调心滚子轴承的制作方法

1.本公开涉及调心滚子轴承(self-aligning roller bearing)。


背景技术：

2.调心滚子轴承以其处理载荷高并且还可能出现轴偏转(/偏斜)的苛刻应用的能力而著称。通过使用滚子代替球，可以承受较大的载荷。此外，调心能力(即，轴承的内圈与外圈相对不对准的能力)保护轴承免受由轴偏转引起的内部应力的影响，因此，轴承的使用寿命通常不会受到此类偏转的负面影响。
3.调心滚子轴承有不同的类型，其中，最常见类型中的一种是球面滚子轴承，其包括两列对称滚子、共用的球面外圈滚道以及与轴承轴线成一定角度倾斜的两个内圈滚道，外圈滚道所在球面的中心点位于轴承轴线处。调心滚子轴承的另一示例是公知的具有两列非对称滚子的球面滚子轴承，又一示例是公知的包括一列滚子的圆环滚子轴承，其中，轴承能够适应轴偏转和轴向轴位移两者。
4.调心滚子轴承(诸如，球面滚子轴承)通常包括一个或两个保持架(例如，窗型或叉型的保持架)，用于保持介于内轴承圈与外轴承圈之间的滚子元件。此外，调心滚子轴承通常还包括引导环(/导向环)(例如，浮动的引导环)或中心固定的凸缘(/挡边)或肋，以防止未加载的滚子元件在轴向上朝向轴承的中心过多运动。通过阻止(/止动)未加载滚子的轴向运动，防止滚子在再次进入加载区时被挤压在滚道之间，导致摩擦并最终导致轴承故障。例如，浮动的引导环通常以内圈或保持架的中心为中心。
5.然而，在轴承使用期间和/或在实施公知的引导环、凸缘和/肋期间，调心滚子轴承内不同组件之间的摩擦可能导致组件磨损并且进一步导致产生噪声，诸如咔嗒噪声(rattling noise)，这对于很多应用(例如，涉及风扇和/或电梯的应用)而言是不期望的。
6.因此，为了减少由调心滚子轴承产生的噪声，还存在改进的空间。


技术实现要素：

7.因此，本公开的目的在于提供一种调心滚子轴承，该调心滚子轴承至少在一定程度上克服或改善现有技术中的至少一些缺点，或者提供一种有用的替代物。
8.该目的通过根据方案1的调心滚子轴承来实现。在所附权利要求中、在以下描述中以及在附图中阐述实施方式。
9.因此，本公开涉及一种调心滚子轴承，包括内圈、外圈以及介于内圈与外圈之间的至少一列滚子元件。所述轴承具有保持架，所述保持架包括形成为环的(ring-formed)第一保持架部分和多个分布式保持架腔格条(distributed cage pocket bars)，所述多个分布式保持架腔格条从所述第一保持架部分的轴向侧面在轴向上(/沿轴向)向外突出，从而限定用于所述滚子元件的多个保持架腔格。形成为环的第一保持架部分的所述侧面包括一个或多个突起，所述一个或多个突起适于(/被适配成)分别抵接相应的滚子元件的轴向端面的区域，所述区域至少包括所述滚子元件的径向中心。
10.因此，代替初始时使滚子元件与引导环或中心肋/凸缘相关的大表面摩擦，滚子元件首先通过在滚子元件的中心处的突起与保持架的侧面接触。这在轴承使用期间滚子元件的切向速度为零或基本为零的情况下能够使滚子元件抵接。因此，就接触表面和抵接表面的相对速度这两个方面而言，滑动接触均减少了。这样的好处是减少噪声、摩擦和组件磨损，因此潜在地延长组件寿命，并且还继而减少由于将来的磨损而产生的噪声。
11.作为一种选择，所述突起和/或所述第一保持架部分还适用于(/被适配用于)(adaptedfor)将相应的滚子元件引导到轴向位置。由于一个或多个突起和/或第一保持架部分还可以可选地适于将相应的滚子元件引导到轴向位置，因此突起和/或第一保持架部分完全可以防止滚子元件在轴向上朝向轴承的中心运动。因此，可以借助于突起和/或第一保持架部分提供对滚子元件的引导，从而消除或至少降低对通常用于在两个滚子列之间引导滚子元件的引导环、凸缘和/或肋的需求。因此，所引入的滚子轴承可以潜在地不设置有引导环、凸缘和/或肋。减少引导环或凸缘和/或肋的好处主要是使可能提供咔嗒声或由彼此摩擦而产生噪声的组件和/或表面较少。此外，提供了具有较低重量和较少组件的轴承，这使轴承更易于组装(在没有引导环的情况下)和/或制造(在肋减少的情况下)。此外，先前由引导环或中心肋使用的空间可以代替地设置有脂，从而增强轴承的润滑特性(/性质)和性能。
