CN102459942A - 波形垫圈和轴轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波形垫圈，其用于在容纳在其中的轴(2)和围绕的外壳之间(3)产生轴向预紧力，其特征在于，波形垫圈(1)具有至少三个从它的内周面(1a)沿径向向内突出的定心区(4)。

Description

波形垫圈和轴轴承装置

现有技术

本发明涉及一种波形垫圈，其用于在容纳在其中的轴和围绕的外壳之间产生轴向预紧力，和一种具有这种波形垫圈的轴轴承装置。

在浮动轴承的装置中，尤其是在电机中，如例如转向驱动装置，这种浮动轴承通过外环相对于外壳进行安装调整。在此情况下，波形垫圈形式的调整弹簧或预张紧弹簧必须或者手动地实施装配或者该部件在一个单独的装配站处预先地安装到外壳中。这种手动的工作步骤或需要的附加装配装置在制造这种浮动轴承时分别导致时间和成本费用的提高。

发明的公开

与此相对地，按照本发明的具体权利要求1的特征的波形垫圈具有优点，即由于它的成型特性它可以在轴上自动定中心并且因此在外壳安装时不需要费力的手动操作或专门的装配站就可以更简单地和成本更有利地一起装配。在此处，按照本发明的波形垫圈包括从一个中心平面多次向上和向下弯曲或波形变化的垫圈（片），它包括至少三个从其内周面沿径向向内突出的定心区，这些定心区可以实现容纳在其中的轴的自动定中心，而不需要将波形垫圈在安装的预张紧的状态下沿径向在轴上或沿轴向在轴承内环上滑动。这在安装状态下，在波形垫圈在预张紧状态下被更平坦地挤压时，波形垫圈通过扩大它的内径来实现。

从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。

波形垫圈的定心区的定心点最好沿周向相对于波形垫圈的第一端面的支承区和第二端面的支承区错开地布置。由此在定心点处的安装期间实现波形垫圈轴上的自动定中心，该定心点不在波形弹簧通过轴向力在安装状态下被强烈地弹性变形所处于的区域中。

按照本发明的另一个优选实施例，定心区设计成弧形的并且各具有一个定心点。通过这种成型，按照本发明的波形垫圈可以经济合理地和成本有利地制造并且在其整体倒圆的内周面上没有切口效应。备选地，定心区设计成逐渐变窄（变尖）或者沿径向向内突出的条片。更优选地，设置正好五个定心区或备选地在波形垫圈的内周面上设置多个齿作为定心区，类似于内啮合的齿轮。更优选地，波形垫圈构造成具有三角形中心开口。

此外优选地，定心区的全部定心点被定位在波形垫圈的一个公共的平面上，其中，公共的平面与轴圈的中心轴线垂直地布置。由此在波形垫圈定中心时通过定心点实现均匀的定向和力分布。公共的平面最好位于波形垫圈的中心，也就是说，至端面具有相同的距离。

按照本发明的另一个优选实施例，在按照本发明的波形垫圈上，在120°的角距下，形成正好三个定心区。由此通过这种最小数目的定心区就已经可以实现轴的精确定中心。此外，波形垫圈在这种形式下具有最小重量。

波形垫圈的内径与波形垫圈的外径的比最好为大约1:1.4。由此以最小的材料费用除了提供要求的定向功能以外还在浮动轴承中提供足够的预张紧力。

此外优选地，按照本发明的波形垫圈具有相同的数量的在轴的第一轴向上突出的支承区和在轴的第二反向的轴向上突出的支承区和数量的定心区。这样在装入的状态下在两侧的支承区均匀变形的同时实现均匀的力分布。此外波形垫圈由此可以在任意的方位上安装。

按照本发明的另一个优选实施例，波形垫圈具有对称布置的在第一轴向上的突出的支承区，在第二轴向上突出的支承区和定心区。由此不需要与部件在视觉上的视线接触就可以进行“盲装”。此外备选地也可以将在两个方向上突出的支承区相对于波形垫圈的定心区非对称地布置，但是此时波形垫圈的定向安装必须在定心区至轴承之间的大的间距下实施。

