CN102066784A - 线性滚动轴承和具有线性滚动轴承的换档装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于进行可线性运动地支承的、具有非圆形滚动体的线性滚动轴承，在所述线性滚动轴承中，基于球的基本形状的滚动体(1)具有两个平行的展平部(2)，所述展平部(2)被滚动轴线垂直穿过。

Description

线性滚动轴承和具有线性滚动轴承的换档装置
技术领域
本发明涉及用于进行可线性运动地支承的、具有非圆形滚动体的线性滚动轴承以及涉及具有线性滚动轴承的换档装置。
背景技术
对于特定的应用方案，已经提出了具有非圆形滚动体的滚动轴承。由FR 1 031 490 A公知如下的线性滚动轴承，该线性滚动轴承的滚动体具有圆柱形的基本形状，其中，滚动体的中间区段为了配合于轴承内圈而凹着拱起，并且两个外部滚动体区段为了配合轴承外圈而呈锥形地构成。但是制造这种由多个区段组成的滚动体是费劲并且昂贵的。
在DE 40 41 489 A1中已提出一种具有非圆形滚动体的滚动体，其在截面中可以类似具有三角形或者三角棱柱的形状。按照这种方式，应该减少滚动轴承中的轴承摩擦。但是这种滚动体需要很费劲的制造。线性滚动轴承是所有公知的、具有有限的线性行程或者具有无尽的线性行程的滚动轴承。线性轴承的滚动体要么在无尽的行程中在具有U-弧形轨道的纵向引导部中成行地环行(umlaufen)，要么在螺旋轨道中成行地环行，或者在线性轴承的保持架的兜孔中引导或保持。[66]
由DE 199 41 926 A1公知具有无限行程的线性轴承。该线性滚动轴承包括引导小车，该引导小车通过球支撑在引导轨道上，并且可以沿着该引导轨道移位。球的往返运行在复杂地构成的球环行履(Kugelumlaufschuhen)中进行。此外，这种线性轴承的占位需求相对较大。
具有有限行程的线性轴承例如用在执行轴向运动的换档元件中。由DE 102 15 874 A1中公知一种用于对换档元件进行支承并且辅助性操作的装置，该装置具有可以在轴承圈中受限地推移的活塞。在该活塞上布置由换档轴，换档轴相对于轴承圈通过滚动轴承得到支承。通过将由活塞界定的压力室以压力介质进行加载，压力介质例如为空气或者液压流体，则可以通过推移换档轴实现换档功能。这种线性轴承的典型使用领域是商用车中的换档件。[69]
由DE 10 2004 053 205 A1公知一种以以压力介质操作的、用于分级换档变速器的换档装置。活塞借助线性滚动轴承在气缸中可推移地支承。为了密封压力室而设置有布置于活塞上的密封环。该换档装置具有如下缺点，即，该换档装置需要相对较大的安装空间。另一个缺点见于：当对调整元件以弯曲力矩进行加载时，在活塞与气缸之间的密封缝发生变化。[70]
DE 101 587 129 A1示出具有换档滑轨和换档拨叉的换档装置。在换档滑轨的端部上分别固定有能以压力介质进行加载的活塞。该活塞同时是换档装置的滑动支承的组成部件。
DE 102 15 873 A1示出由线性滚动轴承和活塞组成的、所考量的类属的换档装置所用的组合件。该线性滚动轴承借助卡扣连接件与调整机构以铰接的方式连接。[66]
按照DE 102 15 873 A1所述的线性滚动轴承的滚动体在套管状的外圈的滚动滚道上滚动，该滚动体在端侧以其底部封闭。该外圈同时是借助压力介质来操作的活塞所用的压力室，并且此外，在底部附近，具有流体开口。在所述情况下为球的滚动体所用的滚道同时是压力室的界限。活塞一般设有密封件，密封件将压力室对于环境密封。密封件与活塞一起运动。活塞在线性滚动轴承的引导部上是固定的。
在DE 102 15873 A1中介绍了如下的系统，利用该系统应当避免刚性连接件的缺点。在活塞与调整机构之间的这种连接方案中，当所述系统的构件彼此间没有精确地校准时，活塞容易在其引导部中发生倾斜。因此提出：在活塞与线性滚动轴承之间建立铰接连接，凭借该铰接连接，可以通过铰链对形状偏差和位置偏差进行补偿。在按照DE 10215873 A1所考量的情况下，活塞与构成为球笼的引导部相连接。对于专业人士而言，在考量时，这种高制造花费的良好解决方案是引人注意的，该制造花费在制造这种换档装置时必须一并算入。该提高的花费例如是由于各相对较复杂地构造的零件。[66]
发明内容
