СЕПАРАТОР ДЛЯ РАДИАЛЬНО-УПОРНОГО ШАРИКОПОДШИПНИКА
SEPARATOR FOR RADIAL-THRUST BALL BEARING

Изобретение относится к сепаратору радиально-упорного подшипника для приема выполненных в виде шариков тел качения с двумя аксиально расположенными напротив друг друга кольцами и выполненными вместе с кольцами в качестве гнезд для тел качения перемычками, причем первый центральный диаметр окружности первого кольца больше второго центрального диаметра окружности второго кольца и также больше центрального диаметра окружности тела качения. Далее, изобретение относится к подшипнику качения, в частности, радиально-упорному шарикоподшипнику, с одним или несколькими такими сепараторами.
Такого рода сепараторы тел качения встречаются в большинстве случаев в радиально-упорных шарикоподшипниках, например, в двухрядных радиально-упорных шарикоподшипниках. Цель сепаратора тел качения заключается в том, чтобы расположенные в нем и направляемые, имеющие форму шариков тела качения, располагались на расстоянии друг от друга таким образом, что достигается высокий коэффициент работоспособности на основании оптимального заполнения сепаратора.
В настоящее время радиально-упорные шарикоподшипники выполняют, например, с сепараторами оконного типа или защелкивающимися сепараторами. Сепаратор оконного типа (TVP) оснащен двумя концентрически расположенными относительного друг друга кольцами, которые выполняют задачу армирования сепаратора оконного типа. Между кольцами выполнены перемычки, которые вместе с кольцами образуют гнезда шариков, которые предусмотрены для приема шариков. Сепаратор оконного типа имеет то преимущество, что он обладает высокой внутренней стабильностью и может накапливаться и храниться в больших количествах, как это необходимо, как правило, незадолго до монтажа подшипника качения, без опасности проникновения сепараторов оконного типа друг в друга или их взаимного сцепления.
Недостаток сепаратора оконного типа заключается в том, что в нем вследствие обоюдостороннего армирования кольцами расстояние между соседними шариками можно уменьшать лишь до нижней границы. Минимальное расстояние между шариками должно, как правило, типичным образом быть больше 0,5 мм, как это имеет место, например, в случае подшипника ступицы колеса, выполненного в качестве двухрядного радиально-упорного шарикоподшипника.
В прошлом альтернативно к сепараторам оконного типа использовались также защелкивающиеся сепараторы (TVH), которые имеют лишь одностороннее армирование, однако, расстояние между шариками может быть дополнительно минимизировано и, следовательно, достигается повышенная степень заполнения шариками. Это происходит в ущерб стабильности сепаратора и ведет также к логистической проблеме, а именно сцеплению межу собой армированных только с одной стороны колец при больших собранных количествах. Как правило, это ведет к повышенному браку, в частности, в том случае, если сепараторы поставляются в виде сыпучего материала. В этом случае автоматическое разъединение едва ли возможно.
Из заявки DE 102010023521 A1 известны, например, сепараторы оконного типа, а из заявки DE 3247948 С2 известны защелкивающиеся сепараторы.
Задача изобретения состоит в создании такого сепаратора для тел качения радиально-упорного шарикоподшипника, который обеспечивает высокую степень заполнения шариками и устраняет названные выше недостатки при незначительных расходах.
Эта задача решается в сепараторе для тел качения названного выше типа за счет того, что перемычки образуют в обоих окружных направлениях искривленные поверхности набегания и разветвляются в центральной окружности тела качения.
За счет разветвления возможно расположение шариков в окружном направлении напротив друг друга, причем расстояние может поддерживаться весьма малым, так как в области центральной окружности сепаратор образует выемку. Кроме того, сепаратор все же оснащают двумя кольцами в качестве армирования, причем наибольшая концентрация материала перемычек между обоими кольцами расположена немного ниже или выше центральной окружности тела качения. Предпочтительным образом сепаратор имеет высокую степень заполнения, однако, может равным образом армироваться двумя кольцами, т.е. он имеет стабильность, сравнимую со стабильностью сепаратора оконного типа. Разветвление перемычек не касается свойств стабильности сепаратора, однако, поддерживает более высокое заполнение сепаратора и, следовательно, более высокий коэффициент работоспособности подшипника качения.
