CN104329364A - 特别用于驾驶杆的滚动轴承 - Google Patents

Abstract

特别用于驾驶杆的滚动轴承装置包括外环12，内环13，至少一排设置在所述环之间的滚动体14，安装在所述内环的孔内且轴向的抵靠所述环的套管16，所述套管包括设计为与轴径向接触的孔，以及用于所述套管的径向保持的构件24，其包括设计为与所述轴啮合的保持机构24b。所述套管16包括至少部分限定所述孔的至少一个弹性体17。所述保持构件24被安装为在所述内环13的相对面上轴向地直接抵靠所述套管。

Description

特别用于驾驶杆的滚动轴承

技术领域

本发明涉及滚动轴承装置领域，特别涉及用于机动车辆驾驶杆的滚动轴承。

背景技术

驾驶杆通常包括轴，轴的一端固定到驾驶盘，驾驶员转动驾驶盘可将其驱动，轴的另一端固定到机械构件，以对车轮产生角度定位的作用。这样安装驾驶杆轴可使其通过两个滚动轴承装置在管状壳体内转动，其中每个滚动轴承装置包括滚动轴承，通常为角接触球轴承，滚动轴承对置安装。

滚动轴承通常包括内环和外环，每个环都设有滚道和一排设置在内外环的两个滚道之间的滚动体。滚动轴承由其外环安装在壳体内并通过套管或被称为容差环的环安装在轴上，容差环能够弥补这两个部件间可能出现的任何几何缺陷。容差环将使滚动轴承易于安装到轴上，不需要任何初始夹紧工作。

由于通过轴向弹性构件施加到套管的轴向预负荷，该组件可更好的进行零间隙操作。由此，滚动轴承的内间隙开始发挥作用，确保轴承的环和滚动体之间的持久接触。

专利文件WO01/69098(SKF)公开了一种滚动轴承，包括内环，外环，一排设置在内外环之间的滚动体，连接轴与内环且由刚性的合成材料制成的套管，阻尼振动件，以及轴向设置在套管的径向表面和阻尼元件之间的波纹垫圈。波纹垫圈有助于施加轴向预负荷力。

此种滚动轴承装置的主要缺点包括必须加工并装配大量零件。此外，这种装置的轴向尺寸不够小。

发明内容

因此，本发明的目的在于弥补这些不足。

特别的是，本发明旨在提供易于加工和安装的且轴向尺寸小以及部件数量有限的滚动轴承装置。

在一个实施例中，滚动轴承装置，特别是用于驾驶杆的滚动轴承装置，包括外环，内环，设于所述环之间的至少一排滚动体，安装在内环的孔内且轴向抵靠所述环的套管，所述套管包括设计为与外轴相接触的孔。该装置还包括用于套管的轴向保持的构件，其包括设计为与所述轴啮合的保持机构。套管包括至少部分地限定所述孔的至少一个弹性体。安装轴向保持构件是为了在内环相对面上轴向地直接抵靠套管。

有利的是，套管包括轴承圈，轴承圈设有第一轴承面，安装为与内环相抵靠，以及第二相对轴承面，安装为与轴向保持构件相抵靠。套管的弹性体可限定轴承圈的至少第一轴承面。

在一个实施例中，套管还包括轴向抵靠所述套管的弹性体安装的刚性止推垫圈，安装轴向保持构件可以轴向地抵靠所述垫圈。优选的，该止推垫圈完全覆盖弹性体的轴承面。止推垫圈可构成套管的至少部分的轴承圈。

在一个实施例中，套管包括至少一个刚性增强插件，其至少部分地嵌入弹性体中。

增强插件可包括在套管的轴承圈内延伸的至少一个径向的或倾斜的部分。单独或组合使用时，增强插件可包括与保持滚动体的保持架的辅助保持机构啮合的轴向保持机构。增强插件还可包括在内环上安装的套管的中心部分内延伸的轴向部分。