12.作为一种选择，所述外圈具有外圈滚道，所述外圈滚道具有等于或小于0.25ra的平均表面粗糙度。进一步作为一种选择，所述内圈具有内圈滚道，所述内圈滚道具有等于或小于0.25ra的平均表面粗糙度。滚道是滚子与(轴承)圈滚动接触的表面。
13.表面粗糙度可以有助于例如引导滚子和/或增强润滑性能，但也有助于产生噪声。ra值等于或小于0.25ra的好处是减少操作期间产生的噪声。
14.表面粗糙度(也称为表面轮廓ra)是对表面光洁度(surface finish)的度量。它是在可以被视为表面上的“纹理”的尺度(scale)上的形貌(/地形)(topography)。轮廓粗糙度(ra)可以被提取为通过一定区域的线。ra被计算为在微观上测量的峰和谷的表面的“粗糙度平均值”。表面粗糙度是对线性轮廓或区域的相对粗糙度的定量计算，以单个数值参数(ra)来表示。ra(μm)用于评估轮廓上的粗糙度幅度，即，生产过程中固有的不规则性(例如，来自切削工具(/切割工具)或磨料(abrasive grit))。
15.作为一种选择，外圈滚道具有等于或小于90μr的峰波纹度(peak waviness)。进一步作为一种选择，内圈2滚道具有等于或小于90μr的峰波纹度。
16.例如，波纹度用于描述滚子或轴承圈如何偏离其期望形状/轮廓。组件的波纹度可能是由于组件加工期间的振动、颤动(chatter)或工作偏转和/或材料中的应变所致，并促使当匹配表面偏离期望形状时产生噪声。
17.波纹度是滚子元件和滚道表面的缺陷，其在圆周的整个长度上延伸(stretched out)。换句话说，它是在制造过程期间引起的滚子、内圈(ir)和外圈(or)与理想几何形状(完美圆)的形状偏差(form deviation)。
18.波纹度可以用不同的参数和不同的单位进行测量。“峰波纹度(/峰值波纹度)(peakwaviness)”是表示与参照物(例如，标称圆)的最高偏差的度量(/测量)。波纹度还可以用指定与例如标称圆的偏差的“微米”(μm)来测量。
[0019]“波纹度长度(waviness length)”以“微弧度(micro radian)”(μr)度量(/测量)，
指定具有角度的曲线的长度。“峰波纹度长度(peak waviness length)”是用于测量具有一定角度的曲线或波浪的最大长度的参数，即，以弧度为单位。
[0020]
作为一种选择，调心滚子轴承的滚子滚道具有等于或小于80μr的峰波纹度长度。滚子滚道具有等于或小于80μr的峰波纹度长度的好处是减少操作期间产生的噪声。
[0021]
作为一种选择，调心滚子轴承是密封的滚子轴承。“密封的”轴承是指在轴承两侧具有密封件的轴承。使轴承在两侧被密封的好处是将产生的噪声控制在轴承内部，使轴承更加安静。此外，密封件还防止碎屑进入轴承内部而引起振动和噪声。
[0022]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承还包括润滑剂，诸如油或脂。密封件防止润滑剂(诸如脂或油)泄漏到外部，这具有多个好处，例如，增强轴承的润滑性能，并且防止润滑剂泄漏出去而影响周围环境和/或机械。使密封件将润滑剂(诸如脂)容纳在轴承内部的额外好处是有助于进一步减轻噪声和振动。
