CN102177356A - 具有球状和弹性挠曲的滑动面的旋转滑动轴承 - Google Patents

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CN102177356A CN2008801208423A CN200880120842A CN102177356A CN 102177356 A CN102177356 A CN 102177356A CN 2008801208423 A CN2008801208423 A CN 2008801208423A CN 200880120842 A CN200880120842 A CN 200880120842A CN 102177356 A CN102177356 A CN 102177356A
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Abstract

本发明涉及一种旋转滑动轴承(25c)，特别用于轴向活塞式发动机(1)的驱动轴(19)，旋转滑动轴承(25c)具有内和外旋转轴承部(31，32)，内和外旋转轴承部(31，32)以可相对旋转且滑动的方式彼此重叠地装有同轴相互配置的套筒形状的滑动面(31a，32a)。为了改善旋转滑动轴承(25c)，一个旋转轴承部(31)的滑动面(31a)具有轴向球状结构(31b)，并且另一个旋转轴承部(32)具有与球状结构(31b)径向对置的弹性挠曲结构(32b)。

Description

具有球状和弹性挠曲的滑动面的旋转滑动轴承
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的旋转滑动轴承。
背景技术
该类型的旋转滑动轴承在DE10220610A1中作了描述。该已知的旋转滑动轴承包括三个相互同轴围绕的套筒形状的轴承部，其中最内的和中央的轴承部相互重叠地装有空心圆筒状的滑动面，并且中央的和外部的轴承部相互重叠地装有球状轴承面，这保证了这些轴承部之间的摆动运动。
为了能通过在中央轴承部和外轴承部之间的相对轴向位移安装这种旋转滑动轴承，外轴承部在其凹轴承面中具有两个彼此对置配置的导入槽，中央轴承部可导入到该导入槽中旋转90°的位置内并可在导入端部位置反转到同轴位置。因此，该已知的旋转滑动轴承不仅部件繁多，而且在其生产方面也需要大量费用，因此制造昂贵。并且，该旋转滑动轴承的结构尺寸相当大，因为需要至少三个交错配置的轴承部。
发明内容
本发明基于这样的目的：简化在开头所述的旋转滑动轴承。并且，实现小的结构尺寸，并且还应改善该滑动轴承。
该目的是通过具有权利要求1的特征的旋转滑动轴承来达到。从属权利要求包含优选的改进。
在根据本发明的旋转滑动轴承中，一个旋转轴承部的滑动面具有一个轴向球状结构，其中，另一个旋转轴承部至少在其滑动面的轴向中央区域中具有一个弹性挠曲结构。由此，根据本发明的旋转滑动轴承根据第一方面适合于允许并补偿驱动轴的摆动运动和/或同轴度误差和/或挠曲，无需像在现有技术中那样需要第三旋转滑动部。这是能做到的，因为一个旋转轴承部的滑动面的轴向球状结构针对驱动轴实现了全面的摆动自由度，该摆动自由度是通过球状结构的曲率尺寸来决定。曲率半径越大，则摆动自由度的角度就越小，并且球状结构的曲率半径越小，则摆动自由度的角度就越大。
本发明的第二优选方面从以下产生：特别是可高负载的液力滑动轴承的功能安全性大部分取决于具有超过轴承宽度的近似恒定的缝隙高度的润滑缝隙的结构。由轴挠曲和/或同轴度误差引起的角度偏差大大降低了旋转滑动轴承的承载能力，因为缝隙高度恰恰不是恒定的，而是楔形的，并因此承载能力受到影响。
在根据本发明的实施方式中，缝隙高度由于弹性挠曲而自动适应于径向负载的尺寸，其中，根据该负载的尺寸，弹性结构进一步挠曲，并且自动产生有效的滑动轴承面的轴向宽度。在较小负载的情况下，弹性压入的滑动面区域的轴向尺寸比较小。随着负载增大，该轴向滑动面区域由于弹性压入而自动扩大。在该情况下，产生大致与负载无关的表面压力，其中，分别取决于负载尺寸的分别有效的滑动面区域的轴向尺寸这样产生，即：轴向球状结构被压入到弹性挠曲结构中。
