CN101918724A - 轴承衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承衬套(1)，包括一个实质上圆柱形的衬套部分(1a)以及排在所述圆柱形的衬套部分(1a)轴向的末端上的至少一个径向凸缘(1b)。根据本发明的轴承衬套的特征在于该至少一个凸缘(1b)具有一个蘑菇形的截面，以便允许在轴承组件中的轴向以及径向的公差补偿。此外，本发明涉及一种轴承组件以及用于生产轴承衬套的一种成形工具。

Description

轴承衬套
技术领域
本发明涉及一种轴承衬套，该轴承衬套包括一个实质上圆柱形的衬套部分以及安排在所述圆柱形的衬套部分的一个轴向末端上的至少一个径向凸缘。此外，本发明涉及一种轴承组件并且涉及该轴承组件的一种有利的用途。此外，本发明涉及一种边缘加工工具，该边缘加工工具用于在一个轴承衬套上产生一个凸缘。
背景技术
轴承衬套(尤其是滑动轴承衬套)广泛地用在不同的技术领域中，例如在汽车工程中。具体地，轴承衬套被用于门铰链、踏板连杆系统、减震器、机罩、行李箱以及天窗机构连同用于制动、悬架以及变速器组件中。另一重要的应用是滑动轴承衬套在汽车座椅连杆中的用途。那些汽车座椅连杆总体上被设计为具有极小或没有间隙以允许这些座椅元件相对于彼此平稳地并且无噪声地运动。若枢轴组件太紧则产生不了需要的摩擦以及扭矩。若枢轴组件太松则会出现噪声振动以及卡搭作响声。
枢轴组件的总的间隙随着这些单独组件部件(即轴销或螺钉与螺母、壳体(典型地连杆本身)以及该滑动轴承)的公差的改变而直接变化。
紧密的组件公差仅在所有的部件具有自己的紧密公差，或在所有的部件是选择性相互匹配时才成为可能。
尽管这些组件部件具有单独的公差但是实现非常小的间隙的一个解决方案是引入一个另外的元件，该元件允许轴向和径向的方向两者的公差补偿。这种补偿可以通过这个元件的变形而实现的。例如，弹簧垫圈可以用来补偿轴向的公差。同样，公差环也可以补偿径向的间隙。然而，这些解决方案增加了部件的数量并且因此增加了该组件的总的成本。
目前实行的另一个解决方案包括使用具有V-形凸缘的一种滑动轴承衬套(即轴承衬套具有漏斗形状)。该V-形凸缘充当一个弹簧并帮助补偿在轴向方向上的公差。然而，这种轴承设计不允许径向的公差补偿。此外，在本体输送时多个V-形轴承被绑在一起而彼此缠结，因此在枢轴组件线处产生进料问题。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供具有至少一个径向凸缘的轴承衬套，该轴承衬套具有简单的形状由此允许在轴承组件中的轴向和径向两者的公差补偿。本发明的另外的目的是提供具有轴向和径向的公差补偿的一种轴承组件。本发明的另外的目的是提供用于成形轴承衬套的凸缘的一种成形工具。
根据本发明第一个目的是由一个轴承衬套实现的，该轴承衬套包括一个实质上圆柱形的衬套部分以及安排在所述圆柱形的衬套部分的一个轴向末端上的至少一个径向凸缘，该轴承衬套的特征在于该至少一个凸缘具有一个蘑菇形的截面，以便允许在一个轴承组件中的轴向以及径向的公差补偿。
该公差补偿通过至少一个蘑菇形的凸缘实现。该蘑菇形状使该凸缘充当弹簧垫圈因此通过回弹效应对轴向的间隙进行补偿。这种蘑菇形状还进一步允许在组装过程中对该轴承衬套施加预应力并且使其在其圆柱形的表面上部分变形。所生成的变形能够对轴承组件中的壳体/轴承衬套/轴销之间的径向间隙进行补偿。
根据本发明的一个有利的实施方案，该轴承衬套用一种滑动轴材料制成。进而，该滑动轴衬料可以包括一个金属支撑体以及形成该滑动层的一个覆盖层。在轴承组件中的轴承衬套使用的过程中，该覆盖层与轴销处于滑动接触因此确保了低摩擦以及降低的维护。