[0023]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承具有大于30％的脂填充水平。通常，密封的轴承可以具有高达30％的脂填充水平，以在润滑性能和降低摩擦方面取得最大的好处，同时防止由于轴承内部的压力增大和/或由于温度上升使脂膨胀而导致的在操作期间产生的“过度润滑”和/或脂泄漏。已经发现使脂填充水平大于30％有助于降低产生的噪声水平，同时将脂的泄漏保持在可接受的水平。
[0024]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承具有在35％至45％之间的脂填充水平。这在测试噪声产生并将其与脂泄漏量进行比较以达到可接受的脂泄漏水平时已经被证明是有益的间隔。脂填充水平为35％至45％的好处是可以最大程度地减少噪声产生，同时仍将脂泄漏保持在可接受的水平。
[0025]
作为一种选择，调心滚子轴承包括具有固体润滑剂颗粒的脂。已经发现，固体润滑剂颗粒可以将轴承的金属表面彼此之间的距离保持到比普通脂大的程度。使脂具有固体润滑剂颗粒的好处是减少操作期间产生的噪声。
[0026]
作为一种选择，固体润滑剂包括脂的3vol％至5vol％。作为一种选择，固体润滑剂至少部分是二硫化钼和/或石墨中的一种。作为一种选择，控制颗粒的尺寸并保持其均匀以实现较好的降噪性能。作为一种选择，石墨颗粒的尺寸在0.04mm至0.06mm之间。作为一种选择，二硫化钼颗粒的尺寸在4μm至6μm之间。
[0027]
作为一种选择，调心滚子轴承(1)是具有两列滚子元件的双列调心滚子轴承，双列调心滚子轴为诸如球面双列轴承。
[0028]
根据第二方面，该目的通过一种电梯牵引马达(elevator traction motor)来实现，所述电梯牵引马达包括根据如本文公开的调心滚子轴承的任意实施方式的调心滚子轴承。使电梯牵引马达配备有根据本公开的任意实施方式的调心滚子轴承的好处是减少噪声和振动。减少噪声和振动在电梯应用中特别重要的，因为它们位于人们也可以居住或工作的室内。此外，对于电梯应用，这特别值得赞赏的是，对电梯乘客所使用的设备的可靠性和质量产生信心。
附图说明
[0029]
下面使用附图为基础举例说明进一步的非限制性实施方式而更详细地描述本公开。
[0030]
在附图中：
[0031]
图1示出了根据本公开的实施方式的示例性轴承的三维截面图。
[0032]
图2示出了根据本公开的实施方式的保持架。
具体实施方式
[0033]
现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开的非限制性实施方式，附图中示出了本公开的当前优选的实施方式。然而，本公开可以以许多不同的形式实现，而不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0034]
在下文中，根据这里涉及调心(/自对准/自对中)(self-aligning)滚子轴承的实施方式，将公开一种改进和/或替代的调心滚子轴承。
[0035]
现在参照附图，特别是图1，图1描绘了根据本公开的实施方式的示例性调心滚子轴承1的示意性三维截面图。
[0036]
调心滚子轴承1包括内轴承圈2、外轴承圈3和介于内轴承圈2与外轴承圈3之间的至少一列41、42滚子元件4。滚子轴承1还包括保持架5，如图2中示出的，保持架5包括形成为环的第一保持架部分51和多个分布式保持架腔格条(/保持架兜孔条)(cage pocket bar)52，多个分布式保持架腔格条52从第一保持架部分51的轴向侧面6在轴向上向外突出，从而界定用于滚子元件4的多个保持架腔格7。
[0037]
作为一种选择，如在示例性图2中示出的，如本领域中已知的，保持架5还可以包括在轴向上与第一环部分51平行的形成为环的第二保持架部分53，第二保持架部分53将保持架腔格条52在轴向上的端部连接在一起。由此，第二保持架部分53有助于将滚子元件4保持在保持架腔格7内，并且还限制滚子元件4在保持架腔格7内朝向例如调心滚子轴承1外部的轴向运动。
