具有一体安装结构的改进的轴承内圈的制作方法

1.本发明涉及轴承，更具体地涉及用于滚动轴承的轴承内圈。


背景技术：

2.滚动轴承大体上包括安装在轴或内构件上的内圈、安装在外壳或外构件内的外圈、以及安装在内圈和外圈之间并且可旋转地接合在内圈和外圈之间的多个滚动元件。通常，内圈通过过盈配合或压配合安装在轴上，这需要对轴外表面进行相对精确的加工才能正确安装。然而，在希望避免这种轴加工的应用中，例如为了降低成本，内圈可以通过一体式安装方式安装在轴上，也就是配有轴承的安装方法。通常，这种一体式安装方式包括形成在轴承内圈上的安装爪或凸片以及用于将爪/凸片固定到轴外表面上的锁环。


技术实现要素：

3.一方面，本发明是一种用于轴承的内圈组件，所述轴承将轴与外部构件可旋转地联接，所述轴可绕中心轴线旋转。内圈组件包括轴承环形体，其可围绕所述轴配置，并具有中心线、相反的第一和第二轴向端、外周向表面、从外表面径向向内延伸并提供轴承内圈的环形槽。多个带槽开口从第一轴向端轴向向内延伸并围绕中心线在周向方向上隔开，以限定多个弧形安装凸片。每每个安装凸片具有与环形体的其余部分成一体的内端和相反的自由外端。环形锁环围绕多个安装凸片配置，并配置成将凸片夹持抵靠到所述轴的外表面，以便相对于轴中心轴线径向且轴向地保持内圈。当内圈与轴分离时，该锁环通过保持突出部和保持构件中的至少一个而被保持在内圈环形体上，所述保持突出部从安装凸片之一的外端径向向外延伸并与该锁环接合，该保持构件与该锁环可动地联接并从该锁环径向向内突出，且与安装凸片之一接合。
4.在另一方面，本发明又是一用于轴承的内圈组件，所述轴承组件将轴与外部构件可旋转地联接，所述轴可绕中心轴线旋转。内圈组件包括环形体，其可可围绕所述轴配置，并具有中心线、相反的第一和第二轴向端、外周向表面、从外表面向内延伸并提供轴承内圈的环形槽。多个带槽开口从第一轴向端轴向向内延伸并围绕中心线在周向方向上隔开，以限定多个弧形安装凸片。每个安装凸片具有与环形体的其余部分成一体的内端和相反的自由外端。锁环包括围绕所述多个安装凸片配置的环形体，该环形体包括具有内径的内周向表面、外周向表面、限定间隔开的第一和第二周向端的间隙。螺纹杆延伸穿过第一和第二周向端，使得螺纹杆在第一角方向上的旋转使第一和第二周向端大体上朝向彼此移动，以减小环形体内径并将多个安装凸片压紧成与所述轴接合，环形体外周向表面具有平坦的表面部分，其中心相对于间隙围绕中心线间隔约一百八十度(180
°
)，以增加锁环围绕轴中心轴线的动态平衡。
5.在更进一步方面，本发明又是用于轴承组件的内圈组件，所述轴承将轴与外部构件可旋转地联接，所述轴可绕中心轴线旋转。内圈组件包括环形体，其可围绕所述轴配置，并具有中心线、相反的第一和第二轴向端、外周向表面、从外表面径向向内延伸并提供轴承
内圈的环形槽。多个带槽开口从第一轴向端轴向向内延伸并围绕中心线在周向上隔开，以限定多个弧形安装凸片，每个带槽开口部分地由弯曲内端表面界定。每个安装凸片具有与环形体的其余部分成一体的轴向内端、自由的外轴向端和外周向表面。每个凸片的外表面具有在安装凸片内端处的圆角部分、从凸片外端轴向向内延伸的圆柱形部分和在圆角表面部分与圆柱形表面部分之间延伸并限定凹槽的倾斜部分。此外，环形锁环围绕多个安装凸片配置并且配置成将凸片夹持抵靠所述轴的外表面，从而相对于轴中心轴线径向且轴向地保持内圈。
附图说明
6.结合附图阅读时，将更好地理解上述概述以及对本发明优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在附图中展示了目前优选的实施例，它们是图解的。然而，应当理解，本发明不限于所示的精确配置和方法。在附图中：