优选地，该覆盖层包含一种塑料材料作为一种滑材料，具体是一种高温塑料材料，优选地一种氟塑料材料，尤其聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏二氟乙烯、全氟烷氧基-共聚物、聚醚酮、聚乙烯，优选具有超高分子量的聚乙烯，或它们的一种组合。该金属支撑体可以由以下各项组成：钢，具体是特殊钢、铜、钛、青铜、铝、或者它们的一种合金。这些材料确保了该轴承材料的合适的刚度的程度，以允许良好的公差补偿。
根据另一个的有利的实施方案，该滑动轴衬材料进一步包括一种增强材料。这可以具有一种开放结构。在这种情况下覆盖层材料可以至少部分填充这些增强材料的开口，这使得该覆盖层更坚固并且更加抗撕裂。具有一种开放结构的增强材料可以是是一种织物，具具体是一种丝网、一种多孔金属、一种羊毛状物，具体是一种金属羊毛状物、一种金属泡沫、一种穿孔板和/或一种金属基片以及与其整体形成的并且从其中直角延伸的一系列凸起的结构。这种增强材料可以由以下各项组成：金属，具体是钢，优选特殊钢、青铜、铜、铬、镍、锌、锌铁的合金、锌-镍合金和/或铝或它们的合金。
该轴承衬套能以不同的方式生产。它可以是一个深度拉伸的轴承衬套连同由一种初始平的材料成形的一个卷制的轴承衬套。在后者的情况下该轴承衬套具有一个轴向的缝隙，其中该缝隙可以是相对于该轴承衬套的纵向的轴线倾斜，并且其中该缝隙可以是直的或具有像Z-形或ω-形的一种特殊设计。
根据另一个实施方案该轴承衬套具有一个凸缘，该凸缘具有在该衬套部分的一个轴向端的一个蘑菇形的截面以及在另外的轴向端的一个楔形端部分以协助该轴承衬套插入到一个壳体中。
根据本发明的一个替代的实施方案，该轴承衬套在组装的情况下(即在被整合入一个轴承组件中时)具有两个凸缘，每个均具有一个蘑菇形的截面并且各自被配置在该衬套部分的一个轴向端位上。具有两个凸缘的轴承衬套用于一种轴承组件中的轴向和径向两者的公差补偿是特别适合的。此外，具有两个凸缘的轴承衬套轴向地安全地紧固到壳体上。应理解的是在一个端位上具有一个蘑菇形的凸缘并且在另一端位上具有一个平的或V-形凸缘的轴承衬套也是有可能的。
在一个轴承组件中一个特别有效地轴向或径向的公差补偿是在当该蘑菇截面的高度(即该轴承衬套的蘑菇截面在纵向上的长度)与轴承材料的厚度之比是1.5至2时来实现的。例如，在该轴承材料的厚度是0.5mm该蘑菇截面的高度可以是0.75mm时，这样以上定义的比例是1.5。
该蘑菇形的凸缘的径向长度优选适合于该衬套部分的内径。根据一个优选的实施方案该凸缘直径与该衬套部分的内径之比是大约1.0至2.0，具体是大约1.4至1.6。在深度拉伸的衬套的情况下，该凸缘直径与该衬套部分的内径之比是大于1.0。
本发明的一个第二方面涉及一种轴承组件，该轴承组件包括至少一个壳体、一个轴承销以及一个轴承衬套，该轴承衬套被配置在至少一个壳体与轴承销之间，其中该轴承衬套是根据权利要求1至16中的任何一项进行设计的。如上详述的轴承衬套的优点还适用于根据本发明的轴承组件。具体地，该轴承组件确保了高度的轴向和径向两者的公差补偿。
本发明的一个第三方面涉及汽车的应用，包括根据权利要求19或22的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独部件的铰接。包括根据本发明的一个轴承衬套的轴承组件的使用确保了这些单独的连杆元件相对彼此平滑地和无噪声地以及无振动地运动。
本发明的一个第四方面涉及用于在轴承衬套的一个轴向端上生产一种凸缘的一种成形工具，该轴承衬套具有一个圆柱形的衬套的部分的，其中该成形工具包括具有一个圆周肩台(死止块)的一个成形的心轴以及具有一个圆柱形的内表面的一个对合工具，该圆柱形的内表面包围该有待边缘加工的轴承衬套的圆柱形的衬套部分，其中该对合工具具有一个环形端面用作该心轴的停止面，其中该心轴的圆周肩台与该对合工具的圆边的端面被成形为使得该轴承衬套的凸缘被成形为具有一个蘑菇形的截面。
