CN102459939B - 球轴承、包括该球轴承的离合器止推轴承和装有该轴承的汽车 - Google Patents

球轴承、包括该球轴承的离合器止推轴承和装有该轴承的汽车 Download PDF

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Abstract

一种球轴承(1)，形成用于传递轴向力的构件，并包括内圈(3)、外圈(4)、布置在形成在内圈和外圈之间的滚道腔室(5)中的球体(6)以及安装在第一圈(3)的径向内边缘面(32)上的环形遮蔽件(8)。内和外圈(3，4)安装为具有自由度以围绕两个圈的对称轴线(X3，X4)共有的点(C1)相互枢转。遮蔽件(8)从第一圈(3，4)延伸到定中心在所述共有的几何点(C1)上的第二圈(4)的部分(43)的附近，并且遮蔽件(8)具有末端部分(83)，该末端部分具有表面(831)，该表面(831)为定中心在共有的几何点(C1)上的截头球或者定中心在第一圈(3)的对称轴线(X3)上截头圆锥。该表面(831)布置为面对第二圈(4)的中心部分(43)并与其协作以形成宽度(e100)的间隙(100)，该间隙在内圈和外圈(3，4)相对于彼此的角向枢转过程中为恒定的。

Description

球轴承、包括该球轴承的离合器止推轴承和装有该轴承的汽车
技术领域
球轴承有时用于传递轴向力，也就是平行于轴承的中心轴线的力。这特别地施加到用于汽车的离合器止推轴承。
背景技术
FR-A-2898951公开一种离合器止推轴承装置，其中驱动构件与球轴承相关联，从而使得离合器机构的膜片得以控制。环形构件紧固到内圈并具有大直径的轴向部分，该轴向部分由外圈的中心孔中的相对小的径向间隙接收。环形构件与外圈协作以执行密封功能，从而提供内圈和外圈的各对称轴线保持对齐。在这些轴线变得错位的情况下，环形构件的大直径的轴向部分在一个侧面上与外圈中的孔的边缘面碰撞，而在另一个侧面上相对大的空间留在环形构件和外圈之间，并且可以引起球体包含在其中的滚道腔室中的污染。
在离合器止推轴承中，会发生膜片式离合器机构的轴线没有与来自齿轮箱的出口轴线的轴线精确对齐，这会导致在离合器止推轴承的某些部件部分上产生高水平的应力，到有损该类型的设备的寿命的这样一个程度。当它们相交时或者当它们不再重合时，甚至是仍然保持平行时，在上述轴线之间失去对齐性。
FR-A-2989951的环形构件允许驱动元件相对于轴承的内圈径向运动，从而使得能够适应其中上述轴线平行但不重合的情形。虽然如此，当轴线相交时设备并不有效。
因为离合器机构的复杂性，其中复杂性特别地因为双离合器的出现而增大，并且由于经济原因，离合器的某些部件部分的制造公差趋于增大，以使得离合器止推轴承的入口轴线和出口轴线之间的偏移角度趋于增大，以致达到相对大的值。在这样的情形下，FR-A-2898951的设备是不合适的。
DE-U-20302774公开一种轴承，其具有内圈和外圈以及布置在内圈和外圈之间的球体，并且通过在外圈上滚动的球体而使得旋转成为可能。在这样的情形下，在内圈和楔入在外圈上的金属部分之间留下的间隙具有变化的宽度，从而引起轴承被污染的风险。
更特别地，本发明致力于通过提出一种新的球轴承而解决这些缺点，所述新的球轴承适用于离合器止推轴承并能够适应在入口轴线和出口轴线之间的错位，同时将包含轴承的球体的腔室与外界隔离。
发明内容
为此，本发明涉及一种球轴承，其形成用于传递轴向力的部件，该轴承包括内圈、外圈、布置在形成在内圈和外圈之间的滚道腔室中的球体和安装在选自内圈和外圈的第一圈的径向内边缘面上的环形遮蔽件，内圈和外圈安装为具有自由度以围绕两个圈的对称轴线共有的点有角向枢转(pivot angularly)，并且遮蔽件从第一圈延伸到定中心在上述几何点上的第二圈的一部分附近。根据本发明，遮蔽件具有末端部分，该末端部分具有定中心在共有的几何点上的截头球形式或者定中心在第一圈的对称轴线上的截头圆锥的形式的表面，所述表面布置为面对第二圈的中心部分，遮蔽件的末端部分的表面与第二圈的中心部分协作以在内和外圈相对于彼此角向枢转过程中形成恒定宽度的间隙。