7.图1是包含根据本发明的内圈组件的轴承的立体图；
8.图2是具有本发明的内圈组件的轴承的上部轴向的局部剖视图，显示为已安装在轴上并在外部构件内；
9.图3是图2中部分的局部放大剖视图；
10.图4是内圈组件的立体图；
11.图5是内圈组件的正视图；
12.图6是内圈组件的轴承环形体的立体图；
13.图7是轴承环形体的轴向剖视图；
14.图8是内圈组件的锁环的立体图；
15.图9是锁环的局部正视图；
16.图10是图9的上部的局部放大图；
17.图11是锁环下部部分的轴向局部剖视图，显示了第一结构的保持件；
18.图12是锁环下部部分的轴向局部剖视图，显示了第二结构的保持件；
19.图13是轴承环形体的轴向局部剖视图，显示了第一结构的带槽开口；
20.图14是轴承环形体的轴向局部剖视图，显示了第二结构的带槽开口；
21.图15是安装凸片的轴向局部放大剖视图；和
22.图16是安装凸片的另一个轴向局部放大剖视图。
具体实施方式
23.在以下描述中使用某些术语只是为了方便而不是限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别是指朝向和远离所描述元件的指定中心线或几何中心的方向，具体含义从说明书的上下文中可以理解。此外，如本文所使用的，词语“连接”和“联接”分别旨在包括两个构件之间没有任何其他构件插入其间的直接连接以及其中一个或多个其他构件插入其间的构件之间的间接连接。术语包括上述具体提及的词语、其派生词以及具有类似含义的词语。
24.现在详细参考附图，其中相同的数字用于自始至终指示相同的构件，在图1-16中示出了一种用于轴承1的内圈组件10，其优选地包括配置在内圈10周围的外圈2和配置在内圈组件10和外圈2之间的如图2所示的多个滚动元件3。轴承1将轴4与诸如外壳的外部构件5
可旋转地联接，轴4可围绕中心轴线ac旋转。内圈组件10大体上包括：轴承环形体12，其可配置在轴4周围；和环形锁环14，其可配置在环形体12的一部分周围并配置成将环形体12径向且轴向地保持在轴4上。通过这种一体式安装结构，轴承内圈组件10可以容易地安装在轴4上，而无需对轴外表面4a进行精密加工。
25.更具体地，环形体12具有中心线13、相反的第一和第二轴向端12a、12b、限定用于接收轴4的中心孔17的内周向表面16和相反的外周向表面18。环形槽20从外表面18向内延伸并提供用于容纳滚动元件3的轴承内圈22。多个带槽的开口24从环形体12的第一轴向端12a轴向向内延伸并且周向围绕中心线13间隔开以限定多个弧形的安装凸片(mounting tab)26。每个安装凸片26具有与环形体12的其余部分成一体的内端26a和在环形体第一轴向端12a处的相反自由外端26b。
26.此外，如图2和图3所示，环形锁环14配置在多个安装凸片26周围，并配置成将凸片26夹靠到轴4的外表面4a。安装凸片26的这种夹持能相对于轴中心轴线ac的径向且轴向地保持内圈环形体12。锁环14优选地包括具有中心线31的环形体30、第一和第二轴向端30a、30b、具有内径idc的内周向表面32和外周向表面34。环形体30具有间隙gc，其分别限定了间隔开的第一和第二周向端36a、36b，即间隙gc在第一和第二轴向端30a、30b之间沿轴向延伸并且在内周向表面和外周向表面32、34之间沿径向延伸，以形成周向间隔开的或“沿周向的”端部36a、36b。优选地，环形体30具有在未弯曲状态下(即在夹持在凸片26上之前)的内径idc，其尺寸被确定为使得锁环14围绕多个安装凸片26组装成“线对线配合(line to line fit)”，正如在工程公差中众所周知的那样，原因如下所述。
