CN100535462C - 中心轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种用于相对于支承表面以变化的角度可旋转地支承轴的中心轴承组件，包括轴承和支承轴承的轴承支承元件。该轴承支承元件具有弯曲外表面。设置支架用于支承轴承支承元件。该支架具有与轴承支承元件的弯曲外表面配合的弯曲内表面，从而使轴承支承元件可以相对于支架移动。

Description

中心轴承组件

技术领域

本发明总体涉及用于旋转地支承轴的轴承。具体地，本发明涉及用于相对于支承表面以变化的角度可旋转地支承轴的中心轴承组件的改进结构。

背景技术

传动系统广泛用于从源头产生动力并用于将所述动力从源头传递到从动机构。通常，源头产生旋转动力并且所述旋转动力从源头传递到可旋转的从动机构。例如，在目前使用的大多数陆地车辆中，发动机/传动组件产生旋转动力，并且该旋转动力从发动机/传动组件的输出轴通过驱动轴组件传递到车桥组件的输入轴，以可旋转地驱动车辆的车轮。为此，常规的驱动轴组件包括中空圆柱形驱动轴管，其具有一对固定在其前端和后端的终端接头，例如一对管轭。前端接头形成将发动机/传动组件的输出轴与驱动轴管的前端相连的前万向节的一部分。类似地，后端接头形成将驱动轴管的后端与车桥组件的输入轴相连的后万向节的一部分。前万向节和后万向节提供了从发动机/传动组件的输出轴经由驱动轴管到车桥组件的输入轴的旋转驱动连接，同时允许在这三个轴的旋转轴线之间存在的一定量的角偏差。

在一些车辆中，分隔发动机/传动组件和车桥组件的距离相对较短。对于这些车辆，驱动轴组件可以由单个、相对较长的驱动轴管形成，该驱动轴管具有固定至其端部的第一和第二终端接头。然而，在其它车辆中，分隔发动机/传动组件和车桥组件的距离相对较长，从而使单个驱动轴管的使用变得不切实际。对于这些车辆，驱动轴组件可以由多个(通常两个)单独的、相对较短的驱动轴段构成。在诸如这样的复合驱动轴组件中，第一驱动轴段的第一端通过第一万向节与发动机/传动组件的输出轴相连，第一驱动轴段的第二端通过第二万向节与第二驱动轴段的第一端相连，并且第二驱动轴段的第二端通过第三万向节与车桥组件的输入轴相连。

由两个或多个单独的驱动轴段组成的复合驱动轴组件通常需要采用用于在使用过程中支承其中间部分进行旋转的结构。用于驱动轴组件的常规中间支承结构(通常被称为中心轴承组件)包括具有接合驱动轴段之一的内座圈以及支承内座圈以相对于其旋转的外座圈的环形轴承。环形轴承的外座圈支承在通常由相对弹性的材料例如橡胶制成的大体上环形的支承元件内。该弹性支承元件又支承在刚性支架内，所述刚性支架固定在设置于车辆上的支承表面上。因此，中心轴承组件的作用是支承驱动轴组件的中间部分以在使用过程中进行旋转。许多这种通常类型的中心轴承组件的结构在本领域已知。

常规中心轴承组件一直被设计成相对于刚性支架并由此相对于在车辆上设置的支承表面以单个预定角定向可旋转地支承驱动轴段。然而，由于车辆的尺寸和形状变化很大，因此，驱动轴段相对于支承表面的正常角定向会随着车辆而不同。在一定程度上，这种角定向的变化可以通过弹性体支承件的固有柔韧性得到适应。然而，在更极端的情形中，弹性体支承件的所述挠曲不是所期望的。因此，已知的是提供多个不同形状的安装支架，其相对于设置在车辆上的支承表面以多个不同的角定向分别支承驱动轴段。尽管有效，但这种为多种车辆设置多个不同形状的支架效率很低。因此，需要提供一种用于中心轴承组件的改进结构，其能够相对于支承表面以变化的角度可旋转地支承轴，而无需采用多个不同形状的安装支架。

发明内容

本发明涉及一种用于相对于支承表面以变化的角度可旋转地支承轴的中心轴承组件的改进结构。中心轴承组件包括轴承和支承轴承的轴承支承元件。该轴承支承元件具有弯曲外表面。设置支承轴承支承元件的支架。该支架具有与轴承支承元件的弯曲外表面配合的弯曲内表面，从而使轴承支承元件可以相对于支架移动。