依靠本发明，呈截头球或者圆锥的形式并且面对定中心在所述圈的轴线共有的几何点上的第二圈的一部分的遮蔽件的末端部分的表面用于在内和外圈相对于彼此的有时称作“旋转”的全部枢转构型中提供相对于第二圈的密封。
根据本发明的有利但非必需的方面，这样的轴承可以结合在任何技术上可行的组合中所采用的以下特征的一个或多个：
-遮蔽件部分地在滚道腔室中延伸。
-限定间隙的第二圈的一部分是两个表面之间的结合边缘，该结合边缘定中心在所述圈的对称轴线上。在一变体中，第二圈的限定间隙的一部分是定中心在所述圈的对称轴线共有的几何点上的呈截头球形式的表面。
-末端部分向着第一圈的对称轴线远离遮蔽件的中间部分向后折叠，所述中间部分相对于遮蔽件的用于紧固它到第一圈的紧固件部分形成锐角。有利地，末端部分和中间部分之间的角度位于1°-89°的范围中，优选地为大约45°。该角度的值取决于所述圈的定中心部分的内径的数值。
-遮蔽件安装在内圈上并且它的末端部分接合在滚道腔室中和外圈的中心开口中。
-遮蔽件安装在内圈上并且它的末端部分完全在滚道腔室中延伸。
-遮蔽件安装在外圈上并且它的末端部分沿着内圈的径向内表面的一部分延伸，该径向内表面为定中心在所述圈的对称轴线共有的几何点上的截头球的形式。
-遮蔽件安装在外圈上并且它的末端部分完全在滚道腔室中延伸并且部分地面对内圈的径向外表面的一部分，该径向外表面为定中心在所述圈的对称轴线共有的几何点上的截头球的形式。
-轴承具有单排的一系列球体并且两个圈的对称轴线共有的几何点沿着所述轴线相对于所述系列球体轴向偏移。
本发明还提供一种离合器止推轴承装置，其包括驱动元件和如上述的轴承，其中遮蔽件包括在第一圈的径向内边缘面附近的可弹性变形部分，该可弹性变形部分适于在驱动元件上施加弹性轴向力。
除执行它的密封功能之外，遮蔽件因此能够提供用于驱动元件的相对于第一圈的径向自我定中心的功能。
最后，本发明提供一种装有如上面提及的轴承或者离合器止推轴承装置的汽车。这样的车辆是比现有技术的车辆更便宜的并且更易于维护。
附图说明
根据下面的根据本发明的原理的离合器止推轴承装置和轴承的四个实施例的描述，本发明可以得到更好的理解并且其优点变得更加明显，所述描述仅仅是通过例子给出的并且参照附图进行，在附图中：
图1是根据本发明的第一使用构型的轴承的轴向截面；
图2是第二使用构型的轴承的类似于图1的截面；
图3是示出图1的细节III的放大视图；
图4是示出图2的细节IV的放大视图；
图5是根据本发明的第二实施例的轴承的类似于图2的轴向截面；
图6是当轴承处于类似于第一实施例的图1的构型时图5的细节VI的放大视图；
图7是根据本发明的第三实施例的轴承的类似于图6的缩小视图；和
图8是根据本发明的第四实施例的轴承的类似于图7的视图。
具体实施方式
如图1-4所示的轴承1构成用于汽车(未示出)的离合器止推轴承。轴承1与用于紧固在活塞(未示出)上并定中心在轴承1的入口轴线X2上的金属套筒2相关联。轴承1还包括内圈或者内部圈3和外圈或者外部圈4，在内圈和外圈之间限定用于接收单排的一系列球体6的腔室5，所述球体通过也定位在腔室5中的保持架7保持在相对位置。
球体6的中心平面，即包含球体6的各中心的平面，称作P6。
外圈4与膜片接触，该膜片通过它的梢10被部分地示出，所述梢10以虚线画出并且形成没有更详细示出的传统的抛油环(throwout)机构的一部分。
套筒2使得止推力F1能够在沿着与轴线X2成一直线的方向施加。
圈3和图4的对称轴线分别被给予附图标记X3和X4。
在如图1和3所示的轴承1的名义使用构型中，轴线X2、X3和X4重合。球体6同时承靠内圈3的外表面31和圈4的内表面41。更准确地说，表面31限定凹槽311，具有半径大致等于球体6的半径的圆弧的形式的轮廓线。这样，球体相对于轴线X3轴向定位并且平面P6垂直于轴线X3。
由于离合器机构的复杂性、制造公差、以及与通过轴承1形成的离合器止推轴承相互作用的构件的磨损，会发生轴线X3和X4在彼此之间形成非零角度，如图2和4所示。假定轴线X2和X3保持成一直线，轴承1由于它与膜片10的相互作用而用于适应止推力F1沿着其施加在套筒2上的入口轴线X2和在它所占据的位置外圈的对称轴线4之间的对齐缺陷。轴线X4构成轴承1的出口轴线。