27.此外，螺纹杆38延伸穿过第一和第二周向端36a、36b，并且锁环14被配置成使得螺纹杆的旋转“关闭”间隙gc并且将锁环14夹持在安装凸片26周围，即具有夹紧力fc(图3)。具体地，如图10所示，螺纹开口40形成在第一周向端36a中,通孔42形成在第二周向端36b中，开口40和通孔42相对于锁环中心线31大致对齐并大致切向地延伸。螺纹杆38延伸穿过通孔42并进入螺纹开口40中并且具有顶靠肩部表面43(其围绕通孔42)的头部39。利用这种结构，螺纹杆38在第一角方向a1(图4)上的旋转使环形体36的第一和第二端36a、36b大体上朝向彼此移动，这减小了环形体内径idc的尺寸(图9)。如图3所示，环形体内径idc的这种减小导致锁环14将多个安装凸片26压紧或夹紧成与轴4接合。此外，螺纹开口40和通孔42布置成使得用于使螺纹杆38沿第一方向a1旋转的扭矩趋于将锁环环形体30的下部朝向环形体12的中心cb向内偏压并且抵靠在环形体12的径向止动表面81的下部，这有利于内圈组件10在轴4上的安装。
28.通过以上描述的基本结构，本发明的内圈组件10相对于先前已知的内圈组件具有许多改进，例如如下。内圈组件10设有至少一个、优选两个结构特征，用于在内圈组件10与轴4分离时，即在运输过程中和组装前，将锁环14保持在环形体12上。此外，锁环14的形成使得环形体30围绕中心线31的质量分布更均匀，从而优化了内圈组件10的动态平衡，并且还增加了施加在安装凸片26上的夹紧力。此外，内圈组件10的环形体12的形成减少了应力集中，特别是通过改进安装凸片26的结构。本发明的内圈组件10的这些改进和其他改进将在下面更详细地解释。
29.参考图3-图6和图11-图12，如上所述，内圈组件10优选地具有两个结构特征，用于当内圈组件10与轴4分离时，即当内圈组件10处于未安装或“拆卸”状态时，保持围绕环形体
30配置的锁环14。首先，至少一个并且优选地所有的安装凸片26每个都具有从每个凸片26的外轴向端26b沿径向向外延伸的突出部50。每个突出部50可抵靠锁环14配置或与锁环14接合，以将锁环14保持在内圈组件10上。更具体地，每个保持突出部50的尺寸设计成，允许锁环14在将锁环14安装到环形体12上期间在多个突出部50上沿轴向移动，除非突出部50是在锁环14安装到环形体12周围的形成的，如下所述。也就是说，每个突出部50具有有限的径向高度或范围，这样，随着安装凸片26的轻微向内弯曲和环形体30的倾斜或翘起，锁环14的内表面32能够经过所有的突出部50，以围绕多个安装凸片26配置。
30.同时，每个突出部50的尺寸也设计成与环形体30的第一或外轴向端30a接合，以将锁环14保持在环形体12上。换言之，突出部50具有足够的径向长度/高度以共同地保持锁环14，使得锁环14一旦安装在安装凸片26附近就不会沿轴向移位离开安装凸片26。然而，每个突出部50的径向高度/长度优选地小于形成在环形体30的内端30b上的倒角30e的径向高度，以使锁环14在组装期间能够朝安装凸片26径向向内偏转。此外，每个突出部50可以预先形成为锻造或机加工的突出部，或者可以在将锁环14组装到安装凸片26上之后形成，例如通过铆接或以其他方式将凸片26的材料的一部分分裂。如图5所示，优选地，每个突出部50通常是金字塔形的并且通常位于每个安装凸片外端26b的中央。或者如图3所示，每个突出部50可由形成在每个安装凸片26的外端26a处的弧形径向开口51提供。但是，保持突出部50可以具有任何其他合适的形状，或者内圈组件10可以没有任何保持突出部形成，使得锁环14仅由如下所述的可动保持构件56保持。
