CN100404894C - 滚柱轴承及包括其的泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚柱轴承和包括其的泵。该滚柱轴承包括：设置在内构件的外周表面和外构件的内周表面之间的多个滚柱；和可绕所述内构件旋转的大体圆筒形的滚柱保持架，所述滚柱保持架具有分别保持所述多个滚柱以使得所述滚柱中的每一个可绕其轴线旋转的多个兜孔。不论所述每个滚柱在所述滚柱保持架的周向上相对于所述兜孔中相应一的个倾斜多少，所述每个滚柱的斜角的符号不变。

Description

滚柱轴承及包括其的泵
技术领域
本发明涉及滚柱轴承，具体涉及减小在使用滚柱轴承时所产生的振动和噪声的技术。
背景技术
众所周知一种滚柱轴承，其包括：设置在内构件的外周表面和外构件的内周表面之间的多个滚柱；和可绕内构件旋转的滚柱保持架，所述滚柱保持架具有分别保持多个滚柱以使得每个滚柱可绕其轴线旋转的多个兜孔。在此滚柱轴承中，必要的是围绕由兜孔中相应一个所保持的每个滚柱设置间隙，以允许每个滚柱绕其轴线旋转。此外，必要的是在滚柱保持架的内周表面和内构件的外周表面之间设置间隙，并在滚柱保持架的外周表面和外构件的内周表面之间设置间隙，以允许滚柱保持架绕内构件旋转。由于这些间隙的存在，无法防止每个滚柱在滚柱保持架的周向上倾斜，并且每个滚柱的轴线相对于内构件的轴线在周向上的倾斜角称为“斜角”。因为斜角的存在，在内外构件相对于彼此旋转时，每个滚柱趋向于在滚动的同时在内构件的轴向上移位。于是，轴向力施加到滚柱保持架，并且各个轴向力在各自相反的方向上施加到内外构件上。施加到滚柱保持架的轴向力根据斜角的符号为正还是负而改变其方向。因为斜角的符号(正或负)随机改变，所以轴向力的方向随机改变。这导致包括滚柱轴承的装置(例如泵)产生振动和/或噪声的问题。
专利文献1(日本专利申请公布No.11-344035)公开了一种包括滚柱保持架的滚柱轴承，其中每个兜孔在滚柱保持架的周向上的倾斜不大于每个滚柱的长度的1.5/1000。在此滚柱轴承中，减小了每个滚柱的斜角，从而减小了由轴承产生的振动和噪声。
此外，专利文献2(日本专利申请公布No.10-318265)公开了一种通过用含强化纤维的合成树脂注塑成型来形成滚柱保持架的方法。在所公开的方法中，在滚柱保持架的轴向相反两端中之一处设置槽口，以增大滚柱保持架抵抗兜孔角部应力集中的强度。另外，专利文献3(日本专利申请公布No.7-127645)公开了一种采用多个分离滚柱保持架的滚针轴承。
发明内容
因此，本发明的目的是减小由滚柱轴承和/或包括滚柱轴承的泵产生的振动和/或噪声。
下面，将说明并解释被视为在本申请中可要求保护的本发明的各种模式(下面在恰当的地方将称为可要求保护模式)的一些示例。可要求保护模式至少包括与所附权利要求相对应的各个模式，但可以另外包括本发明的更宽或更窄的模式，或甚至不同于所要求保护发明的一个或多个发明。以下模式(1)至(20)中的每一个都类似所附权利要求地标号，并且如果恰当的话依赖于其他一个或多个模式，以帮助理解可要求保护模式并指示和阐明其元件或技术特征的可能组合。但是应当理解到，本发明不限于下面仅出于举例说明目的将说明的以下模式的元件或技术特征或者其组合。还应当理解到以下模式的每一个应当这样分析，即不仅考虑到与其直接相关的解释，而且考虑到对本发明优选实施例的详细说明，并且在另外的可要求保护模式中，可以向以下任何特定模式增加或从其删除一个或多个元件或者一个或多个技术特征。
(1)一种滚柱轴承，包括：
设置在内构件的外周表面和外构件的内周表面之间的多个滚柱；和
可绕所述内构件旋转的大体圆筒形的滚柱保持架，所述滚柱保持架具有分别保持所述多个滚柱以使得所述滚柱中的每一个可绕其轴线旋转的多个兜孔，
其中无论所述每个滚柱在所述滚柱保持架的周向上相对于所述兜孔中相应的一个倾斜多少，所述每个滚柱的斜角的符号不变。
在此滚柱轴承中，每个滚柱在相应兜孔中沿周向随机倾斜的斜角的符号不会同等地取正号和负号，而是不变地取相同的符号，即正号和负号中的任一个。就是说，无论每个滚柱可能在周向上相对于相应兜孔倾斜多少斜角的符号都不会改变。因此，虽然由于滚柱的倾斜而从滚柱施加到滚柱保持架的轴向力的大小可能变化，但该轴向力总是取相同的方向，即平行于滚柱保持架的轴向的相反方向中的任一个。因此，与其中轴向力同等地取两个相反方向的情况相比，可以有效减小滚柱保持架在其轴向上的振动。滚柱保持架可以具有圆筒形状，其没有任何锥度表面但具有每个都在其周向上倾斜的多个兜孔，或者可以具有大体圆筒形状，其包括一个或两个锥度表面。
(2)如模式(1)所述的滚柱轴承，其中所述滚柱保持架的内周表面和外周表面之一界定出配合安装在所述内构件的所述外周表面和所述外构件的所述内周表面中相应一个上的导向表面，使得所述滚柱保持架在其径向上定位，并且其中至少所述导向表面包括锥度表面，所述锥度表面的直径在从其轴向相反两端中的一端向着所述轴向相反两端中的另一端的方向上逐渐增大。
在此滚柱轴承中，当内构件和外构件彼此相对旋转时，滚柱保持架相对于内构件和外构件倾斜，从而滚柱保持架的兜孔在滚柱保持架的周向上倾斜。因此，斜角不变地取正号和负号中的一个。于是，施加到滚柱保持架的轴向力不变地取平行于滚柱保持架轴向的相反方向中的一个，从而可以有效减小滚柱保持架在其轴向上的振动。
(3)如模式(2)所述的滚柱轴承，其中所述滚柱保持架的所述内周表面界定所述导向表面。
此滚柱轴承是所谓的“内径导向式滚柱轴承”。
