保持架和轴承的制作方法

1.本发明涉及轴承技术领域。具体地，本发明涉及一种用于轴承的保持架以及包括这种保持架的轴承。


背景技术：

2.轴承是各种机械设备中的重要组成部件之一。轴承主要由两个转动圈、滚动体和保持架构成。对于推力轴承等类型的轴承而言，保持架需要在径向方向上约束滚动体，因此当轴承高速转动时，保持架会承受较大的离心力。在一些机动车辆的变速器中，例如在混合动力专用变速器(dht)或者自动变速器(at)中，由于转速和载荷不断提高，对推力轴承的保持架的强度要求也越来越高。
3.推力轴承通常由轴承圈、滚动体和冲压的金属保持架组件组成，为了提高保持架的强度，当前一般会采用较厚的保持架材料，并且可能应用特殊热处理或特殊材料。
4.例如，如在cn 106884869 a等专利文献中所见，这种保持架通常由单层的片状材料构成，片材在横截面中弯曲，从而提供保持滚动体的功能。在这种保持架中，为了约束滚动体，保持架的横截面形成为复杂的形状，这也造成了更高的生产成本。


技术实现要素：

5.因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种改进的保持架和轴承。
6.上述技术问题通过根据本发明的一种保持架而得到解决。该保持架用于约束轴承的滚动体。其中，保持架包括安装在一起的第一半片和第二半片，第一半片包括沿轴向贯穿的一个或多个第一兜孔，第二半片包括沿轴向贯穿的一个或多个第二兜孔，每个第一兜孔与相应的第二兜孔沿轴向错开以保持相应的滚动体，每个第一兜孔的径向外侧内缘相对于每个第二兜孔的径向外侧内缘更靠近径向内侧。通过两个组装在一起的半片来提供在不同的轴向位置共同约束滚动体的双层兜孔，可以在稳定地保持滚动体的情况下使用结构简单的半片来形成保持架。这可以有效降低保持架的生产成本。
7.根据本发明的一个优选实施例，第一半片的材料可以比第二半片的材料具有更高的强度。在这种情况下，滚动体在滚动时产生的离心力主要作用在材料强度更高的第一半片上，而不受离心力或仅承受较小离心力的第二半片可以采用低成本和/或轻重量和/或易加工的材料制成。例如，第一半片可以由金属制成，和/或，第二半片可以由塑料制成。
8.根据本发明的另一优选实施例，第一半片和第二半片可以分别形成为环形。多个第一兜孔和相应的多个第二兜孔可以分别沿着第一半片和第二半片沿周向均匀地间隔分布。
9.根据本发明的另一优选实施例，第一半片可以包括第一连接部，第二半片可以包括与第一连接部接合的第二连接部。通过这种方式，可以将两个半片方便地组合成一个完整的保持架来约束滚动体。
10.根据本发明的另一优选实施例，第一连接部和第二连接部可以形成卡扣结构，以
防止第一半片和第二半片轴向脱离。
11.根据本发明的另一优选实施例，第一半片还可以包括第一主体部，第一兜孔形成在第一主体部上，第一连接部可以包括位于第一主体部的径向外侧的外环边和/或位于第一主体部的径向内侧的内环边；而第二半片(12)还可以包括第二主体部，第二兜孔形成在第二主体部上，第二连接部可以包括：从第二主体部轴向延伸的外环肋以及位于外环肋上的外卡钩，外环肋位于外环边的径向外侧，外卡钩和第二主体部在轴向上约束外环边；和/或从第二主体部轴向延伸的内环肋以及位于内环肋上的内卡钩，内环肋位于内环边的径向内侧，内卡钩和第二主体部在轴向上约束内环边。通过卡钩与环边的配合，可以方便地实现两个半片之间的轴向定位。同时，通过外环肋和内环肋也可以实现对第一半片的径向定位。
12.根据本发明的另一优选实施例，外卡钩和/或内卡钩和/或外环边和/或内环边可以具有便于组装的引导斜面。
13.根据本发明的另一优选实施例，外环边和/或内环边可以相对于第一主体部所在平面更靠近第二兜孔所在平面。在这种情况下，第二半片的卡钩的轴向位置可以至少部分地与第一半片的形成有第一兜孔的第一主体部重合，从而可以减小整个保持架的轴向尺寸。