换句话说，外圈4具有绕与轴线X3和X4共用并且构成圈4绕圈3在它的枢转运动中的转动中心的点C1角枢转运动，该角枢转运动有时称作“旋转”运动。
点C1沿着轴线X3和X4的位置通过球体6、凹槽311以及表面411的几何结构限定。在轴承1的组装构型中，点C1沿着轴线X3和X4相对于一系列球体6偏移。换句话说，沿着轴线X3和X4之一在平面P6和点C1之间测量的实际距离不是零。
点C1沿着轴线X3和X4相对于一系列球体6轴向偏移的事实使得轴承1能够吸收轴向力，特别是通过膜片10在外圈4上施加的阻力。
为了使得能够发生旋转运动，圈4的表面41形成枢转轨道411，球体6沿着该轨道能够在图平面中运动，所述轨道是轴线X3和X4的相对位置的函数。枢转轨道411是定中心在点C1上的截头球的形式，并且该轨道的半径，即点C1和轨道411之间的距离，写作R4。
套筒2设置有凸片21，凸片21限定用于通过径向间隙接收圈3的内径向边缘面32的外区域22，以使得边缘面32可以在区域22中径向滑动，从而使得部分2和3的相对径向位置能够得以调节。这使得能够在当轴线X2和X3平行但不重合时适应X2和X3的错位。
通过折叠片金属坯件形成的遮蔽件8紧固到边缘面32并包括圆柱形状的内部部分81，该内部部分具有外径稍微大于边缘面32的内径的圆形截面，以使得遮蔽件8适于弹性地咬合紧固在边缘面32上。遮蔽件8还具有中间部分82，该中间部分在部分81之外径向延伸并且相对于部分81形成角度β，该角度严格地小于90°，以使得部分82在边缘面32附近从表面31延伸一段距离，从而留下枢转空间V8。遮蔽件8的形状使得部分82能够平行于轴线X3施加轴向弹性力F2在凸片21上，从而使得套筒2能够相对于圈33在轴承1的首次使用中径向滑动，随后防止它运动。遮蔽件8这样构成自我定中心的构件，用于使得套筒2相对于圈3定中心。遮蔽件8还具有末端部分83，该末端部分向着轴线X3相对于部分82向后折叠，以使得该部分83在圈3的外表面31和圈4的内表面41之间的腔室5内部以及在圈4的中心开口44中延伸。遮蔽件8的部分82和83之间的角度γ8位于1°-89°的范围中，优选地大约为45°。
限定开口44的圈4的径向内边缘面标为42，表面41和边缘面42之间的结合边缘标为43。结合边缘43定中心在轴线X4上，从而在点C1上。
角度γ8的值取决于内边缘面42的直径。
间隙100限定在结合边缘43和部分83的背对部分82的表面831之间。间隙100是窄的以限制腔室5被来自车辆离合器旁边的灰尘或者杂质污染的程度。在实践中，对于具有位于2毫米-5毫米范围的半径R4的轴承，垂直于与结合边缘43对准的表面831测量的间隙100的宽度e100位于0.1毫米(mm)到1毫米的范围。
部分83是定中心在点C1上的截头球的形式，表面831的半径写作R8。
给定表面831的形状和定位，并且如通过比较图3和4可以看出的，在圈4绕圈3旋转运动的过程中，也就是在上面标识的角度α变化的情形下，间隙100的宽度e100是恒定的，或者至少不明显变化。这样，即使当轴线X3和X4不在一条直线，在遮蔽件8和圈之间没有接触，并且间隙100提供围绕轴线X3和X4的全方位的密封功能。
在没有示出的本发明的变体中，外圈4的表面41和边缘面42之间的结合边缘区域可以通过同样地定中心在点C1上的截头球的形式的表面形成。在所述限制中，结合边缘43可以被认为是具有截头球形状和零宽度的表面。
轴承1还具有由加强件91和弹性体部分92形成的垫片9，其中所述弹性体部分92相对于圈4通过加强件91保持固定并且具有承靠内圈3的表面31的唇状件93。
在没有示出的本发明的变体中，表面831可以是截头圆锥的并且定中心在轴线X3上。间隙100然后具有一宽度，该宽度在圈4相对于圈3的旋转运动过程中改变一点，但是不会有圈碰撞的任何危险。此外，在该变体中，污染物同样地也被防止进入到腔室5中。