在一个实施例中，套管的弹性体由诸如弹性体或橡胶或弹性热塑塑料的弹性合成材料制成。

在一个实施例中，轴向保持构件包括轴向抵靠套管的环形部分。轴向保持构件的保持机构可从所述环形部分向内延伸。

在一个实施例中，轴向保持构件连接至套管。

本发明还涉及驾驶杆，其包括壳体，与所述壳体同轴的轴，以及至少一个前述的径向安装在壳体和轴之间的轴承装置。滚动轴承装置可安装在壳体的孔内，以使外环插入壳体的孔内，并包括与所述壳体啮合的轴向连接机构。相反地，壳体可包括与所述外环啮合的轴向连接机构。

根据另一个方面，本发明还涉及一种将上述滚动轴承装置安装到轴上的方法，特别是安装到驾驶杆轴上，其中部件包括外环，内环，一排或多排滚动体和安装在轴上与所述轴无径向干扰的套管，轴向保持构件与套管抵靠安装，轴向力在内环的方向上通过所述轴向保持构件的中间作用施加到所述套管上，以致在弹性变形的作用下，套管被径向夹到轴上且滚动体被预负载。

附图说明

在阅读了完全非限制性示例的实施例的具体描述之后将会更好的理解本发明，这些实施例是通过附图进行描述的，其中：

图1为根据本发明第一示例的滚动轴承装置的轴向剖面视图，以及

图2至图6为根据本发明的第二、第三、第四、第五和第六示例的滚动轴承装置的轴向剖面视图。

具体实施方式

图1中，轴1a的滚动轴承装置，整体引用为1，设计为安装在管状壳体2和转轴3之间的汽车驾驶杆内，其中管状壳体2包括孔，转轴3与壳体2同轴且安装在所述壳体内。

滚动轴承装置1包括外环12，内环13，例如球体的设置在所述环之间的一排滚动体14，保持滚动体14规则的圆周间距的保持架15，以及安装在内环13的孔内的容差环或套管16。内环13以直接轴向接触套管16的方式安装。

整体制造的外环12包括环形部分12a，圆柱形轴向部分12b和径向边缘12c。轴向部分12b轴向设置在环形部分12a和径向边缘12c之间，并且与管状壳体2的孔径向接触。环形部分12a自圆柱形轴向部分12b径向朝内设置。环形部分12a包括凹形内表面，该凹形内表面的横截面内有四分之一圆周的内剖面用于形成滚动体14的滚道12d。边缘12c自轴向部分12b径向朝外设置，轴向部分12b位于环形部分12a的相对面上。边缘12c轴向抵靠壳体2。边缘12c构成壳体2上的外环13的轴向保持机构。

整体制造的内环13包括环形部分13a和轴向延伸到所述环形部分的小直径边的圆柱形轴向部分13b。环形部分13a包括凹形外表面，该凹形外表面的横截面内有四分之一圆周的内剖面用于形成滚动体14的滚道13c。滚道12d设置在穿过滚动体14的中心的径向平面的一侧，滚道13c设置在另一侧。

外环12和内环13可由一部分管或一块金属板制成，例如切割或拉伸。外环12和内环13的厚度基本上是不变的。内环13与套管16以滑动接触的方式安装，并且不被所述套管轴向保持。

保持架15可由复合材料制成，例如可由矿物填料增强的聚酰胺。保持架15包括穿过外环的环形部分12a的自由端和内环的轴向部分13b的外表面之间的小直径环形轴向部分15a，以及设置在内环的环形部分13a的自由端和外环的轴向部分12b的孔之间的大直径环形轴向部分15b。保持架15还包括倾斜的中心部分(图上不可见)，其与轴向部分15a和15b连接，并且形成滚动体14的凹坑。小直径轴向部分15a在其孔上设有径向突起15c，其径向向内延伸且设计为通过直径干扰与套管16啮合以便所述套管和保持架15的相对的轴向保持。

套管16包括由弹性材料制成的主体17，例如类似弹性体或橡胶或弹性热塑塑料的弹性合成材料。在所示的示例性的实施例中，套管16整体制造或作为一个单独的零件制成，特别是主体17。