14.根据本发明的另一优选实施例，第二半片可以包括形成在外环肋和/或内环肋上的凹槽，用于增加第二半片的弹性变形能力。这种设计便于在将两个半片安装在一起时通过第二半片的弹性变形来使第一半片的环边滑入第二半片的卡钩内。
15.上述技术问题还通过根据本发明的一种轴承而得到解决。该轴承包括滚动体以及用于保持滚动体的、具有上述特征的保持架。
附图说明
16.以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：
17.图1示出根据本发明的示例性实施例的保持架的立体图；
18.图2示出根据本发明的示例性实施例的保持架的剖视图；
19.图3示出根据本发明的示例性实施例的保持架的第一半片的立体图；
20.图4示出根据本发明的示例性实施例的保持架的第二半片的立体图；和
21.图5示出根据本发明的示例性实施例的保持架的第二半片的局部放大图。
具体实施方式
22.以下将结合附图描述根据本发明的保持架和轴承的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
23.根据本发明的实施例，提供了一种用于轴承的保持架。这种保持架适用于滚动体在滚动期间对保持架产生显著离心力的轴承，特别是使用在垂直于轴向的平面中或者近似垂直于轴向的锥面中滚动的滚动体的轴承，例如推力轴承等。如图1至图5所示，在根据本发明的一个示例性实施例中，以推力轴承为例来说明该保持架的特征。但是，应当理解，这种保持架也可以适用于其他主要在径向上约束滚动体的轴承，例如自调心轴承。
24.图1示出了根据本发明的示例性实施例的保持架的立体图。如图1所示，保持架10用于保持推力轴承的滚动体20。保持架10整体上大致形成为围绕中心轴线的环形。在一个轴承中，通常可以设置有多个沿周向间隔布置的滚动体20。这些滚动体20可以具有相同的形状和尺寸。在本实施例中，滚动体20示意性地示出为圆柱形的滚动体(滚针)。但是应当理解，这种保持架也可以应用于其他类型的滚动体，例如鼓形的滚动体等。这些滚动体20布置在基本垂直于保持架10的中心轴线的平面中，使得每个滚动体20的轴线方向基本沿着保持架10的径向方向布置。这些滚动体20受到保持架10的约束，从而以恒定的周向间距并且沿着基本与保持架10的环形轮廓重合的轨道滚动。当滚动体20围绕保持架10的中心轴线滚动时，保持架10随之围绕中心轴线转动，因此保持架10的中心轴线即为保持架10的转动轴线。
25.如图1所示，根据本发明的保持架10由两个部分组合而成，这两个部分分别称为第一半片11和第二半片12。第一半片11和第二半片12优选地分别形成为圆环形的部件。如图3所示，第一半片11形成有一个或多个第一兜孔112，优选为沿周向间隔布置、特别是均匀地间隔布置的多个第一兜孔112，每个第一兜孔112分别沿轴向贯穿第一半片11。如图4所示，第二半片12也形成有一个或多个第二兜孔122，优选为多个沿周向间隔布置、特别是均匀地间隔布置的第二兜孔122，每个第二兜孔122分别沿轴向贯穿第二半片12。第一半片11上的第一兜孔112与第二半片12上的第二兜孔122数量相同，并且每个半片上的任意一个兜孔112或122均与另一个半片上的唯一兜孔122或112对应。每一对对应的第一兜孔112和第二兜孔122沿轴向错开并且沿周向和径向对齐，从而构成用于安装一个相应的滚动体20的双层兜孔。第一兜孔112和第二兜孔122各自可以设计为适于保持滚动体20的各种形状，例如针对本实施例中的圆柱形滚动体20，第一兜孔112和第二兜孔122分别设计为矩形。同一半片上的兜孔优选地形成有相同的形状和尺寸。
