專利名稱：具有保險(xiǎn)軸承的軸承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的軸承裝置。
背景技術(shù)：
在實(shí)踐中已知軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承軸的軸承裝置，在此該軸承裝置具有保險(xiǎn)軸承，該保險(xiǎn)軸承在軸承失效時(shí)接納軸，從而軸能夠在保險(xiǎn)軸承中減速停止。在軸承裝置正常工作時(shí)，保險(xiǎn)軸承的面向軸的軸承環(huán)距軸一定距離并且不受機(jī)械載荷。如果保險(xiǎn)軸承構(gòu)造為滾動(dòng)軸承或者保險(xiǎn)軸承包括至少一個(gè)滾動(dòng)軸承，那么滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)軸承排不被機(jī)械預(yù)緊或被附加的彈簧機(jī)構(gòu)僅稍微機(jī)械預(yù)緊。已知例如具有磁性軸承和保險(xiǎn)軸承的軸承裝置，所述保險(xiǎn)軸承在電力故障時(shí)接納支承在磁性軸承中的軸。在軸撞上時(shí)在保險(xiǎn)軸承中產(chǎn)生很高的力和加速度。特別是，當(dāng)保險(xiǎn)軸承由滾動(dòng)軸承構(gòu)成并且具有至少一排滾動(dòng)體時(shí)，產(chǎn)生保險(xiǎn)軸承暫時(shí)失效的危險(xiǎn)，這是因?yàn)闈L動(dòng)體承受很高的初始加速度并且由于對(duì)滾動(dòng)體沒有或僅較低地機(jī)械預(yù)緊而發(fā)生打滑，該打滑既伴隨滾動(dòng)體的損壞也伴隨保險(xiǎn)軸承的軸承環(huán)的損壞，以至于通常僅一次操作后就必須更換保險(xiǎn)軸承。在實(shí)踐中常常發(fā)生下述情況，即:軸相對(duì)于保險(xiǎn)軸承的面向軸的軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線成角度地出現(xiàn)到軸承環(huán)上。同樣發(fā)生下述情況，即:軸不僅相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線傾斜，而且也彎曲地進(jìn)入保險(xiǎn)軸承中。對(duì)此的原因可以是時(shí)間延遲地釋放軸承中的軸或者軸承的多個(gè)子軸承中的僅一個(gè)子軸承失效。由于軸的傾斜或撓曲，保險(xiǎn)軸承的接納軸的軸承環(huán)的一個(gè)部段承受高的力作用，而軸承環(huán)的其它部段僅承受低的力作用。特別是在構(gòu)造為多排滾動(dòng)軸承的保險(xiǎn)軸承中，一個(gè)滾動(dòng)體排承受導(dǎo)致打滑的大載荷，而其它滾動(dòng)體排不承受載荷。如果保險(xiǎn)軸承具有兩個(gè)相鄰的、彼此貼靠的滾動(dòng)軸承，那么兩個(gè)滾動(dòng)軸承中的一個(gè)受到較強(qiáng)地載荷，并且另一個(gè)僅受到較低地載荷。在這兩種情況下都會(huì)在保險(xiǎn)軸承中發(fā)生高度磨損，保險(xiǎn)軸承可能在僅一次使用后就必須被更換。DE 602 09 752 T2說明了一種具有磁性軸承以及保險(xiǎn)軸承的軸承裝置，其中，保險(xiǎn)軸承具有兩個(gè)軸向相鄰的、以其端面相互貼靠的、機(jī)械預(yù)緊的角接觸球軸承。除了在滾動(dòng)軸承中常見的靠近端面的棱邊倒圓部以外，保險(xiǎn)軸承的兩段式軸承環(huán)的面向軸的兩段式周面構(gòu)造為圓柱形并且具有平行于兩個(gè)角接觸球軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的直的輪廓。如果軸相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線傾斜或彎曲地進(jìn)入保險(xiǎn)軸承，那么兩個(gè)角接觸球軸承不均勻地受到載荷，此時(shí)在兩個(gè)角接觸球軸承之一中產(chǎn)生特別強(qiáng)的打滑。因此保險(xiǎn)軸承僅具有縮短的使用壽命。DE 197 29 450 C2說明了一種用于將轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在軸承中的軸承裝置，其中，將兩個(gè)構(gòu)造為單排式球軸承的滾動(dòng)軸承設(shè)置為保險(xiǎn)軸承。保險(xiǎn)軸承的相應(yīng)的面向轉(zhuǎn)子軸的軸承環(huán)除了在通到端面的過渡部上的常見棱邊倒圓部以外還具有圓柱形的周面，該周面帶有基本上直的、平行于軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線延伸的輪廓。