(4)如模式(2)或模式(3)所述的滚柱轴承，其中与由所述锥度表面的存在而引起的所述滚柱保持架的倾斜相对应的所述兜孔中的每一个在所述滚柱保持架的周向上的倾斜角度，大于由所述每个兜孔和所述滚柱中相应的一个之间存在的间隙所允许的所述相应滚柱的最大倾斜角度。
在此滚柱轴承中，斜角不变地取正号和负号中的一个，而与每个滚柱可能相对于相应兜孔在周向上倾斜多少无关。因此，施加到滚柱保持架的轴向力不变地取平行于滚柱保持架轴向的相反方向中的一个，从而可以有效减小滚柱保持架在其轴向上的振动。
(5)一种轴承装置，包括：
如模式(1)至(4)中任一项所述的滚柱轴承；
所述内构件和所述外构件；和
两个运动限度限定部分，其彼此协作以分别限定所述内构件、所述外构件和所述滚柱保持架中至少两个元件的相反的运动限度，
其中所述两个运动限度限定部分包括一个主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述至少两个元件的轴向力，并且所述主要运动限度限定部分具有的第一弹簧常数大于作为所述两个运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
在此轴承装置中，承受由于滚柱倾斜而被施加的轴向力的主要运动限度限定部分具有更大的弹簧常数。因此，可以有效减小上述至少两个元件在轴向上的振动。由于滚柱的倾斜，内构件和外构件承受在平行于轴向的相反方向上的各个力。因此，理想的是采用限定滚柱保持架的运动限度的运动限度限定部分、以及限定内构件和外构件在轴向上的相对运动限度的运动限度限定部分。在此情况下，可以采用不仅限定滚柱保持架的运动限度而且限定内构件和外构件的运动限度的运动限度限定部分。或者，可以省略限定滚柱保持架的运动限度的运动限度限定部分，而仅仅采用限定内构件和外构件的运动限度的运动限度限定部分。在此情况下，可以减小内构件和外构件的振动。在此情况下，理想的是通过内构件和外构件中的任一个限定滚柱保持架的轴向运动的限度。
(6)如模式(5)所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分具有的第一振动衰减系数大于所述辅助运动限度限定部分的第二振动衰减系数。
在此轴承装置中，主要运动限度限定部分不仅具有更大的弹簧常数，而且具有更大的振动衰减系数。因此，可以更加有效地减小上述至少两个元件在轴向上的振动。
(7)如模式(5)或模式(6)所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分分别包括每个都可在所述轴向上弹性变形的第一可弹性变形构件和第二可弹性变形构件，所述第一可弹性变形构件和第二可弹性变形构件两者被弹性变形来弹性限定所述至少两个元件在所述轴向上相对于彼此的相对位置。
在轴向上，在主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分中的每一个与上述至少两个元件之间可以存在间隔，因为至少两个元件被稳定地压靠在主要运动限度限定部分上并可以减小振动。但是，根据模式(7)，在主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分中的每一个与上述至少两个元件之间不存在间隔，并且两个运动限度限定部分各自的可弹性变形构件保持弹性变形。因此，可以更加有效地减小振动。
(8)如模式(5)至(7)中任一项所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分分别包括油密封件和波形垫圈。
当波形垫圈被压缩时，其弹性力增大。但是，当波形垫圈的弹性力增大时，其弹簧常数降低。因此，即使在波形垫圈产生所期望的弹性力的状态下波形垫圈的压缩量可能变化很大，所期望的弹性力也不会改变很大。相反，油密封件包括可压缩来产生弹性力的基于橡胶的部分，从而油密封件的弹簧常数随着其弹性力的增大而增大。此外一般而言，作为油密封件材料的橡胶的振动衰减系数大于波形垫圈的材料(其通常为金属材料，但也可以是硬树脂)的振动衰减系数。根据模式(8)，滚柱保持架可以被油密封件和波形垫圈弹性夹在中间，使得由于滚柱倾斜而施加到上述至少两个元件的轴向力可以由油密封件承受。在此情况下，与其中轴向力由波形垫圈承受的情况相比，由轴向力变化引起的上述至少两个元件的相对运动量可以最小化，并且可以有效衰减这些元件的振动。
(9)一种减小由包括如模式(5)至(8)中任一项所述的轴承装置在内的组件所产生的噪声的方法，所述方法包括以下步骤：
构造所述轴承装置，以使得通过将由所述两个运动限度限定部分各自的弹簧特性所限定的所述轴承装置的固有频率除以整数而获得的频率不同于所述组件的固有频率，以及由此减小由所述轴承装置的振动所产生的噪声。
根据模式(9)，可以防止包括轴承装置的组件与轴承装置共振而由此放大振动和噪声。例如，如果轴承装置安装在机动车上，使得轴承装置的共振点与连接在轴承装置和驾驶员空间构成部分(例如驾驶员座)之间的振动传递系统的共振点重合，则产生大的振动和噪声。为了避免该问题，避免了这两个共振点的重合。
(10)一种泵，包括：
具有至少一个柱塞孔的壳体；
偏心凸轮轴，其包括由所述壳体保持以使得所述偏心凸轮轴可绕其轴线旋转的至少一个轴颈部分，并且还包括与所述至少一个轴颈部分偏心的偏心轴部分；
根据模式(1)至(4)中任一项所述的滚柱轴承；