[0038]
作为一种选择，如在示例性图1中示出的，调心滚子轴承1可以是具有两列41、42滚子元件4的双列调心滚子轴承，诸如球面双列轴承。进一步作为一种选择，球面双列轴承可以没有引导环(/导向环)、凸缘(/挡边)和/或肋。更进一步作为一种选择，调心滚子轴承1可以适于高于阈值轨道速度(threshold orbital speed)的旋转速度，在该阈值轨道速度下，滚子元件4受到超过重力的离心力的影响。
[0039]
作为一种选择，调心滚子轴承1可以具有适合于预期应用的任何尺寸。进一步作为一种选择，调心滚子轴承1可以具有直径为200mm或更小的外圈3。更进一步作为一种选择，调心滚子轴承1可以具有直径在100mm至120mm之间的内圈2。在一个示例中，轴承具有直径为200mm或更小的外圈3与直径在100mm至120mm之间的内圈2的组合。直径尺寸是指从轴承1的径向中心到相应的圈2、3的径向外表面测量的距离。
[0040]
此外，表述“滚子轴承”可以潜在地指“球面滚子轴承”和/或“球面双列轴承”。内轴承圈2可以采用被认为可行的任何尺寸，并且可以由适合于调心滚子轴承(诸如球面双列轴承)的任何公知的内圈表示，并且内轴承圈2还包括任何已知的适用材料。因此，内轴承圈2可以如在示例性图1中示出的在其径向外周包括两个在轴向上相邻的滚道，每个滚道呈截头球面的形式，其中，同一列41、42的滚子元件4可以仅在内圈2的滚道中的一个滚道上滚动。对应地，外轴承圈3可以由适合于调心滚子轴承(诸如球面双列轴承)的任何公知的外圈表示，并且还包括任何已知的适用材料。因此，如在示例性图1中示出的，外圈3可以在其径
noise)。
[0047]
例如，第一保持架部分51可以被设计为通过包括已知的引导环、凸缘和/或肋几何形状的相似性而将相应的滚子元件4驱动回到正确的轴向位置。例如，第一保持架部分51与内圈2之间的距离可以适于匹配已知的引导环、凸缘和/或肋结构，使得第一保持架部分51作为接触内圈2的第一部分，如此用作内圈居中滚子引导件。术语“正确的”轴向位置可以指“最佳的”、“期望的”和/或“可预定的”轴向位置，而表述“将相应的滚子元件引导到正确的轴向位置”可以指“至少在调心滚子轴承的使用期间将相应的滚子元件引导到正确的轴向位置”和/或“至少在滚子元件轴向移位和/或滚子元件倾斜(偏离/偏斜)期间将相应的滚子元件引导到正确的轴向位置”。
[0048]
作为一种选择，一个或多个突起8可以沿着侧面6分布，使得为每个保持架腔格7设置相应的突起8。
[0049]
突起8可以具有被认为可行的任何尺寸和/或形状，以至少在轴承1的使用期间和/或在滚子元件4轴向移位和/或滚子元件4偏斜期间与滚子元件4的端面9的区域抵接，该区域包括滚子元件4的径向中心40。类似地，滚子元件端面9的区域可以具有被认为可行的任何尺寸，例如从小于一毫米的半径直到数百毫米半径的范围，和/或从半径小于滚子元件4的半径的百分之一直到滚子元件4的半径的百分之50的范围。以类似的方式，滚子元件4的端面9(基本上垂直于滚子元件4的旋转轴线)可以采用被认为可行的任何尺寸和/或形状。根据示例，端面9可以是平坦的。作为一种选择，例如，端面可以是圆顶形(domed)、凹形等。
[0050]
表述侧“面”可以指侧“表面”，而“侧”面可以指“外”面。另一方面，根据示例，“突起”可以指“凸起(bulge)”和/或“凸块(bump)”，而“抵接”可以指“接触”。根据示例,短语“适于分别抵接”可以指“适于至少在调心滚子轴承的使用期间分别抵接”和/或“适于至少在滚子元件轴向移位和/或滚子元件倾斜(偏离/偏斜)期间分别抵接”。表达轴向端面的“区域”可以指轴向端面的“区域”、“接触区域”和/或“部分”，而端“面”可以指端“表面”。滚子元件的“径向中心”可以指滚子元件的“基本上在径向上的中心”，并且还可以指滚子元件的“轴线”和/或“旋转轴线”。