Перемычки выполняют функцию соединения обоих колец между собой и исполнения гнезд для тел. Поскольку тела качения выполнены в виде шариков, поверхности прилегания на перемычках выполнены закругленными, несмотря на разветвление. Тем самым поверхности набегания оптимально прилегают к телам качения.
Под центральной окружностью тела качения понимается замкнутая линия, которая в окружном направлении соединяет между собой тела качения. При этом в качестве центра тела качения рассматривается центр масс тела качения, в данном случае шарика.
Центральная окружность кольца определяется точками, которые при любом продольном сечении вдоль оси вращения образуют центр соответствующей площади сечения. Таким образом, центральные окружности колец проходят в окружном направлении и внутри них. Диаметр центральной окружности кольца, следовательно, всегда больше своего внутреннего диаметра и меньше своего наружного диаметра.
В соответствии с одной предпочтительной формой исполнения перемычки за счет разветвления на осевой стороне в направлении первого кольца образуют один первый, радиально наружный конец и один второй, радиально внутренний конец. Таким образом, разветвление охватывает центральную окружность тела качения и также образует в этом месте выемку, которая используется для того, чтобы расположить соседние тела качения максимально близко друг к другу.
Предпочтительным образом первый конец соединен с первым кольцом, а второй конец выполнен в виде свободного конца. Свободный конец выполняет функцию удержания, особенно если первый конец способствует главным образом стабилизации и по этой причине выполнен более прочным. Альтернативно оба конца могут вновь встречаться, в результате чего выемка вокруг центральной окружности представляет собой ориентированное в окружном направлении отверстие, которое полностью охвачено своей перемычкой. Последняя форма исполнения требует, однако, большего количества материала, часто полимерного материала.
Кроме того, может быть предпочтительно, если разветвление перемычек ориентировано открытым в осевом направлении в направлении первого кольца. Тем самым достигается возможность экономии материала и облегчается осуществление метода литья под давлением, если выемка является односторонне открытой в осевом направлении.
Для некоторых случаев использования возможно соприкосновение тел качения внутри разветвления, однако, наилучшее снижение трения достигается в том случае, если тела качения при эксплуатации не могут соприкасаться, для чего толщину перемычек выбирают такой, что соседние в области разветвления тела качения непосредственно располагаются друг перед другом в окружном направлении без соприкосновения.
В случае одной предпочтительной формы исполнения вторые концы образуют центральную окружность, диаметр которой меньше диаметра центральной окружности второго кольца. Тем самым, первый конец перемычки проходит радиально наружу за пределы второго конца, причем второй конец защищен снаружи. Это оказывается предпочтительным, в частности, в том случае, если сепараторы накапливают в больших количествах. Вторые концы, таким образом, являются недосягаемыми для других колец подшипника и не могут сцепляться с ними. Таким образом, не возникает также проблемы логистики или брака.
Первое кольцо может содержать, по меньшей мере, частично направленные радиально вовнутрь выемки, которые одновременно образуют гнезда для тел качения. Тем самым оптимизируется позиционирование первого кольца в сравнении с гнездами для тел качения или со вторым кольцом, так как промежуточное пространство между телами качения можно использоваться частично. Кроме того, это ведет к уменьшению осевой ширины сепаратора, за счет чего достигается возможность расположения рядов тел качения радиально-упорного шарикоподшипника весьма близко друг к другу в осевом направлении.
Осевая ширина сепаратора может быть дополнительно уменьшена за счет того, что второе кольцо односторонне ограничивает в осевом направлении сепаратор подшипника качения. В комбинации с первым кольцом, которое относительно тел качения ограничено скорее в радиальном направлении. Иными словами, второе кольцо практически полностью ограничивает гнезда для элементов качения в осевом направлении, причем первое кольцо ограничивает гнезда для элементов качения из осевого и радиального направлении.