通过参照附图阅读以下对优选实施方式的详细描述，本领域技术人员将会清楚地了解到本发明的多个目的和优点。

附图说明

图1是包括根据本发明的固定在支承表面上的中心轴承组件第一实施方式的传动系统的侧视图。

图2是图1所示的中心轴承组件的第一实施方式的一部分的分解透视图。

图3是图1所示的中心轴承组件的第一实施方式部分剖视的端视图，其示出为被组装并固定在支承表面上。

图4是沿图3中的线4-4截取的中心轴承组件的第一实施方式的剖视图。

图5是根据本发明的中心轴承组件的第二实施方式的一部分与图2类似的分解透视图。

具体实施方式

现在参照附图，图1示出了根据本发明总体由10表示的传动系统。所示的传动系统10大部分是本领域中常规的并且仅用于表示使用本发明的一种环境。因此，本发明的范围并不是要局限于用于图1所示具体结构的传动系统10或者通用的传动系统。相反，将在下文清楚地了解到，本发明可以用于任何所需的环境以实现下文所述的目的。

所示车辆传动系统10适于从源头例如发动机/传动组件11向从动装置例如多个从动车轮(未示出)传递旋转动力。发动机/传动组件11是本领域中常规的并包括具有外部花键的输出轴(未示出)，该输出轴与总体由12表示的第一伸缩轭相连。第一伸缩轭12是本领域中常规的并包括具有光滑圆柱形外表面和带有内部花键的内表面的端部13。第一伸缩轭12的端部13具有内部花键的内表面以已知方式接合发动机/传动组件11的具有外部花键的输出轴。因此，第一伸缩轭12通过发动机/传动组件11的输出轴可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

第一伸缩轭12还包括形成总体由15表示的第一万向节组件的一部分的轭部14。第一万向节组件15也是本领域中常规的并包括以已知方式通过交叉件与第一伸缩轭12的轭部14相连的管轭16。管轭16例如通过焊接固定在第一驱动轴段17的第一端以与其一起旋转。第一万向节组件15因此在发动机/传动组件11的输出轴与第一驱动轴段17之间提供旋转驱动连接，同时允许它们之间存在一定量的角偏差。

第一驱动轴段17延伸通过总体由20表示的第一实施方式的中心轴承组件并由其支承以进行旋转。下文将详细说明第一实施方式的中心轴承组件的结构。第一实施方式的中心轴承组件20固定在支承表面22例如车辆的车架、底盘或车体一部分上。第一驱动轴段17具有第二端23，其在所示实施方式中相对于第一驱动轴段17的第一端直径减小，尽管这不是必须的。直径减小的第二端23可以被形成为焊接在第一驱动轴段17的较大直径的第一端上的分离结构。在任何情况下，第一驱动轴段17的直径减小的第二端23的外表面的一部分都被形成为具有多个外部花键(未示出)。

总体由25表示的第二伸缩轭例如通过焊接连接在第一驱动轴段17的直径减小的第二端23上以与其一起旋转。第二伸缩轭25是本领域中常规的并包括具有带内部花键的内表面(未示出)的端部26。第二伸缩轭25的端部26的具有内部花键的内表面以已知方式接合第一驱动轴段17的第二端23的具有外部花键的部分。因此，第二伸缩轭25通过第一驱动轴段17可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

第二伸缩轭25还包括形成总体由30表示的第二万向节组件的一部分的轭部27。第二万向节组件30也是本领域中常规的并包括以已知方式通过交叉件与第二伸缩轭25的轭部27相连的管轭31。管轭31例如通过焊接固定在第二驱动轴段32的第一端以与其一起旋转。第二万向节组件30由此在第一驱动轴段17的第二端23与第二驱动轴段32的第一端之间提供旋转驱动连接，同时允许在它们之间存在一定量的角偏差。

