CN103836073B - 用于滚动轴承、特别用于机动车电动转向轴承的保持架 - Google Patents

Abstract

用于滚动轴承的保持架，包括用于多个滚动元件(4)的多个兜孔(13)，至少一个具有椭圆形并且配有位于相应滚动元件(4)上的保持架(10)的轴向保持装置(14)的兜孔(13)，限定出所述椭圆形兜孔(13)的椭圆是由位于保持架(10)的圆周面上的长轴(A)和位于保持架(10)的轴向方向上的短轴(B)确定的。短轴(B)介于长轴(A)和设在所述椭圆形兜孔(13)的滚动元件(4)的直径(D)之间。

Description

用于滚动轴承、特别用于机动车电动转向轴承的保持架

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，特别用在机动车电力助力转向机构的滚动轴承。

本发明更具体地涉及一种可在滚动轴承的滚动元件之间提供圆周间隙的保持架。

背景技术

机动车电力助力转向机构大体包括位于转向柱或者包括用来进行车辆转向轮的角度定位的机械组件的下部组件上的电子机械传动器。电子机械传动器包括转动电机，电机轴直接或者借助于滚珠丝杠系统由至少一个滚动轴承支撑。

该滚动轴承总的包括内环、外环和设置在这些环之间的、大体成球状的成排滚动元件。

用于滚动轴承的保持架可由文献FR-A1-2911934获知，其包括多个用来容纳球状物的兜孔，每个球状物通过设置在相对侧上的两个爪部分地限定到所述保持架的底部。这种保持架在大量应用中是令人十分满意的。然而，在涉及低转速的应用中，或者在转动方向迅速反转的应用中，这种保持架遇到很多困难。具体而言，在球状物的作用下，该保持架会大规模变形并且接触内环，使其损坏乃至毁坏。

另外，当负载被加载至轴承上的方向变化时，例如当如上文所述的、装配有电力助力转向机构的车轮在停车时随着驾驶员向左向右操作而转动时，该保持架同样严重变形，乃至毁坏。此外，还证明很难将这种保持架装配到球状物上。

同时由文献JP2001-355637已知的是，保持架包括具有椭圆形轮廓的的兜孔，以位于相应兜孔中的每个滚动元件通过兜孔底部和位于相应滚动元件上的两个保持架轴向保持装置相接触的方式限定。间隙处于滚动元件和兜孔的侧壁之间从而形成润滑液容器。

然而，因为每个滚动元件通过三个接触点保持在相应兜孔内，滚动元件不会相对于相应兜孔做圆周移动。

因此，滚动元件不能相对于彼此运动，如果两个相邻滚动元件试图沿相反方向运动就会带来明显的变形风险。

发明内容

本发明设法克服这些缺陷。

更具体而言，本发明设法提供一种用于滚动轴承的保持架，其不易变形、小型化并且在保持架和滚动元件之间提供低摩擦力。

在一个实施例中，试图提供成排滚动元件的圆周间隔的滚动轴承保持架包括用于多个滚动元件的多个兜孔。至少一个兜孔是椭圆形的并且配有位于相应滚动元件上的保持架轴向保持装置。限定出所述椭圆形兜孔的椭圆是由位于保持架圆周面上的长轴和位于保持架轴向上的短轴确定的。

短轴介于(comprised between)长轴和设在所述椭圆形兜孔中的滚动元件的直径之间。

因此，由于兜孔的特定椭圆形，位于所述兜孔中的滚动元件仅仅通过兜孔壁，特别是兜孔底部的两个接触点和轴向保持装置进行接触。保持架和滚动元件之间的摩擦力因此大大减小，并且滚动元件在所述椭圆形兜孔中进行圆周运动。在两个相邻球状物沿相反方向运动的情况下出现无法预见的变形风险因此大大降低，特别是在停车时车轮转动期间。