26.图2示出了保持架10的经过转动轴线的剖视图。如图2所示，双层兜孔可以在不同的轴向位置同时约束滚动体20，从而起到保持滚动体20的作用。由于采用组合式的结构，组成保持架10的两个半片各自可以形成为较为简单的结构，从而降低生产成本。例如，如图3中的第一半片11的立体图所示，在本实施例中，第一半片11的形成有第一兜孔112的部分——即第一半片11的主要组成部分，称为第一主体部111——可以形成为在基本垂直于轴向(即中心轴线或转动轴线的方向)的第一平面中延伸的环形片状体；类似地，如图4中的第二半片12的立体图所示，第二半片12的形成有第二兜孔122的部分——即第二半片12的主要组成部分，称为第二主体部121——也可以形成为在基本垂直于轴向(即中心轴线或转动轴线的方向)的第二平面中延伸的环形片状体。在组装状态下，第一平面和第二平面相互平行并且沿轴向间隔开。
27.此外，这种组合式的保持架10可以赋予双层兜孔中的第一兜孔112和第二兜孔122不同的功能。具体而言，两个半片上的兜孔都可以沿周向抵接滚动体20来提供周向上的约束功能，但可以仅使用两个半片中一者上的兜孔来为滚动体20提供径向上的约束功能，也就是说，第一兜孔112和第二兜孔122中可以只有一者能够沿径向抵接滚动体20。通过这种设计，可以使轴承转动时产生的离心力主要作用在仅一个半片上，而不受或较少承受离心力作用的另一个半片就可以采用强度较低但更轻便和/或更廉价和/或易于加工的材料来制造，从而进一步减少成本。
28.例如，在本实施例中，当滚动体20安装在组装好的保持架10中时，只有第一半片11
上的第一兜孔112能够沿径向(特别是沿径向从外向内)抵接滚动体20，而第二半片12上的兜孔122不能沿径向(特别是沿径向从外向内)抵接滚动体20，但是两个半片上的兜孔都能够沿周向抵接滚动体20。上述要求可以通过对两种兜孔的形状和尺寸的具体设计来实现。如图3和图4所示，本实施例的第一兜孔112和第二兜孔122都形成为平面的矩形，并且矩形的一对侧边之间的对称轴线沿着保持架10的径向方向布置。其中，第一兜孔112和第二兜孔122的径向长度都略大于滚动体20的轴向长度，并且第二兜孔122的径向长度大于第一兜孔112的径向长度。第一兜孔112的径向外侧内缘相对于第二兜孔122的径向外侧内缘更靠近径向内侧，使得滚动体20在沿径向向外运动时首先沿径向抵接第一兜孔112的外侧边缘，滚动体20从而受到第一半片11的第一主体部111的止挡，因此不会继续沿径向向外运动来接触第二兜孔122的外侧边缘。这种效果也可以通过在兜孔的边缘上设置用于限制最小孔径的附加突起特征来实现，在这种情况下对兜孔的整体形状没有特殊的要求。
29.如上所述，在这种实施例中，能够沿径向抵接滚动体20的半片(在本实施例中为第一半片11)可以优选地采用强度更高的材料来制造，例如金属；不能沿径向抵接滚动体20的半片(在本实施例中为第二半片12)可以优选地采用结构强度较低的材料来制造，特别是塑料等易于加工和/或更轻便和/或更廉价的材料，例如尼龙材料。
30.另外，为了防止滚动体20从双层兜孔中脱落，矩形的第一兜孔112和第二兜孔122的周向长度分别小于圆柱形滚动体20的直径。如图2所示，在组装状态下，沿周向抵接滚动体20的第一兜孔112和第二兜孔122在保持架10的轴向方向上分别位于滚动体20的中心轴线的两侧。由于两侧的兜孔的周向长度都小于滚动体20的直径，因此滚动体20在保持架10的轴向方向上被约束在两个半片之间而不会脱落。在这种情况下，可以在组装两个半片之前将滚动体20放置在一个半片的兜孔中，然后再将两个半片组装在一起，使得每个滚动体20约束在两个半片组成的双层兜孔中。在这种组装过程中，滚动体20和两个半片的兜孔不需要发生变形。