在如图5和6所示的本发明的第二实施例中，类似于第一实施例元件的各元件被给予相同的附图标记。
在这个实施例中轴承1同样地包括内圈3和外圈4，在内圈3和外圈4之间限定包含球体6的滚道腔室5，球体6通过保持架7保持就位。垫片9在图5和6的右手侧限定腔室5的末端，垫片9包括紧固到圈4的加强件91和具有承靠圈3的外表面31的唇状件93的弹性体部分92。
如在第一实施例中，轴承1与套筒2相关联，用于施加轴向力F1。该套筒2具有与第一实施例中相同的形状。
通过折叠片金属坯件形成的遮蔽件8紧固到圈3的径向内边缘面32上，并具有类似于第一实施例中的遮蔽件8的内部部分的内部部分81和82、从边缘面32附近的表面31延伸一定距离以形成枢转空间V8的中间部分82。部分82施加弹性轴向力F2在套筒2的凸片21上。这使得套筒2能够径向地定中心并且一旦它已经定中心就防止它运动。
遮蔽件8具有两个额外的中间部分84和85。部分84为大致截头圆锥的并且定中心在轴线X3上。该部分从轴线X3远离部分82和圈3暴露。部分85是环形的并大致垂直于轴线X3，从而该部分连接到末端部分83，该末端部分83成形为定中心在几何点C1上的截头球，所述几何点C1限定为圈3和4的对称轴线X3和X4在相交时共有的点。相对于轴线X3相对于部分82和85向后折叠的部分83的外表面831的半径写作R8。
除了轨道或者滚道41之外，圈4的内表面41包括定中心在点C1上并且半径写作R′4的截头球的形式的部分412。
间隙100限定在遮蔽件8的部分83的表面412和外表面831之间。给定为定中心在点C1上的截头球的表面831和412的形状，在圈4绕点C1旋转的情形下，间隙100保持恒定宽度e100，该宽度等于半径R’4和R8的值之间的差。
完全位于腔室5内部的遮蔽件8的部分83用于隔离球体6从入口区域51定位在其中的腔室5的区域，其中所述入口区域51限定在圈4的径向内边缘面42和遮蔽件8的部分82之间。
在前两个实施例中，圈3是固定的圈而圈4是旋转的。在图7和8的实施例中，内圈3是旋转的而外圈4是固定的。
在图7的实施例中，滚道腔室5限定在圈3和4之间，球体6通过在所述腔室内部的保持架7保持就位。垫片9限定在图的一侧上的腔室5的末端。通过折叠片金属坯件形成的遮蔽件8紧固在外圈4的径向内边缘面42上并用于在平行于圈4的轴线X4的方向施加弹性轴向力F2在套筒2的凸片21上，从而使得套筒2能够相对于轴承1自我定中心。遮蔽件8具有类似于在第一实施例中具有相同附图标记的部分的内部分81和中间部分82。遮蔽件8还具有定中心在几何点C1上的截头球形式的末端部分83，其中所述几何点C1以与前两个实施例相同的方式限定。部分83的面对圈3的表面831的半径写作R8。该表面831面对圈3的径向内表面32的部分321，该部分为定中心在点C1上的截头球的形式。表面321的半径写作R3。如上，间隙100限定在表面831和321之间，并且该间隙的宽度e100等于半径R3和R8之间的差，不受圈3相对于圈4的任何旋转的影响。
下面，进行图8的实施例和图7的实施例之间的差异的描述。在这个实施例中，遮蔽件8的末端部分83完全接合在滚道腔室5内部并且它的内表面831面向圈3的径向外表面31的部分312，而这些表面831和312者是定中心在点C1上的截头球，如上所述。再一次，间隙100限定在这些表面之间，并且它的宽度e100在圈3相对于圈4旋转的情形下并不变化。该宽度等于表面831和312半径R8和R′3之间的差异。
在图7和8的实施例中，部分83相对于部分82向着轴线X3和X4向后折叠。
不管考虑哪个实施例，包括如上面描述的套筒2和轴承1的离合器止推轴承使得套筒2的位置能够依靠遮蔽件8的部分82施加在套筒的齿21上的弹性轴向力F2相对于轴承的圈3或者4之一自我调节，并且形成密封件的间隙100限定在遮蔽件8的末端部分83和圈3或者4之一的相应部分之间。该间隙的宽度e100在所述圈相对于彼此旋转的情形下保持恒定，从而保证运转中所述圈不会碰撞并且有效地保护球体6位于其中的滚道腔室5的区域。
如在第一实施例中的，在第二、第三和第四实施例中，旋转中心C1沿着内和外圈的对称轴线相对于球体6的中心平面P6偏移。