如果軸傾斜或彎曲地進(jìn)入到兩個(gè)球軸承之一中，那么球軸承不均勻地受到載荷并且其使用壽命明顯縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，在開頭描述的軸承裝置中延長(zhǎng)保險(xiǎn)軸承的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明，所述目的根據(jù)開頭提及的軸承裝置的保險(xiǎn)軸承的權(quán)利要求如下實(shí)現(xiàn)，即:保險(xiǎn)軸承的面向軸的軸承環(huán)包括具有面向軸的凸出輪廓的周面。在此，除了軸承環(huán)的可能存在的棱邊倒圓部以外，還設(shè)有凸出輪廓，其中，棱邊倒圓部?jī)H具有沿軸向方向的很小的延伸長(zhǎng)度(小于約10%)，然而，除了棱邊倒圓部以外，凸出輪廓在軸承環(huán)的多于約20%的軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。在此，所述輪廓的凸形相對(duì)于假想的圓柱形參照面設(shè)置，其中，假定圓柱形參照面圍繞軸承環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱。在保險(xiǎn)軸承的面向軸的軸承環(huán)中的凸出輪廓提供軸的規(guī)定的、能夠設(shè)定到相應(yīng)的軸承裝置上的撞擊點(diǎn)。由于輪廓的凸形，該撞擊點(diǎn)位于軸承環(huán)的兩個(gè)端面之間，例如在軸承環(huán)的兩個(gè)端面之間的中心處。在此，在軸撞擊時(shí)產(chǎn)生的力盡可能均勻地分布在整個(gè)軸承環(huán)上并且能夠由保險(xiǎn)軸承總體上更好地接收。由此減少打滑并提高保險(xiǎn)軸承的預(yù)計(jì)使用壽命O如果面向軸的軸承環(huán)構(gòu)造為單排式滾動(dòng)軸承的軸承環(huán)，那么在軸撞擊時(shí)所產(chǎn)生的力在滾動(dòng)體的滾道附近作用并且因此尤其是沿徑向方向作用，以至于抑制軸向力分量。如果在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中將面向軸的軸承環(huán)構(gòu)造為至少雙排的滾動(dòng)軸承的共用軸承環(huán)，那么由軸承環(huán)接收的力盡可能均勻地分布到該保險(xiǎn)軸承的至少兩排上。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)的輪廓具有圓柱形部段，所述圓柱形部段在軸承環(huán)的最多約80%的軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。在此，圓柱形部段允許在更大的面上支承落到保險(xiǎn)軸承中的軸。在此，所述輪廓的圓柱形部段相對(duì)于在上面定義的圓柱形參照面朝向軸移動(dòng)地設(shè)置。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)的輪廓具有至少一個(gè)錐形部段。在此，所述錐形部段與所述圓柱形參照面成小于約15°、尤其是約5°的角。當(dāng)通過圓柱形部段和兩個(gè)鄰接端面的部段的軸向延伸長(zhǎng)度的中心三分之一構(gòu)造為錐形的、朝向端面變寬的部段時(shí)，獲得一個(gè)特別優(yōu)選的輪廓，其中，兩個(gè)錐形部段具有相同的軸向延伸長(zhǎng)度并且相對(duì)于圓柱形參照面分別具有約5°的角。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)的輪廓具有彎曲部段。由于彎曲部，在軸撞擊時(shí)所產(chǎn)生的力更好地分布在軸承環(huán)上。在構(gòu)造面向軸的凸出輪廓的彎曲部段的彎曲部方面，優(yōu)選如下規(guī)定，彎曲部的變化曲線至少部分地通過多項(xiàng)式、尤其是通過二次函數(shù)給定?？商娲鼗蛘呦鄬?duì)于第二彎曲部段補(bǔ)充地，在構(gòu)造彎曲部方面優(yōu)選如下規(guī)定，彎曲部的變化曲線通過錐形截面、尤其是通過圓弧段或橢圓段給定。根據(jù)保險(xiǎn)軸承需對(duì)于哪種工作情況最優(yōu)地設(shè)計(jì)，還能夠設(shè)置彎曲部的雙曲線形或拋物線形的變化曲線。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)構(gòu)造為關(guān)于軸向中分面鏡像對(duì)稱的。對(duì)此可替代地，能夠優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)構(gòu)造為關(guān)于軸向中分面非對(duì)稱的。由于非對(duì)稱性，能夠考慮下述情況，即:軸的傾斜部或彎曲部常常具有典型的角度，從而力能夠均勻地分布在軸承環(huán)上。 軸承環(huán)的周面的面向軸的凸出輪廓能夠基于具有直的橫截面輪廓的圓柱形周面通過材料去除而制成。