31.当将滚动体20安装在组装好的保持架10中时，由于滚动体20与双层兜孔之间的相互约束，保持架10的两个半片在周向上的相对位置关系是确定的，因此不需要额外的周向限位特征。但是，还需要另外的限位特征来限制两个半片之间的轴向和径向位置关系。为此，可以在第一半片11上设置第一连接部并且在第二半片12上设置相应的第二连接部。第一连接部和第二连接部可以相互接合来将第一半片11和第二半片12连接在一起。接合状态下的第一连接部和第二连接部至少可以在轴向和径向上限制两个半片的相对位置。
32.优选地，第一连接部和第二连接部可以相互对应地位于第一主体部111和第二主体部121的径向外侧和/或径向内侧，并且分别形成为第一主体部111和第二主体部121的附加和/或延伸结构。本实施例示出了一种示例性的连接部设计方式，其采用卡钩连接的形式。如图3所示，第一半片11的第一连接部可以包括在第一主体部111的径向外侧沿周向延伸的外环边113以及在第一主体部11的径向内侧沿周向延伸的内环边114。同时，如图4所示，第二半片12的第二连接部可以包括在第二主体部121的径向外侧沿周向延伸的外环肋123以及在第二主体部121的径向内侧沿周向延伸的内环肋124。外环肋123和内环肋124都从第二主体部121朝向第一半片11沿轴向突起。如图2所示，在组装状态下，外环肋123在外环边113的径向外侧延伸，而内环肋124在内环边114的径向内侧延伸。第二连接部还包括形成在外环肋123上的外卡钩125以及形成在内环肋124上的内卡钩126。其中，外卡钩125从外
环肋123朝向径向内侧突起，而内卡钩126从内环肋124朝向径向外侧突起。在组装状态下，外卡钩125可以从远离第二主体部121的一侧沿轴向抵接外环边113，使得外环边113在轴向上约束在外卡钩125与第二主体部121之间，同时在径向上约束在外环肋123的内侧；而内卡钩126可以从远离第二主体部121的一侧沿轴向抵接内环边114，使得内环边114在轴向上约束在内卡钩126与第二主体部121之间，同时在径向上约束在内环肋124的外侧。由此实现了两个半片在轴向和径向上的相对定位。
33.优选地，如图5所示，外卡钩125的内缘和/或内卡钩126的外缘可以在远离第二主体部121的一侧相对于第一平面和/或第二平面倾斜延伸，从而形成引导斜面。类似地，外环边113的外缘和/或内环边114的内缘可以在朝向第二主体部121的一侧相对于第一平面和/或第二平面倾斜延伸，从而也形成能够引导斜面。当外环边113与外卡钩125和/或内环边114与内卡钩126相互抵接时，这些引导斜面能够相互配合来引导环边滑入到卡钩与第二主体部121之间的空间中。
34.优选地，外环边113和内环边114可以分别形成为完整的环形。优选地，第二连接部可以包括沿周向间隔分布、特别是均匀地间隔分布的多个外卡钩125和/或内卡钩126。多个外卡钩125可以与同一个环形的外环边113接合，而多个内卡钩126可以与同一个环形的内环边114接合。这种结构使得第一半片11易于生产。替代地，也可以将外环边113和/或内环边114形成为分别与相应的外卡钩125和/或内卡钩126接合的、多个分离的结构。
35.为了确保双层兜孔中的滚动体20能够接触轴承圈上的滚道，组装状态下的保持架10在轴向上不能越过滚动体20。为此，外环边113和内环边114可以分别位于相对于第一主体部111所在的第一平面朝向第二主体部121所在的第二平面偏移的平面中。外环边113和内环边114所在的平面优选为重合的平面，但也可以是不重合的平面。如图2所示，这种环边可以为通过对金属板进行冲压而形成的折边。另外，外卡钩125和内卡钩126也可以优选地分别位于外环肋123和内环肋124的远离第二主体部121的轴向端部处。
