用于组装滚动轴承的方法

摘要

一种用于通过外圈(OR)和/或内圈(IR)的变形组装滚动轴承的方法，包括：在所述变形步骤之前，确定两个极端滚动元件应当占据以允许在所述空间(13)中插入至少一个额外的滚动元件(11)的理论位置(1’，2’)，所述理论位置限定锐角的施加角度(α2)，该角度确定在三个施加点从外面施加到所述外圈(OR)的力(F1)的值，所述三个施加点为在所述对称平面中内圈和外圈二者的所述最靠近位置或者接合位置的一个中心点和关于所述对称平面成等于所述锐角的施加角度的两倍的角度(2α2)的两个横向点；验证由所述力的施加导致的外圈(OR)的变形保持在弹性范围内，在该情形下，施加所述力并插入至少一个额外的滚动元件在所述空间中。

权利要求

1.一种用于组装滚动轴承的方法，该滚动轴承具有外圈、内圈和至少一排位于所述外圈和所述内圈之间的滚动元件，该方法包括：偏心地定位内圈(IR)在外圈(OR)内以形成新月形空间(13)；在所述空间内顺次插入多个滚动元件直到全部的所述滚动元件彼此接触并且两个极端滚动元件(1，2)接触内圈和外圈二者，所述两个极端滚动元件关于由内圈和外圈二者的几何中心(O1，O2)通过以及由所述内圈和外圈最靠近的点(A)或者彼此接触的点(A)通过的对称平面(X-X’)对称地定位；通过从外面施加力到所述外圈的周边上的第一三个施加点而使得外圈(OR)弹性变形，其特征在于，所述方法进一步包括：在所述变形步骤之前，确定两个极端滚动元件应当占据以允许在所述空间(13)中插入至少一个额外的滚动元件(11)的理论位置(1’，2’)，所述理论位置限定在所述对称平面和连接外圈(OR)的几何中心(O1)和所述极端滚动元件(1’，2’)的几何中心(O4)的直线之间的第一锐角施加角度(α2)；确定从外面在所述第一三个施加点施加到所述外圈(OR)的力(Fl)的值，所述第一三个施加点为在所述对称平面中内圈和外圈二者的最靠近位置或者接触位置处的一个中心点以及关于所述对称平面成等于所述第一锐角施加角度两倍的角度(2α2)的两个横向点；验证由所述力的施加导致的外圈(OR)的变形保持在弹性范围内，并且在该情形下，施加所述力并插入至少一个额外的滚动元件在所述空间中。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：确定在所述对称平面和连接内圈的几何中心(O2)和所述极端滚动元件之一的几何中心(O4)的直线之间的第二锐角施加角度(β2)；

确定在第二三个施加点从内部施加到所述内圈的力(F2)的值，其中所述第二三个施加点为在所述对称平面中的内圈和外圈二者的最靠近位置或者接触位置的一个中心点和关于所述对称平面成等于所述第二锐角施加角度的两倍的角度的两个横向点；验证由所述力的施加产生的内圈(IR)的变形保持在弹性范围内，并且在该情形下，在插入至少一个额外的滚动元件在所述空间中之前施加所述力。

3.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述两个横向点分离小于10°的话，力(F2)仅在两个直径方向上相对的点施加到所述内圈(IR)。

4.如前述任一权利要求所述的方法，其中，在已经确定施加的力的值和已经通过两个极端滚动元件应当占据以允许在所述空间中插入一个额外的滚动元件的理论位置验证变形保持在弹性范围内之后，确定又一理论位置以允许在所述空间中插入又一额外的滚动元件，在施加力(F’l，F’2)并插入额外的滚动元件在所述空间之前，执行待施加的力(F’l，F’2)的值的新的确定以及通过又一理论位置执行变形保持在弹性范围内的新的验证。