Подшипники качения, в частности, радиально-упорные шарикоподшипники, которые используют соответствующий изобретению сепаратор, имеют при высоком коэффициенте работоспособности, точно так же, как сепаратор, предпочтительно малую осевую ширину.
Дальнейшие предпочтительные исполнения и предпочтительные усовершенствования изобретения приведены в описании чертежей и/или в дополнительных пунктах формулы изобретения.
Изобретение описывается и поясняется более подробно на основании изображенных на чертежах примеров исполнения.
Фигуры показывают:
фиг. 1 - показывает сепаратор подшипника качения для радиально-упорного шарикоподшипника и
фиг. 2 - показывает фрагмент сепаратора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 1 показывает сепаратор 10 радиально-упорного шарикоподшипника с его осью R вращения. Гнезда 3 для шариков разделены перемычками 9, причем перемычки 9 также соединяют между собой кольца 1, 2 и обеспечивают достаточную стабильность.
Фиг. 2 показывает фрагмент сепаратора 10 радиально-упорного шарикоподшипника, причем ясно видны области вокруг разветвлений 8 трех перемычек 9. Свободные концы 4 вместе с первыми концами 7 перемычек 9 образуют необходимое разветвление 8. Разветвления 8 ориентированы в осевом направлении к первому кольцу 1 открытыми. Это качество ведет к тому логистическому преимуществу, что сепараторы с одинаковыми размерами могут вставляться друг в друга, причем второе кольцо 2 сепаратора вложено в разветвления 8 соседнего сепаратора.
Помимо этого, кольца и без того сконструированы таким образом, что они не могут сцепляться между собой и легко отделяться друг от друга. Это свойство основано в существенной мере на исполнении первого кольца 1.
Гнезда 3 тел качения в существенной мере прилегают к неизображенному, имеющему форму шарика телу качения. Это обеспечивается посредством поверхностей 6 набегания перемычек 9, а также с помощью выемки 5 на первом кольце 1. За счет этого достигается возможность как аксиального, так и радиального расположения наружного, первого кольца 1, и, следовательно, при заполненном сепараторе предотвращается осевое выдвигание за пределы не изображенных шариков, за счет чего может быть достигнуто преимущество в конструктивном пространстве в осевом направлении.
Далее, выемки 5 могут быть выполнены таким образом, что за счет крутизны может также определяться или регулироваться удерживающая сила шариков. Эта удерживающая сила необходима для удерживания тел качения после установки в сепаратор 10 и, таким образом, представляет преимущество для монтажа. Кольцо 1 усиливает гнезда 3 тел качения и тем самым увеличивает удерживающую силу.
Концы 4 и 7 могут быть также альтернативно соединены между собой, причем разветвление 8 образует выемку, которая полностью охвачена перемычкой 9. Такого рода сепаратор хотя и сложен в изготовлении, однако отличается простотой манипуляций с ним в случае совместного скопления сепараторов различного диаметра.
Посредством разветвления 8 или выемки гнездо 3 элемента качения выполнено таким образом, что оно вступает в контакт с телом качения лишь в необходимых местах. Таким образом достигается существенное уменьшение момента трения.
Обобщающим образом изобретение относится к сепаратору 10 радиально-упорного шарикоподшипника с двумя соединенными перемычками 9 кольцами 1, 2, причем для достижения технического результата, а именно уменьшения веса при одновременно увеличенном коэффициенте работоспособности, работают с оснащенными разветвлениями 8 перемычками 9, причем перемычки 9 позволяют располагать соседние тела качения весьма близко друг к другу. Далее, предотвращается взаимное зацепление имеющих одинаковую конструкцию сепараторов 10, если они скапливаются в больших количествах. В целом сепаратор 10 обеспечивает компактную структуру радиально-упорных шарикоподшипников, а также дополнительно снижает их момент трения.
Перечень ссылочных обозначений
1 Первое, наружное кольцо
2 Второе, внутреннее кольцо
3 Гнезда для тел качения
4 Второй, свободный конец
5 Выемка
6 Поверхность набегания
7 Первый конец
8 Разветвление
9 Перемычка
10 Сепаратор радиально-упорного шарикоподшипника
R Ось вращения
M Центральная окружность тел качения