在一个有利的实施例中，波形垫圈的径向的材料宽度在整个周面上是恒定的。该材料宽度在波形垫圈的内侧面和外侧面之间沿径向限定。通过恒定的材料宽度使在周面上的弹簧作用和负载保持恒定的并且达到一种教平坦的弹簧特性线以及提高的寿命。在特别优选的设计方案中，波形垫圈在每个定心区处具有弧形的，向外敞开的凹部。

波形垫圈最好沿周向中断地构造。波形垫圈的该中断部在此情况下可以是径向的切口形式的中断的区域，其中，该中断的区域在5°至50°之间，最好在30°和40°之间的周向角上延伸。由此可以实现波形垫圈与内径的改善的适配能力并且尤其是实现简单的安装。在此情况下可以将波形垫圈设计成卡扣环或锁紧涨圈，其具有用于与锁紧涨圈钳作用的安装辅助孔。备选地，可以这样地断开波形垫圈，使得波形垫圈的末端区域在中断的区域处重叠。由此提供一种波纹状的、环形的、叠合的波形垫圈。叠合区域在此情况下在一个周向角范围上，最好在10°和30°之间形成。

此外公开了一种轴轴承装置，它包括轴，轴承，该轴承沿轴向固定在轴上并且可沿轴向移动地布置在一个包围的外壳中，和布置在外壳和轴承之间的波形垫圈。在未安装的状态下，该波形垫圈在波形垫圈的内径和轴的外径之间的差尺寸小于在外壳的内径和波形垫圈的外径之间的差尺寸。在轴轴承装置在外壳中装配期间，垫圈在没有被与外壳断开下在轴上定中心。在安装轴承时，波形垫圈被沿轴向挤压并且不仅改变其内径而且也改变其外径。在安装状态下，也就是说，当波形垫圈被挤压在一起时，波形垫圈相应地在它的内径和轴的外径之间具有比在外壳的内径和波形垫圈的外径之间的差尺寸更大的差尺寸。由此通过强制性地推移上外壳而将轴向力施加到波形垫圈上可以实现一种改变了波形垫圈的内径和外径的变形。通过在安装状态下在不接触轴的情况下实现的波形垫圈在外壳上的自动定中心，可以在没有附加的工作步骤或单独的装配装置情况下，在插入外壳时，实现波形垫圈与轴一起的更简单的安装。尤其是可以先将波形垫圈安装在轴上，然后套上外壳。

附图简述

以下参照附图详细说明本发明的两个实施例。附图中:

图1是按照第一实施例的按照本发明的波形垫圈的俯视图，

图2是按照第一实施例的按照本发明的波形垫圈的透视图，

图3是按照第一实施例的按照本发明的波形垫圈的侧视图，

图4是具有按照第一实施例的按照本发明的波形垫圈的轴轴承装置的剖视图，

图5是按照第二实施例的按照本发明的波形垫圈的俯视图，和

图6是按照第二实施例的按照本发明的波形垫圈的侧视图。

本发明的实施方式

以下参照图1至4说明按照第一实施例的按照本发明的波形垫圈和包括按照本发明的波形垫圈的轴轴承装置。

如由图1的放大的俯视图中可以看见的那样，按照本发明的，最好用弹簧钢制造的波形垫圈1设计成具有外径11的环形形状并且在内周面1a上具有三个沿径向向内突出的定心区4，它们以120°的角距布置。波形垫圈1的内周面1a的直径在朝着定心区4的方向上基本上均匀地减小，由此在内周面1a的位于其之间的区域的走向上形成定心区4的紧贴的形状。每个定心区4在其前端处具有定心点5。定心点5限定一个点线示出的内部区域(用于容纳轴2)，其具有波形垫圈1的最小内径10。在可替代的实施方式中，也可以在内周面1a上形成更多数目的定心区4，它们在与该数目对应的角距下均匀地进行布置。