本发明基于如下任务，凭借其来避免之前所介绍的缺点。
为了解决该任务，在开头所提到类型的线性滚动轴承中，依据本发明设置为，基于球的基本形状的滚动体具有两个平行的展平部，所述展平部被滚动轴线垂直穿过。
依据本发明所设置的滚动体具有下述优点，即，该滚动体能够相对简单地并因此成本低廉地制造。所述滚动体基于球的基本形状，并且在相对置的侧上具有平行的、平坦的展平部。在安装好的状态下，滚动轴线从一个展平的侧朝向相对置的展平的侧地分布，与之相对应地，该滚动轴线同样是滚动体的对称轴。相比于常规的球形滚动体，所述滚动体具有更少的构造空间需求。因此，依据本发明的线性滚动轴承具有与带有球形滚动体的滚动轴承相比提高了的额定载荷(Tragzahl)，并且能够以具有优点的方式用在这种轴承中，其中，占主导地或者几乎仅发生轴向的、平动的运动，例如提升运动，与之相对地，不存在或者仅以无关紧要的量存在径向运动。
依据本发明的改进方案，可以设置为，所述线性滚动轴承具有带兜孔的保持架，在兜孔中，各并排布置有两个滚动轴承。在此，每两个滚动体以如下方式并列放置，即，这两个滚动体的展平侧相互邻接。滚动体的各个对通过保持架的篦条相互分隔。
依据本发明的线性滚动轴承的滚动体可以容纳在某一或者所述保持架中，该保持架可以在套管或者壳体中受限制地轴向运动。
依照根据本发明的线性滚动轴承的可另选的构造方案，该线性滚动轴承可以具有多个、尤其是四个或者多行滚动体。这种线性滚动轴承具有与其构造空间需求相适应地特别高的额定载荷。反过来，这种线性滚动轴承由于其高额定载荷而可以相对较小地构造。
依据本发明的支承方案可以用在用来对可轴向推移的调整元件的调整位置进行紧固的换档止动件中。换档止动件具有止动栓，在所述止动栓的端部上布置有止动元件，优选布置有止动球，其中，所述止动栓可以在壳体中推移并且借助所述线性滚动轴承进行支承。这种换档止动件可以相对较小地构造。
可供选择地，依据本发明的支承方案设置用于变速器的换档元件，其中，所述换档元件借助该线性滚动轴承得到支承。所述换档元件可以优选地是换档平衡杆(Schaltschwinge)、换档轴、换档杆或者换档拨叉。当所述换档元件具有非圆形的、优选地是矩形的截面时，也可以使用依据本发明的支承方案。在这种情况下，线性滚动轴承的滚动体可以容纳在与非圆形的截面相匹配的、优选为矩形的保持架中。
在依据本发明的线性轴承中，可以设置为，所述滚动轴承具有壳体，用于滚动体的引导轨道构成于该壳体中。引导轨道中的滚动体例如在壳体内部触及杆或轴，该杆或轴可以相对于另外的构件推移。滚动体以其相对置的侧触及所述另外的构件，所述相对置的侧至少稍微地从壳体中突出。
在依据本发明的线性支承方案中，引导轨道可以由两个平行于操作方向分布的直线式区段和连接该直线式区段的弧形区段组成。在这两个可以相互推移的、例如相应于换档操作的构件中，引导轨道的滚动体分别环行运动。在此，与运动方向相关的，一部分球向前运动，另一个部分球往回运动或者说与之垂直地运动。
特别优选的是，依据本发明的线性支承方案设置用于换档元件，该换档元件借助线性滚动轴承得到支承。所述换档元件可以例如是换档平衡杆、换档轴、换档杆或者换档拨叉。
该换档元件可以固定在具有活塞的活塞杆、换档滑轨或者换档杆上，该活塞为了形成可被施以压力介质的压力室而借助滚动轴承可推移地支承在气缸中。这种线性支承方案例如用在商用车的变速器中或者自动换档变速器中或者助力辅助的变速器中。[67]
依据本发明的改进方案可以设置为，所述活塞和线性滚动轴承的保持架在依据本发明的以压力介质操作的换档装置中整合成单一的构件。与之相对地，在常规的换档装置中需要两个结构组件，以一方面确保支承并且另一方面确保完成压力室。支承件和活塞通常并排地或者依次地布置，其中，用到两个单独的结构组件。与之相应地，整个构造长度由轴承长度、活塞厚度和活塞行程得出。通过将活塞和线性滚动轴承或者其保持架构成为单一的整合式构件，而换档装置的长度明显地减小。
依据本发明的另一构造方案可以设置为，活塞布置在两个线性滚动轴承之间。在这种方案中，获得了对活塞特别良好并且可靠的引导，尤其是密封缝在实际中保持不变，即便是弯曲力矩通过调整元件作用到活塞杆上。