5.如权利要求4所述的方法，其中，利用每一次两个极端滚动元件的又一理论位置，重复确定待施加的力的值以及验证变形保持在弹性范围内的所述步骤，直至达到弹性变形的极限，由此在施加所述力和插入最大数量的额外的滚动元件在所述空间之前，在不超出所述极限的情形下可以在所述空间中插入的额外的滚动元件的最大数量得以确定。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述滚动轴承是球轴承，所述滚动元件是球体。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述滚动轴承具有超过一排的滚动元件。

说明书

用于组装滚动轴承的方法

技术领域

[0001] 本申请涉及通过在滚动轴承的外圈和内圈之间插入滚动元件而组装该滚动轴承的方法。本发明的对象并不限于所述类型的滚动轴承，其可以是所有类型的滚动轴承，包括在内圈和外圈之间或者在内圈组件和外圈组件之间保持有一排或者两排滚动元件的那些滚动轴承。滚动元件可通过一个或者几个保持架元件保持在适当的相对位置。滚动元件可以是球体、圆柱或者适于安装在用于关于不可旋转的元件支撑可旋转的机械元件的轴承的两个圈之间的任何类似的滚动元件。一般说来，滚动元件在设置在外圈的内周边和内圈的外周边上的适当形状的滚道上滚动。

背景技术

[0002] 为了增大轴承的承载能力，在轴承中插入最大可能数量的滚动元件是有利的。

[0003] 用于组装滚动轴承的传统方法通过Robert Conrad的美国专利822723示出。根据在关于球轴承的该文献中公开的方法，两个圈相对于彼此偏心位移，从而限定出球体可以引入到其中的新月形的空间。可以引入的球体的数量可以通过实施轻微的弹性变形而增大。

[0004] 为了增加可以插入在球轴承的两个圈之间的球体的数量，根据Conrad的方法，已经进一步提出，当外圈和内圈已经偏心地位移时，在外圈或者内圈上，或者在内圈和外圈二者上在两个直径向相对的位置施加力。这公开在美国专利2633627、德国专利申请2104063或者JP2006-177507中。还已经提出，在外圈上的四个点上施加力，如在JP 2004-068985中公开的，或者在外圈上的以120°间隔开的三个点上施加力，如在US2885767中公开的，该US2885767同样在内圈上提供相似的力施加。

[0005] 然而，已经发现，这些公开的方法都不允许达到插入在滚动轴承的两个圈之间的滚动元件的最大可能数量的极限。因此，需要进步改进的组装这样的滚动轴承的方法，其可以允许进一步增加可以插入的滚动元件的数量。

发明内容

[0006] 因此，本发明的主要目的是提出一种新的改进的组装滚动轴承的方法，其是通过在滚动轴承的外圈和内圈之间插入增大数量的滚动元件实现的。

[0007] 为了实现该目的，现提出一种组装滚动轴承的方法，所述滚动轴承具有外圈和内圈以及在内圈和外圈之间的至少一排滚动元件，所述方法包括偏心地定位内圈在外圈中以形成新月形的空间，在所述空间中顺次地插入多个滚动元件直到全部的所述滚动元件彼此接触并且两个极端滚动元件(extreme rolling elements)接触内圈和外圈二者。

[0008] 在这一位置上，两个极端滚动元件关于被内圈和外圈二者的几何中心通过以及被在那里所述内圈和外圈彼此最为靠近或者接触的点通过的对称平面对称地定位。

[0009] 所述方法还包括通过从外部施加力到在所述外圈的周边上的三个点而使得外圈弹性变形。

[0010] 所述方法进一步包括，在所述变形步骤之前，确定两极端滚动元件应当占据的理论位置以允许在所述新月形空间中插入至少一个额外的滚动元件。该理论位置在所述对称平面和连接外圈的几何中心和所述极端滚动元件之一的几何中心的直线之间限定锐角的施加角度。

[0011] 所述方法进一步包括确定在三个施加点处从外部施加到所述外圈的力的值，所述三个施加点为在所述对称平面中在内圈和外圈二者的所述最靠近或者接触位置处的一个中心点以及关于所述对称平面成等于所述锐角的施加角度的两倍的角度的两个横向点；验证由施加所述力导致的外圈的变形保持在弹性范围内；以及在该情形下，施加所述力并在所述新月形空间中插入至少一个额外的滚动元件。