图2显示了图1的波形垫圈1在没有变形的状态下的放大透视图。如从图2的透视图中可以看见的那样，环形的波形垫圈1在该实施例中被三次向上和向下弯曲或波形地变形，其中，定心区4的三个定心点5位于一个共同的在此处没有示出的平面E中。该平面E在图3的波形垫圈1的侧视图中可以看见，其中公共的平面E通过点划线示出，该平面布置成垂直于波形垫圈1的由点划线示出的中心轴线A。特别有利的是，定心区4相对于波形垫圈1的端面7和9或相对于波形垫圈1的支承区6和8对称地布置，它们也在图3中示出。由此可以在不考虑波形垫圈的定向或方位下进行安装。

此外如从图3可以看见的那样，按照本发明的波形垫圈1的第一端面7包括三个从公共的平面E在(在此处没有示出的)轴2的第一轴向B上突出的支承区6。此外，波形垫圈1的第二端面9包括三个从公共的平面E在轴2的反向的第二轴向C上突出的支承区8。在此情况下，波形垫圈1的定心区4沿周向不位于波形垫圈的支承区6，8处。在安装波形垫圈1时，向上和向下突出的支承区6和8通过轴向力被挤压起来。波形垫圈1由此呈现一种更平整的形状并且因此扩大其内径和外径10，11。因此实现在没有张紧的状态下通过布置在平面E上的定向区4实施轴2的对中心，而在最终安装状态下通过在两个轴向B，C上突出的支承区6，8的弹性变形施加一个相对于(在图4中示出的)外壳3的预紧力。备选地，在按照本发明的波形垫圈1中也可以形成更多数目的从第一端面7突出的区域6和从第二端面9突出的区域8。

在图4中示出一个轴轴承装置的放大的剖视图，该轴轴承装置包括按照本发明的波形垫圈。如由图4中可以看见的那样，波形垫圈1被设置在轴2上并且固定在轴2上的轴承12被设置在外壳3中，其中，在此处示出了轴轴承装置的具有相互分开的部件的安装状态，还不是被预张紧的组装起来的最终状态。如由图4中还可以看见的那样，波形垫圈1的内径10构造成大于轴2的外径13。由此在波形垫圈的内径10和轴2的外径13之间存在的尺寸差通过图4中差尺寸x示出。此外，外壳3的内径14设计成大于波形垫圈1的外径11。由此在外壳3的内径14和波形垫圈1的外径11之间的尺寸差通过图4中的差尺寸y示出。

此外在外壳3上在内径14处形成倒棱15，它使得外壳的简化的安装成为可能，因为外壳可以经已经安装在轴上的波形垫圈在倒棱13处对中心。

在波形垫圈1的内径10和容纳在其中的轴2之间的差尺寸x在部分安装的状态下(如图4中所示)小于在波形垫圈1的外径11和围绕的外壳3之间的差尺寸y。通过使轴承12和轴2相对于外壳3预张紧，在外壳安装时波形垫圈1被更平地挤压并且在波形垫圈1和轴2之间的差尺寸x被增大，而在波形垫圈1和外壳3之间的差尺寸y减小。波形垫圈1以这种方式在外壳3中定中心并且与轴2之间具有足够的间距，从而排除在波形垫圈1和轴2之间的接触。

依据图5和6说明波形垫圈1的第二实施例。相同的部件或功能相同的部件在两个实施例中采用相同的附图标记。

按照第二实施例的波形垫圈1在其整个周面上具有恒定的材料宽度16。材料宽度16在波形垫圈的内侧面和外侧面之间沿着径向进行限定。通过恒定的材料宽度使得弹簧作用和负载在周面上保持恒定。此外恒定的材料宽度16实现波形垫圈1的更平坦的弹簧特性线以及提高的寿命。为了在结构上设计构造恒定的材料宽度16，波形垫圈1在每个定心区4处具有弧形的，向外敞开的凹部17。通过在波形垫圈的边缘处的凹处17，实现比圆形的波形垫圈情况下更大的更有效的周面(更长的周面线)。由此波形垫圈获得更平的弹簧特性线并且可以更好地补偿公差。至今为止在单层的波形垫圈的过陡的弹簧特性线情况下被转换成多层卷绕的弹簧，这种弹簧的成本倍增。通过这些凹处实现的弹簧特性线的平整性扩大了价格便宜的单层的波形垫圈的应用范围。