第二驱动轴段32的第二端例如通过焊接固定在形成总体由34表示的第三万向节组件的一部分的管轭33上。第三万向节组件34也是本领域中常规的并包括总体由35表示的第三伸缩轭。第三伸缩轭35是本领域中已知的并包括以已知方式通过交叉件与管轭33相连的轭部36。第三伸缩轭35还包括具有光滑圆柱形外表面和带内部花键的内表面(未示出)的端部37。第三伸缩轭35的端部37的具有内部花键的内表面接合常规车桥组件38的具有外部花键的输入轴(未示出)，所述车桥组件以已知方式与车辆的多个从动车轮相连。因此，车桥组件38的输入轴由第二驱动轴段32可旋转地驱动，但可以在一定程度上相对于其在轴向上自由移动。

现在参照图2，3和4，详细示出了中心轴承组件20的第一实施方式的结构。如图所示，中心轴承组件20的第一实施方式包括总体由40表示的刚性支架，其固定在车辆的支承表面22上。通常，支架40包括大体上U形的主体部分41，其具有从其端部向外延伸的一对凸缘部分42和43。凸缘部分42和43各自具有从其中贯穿形成的孔42a和43a。所述孔42a和43a允许相应螺纹紧固件44(参见图3)延伸穿过凸缘42和43以通过常规方式将支架40固定在车辆的支承表面22上。如果需要，支架40的主体部分41可以具有一对相对的轮缘或凸缘41a以提高其强度和刚度。

支架40的主体部分41具有设置在其上的弯曲内表面45。该弯曲内表面45优选地形状为遍及支架40的主体部分41的范围的大体上球形。换句话说，弯曲内表面45相对于旋转运动的多个轴线弯曲。然而，弯曲内表面45可以被形成为具有任何所需的形状。下文将进一步说明支架40的主体部分41的弯曲内表面45的作用。

支架40的主体部分41还具有形成在其上的一对突起46。所示的突起46设置在U形主体部分41的相对侧上，尽管所述突起46可以设置在任意所需的位置或多个位置。所示的突起46与支架40的主体部分41一体形成并且形状大体上为半球形。然而，突起46可以通过任何所需方式设置在支架40上并且可以具有任何所需的形状或多个形状。下文将说明突起46的作用。

所述支架40的主体部分41还具有从其中贯穿形成的多个槽47a、 47b和47c。在所示实施方式中，第一和第二槽47a和47b设置在U形主体部分41的相对侧，同时第三槽47c设置在U形主体部分41的底部。然而，所述槽47a、47b和47c可以设置在支架40上的任何所需位置。第一和第二槽47a和47b形状为大体上弧形，同时第三槽47c形状为大体上线性。然而，槽47a、47b和47c可以具有任何所需的形状。下文还将说明槽47a、47b和47c的作用。

中心轴承组件20的第一实施方式还包括支承在刚性支架40上的轴承支承元件50。所示轴承支承元件50形状为大体上环形并优选由弹性材料例如通常在常规中心轴承组件上采用的常规弹性体材料(例如橡胶)制成。然而，轴承支承元件50可以被形成为具有任何所需形状并且可以由任何所需材料制成。轴承支承元件50具有从其中贯穿形成的轴向延伸的开口51，其作用将在下文说明。多个槽50a可以形成在轴承支承元件50的部分上或贯穿这些部分形成。槽50a是本领域中常规的，优选形状为大体上弧形并布置成绕开口51的两个同心的圆形排列。同时，槽50a优选地在整个轴承支承元件50上径向和周向交错。然而，槽50a可以以任何所需数量和位置设置在轴承支承元件50上并且在需要时可以完全省去。槽50a使弹性体轴承支承元件50的柔性增大。

在图3和4中总体由52表示的环形轴承组件支承在穿过轴承支承元件50形成的开口51内。轴承组件52是本领域中常规的并被设置成以下文进一步描述的方式绕旋转轴线53可旋转地支承第一驱动轴段17。为此，轴承组件52包括支承在轴承支承元件50上的外座圈52a、接合第一驱动轴段17的外表面的内座圈52b以及布置在外座圈52a与内座圈52b之间使得内座圈52a被支承成相对于外座圈52b旋转的多个滚珠52c。这样，第一驱动轴段17通过中心轴承组件20的第一实施方式支承以进行旋转。