[0012] 这样的方法允许在内圈和外圈之间留下的新月形空间中在偏心位置插入最大数量的滚动元件而不超过构成外圈的材料的弹性极限。

[0013] 允许插入至少一个额外的滚动元件的极端滚动元件理论位置的确定产生某一角度，该角度然后可以用于待在三个点施加的力的计算以验证弹性极限没有被超过。力的计算可以通过任何适当的方法，例如解析法或者有限元法进行。

[0014] 通过首先验证变形并考虑材料的弹性极限，可以确定额外的滚动元件的插入将是可能的，而不会使外圈永久地变形。

[0015] 根据一优选实施例，所述方法进一步包括：确定在所述对称平面和连接内圈的几何中心和所述极端滚动元件之一的几何中心的直线之间的锐角的施加角度；确定在三个施加点从内部施加到所述内圈的力的值，其中所述三个施加点为在所述对称平面中的内圈和外圈二者的所述最靠近位置或者接触位置的一个中心点和关于所述对称平面成等于所述锐角的施加角度的两倍的角度的两个横向点；验证由所述力的施加产生的内圈的变形保持在弹性范围内，并且在该情形下，在插入至少一个额外的滚动元件在所述空间中之前施加所述力。

[0016] 通过使外圈和内圈在上述的三个特定的点变形，可以进一步增大可以插入而不会使得内圈和外圈二者永久变形的滚动元件的数量。

[0017] 如果从极端滚动元件的理论位置明显得出关于内圈限定的锐角的施加角度接近90°，还可以简化在仅两个直径向相对的点施加力到所述内圈的方法。如果所述两个横向点分离小于10°，情况就是如此。

[0018] 在已经确定可以进行一个额外的滚动元件的插入而不会使得外圈和/或内圈永久变形之后，所述方法还可以被重复。在此情形下，在已经确定待施加的力的值和已经通过两个极端滚动元件应当占据以允许在所述空间中插入一个额外的滚动元件的理论位置验证变形保持在弹性范围内之后，可以确定又一理论位置以允许在所述空间中插入又一额外的滚动元件，并且在施加所述力和插入额外的滚动元件在所述空间中之前，可以执行待施加的力的值的新的确定以及通过又一理论位置对变形保持在弹性范围的新的验证。