[0051]
作为一种选择，一个或多个突起8可以分别具有没有边缘的形状。由此，因为没有边缘从第一保持架部分51的侧面6突出，因此可以限制组件磨损。进一步作为一种选择，一个或多个突起8可以分别具有截头球面的形状。表述“边缘”可以指“尖锐边缘(sharpedge)”，而“截头球面(truncated sphere)”可以指“圆顶”。
[0052]
此外作为一种选择，一个或多个突起8可以分别在法线方向上超出滚子元件4的直径的至少0.5％(优选地，超出滚子直径d的至少1％)的最大伸长量。由此，突起伸长量足够大到不允许底部(即，保持架腔格7的角部)与滚子元件的端面9干涉。表述“伸长量”可以指“高度”，而根据示例，“法线方向”可以指“轴向方向”。另一方面，“轴向长度”可以指“宽度”。
[0053]
保持架5和/或一个或多个突起8的至少一部分可以由诸如钢、铸铁或黄铜的金属材料制成。作为一种选择，保持架5和/或一个或多个突起8的至少一部分可以包括聚合物材料。由此，突起8和/或保持架5整体或部分可以包括本领域已知的保持架常用的材料，诸如pa66和/或peek。附加地或替代地，保持架5和/或一个或多个突起8的至少一部分可以由合成材料和/或包括聚合物的复合材料制成。
[0054]
作为一种选择，一个或多个突起8与第一保持架部分51和/或保持架5一起可以形
成单个整体(/单个体)。由此，突起8可以与至少第一保持架部分51集成为单个件，从而能够使组件较少和/或使复杂性较小。
[0055]
作为一种选择，轴承外圈3具有外圈3滚道，该外圈3滚道具有等于或小于0.25ra的平均表面粗糙度。进一步作为一种选择，内圈2也具有内圈2滚道，该内圈2滚道具有等于或小于0.25ra的平均表面粗糙度。
[0056]
滚道是指滚子与(轴承)圈滚动接触的表面。表面粗糙度可以有助于例如引导滚子和/或增强润滑性能，但也有助于产生噪声。使ra值等于或小于0.25ra的好处是减少在操作期间产生的噪声。当在放大图下观察时，该表面粗糙度的“图案”可以是均匀分布的，例如具有来自珩磨(honing)操作的沿着滚道方向的线。作为一种选择，该图案可以是浅十字图案，从而产生较好的润滑性能。
[0057]
作为一种选择，外圈3滚道具有等于或小于90μr的峰波纹度长度(peak wavinesslength)。波纹度用于描述例如滚子4或(轴承)圈2、3如何偏离其期望形状/轮廓。在大多数应用中，轴承1组件上的波纹度会导致高振动水平。组件的波纹度可能是由于在组件的加工期间的振动、颤动或作业偏转和/或材料中的应变所致，并且促使在匹配表面偏离期望形状时产生噪声。进一步作为一种选择，内圈2滚道具有等于或小于90μr的峰波纹度长度。
[0058]
波纹度可以用不同的参数和不同的单位进行测量。“峰波纹度”是表示与参考形状(例如，标称圆)的最高偏差的度量。可以用“微米”(μm)进行测量，以指定与标称形状(例如，标称圆)的偏差。“峰波纹度长度”可以用“微弧度”(μr)进行测量，以指定具有一定角度的最大曲线的长度。使外圈3滚道的峰波纹度长度等于或小于90μr的好处是减少在操作期间产生的噪声。
[0059]
作为一种选择，调心滚子轴承1具有滚子4滚道，滚子4滚道具有等于或小于80μr的峰波纹度长度，这进一步减少在操作期间产生的噪声。
[0060]
作为一种选择，调心滚子轴承1可以是密封的滚子轴承(图1和2中未示出密封件)。“密封的”轴承1是指在轴承1的两侧具有密封件的轴承1。这将产生的噪声控制在轴承1的内部，使轴承1更安静。此外，密封件还防止碎屑进入轴承1内部而引起振动、噪声并最终导致轴承1故障。