轴承支承元件50具有设置在其上的弯曲外表面54。弯曲外表面54优选形状为遍及轴承支承元件50的范围的大体上球形。换句话说，弯曲外表面54相对于旋转运动的多个轴线弯曲。然而，弯曲外表面54可以被形成为具有任何所需的形状。优选地，轴承支承元件50的弯曲外表面54在形状上大体上与设置在支架40的主体部分41上的弯曲内表面45相一致。下文将进一步说明轴承支承元件50的弯曲外表面54的作用。

轴承支承元件50也具有形成在其上的一对凹部55。所示的凹部55设置在轴承支承元件50的相对侧，尽管所述凹部55可以设置在任何所需的位置或多个位置。所示的凹部55形状可以为大体上半球形。然而，凹部55可以具有任何所需的形状或多个形状。凹部55的作用将在下文说明。轴承支承元件50还具有形成在其上的多个保持件56a、56b和56c。第一和第二保持件56a和56b设置在轴承支承元件50的相对侧，同时第三保持件56c设置在轴承支承元件50的外球形表面54的底部。然而，所述保持件56a、56b和56c可以设置在轴承支承元件50上的任何所需位置。第一和第二保持件56a和56b形状为大体上弧形，同时第三保持件56c形状为大体上线性。然而，保持件56a、56b和56c可以具有任何所需形状。保持件56a，56b和56c的作用也将在下文说明。

为了组装中心轴承组件20的第一实施方式，轴承支承元件50布置在支架40的主体部分41内。当这样布置时，轴承支承元件50的弯曲外表面54接靠支架40的主体部分41的弯曲内表面45，如图3和4所示。同时，设置在支架40的主体部分41上的突起46容纳在设置于轴承支承元件50上的凹部55内。此外，设置在支架40的主体部分41上的槽47a、47b和47c分别在其中容纳设置于轴承支承元件50上的保持件56a、56b和56c。相对的保持件56a和56b优选地容纳在相关的相对槽47a和47b内，且它们之间存在间隙，尽管这也不是必需的。然而，设置在轴承支承元件50的底部的保持件56c具有一对横向延伸的唇部，它们优选以搭扣配合的关系容纳在设置于支架40的主体部分41上的相关槽47c内，尽管这也不是必需的。

设置在轴承支承元件50上的凹部55与设置在支架40的主体部分41上的突起46的配合限定了轴承支承元件50相对于支架40枢转的轴线。因此，轴承支承元件50可以相对于支架40在图4所示的角度范围内枢转。该角度可以是任何所需的角度，但优选相对于原始旋转轴线53处于大约±10度的范围。轴承支承元件50的弯曲外表面54与支架40的主体部分41的弯曲内表面45的配合提供了对轴承支承元件50在支架40上固定和连续的支承，而无论它们之间的相对角定向如何。最后，保持件56a、56b和56c与槽47a、47b和47c的配合防止轴承支承元件50无意中从支架40上移去。保持件56a、56b和56c与槽47a、47b和47c的配合还限定了轴承支承元件50可以相对于支架40枢转的量。

在使用中，中心轴承组件20的轴承支承元件50和支架40初始按如上所述那样组装。当如此组装时，保持件56a、56b和56c与槽47a、47b和47c配合以防止轴承支承元件50无意中从支架40上移去。中心轴承组件20随后安装在第一驱动轴段17上，传动系统10的其余驱动轴组件(包括第一万向节15、第一驱动轴段17、中心轴承组件20、第二万向节30、第二驱动轴段32以及第三万向节34中的一些或全部)以常规方式组装。通常传动系统10的驱动轴部分在第一位置组装，随后被运送到第二位置以安装在车辆或其它装置上。在运送过程中，保持件56a、56b和56c继续与槽47a、47b和47c配合以防止轴承支承元件50无意中从支架40上移去。当驱动轴组件安装在车辆上时，可以根据其上要采用传动系统10的具体车辆或其它装置的具体要求预先调节轴承支承元件59相对于支架40的角定向。因此，为了使单个中心轴承组件的设计用于多个不同车辆上，无需提供多个不同形状的安装支架。一旦中心轴承组件20的支架40通过螺纹紧固件44固定在支承表面22上，则轴承支承元件46优选地相对于支架40摩擦保持在适当位置以供使用。备选地，轴承支承元件46可以支承在支架40上以在传动系统10的操作过程中可以相对于支架移动。