环，其经由所述滚柱轴承而由所述偏心凸轮轴保持，以使得所述环可相对于所述偏心凸轮轴旋转；和
至少一个柱塞，其配合装入所述壳体的所述至少一个柱塞孔，以使得所述至少一个柱塞接触所述环并随着所述偏心凸轮轴的旋转而往复运动，
其中所述滚柱轴承的多个滚柱设置在所述偏心轴部分的外周表面和所述环的内周表面之间。
在该泵工作期间，无论每个滚柱可以在周向上相对于相应兜孔倾斜多少，斜角的符号都不会改变。因此，虽然由于滚柱的倾斜而从滚柱施加到滚柱保持架、偏心凸轮轴和环的轴向力的大小可能变化，但该轴向力总是取相同的方向。因此，可以有效减小滚柱保持架、偏心凸轮轴和环在凸轮轴轴向上的振动，从而也可以减小泵的振动和噪声。理想的是采用这样的运动限度限定部分，其彼此协作以限定滚柱保持架、偏心凸轮轴和环中至少两个元件的运动限度，并且其具有减小所述至少两个元件在其轴向上的振动的功能。
(11)如模式(10)所述的泵，其中所述滚柱保持架的内周表面和外周表面之一界定出配合安装在所述偏心轴部分的所述外周表面和所述环的所述内周表面中相应一个上的导向表面，使得所述滚柱保持架在其径向上定位，其中至少所述导向表面包括锥度表面，所述锥度表面的直径在从其轴向相反两端中的一端向着所述轴向相反两端中的另一端的方向上逐渐增大，并且其中与由所述锥度表面的存在而引起的所述滚柱保持架的倾斜相对应的所述兜孔中的每一个在所述滚柱保持架的周向上的倾斜角度，大于由所述每个兜孔和所述滚柱中相应一个之间存在的间隙所允许的所述相应滚柱的最大倾斜角度。
上述锥度表面可以是其直径在从其轴向相反两端中的一端向着所述轴向相反两端中的另一端的方向上线性变化(增大或减小)的精确锥度表面。但是，上述锥度表面可以是其直径在上述方向上不是线性地但逐渐地变化的锥度表面。
(12)如模式(10)或模式(11)所述的泵，其中所述偏心凸轮轴在所述偏心轴部分的两侧上具有两个所述轴颈部分，其中所述泵还包括两个球轴承，所述两个球轴承中的每一个都包括紧配合安装在所述两个轴颈部分中相应一个上的内圈、以及松配合安装在所述壳体中的外圈，其中所述两个轴颈经由所述两个球轴承而由所述壳体保持，以使得所述偏心凸轮轴可绕其轴线旋转，并且其中所述泵还包括限定所述两个球轴承的所述各个外圈在离开所述偏心轴部分的各个方向上的各个运动限度的第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分。
本模式(12)和以下模式(13)至(15)都实现为将在“具体实施方式”中描述的泵。
(13)如模式(12)所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括辅助运动限度限定部分，并且其中所述主要运动限度限定部分的第一弹簧常数大于所述辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
(14)如模式(12)或模式(13)所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括辅助运动限度限定部分，并且其中所述主要运动限度限定部分具有的第一振动衰减系数大于所述辅助运动限度限定部分的第二振动衰减系数。
(15)如模式(10)至(14)中任一项所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括油密封件，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括波形垫圈。
(16)如模式(10)至(15)中任一项所述的泵，还包括限定所述滚柱保持架和所述环各自的第一端的运动限度的第一运动限度限定部分、以及限定所述滚柱保持架和所述环与其所述第一端相反的各自的第二端的运动限度的第二运动限度限定部分。
(17)如模式(16)所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱在所述滚柱保持架的周向上的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述滚柱保持架和所述环的轴向力，并且所述主要运动限度限定部分具有的第一弹簧常数大于作为所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
在根据本模式(17)的泵中，由具有更大弹簧常数的主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱在所述滚柱保持架的周向上的倾斜而施加到所述滚柱保持架和所述环的轴向力，从而可以有效减小滚柱保持架和环的振动。在其中主要运动限度限定部分也具有大的振动衰减系数的情况下，可以更加有效地减小振动。
根据本模式(17)或以下模式(18)的泵基本上对应于将在“具体实施方式”中描述的泵。但是，泵可以被修改成使得分别支撑两个轴颈部分的两个球轴承的不仅各个外圈而且各个内圈都可在滚柱保持架的轴向上移动。或者，泵可以被修改成虽然两个球轴承各自的内圈紧配合安装在偏心凸轮轴上，但两个球轴承各自的外圈以这样的方式紧配合安装在壳体中，即不完全禁止(即或多或少允许)两个球轴承各自的轴向运动。而且，泵可以被修改成两个轴颈部分经由各个滑动轴承而由壳体保持，以使得允许(a)偏心凸轮轴与(b)滚柱保持架及环之间的相对轴向运动，并使得由主要运动限度限定部分限定偏心凸轮轴在平行于轴向的相反方向之一上的运动限度，且由辅助运动限度限定部分限定滚柱保持架和环在另一平行于轴向的方向上的运动限度。在最后一种泵中，主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分由壳体保持，以使得这些部分不可相对于壳体运动。在模式(17)或模式(18)上容易得到最后一种泵。