有利地，长轴与短轴之间的比值介于1.05和1.2之间。

保持架包括环形底部，作为轴向凸起，在其间限定兜孔的分隔部分由此伸出。

在一个实施例中，轴向保持装置包括两个耳片，其从限定出所述椭圆形兜孔的相邻分隔部分开始朝向彼此圆周延伸。

在另一个实施例中，至少一个兜孔没有位于相应滚动元件上的保持架轴向保持装置。

没有轴向保持装置的兜孔可具有大体圆柱形的侧壁。

有利地，保持架包括两个圆柱形突出，其在远离环形底部的方向上从限定出没有轴向保持装置的兜孔的相邻分隔部分轴向延伸。

在另一个实施例中，至少一个兜孔具有等厚的球形壁。

有利地，所述球形兜孔配有位于相应滚动元件上的保持架的轴向保持装置，所述轴向保持装置包括两个爪，其从限定出所述球形兜孔的相邻分隔部分朝向彼此周向延伸。

本发明的第二方面涉及一种滚动轴承，包括内环、外环、设在各个环之间的至少一排滚动元件、和如上文限定的保持架。

本发明的第三方面涉及一种包括至少一个如上文限定的滚动轴承的机动车电力助力执行机构。

附图说明

通过阅读被认为是完全没限制并且通过所附附图图示的某些实施例的详细说明，本发明将更好理解，其中：

-图1是根据本发明第一实施例的滚动轴承的透视图；

-图2是图1所示的具有容纳在兜孔中的滚动元件的轴承保持架的透视图；

-图3是图2所示的保持架的侧视图；

-图4是图3中IV-IV截面上的局部视图；

-图5是图3中V-V截面上的局部视图；

-图6是根据本发明第二实施例的保持架的透视图；

-图7是根据本发明第三实施例的保持架一部分的透视图；和

-图8是根据本发明第四实施例的保持架一部分的透视图。

具体实施方式

正如图1中所见，具有轴向X-X的滚动轴承1包括外环2、内环3、这里以球状物形式出示的多个滚动元件4、和保持滚动元件4的均匀间隙的保持架10。外环2和内环3是实心的。″实心环″的意思是该环的形状是通过从管材、棒料、锻造和／或轧制的毛坯上去除碎屑进行加工(车削，研磨)获得的。

外环3在其孔区域包括深沟座圈，该座圈在横截面上具有适合于滚动元件4的内凹内部剖面，所述座圈径向向内朝向。内环3在其圆柱形外表面区域还包括深沟座圈，该座圈在横截面上具有适合于滚动元件4的内凹内部剖面，所述座圈径向向外朝向。保持架10径向设置在内环3的外表面和外环2的孔之间。

正如图2至5中进一步明显图示，保持架10包括被设计为轴向设置在滚动元件4的一侧上并且形成环形底部的环形轴向部分11和从该环形部分11轴向延伸的分隔部分12或者分隔指。分隔部分11与轴向部分11是一体的并且在其间限定出其中设置滚动元件4的兜孔13。

分隔部分12采取从轴向部分11轴向伸出的定位针形式。分隔部分12通过与轴向部分11的孔11a对齐的内表面12a和与所述轴向部分11的外表面11b对齐的外表面12b径向限定。分隔部分12在圆周方向上通过限定出兜孔13的大体椭圆形侧壁13b限定。兜孔13具有大体椭圆形的形状。

兜孔13包括形成兜孔底部的环形底部11的壁13a，其大体为椭圆形并且接触兜孔13的两个侧壁13b。每个兜孔13都朝向内部和外部径向开口，

并且在相对侧上朝向环形底部11轴向开口从而使保持架10装配到滚动元件4上。

每个分隔部分11都包括耳片14，其远离轴向部分12轴向延伸并且其自由端在圆周方向上朝向相邻的分隔部分12的相对耳片14延伸，从而限定出同一个兜孔13。每个耳片14的椭圆形内壁13c在兜孔13的椭圆形侧壁13b上继续延伸。与一个兜孔13相连的两个耳片14朝向彼此延伸，其自由端等距间隔一小于滚动元件4的直径的距离。兜孔13的耳片14能够通过夹在设置在所述兜孔13中的滚动元件4上来提供保持架10的轴向保持。保持架10因此通过耳片14轴向保持在成排滚动元件4上。每个分隔部分12的耳片14在圆周方向上通过凹槽12c分隔以使夹持更容易。