如上所述，设置在支架40的主体部分41上的突起46与设置在轴承支承元件50上的凹部55配合以限定轴承支承元件50相对于支架40枢转的轴线。本发明构想了一种备选布置，其中设置在轴承支承元件50上的突起(未示出)与设置在支架40的主体部分41上的凹部(未示出)配合以限定轴承支承元件50可以相对于支架40枢转的轴线。因此，在此采用的术语“突起46”和“凹部55”应该被解释为包括这种备选结构。

如果需要，支架40的主体部分41的弯曲内表面45的形状不需要如上所述那样在形状上与轴承支承元件50的弯曲外表面54大体上一致。相反，支架40的主体部分41的弯曲内表面45和轴承支承元件50的弯曲外表面54的形状可以不同。例如，支架40的主体部分41的弯曲内表面45的曲率半径可以相对于轴承支承元件50的弯曲外表面54的曲率半径变化。采用这种不同形状的弯曲表面45和54具有这样的效果，即，可以根据轴承支承元件50相对于支架40的角运动量对中心轴承组件20的振动提供或多或少的阻尼。

图5表示根据本发明的总体由20′表示的中心轴承组件的第二实施方式。中心轴承组件20′的第二实施方式大部分与如上所述的中心轴承组件20的第一实施方式类似，并且相似的附图标记被用于表示类似的结构。在该实施方式中，修改的支架40′被设置成不包括任何突起46或槽47a、47b和47c。同样，修改的轴承支承元件50′被设置成不包括任何凹部55或保持件56a、56b和56c。因此，在中心轴承组件20′的第二实施方式中，修改的轴承支承元件50′相对于修改的支架40′的移动并不局限于绕轴线的枢转运动。相反，修改的轴承支承元件50′能够在任何方向上相对于修改的支架40′移动，所述方向仅受修改的轴承支承元件50′的弯曲外表面54与修改的支架40′的主体部分41的弯曲内表面45的接合的限制。在这一中心轴承组件20′的第二实施方式中，可以设置常规保持件(未示出)，以在安装在支承表面22上之前强制地将修改的轴承支承元件50′保持在修改的支架40内。除此之外，中心轴承组件20′的第二实施方式的结构和操作方式与如上所述相同。

根据专利法的规定，已经通过最佳实施方式说明和示出了本发明的原理和操作方式。然而，必须认识到，在不脱离本发明精神或范围的前提下，可以通过具体说明和图示之外的方式实施本发明。

Claims (10)

1.一种轴承组件，包括：

轴承；

支承所述轴承的轴承支承元件，所述轴承支承元件具有外表面；以及

支承所述轴承支承元件的支架，所述支架具有与所述轴承支承元件的所述外表面配合的内表面，从而允许所述轴承支承元件相对于所述支架移动；

设置在所述轴承支承元件和所述支架其中一个上的凹部；和

设置在所述轴承支承元件和所述支架中另一个上的突起，所述突起与所述凹部配合，以允许所述轴承支承元件相对于所述支架围绕由所述凸起限定的轴线枢转。

2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承支承元件的所述外表面与所述支架的所述内表面是球形形状。

3.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承支承元件的所述外表面与所述支架的所述内表面是弯曲的。

4.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承支承元件和所述支架其中一个具有设置在其上的一对相对凹部，并且所述轴承支承元件和所述支架中另一个具有设置在其上的一对相对突起，该对突起分别与所述一对凹部配合，以允许所述轴承支承元件相对于所述支架枢转。

5.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承支承元件具有设置在其上的保持件，并且所述支架具有设置在其上的槽，所述槽与设置在所述轴承支承元件上的所述保持件配合，以将所述轴承支承元件保持在所述支架上。

6.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承支承元件具有设置在其上的多个保持件，并且所述支架具有设置在其上的多个槽，所述槽分别与设置在所述轴承支承元件上的所述多个保持件配合以将所述轴承支承元件保持在所述支架上。

7.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述支架的所述内表面与所述轴承支承元件的所述外表面具有相同形状。

8.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述支架的所述内表面与所述轴承支承元件的所述外表面具有不同形状。

9.如权利要求1所述的轴承组件，还包括通过所述轴承组件的所述轴承支承以进行旋转的驱动轴。

10.如权利要求9所述的轴承组件，还包括通过所述驱动轴组件与从动机构相连的动力源。

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