(18)如模式(16)或模式(17)所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱在所述滚柱保持架的周向上的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述滚柱保持架和所述环的轴向力，且所述主要运动限度限定部分包括油密封件，并且作为所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分包括波形垫圈。
(19)如模式(12)至(18)中任一项所述的泵，其中通过将包括所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分、所述偏心凸轮轴、所述滚柱轴承和所述环在内的轴承装置的固有频率除以整数而获得的频率不同于包括所述泵和车身在内的组件在所述泵附装到所述车身的状态下的固有频率。
针对模式(9)所做的解释适用于本模式(19)。
(20)一种制造大体圆筒形的滚柱保持架的方法，所述滚柱保持架具有分别保持设置在内构件的外周表面和外构件的内周表面之间的多个滚柱以使得所述滚柱中的每一个可绕其轴线旋转的多个兜孔，并且所述滚柱保持架可绕所述内构件旋转，所述方法的特征在于包括以下步骤：
为成型所述滚柱保持架，将熔融树脂通过至少一个槽口注入与所述滚柱保持架相对应的模具的腔中，所述至少一个槽口在所述模具中与所述腔的对应于所述滚柱保持架的轴向相反两端之一的一部分连通，以及
控制注入的熔融树脂和所述模具各自的温度，从而使成型的滚柱保持架有锥度以使得其直径在从其轴向相反两端中的第一端向着所述轴向相反两端中的第二端的方向上逐渐增大，并且具有预定的锥度值。
根据本模式(20)，可以以低成本制造其内周表面和外周表面具有锥度的滚柱保持架。但是，可以通过例如研磨或切削的机加工来将滚柱保持架的内周表面和/或外周表面加工成具有锥度。
附图说明
通过结合附图阅读对本发明优选实施例的以下详细说明，本发明的上述和可选的目的、特征及优点将被更好地理解，附图中：
图1是包括每一个都应用了本发明的滚针轴承、轴承装置和液压泵的制动器驱动器的立体图；
图2是制动器驱动器的液压泵的剖视图；
图3是液压泵所包括的滚针轴承的解释图；
图4是用于解释滚针轴承的曲线图；
图5是用于解释滚针轴承的另一曲线图；
图6是作为本发明另一实施例的另一滚针轴承的剖视图；且
图7是用于解释制造图3和6所示的每种滚针轴承的滚柱保持架的方法的解释图。
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的优选实施例。
图1示出了包括应用本发明的液压泵30(图2)的制动器驱动器10。制动器驱动器10是机动车的液压制动系统的液压控制部分，并包括驱动器块12、固定到块12的泵电机(即电动机)14、以及储液器16。在驱动器块12中，与电磁操作液压阀一起设置液压泵30，形成制动油在其中流动的油液通道以在泵30和液压阀之间进行连接。驱动器块12具有：连接到主缸的主缸端口18；连接到储液池的储液池端口20；以及连接到与车辆的四个车轮相关联的各个轮缸的多个(即四个)轮缸端口22。液压泵30设置在图1所示驱动器块12的上半部分中，并由泵电机14驱动。
图2是液压泵30的剖视图。液压泵30利用制动器块12的壳体32的一部分作为其壳体，并包括两个柱塞泵部分34和一个偏心凸轮36。
两个柱塞泵部分34主要由如图2所示配合装入在垂直方向上穿过壳体32形成的通孔37中的两个缸体40、以及配合装入两个缸体40各自的内孔(即各自的柱塞孔43)中的两个柱塞42构成，并设置在偏心凸轮36的两侧上。两个缸体40的每一个都具有带底壁的大体圆筒形，并且每个缸体40与其柱塞孔43的开口相反的后端由塞子44支撑。弹簧46设置在两个柱塞42中每一个的后端部分与两个缸体40中相应一个的底壁之间，并在使每个柱塞42从相应的缸体40突出的方向上偏置每个柱塞42。每个柱塞42具有连接在其前端部分的外周表面与其后端之间的油液通道48，并且每个缸体40具有穿过其底壁形成的另一个油液通道50。作为阀构件的球52设置在每个柱塞42的后端处，以使得球52可以座落在作为阀座的油液通道48的开口端上。此外，另一个作为阀构件的球54设置在每个缸体40的后端处，以使得球54被抵靠在作为阀座的油液通道50的开口端上的弹簧56偏置。设置在每个缸体40前方的空间用作充满低压制动油的低压油室，并且随着柱塞42中相应一个的往复运动，低压油室中的制动油受压并经由油液通道48、50输出到设置在每个缸体40后方的空间中。于是，后一空间用作高压油室，其经由油液通道中的相应一个而与电磁操作液压阀中的相应一个连通。