36.在优选的实施例中，为了将第一半片11的边缘卡入第二半片12的卡钩中，第二半片12需要在安装期间发生弹性变形。如上所述，使用塑料等材料制成的第二半片12本身具有一定的弹性变形能力。为了进一步提高第二半片12的弹性变形能力，还可以在外环肋123和/或内环肋124上设置一个或多个凹槽129。凹槽129可以形成在外环肋123和/或内环肋124的远离第二主体部121的边缘上，并且可以优选地形成为半圆形等弧形结构。凹槽129在周向上与外卡钩125和/或内卡钩126错开。当在同一个环肋上形成有多个凹槽129时，这些凹槽129可以优选地沿周向均匀地间隔布置。另外，凹槽129的形成也有利于减轻保持架10的结构重量。
37.如上所述，第二半片12优选地由塑料等材料制成，这使得第二半片12易于加工。因此，结构相对复杂的第二连接部形成在第二半片12上有利于降低加工成本。这种第二半片12例如可以采用注塑成型工艺来制造。如图5所示，在这种情况下，为了便于实现第二半片12的脱模，在每个外卡钩125下方的外环肋123和第二主体部121上可以优选地形成有相应的第一脱模孔127，而在每个内卡钩126下方的内环肋124和第二主体部121上可以优选地形成有相应的第二脱模孔128。具体而言，在每个外卡钩125和/或每个内卡钩126的沿轴向朝向第二主体部121的投影区域中，相应的环肋和第二主体部121的材料都被去除掉，从而形成相应的脱模孔。这使得每个外卡钩125的用于抵接第一半片11的下侧面从外卡钩125的径
向内侧端部开始一直延伸到外环肋123的外侧面，而每个内卡钩126的用于抵接第一半片11的下侧面从内卡钩126的径向外侧端部开始一直延伸到内环肋124的内侧面。另外，脱模孔的形成也有利于减轻保持架10的结构重量。
38.根据本发明的保持架10的连接结构不限于上述实施例。例如，第一连接部可以只包括外环边113，而第二连接部可以只包括外环肋123和外卡钩125；或者，第一连接部可以只包括内环边114，而第二连接部可以只包括内环肋124和内卡钩126。此外，第一连接部和第二连接部也可以采用本领域中公知的其他连接结构，例如，第一连接部可以形成为卡槽，而第二连接部可以形成为卡柱。其他类型的连接部也是可能的。
39.根据另外的实施例，本发明还提供了一种轴承，该轴承包括滚动体以及用于保持滚动体的上述保持架。该轴承由此具有根据上述实施例的保持架的相应特征和优点。
40.根据本发明的保持架和轴承具有简单的结构，特别是可以具有结构更简单的金属部分，因此能够有效降低生产成本。此外，塑料部分的加工工艺也较为简单，成本效益显著。同时，使用这种保持架可以提高滚动体设计的灵活度，特别是保持架的两个半片能够以简单的方式来加工，因此能够生产尺寸更大的保持架和轴承。
41.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
42.附图标记表
43.10 保持架
44.11 第一半片
45.111 第一主体部
46.112 第一兜孔
47.113 外环边
48.114 内环边
49.12 第二半片
50.121 第二主体部
51.122 第二兜孔
52.123 外环肋
53.124 内环肋
54.125 外卡钩
55.126 内卡钩
56.127 外脱模孔
57.128 内脱模孔
58.129 凹槽
59.20 滚动体

技术特征：
