CN101080578A - 在滑动轴承互补元件上用于减少表面压力的端部成型轮廓结构 - Google Patents

在滑动轴承互补元件上用于减少表面压力的端部成型轮廓结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，包括一个销(22)和至少一个容纳销(22)的轴承衬套(24，24’)，其中该销承受一垂直于销－轴承衬套单元(20)作用的偏心的力(F)，并且所述至少一个轴承衬套(24，24’)设计为圆柱形的，并且该销(22)设计为从预定的位置开始分别朝轴向端部方向延伸的逐渐缩小的。此外本发明还涉及于销和轴承衬套的几何上相对的几何形状。

Description

在滑动轴承互补元件上用于减少表面压力的端部成型轮廓结构
技术领域
本发明涉及一种在滑动轴承互补元件(Gleitlagergegenlaufpartnern)上的用于减少表面压力的端部成型轮廓结构(Endprofilierung)，包括一个销和至少一个容纳销的轴承衬套，其中该销承受一垂直于销-轴承衬套单元作用的偏心力。
背景技术
已知的是，一种由销和至少一个径向容纳销的轴承衬套构成的轴向单元，其中销和轴承衬套构成互相配设的滑动轴承互补元件。在此该销可承受一垂直于销-轴承衬套单元(滑动轴承)作用的力，所述力在中间或偏心地作用于销。
特别是在商业上通用的带张紧系统中，一种由这种类型的销-轴承衬套单元构成的固定装置是常见的。带张紧系统例如具有内燃机的车辆的控制发动机或设备发动机中使用。
从现有技术中已知带张紧系统，其具有相对于销-轴承衬套单元偏心设置的张紧轮，该张紧轮通过一偏心设置的滚动轴承旋转支承。在过去表明，在具有偏心布置的张紧轮的带张紧系统的销-轴承衬套单元中，在销和轴承衬套之间出现边缘负荷。这导致在销和轴承衬套上一较高的单位面积压力，使得滑动轴承的使用寿命可能会减少。特别是在高的偏心作用的力和长时间运行情况下这会导致一倾斜，从而总的来说带张紧系统的导向对于无故障运行是不够的。
在此背景之前，DE 195 33 457 A1公开了一种用于牵引工具驱动的张紧装置，其具有通过一螺旋弹簧加载、纵向可移动的活塞，以便施加一线性力在要张紧的牵引工具驱动上。在此公开的张紧装置中，仅是中间作用到轴承上的力起作用。
相反，从DE 102 36 113 B3中已知一种带有滑动轴承的旋转支承装置，此滑动轴承具有一带有轴承支承面的固定的陶瓷体。使用的陶瓷材料具有高的耐磨性且同时在一大的偏心作用力和一高的温度(例如，通过摩擦)下可提供一可靠的且寿命长的旋转支承。
在此不利的是，仅在高耗费的情况下，才可以在一用于容纳陶瓷体的滑动轴承衬套(轴套)中装入陶瓷体，因为此材料由于其形状恒定困难且在高的时间消耗下使用。在增大的压力下，陶瓷体可能由于其脆裂的材料特性被毁坏。陶瓷体可仅通过滑动轴承的费用高的和费时的加温被装入。因此证明这种旋转支承在安装上是费事的且昂贵。
因此该文献没有公开任何解决方案，例如涉及销的磨损现象(在张紧装置中的销不是由陶瓷而是由例如淬火后的钢制成)如何能被解决。因此总的来说在此已知的滑动轴承的使用寿命也相对较短。此外，公差的校准或限制对成本和使用寿命具有负面影响。
发明内容
本发明的目的在于，在保持目前的安装规程的同时，如何以简单的方式和少的结构费用可达到提高滑动轴承的使用寿命。另一个目的在于，扩展传统滑动轴承的使用极限，而且同时保持销直径的、外壳直径的、滑动轴承壁厚的、对于大批量生产必须的公差。
此目的通过独立的权利要求1和4中所述的特征得以实现，同时本发明的有利的结构样式和其他结构可在从属权利要求中获悉。