套管的主体17包括安装在内环13的孔内可径向抵靠所述孔的环形轴向的中心部分17a，以及从位于内环的环形部分13a的侧面上的中心部分17a的一端向外延伸的环形径向轴承环17b。轴承环17b由截头圆锥轴承面18和相对的径向环形轴承面20轴向限定，截头圆锥轴承面与内环的环形部分13a轴向顶靠，径向环形轴承面20轴向地面向所述内环的对面，即向外的。中心部分17a和轴承圈17b定义了套管的孔22，其径向地抵靠轴3的外表面，后文会进行详细描述。套管的孔22在圆周方向上是连续的。

套管的主体17还包括多个钩子17c，它们从轴向的位于轴承圈17b对面的中心部分17c的自由端轴向和径向向外延伸。钩子17c均匀分布在圆周方向上并且使其尺寸为在直径干扰下与保持架的径向突起15c啮合。套管16在内环13的每一边上轴向延伸。

装置1还包括用于轴3上的套管的轴向保持的构件24，其与所述套管分离。这样安装轴向保持构件24，使其轴向的直接抵靠内环13的相对面上的套管16。保持构件24与套管的卡圈的轴承面20直接接触。在所示的示例性实施例中，轴向保持构件24制成弹簧垫圈的形状。轴向保持构件24包括环形凹进的支撑部分24a，在其整个圆周上轴向抵靠套管的主体的轴承面20，以及多个弹性片24b，其朝向轴3倾斜地向内沿所述支撑部分的小直径边延伸。设置弹性片24b是为了在轴向保持构件24与轴3接触时发生弹性弯曲，以及为了避免支撑所述轴时轴3上的所述保持构件在与其啮合或安装方向相反的方向上发生的任何轴向位移。弹性片24b形成了轴3上的保持构件和套管16的轴向保持。

装置1安装在轴3和壳体2之间。步骤如下：第一步，由外环12，内环13，滚动体14，保持架15和套管16构成的组件被引入壳体2和轴3之间定义的径向空间内，直到外环的边缘12c抵靠所述壳体。在自由的状态时，套管的孔22的直径大于轴3的外表面的直径。由此，该组件在无径向干扰的情况下被安装到套管16和轴3之间。

然后，第二步，轴向保持部件24以抵靠套管的轴承圈17b的方式安装，轴向力由所述轴向保持构件在内环13的方向上施加到所述套管上。一但所述轴向力施加到套管16保持构件的弹性片24在压缩的状态下相对于轴3轴向保持套管。

由轴向保持构件24作用于套管16上的外部轴向力使在内环13和所述保持构件24之间轴向地弹性压缩所述套管的主体17成为可能，从而预压缩装置1。因此，轴向保持构件24具有双重作用，即由套管16施加并保持作用于滚动轴承上的轴向预应力，以及在轴3上轴向地保持所述套管。

此外，由轴向保持构件24施加的轴向预应力会引起套管的主体17朝向轴3径向向内发生弹性形变，从而获得所述套管的孔22和所述轴的外表面之间的径向接触。套管16通过主体17的向内径向形变被夹紧到轴3上。

利用包含可变形的弹性体17的套管16以避免使用轴向安装在套管和内环之间的额外的弹性预应力元件，或者甚至不使用轴向插入安装在套管和轴向保持构件之间的金属波纹垫圈，是可能的。从而需要加工和安装的零件的数量便会进一步减少。装置1的整体的轴向尺寸也可以降低。此外，单一操作便可获得装置1和轴向预应力和轴3上的径向夹紧力。

此外，轴向保持构件24包括环形支撑部分24a，其与套管的环形轴承圈17b轴向接触。由轴向保持构件24施加到套管16和内环13上的轴向力在圆周方向上是均匀的。

图2示出的示例性实施例，其中相同的元件采用相同的标号，不同之处仅在于装置1包括轴向保持构件26，其包括被固定到套管主体的轴承圈17b外表面的环形外部轴向部分26a，以及自轴向部分26a向内延伸且轴向安装的环形径向部分26b，这样轴向保持部件26便可在其整个圆周上直接抵靠所述轴承圈的轴承面20。轴向保持构件26由外部轴向部分26a轴向固定到套管的主体17上。