[0061]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承1还包括润滑剂，诸如油或脂。密封件防止润滑剂泄漏到外部，这有很多好处，例如，增强轴承的润滑性能，并且防止润滑剂泄漏而影响周围环境和/或机械。使密封件将润滑剂(诸如脂)容纳在轴承内部的额外好处是脂进一步帮助减轻噪声和振动。
[0062]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承1具有大于30％的脂填充水平。通常，密封的轴承出厂时可以具有高达预先注入(/预先加脂)的30％的脂填充水平，因为这可以是轴承将需要的所有脂，因为重新润滑的间隔可能比轴承的预期寿命长。轴承中过多的脂填充体积(过度润滑)将导致旋转的轴承元件开始时搅动脂，将其推开，导致能量损失和温度升高。这可能导致滚动元件加速磨损，进而导致组件故障。
[0063]
此外，泄漏的脂可能以负面的方式影响周围的机械和/或区域。已经发现，使脂填充水平大于30％有助于降低产生的噪声水平，同时将过度润滑(/脂润滑)(greasing)和脂泄漏带来的负面影响保持在可接受的水平。
[0064]
作为一种选择，密封的调心滚子轴承1具有在35％至45％之间的脂填充水平。这在测试噪声产生并将其与脂泄漏量进行比较以达到可接受的脂泄漏水平时已经被证明是有益的间隔。使脂填充水平为35％至45％的好处是可以最大程度地减少噪声产生，同时对于各种规格都仍将脂泄漏保持在可接受的水平。在一个示例中，当在轴承1的径向中心与圈2、3的径向外表面之间测量时，轴承具有直径为200mm或更小的外圈3与直径在100mm至120mm之间的内圈2的组合。进一步作为一种选择，脂填充水平在37％至43％之间。更进一步作为一种选择，脂填充水平为39％至41％。更进一步作为一种选择，脂填充水平为大约40％。
[0065]
作为一种选择，调心滚子轴承1包括具有固体润滑剂颗粒的脂(未示出)。已经发现，固体润滑剂颗粒将轴承的金属表面彼此之间的距离保持到比普通脂大的程度。使脂具有固体润滑剂颗粒的好处是减少操作期间产生的噪声。
[0066]
作为一种选择，固体润滑剂包括脂的3vol％至5vol％。进一步作为一种选择，固体润滑剂至少部分是二硫化钼和/或石墨中的一种。作为一种选择，控制颗粒的尺寸并保持其均匀以实现较好的降噪性能。进一步作为一种选择，石墨颗粒的尺寸在0.04mm至0.06mm之间。更进一步作为一种选择，二硫化钼颗粒的尺寸在4μm至6μm之间。在实施方式的另一示例中，脂包含大约2％的大约为0.05mm的石墨颗粒和大约2％的大约为4μm至6μm的二硫化钼(mos
2 d50)颗粒。
[0067]
调心滚子轴承1可以是电梯牵引马达(elevator traction motor)的一部分。使电梯牵引马达配备有根据本公开的任意实施方式的调心滚子轴承1的好处是减少噪声和振动。减少噪声和振动在电梯应用中尤为重要，因为它们位于人们也可以居住或工作的室内。此外，对于电梯应用，这特别值得赞赏的是，对电梯乘客所使用的设备的可靠性和质量产生信心。
[0068]
作为一种选择，参照iso 5753中的iso游隙等级(clearance class)，调心滚子轴承1具有在“n组”的下半部与“2组”的上半部内的径向游隙。这进一步紧固组件并减少噪声和振动。
[0069]
本领域技术人员意识到，本公开绝不限于上述优选实施方式。相反，在所附权利要求的范围内可以进行许多修改和变化。此外，应注意，附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，某些特征的尺寸可能已经放大。相反，重点放在说明本文的实施方式的原理上。另外，在权利要求中，单词“包括”不排出其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。