因此按照权利要求1，本发明涉及一种在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，包括一个销和至少一个用于容纳销的轴承衬套，此销承受一垂直于销-轴承衬套单元作用的偏心的力，且所述至少一个轴承衬套设计为圆柱形，而销设计为从预定的位置开始分别朝轴向端方向逐渐缩小的。
通过这种类型的端部成型轮廓结构，在销和轴承衬套之间的接触面特别是在一偏心的力作用下有利地较大保持，使得在销-轴承衬套单元中的单位面积压力明显减少并且提高滑动轴承的使用寿命。
与此相应构成的张紧单元的轴承结构包括一钢销和一无需维护的多组件—滑动轴承对，所述钢销和多组件—滑动轴承对例如被压入到张紧单元的杠杆或底板的容纳孔中。根据一具体的示例在滑动轴承对之间的同心误差或其径向间隙应最大达到20um。在此在滑动轴承中的单位面积压力计算由作用的力和力加载投影的面积得到。通过明显增大的负载面积，随之减小的单位面积压力，使得磨损现象明显减小，因此滑动轴承的使用寿命提高。
此外有利的是，为了生产销和轴承衬套可动用成本低的材料，并且对于滑动轴承的结构传统已知的生产步骤是可用的。因此在保持不变的生产成本下提高滑动轴承的使用寿命。此外可遵守目前的安装规定且在保持元件的对于大批量生产必要的公差情况下扩展了滑动轴承的使用极限。
优选地，销的逐渐缩小设计为径向的。通过销的逐渐缩小的“鼓形”的形状，单位面积压力不依赖于偏心作用的力的强度和方向被减小。鼓形的半径可根据不同的应用领域单独选择。
优选地，所谓的预定位置对称于销的轴向中点设置。这种类型的销的结构使得两侧均匀的减少的单位面积压力成为可能，不但是滑动轴承的左侧而且是滑动轴承的右侧。此外有利地制造对称设计的销。
在代替权利要求1所述的特征的实施样式中，销被设计为圆柱形，而所述至少一个轴承衬套的内壁设计成从预定的位置开始分别朝轴向端部的方向逐渐缩小的。在这种好像与第一实施样式的“镜像”的变型方案中，单位面积压力也明显减小。但是相对于第一种实施样式，此方案在制造时证明是有缺点的，因为锥形构造的轴承衬套的加工可能比锥形构造的销的制造要昂贵。
优选地，轴承衬套的逐渐缩小设计为径向的。另外有利的是预定的位置对称于所述至少一个圆柱形衬套的轴向中点设置。
在两个方案的一个更有利的实施样式中，销支承在两个轴承衬套中。通过此种实施样式，在一足够的轴承面和一同时长的构造的轴承范围内实现支承，由此可以承受一高的由偏心作用的力施加的扭矩。此外使得轴向的摩擦力减小。总之材料和制造成本将会降低。在这种轴承衬套的逐渐缩小的结构中，两个轴承衬套设计为分别朝其端部向外逐渐缩小的。
优选地，所述至少一个轴承衬套在内壁上包含一由青铜—聚四氟乙烯组成的滑动涂层。青铜—聚四氟乙烯在好的导热性和微弱的低温流动性下具有好的滑动特性及摩擦特性。在机械制造中，青铜—聚四氟乙烯优选地被用于滑块导架的滑动支承和例如同时也用于滑动轴承。
附图说明
根据一实施样式更详细地说明本发明。为此说明书附带以下附图。
附图中：
图1根据本发明的销-轴承衬套单元的端部成型轮廓结构；
图2根据现有技术中的销-轴承衬套单元的端部成型轮廓结构；
图3在成对构造的滑动轴承上的单位面积压力分布；
图4一带张紧系统的横截面。
具体实施方式
因此在图4中示出一具有偏心布置的张紧轮的带张紧系统1的横截面。该带张紧系统1包含一下部的圆柱形壳体3和一上部的圆柱形壳体5，这两壳体具有一尽可能相等的外径和内径。圆柱形壳体3和5是如此轴向共同作用，使得它们可以围绕纵轴线6相互旋转。上部的圆柱形壳体5包含一侧边安置的杠杆8，在此张紧轮通过一个螺栓9固定。