轴向保持部件26还包括朝向轴3倾斜的向内的沿径向部件26b延伸的倾斜部分26c，径向部件26b轴向地位于轴向部件26a的对面上。设置倾斜部件26b是为了在轴向保持构件26与轴3接触时发生弹性弯曲，以及避免在支撑所述轴时在与其啮合方向相反的方向上发生任何轴向位移。倾斜部分26c构成了用于保持构件和轴3上的套管16的轴向保持的机构。在该示例性实施例中，轴向保持构件26由不同于第一个实施例中设计的弹簧垫圈构成。

图3所示的示例性实施例，其中相同的元件采用相同的标号，与第一实施例的不同之处仅在于套管16还包括轴向固定到弹性体17上的止推垫圈30。止推垫圈30具有环形形状，由两个相对的径向表面30a和30b轴向定义。径向表面30a构成抵靠轴向保持构件24轴向安装的直接接触的轴承面，径向表面30b构成在轴向方向抵靠套管的卡圈17b的轴承面20的上推面。因此，止推垫圈30一方面与套管的弹性体17轴向接触，另一方面与轴向保持构件24轴向接触。止推垫圈30的孔30d轴向延伸主体17的孔22。孔22和30d具有相同的直径。套管16的孔由主体的孔22和止推垫圈的孔30d形成。套管16的孔在圆周方向上是连续的。

止推垫圈30还包括环形突起30c，其在内环13的方向上从径向表面30b轴向延伸，并置于具有形成于套管弹性体卡圈17b的轴承面20的相应形状的环形凹槽(未标号)中。止推垫圈30可以任何适合的方式轴向地固定到主体17，例如粘结法。作为变型，主体17可以注塑到止推垫圈30上。止推垫圈30由刚性材料制成，例如诸如聚酰胺的合成材料或如切割或拉伸金属板坯形成的金属材料。

止推垫圈30的径向直径与套管的弹性体17的轴承面20的直径相等。止推垫圈30完全覆盖所述轴承面20。因此，在轴向保持构件24施加轴向预应力时，套管主体17的轴承面20上可能产生的压力集中效应的风险是有限的。而且，也可以防止轴向地位于轴向保持构件24方向上的套管的弹性体17的轴向蠕变。

图4至图6所示的示例性实施例，其中相同的元素采用相同的标号，说明了采用至少部分的嵌入主体17的增强插件以增加套管16的机械强度。

图4所示的示例性实施例与第一个实施例的不同之处在于套管16包括整体制成的刚性增强插件32，例如金属材料或合成材料。增强插件32包含设置在内环13的孔内且安装为径向抵靠所述孔的环形轴向中心部分32a，以及从轴向地位于内环的环形部分13a的侧面上的所述中心部分的一端向外延伸的环形倾斜部分32b。倾斜部分32b延伸到套管主体的轴承圈17b内。倾斜部分32b轴向地位于所述卡圈的轴承面18和20之间。中心部分32a部分地伸到轴承圈17b内并伸到套管的主体17外以允许内环的轴向部分13b的支撑。中心部分32a定义了轴向延伸孔22的由主体17的轴承圈形成的孔32c。孔32c和22具有相同的直径并且在圆周方向上是连续的。

增强插件32还包括多个钩子32d，它们从轴向地位于轴承圈32b对面的中心部分32a的一自由端轴向和径向向外延伸。本例中的钩子32d均匀分布在圆周方向上并且使其尺寸为在直径干扰的情况下与保持架的径向突起15c接触，从而获得所述保持架上的套管16的轴向保持。

图5所示的示例性实施例与第一个示例性实施例的不同之处仅在于套管包括完全嵌入套管弹性体17的刚性增强插件34。具有环形一般形状的增强插件34包括圆柱形轴向部分34a，其在套管主体的中心部分17a内延伸并被所述主体的轴承圈17b内延伸的倾斜部分34b向外延伸。增强插件34还包括径向地向倾斜部分34b的大直径边外延伸的短径向部分34c。增强插件34为单件制成，例如由金属材料或由刚性合成材料注塑制成。

图6所示的示例性实施例与第一个示例性实施例的不同之处仅在于套管16包括两个完全嵌入套管的弹性体17的刚性增强插件36和38。插件36轴向延伸到套管主体的中心部分17a内，插件38径向延伸到轴承面20附近的所述主体的轴承圈17b内。环形增强插件36和38可由金属材料或合成材料制成。