31.参考图11-图12所示，内圈组件10可以附加地或替代地包括保持构件56，该保持构件56可动地与锁环14联接并且从锁环14沿径向向内突出。保持构件56与安装凸片26之一接合或可接合，优选地与安装凸片26之一的凹槽58接合，从而保持围绕环形体12配置的锁环14。更具体地，内圈环形体12的每个安装凸片26具有带凹槽58的外表面27，如下文详细描述，并且保持构件56从环形体30的内周向表面32沿径向向内延伸。保持构件56具有内径向端56a，该内径向端56a可配置在安装凸片26之一的凹槽58内，以将锁环14保持在环形体12上。
32.优选地，锁环14具有径向通道60，该径向通道60在锁环内周向表面32上具有开口62，开口62可以是如图11所示的盲孔64，也可以是如图12所示的通孔66。保持构件56配置在通道60内并延伸穿过通道开口62。此外，弹簧68配置在通道60内并将保持56沿径向向内偏压向一个安装凸片26，即被定位为在通道60下方延伸的安装凸片26。
33.保持构件56优选地是球体或“球”57，其具有径向内部部分57a，该径向内部部分57a配置在锁环14的外部并且在安装凸片凹槽58内。弹簧64被压在球57和盲孔64的内端64a之间或在球57和封闭通孔66的螺纹杆67之间。尽管优选地通过球57形成，但是保持构件56可以以任何其他合适的方式形成，例如以可滑动地配置在通道60内的阶梯销(未图示)构成。此外，锁环14可以替代地形成为不具有任何可移动的保持构件，并且可以替代地仅通过安装凸片26上的突出部分50而被保持在环形体12上。
34.现在参考图9和图10，如上所述，锁环14优选地以具有可调节间隙gc的环形体30、螺纹开口40和通孔42构成。为了提供台肩表面43和用于杆头部39的空间，在通孔42附近还形成沉孔44，并且开口40在攻丝之前的钻孔期间在螺纹开口40附近形成部分“导入”开口46。这样，间隙gc、螺纹开口40和孔42、44、46各自减小了在大致以间隙gc为中心的环形体30
的部分中的质量或重量，这没有被螺纹杆38的质量补偿。这样，锁环14的质心(未图示)偏离环形体30的中心线31，因此偏离轴中心轴线ac。因此，内圈组件10在轴4旋转期间动力不平衡，这可能导致在内圈组件10的部分内的振动或应力过大或应变过大。
35.因此，为了改善本发明内圈组件10的动力特性，锁环14的环形体30优选地形成为在环形体外周向表面34中具有平坦表面部分70。这种平坦表面部分70通过从实心环形体30去除一圆形节段而形成，并且具有如图9所示的在相对端70a、70b之间的长度lf和中心cf。平坦表面部分70的中心cf与环形体间隙gc间隔大约一百八十度(180
°
)，这样定位用以抵消间隙gc区域中的材料损失或质量减少。此外，平坦表面70的长度lf被选择为从环形体30去除足够量的材料以抵消在间隙gc的区域中去除的材料的影响，从而使得具有平坦表面70的环形体30的质心(未图示)通常位于中心线31上。因此，平面70用于增加锁环14围绕轴中心轴线ac的动态平衡。
36.此外，通过将锁环14的环形体30形成为具有平坦表面部分70，在安装凸片26的挤压过程中增加了锁环14的柔性。具体地，提供平坦表面部分70了形成环形体30的两个弧形部分30c、30d，每个弧形部分分别在平坦部分70的一个端部70a、70b和环形体30的分开的周向端36a、36b之一之间延伸。当螺纹杆38使周向端36a、36b朝向彼此移动时，环形体30的这些弧形部分30c、30d趋向于围绕平坦部分70的端部70a、70b并朝向环形体中心线31枢转，这增加了由环形体30施加在安装凸片26上的夹紧力fc。而且，由于锁环14的内周向表面32和安装凸片26的外表面27之间的线对线配合，将安装凸片26夹持到轴4所需的螺纹杆38的旋转量减小并且施加在凸片26上的夹紧力fc的合力会潜在地增加。