限定出每个兜孔的椭圆形是由保持架10的圆周平面上的长轴A和保持架10的轴线X-X的轴向方向上的短轴B确定的。限定出兜孔13的椭圆形在图3中用虚线表示。

换句话说，长轴A对应于在圆周方向上分隔兜孔13的侧壁13b的最大距离。短轴B对应于两倍的、兜孔13的底部13a的切线和经过限定出兜孔13的椭圆形中心的径向直线之间的轴向距离C。

短轴B的长度介于长轴A和球状物4的直径D之间，根据下列公式：A>B>D。举例来说，长轴A与短轴B之间的比值介于1.05和1.2之间。

因此，所述滚动元件4具有圆周总间隙量以相对于椭圆形兜孔13圆周运动。

保持架10优选通过模制聚合材料整体形成，举例来说，聚合材料为例如聚酰胺、特别是PA66或者PA46，或者聚醚酮醚(PEEK)。

在图6所示的实施例中，同一元件具有相同参考符号，保持架20包括一个用于例如球状物的第一滚动元件(未描述)、大体椭圆形形状的兜孔13，其配有将保持架20轴向保持在容纳在所述椭圆形兜孔13中的滚动元件上的装置。

保持架20还包括用于第二滚动元件排的多个第二兜孔21，并且其不具有用来将保持架20轴向保持在所述第二滚动元件上的装置。第二滚动元件与第一滚动元件相同。作为备选，规定第二滚动元件不同于第一滚动元件并且例如是滚珠。不具有轴向保持装置的第二兜孔21具有大体圆柱形的侧壁21a。

作为可选的方式，可以提供一种包括多个椭圆形兜孔13和至少一个不具有轴向保持装置的兜孔21的保持架。

椭圆形兜孔13与参考图1至5所示的兜孔相同。椭圆形兜孔13具有大体椭圆形的侧壁13b和与环形底部11的内壁相对应的底部13a。

保持架20包括分隔部分22和23或者分隔指，其从轴向部分11开始轴向延伸并在其间限定出其中设有滚动元件(未描述)的兜孔13和21。

限定出第二兜孔21的每个分隔部分22都包括两个圆柱形的轴向耳片24，其远离环形底部11轴向延伸。每个分隔部分22的轴向突出24利用相邻分割部分22的轴向突出24和不具有轴向保持装置的第二兜孔21中的一个部分限定。每个轴向突出24都不能相对于设在第二兜孔21中的滚动元件轴向保持保持架20。

限定椭圆形兜孔13和圆柱形兜孔21的分隔部分23在说明书其余部分被称为混合式分隔部分。每个混合式分隔部分23都在圆周方向上在一侧具有大体圆柱形的侧壁21a，因此利用相邻的分隔部分22紧挨着椭圆形兜孔13形成第二兜孔21，而在另一侧具有椭圆形的侧壁13b，其连接相邻的混合式分隔部分23的椭圆形侧壁13b以形成椭圆形兜孔13。

每个混合式分隔部分23都包括耳片25，其远离环形底部11轴向延伸并且其自由端在圆周方向上朝向相邻混合式分隔部分23的相对耳片25延伸以限定椭圆形兜孔13。每个耳片25的椭圆形内壁13c接着兜孔13的椭圆形侧壁13b延伸。与兜孔13相连的两个耳片25朝向彼此延伸，其自由端以小于滚动元件直径的间距间隔。椭圆形兜孔13的耳片25能够通过夹住设在所述兜孔13中的滚动元件来轴向保持保持架20。因此保持架20通过耳片25轴向保持在成排滚动元件上。

每个混合式分隔部分23还包括轴向突出26，该突出26为圆柱形并且远离环形底部11轴向延伸。每个混合式分隔部分23的轴向突出26利用相邻分隔部分22的轴向突出部26部分限定出没有轴向保持装置的一个第二兜孔21。

每个混合式分隔部分23的耳片25和轴向突出部26在圆周方向上通过凹槽23a分开，因此，耳片25具有相对小的圆周厚度和一定程度的灵活度，以在将轴向推力朝向所述滚动元件施加到保持架的轴向部分上时允许保持架20通过爪的圆周部分夹在滚动元件上。每个凹槽13，21朝向内部和外部径向开口，并且还在相对侧上朝向环形底部11轴向开口以便实现保持架20的装配。