在本发明的范围内也可以设置的是，压力室具有用于滚动体的滚道。通过该滚道，来确定滚动体的运动自由度。在此，也可以设置为，压力室构成为优选呈薄壁式的金属片套管，滚动体支撑在该金属片套管上。在金属片套管的内侧上可以布置有用于滚动体的滚道。
根据依据本发明的以压力介质操作的换档装置的第一方案，滚动体可以受限制地轴向运动。在此，容纳在保持架中的滚动体的推移运动在两侧由压力室或者金属片套管来界定。
但根据可供选择的第二构造方案则也可以设置为，以压力介质操作的换档装置构造用于无尽行程，并且具有至少一组可以环行运动的滚动体。这种换档装置也适合较大的调节运动。
当保持架具有如下的兜孔，在兜孔中，分别并排布置有两个滚动体时，可以实现依据本发明的以压力介质操作的换档装置的线性滚动轴承的更高的额定载荷。
依据本发明的以压力介质操作的换档装置适合于所有其中必须产生调节运动、推移或者提升运动的工业应用，尤其是所述换档装置可以用在汽车的变速器中，方式为：将换档元件构成为变速器的换档平衡杆、换档轴、换档杆或者换档拨叉。[70]
附图说明
下面，结合参照附图的实施例对本发明的其他优点及细节进行介绍。所述附图是示意图示并且其中：
图1以透视视图示出依据本发明的线性滚动轴承的滚动体；
图2示出带有依据本发明的线性滚动轴承的换档止动件的剖面图；
图3示出图2中沿线III-III的剖面；
图4以剖切视图示出依据本发明的线性滚动轴承的另一实施例；以及
图5示出图2中沿线V-V的剖面；
图6以透视视图示出以压力介质操作的换档装置所用的线性滚动轴承；[70-2]
图7示出依据本发明的以压力介质操作的调整装置的剖切视图；[70-4]
图8以剖面图示出依据本发明的以压力介质操作的调整装置的另一实施例；[70-5]
图9以剖面图示出依据本发明的以压力介质操作的调整装置的另一实施例；[70-5]
图10以整体透视图示出具有无尽的线性行程的滚动轴承的实施例。
具体实施方式
图1示出非圆形滚动体1，滚动体1可以用在线性滚动轴承中。所述滚动体1基于球的基本形状，并且具有两个平行的展平部2，两个展平部2彼此相对置并且被滚动轴线3垂直穿过。
图2以剖切的视图示出换档止动件4。所述换档止动件4包括壳体5，止动栓6可以在壳体5中轴向推移。止动栓6借助线性滚动轴承7支承在壳体5中。在图3中沿着线III-III剖切示出的线性滚动轴承7由两行具有展平部2的滚动体1组成。
如图3中所示地，所述线性滚动轴承7包括具有兜孔31的保持架8，在兜孔31中分别布置有两个并列布置的滚动体1。在此，所述滚动体1这样布置，即，所述止动栓6可以在轴向上以对抗压力弹簧9的力的方式被轴向推移，所述压力弹簧在一侧支撑在止动栓6上并且在另一侧支撑在壳体5的底部上。止动栓6能够以如下程度从图2中所示的位置被轴向推移，直至止动栓6碰触到壳体5的底部或者直至压力弹簧9被完全压缩。所述止动栓6具有构成为止动球10的止动元件，止动元件被滚动支承。所述换档止动件4可以被安设在汽车的变速器的壳体中或者该壳体上，并且作用在可运动的部件上，诸如输入换档轴、换档杆或者换档滑轨。所述换档止动件4使得找到并定位所选择的换档位置变得简单。此外，换档止动件4使得对所找到的换档位置进行止动或固定成为可能。例如，当驾驶员在挂入一个档位时短时间感受到在换档杆上操作力增大时，给驾驶员传达了如下积极的感觉，即，档位已如其所愿地得到切换。由于所述具有带展平部2的滚动体1的线性滚动轴承7，尽管换档止动件4的构造空间需求很小，所述换档止动件4仍具有相对高的额定载荷。
图4和5以剖切视图示出线性滚动轴承11的另一实施例。所述线性滚动轴承11包括基本上呈圆柱形构造的壳体12。在壳体12中，可轴向推移地容纳有具有滚动体1的保持架13。与前面的实施例一致地，各四个由每两个并排布置的滚动体1以如下方式以各一行分别布置在一个兜孔21中，即，这些滚动体的展平部2彼此相对而置。图4和图5中所示出的线性滚动轴承11具有总计十七个双行的滚动体1，由此，在构造空间很小的情况下确保相对较高的额定载荷。所述线性滚动轴承11被设计用于受限的提升运动。从图4中所示的状态中出发，具有滚动体1的保持架13被以如下程度在轴向上推移，直至保持架13碰触到壳体12的侧上的凸缘(Bund)14上。所述线性滚动轴承11可以优选地使用在下述应用方案中，其中，需要在轴向上的支承，并且其中，不需要在径向上的支承或者仅需要极小的量的径向支承。这种应用方案的示例有变速器的换档元件的支承件，例如换档平衡杆、换档轴、换档杆或者换档拨叉。在圆形的换档轴中使用图4和5中示出的线性滚动轴承11。在非圆形的换档元件的情况下，例如在具有四角形或者矩形截面的冲制换档滑轨中，可以使用相应改型的保持架，保持架与换档元件的外部轮廓相匹配。所述线性滚动轴承11可以是换档元件的具有活塞的压力室的组成部件，尤其是助力操作式的换档件。