37.参考图3和图13-图16，如上所述，内圈组件10的环形体12，特别是其安装凸片26，优选地形成以减少应力集中并因此减少组件10的断裂或其他形式的失效。首先，环形体12中的每个带槽开口24优选地部分地由弯曲内端表面72界定，该弯曲内端表面72每个都与两个安装凸片26的可弯曲内端26a相邻。具体地，每个带槽开口24由面对的第一和第二侧表面74、76限定，每个侧表面74、76从环形体的第一轴向端12a轴向向内延伸，并且弯曲端表面72在第一和第二侧表面74、76的内端74a、76a之间延伸并连接第一和第二侧表面74、76的内端74a、76a。通常，这种带槽的开口具有“平坦”端面，该端面垂直于侧表面延伸并产生拐角，这导致相邻凸片弯曲期间的应力集中。优选地，弯曲端面72是部分圆形的，如图13和图14所示，并且可以比如图14所示的侧表面74、76之间的间距更宽地沿周向方向延伸。然而，每个弯曲端面72可以具有任何其他合适的形状，例如部分椭圆形等。
38.接下来，每个安装凸片26优选地形成为具有外周向表面27，外周向表面具有在凸片内端26a处的圆角部分80、从凸片外端26b轴向向内延伸的圆柱形部分82以及在圆角部分80和圆柱形部分82之间延伸的倾斜部分84。圆角部分80和倾斜部分82限定了用于接收环形体保持构件56的凸片凹槽58，如上所述，凹槽58具有最内点pi，其从圆柱形部分84以如下所述的偏移距离do(图16)径向向内偏移。通过这种安装凸片结构，锁环14的内表面32靠着所有安装凸片26的圆柱形表面82并围绕其配置，环形体30的第二内端30b优选地靠着环形体12的径向止动面81配置，该止动面81形成在凹面部分80的径向外侧，如图3所示。
39.因此，通过分别形成圆角和倾斜部分80、84而产生的材料减少增加了安装凸片26的灵活性。这样，每个安装凸片26在圆角部分80处相对于内圈环形体12的其余部分通常可以悬臂梁的方式径向地弯曲，从而使安装凸片26能够在被锁环14夹紧期间向内偏转。如图
16所示，为了进一步增加安装凸片26的灵活性，每个凸片圆柱形部分82的外径od
t
小于内圈环形体12的其余部分的外径odb。
40.为了减少每个安装凸片26的内端26a处的应力集中，圆角部分80优选地形成为具有在轴承环形体12的其余部分和倾斜部分之间延伸的相当大的半径r
rs
，而没有会集中应力的任何接头或中断部分。优选地，半径r
rs
至少约为凹槽58的偏移距离do的一半，并且最优选地约等于偏移距离do，如图16所示。此外，倾斜表面部分84和圆柱形表面部分82之间的过渡部分消除了凹槽58和用于承受来自锁环14的夹紧力fc的凸片表面82之间的锋利边缘或肩部。因此，通过圆角部分80的大半径r
rs
和过渡到圆柱形表面部分82而没有任何锋利边缘的倾斜表面部分84，每个安装凸片26内的应力集中通常被消除或至少大幅减少。
41.以上参照附图详细描述了本发明的代表性非限制性示例。该详细描述仅旨在使本领域技术人员懂得用于实践本发明的优选方面的更多细节，而不旨在限制本发明的范围。
42.此外，以上详细描述中公开的特征和步骤的组合对于在最广泛的意义上实施本发明可以不是必需的，而仅仅是具体描述本发明的代表性示例。此外，上述代表性示例的各种特征以及下面的各种独立和从属权利要求可以以未具体和明确列举的方式组合以提供本发明的其他有用的实施例。
43.说明书和/或权利要求中公开的所有特征旨在为了原始书面公开的目的以及为了限制权利要求保护的主题而分别独立地公开，与在实施例和/或权利要求中特征的组成无关。此外，实体组的所有数值范围或显示旨在公开每个可能的中间值或中间实体，以用于原始书面公开的目的，以及用于限制权利要求保护的主题。本发明不限于上述实施例，并且可以在所附权利要求的范围内变化。