因此，根据本发明的旋转滑动轴承取得较大的承载能力或负载能力，其中，内轴承部能执行摆动运动，并因此能适应于驱动轴轴承的同轴度误差和/或驱动轴的挠曲。
出于轴承技术的原因，优选的是将弹性挠曲结构设置在另一个旋转轴承部的区域中，特别是在其轴向中央轴承面区域中。在该情况下，还优选的是将轴向球状结构设置在内轴承部上。
在本发明的范围内，能执行不同的实施方式，以实现弹性挠曲结构。这些可能性之一在于，将相关的旋转轴承部以可弹性变形的方式至少设计在其中央区域内。在该情况下，相关区域可以是可弹性压缩或弹性可挠的。可压缩性例如可以这样实现，即：使相关区域机械衰减，例如通过一个或多个材料空隙使相关区域机械衰减，在材料空隙的情况下，例如可涉及一个或多个孔，例如钻孔或者一个或多个槽，该材料空隙优选地在轴承滑动面关闭。
在轴向活塞式发动机的情况下，旋转滑动轴承在其圆周的负载是不同的，因为在活塞的大约超过180°的持续压缩行程的区域中，负载大，在活塞的同样大约超过180°的持续进气行程的区域中，负载小。因此在本发明的范围内，有利的是至少在活塞的压缩行程区域中实现根据本发明的实施方式，其中，也可以存在于空行程区域中，然而不是必须存在。因此，通过根据本发明的实施方式在压缩行程区域中和进气行程区域中的不同实施，可使滑动轴承结构适应于预计负载。如果根据本发明的实施方式仅配置在活塞的压缩行程区域中，则可以实现另一个简化的实施方式，因为可以在没有根据本发明的实施方式的情况下，将旋转滑动轴承例如以圆筒部分形状设计在活塞的进气行程区域内。
以下结合实施例和附图对本发明的优选实施方式进行更详细说明。
附图说明
图1示出根据本发明的活塞式发动机，特别是轴向活塞式发动机的轴向剖面示意图；
图2示出活塞式发动机的旋转轴承的轴向剖面放大图；
图3示出根据图2的旋转轴承的一部分的放大图；
图4示出根据图3的旋转轴承的径向负载状态；
图5示出根据本发明的外旋转轴承部的实施变型例的局部剖面透视配置；
图6示出根据图5的旋转轴承部的另一实施变型例；
图7示出外旋转轴承部的另一实施变型例；
图8示出外旋转轴承部的另一实施变型例。
具体实施方式
图1所示的示例性设计且整体由1表示的轴向活塞式发动机具有外壳2，在该外壳2的内腔3中相邻配置并装有驱动盘4以及气缸筒5，例如驱动盘4是呈斜盘形式的。在气缸筒5中配置有分布在圆周的活塞孔6，这些活塞孔6大致平行于气缸筒5的中央轴7延伸并在气缸筒5的面向驱动盘4的端面5a打开。在活塞孔6内牢固插入、优选地压入导向轴套8。
在导向轴套8中，优选地以可大致轴向位移的方式装有圆筒形活塞9，这些活塞9以其活塞头在驱动盘4的方向限定气缸筒5中的工作室11。活塞9的面向驱动盘4的下端分别通过活节12被支撑在驱动盘4上，其中，可以存在滑块13，在该滑块13和所述下端之间配置有活节12，该活节12优选地设计成具有球头和球空腔的球活节。
气缸筒5放置在控制盘14上，气缸体5的端面背向斜盘4，在控制盘14中配置有至少两个呈腰形通孔形式的控制开口15，该控制开口15形成所示的导入线16和导出线17的一部分，该导入线和导出线通过相邻的外壳壁18延伸，在该外壳壁上保持有控制盘14。气缸筒5配置在驱动轴19上，该驱动轴以可旋转的方式安装在外壳2中，并且其旋转轴21与气缸5的中央轴7同轴延伸。
在本实施例中，外壳2由罐状的外壳部2a形成，该外壳部具有外壳底部2b和圆周壁2c以及形成外壳壁18的盖或连接部2d，该盖或连接部位于圆周壁2c的自由边缘并因此通过所示的螺钉22拧紧。为了连接延伸的导入和导出线16、17，在连接部2d设有线连接16a、17a。贯穿气缸筒5中的轴承钻孔的驱动轴19借助合适的旋转轴承25、25a以可旋转的方式安装并密封在外壳底部2b和盖2d的轴承空隙内，其中，该驱动轴轴向贯穿外壳底部2b并使用驱动销19a隔开外壳底部2b。
在作为斜盘式发动机的活塞式发动机的实施例中，气缸筒5通过旋转同步连接器26，例如齿式离合器以固定旋转的方式配置在驱动轴19上，其中，驱动轴19贯穿例如固定配置在外壳底部2上或者形成在其内的驱动盘4中的通孔27内。在本实施例中，在功能操作中，气缸筒5相对于驱动盘4旋转，其中，活塞9在工作室11的方向上纵向并反向位移。
