滚动轴承的外套圈 【技术领域】
本发明涉及具有两套轴承滚珠的角接触滚动轴承的卷绕 (rolled) 的外套圈。特 别地， 本发明意在用于小型到中型汽车的车轮的轮毂中。背景技术
在过去已经提出由薄壁金属元件卷绕形成外套圈而制造滚动轴承的许多方法， 其 中一个例子在专利文献 DE 2636903A1 中提出。到目前为止， 从行业的观点来看， 该技术没 有产生令人满意的结果， 因为通过这样的卷绕处理制成的轴承在实际的汽车行业的应用中 呈现出耐用性的不足的。当受到操作载荷时， 太高百分比的这些轴承套圈呈现出破裂或者 断裂， 这样， 在实际中排除了从财务观点来看是高度有利的设计的实际应用。在其它情形 中， 套圈甚至在它们被卷绕时就断裂。
专利 DE 924924C 公开一种用于具有两套轴承滚珠的滚动轴承的外套圈， 其由薄 壁金属元件的塑性变形制成。外套圈的整体形状在权利要求 1 的前序部分限定。 发明内容
本发明的目的是提供一种用于轴承的外套圈， 其中上述缺点被完全消除。 该目的通过根据本发明具有在所附权利要求中限定的特征的轴承套圈实现。附图说明
本发明的许多优选的但非限定性的实施例将参照附图进行描述， 在附图中 ： 图 1 是本发明的第一实施例的通过轴承套圈的部分轴向截面 ； 图 2 是通过包括如图 1 所示的套圈的具有两套轴承滚珠的角接触轴承的部分轴向 图 3 是如图 1 所示的套圈的一部分的放大视图 ； 以及 图 4-7 以示意图的形式示出本发明的其它实施例。截面 ；
具体实施方式
首先参照图 1 和 2， 标号 10 是根据本发明的套圈的总的附图标记。套圈 10 构成用 于机动车辆的车轮的轮毂的轴承的径向外套圈， 并包括带外圆柱表面 11a、 12a 的两个管状 圆柱侧面部分 11、 12 以及带外表面 13a 的中心部分 13， 该外表面 13a 成形为具有径向凹陷 到圆柱表面 11a 和 12a 中的 U 形轴向截面的凹槽。
套圈 10 具有关于与具有两套轴承滚珠 ( 图 2) 的角接触滚动轴承的旋转轴重合的 中心轴 x 轴对称的结构， 该轴承的套圈 10 构成形成用于各自的两系列的滚珠 24、 25 的外滚 道 14、 15 的外套圈。套圈 10 还关于中心径向中间平面 P 对称。两个滚道 14、 15 由两个各 自的环形表面的部分形成， 所述两个环形表面都具有不小于 20°但不大于 45°的角度的 相同的恒定曲率半径。曲率半径是在 4 毫米和 6 毫米之间。曲率中心标注有 C( 图 3)。滚珠 24、 25 径向地介于外套圈 10 和轴向方向相邻的两个各自的径向内套圈 34、 35 之间。凹 陷的中心表面 13a 的轴向尺寸使得包围与外滚道 14、 15 径向对齐的区域。当外套圈 10 布 置在机动车辆的悬架的圆柱壳体 ( 未示出 ) 中时， 在壳体和套圈 10 的凹陷外表面 13a 之间 没有明显的接触。与壳体的接触限制到圆柱侧表面 11a 和 12a。
套圈 10 在图 1 和 3 中示出为形成在滚动操作结尾。套圈 10 由薄壁管状或者环形 片制成， 其可以通过指示具有大约 1 毫米和大约 6 毫米之间的径向厚度。套圈 10 由具有一 定碳含量 ( 大约 1％ ) 的一类钢制成以使得其适于在卷绕后通过单一淬火 / 回火周期经受 通体加硬的热处理。特别优选的是 “100Cr6” 钢， 其能够在淬火后具有高度精确的最终几何 结构， 具有适当的冶金属性。
现参照图 3 ：
x 是位于关于套圈 10 的末端轴对称的轴上的点的横坐标 ；
w 是套圈 10 的两个相对轴向末端之间的距离 ；
x’ 是位于轴对称的轴上的横坐标 x 的点的相对位置， 限定为 ：
Y 是由套圈的中线 M 和轴平面之间的交叉标识的点， 所述轴平面为通过旋转中心 轴 ( 或轴对称的轴 ) 的平面 ；
t 是沿着垂直于通过点 Y 的中线 M 的直线测量的套圈的厚度 ；
xc’ 是滚道的曲率中心 C 的相对位置 ；
T 是套圈的厚度， 其中 x’ ＝ xc， 也就是在曲率中心 C ；
t’ 是套圈 10 的相对厚度， 限定为 ：
DI 是套圈 10 在总相对位置 x’ 中的内径 ； DMAX 是套圈 10 的最大外径 ； DI’ 是相对内径， 限定为 ：根据本发明的套圈的几何结构现将利用上面标识的参数并在其两个轴向末端之 一开始以其各个部分进行限定， 所述各个部分在轴向方向彼此相随， 其中 x 横坐标为零。
a) 对于 0 ＜ x’ ＜ 0.02 0.5 ＜ t’ ＜ 0.8
在标注有 “a” 的第一轴向末端部分， 套圈的外圆柱表面 11a 和内圆柱表面 11b 在 11c 和 11d 处圆锥倒角或者圆倒角， 从而减小套圈在轴向向外方向的径向厚度， 这是由于以 下数个原因 ：
- 为了便于将套圈插入到其壳体 ( 未示出 ) 中， 所述壳体通过汽车的悬架形成 ；