图6以透视视图示出线性滚动轴承41。线性滚动轴承41包括保持架15，滚动体1可轴向运动地容纳在该保持架15中。保持架15的引导轨道16以如下方式布置，即，线性滚动轴承41可以在箭头17给出的方向上执行轴向运动。线性滚动轴承41的保持架15与活塞18一起整合成为单一的构件。基本上呈圆柱形的活塞18通过活塞密封件19相对于气缸被密封。
图7以剖切视图示出以压力介质操作的调整装置。所述换档装置100基本上由构成为换档杆的活塞杆10组成，所述活塞18位于活塞杆10的一个端部上，活塞18借助活塞密封件19相对于构成为气缸的壳体12被密封，壳体12构成为薄壁的锅形金属片套管。壳体12和活塞18界定了压力室131，压力室131具有用于输送压力介质的接口114。作为压力介质例如可以使用液压液体或者空气。
活塞18与也在图6中示出的线性滚动轴承41一起统一成一个构件。线性滚动轴承4的滚动体1一方面支撑在构成为金属片套管的壳体12内侧上，并且另一方面支撑在活塞杆110上。通过将活塞18和线性滚动轴承41组合式单元，所需要的轴向构造空间特别小。因为活塞密封件19和线性滚动轴承41相互之间仅具有很小的间距，可能作用于活塞杆110的弯曲力矩实际上不作用到活塞密封件19的密封缝上。
在构成为换档杆的活塞杆110上安设有仅仅示意地示出的换档拨叉151作为换档元件，换档拨叉151是汽车发动机的换档变速器的组成部件。在图7中活塞杆110的右端上存在常规的线性滚动轴承116或者依据本发明的线性滚动轴承。
图7中示出的换档装置100被操作，方法是：压力室131通过接口114被以压力介质填充。由此，活塞18在图7的视图中向右运动，从而通过活塞杆110同样推移换档拨叉151，由此，触发变速器中的换档过程。
图8示出以压力介质操作的换档装置的另一实施例。所述换档装置117是图7中示出的换档装置100的变动方案，因此对于一致的构件使用同样的附图标记。与图7的换档装置一致地，调整装置117具有壳体12，具有活塞18的活塞杆110可推移地支承在壳体12中。在活塞杆110上安设有换档拨叉151，在活塞杆110的与壳体12相对置的端部上存在线性滚动轴承116。与前面的实施例不同地，活塞18位于具有非圆形滚动体1的两个线性滚动轴承119、120之间。线性滚动轴承119、120，准确来说线性滚动轴承119、120的保持架81与活塞18连接成单一的构件。由此，达到更高质量的支承方案，该支承方案防止了倾翻，并且确保了通过活塞密封件19对压力室131的绝对可靠的密封。
图9示出本发明的第三实施例。图9中示出的换档装置121包括活塞杆110，在活塞杆110上固定有呈换档拨叉122形式的换档元件，用于压力介质的接口未在图6中示出。在活塞杆110的区域内，换档拨叉122具有圆柱形的壳体123，具有活塞密封件19的活塞18在该壳体123中可轴向运动地引导。在活塞18旁边的两侧上布置有线性滚动轴承124、125，线性滚动轴承124、125的保持架81与活塞18连接成单一的的构件。活塞18和壳体123界定了两个压力室131。与之相应，线性滚动轴承124、125布置在压力室131中。保持架81在周向侧上具有多行滚动体1，这多行滚动体1可以在引导轨道91中轴向运动。线性滚动轴承124、125作为用于活塞18的支承部位起作用，并且确保准确的轴向引导和可靠的密封。[70]
图10示出具有无尽线性行程的线性滚动轴承42的一实施例。线性滚动轴承42包括构成为中空圆柱形的壳体51，在壳体51中构成有用于滚动体1的引导轨道61。引导轨道61由两个平行于运动方向分布的直线式区段20和将直线式区段20连接的弧形区段71组成。如图10中所示，滚动体1在引导轨道61的内侧上还有在引导轨道61的外侧上运动。在滚动轴承42的运动时，滚动体1闭合地环行。滚动体1的展平部2在侧向上紧贴在引导轨道61上，非展平的侧与相邻的滚动体1相对指向并且可以相互触及。引导轨道6和相应的滚道71以如下方式构造在滚动轴承42的壳体51中，即，滚动体1向内和向外超出壳体51的轮廓。[67]