偏心凸轮36主要由偏心凸轮轴60构成。偏心凸轮轴60在其两个相对端部中分别具有两个轴颈部分61、62。这两个轴颈部分61、62经由每个都作为径向轴承的各个球轴承63而由在垂直于通孔37的方向上形成于壳体32中的轴接纳孔支撑，以使得偏心凸轮轴60可在轴接纳孔中旋转。偏心凸轮轴60在其轴向中部中具有：直径稍大于每个都作为小直径部分的轴颈部分61、62的两个中直径部分；以及直径大于中直径部分的一个大直径部分。大直径部分用作相对于轴颈部分61、62偏心的偏心部分64。环72经由滚针轴承66绕偏心部分64的外周表面设置，以使得环72可绕着偏心部分64旋转。滚针轴承66是一种滚柱轴承，并由滚针保持架68和作为多个滚柱的多个滚针70构成，所述滚针70由作为一种滚柱保持架的滚针保持架68保持。但是，可以认为环72用作外圈，偏心部分64的外周部分用作内圈，并且这些外圈和内圈与滚针保持架68及滚针70共同构成滚针轴承66，或者可以认为环72用作外圈，而外圈与滚针保持架68及滚针70共同构成不包括内圈的滚针轴承66。每个的内外周表面都彼此相对偏心的两个环形配重74、76分别配合安装在偏心凸轮轴60的两个中直径部分上，以使得配重74、76不可相对于凸轮轴60旋转。配重74、76抵消偏心部分64、滚针轴承66以及环72的质量偏心，从而确保了偏心凸轮轴60动平衡。
两个配重74、76中的每一个被偏心部分64与分别压入配合到两个轴颈部分61、62上的两个球轴承63中相应一个的内圈夹在中间，以使得每个配重74、76不会接触相应球轴承63的外圈。于是，两个配重74、76通过被两个球轴承63各自的内圈压靠到偏心部分64的相对端表面而固定。但是，因为滚针保持架68和环72稍短于偏心部分64，所以这些元件68、72可自由旋转。波形垫圈78设置在两个球轴承63之一的外圈和轴接纳孔的底表面之间；并且另一个球轴承63的外圈经由垫片80与油密封件82相邻地保持。如上所述，两个球轴承63中每一个的内圈被压入配合(即紧配合安装)在两个轴颈部分61、62中相应一个上，但每个球轴承63的外圈松配合装入壳体32中。以波形垫圈78开始并以油密封件82结束的在轴接纳孔的轴向上串联布置的各个部件，被轴接纳孔的底表面和支撑泵电机14的支撑板84夹在中间。于是，约束了偏心凸轮轴60在轴向上的运动。偏心凸轮轴60具有的突出端部向着泵电机14突出，并用作与设置在泵电机14输出轴的自由端部分中的啮合部分88啮合的连接部分86。于是，泵电机14的旋转被传递到偏心凸轮轴60。此外，两个柱塞泵部分34的各个柱塞42的各个前端保持与环72啮合。因此，随着偏心凸轮轴60的旋转，偏心部分64偏心旋转，并且两个柱塞42中的每一个通过偏心部分64往复运动。
滚针轴承66被构造成使得由于滚针70在液压泵30工作期间的倾斜而作用在偏心凸轮轴60、滚针保持架68和环72上的力的方向被不变地保持为平行于轴保持孔的轴向的相反方向之一。就是说，滚针轴承66被构造成使得滚针保持架68和环72总是承受不变地保持在如图1所见的向右方向上的轴向力。更具体而言，滚针保持架68是内径导向式的，其中滚针保持架68在其径向上的位置通过将滚针保持架68的内周表面配合安装在偏心部分64的外周表面上而界定，如图2夸张示出的，并且滚针保持架68具有锥度筒形，其中滚针保持架68的内径和外径两者都在从其右手端向其左手端的方向上连续增大，如图3夸张示出的。因此，当偏心部分64如箭头“A”所示逆时针旋转时，滚针保持架68如图中所示地倾斜，从而滚针70在相同的方向上倾斜。图3示出了由滚针保持架68保持的滚针中承受来自每个柱塞泵部分34的反作用力的主要部分的一个滚针70，并且该滚针70被双点划线所示的环72的内周表面和偏心部分64的外周表面牢固地夹在中间。于是，当偏心部分64和环72彼此相对旋转时，滚针70沿箭头“B”所示的方向在偏心部分64的外周表面上滚动，并沿与箭头“B”所示方向相反的方向在环72的内周表面上滚动。事实上，尽管偏心部分64旋转并且环72不旋转，但是仅仅为了更容易理解的目的，以下说明将假定偏心部分64不旋转并且环72相对于偏心部分64顺时针旋转来进行。
当环72相对于偏心部分64在与方向“A”相反的方向上旋转时，由滚针保持架68的兜孔92保持的滚针70向兜孔92的内表面施加具有方向“B”的力，以使得兜孔92可以在相同方向“B”上移动。另一方面，禁止滚针保持架68的右手端被偏心部分64移动。因此，滚针保持架68如图3所示地倾斜。因为滚针保持架68的右手端和偏心部分64彼此接触的点与上述滚针70和兜孔92的内表面彼此接触的点，在与图3的纸面垂直的方向上彼此偏移，所以一个角转矩作用在滚针保持架68上。此外，在滚针保持架68的内周表面和偏心部分64的外周表面之间产生摩擦力。因此严格而言，滚针保持架68不是从与承受每个柱塞泵部分34的反作用力的主要部分的滚针70隔开正好90度的角位置处(如图3所示)，而是在从滚针70隔开小于90度的角位置处接触偏心部分64。无论如何，如图3所示，滚针保持架68从偏心部分64的轴线“D”顺时针倾斜角度“α”，从而兜孔92也顺时针倾斜角度“α”。
在兜孔92的内表面和滚针70之间，必须设置间隙以允许滚针70绕其轴线旋转。由于该间隙，滚针70可以在兜孔92中自由倾斜。相反，传统的滚针轴承被构造成使得在偏心部分的周向上兜孔相对于偏心部分轴线的倾斜最小化。因此，如果滚针在兜孔中自由倾斜，则作为在偏心部分周向上滚针轴线相对于偏心部分轴线的倾斜角度的斜角的符号无法恒定，即可能在某些时候为正，而在其他时候为负。就是说，在图3中，滚针70的轴线可以相对于偏心部分64的轴线在某些时候顺时针旋转而在其他时候逆时针旋转。在本实施例中，滚针轴承66被构造成使得在液压泵30工作期间，兜孔92相对于偏心部分64的轴线D总是倾斜沿正方向(即顺时针)的角度“α”，并使得角度“α”大于滚针70可以在兜孔92中倾斜的角度范围的上限。因此，即使在滚针70在兜孔92中尽可能大地沿负方向(即逆时针)倾斜的状态下，滚针70的轴线C相对于偏心部分64的轴线D的斜角“β”也不可能为负。
