CN101877510B - 用于防抱死制动系统的电机组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于防抱死制动系统的电机组件，包括电机和轴承(3)，电机的转轴伸到电机壳体外作为输出端，轴承安装到该输出端，轴承的机械中心轴(30)偏离输出端的转动中心轴(14)。轴承包括内环(31)、外环(32)、若干滚针(33)、若干滚珠(34)以及环状保持架；内环(31)的外侧表面、外环(32)的内侧表面都设有沿圆周方向延伸的弧形凹槽(37，38)以形成滚珠滚道；环状保持架位于轴承内环和外环之间，滚珠(34)安装在保持架中并可沿着滚珠滚道滚动；滚针(33)分布在环状保持架中，滚针基本平行于轴承的轴向，可沿着内环的圆周方向滚动并与内环的外侧表面、外环的内侧表面接触。本发明采用的轴承可以承受径向负载和轴向负载。

Description

用于防抱死制动系统的电机组件

技术领域

本发明涉及一种电机组件，尤其是适用于汽车防抱死制动系统(ABS)的电机组件。

背景技术

防抱死制动系统(ABS)作为一种提升汽车安全性能的装置，已经得到广泛的使用。防抱死制动系统包括ECU(电子控制单元)、传感器、电机及活塞泵、蓄液缸等，ECU根据传感器的反馈消息驱动电机，受控的电机驱动活塞泵而从进行防抱死制动。

图6是美国专利US 6,732,631公开的一种电机组件，该电机组件包括电机(motor)1’和活塞泵(piston pump)2’。电机1’包括定子和转子，定子包括外壳10’以及安装在外壳内侧的永磁铁、安装在外壳端盖上的轴承11’和12’，转子包括转轴13’、固定到转轴上的换向器和转子铁芯等，转轴13’由轴承11’和12’支撑使得转子可相对于定子转动。转轴13’的一端伸到电机外壳外作为输出端，该输出端安装有偏心的滚针轴承，所谓偏心，是指滚针轴承的机械中心轴(如虚线30’所示)偏离滚针轴承的内孔中心轴(如虚线14’所示)。该滚针轴承包括内环31’、外环32’、滚针33’以及环状的滚针保持架，其中，滚针保持架具有轴向的安装孔用于安装滚针33’，滚针保持架及滚针33’位于内环31’和外环32’围成的空间内，内环31’固定到转轴13’并随转轴13’转动。活塞泵2’的柱塞(piston)21’垂直于滚针轴承的轴向，并与滚针轴承的外环32’接触。因为滚针轴承的机械中心轴30’偏离电机转轴13’的转动中心轴14’，所以，电机运行时可通过滚针轴承驱使柱塞21’进行线性运动。

现有的这种电机组件的缺陷在于，滚针轴承只能承受径向负载，几乎不能承受轴向负载；当柱塞21’不是严格垂直于滚针轴承的轴向时，或者由于电机或活塞泵的震动导致柱塞21’对滚针轴承产生轴向分量的作用力时，外环32’就会相对于内环31’进行轴向移动，从而导致外环32’与内环31’或者端盖的轴承12’发生碰撞甚至摩擦接触，产生噪音并加快滚针轴承的磨损。此外，滚针轴承对内外环的同心度、滚针的外径精度、滚针保持架的安装孔的同轴度等性能参数要求很高，导致制造成本很高；如果某些性能参数达不到标准，就会增大滚针轴承的运行噪音，缩短滚针轴承的寿命。

因此，亟需一种适用于防抱死制动系统的并能承受径向负载和轴向负载的电机组件。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于防抱死制动系统的、能承受径向负载和轴向负载的电机组件。所述电机组件包括电机和轴承，电机包括定子和可相对于定子转动的转子，转子包括转轴，转轴的一端伸到电机壳体外作为输出端，所述轴承安装到所述输出端；其中：轴承的机械中心轴偏离所述输出端的转动中心轴；所述轴承包括内环、外环、若干滚珠、若干滚针以及环状保持架；所述内环的外侧表面设有沿圆周方向延伸并闭合的弧形凹槽，外环的内侧表面也设有匹配的弧形凹槽以形成滚珠滚道；所述环状保持架位于所述内环和外环之间，所述若干滚珠安装在环状保持架中并可沿着所述滚珠滚道滚动，所述滚珠与所述弧形凹槽的表面接触；所述滚针沿圆周方向分布在环状保持架中，所述滚针基本平行于轴承的轴向，可沿着内环的圆周方向滚动并与内环的外侧表面、外环的内侧表面接触。

作为一种优选方案，所述环状保持架包括沿轴承轴向隔开的滚珠保持架和滚针保持架，所述滚珠保持架用于安装滚珠以防止滚珠之间直接接触，所述滚针保持架用于安装滚针以防止滚针之间直接接触。