附图标记
  1   滚动体   31   兜孔
  2   展平部   41   线性滚动轴承
  3   滚动轴线   42   线性滚动轴承
  4   换档止动件   51   壳体
  5   壳体   61   引导轨道
  6   止动栓   71   弧形区段
  7   线性滚动轴承   81   保持架
  8   保持架   91   引导轨道
  9   压力弹簧   100   换档装置
  10   止动球   110   活塞杆
  11   线性滚动轴承   114   接口
  12   壳体   117   换档装置
  13   保持架   116   线性滚动轴承
  14   凸缘   119   线性滚动轴承
  15   保持架   120   线性滚动轴承
  16   引导轨道   121   换档装置
  17   方向箭头   122   换档拨叉
  18   活塞   123   壳体
  19   活塞密封件   124   线性滚动轴承
  20   直线型区段   125   线性滚动轴承
  21   兜孔   131   压力室
  151   换档拨叉

Claims (11)

1.用于进行能线性运动地支承的线性滚动轴承，具有非圆形滚动体，其特征在于，基于球的基本形状的所述滚动体(1)具有两个平行的展平部(2)，所述展平部(2)被滚动轴线垂直穿过。
2.按照权利要求1所述的线性滚动轴承，其特征在于，所述线性滚动轴承(7、11)具有带兜孔(21、31)的保持架(8、13)，在所述兜孔中，各并排布置有两个滚动体(1)。
3.按照权利要求1所述的线性滚动轴承，其特征在于，所述滚动体(1)容纳在保持架(8、13、15、81)中，所述保持架(8、13、15、81)在壳体(12、123)中能够受限地轴向运动。
4.按照权利要求1所述的线性滚动轴承，其特征在于，所述滚动体(1)在引导轨道(61)中以能环行运动的方式布置。
5.按照权利要求4所述的线性滚动轴承，其特征在于，各所述引导轨道(61)至少由如下的引导轨道(61)组成，该引导轨道(61)具有两个平行于操作方向分布的直线式区段(20)和将所述直线式区段(20)连接的弧形区段(71)。
6.用于对能轴向推移的换档元件的调整位置进行紧固的换档止动件(4)，具有：在其端部上带止动元件的止动栓(6)，所述止动元件优选为止动球，其中，所述止动栓(6)能够在壳体(5)中推移并且借助按照权利要求1所述的线性滚动轴承(7)来支承。
7.汽车变速器的换档装置，具有至少一个能线性移动的换档元件，在所述换档装置中，所述换档元件借助至少一个按照权利要求1所述的线性滚动轴承(41、119、120)来支承。
8.以压力介质操作的换档装置，具有：至少一个换档元件，所述换档元件固定在活塞杆(110)上，其中，所述换档装置具有活塞(18)，所述活塞(18)为了形成能以压力介质加载的压力室(131)而借助按照权利要求1所述的线性滚动轴承(41、119、120、124、125)在壳体(12、123)中能推移地支承。
9.按照权利要求8所述的换档装置，其特征在于，所述线性滚动轴承(41、119、120、124、125)具有带引导轨道(16、61、91)的保持架(15、81)，其中，在所述引导轨道(16、61、91)中分别布置有至少一个滚动体(1)，并且所述活塞(18)和所述保持架(15、81)刚性地彼此连接。
10.按照权利要求8所述的换档装置，其特征在于，所述线性滚动轴承(41、119、120、124、125)具有带引导轨道(16、61、91)的保持架(15、81)，其中，在所述引导轨道(16、61、91)中分别布置有至少一个滚动体(1)，并且所述活塞(18)和所述保持架(15、81)整合在单一的构件中。
11.按照权利要求8所述的换档装置，其特征在于，所述压力室(131)具有用于所述滚动体(1)的滚道。
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