上部的圆柱形壳体5的径向的内壳面与一空心销2的轴向末端旋转固定地连接。此外销2在其另一末端上具有一旋转固定的圆盘4，其朝向下部的圆柱形壳体3的圆表面上设置一摩擦片13，该摩擦片13在上部的圆柱形壳体5、销2和圆盘4相对于下部的圆柱形壳体3的旋转运动中如有必要它从牵引工具中吸收耦合的振动。很明显销2同样也可设计为没有孔的。
为了相对于下部的圆柱形壳体3偏转上部的圆柱形壳体5，并且因此为了相对于牵引工具驱动装置的牵引工具压紧张紧轮，在两个圆柱形壳体3和5内设置一螺旋弹簧7，在上部的圆柱形壳体5施加一圆周方向作用的力。因此从螺旋弹簧7上产生一轴向力作用到圆柱形壳体3和5的在弹簧7配设的底部区域，从而使得下部的圆柱形壳体3通过一法向力相对于摩擦片13压紧在圆盘4上。
此外，一两件式的滑动轴承衬套14压入到下部的圆柱形壳体3的径向的内壳面，其滑动轴承衬套例如由钢制成，所述钢具有由青铜-聚四氟乙烯的复合物构成的滑动涂层。在滑动轴承衬套14中容纳空心销2，其外壳面与轴承衬套14构成摩擦副。
如图4中所示的，作用到张紧轮上的力会导致滑动轴承(销2、轴承衬套14)上的偏心的负载。如果没有根据本发明的措施因此会导致滑动轴承元件的提高的边缘负荷，这将造成一提高的单位面积压力，结果是减少滑动轴承的使用寿命。
在图3中示意示出单位面积压力p在成对构造的滑动轴承14上在一根据种类的张紧装置的分布，其中一个在中心作用的力F(右边示图)和一偏心亦即侧向作用的力F(左边示图)。因此可知，在一在中心作用的力可得到在轴承衬套14和销2之间均匀分布的负载和单位面积压力p，这通过带有波纹的阴影的矩形框图示地示出。这对实现微小的轴承磨损是非常有利的。
与此相应地，如果没有根据本发明的结构上的措施，在力F侧向引入到图3左半侧的图中的滑动轴承时，导致提高的边缘负荷及单位面积压力p，这通过带有波纹的阴影的三角框图示地示出。
如力的分布曲线所示，在滑动轴承内的负载非常不均匀，相反的力的峰值朝向滑动轴承的端部方向增强地构成。因此在这种情况下非常强的单位面积压力分别在端部上起作用，所述单位面积压力在此区域导致很强的磨损以至于减少使用寿命。
图2示出根据背景技术在销-轴承衬套单元10上的端部成型轮廓结构连同偏心作用到圆柱形的销12上的力F。销12在此支承在两个轴承衬套14、14’内，这两个轴承衬套又被压入到轴套16中。在此结构中在轴套-轴承衬套单元10中力的分布很不均匀，其中在每个边缘上有很强的力载荷，这又导致轴套-轴承衬套单元的磨损(参照图3，左半侧的图)。
在图2中列出的说明关于力F、长度L1、L2和B、直径BZ及材料的说明涉及在带张紧系统的应用领域中有代表性的值，且仅给出了示例性的解释。
图1示出按本发明的销-轴承衬套单元20的端部成型轮廓结构。同样一力F偏心作用到销22上。在此同样销22通过两个轴向前后设置的轴承衬套24，24’支承，这两个轴承衬套被压入到壳体3的孔中。在本发明的结构样式中轴承衬套24，24’设计为圆柱形的，相反地，从两个通过一距离Z相隔的位置看，销22设计成分别朝轴向端部方向延伸逐渐缩小的(鼓形的)。销22的逐渐缩小设计为在径向上具有半径R。距离Z的中心在此同时也是销22的轴向中心。
通过针对的端部成型轮廓结构，在施加偏心力F时单位面积压力明显减小，因为销22的壳面的几何形状已经与可以说是倾斜的销载荷相适应。因此结果是在销22和轴承衬套24，24’之间的承载面积相对于已知的技术方案明显地增大，由此销-轴承衬套单元20的使用寿命在保持目前的安装规程情况下会提高。同时加宽了销-轴承衬套单元20的使用极限，而且是在保持销20直径和轴承衬套24，24’直径的、对于大批量生产必要的公差情况下。