根据本发明的成形工具允许具有高度的再现性的蘑菇形的凸缘的精确的制造。
应理解的是该轴承衬套的衬套部分的圆锥形的形状(与具有蘑菇形的截面的至少一个凸缘相结合)还允许了轴向和径向的公差补偿并且因此是在本发明的范围之内。
附图说明
参照代表一个实施方案的附图以下更详细地对本发明进行说明，其中：
图1以纵剖面视图示出了根据现有技术的的一个轴承衬套；
图2a、2b示出了根据本发明的具有蘑菇形的截面的一个凸缘的轴承衬套以及凸缘的详图；
图3以俯视图示图出了图2的轴承衬套；
图4以截面视图示出了一个成形心轴和一个对合工具，它们将一个轴承衬套保持在该成形工具的原始位置；
图5以截面视图示出了图5的在最终的成形位置的成形心轴和对合工具；
图6以截面视图示出了在原始位置的用于生产在一个轴承衬套(被插入到一个轴承组件的壳体中)上的第二凸缘的一种成形工具；
图7以截面视图示出了图7的在最终成形位置的成形心轴和对合工具；以及
图8示出了在成形过程完成之后图7的在壳体中的轴承衬套；
图9示出了根据本发明的轴承组件，其中实现了轴向的公差补偿；以及
图10示出了根据本发明的轴承组件，其中实现了轴向和径向两者的公差补偿。
具体实施方式
在图1中示出的现有技术的轴承衬套1′具有一个圆柱形的衬套部分1a′以及在该衬套部分1a′的轴向末端上的一个V-形的凸缘1b′。在被整合入一个轴承组件(未示出)时，根据现有技术的轴承衬套1′的V形凸缘1b′充当一个弹簧并且因此有助于补偿在轴向中上的多个公差。然而，径向的公差补偿是没有可能的。
图2a示出了根据本发明的一个轴承衬套1。该轴承衬套1包括一个圆柱形的衬套部分1a以及被安排在该衬套部分1a的轴向上端的一个径向凸缘1b。如图2a并且尤其是在图2b中可以看出，凸缘1b具有一个蘑菇形的截面，以允许在一个轴承组件中的轴向或轴向和径向的公差补偿，这将参照图10和11在以下进行说明。
该蘑菇形状使该凸缘1b充当一个弹簧垫圈因此通过回弹效应对轴向的间隙进行补偿。该凸缘的截面的蘑菇形状还进一步允许在组装过程中对该轴承衬套1施加预应力并且使其在其圆柱形的表面上部分变形。
构成该轴承衬套1的轴承材料的组成在图2中没有详细示出。优选地，该轴承材料是一种滑动轴承材料，该滑动轴承材料包括一个金属支撑体以及作为该滑动层的一个覆盖层，其中该金属支撑体目前由钢或铝构成。该覆盖层材料目前包含一种塑料材料，优选一种高温氟塑料材料，尤其是聚四氟乙烯。该滑动材料可以进一步包括具有开放结构的一种增强材料，例如，一种织物，具体是一种丝网、一种多孔金属网、一种羊毛状物，具体是一种金属羊毛状物、一种金属泡沫、一种穿孔板和/或一种金属基片以及与其整体形成的并且其中直角延伸的一系列凸起的结构。
如图2a中可见，根据本发明的轴承衬套1是由一种初始平的轴承材料成形的一个卷制的衬套。该轴承衬套1具有一个轴向的缝隙1c，其中该缝隙1c相对于该轴承衬套1的纵向的轴线以大约10°的角度倾斜。为了协助该轴承衬套1插入到一个壳体中，该轴承衬套1具有与凸缘1b相对的在该衬套部分1a的轴向端上的一个楔形端部分1a*。
如上所述的根据本发明的轴承衬套1允许在一个轴承组件中轴向和径向两者的公差补偿。一种格外有效的公差补偿可以在该蘑菇截面的高度h(即该蘑菇截面在轴承衬套的纵向上的长度)与轴承衬套材料的厚度t之比是1.5至2时来实现(参见图2b)。根据本发明具有大约0.5mm的材料厚度以及大约0.75mm的蘑菇截面高度的轴承衬套1可以允许0.1-0.3mm的公差补偿。