[0019] 以这样的方法，可以插入超过一个的额外的滚动元件，如果计算已经表明这样的插入是可以的而没有外圈和/或内圈的永久变形的话。

[0020] 确定待施加的力的值以及验证变形保持在弹性范围内的步骤可以每次通过两个极端滚动元件的又一理论位置而重复超过一次，直到达到弹性变形的极限。

[0021] 可以插入在新月形空间中而不超过弹性极限的额外的滚动元件的最大数量因此可以在施加力和有效插入所述最大数量的额外的滚动元件在所述空间中之前精确确定。

[0022] 所述方法可以应用到任何类型的滚动轴承，例如应用到其中滚动元件是球体的球轴承，或者应用到其中滚动元件是圆柱辊子的滚动轴承。

[0023] 滚动轴承可以具有超过一排的滚动元件。

附图说明

[0024] 本发明将参照附图得到更好的理解，所述附图涉及示出根据本发明的方法的非限制性的例子，在附图中：

[0025] 图1示出包括相对于彼此偏心位移的内圈和外圈的球轴承组件的示意性的例子，以及示出在两个圈之间的插入工艺过程中第一数量的球体；

[0026] 图2示出相同的球轴承，其还示出可以允许插入额外的球体的两个极端球体的理论位置；

[0027] 图3示出施加力到外圈和内圈二者以允许插入额外的球体时变形后的相同轴承；和

[0028] 图4以类似于图3的方式示出在内圈和外圈上施加进一步的力以产生进一步的变形，从而允许再插入又一个额外的球体。

具体实施方式

[0029] 更特别地参照附图，在图1中示出具有内圈IR和外圈OR的球轴承的侧视图。内圈IR已经在外圈OR内偏心设置以使得内圈IR的几何中心O2已经关于外圈OR的几何中心O1位移一距离d。在该位移后，一定数量的球体已经在对称平面X-X’的两侧上插入在两个圈IR和OR之间。在所示的例子中，标注有1-10的十个球状的球体插入到新月形空间13中，所述新月形空间是在两个圈IR、OR之间在内圈IR接触外圈OR的点的相对侧上留出的。如如图1所示，五个标有1、3、5、7和9的球体位于平面X-X’的左侧，五个标注有2、4、
6、8和10的球体位于平面X-X’的右侧。全部这十个球体接触设置在外圈OR的内周边上的环形形状的滚道14。两个标注有1和2的极端球体，其分别位于对称平面X-X’的左侧和右侧，还接触在内圈IR的外周边上限定的滚道15。两个极端球体1和2因此阻挡其它的球体向着新月形空间13的窄的末端的任何进一步的运动。

[0030] 标注有11的一个额外的球体已经插入在新月形空间13中但是没有接触外滚道14。该额外的球体11因此并未完全插入，并且不会允许通过在它的其中中心O1和O2处于相同位置的中心位置向后偏移内圈IR而组装球轴承。

[0031] 因此，为了完全地插入额外的球体11，外圈OR或者内圈IR或者所述内圈和外圈二者必须产生一定变形。该变形当然必须保持在弹性变形范围内。

[0032] 本发明致力于将要施加的力从而产生这样变形的精确位置，从而允许在用于外圈和内圈二者的材料的弹性变形范围内插入最大可能数量的额外的球体。

[0033] 在图1中，两个特定的角度关于极端球体1和2的位置而限定。必须注意到，两个极端球体1和2分别关于对称平面X-X’对称地定位。已经在图1中标出仅关于极端球体1的角度。应当理解，可以限定关于极端球体2的相等角度。如果极端球体1的中心标为O3，那么锐角α1限定为O3，O1，X’。该角度α1因此代表对称平面X-X’和连接外圈OR的对称中心O1和极端球体1的几何中心O3的直线O1，O3之间的锐角。

[0034] 同样地，角度β1限定为锐角O3，O2，X’，其是在对称平面X-X’和连接内圈IR的几何中心和极端球体1的几何中心的直线O2，O3之间的锐角。

[0035] 图2示出确定两个极端球体1，2应当占据的几何位置以允许向上插入额外的球体11到其中它可以变为接触外圈OR的外滚道14的位置的步骤。在图2中，该位置以虚线示出并标注有1’和2’。在图2上清楚地示出这对应于理想位置，因为在这个位置两极端球体
1’，2’将超过内滚道15的几何极限并穿入内圈IR的材料内。

[0036] 如以前在图1限定的相同的角度在图2中关于球体1’和2’的理论位置进行了限定。在图2中，仅关于极端球体1的理论位置1’的角度已经被标出，因为关于极端球体2的理论位置2’的角度是关于对称平面X-X’对称的。角度α2限定为对称平面X-X’和连接外圈OR的几何中心O1与球体1’的理论位置的几何中心O4的直线之间的锐角。角度β2限定在对称平面X-X’和连接内圈IR的几何中心O2和极端球体1的理论位置1’的几何中心O4的直线之间。

[0037] 在确定这两个角度α2和β2之后，计算在三个施加点从外面施加到外圈OR的力的值。这三个力全部为相同大小的，它们在图3中标为F1。这些力的第一个在内圈IR接触外圈OR的位置在对称平面X-X中施加。两个其它的力F1关于对称平面X-X’以等于2α2的角度对称地施加。这三个力F1从外面关于外圈的几何中心O1径向施加。所述力F1使得外圈变形，这增大新月形空间13。