在图7所示的实施例中，其中同一元件采用同样的参考符号，保持架30包括至少一个用于滚动元件(未描述)的、大体椭圆形的兜孔13，并且配有位于安放在所述椭圆形兜孔13中的滚动元件上的保持架30的轴向保持装置。保持架30包括多个用于成排滚动元件的第二兜孔31，这些滚动元件配有位于所述滚动元件上的保持架30的轴向保持装置。第三兜孔31具有大体球形的侧壁31a。

椭圆形兜孔13与参考图1-6描述的兜孔是一致的。椭圆形兜孔13具有大体椭圆形的侧壁13b和与环形底部11的内壁对应的底部13a。

保持架30包括混合式分隔部分32或者混合式分离指状物，其从轴向部分11轴向延伸并在其间限定有设有滚动元件的兜孔13和31。

正如图7所示，分隔部分32限定出椭圆形兜孔13和球形兜孔31。可选的是，可以提供限定出两个球形兜孔31或者两个椭圆形兜孔13的分隔部分。每个混合式分隔部分32都在圆周方向上在一侧具有大体球形的侧壁31a，以便利用相邻的分隔部分紧挨着椭圆形兜孔13形成一个球形兜孔31，而在另一侧具有椭圆形的侧壁13b，其连接相邻的分隔部分32的椭圆形侧壁13b以形成椭圆形兜孔13。

每个分隔部分32都包括一耳片33，其远离环形底部11轴向延伸并且其自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部分32的相对耳片33延伸，以限定出椭圆形兜孔13。每个耳片33的椭圆形内壁13c接着兜孔13的椭圆形侧壁13b延伸。

每个分隔部分32还包括爪34，其远离环形底部轴向延伸并且其自由端在圆周方向上朝向相邻分离部分32的相对爪34延伸从而限定出球形兜孔31。每个爪34的凹入内表面形成球形兜孔31的球形内壁的一部分。

耳片33和爪34能够通过夹在设置在所述兜孔13，31中的滚动元件上提供保持架30的轴向保持。保持架30因此通过耳片33和爪34轴向保持在成排的滚动元件上。

每个分隔部分32的耳片33和爪34在圆周方向上通过凹槽32a分开。

在图8所示的实施例中，其中同一元件采用相同参考符号，保持架40包括至少一个用于滚动元件(未描述)的大体椭圆形的兜孔13，其中兜孔配有位于安放在所述椭圆形兜孔13中的滚动元件上的保持架40的轴向保持装置。保持架40还包括至少一个用于成排的第二滚动元件的第二兜孔21和至少一个用于成排的第一滚动元件的第三兜孔31，第二兜孔具有大体圆柱形侧壁21a，没有位于所述第二滚动元件上的保持架40的轴向保持装置，第三兜孔具有大体球形侧壁31a并且配有位于所述滚动元件上的保持架40的轴向保持装置。

椭圆形兜孔13、圆柱形兜孔21和球形兜孔32与参考在先实施例描述的那些兜孔是一致的。

椭圆形兜孔13就大体椭圆形的侧壁13b和与环形底部11的内壁相对应的底部13a。

保持架40包括混合式分隔部分或者混合式分离指状物23，32，其从轴向部分11轴向延伸并在其间限定出设有滚动元件的圆柱形兜孔13，21和31。

正如图8所示，分隔部分23限定出椭圆形兜孔13和圆柱形兜孔21而分隔部分32限定出椭圆形兜孔13和球形兜孔31。可选的是，可以提供限定出两个球形兜孔31或者两个椭圆形兜孔13或者两个圆柱形兜孔21的分隔部分。同样可能的是，提供限定出球形兜孔31和圆柱形兜孔21的分隔部分。

限定出椭圆形兜孔13和圆柱形兜孔21的分隔部分23与参考图6描述的分隔部分是一致的。分离部分23在圆周方向上在一侧具有大体圆柱形的侧壁21a以利用相邻的分隔部分22紧挨着椭圆形兜孔13形成一个第二兜孔21，而在另一侧具有椭圆形壁13b，其连接相邻的混合式分隔部分23的椭圆形壁13b以形成椭圆形兜孔13。