優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)的輪廓通過附加的覆層構(gòu)成。所述覆層例如能夠以濕法化學(xué)的方式施加到之前的圓柱形周面上，其中，所述覆層的厚度沿軸向方向變化，從而構(gòu)成所述凸出輪廓。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的軸承環(huán)的輪廓通過附加的構(gòu)件構(gòu)成。該附加的構(gòu)件例如能夠是薄壁的套筒，所述套筒的圓柱形外周面例如借助于壓配合固定在軸承環(huán)的圓柱形內(nèi)周面上，其中，所述套筒的內(nèi)周面具有所期望的凸出輪廓。這種套筒能夠簡(jiǎn)單地制造為金屬板件。優(yōu)選如下規(guī)定，面向軸的凸出輪廓沿著軸承環(huán)的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度延伸。在端面附近能夠用凸出輪廓替代常見的棱邊倒圓部或者過渡到棱邊倒圓部中。其它優(yōu)點(diǎn)和特征由從屬權(quán)利要求以及以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例連同本發(fā)明的變形方案的說明中獲得。


下面參考附圖詳細(xì)說明和解釋本發(fā)明。圖1部分地示出根據(jù)本發(fā)明的軸承裝置的一個(gè)實(shí)施例的局部剖開的視圖；以及圖2示出在圖1中示出的實(shí)施例的四個(gè)變形方案的子圖a)到d)。
具體實(shí)施例方式圖1示出軸承裝置，其包括沒有圖示出的軸，該軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在軸承、即磁性軸承中。該軸承裝置還具有保險(xiǎn)軸承I，該保險(xiǎn)軸承構(gòu)造為雙排式的角接觸球軸承，其中，所示出的保險(xiǎn)軸承I必要時(shí)連同至少一個(gè)另外的保險(xiǎn)軸承一起在磁性軸承失效時(shí)接納軸。保險(xiǎn)軸承I具有面向軸的軸承環(huán)2、即滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)，該內(nèi)環(huán)具有內(nèi)周面3，該內(nèi)周面具有在截面中可見的面向軸的凸出輪廓4。由于凸出輪廓4，切線不再如在圓柱形內(nèi)周面中的情況那樣為直線形的，而是朝向軸凸出。在軸承裝置正常工作中，當(dāng)軸支承在磁性軸承中時(shí)，凸出輪廓4距軸的周面一定距離。當(dāng)磁性軸承失效或被斷路時(shí)，軸才與凸出輪廓4接觸。凸出輪廓4包括圓柱形部段5，該圓柱形部段設(shè)置在軸承環(huán)2的兩個(gè)端面6、7之間的中心。在圓柱形部段5的區(qū)域中，切線是直線形的。圓柱形部段在軸承環(huán)2的約60%的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度上延伸，即在兩個(gè)端面6、7的沿軸承環(huán)2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向測(cè)量的距離的約60%上延伸。在所示出的實(shí)施例的一個(gè)變形方案中，圓柱形部段4能夠在軸承環(huán)2的約80%的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度上延伸，但不在低于約40%的軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。凸出輪廓4還具有第一錐形部段8以及第二錐形部段9，其中，兩個(gè)錐形部段8、9中的每一個(gè)沿著內(nèi)周面3上的棱邊10、11鄰接圓柱形部段5。在錐形部段的區(qū)域中，內(nèi)周面的內(nèi)直徑朝向端面6、7線性增大。兩個(gè)錐形部段8、9共同在軸承環(huán)2的約35%的軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。相對(duì)于例如通過圓柱形部段5給定的圓柱形參照面，兩個(gè)錐形部段8、9中的每一個(gè)成約5°的角12，如在圖1中對(duì)于第一錐形部段8所示。