[0038] 在图3所示的例子中，三个力同样从内部施加到内圈IR。这三个力标为F2。这些力F2的第一个在对称平面X-X’内在内圈IR和外圈OR彼此接触的位置在与第一个力F1相反的方向施加。两个其它的力F2关于对称平面X-X’以等于2β2的角度对称地施加。这三个力F2从内部关于内圈IR的几何中心O2径向施加。以施加各个力F1和F2的特别简单的方法，其示出在图3中，内圈IR和外圈OR的组件压靠垂直于对称平面X-X’的反作用平面16，而挤压力在对称平面X-X’的两个侧面上在2α2的两个点以值F1施加。在内圈内部，可以定位延伸元件以施加力F2。进行力F1和F2的值的选择以保持内圈IR和外圈OR二者产生的变形在弹性域内。可行的是，这首先通过计算由施加了可以导致新月形空间13增大的所述力F1和F2而获得的变形进行确定，所述变形足以允许引入额外的球体11。如图3所示，额外的球体11位于两个球体9，10之间，与外圈OR的外滚道14接触。

[0039] 尽管已经关于施加力到外圈和内圈二者描述了所述方法，但是，必须理解，所述变形可以通过施加三个力F1仅到外圈或者通过施加三个力F2仅到内圈而产生。

[0040] 同样地，尽管在所示例子中内圈的偏心位置使得内圈在对称平面X-X’内在位置A接触外圈，但是，必须理解，在其它的实施例中，内圈可以在对称平面上不接触外圈，而是与所述外圈稍微保持一定距离。

[0041] 在本发明的一个有利的实施例中，还可以的是，在计算施加到内圈或者外圈之一或者二者的各个力之后，确定又一球体是否能够插入在新月形空间13中。为了进行该进一步的确定，位于如图3所示位置的两极端球体1和2在理论位置进一步位移，其没有在图3中示出，这将对应插入又一球体12的可能性。以与图2所示的方式相同的方式，新的角度α’2和β’2关于极端球体1’和2’的几何中心限定，如图4所示。然后，进行力的相同计算以确定力F’1和F’2的值以及在外圈OR和在内圈IR上它们施加的位置，以提供外圈和内圈二者的相应的变形。两横向力F’1的位置对应关于力F’1位于其中的对称平面X-X’的两倍的角度2α’2。两个定位力F’2所在的位置对应于相对于中心力F’2位于其中的对称平面X-X’的两倍角度2β’2。

[0042] 如在图3中，图4的三个力F’1关于外圈的中心O1径向施加，而三个力F’2关于内圈IR的几何中心O2径向施加。

[0043] 如果计算表明在如此限定的三个位置施加的力F’1和F’2使得获得的变形允许插入又一球体而不会超过构成内圈和外圈的材料的弹性极限，则可以通过以如图4所示的方式施加所述力来进行有效的插入，从而允许插入两个额外的球体11和12。

[0044] 如果必要，可以进行另一计算以验证是否可以插入第三个额外的球体而不超过材料的弹性极限。所述方法如此重复直到计算表明弹性极限即将被达到。

[0045] 尽管如图3和4所示以各自的角度2β2或者2β’2在内圈IR的内侧上施加两个力F2或者F’2，但是，必须注意到，还可以仅施加两个在直径方向上相对的力F2或者F’2到内圈IR的内表面，因为角度2β2和2β’2接近180°。因此，两个在直径上对称的力F2或者F’2几乎与图3和图4所示的三个力的施加一致，横向力施加在小于10°的分开位置上。

[0046] 尽管已经基于具有插入的球体的球轴承描述了例子，但是，应当理解，相同的方法可以类似地应用到其它类型的滚动元件例如圆柱辊。

[0047] 因此，本发明允许通过计算而验证在内圈和/或外圈上有效地施加力并插入额外的滚动元件而不超过外圈和内圈的材料的弹性极限之前，外圈或者内圈或者二者是否可以变形以允许插入最大数量的额外的滚动元件。