1.一种保持架(10)，用于约束轴承的滚动体(20)，其特征在于，所述保持架(10)包括安装在一起的第一半片(11)和第二半片(12)，所述第一半片(11)包括沿轴向贯穿的一个或多个第一兜孔(112)，所述第二半片(12)包括沿轴向贯穿的一个或多个第二兜孔(122)，每个第一兜孔(112)与相应的第二兜孔(122)沿轴向错开以保持相应的滚动体(20)，每个第一兜孔(112)的径向外侧内缘相对于每个第二兜孔(122)的径向外侧内缘更靠近径向内侧。2.根据权利要求1所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一半片(11)的材料比所述第二半片(12)的材料具有更高的强度。3.根据权利要求2所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一半片(11)由金属制成，和/或，所述第二半片(12)由塑料制成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一半片(11)和所述第二半片(12)分别形成为环形。5.根据权利要求4所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一半片(11)包括第一连接部，所述第二半片(12)包括与所述第一连接部接合的第二连接部。6.根据权利要求5所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部形成卡扣结构，以防止所述第一半片(11)和所述第二半片(12)轴向脱离。7.根据权利要求6所述的保持架(10)，其特征在于，所述第一半片(11)还包括第一主体部(111)，所述第一兜孔(112)形成在所述第一主体部(111)上，所述第一连接部包括位于所述第一主体部(111)的径向外侧的外环边(113)和/或位于所述第一主体部(111)的径向内侧的内环边(114)；所述第二半片(12)还包括第二主体部(121)，所述第二兜孔(122)形成在所述第二主体部(121)上，所述第二连接部包括：从所述第二主体部(121)轴向延伸的外环肋(123)以及位于所述外环肋(123)上的外卡钩(125)，所述外环肋(123)位于所述外环边(113)的径向外侧，所述外卡钩(125)和所述第二主体部(121)在轴向上约束所述外环边(113)，和/或从所述第二主体部(121)轴向延伸的内环肋(124)以及位于所述内环肋(124)上的内卡钩(126)，所述内环肋(124)位于所述内环边(114)的径向内侧，所述内卡钩(126)和所述第二主体部(121)在轴向上约束所述内环边(114)。8.根据权利要求7所述的保持架(10)，其特征在于，所述外卡钩(125)和/或所述内卡钩(126)和/或所述外环边(113)和/或所述内环边(114)具有便于组装的引导斜面。9.根据权利要求7所述的保持架(10)，其特征在于，所述外环边(113)和/或所述内环边(114)相对于所述第一主体部(111)所在平面更靠近所述第二兜孔(122)所在平面。10.根据权利要求7至9中任一项所述的保持架(10)，其特征在于，所述第二半片(12)包括形成在所述外环肋(123)和/或所述内环肋(124)上的凹槽(129)，用于增加所述第二半片(12)的弹性变形能力。11.一种轴承，其特征在于，所述轴承包括滚动体(20)以及用于保持所述滚动体(20)的、根据权利要求1-10中任一项所述的保持架(10)。

技术总结
本发明涉及一种保持架和轴承。该保持架用于约束轴承的滚动体。其中，该保持架包括安装在一起的第一半片和第二半片，第一半片包括沿轴向贯穿的一个或多个第一兜孔，第二半片包括沿轴向贯穿的一个或多个第二兜孔，每个第一兜孔与相应的第二兜孔沿轴向错开以保持相应的滚动体，每个第一兜孔的径向外侧内缘相对于每个第二兜孔的径向外侧内缘更靠近径向内侧。本发明的保持架和轴承具有改进的性能。发明的保持架和轴承具有改进的性能。发明的保持架和轴承具有改进的性能。


技术研发人员：雷飞 刘洋
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2023/8/28