在实施例中，安装在外壳壁18中或者连接部2d中的后旋转轴承25a是旋转滑动轴承25b，该旋转滑动轴承设计成摆动运动的旋转滑动轴承25c，使得其能够以可旋转的方式支承驱动轴19并还能补偿在功能操作中发生的轴承25、25a的同心缺陷和/或驱动轴19的挠曲。由此，避免或减少了旋转滑动轴承25c中的扭曲，这改善了滑动功能。减少了旋转滑动轴承25c中的摩擦和加热，并延长了使用寿命。在本发明的范围内，旋转滑动轴承25b和/或旋转滑动轴承25a可设计成根据本发明的摆动运动的旋转滑动轴承25c。
根据本发明的摆动运动旋转滑动轴承25c具有两个同轴交错配置的旋转轴承部31、32，即内旋转轴承部31和外旋转轴承部32，它们以可滑动并可旋转的方式相互配置有套筒形状的滑动面31a、32a。一个旋转轴承部的滑动面，在实施例中是内旋转轴承部31的滑动面31a，具有球状结构31b，该球状结构大约在旋转滑动轴承25c的轴向长度L上延伸或者可超过或短于该长度延伸。在该情况下，该滑动轴承面31a可以是驱动轴19的壳体面的一部分或者也可以在以旋转固定的方式就位于驱动轴上的套筒(未图示)上。球状结构31b的弧形状可以例如是一个圆弧段，其半径由R表示，并且其曲率中心由M表示。球状滑动面31a的直径由d1表示在球状结构31b的顶点33的区域内。
另一个旋转轴承部32，在实施例中是外旋转轴承部32具有内直径d2，考虑到少量的运动间隙，该内直径d2对应于外直径d1。
另一个旋转轴承部32具有与顶点33径向对置配置的弹性挠曲结构32b，该弹性挠曲结构32b在发生径向负载或力F的情况下弹性挠曲，从而使球状结构31b可径向移动，在实施例中是径向向外移动，并可弹性压入套筒形状的滑动面31a，如图4所示，其中示出例如大约尽可能最大的负载和力F。这里，弹性挠曲结构32b可轴向仅通过旋转滑动轴承25c的长度L的一个轴向部分延伸或者通过长度L的整个区域延伸。
弹性挠曲结构32b可以以不同方式来实现。它可以通过相关的旋转轴承部32的圆周壁的衰减(30)来形成，例如通过在其中央区域B中延伸的衰减30来形成。这是在实施例中通过旋转轴承部32中的一个或多个外空隙34来形成，该外空隙产生围绕球状结构31b的圆锥的或衰减的圆周壁35，该圆周壁35在负载或力F的作用下弹性变形，例如挠曲。在该情况下，由于弹性压入自动产生各自有效的轴向滑动面区域B1，在该滑动面区域B1中，润滑间隙S的间隙高度S1大致恒定。在根据图4的视图中，负载F比较大，例如最大，其中，弹性压入轴向通过弹性挠曲结构32b或者弹性可挠壁35的整个宽度B延伸。相比之下，轴向区域B1在负载或力F小的情况下比较窄，如图3所示。随着负载或力F的增加，其中滑动面31a、32a是有效的区域B1则变宽，更确切地说是由于要调节的弹性压入，该弹性压入被调节作为力F和弹性阻力W的平衡，该弹性挠曲结构32b以该平衡克服力F。
在根据图5的实施例中，衰减30或者弹性挠曲结构32b是通过多个相邻配置的以槽34a的形式的空隙34来形成，该空隙优选地在圆周方向延伸，例如在圆周区域32e中延伸。
在根据图6的实施例中，与上述不同，配置有多个轴向且在圆周方向相邻配置的孔34b。该空隙34、34a、34b的深度t以与滑动面32a隔开的径向间隔结束。
出于简化原因，优选的是将空隙34配置在整个圆周的周围，例如设计成环形空隙。
然而在轴向活塞式发动机1的情况下，活塞9主要在压缩行程期间对在180°的角范围W1内的驱动盘4的半圆部施加一个压力，例如高压力，并从而在力F的方向对各个旋转滑动轴承25a、25b、25c施加一个放大的负载。至少在图5、图6和图8所示的该压缩圆周区域32c内存在具有弹性挠曲结构32b的圆周区域32e，该圆周区域32e可在尺寸与压缩圆周区域32c相同大或者比其小的角区域W2内延伸。在该情况下，圆周区域32e可位于圆周区域32c的中央区域内，并分别具有与圆周区域32c的端部隔开的在圆周方向对准的角间隔W3。
在径向对置侧，进气圆周区域32d与压缩圆周区域32c邻接。在圆周区域32d内，活塞9执行进气行程，在该区域中，活塞9可根据轴向活塞式发动机1的结构，对驱动轴19施加一个与压缩侧对置的扭矩，该扭矩可以可选地放大作用于驱动轴19的负载或力F。在该进气行程区域内，由于存在的低压，由活塞9施加于驱动轴19的扭矩小或小到可忽略不计，从而在进气行程区域或圆周区域32d内的根据本发明的弹性挠曲结构32b以较小的作用来设计，或者以该作用可以完全不存在的方式来设计。