在图4至8中示出了一种用于生产根据本发明的轴承衬套1的方法。这种方法使用一种边缘加工工具来进行，这将参照图5详细进行说明。
根据本发明，用于生产在具有一个圆柱形的衬套部分1a的轴承衬套的轴向末端上的凸缘1b的成形工具包括一个成形心轴6以及一个对合工具7。该成形心轴6具有一个圆周肩台6b(死止块)以及具有被该肩6b径向限制的减小的直径的一个轴向的前方部分6a。进而，该对合工具7具有一个圆柱形的内表面7a，该圆柱形的内表面包围该有待成形的轴承衬套1的圆柱形的衬套部分1a。此外，该对合工具7具有一个环形的端面7b。根据本发明，该成形心轴6的圆周肩台6b与该对合工具7的环形的端面7b成形为使得该轴承衬套1的凸缘1b被成形为具有一个蘑菇形的截面。具体地，该成形心轴6的圆周肩台6b包括一个凹的环形的面6b′以及一个环绕的平的环区域6b″，该区域在边缘加工过程中用作死止块。因此，该环形的端面具有一个凸的环形面7b′，该环形面被一个平的环形区域7b″包围作为相对于该平的环形区域6b″的对合面。
然而成形之前，将仍然圆柱形的轴承衬套1*插入到对合工具7中以便被该对合工具7的圆柱形的内表面7a所围绕。有待成形的轴承衬套1*的端部分从对合工具7的圆柱形的内表面7a的上端和凸的环形面7b′上相应地伸出。在插入轴承衬套1*之后，将该成形心轴6向该对合工具7移动这样使得该成形心轴6的轴向前方部分6a(它的外径与有待被成形的轴承衬套1*内径相当)突然插入到该轴承衬套1*中。该成形心轴6继续其移动，这样该环形面6b′迫使该轴承衬套1*的伸出的端部分向外扩展。在该柱塞6进一步移入该对合工具7中时，该轴承衬套1*的扩展的端部分接触到该对合工具7的凸的环区域7b′，并且最后被迫达到在该环形面6b′、7b′之间所定义的环形的空隙的蘑菇形状。所希望的厚度通过如该死止块6b″与该平的环区域7b″的接触来设定，如可以参见图5。
在第一成形步骤完成之后，现在将具有蘑菇截面的一个凸缘1b的轴承衬套1从对合工具7中移出并且插入到一个轴承壳体2′中。该凸缘1b通过具有凹的环形面8b′和死止块8b″的一个第二对合工具8来固定，这样在接下来的第二成形步骤过程中该蘑菇形将不被改变(参见图6)。该轴承衬套1与凸缘1b相对的端部分从该壳体2′中伸出并且朝向该成形心轴6。为了成形该第二凸缘，该成形心轴6向该轴承衬套1移动并且突然插进其里面，由此该凹的环形的面6b′迫使该轴承衬套1的伸出的端部分向外扩展，如可以参见图7。在成形的心轴6进一步移入轴承衬套1中时，由该成形心轴的凹的环形的面6b′所预设定的蘑菇形状强加在轴承衬套1的扩展的端部分上。该柱塞6(接触该第二对合工具8的圆柱形的内表面8a)的移动由该死止块的环形区域6b″抵靠该壳体2′而终止。最终，将该壳体2′和现在被固定在该壳体2′上的轴承衬套1(参见图8)从该边缘加工工具中移出。
图9中示出了根据本发明的一个轴承组件。它包括一个第一壳体2和一个第二壳体3，该第一壳体属于一个汽车座椅(未示出)的部件，例如该座椅的底部部分，该第二壳体进而可以属于一个汽车座椅的另一个部件，例如该座椅的靠背。此外，该组件包括一个轴承衬套1，该轴承衬套在其各轴向端上具有蘑菇形的截面的凸缘1b。将螺钉4插入该轴承衬套1中然后由螺钉螺母5固定，因此紧固该轴承组件。如图10可见，将该螺母5拧在螺钉4上，这样该轴承衬套1的多个凸缘1b相应地被该螺钉头部和该壳体3轻微挤紧。根据图9的轴承衬套1因此允许在轴承组件中的轴向的公差补偿。
根据本发明的另一个轴承组件在图10中示出。它与图9中示出的那个的区别在于螺钉4的外径是稍小于第一壳体2的内径，这样在该螺钉4与该壳体2之间存在一个径向的间隙。在将该螺母5拧在该螺钉4上时，使该圆柱形的衬套部分1a变形，这样使得它获得一种波浪形的形状，如可以参见图10。同时该轴承衬套1的多个凸缘1b由该螺钉头部与该壳体3轻微挤紧，如在图9中的情况下。由此，根据图10中的轴承衬套1允许了在轴衬组件中的轴向和径向两者的公差补偿。