于是，滚针70的斜角“β”总是保持为正。因此，当环72相对于偏心部分64旋转时，滚针70总是被迫使在偏心部分64的外周表面上沿如图3所见的斜向上且向右的方向上滚动和移动。结果滚针70和环72趋向于相对于偏心部分64向右移动，使得滚针保持架68承受来自滚针70的右向力。因为滚针70可以在兜孔92中自由倾斜，所以斜角“β”可以变化。但是，斜角“β”的符号总是保持为正。于是，作用在滚针保持架68和环72上的轴向力总是保持为右向力。
在本实施例中，作用在滚针保持架68和环72上的右向力经由配重76和右侧球轴承63的内圈传递到偏心凸轮轴60，并由抵抗该右向力而产生的反作用力(即左向力)平衡。于是，右向力总是作用在滚针保持架68和环72上，并且左向力总是作用在偏心凸轮轴60上。相反，在上述传统滚柱轴承中，有时产生右向力，而其他时候则产生左向力。因此，与传统滚柱轴承相比，显著减小了(但并不为零)偏心凸轮轴60、配重74、76和球轴承63的振动。该振动在一边经由右侧球轴承63的球和外圈以及垫片80而由油密封件82承受，在另一边经由左侧球轴承63的球和外圈而由波形垫圈78承受。
油密封件82主要由橡胶形成，并具有如图4所示的压缩量和由压缩产生的弹性力之间的关系；并且波形垫圈78由在其周向上成波形的金属环构成，并具有如图5所示的压缩量和由压缩产生的弹性力之间的关系。如这些图中所示，油密封件82的弹簧常数随着其弹性力的增大而增大；并且波形垫圈78的弹簧常数随着其弹性力的增大而减小。因此，在轴接纳孔的轴向上被油密封件82和波形垫圈78夹在中间并定位的偏心凸轮36的位置主要由油密封件82限定，并且油密封件82和波形垫圈78产生的弹性力的大小主要由波形垫圈78限定。此外，如上所述主要限定偏心凸轮36在轴向上的位置的基于橡胶的油密封件82的振动衰减系数比金属波形垫圈78的高。因此，偏心凸轮36在滚针保持架68轴向上的振动可以被油密封件82有效衰减。于是，与包括上述传统球轴承的传统液压泵相比，可以有效减小由偏心凸轮36在泵30工作期间的轴向振动产生的液压泵30的噪声和振动。
在本实施例中，配重74、右侧球轴承63、垫片80和油密封件82彼此协作来构成主要的运动限度限定部分；并且配重76、左侧球轴承63和波形垫圈78彼此协作来构成辅助的运动限度限定部分。
此外，由油密封件82和波形垫圈78各自的弹簧常数以及偏心凸轮36的质量限定的偏心凸轮36的轴向振动的固有频率，被预先选择成不等于用在制动器驱动器10附装到车身的状态下驱动器10的固有频率除以一个整数而得到的频率。因此，制动器驱动器10或者车身中保持驱动器10的一部分不会与偏心凸轮36的第一模式振动或者第二或更高阶模式振动共振。该特征也有助于减小液压泵30工作所产生的噪声和振动。
图6示出了涉及滚针轴承106的本发明另一实施例。在本实施例中，滚柱104经由滚针轴承106由静止的支撑轴102保持，以使得滚柱104可绕着支撑轴102自由旋转。滚针轴承106包括：多个滚针112；锥形滚针保持架114，其保持滚针112以使得每个滚针112可绕其轴线旋转，并且其可绕支撑轴102旋转；和外圈116，其配合安装在滚针112和保持架114上。滚柱104配合安装在外圈116的外周表面上。在滚针保持架114和外圈116的两侧上，设有每个都可以是滑动轴承或滚动轴承的两个止推轴承122、124。在支撑轴102的轴向上作用在两个止推轴承122、124中的一个122上的轴向力经由油密封件126、垫圈128和C形卡环132而由支撑轴102承受；并且作用在另一止推轴承124上的轴向力经由波形垫圈134、垫圈136和C形卡环138而由支撑轴102承受。于是，油密封件126和波形垫圈134在支撑轴102的轴向上被压缩。油密封件126和波形垫圈134分别与第一实施例中所采用的油密封件82和波形垫圈78相同。
根据本发明，滚针轴承106被构造成使得当滚柱104旋转时，每个滚针112的斜角的符号总是保持为正(或负)，从而左向轴向力总是作用在滚针保持架114和外圈116上。因为滚针保持架114就像第一实施例所采用的滚针保持架68一样是锥形的，所以左向轴向力经由左侧止推轴承122而由油密封件126承受。
于是在本实施例中，由于每个滚针112的倾斜而作用在滚针保持架114和外圈116上的轴向力的方向总是保持为向左的方向，并且轴向力由弹簧常数和振动衰减系数大于波形垫圈134的油密封件126承受。因此，与其中斜角的符号有时变成正而其他时候变成负的传统滚柱轴承相比，当滚柱104旋转时，更加有效地减小了滚柱104、外圈116、滚针保持架114和滚针112各自的轴向振动。该特征有助于减小在滚柱104旋转时所产生的噪声。
在本实施例中，止推轴承122、油密封件126、垫圈128和C形卡环132彼此协作来构成主要的运动限度限定部分；并且止推轴承124、波形垫圈134、垫圈136和C形卡环138彼此协作来构成辅助的运动限度限定部分。
在本实施例中，作为内构件的支撑轴102固定到装置的框架并且不可旋转，而作为外构件的滚柱104可旋转。但是，外构件可以固定到装置的框架，而内构件不可旋转。在后一情况下，滚针保持架114和内构件102也承受其方向或符号保持不变的轴向力。因此，可以减小滚针轴承106的振动和噪声。