- 为了便于轴承密封件的干涉配合以密封轴承外套圈和内套圈之间的间隙 ； 以及
- 为了优化在向着套圈的轴向末端过渡的区域中的结构张力的分布。
b) 对于 0.025 ＜ x’ ＜ 0.140 0.96 ＜ t’ ＜ 1， 其中 t’ 为常数。
紧随圆锥或者圆形部分 11c、 11d 的是恒定截面的标注有 “b” 的管状圆柱部分 ： 这 用以分布由套圈在其壳体内的径向干涉配合所致的应力。部分 “b” 通过干涉而优化分布来自套圈的中心向外的接触力。在整个部分 “b” ， 套圈 10 施加大致恒定的径向压力在外部壳 体上。
c) 对于 0.15 ＜ x’ ＜ 0.185 0.93 ＜ t’ ＜ 0.90
从套圈的内圆柱表面 11b 延伸的是限制深度的圆周凹槽 16， 其提供在旋转元件的 接触力中并不涉及的外部恒定截面部分和在旋转元件的接触力中涉及的滚道截面之间的 集中的过渡区域。凹槽 16 提供用于密封件 S( 图 4) 的轴向保持座。作为一种替代， 凹槽 16 可以提供用于具有向外延伸部 A( 图 5) 的保持架 G 的导引。将该凹槽布置在这个位置产生 用于打磨滚道的砂轮的退出区域。
d) 对于 0.20 ＜ x’ ＜ 0.25 t’ ＝1
紧随凹槽 16， 套圈具有部分 “d” ， 其比部分 “b” 更厚， 因此更不易变形， 以在壳体的 相应的更大区域分布由于通过轴承滚珠传递到套圈 10 的大部分径向载荷产生的应力。
e) 对于 0.26 ＜ x’ ＜ 0.28 1.01 ＜ t’ ＜ 1.04T
套圈 10 的厚度在区域 “e” ( 在此称作 “非接触区域” ) 中最大以处理套圈 10 的圆 柱区域 “d” 和轴向中心区域之间的弯曲应力， 所述圆柱区域 “d” 接触壳体， 所述轴向中心区 域径向凹陷并形成中心 U 形凹槽， 在那里套圈 10 并不接触壳体。 f) 对于 0.29 ＜ x’ ＜ 0.40 0.69 ＜ t’ ＜ 0.98
在这个下一非接触部分 “f” 中， 在区域 0.29 ＜ x ＜ 0.40 中相对厚度 t’ 随着 x’ 增大而从 t’ ＝ 0.98 减小到 t’ ＝ 0.69。这种形状优化在塑性变形过程中材料的流动以最 小化在成形工艺过程中的应力并防止在金属材料进行卷绕时形成裂缝和裂口。
g) 对于 0.40 ＜ x’ ＜ 0.42 0.81 ＞ DI’ ＞ 0.795
在这个部分中， 相对内径 DI’ 随着 X’ 增大而在 0.81 和 0.795 之间的值中减小。
h) 对于 0.42 ＜ X’ ＜ 0.475 0.795 ＞ t’ ＞ 0.785
在这个部分中， DI’ 随着 X’ 增大而在 0.795 和 0.785 之间减小。
在 0.42 ＜ x’ ＜ 0.44 附近， t’ ＝ 0.89。在此， 相对厚度达到其最大值 0.89， 这样 在包含滚道的弯曲部分和与套圈的两个半部结合在一起的水平部分之间的过渡中产生更 强的区域， 以使得经受得起操作条件下的弯曲载荷。
i) 对于 0.475 ＜ X’ ＜ 0.50， 值 DI’ 为常数。
由参数 DI’ 关于在 g)、 h) 和 i) 部分中的相对位置 x′的路径限定的内部轮廓是 为了优化在转动过程中润滑剂在离心力下的流动以实现最好的润滑状态的目的。
为了能够结合在本发明的壳体和套圈之间， 其提供冷却剂 ( 例如水 ) 沿着外部中 心凹槽的充分流动的用于冷却该套圈的系统， 以及为了同时保证在单独的结构中足够的径 向间隙以容纳适于保持外套圈 10 在壳体 H( 参照图 6) 中的压缩弹簧 B， 套圈 10 验证以下条 件式 ：
其中 ： DOM 是对于 x’ ＝ 0.5 的外径， 此外， 其中 ： DGB 是对于 x’ ＝ XC’ 的内径，DIM 是对于 x’ ＝ 0.5 的内径， 条件式 以及优化套圈 10 的两个滚道相对于套圈的径向尺寸的曲率中心之间的轴向距离。
最后， 参照如图 7 所示的替代实施例， 套圈 10 的腔或内圆柱表面 11b 的入口可以 具有下凹轮廓。对于 0 ＜ x’ ＜ 0.04， t’ 随着 x’ 增大而在 0.37 和 1 之间增大， 内部轮廓具 有值在 R ＝ 1.8 毫米和 R ＝ 2.5 毫米之间的固定曲率半径以为了给出其中利用两个唇形密 封件 S 的倾斜滑动座 E， 所述唇形件具有不同的径向延伸部并在外套圈的内部轮廓上滑动。 倾斜座 E， 与上述类型的密封件结合， 提供对污染物在平行于旋转轴方向的外部流动的更好 的防护。
在补充的实施方式中， 与原构型相比， 标注有 b′的恒定截面部分可以向着末端进 一步延伸。
并不希望受关于本发明的任何特定的理论约束， 申请人进行的实验表明， 由于上 面特定的几何结构， 在卷绕阶段结束后获得的套圈并不形成裂缝以及随后的断裂， 并提供 令人惊喜的可靠性能。