如图6所示，支承区6，8正好与在第一实施例中那样进行设计。按照第二实施例的波形垫圈1自然也可以应用于按照图4所示的轴轴承装置中。

应该注意到，在前述实施例中也可以使用一种波形垫圈，它在其周面的方向上是断开的。这种断开部在此情况下可以作为径向的切口设置在波形垫圈中，或者该断开部以波形垫圈的叠合的末端区的形式进行设置。

Claims (16)

1.波形垫圈，其用于在容纳在其中的轴(2)和围绕的外壳之间(3)产生轴向预紧力，其特征在于，波形垫圈(1)具有至少三个从它的内周面(1a)沿径向向内突出的定心区(4)。

2.按照权利要求1所述的波形垫圈，其特征在于，定心区(4)在轴(2)上的定心点(5)相对于波形垫圈(1)的第一端面(7)的支承区(6)和第二端面(9)的支承区(8)沿周向错开地布置。

3.按照权利要求2所述的波形垫圈，其特征在于，定心区(4)是弧形的并且分别具有正好一个定心点(5)。

4.按照权利要求3所述的波形垫圈，其特征在于，定心区(4)的全部定心点(5)布置在波形垫圈(1)的一个公共的平面(E)上，其中，所述公共的平面(E)与波形垫圈(1)的中心轴线(A)垂直地布置。

5.按照前述权利要求中任一项所述的波形垫圈，其特征在于，在120°的角距中形成正好三个定心区(4)。

6.按照前述权利要求中任一项所述的波形垫圈，其特征在于，波形垫圈(1)的内径(10)与波形垫圈1的外径(11)的比为约1:1.4。

7.按照前述权利要求中任一项所述的波形垫圈，其特征在于，在轴(2)的第一轴向(B)上突出的支承区(6)的数目和在轴(2)的反向的第二轴向(C)上突出的支承区(8)的数目和定心区(4)的数目是相同的。

8.按照权利要求7所述的波形垫圈，其特征在于，对称地布置在第一轴向(B)上突出的支承区(6)、在第二轴向(C)上的突出的支承区(8)和定心区(4)。

9.按照前述权利要求中任一项所述的波形垫圈，其特征在于，波形垫圈(1)的径向的材料宽度(16)在整个周向上是恒定的。

10.按照权利要求9所述的波形垫圈，其特征在于，波形垫圈(1)在每个定心区(4)处包括一个弧形的、向外敞开的凹部(17)。

11.按照前述权利要求中任一项所述的波形垫圈，其特征在于，波形垫圈沿周向具有中断的区域。

12.按照权利要求11所述的波形垫圈，其特征在于，所述中断的区域是具有预定的周向宽度的径向切口。

13.按照权利要求11所述的波形垫圈，其特征在于，中断的波形垫圈的末端区是相互叠合的。

14.轴轴承装置，包括

－轴(2)，

－轴承(12)，所述轴承沿轴向固定在轴(2)并且可沿轴向移动地布置在包围的外壳(3)里面，和

－布置在轴上的波形垫圈(1)，

－其中，在预安装状态下，外壳的内径(14)和波形垫圈的外径(11)之间的差(y)大于波形垫圈的内径(10)和轴的外径(13)之间的差(x)，和

－其中，在最终安装状态下，外壳的内径(14)和波形垫圈的外径(11)之间的差(y)小于波形垫圈的内径(10)和轴的外径(13)之间的差(x)。

15.按照权利要求12所述的轴轴承装置，其特征在于，外壳(3)具有在内径(14)处的向内指向的倒棱(15)。

16.按照权利要求14或15所述的轴轴承装置，其包括按照权利要求1至13中任一项所述的波形垫圈。

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