分隔部分23包括一耳片25，其自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部分32延伸以限定出椭圆形兜孔13。每个耳片25的椭圆形内壁13c接着兜孔13的椭圆形侧壁13b延伸。混合式分离部分23还包括一圆柱形轴向突出26。

限定出椭圆形兜孔13和球形兜孔31的分隔部分32与参考图7描述的分离部分是一致的。分离部分32在圆周方向上在一侧具有大体球形的侧壁31a以利用相邻的分隔部分紧挨着椭圆形兜孔13形成一个球形兜孔31，而在另一侧具有椭圆形壁13b，其连接相邻的分隔部分32的椭圆形壁13b以形成椭圆形兜孔13。分隔部分32包括一耳片33，其自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部分32的相对耳片25延伸以限定出椭圆形兜孔13。每个耳片25，33的椭圆形内壁13c接着兜孔13的椭圆形侧壁13b延伸。分隔部分32还包括一爪34，其自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部分的相对爪34延伸以限定出球形兜孔31。

借助于本发明，位于球形兜孔内的滚动元件在所述兜孔内具有圆周灵活性，因此减少保持架和滚动元件之间的摩擦。椭圆形兜孔和没有轴向保持装置的兜孔的组合使滚动元件在兜孔内具有更大灵活性。因此，如果出现两个相邻球状物在相反方向上的运动而造成的不可预见的变形风险会大大减少。

Claims (11)

1.一种用于滚动轴承的保持架，包括用于多个滚动元件(4)的多个兜孔(13，21，31)，所述兜孔呈椭圆形并且在该滚动元件(4)上配有保持架(10，20，30，40)轴向保持装置(14，25，33)的至少一个兜孔(13)，限定所述椭圆形兜孔(13)的椭圆是由位于该保持架(10，20，30，40)的圆周面上的长轴(A)和位于该保持架(10，20，30，40)的轴向方向上的短轴(B)确定的，其特征在于，该短轴(B)介于该长轴(A)和设在所述椭圆形兜孔(13)中的该滚动元件(4)的直径(D)之间，位于所述兜孔中的所述滚动元件仅仅通过两个接触点与所述兜孔接触。

2.根据权利要求1的保持架，其中该长轴(A)和该短轴(B)之间的比值介于1.05和1.2之间。

3.根据权利要求1或2的保持架，包括环形底部，作为轴向凸起，在其间限定该兜孔(13，21，31)的分隔部分(12，22，23，32)由此伸出。

4.根据权利要求3的保持架，其中该轴向保持装置(14，25，33)包括两个耳片，其从限定出所述椭圆形兜孔(13)的相邻分隔部分(12，23，32)开始朝向彼此周向延伸。

5.根据前述权利要求1的保持架，其中至少一个兜孔(21)在该相应的滚动元件上没有该保持架(20，40)的轴向保持装置。

6.根据权利要求5的保持架，其中没有轴向保持装置的该兜孔(21)具有大体圆柱形的侧壁(21a)。

7.根据权利要求4的保持架，包括两个圆柱形突出(24，26)，其在远离该环形底部(11)的方向上从限定出没有轴向保持装置的该兜孔(21)的相邻分隔部分(22，23)轴向延伸。

8.根据前述权利要求1的保持架，其中至少一个兜孔(31)具有等厚的球形壁(31a)。

9.根据权利要求8的保持架，其中，所述球形兜孔(31)配有位于该相应滚动元件上的该保持架(30，40)的轴向保持装置(34)，该轴向保持装置(34)包括两个爪，其从限定出所述球形兜孔(31)的相邻分隔部分(32)朝向彼此周向延伸。

10.一种滚动轴承，包括内环(3)、外环(2)、至少一排设置在所述外环(2)和所述内环(3)之间的滚动元件(4)和根据前述权利要求中任一项的保持架(10，20，30，40)。

11.一种用于机动车的电力助力转向机构，包括至少一个根据权利要求10的滚动轴承(1)。