作为另一种优选方案，所述若干滚珠和若干滚针沿着圆周方向交替地分布在所述环状保持架中；沿着环状保持架的圆周方向，每颗滚珠位于相邻的两根滚针之间，每根滚针位于相邻的两颗滚珠之间；滚针和滚珠不直接接触。

实施本发明的有益效果是：电机转轴的输出端安装有轴承，该轴承的内环和外环之间具有滚针，从而能够很好地承受径向负载；内环和外环还设有凹入的滚珠滚道以及可沿滚道滚动的滚珠，滚珠可以承受径向负载和轴向负载；由于滚珠和滚针共同承担径向负载，因此，降低了对滚针的精度要求。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

附图中：

图1是本发明第一实施例的电机组件的剖视图；

图2是图1所示的轴承的爆炸示意图；

图3是图1所示的轴承的剖视图；

图4是本发明第二实施例的电机组件的轴承的剖视图；

图5是本发明第三实施例的电机组件的轴承的爆炸示意图；

图6是现有的电机组件的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

实施例1

图1是本发明一个实施例的电机组件的剖视图。参考图1，该电机组件包括电机1和轴承3，电机包括定子和转子，定子包括外壳10以及安装在外壳内侧的永磁铁15、安装在外壳端盖上的轴承11和12。转子安装到定子内，转子包括转轴13、固定到转轴上的换向器和转子铁芯等，转轴13由轴承11和12支承使得转子从而可相对于定子转动。转轴13的一端伸到电机外壳外作为输出端，在本实施例中，该输出端是偏心转轴，输出端上安装有同心轴承3，输出端转动时，同心轴承3的外环可用于驱动汽车ABS系统的泵活塞(piston)。

在本说明书和权力要求书中，偏心转轴是指转轴的转动中心轴偏离其机械中心轴，反之，若转轴的转动中心与其机械中心轴重合，就称为同心转轴。如图1所示，因为输出端的转动中心轴14偏离其机械中心轴(参考虚线30)，所以称为偏心转轴。相应地，同心轴承是指轴承的机械中心轴与轴承内孔的中心轴重合，反之，若轴承的机械中心轴偏离轴承内孔的中心轴，就称为偏心轴承。如图1所示，轴承3的机械中心轴30与轴承内孔的中心轴重合，所以称为同心轴承。

图2是轴承3的分解示意图，图3是轴承3的剖视图。参考图2和图3，轴承3包括内环31、外环32、若干滚针33、若干滚珠34、环状的滚针保持架35以及环状的滚珠保持架36。外环32位于内环31的外面，滚针保持架35和滚珠保持架36安装在内环31与外环32之间。在本实施例中，滚针保持架35和滚珠保持架36是两个独立的部件，两者在轴承的轴向上是分离的。滚针保持架35具有若干沿轴承轴向延伸的安装孔，每个安装孔安装一根滚针33，以避免滚针33之间直接接触。滚珠保持架36具有若干沿着圆周方向排列的圆孔，每个圆孔安装一颗滚珠34，以防止滚珠34之间直接接触。内环31的外侧表面设有沿圆周方向延伸并闭合的弧形凹槽37，外环32的内侧表面的对应位置也设有沿圆周方向延伸并闭合的弧形凹槽38，弧形凹槽38和弧形凹槽37配合形成滚珠滚道，滚珠34可沿着滚珠滚道滚动从而带动滚珠保持架36转动。滚珠34与弧形凹槽37、38的表面接触以承受轴向负载和径向负载，优选地，弧面凹槽的表面与滚珠34的表面匹配以确保弧面凹槽与滚珠34具有最大的接触面积。滚针33基本平行于轴承的轴向，沿轴承的圆周方向分布在滚针保持架35中，可沿着内环31的圆周方向滚动并与外环32的内侧表面接触，以承受径向负载。

如上所述，轴承3具有滚针33，从而能够很好地承受径向负载；而滚珠34和滚珠滚道的配合，又能够承受轴向负载和径向负载。所以，轴承3具有承受径向负载和轴向负载的能力。此外，因为滚珠34和滚针33共同承受径向负载，所以降低了对滚针的精度要求，从而降低了成本；另一方面，因为滚珠34和滚针33共同承受径向负载也改善了轴承的噪音。优选地，滚珠的直径是滚针的最大直径的1.2～1.4倍。

本领域的技术人员应当知道，在实际中，滚针与轴承内环、外环之间会存在一定的空隙，称为径向游隙。滚珠与轴承内环、外环之间也会存在径向游隙。优选地，滚针的最小径向游隙略小于滚针的最小径向游隙，以使得滚针承载更多的径向负载。

为了防止滚针保持架35、滚珠保持架36脱离轴承，可以在轴承的端部安装限位环39，限位环39位于内环和外环之间。在本实施例中，外环32靠近轴承端部的内侧表面设有沿圆周方向延伸并闭合的限位凹槽40用于安装限位环39。本领域技术人员应当意识到，可以在轴承端安装一个具有弹性的C环，以防止限位环39脱落。本实施例的轴承可以采用传统的机器加工方法制造和组装。