在周面3的在兩個(gè)端面6、7處的棱邊上的兩個(gè)棱邊倒圓部13、14不是凸出輪廓4的部分。棱邊倒圓部13、14與鄰接的錐形部段8、9構(gòu)成棱邊15、16。棱邊倒圓部13、14共同在軸承環(huán)2的總共約5%的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度上延伸，從而面向軸的凸出輪廓4基本上沿著軸承環(huán)2的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度延伸。在變形的實(shí)施例中能夠如下規(guī)定，省去棱邊倒圓部
13、14，從而凸出輪廓(例如錐形部段8、9)直接鄰接端面6、7。面向軸的軸承環(huán)2、進(jìn)而凸出輪廓4構(gòu)造為相對(duì)于軸向中分面17鏡像對(duì)稱的。此夕卜，面向軸的軸承環(huán)2構(gòu)造為雙排式角接觸球軸承的共用軸承環(huán)。圖2分別示出保險(xiǎn)軸承I的面向軸的軸承環(huán)2的內(nèi)周面3的在圖1中示出的凸出輪廓4的變形方案的四個(gè)子圖。要注意的是，所述輪廓在朝向軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向上放大地示出，以便能夠更好地辨別出輪廓的變化曲線。圖2a示出凸出輪廓34，其具有圓柱形部段35以及兩個(gè)錐形部段38、39，其中，第一錐形部段38與通過圓柱形部段35構(gòu)成的參照面成第一角42，并且第二錐形部段39與通過圓柱形部段35構(gòu)成的參照面成第二角48。角42、48能夠具有不同的值并且分別小于約15°。錐形部段38、39沿著倒圓的棱邊40、41過渡到圓柱形部段35。圓柱形部段35在軸承環(huán)32的約45%的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。凸出輪廓34直接鄰接軸承環(huán)2的端面36、37,從而未設(shè)有棱邊倒圓部。圖2b示出凸出輪廓64，其具有第一錐形部段68和沿著倒圓的棱邊70鄰接該第一錐形部段的第二錐形部段69，其中，所述錐形部段68、69直接鄰接軸承環(huán)62的端面66、67。圖2c示出凸出輪廓94，其具有設(shè)置在端面96、97之間的中心處的圓柱形部段95，該圓柱形部段沿著軸承環(huán)92的約80%的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度延伸。凸出輪廓94具有兩個(gè)彎曲部段109、110，各彎曲部段分別描繪出四分之一圓并且從而構(gòu)造為圓弧段。彎曲部段109、110在沒有棱邊的情況下過渡到端面96、97或圓柱形部段95中。圖2d示出凸出輪廓124，其唯一的部段由彎曲部段139構(gòu)成，該彎曲部段在兩個(gè)端面106和107之間延伸。該部段139的彎曲部的變化曲線沿著軸承環(huán)122的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度通過二次函數(shù)確定。在圖2a至2d中示出的變形方案分別提出，凸出輪廓34、64、94、124沿著軸承環(huán)32、62、92、122的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度延伸，以至于相應(yīng)地沒有棱邊倒圓部。在圖2a至2d中示出的變形方案分別示出凸出輪廓34、64、94和124，這些凸出輪廓構(gòu)造為關(guān)于相應(yīng)的軸承環(huán)32、62、92、122的假想的軸向中分面對(duì)稱。要理解的是，還能夠設(shè)有關(guān)于所述中分面非對(duì)稱的輪廓；例如，基于在圖2a中示出的變形方案，能夠不同地構(gòu)成角42和48，或者，基于在圖2c中示出的變形方案，彎曲部段109或110的彎曲半徑能夠彼此不同。此外，基于在圖2d中示出的實(shí)施例，彎曲部段139的彎曲部的變化曲線能夠不通過二次多項(xiàng)式構(gòu)成，而是通過具有奇數(shù)次冪的多項(xiàng)式構(gòu)成。此外，為了構(gòu)成非對(duì)稱性，還能夠提出，一個(gè)端面鄰接圓柱形部段，并且另一端面鄰接錐形或彎曲部段。尤其是能夠?qū)⒅行牟慷?5 (圖2a)或95 (圖2c)或棱邊70 (圖2b)朝向兩個(gè)端面之一移動(dòng)。以上借助于實(shí)施例說明本發(fā)明，其中所述軸構(gòu)造為實(shí)心軸，并且面向軸的軸承環(huán)是軸承的、即雙排式角接觸球軸承的內(nèi)環(huán)。要理解的是，當(dāng)所支承的軸是空心軸時(shí)，面向軸的軸承環(huán)也能夠是軸承的外環(huán)。附圖標(biāo)記清單I 保險(xiǎn)軸承2 軸承環(huán)3 周面