Claims (14)

1.一种形成用于传递轴向力(F1)的构件的球轴承(1)，所述轴承包括内圈(3)、外圈(4)、布置于在所述内圈和外圈之间形成的滚道腔室(5)中的球体(6)以及安装在选自所述内圈和外圈的其中一圈(3，4)的径向内边缘面(32，42)上的环形遮蔽件(8)，其中，所述内圈和外圈安装为具有自由度以绕两个圈的对称轴线(X3，X4)共有的几何点(C1)角向枢转(α)，并且所述遮蔽件(8)从所述其中一圈(3，4)延伸到定中心在共有的几何点(C1)上的所述内圈和外圈的另一圈(4，3)的部分(43；412；321；312)附近，其中所述遮蔽件具有末端部分(83)，该末端部分具有定中心在共有的几何点(C1)上的截头球的形式或者定中心在所述其中一圈(3)的对称轴线(X3)上的截头圆锥形式的表面(831)，以及，所述表面(831)布置为面对所述部分(43；412；321；312)，以及所述表面(813)与所述部分协作以在所述内圈和外圈(3，4)相对于彼此的角向枢转(α)过程中形成恒定宽度(e100)的间隙(100)。
2.如权利要求1所述的轴承，其中，所述遮蔽件(8)部分地在所述滚道腔室(5)中延伸。
3.如前述任一权利要求所述的轴承，其中，所述另一圈(4)的限定所述间隙(100)的部分是在两个表面(41，42)之间的结合边缘(43)，该结合边缘定中心在所述另一圈的对称轴线(X4)上。
4.如权利要求1或者2所述的轴承，其中，所述另一圈(4；3)的限定所述间隙(100)的部分是定中心在圈(3，4)的对称轴线(X3，X4)共有的几何点(C1)上的截头球的形式的表面(412；321；312)。
5.如权利要求1或2所述的轴承，其中，所述末端部分(83)向着所述其中一圈的对称轴线(X3)远离遮蔽件的中间部分(82)向后折叠，所述中间部分关于所述遮蔽件的用于紧固所述遮蔽件到所述其中一圈的紧固件部分(81)形成锐角(β)。
6.如权利要求5所述的轴承，其中，在所述末端部分(83)和所述中间部分(82)之间的角度(β)位于1°-89°的范围中。
7.如权利要求1或2所述的轴承，其中，所述遮蔽件(8)安装在所述内圈(3)上并且它的末端部分(83)结合在所述滚道腔室(5)中和所述外圈(4)的中心开口(44)中。
8.如权利要求1或2所述的轴承，其中，所述遮蔽件(8)安装在所述内圈(3)上并且它的末端部分(83)完全在所述滚道腔室(5)中延伸。
9.如权利要求1或2所述的轴承，其中，所述遮蔽件(8)安装在所述外圈(4)上并且它的末端部分(83)沿着所述内圈(3)的径向内表面(32)的部分(321)延伸，其中所述径向内表面为定中心在对称轴线(X3，X4)共有的几何点(C1)上的截头球的形式。
10.如权利要求1或2所述的轴承，其中，所述遮蔽件(8)安装在所述外圈(4)上并且它的末端部分(83)完全在所述滚道腔室(5)中延伸并且部分地面对所述内圈(3)的径向外表面(31)的部分(312)，其中该径向外表面(31)为定中心在圈(3，4)的对称轴线(X3，X4)共有的几何点(C1)上的截头球的形式。
11.如权利要求1或2所述的轴承，其中它具有单一排的一系列球体(6)并且两个圈(3，4)的对称轴线(X3，X4)共有的几何点(C1)沿着所述轴线相对于所述一系列球体(6)轴向偏移。
12.如权利要求5所述的轴承，其中，在所述末端部分(83)和所述中间部分(82)之间的角度(β)为45度。
13.一种离合器止推轴承装置，包括驱动元件(2)和轴承(1)，其中所述轴承是根据前述权利要求1-12之一所述的轴承，并且所述遮蔽件(8)包括在所述其中一圈(3，4)的径向内边缘面(32，42)的附近的可弹性变形部分(82)，该可弹性变形部分(82)适于施加弹性轴向力(F2)在驱动元件上。
14.一种装有根据权利要求1-10的任何一项的轴承(1)或者根据权利要求13的离合器止推轴承装置(1，2)的汽车。
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