在上述实施例的每一个中，锥形滚针保持架68、114可以通过任何已知方法形成。但是，优选的是用以下方法形成具有锥形管状的滚针保持架68、114。通过将含强化纤维的热塑树脂注塑成型来形成滚针保持架68、114，如图7所示。将含强化纤维的熔融热塑树脂经由位于如在模具142(其可以具有任何形状)的筒形腔144的轴向上所看到的腔144一端处的多个(例如三个)槽口146，而注入腔144中，并以有利的方式控制热塑树脂和模具142各自的温度。一般而言，注塑成型包括加热模具，以及将热塑树脂加热到比模具更高的温度，从而注入模具的腔中的热塑树脂被模具冷却而固化。在本实施例中，控制模具142和热塑树脂各自的温度，以使得当从模具142中取出成型的滚针保持架68、114时，滚针保持架68、114的温度在其位于槽口146侧的一端部分中最高，并在离开槽口146的方向上线性降低。在从模具142中取出成型的滚针保持架68、114之前，滚针保持架68、114具有与腔144相同的筒形。但是，在从模具142中取出滚针保持架68、114之后，滚针保持架68、114的温度降低，使得保持架68、114的收缩量在其位于槽口146侧的一端部分中最大，并在离开槽口146的方向上线性降低。于是，冷却后的滚针保持架68、114具有锥度筒形，其内径和外径在从其位于槽口146侧的一端部分向着其另一端部分的方向上连续增大。因此，通过此方法制造的滚针保持架68、114不仅可用于内径导向式滚柱轴承，而且可用于外径导向式滚柱轴承。
应该理解到本发明可以用本领域技术人员可以想到的其他变化和改进来实现，例如在“发明内容”中所描述的那些，而不偏离所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围。
本申请基于2004年10月29日递交的日本专利申请No.2004-316829，其内容通过引用而被包含于此。

Claims (20)

1.一种滚柱轴承，包括：
设置在内构件的外周表面和外构件的内周表面之间的多个滚柱；和
可绕所述内构件旋转的大体圆筒形的滚柱保持架，所述滚柱保持架具有分别保持所述多个滚柱以使得所述滚柱中的每一个可绕其轴线旋转的多个兜孔，
其中，不论所述每个滚柱在所述滚柱保持架的周向上相对于所述兜孔中相应的一个倾斜多少，所述每个滚柱的斜角的符号不变，
所述滚柱轴承的特征在于，所述滚柱保持架的内周表面和外周表面之一界定出配合安装在所述内构件的所述外周表面和所述外构件的所述内周表面中相应一个上的导向表面，使得所述滚柱保持架在其径向上定位，并且，至少所述导向表面包括锥度表面，所述锥度表面的直径在从其轴向相反两端中的一端向着所述轴向相反两端中的另一端的方向上逐渐增大。
2.如权利要求1所述的滚柱轴承，其中所述滚柱保持架的所述内周表面界定所述导向表面。
3.如权利要求1所述的滚柱轴承，其中与由所述锥度表面的存在而引起的所述滚柱保持架的倾斜相对应的所述兜孔中的每一个在所述滚柱保持架的周向上的倾斜角度，大于由所述每个兜孔和所述滚柱中相应的一个之间存在的间隙所允许的所述相应滚柱的最大倾斜角度。
4.如权利要求1所述的滚柱轴承，其中，当所述滚柱中的一个承受从所述内构件和所述外构件中的一者传送到所述内构件和所述外构件中的另一者的力的主要部分、从而使所述滚柱保持架相对于所述内构件和所述外构件中的所述一者旋转时，所述锥度表面在所述锥度表面的第一部分处接触所述外周表面与所述内周表面中所述相应一个而不在所述锥度表面的第二部分处接触所述对应的周表面，从而使所述一个滚柱在所述兜孔中对应的一个兜孔中倾斜，所述锥度表面沿所述外周表面和所述内周表面中所述相应一个的轴线延伸，所述锥度表面的第二部分与所述锥度表面的第一部分径向相对。
5.一种轴承装置，包括：
如权利要求1至3中任一项所述的滚柱轴承；
所述内构件和所述外构件；和
两个运动限度限定部分，其彼此协作以分别限定所述内构件、所述外构件和所述滚柱保持架中至少两个元件的相反的运动限度，
其中所述两个运动限度限定部分包括一个主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述至少两个元件的轴向力，并且所述主要运动限度限定部分具有的第一弹簧常数大于作为所述两个运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
6.如权利要求5所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分具有的第一振动衰减系数大于所述辅助运动限度限定部分的第二振动衰减系数。
7.如权利要求5所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分分别包括每个都可在所述轴向上弹性变形的第一可弹性变形构件和第二可弹性变形构件，所述第一可弹性变形构件和第二可弹性变形构件两者被弹性变形来弹性限定所述至少两个元件在所述轴向上相对于彼此的相对位置。
8.如权利要求5所述的轴承装置，其中所述主要运动限度限定部分和辅助运动限度限定部分分别包括油密封件和波形垫圈。
9.一种减小由包括如权利要求5所述的轴承装置在内的组件所产生的噪声的方法，所述方法包括以下步骤：
构造所述轴承装置，以使得通过将由所述两个运动限度限定部分各自的弹簧特性所限定的所述轴承装置的固有频率除以整数而获得的频率不同于所述组件的固有频率，以及由此减小由所述轴承装置的振动所产生的噪声。
10.一种泵，包括：
具有至少一个柱塞孔的壳体；