作为一种替代限位环39的方式，可以在内环31的端部设置径向向外伸出的凸缘，或者在外环32的端部设置径向向内伸出的凸缘，通过凸缘防止滚针保持架脱离轴承。

实施例2

图4是本发明第二实施例的轴承的剖视图。

参考图4，与实施例1的轴承相比，本实施例的轴承增设了滚针滚道，滚针滚道包括外环32的内侧表面上沿沿圆周方向延伸并闭合的方形凹槽42，以及内环31的外侧表面上沿沿圆周方向延伸并闭合的方形凹槽41。这种滚针滚道能限制滚针33在轴承轴向上的移动范围，增加滚轴承载轴向负载的能力。

实施例3

图5是本发明第三实施例的轴承的剖视图。

实施例1的轴承中，滚针保持架35和滚珠保持架36是分离的，在本实施例中，滚针保持架35和滚珠保持架36是合为一体的，即，采用一个环形保持架来保持滚针和滚珠。这种方案能够缩短轴承的轴向长度，从而减小了电机组件的占用空间。

为了进一步缩短轴承的轴向长度，可以将滚珠滚道和滚针滚道合并在一起，换言之，滚珠滚道和滚针滚道是重叠的。这种方案下，滚珠和滚针沿着圆周方向交替地分布在环状保持架中，环状保持架用来防治滚珠之间、滚针之间、滚珠与滚针之间直接接触。优选地，沿着环状保持架的圆周方向，每颗滚珠位于相邻的两根滚针之间，每根滚针位于相邻的两颗滚珠之间。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。例如，滚针中间部位的直径可以略大于滚针两端处的直径，使得轴承磨合后具有更好的性能和更低的噪音。

Claims (8)

1.一种用于防抱死制动系统的电机组件，包括电机（1）和轴承（3），所述电机包括定子和可相对于定子转动的转子，所述转子包括转轴（13），所述转轴的一端伸到电机壳体外作为输出端，所述轴承（3）安装到所述输出端；其特征在于：

所述轴承的机械中心轴（30）偏离所述输出端的转动中心轴（14）；

所述轴承包括内环（31）、外环（32）、若干滚针（33）、若干滚珠（34）以及环状保持架；所述内环（31）的外侧表面设有沿圆周方向延伸并闭合的弧形凹槽（37），外环（32）的内侧表面设有匹配的弧形凹槽（38）以形成滚珠滚道；所述环状保持架位于所述内环和外环之间，所述若干滚珠（34）安装在环状保持架中并可沿着所述滚珠滚道滚动，所述滚珠与所述弧形凹槽的表面接触；所述滚针（33）沿圆周方向分布在环状保持架中，所述滚针基本平行于轴承的轴向，可沿着内环的圆周方向滚动并与内环的外侧表面、外环的内侧表面接触；所述滚针（33）中间部位的直径略大于滚针两端处的直径，所述滚针的最小径向游隙小于所述滚珠的最小径向游隙；滚珠（34）的直径是滚针（33）的最大直径的1.2～1.4倍。

2.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述环状保持架包括沿轴承轴向隔开的滚针保持架（35）和滚珠保持架（36），所述滚针保持架（35）用于安装滚针（33）以防止滚针之间直接接触，所述滚珠保持架（36）用于安装滚珠（34）以防止滚珠之间直接接触。

3.根据权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述外环（32）的靠近轴承端部的内侧表面设有沿圆周方向延伸并闭合的限位凹槽（40）；所述限位凹槽安装有限位环（39）用于防止所述环状保持架脱离轴承。

4.根据权利要求2所述的电机组件，其特征在于：

所述内环（31）的端部具有径向向外伸出的凸缘，所述凸缘用于防止所述环状保持架脱离轴承；或者

所述外环（32）的端部具有径向向内伸出的凸缘，所述凸缘用于防止所述环状保持架脱离轴承。

5.根据权利要求2所述的电机组件，其特征在于，所述轴承还具有滚针滚道，所述滚针滚道包括：

内环（31）的外侧表面上沿沿圆周方向延伸并闭合的方形凹槽；和/或

外环（32）的内侧表面上沿沿圆周方向延伸并闭合的方形凹槽。

6.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述若干滚针（33）和若干滚珠（34）沿着圆周方向交替地分布在所述环状保持架中。

7.根据权利要求6所述的电机组件，其特征在于，沿着环状保持架的圆周方向，每根滚针位于相邻的两颗滚珠之间，每颗滚珠位于相邻的两根滚针之间。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的电机组件，其特征在于：

所述输出端为偏心转轴，所述轴承（3）为同心轴承；或者

所述输出端为同心转轴，所述轴承（3）为偏心轴承。