该较少的或者不存在的作用可以例如这样实现，即，减小衰减30并使弹性挠曲结构32b具有比在压缩圆周区域32c内的弹性挠曲结构32b大的阻力矩。该较大的阻力矩W例如可这样实现，即，进气圆周区域32d内的宽度B小于压缩圆周区域32c内的宽度，参见图8。
由于在压缩圆周区域32c的中央区域32f内轴承负载或力F是最大并且朝压缩圆周区域32c的在圆周方向对准的端部减小，因而优选的是，允许弹性挠曲结构32b的阻力矩朝压缩圆周区域32c的端部增大。在这样的实施方式中，球状结构31b的弹性挠曲压入的轴向宽度B1减小到在其端部区域W1中的弹性挠曲结构32b中。这是优选的，因为从中央区域32f开始，负载或力F在两个圆周方向减小。
弹性挠曲结构32d的较小的阻力矩可以不仅通过空隙34的较小宽度来实现，而且通过圆周壁35的较大厚度d来实现。这就是说，为了增大阻力矩W，空隙34的轴向宽度B可以逐渐减小和/或圆周壁35的厚度d可以增大，优选地分别在每种情况下都大约是连续的。
因此在本发明的范围内，弹性挠曲结构32b的增大的阻力矩W可以优选地不仅在压缩圆周区域32c的端部区域内实现，而且在进气圆周区域32d的区域内实现。
此外，优选的是，这样设计弹性挠曲结构32b，即，其阻力矩W从滑动轴承部32的轴向中央区域32g开始朝其轴向端部增大或减小。在实施例中，根据图7和图8，后者可以例如这样实现，即，圆周壁35设计成例如以球状方式从其中央区域32g朝其轴向端部区域收敛。
在实施例中，根据图5，存在这样的实施方式，即，阻力矩W从中央区域32g开始朝圆周壁35的轴向端部增大。在该实施例中，这是这样实现的，即，槽34a的深度t朝轴向端部减小，并因此圆周壁35的有效厚度d增大。
因此在本发明的范围内，能够设置一种就其宽度B和/或厚度d而言适合于负载或力F的大小的圆周壁35，该圆周壁35在压缩圆周区域32c内或者在整个圆周上就其宽度和/或厚度而言适合于轴承负载。这可以这样实现，即，将圆周壁35的有效的横截面形状设计成，在负载或力F下自动调节弹性挠曲变形，在其区域内间隙高度S1大致相等。
在所有实施例中，至少一个空隙34朝相关的旋转轴承部32的滑动面32a关闭，从而各个滑动面31a的表面压力小到令人期望。
作为用于旋转轴承部32或者弹性挠曲结构32b的材料，具有足够的弹性、且该弹性在弹性挠曲结构32b的范围内增大的材料是合适的。为此，耐冲击的塑料特别合适。
最后，强调一下本发明的以下特征和优点。
通过一个轴承部32的滑动面32a的轴向球状结构32b，可自动实现在驱动轴19的同轴度误差或者挠曲的情况下的力求达到的角补偿，其中，近似恒定的间隙高度S1的润滑间隙S在弹性形成的轴承宽度B上被调节。为此，相关的轴承部32的弹性挠曲区域32b可以一方面至少在其中央区域内轴向设计成均匀，另一方面在其圆周上设计成均匀。由于在轴向活塞式发动机的压缩侧和进气侧的工作压力和进气压力不同，弹性挠曲结构32b也可以这样设计成不同，即，其弹性阻力W从压缩侧32c开始朝进气侧32e增大或者也在压缩侧32c的端部区域W3内增大。
本发明不限于所示的实施例。在本发明的范围内，所有描述的和/或图示的特征都可以组合。例如其他以弹性挠曲方式形成轴承环的可能性，例如专门空腔的设计或者多孔材料的应用也是合适的。

Claims (17)

1.一种旋转滑动轴承(25c)，特别用于轴向活塞式发动机(1)的驱动轴(19)，所述旋转滑动轴承(25c)具有内和外旋转轴承部(31，32)，所述内和外旋转轴承部(31，32)以可相对旋转且滑动的方式彼此重叠地安装有同轴相互配置的套筒形状的滑动面(31a，32a)，其特征在于，
所述一个旋转轴承部(31)的滑动面(31a)具有轴向球状结构(31b)，并且所述另一个旋转轴承部(32)具有与所述球状结构(31b)径向对置的弹性挠曲结构(32b)。
2.根据权利要求1所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述球状结构(31b)配置在所述内旋转轴承部(31)的所述外滑动面(31a)上，并且所述弹性挠曲结构(32b)配置在所述外旋转轴承部(32)的所述内滑动面(32a)上。