偏心凸轮轴，其包括由所述壳体保持以使得所述偏心凸轮轴可绕其轴线旋转的至少一个轴颈部分，并且还包括与所述至少一个轴颈部分偏心的偏心轴部分；
滚柱轴承；
环，其经由所述滚柱轴承而由所述偏心凸轮轴保持，以使得所述环可相对于所述偏心凸轮轴旋转；和
至少一个柱塞，其配合装入所述壳体的所述至少一个柱塞孔，以使得所述至少一个柱塞接触所述环并随着所述偏心凸轮轴的旋转而往复运动，
其中，所述滚柱轴承包括：(a)设置在所述偏心轴部分的外周表面和所述环的内周表面之间的多个滚柱，和(b)可绕所述偏心轴部分旋转的大体圆筒形的滚柱保持架，所述滚柱保持架具有分别保持所述多个滚柱以使得所述滚柱中的每一个可绕其轴线旋转的多个兜孔，并且
其中，无论所述每个滚柱在所述滚柱保持架的周向上相对于所述兜孔中相应一个倾斜多少，所述每个滚柱的斜角的符号不变，
所述泵的特征在于，所述滚柱保持架的内周表面和外周表面之一界定出配合安装在所述偏心轴部分的所述外周表面和所述环的所述内周表面中相应一个上的导向表面，使得所述滚柱保持架在其径向上定位，并且，至少所述导向表面包括锥度表面，所述锥度表面的直径在从其轴向相反两端中的一端向着所述轴向相反两端中的另一端的方向上逐渐增大。
11.如权利要求10所述的泵，其中，与由所述锥度表面的存在而引起的所述滚柱保持架的倾斜相对应的所述兜孔中的每一个在所述滚柱保持架的周向上的倾斜角度，大于由所述每个兜孔和所述滚柱中相应一个之间存在的间隙所允许的所述相应滚柱的最大倾斜角度。
12.如权利要求10所述的泵，其中所述偏心凸轮轴在所述偏心轴部分的两侧上具有两个所述轴颈部分，其中所述泵还包括两个球轴承，所述两个球轴承中的每一个都包括紧配合安装在所述两个轴颈部分中相应一个上的内圈、以及松配合安装在所述壳体中的外圈，其中所述两个轴颈经由所述两个球轴承而由所述壳体保持，以使得所述偏心凸轮轴可绕其轴线旋转，并且其中所述泵还包括限定所述两个球轴承的所述各个外圈在离开所述偏心轴部分的各个方向上的各个运动限度的第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分。
13.如权利要求12所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括辅助运动限度限定部分，并且其中所述主要运动限度限定部分的第一弹簧常数大于所述辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
14.如权利要求12所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括辅助运动限度限定部分，并且其中所述主要运动限度限定部分具有的第一振动衰减系数大于所述辅助运动限度限定部分的第二振动衰减系数。
15.如权利要求12所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括油密封件，而所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的另一个包括波形垫圈。
16.如权利要求10所述的泵，还包括限定所述滚柱保持架和所述环各自的第一端的运动限度的第一运动限度限定部分、以及限定所述滚柱保持架和所述环与其所述第一端相反的各自的第二端的运动限度的第二运动限度限定部分。
17.如权利要求16所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱在所述滚柱保持架的周向上的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述滚柱保持架和所述环的轴向力，并且所述主要运动限度限定部分具有的第一弹簧常数大于作为所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分的第二弹簧常数。
18.如权利要求16所述的泵，其中所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中的一个包括主要运动限度限定部分，所述主要运动限度限定部分承受由于所述滚柱在所述滚柱保持架的周向上的倾斜而在所述滚柱保持架的轴向上从所述滚柱施加到所述滚柱保持架和所述环的轴向力，且所述主要运动限度限定部分包括油密封件，并且作为所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分中另一个的辅助运动限度限定部分包括波形垫圈。
19.如权利要求12至18中任一项所述的泵，其中通过将包括所述第一运动限度限定部分和第二运动限度限定部分、所述偏心凸轮轴、所述滚柱轴承和所述环在内的轴承装置的固有频率除以整数而获得的频率不同于包括所述泵和车身在内的组件在所述泵附装到所述车身的状态下的固有频率。
20.如权利要求10所述的泵，其中，当所述滚柱中的一个承受从所述至少一个柱塞传送的力的主要部分、从而使所述滚柱保持架相对于所述至少一个柱塞旋转时，所述锥度表面在所述锥度表面的第一部分处接触所述外周表面与所述内周表面中所述相应一个而不在所述锥度表面的第二部分处接触所述对应的周表面，从而使所述一个滚柱在所述兜孔中对应的一个兜孔中倾斜，所述锥度表面沿所述外周表面和所述内周表面中所述相应一个的轴线延伸，所述锥度表面的第二部分与所述锥度表面的第一部分径向相对。
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