在此在图1中列出的关于力F、尺寸及材料的说明也涉及在带张紧系统的应用领域中有代表性的值，而且仅给出了示例性的解释。
因此在图1中的具体的实施样式中被认为有利的是，当一起作用的力F为600N，在轴承衬套24，24’的轴向端部之间的距离L1为38.15mm，每个轴承衬套24，24’的轴向长度B为15mm，在轴承衬套24和力F的作用点之间在销22内的长度L2为20.85mm，销直径BZΦ为18mm，两销表面的末端区域的鼓形的几何形状具有一半径R为7350mm，而且与此半径连接的圆弧的起始点(即预定位置)离开一段10mm的距离Z。在此所述的例子中，此外起始点位于离开销22的中间各5mm。
销本身是由材料BZ＝钢制成。滑动轴承除了钢还包括滑动涂层组成，此滑动涂层由青铜-聚四氟乙烯-化合物构成。
附图标记清单
1 带张紧系统
2 销
3 下部的圆柱形壳体
4 圆盘
5 上部的圆柱形壳体
6 纵轴线
7 螺旋弹簧
8 杠杆
9 螺栓
10 轴套-轴承衬套单元
12 销
13 摩擦片
14，14’ 轴承衬套
20 轴套-轴承衬套单元
22 销
24，24’ 轴承衬套
p 单位面积压力
F 力

Claims (8)

1.一种在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，包括一个销(22)和至少一个容纳销(22)的轴承衬套(24，24’)，其中该销(22)承受一垂直于销-轴承衬套单元(20)作用的偏心的力(F)，其特征在于，所述至少一个轴承衬套(24，24’)设计为圆柱形并且销(22)设计为从预定的位置开始分别朝轴向端部方向逐渐缩小的。
2.按权利要求1所述的在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，其特征在于，销(22)的逐渐缩小设计为径向的。
3.按权利要求1或2所述的在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，其特征在于，预定的位置对称于销(22)的轴向中点设置。
4.一种端部成型轮廓结构，包括一个销(22)和至少一个容纳销(22)的轴承衬套(24，24’)，其中该销(22)承受一垂直于销-轴承衬套单元(20)作用的偏心的力(F)，其特征在于，所述销设计为圆柱形的并且所述至少一个轴承衬套的内侧设计为从预定的位置开始分别朝轴向端部的方向逐渐缩小的。
5.按权利要求4所述的端部成型轮廓结构，其特征在于，所述至少一个轴承衬套(24，24’)的逐渐缩小设计为径向的。
6.按权利要求4或5所述的在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，其特征在于，预定的位置对称于所述至少一个轴承衬套(24，24’)的轴向中点设置。
7.按上述的任一权利要求所述的在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，其特征在于，销(22)支承在两个轴承衬套(24，24’)中。
8.按上述的任一权利要求所述的在滑动轴承互补元件上的端部成型轮廓结构，其特征在于，所述至少一个轴承衬套(24，24’)在内壁上包括由青铜-聚四氟乙烯构成的滑动涂层。
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