径dw的大约20％，从而可以在具有尽可能小的凸缘摩擦的一个方向上承受在轴承运行时产生的高的轴向力。

还可以在图1中看出，轴承保持架11优选地通过可以在安装完滚动体10以后置入向心滚动轴承1的梳形保持架构成。由保持架环12以及由许多轴向的保持架舌片13组成的轴承保持架11在此在它的被遮盖地示出的保持架舌片13上具有多个同样遮盖地示出的、在周向上均匀分布的并且倾斜于轴承中轴线al的卡锁舌片14，通过这些卡锁舌片可以将轴承保持架11在轴向上位置固定在轴承外圈6上的凸缘9的内面15上。

最后还可以在图1中看出，向心滚动轴承1通过两个在轴向上位于滚子滚动体10两侧的、被置入到轴承外圈6的内周面7中环绕的紧固槽16、17中的、配有金属护甲的弹性体密封片18、19被密封住，不让外界的污染物进入以及不让可能填充到轴承内部空间20的润滑剂漏出。

在图2a至7b中此外还示意性地示出了用于根据本发明的角接触滚子轴承1的安装方法的各个步骤。该安装方法基本上是一种本身作为深沟球轴承的安装方法公知的、经修改的偏心安装方法，其中，正如在图2a和2b中可以看到的那样，在第一个步骤中，轴承外圈6在至少近乎竖直的姿态中以它无凸缘的端侧21向前被置入容纳部，并且通过它的外周面22上的在图中用箭头标识的12点钟线朝向它外周面22上的6点钟线的施压而在它的弹性边界内略微变成椭圆形。

然后在图3a和3b所示的第二步骤中，滚子滚动体10或者单独地或者作为在未示出的辅助装置中已经以蹄铁形式预先固定的滚子组23以它的较大的端侧24向前从轴承外圈6的无凸缘的端侧21出发填入轴承外圈6的滚道8中。

在图4a和4b中可见的第三步骤中，然后将轴承内圈2以它的无凸缘构造的端侧25抵靠在倾斜的平面上的情况下如下地自动滑动地导向轴承外圈6，即，使得它以它的滚道4的两个相互对置的点止挡在两个滚子滚动体10的滚动面28上的两个止挡点26、27上。

在图5a和5b中所示的第四步骤中，然后将这个轴承内圈2通过因为它在向倾斜的平面上的加速而形成的离心力而围绕着在它与在滚子滚动体10上的止挡点26、27之间形成的水平轴线在轴承外圈6中被枢转到与之垂直的姿态中，在该姿态中，轴承内圈2的凸缘5至少区段式贴靠在滚子滚动体10的较小的端侧29上。

紧接着，正如可以从图6a和6b中看出的那样，在第五步骤中，将轴承内圈2移动到与轴承外圈3同轴的位置中，从而在消除轴承外圈3的椭圆变形的情况下，使滚子滚动体10在让轴承圈2、6中的滚动体10在周向上均匀分布地布置在它们的滚道4、8中。

然后在第六步骤中，正如在图7a和7b中所示的那样，将轴承保持架11以它的保持架舌片13从具有其较大的端侧的一侧导入滚子滚动体10之间，并且正如在图1中所示的那样，利用它的卡锁舌片14锁止在轴承外圈6的凸缘9的内表面内面15上。一种出于简化的原因在图中未示出的变形方案是，将构造成梳形保持架的轴承保持架11以它的保持架舌片13从具有其较大的端侧的一侧导入滚子滚动体10之间，并且利用它的卡锁鼻锁止在轴承内圈2的凸缘5的内表面内面上。

紧接着还要为轴承内部空间20填充润滑剂，并且将两个弹性体密封片18、19以同样在图1中示出的方式置入到轴承外圈6的内周面7中环绕的紧固槽16、17中。

在图8中最后还示出了用于实施根据本发明的偏心-枢转-安装方法的安装装置30。安装装置30明显可见地基本上由用于保持轴承外圈6的以及用来向其填充滚子滚动体10的竖直的容纳部件31和布置在容纳部件31对面并且与之倾斜地布置的斜坡部分32组成，经由该斜坡部分将轴承内圈6导向轴承外圈2。

此外还可以在图8中看到，容纳部件31具有l形的轮廓横截面，它具有水平的或者几乎水平的分支33和竖直的或者几乎竖直的分支34。水平的分支33的表面35在此构造成具有朝向竖直的分支34延伸的凹型部36，其用于竖立地容纳用于轴承外圈6的松弛的保持环37，而竖直的分支34构造成具有至少接近轴承外圈6的内直径大小的圆形的缺口38，滚子滚动体10可以穿过这个缺口被导入轴承外圈6的滚道8中。

此外还可以从图8中看出，在竖直的分支34的缺口38中紧固有两个大约以190°相互错开布置的并且伸入到松弛的保持环37中的止挡舌片39、40，在它们之间被导向轴承外圈6的滚子组23能位置固定在轴承外圈中。

同样在图8中可以清楚识别的是，在竖直的分支34的自由端部上，在松驰的保持环37的周面的12点钟线的高度上，紧固有用于产生使轴承外圈6变成椭圆形的竖直压力的机构，这个机构构造成具有内螺纹的套筒41，调节螺钉42以能转动运动的方式布置在这个套筒中。

最后还可以从图8中推导出，安装装置30的斜坡部分32具有倾斜且平坦的滑轨43，该滑轨具有两个侧向的引导凸缘44、45的滑轨43，它们相互之间的距离间距大致对应于轴承内圈2的外直径。滑轨43的保持环侧的端部在此紧固在两个支承座46、47上，这些支承座经由插销连接能固定在容纳部件31的水平的分支33的表面35上，使得滑轨43连同这些支承座46可以从容纳部件31上拆下。

附图标记列表

1角接触滚子轴承2810的滚动面

2轴承内圈2910的较小的端侧

32的外周面30安装装置

42的内滚道3130的容纳部件

54上的凸缘3230的斜坡部分

6轴承外圈3331的水平的分支

76的内周面3431的竖直的分支

86的外滚道3533的表面

98上的凸缘3635中的凹型部

10滚子滚动体3731的保持环

11轴承保持架3834中的缺口

1211的保持架环3938中的止挡舌片

1312的保持架舌片4038中的止挡舌片

1413的卡锁舌片4134上的套筒

159的内面4241中的调节螺钉

167中的紧固槽4332的滑轨

177中的紧固槽4443上的引导凸缘

18弹性体密封片4543上的引导凸缘

19弹性体密封片4643上的支承座

20轴承内部空间4743上的支承座

216的无凸缘的端侧al轴承旋转轴线

226的外周面δ圆锥角

23滚子组β包络圆角

2410的较大的端侧s3与7之间的间隙

252的无凸缘的端侧dw10的最大直径

2628上的止挡点hbi2上的凸缘高度

2728上的止挡点hba6上的凸缘高度