在前述的示例性实施例中，每个轴向保持构件都是弹簧垫圈形式的。然而，可以提出不同设计方案的轴向保持构件，比如环状圈，但是要保持用于保持在轴上的机构以及所述构件和套管之间的轴向接触，一方面是为了使装置轴向地保持在轴上，另一方面是为了使轴向预应力直接作用于套管的弹性体上，以使通过所述主体径向向内的弹性形变产生零轴隙运转并将套管径向夹紧到轴上。

轴向保持构件使轴向力作用于套管上，其弹性体使圆周均匀的预应力传递到内环上，并由此传递到滚动体和外环上。弹性体在轴向保持构件施加的轴向力下发生变形，特别是接触到外轴的孔的径向上。在装置不使用附加元件的情况下，可同时实现对装置预加应力以及将套管夹紧到轴上的功能。以这种方式将套管夹紧到轴上能够防止轴和所述套管之间的任何相对的旋转，从而优化了滚动轴承装置和轴之间的耦合。

Claims (15)

1.一种滚动轴承装置，特别用于驾驶杆，包括外环(12)，内环(13)，至少一排设置在所述环之间的滚动体(14)，安装在内环的孔内且轴向抵靠所述环的套管(16)，所述套管包括设计为与轴径向接触的孔，以及用于所述套管的轴向保持的构件(24；26)，其包括设计为与所述轴啮合的保持机构(24b；24c)，特征在于所述套管(16)包括至少部分限定所述孔的至少一个弹性体(17)，所述轴向保持构件(24；26)被安装为在该内环(13)相对面上轴向地直接抵靠套管。

2.如权利要求1所述的装置，其中该套管(16)包括轴承圈(17b)，所述轴承圈(17b)设有抵靠该内环安装的第一轴承面(18)以及抵靠轴该向保持构件(24；26)安装的第二相对轴承面(20；30a)。

3.如权利要求2所述的装置，其中该套管的弹性体(17)至少限定该轴承圈的所述第一轴承面(18)。

4.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述套管(16)还包括轴向安装抵靠所述套管的弹性体(17)的刚性止推垫圈(30)，所述轴向保持构件(24；26)被安装为轴向抵靠所述垫圈。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述止推垫圈(30)完全覆盖所述弹性体(17)的轴承面(20)。

6.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述套管(16)包括至少部分地嵌入所述弹性体(17)的至少一个刚性增强插件(32；34；36；38)。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述增强插件(32；34；38)包括在所述套管的轴承圈(17b)内延伸的至少一个径向或倾斜部分(32b；34b，34c)。

8.如权利要求6或7所述的装置，其中所述增强插件(32)包括与用于保持所述滚动体的保持架(15)的辅助保持机构(15c)啮合的轴向保持机构(32d)。

9.如权利要求6至8任一所述的装置，其中所述增强插件(34；36)包括在安装内环13的所述套管的中心部分(17a)内延伸的至少一个轴向部分(34a)。

10.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述套管的弹性体(17)由诸如弹性体或橡胶或弹性热塑塑料之类的弹性合成材料制成。

11.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述轴向保持构件(24；26)包括轴向抵靠所述套管的环形部分(24a；24b)。

12.如权利要求11所述的装置，其中所述轴向保持构件的所述保持机构(24b；24c)从所述环形部分向内延伸。

13.如任一前述权利要求所述的装置，其中所述轴向保持构件(26)连接至所述套管(16)。

14.一种驾驶杆，包括壳体(2)，与所述壳体同轴的轴(3)以及径向安装在所述壳体和所述轴之间的如任一前述权利要求的至少一个轴承装置。

15.一种用于将如权利要求1至13的任一项权利要求所述的滚动轴承装置安装到轴上的方法，特别是安装到驾驶杆上的方法，其中包含所述外环、所述内环、所述一排或多排滚动体和所述套管的组件在与所述轴无径向干扰的情况下安装到轴上，所述轴向保持构件靠着所述轴套安装，并且在所述内环方向上通过所述轴向保持构件的中间对所述套管施加轴向力，以致通过弹性形变将所述套管径向地夹紧在所述轴上并预加载所述滚动体。