3.根据权利要求1或2所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述球状结构(31b)以单构件形式形成在包含其的旋转轴承部(31)上，特别是在内旋转轴承部上，优选地在驱动轴(19)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)以单构件形式形成在包含其的旋转轴承部(32)上，特别是在所述外旋转轴承部(32)的所述内滑动面(32a)上，优选地在轴承套筒上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述轴向球状结构(31b)在长度上大约等于或长于所述弹性挠曲结构(32b)，并优选地配置在所述弹性挠曲结构(32b)的轴向中央区域内。
6.根据上述权利要求中任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)的轴向长度(B)大约等于或短于包含其的所述旋转轴承部(32)的轴向长度(L)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)是通过包含其的所述旋转轴承部(32)的可弹性变形部分形成的。
8.根据权利要求7所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲部分是可径向弹性压缩或者弹性可挠的，特别是通过弹性可挠的圆周壁(35)形成的。
9.根据权利要求7或8所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)是通过包含其的所述旋转轴承部(32)的材料衰减(30)形成的。
10.根据权利要求9所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述材料衰减(30)是通过一个或多个相邻配置的空隙(34)形成的。
11.根据权利要求10所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述材料衰减(30)是通过一个或多个相邻配置的槽(34a)形成的，该一个或多个槽(34a)优选地在圆周方向延伸。
12.根据权利要求9或10所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述材料衰减(30)是通过多个相邻配置的径向孔(34b)形成的。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述至少一个空隙(34)朝向所述相关的旋转轴承部(32)的所述滑动面(32a)关闭。
14.根据上述权利要求中任一项所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)配置在所述轴向活塞式发动机(1)的压缩圆周区域(32c)内或者也在进气圆周区域(32c)内。
15.根据权利要求14所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)配置在所述压缩圆周区域(32c)的角区域(W)内，该角区域(W)是大约90°至大约180°，优选是大约150°。
16.根据权利要求14或15所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)在所述轴向活塞式发动机(1)的进气侧(32d)的阻力(W)大于在所述压缩侧(32c)的阻力(W)。
17.根据权利要求16所述的旋转滑动轴承，其特征在于，
所述弹性挠曲结构(32b)在所述压缩侧(32c)的端部区域(W3)中的阻力(W)大于在所述压缩侧(32c)的中央区域中的阻力。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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