Claims (29)

1.轴承衬套(1)，包括一个实质上圆柱形的衬套部分(1a)以及安排在所述圆柱形的衬套部分(1a)的一个轴向末端上的至少一个径向凸缘(1b)，其特征在于，该至少一个凸缘(1b)具有一个蘑菇形的截面以允许在一个轴承组件中的轴向以及径向的公差补偿。
2.根据权利要求2所述的轴承衬套，其特征在于，该轴承衬套(1)是用一种滑动轴承材料制成的。
3.根据权利要求2所述的轴承衬套，其特征在于，该滑动轴承材料包括一个金属支撑体以及形成滑动层的一个覆盖层。
4.根据权利要求3所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该覆盖层含有一种塑料材料作为一种滑动材料，具体是一种高温塑料材料，优选一种氟塑料材料，尤其是聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏二氟乙烯、全氟烷氧基-共聚物、聚醚酮、聚乙烯，优选具有超高分子量的聚乙烯、或者它们的一种组合。
5.根据权利要求2至4中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该金属支撑体由以下各项组成：钢，具体是特殊钢、铜、钛、青铜、铝、或者它们的一种合金。
6.根据权利要求2至5中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该滑动轴承材料进一步包括一种增强材料。
7.根据权利要求6所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该增强材料具有一种开放结构。
8.根据权利要求7所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该具有开放结构的增强材料是一种织物，具体是一种丝网、一种多孔金属网、一种羊毛状物，具体是一种金属羊毛状物、一种金属泡沫、一种穿孔板和/或一种金属基片以及与其整体形成的并且从其中直角延伸的一系列凸起的结构。
9.根据权利要求6至8中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该增强材料由以下各项组成：金属，具体是钢，优选特殊钢、青铜、铜、铬、镍、锌、锌铁的合金、锌镍合金和/或铝或它们的合金。
10.根据权利要求1至9中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴承衬套(1)是一种卷制的轴承衬套，该轴承衬套具有一个轴向缝隙(1c)。
11.根据权利要求10所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴向缝隙(1c)相对于该轴承衬套(1)的纵向轴线是倾斜的。
12.根据权利要求10或11所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴向缝隙(1c)具有一种特殊的外形，具体是一种Z-形或一种ω-形。
13.根据权利要求1至9中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴承衬套(1)是深度拉伸的。
14.根据权利要求1至13中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴承衬套(1)具有一个凸缘(1b)，该凸缘具有在该衬套部分(1a)的一个轴向端的一个蘑菇形的截面，以及在另外的轴向端的一个楔形端部分(1a*)以协助该轴承衬套(1)插入一个壳体(2，3)中。