4凸出輪廓5圓柱形部段6第一端面7第二端面8第一錐形部段9第二錐形部段10第一棱邊11第二棱邊12角13棱邊倒圓部14棱邊倒 圓部15棱邊16棱邊17軸向中分面32軸承環(huán)34凸出輪廓35圓柱形部段38錐形部段39錐形部段40棱邊41棱邊42第一角48第二角62軸承環(huán)68第一錐形部段69第二錐形部段70倒圓的棱邊92軸承環(huán)94凸出輪廓95圓柱形部段96端面97端面109第一彎曲部段110第二彎曲部段122軸承環(huán)124凸出輪廓126端面127端面139彎曲部段
權(quán)利要求
1.一種軸承裝置，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承軸的軸承和在該軸承失效時(shí)接納軸的保險(xiǎn)軸承(I), 其特征在于， 保險(xiǎn)軸承(I)的面向軸的軸承環(huán)(2、32、62、92、122)包括具有面向軸的凸出輪廓(4、34、64、94、124)的周面(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)(2、32、92)的輪廓(4、34、94)包括圓柱形部段(5、35、95)，該圓柱形部段在軸承環(huán)(2、32、92)的最多約80%的軸向延伸長(zhǎng)度上延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)(2、32、62)的輪廓(4、34、64)具有至少一個(gè)錐形部段(8、9 ;38、39 ;68、69)。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)(92、122)的輪廓(94、124)具有彎曲部段(109、110 ;139)。
5.如權(quán)利要求4所述的軸承裝置，其特征在于，彎曲部的變化曲線至少部分地通過多項(xiàng)式、尤其是通過二次函數(shù)給定。
6.如權(quán)利要求4或5所述的軸承裝置，其特征在于，彎曲部的變化曲線通過錐形截面、尤其是通過圓弧段(109、110 )或橢圓段給定。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)(2)構(gòu)造為關(guān)于軸向中分面(17 )鏡像對(duì)稱的。
8.如權(quán)利要求1至6之 一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)構(gòu)造為關(guān)于軸向中分面非對(duì)稱的。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)(2)構(gòu)造為至少雙排式的滾動(dòng)軸承的共用軸承環(huán)。
10.如權(quán)利要求1至9之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)的輪廓通過附加的覆層構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1至9之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的軸承環(huán)的輪廓通過附加的構(gòu)件構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的軸承裝置，其特征在于，面向軸的凸出輪廓(4、34、64、94、124)沿著軸承環(huán)(2、32、62、92、122)的整個(gè)軸向延伸長(zhǎng)度延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸承裝置，其包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承軸的軸承和在該軸承失效時(shí)接納軸的保險(xiǎn)軸承(1)。在開頭描述的軸承裝置中延長(zhǎng)保險(xiǎn)軸承的使用壽命的目的根據(jù)本發(fā)明如下實(shí)現(xiàn)，即保險(xiǎn)軸承(1)的面向軸的軸承環(huán)(2)包括具有面向軸的凸出輪廓(4)的周面(3)。
文檔編號(hào)F16C33/58GK103221703SQ201180055647
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月20日
發(fā)明者M·保施, W·邁, H·馬祖赫, J·格奧爾基 申請(qǐng)人:謝夫勒科技股份兩合公司