15.根据权利要求1至13中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该轴承衬套(1)在组装的情况下具有两个凸缘(1b)，每个凸缘具有一个蘑菇形的截面并且各自被配置在该衬套部分(1a)的一个轴向端上。
16.根据权利要求1至15中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该蘑菇形的截面的高度与该轴承材料的厚度之比是1.5至2。
17.根据权利要求1至16中的任何一项所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该凸缘的直径与该衬套部分的内径之比是大约1.0至2.0，具体是大约1.4至1.6。
18.根据权利要求13所述的轴承衬套(1)，其特征在于，该凸缘的直径与该衬套部分的内径之比是大于1.0。
19.轴承组件，包括至少一个壳体、一个轴承销(4)以及一个轴承衬套(1)，该轴承衬套被配置在该至少一个壳体(2、3)与该轴承销(4)之间，其中该轴承衬套(1)是根据权利要求1至16中的任何一项来设计的。
20.根据权利要求19所述的轴承组件，其特征在于，该轴承销是一种螺钉-螺母组件(4、5)。
21.根据权利要求19所述的轴承组件，其特征在于，该轴承销是一种剪切张力栓组件。
22.根据权利要求19所述的轴承组件，其特征在于，该轴承销是一种铆钉组件。
23.汽车座椅，包括根据权利要求19或22的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独座椅连杆的铰接。
24.汽车门铰链，包括根据权利要求19至22中的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独铰接部件的铰接。
25.汽车行李箱或机罩铰链，包括根据权利要求19至22中的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独铰接部件的铰接。
26.汽车挡风玻璃刮水器臂铰链，包括根据权利要求19至22中的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独铰接部件的铰接。
27.汽车皮带张紧器，包括根据权利要求19至22中的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独铰接部件的铰接。
28.汽车踏板铰链，包括根据权利要求19或22的任何一项所述的至少一个轴承组件，该轴承组件用于多个单独铰接部件的铰接。
29.用于在一个轴承衬套(1)的一个轴向端上生产一个凸缘(1b)的成形工具，该轴承衬套具有一个圆柱形的衬套的部分(1a)，其特征在于，该成形工具包括：一个成形心轴(6)，该成形心轴具有一个圆周肩台(6b)以及一个具有减小的直径的轴向的前方部分(6a)；以及一个对合工具(7)，该对合工具具有一个圆柱形的内表面(7a)，该圆柱形的内表面包围该有待边缘加工的轴承衬套(1)的圆柱形的衬套部分(1a)；其中该对合工具(7)具有一个环形端面(7b)，该端面用作该柱塞(6)的停止面，其中该柱塞(6)的圆周肩台(6b)以及该对合工具(7)的环形端面(7b)被成形为使得该轴承衬套(1)的凸缘(1b)被形成为具有一个蘑菇形的截面。
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