CN104329369B - 尤其是用于机动车辆电动转向系统的轴承的轴承罩 - Google Patents

Abstract

一种用于滚动轴承的罩，该罩用于确保滚珠排的周向间距。所述罩包括至少两组用于滚珠的室8、9，每一个具有将罩轴向地保持在相关滚珠上的装置。相同组的室和相关的滚珠之间具有第一间隙范围。另一组的室和相关的滚珠之间具有第二间隙范围。所述范围值彼此不同。

Description

尤其是用于机动车辆电动转向系统的轴承的轴承罩

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，尤其是用在机动车辆电动转向系统中的滚动轴承。

更具体地，本发明涉及保持罩，确保滚动轴承滚珠之间的周向间隔。

背景技术

一种机动车辆的电动转向系统通常包括机电致动器，布置在转向柱上或者下部组件上，该下部组件包括机械部件，用于确保车辆的导向车轮的角位置。机电致动器包括旋转电机，其轴通过至少一个滚动轴承直接或经由滚珠丝杠支撑。滚动轴承通常包括内环、外环以及成排滚动元件元件，通常是滚珠，布置在环之间。

文献FR 2911934A1公开了一种用于滚动轴承的保持罩，包括多个相同的容纳滚珠的室，每个室由相对布置在罩的凸出部上的两个爪部分地限定。这样的罩完全满足大量的应用。然而，对于低速旋转或旋转方向突然反转的应用中，这种类型的罩存在多种困难。这.是因为，在滚珠的作用下，罩会剧烈地变形且与内环相接触，导致损害或破坏。

另外，在改变施加至滚动轴承的负载方向的过程中，例如，作为示例，在具有电动转向系统的车的车轮转向过程中，当驾驶员执行朝左以及朝右的操作以停车时，由于转矩的瞬时增加，罩也剧烈地变形或破坏。

文献FR 2883941A1也公开了一种滚动轴承罩，包括第一室和第二室，第一室具有用于滚珠上的罩的轴向保持爪，第二室不具有保持爪。

有了这样的罩，罩相对于滚珠产生了轴向分离。

发明内容

本发明的目标是克服这些缺点。

更具体地，本发明的目标是提供一种用于滚动轴承的罩，具有高水平的操作可靠性。

本发明的另一个目标是提供一种罩，其允许限制与相关滚珠的摩擦。

本发明的还一个目标是提供一种罩，其具有有限的空间需求，并且在操作过程中变形程度小。

在一实施方式中，滚动轴承罩，该罩用于确保成排滚珠的周向间距，包括至少两组用于滚珠的室，每个室具有将罩轴向保持在相关滚珠上的装置。相同组的室和相关的滚珠之间具有第一间隙范围。另一组的室和相关的滚珠之间具有第二间隙范围。范围的值彼此不同。

第一间隙范围优选在滚珠直径的1％和2.6％之间，尤其是在直径的1.5％和2.3％之间。优选地，间隙可以是滚珠直径的2％。

第二间隙范围优选在滚珠直径的2.7％和5％之间，尤其是在直径的3.05％和4.2％之间。优选地，间隙可以是滚珠直径的3.4％。

每个组内的室优选地是彼此相同，但是与其它组的室不同。

在一实施方式中，其中一个组的每个室与该组的另一室通过其它组的室分离。

在一实施方式中，其中一个组的室是球形的，另一组的室是圆柱形的。在另一实施方式中，两组的室具有相同的形式，特别是圆柱形的或球形的。可替换的，球形的室可以替换为椭圆形的室。

优选地，罩包括环形凸出部和从凸出部延伸的分隔部分，一起限定两组的室。分隔部分每一个都包括两个爪，每个爪在相邻分隔部分的其中一个爪的方向上、在圆周方向延伸。

罩，例如，由合成材料单片制成，优选是聚合材料。

根据第二方面，本发明涉及一种滚动轴承，其包括外环、内环、至少一排布置在环之间的滚珠以及如上所述的罩。

在一实施方式中，内环和外环每个包括两个滚珠滚道，以形成四点接触支承。

根据第三方面，本发明涉及一种用于机动车辆的电子转向系统，包括至少一个如上所述的滚动轴承。

附图说明

通过阅读附图中示出的以非限制性示例方式给出的实施方式的详细描述，本发明将得到更好的理解，其中：

-图1是根据本发明第一实施方式的一种滚动轴承的轴向剖视图；

-图2至5是图1中分别沿着轴线II-II、III-III、IV-IV以及V-V的剖视图；

-图6是图1-5滚动轴承罩的透视图；以及

-图7是根据本发明第二实施方式的滚动轴承罩的透视图。

具体实施方式

如图1-5所示，滚动轴承1具有轴线X-X，包括外环2、内环3、数个滚动元件以及罩5，滚动元件为滚珠4的形式且具有相同尺寸并布置在环之间，罩5用于保持滚珠规则的周向间隔且径向地布置在内环3的外表面和外环2的孔之间。外环2和内环3是实心的。术语“实心环”应理解为其形状是由管、杆以及锻造和滚压毛胚件通过机加工去除了金属屑(车削、磨削)得到的环。

外环2在其孔的区域包括两个环形滚动滚道2a、2b，每一个在横截面上均具有适合于滚珠4的凹形内部轮廓，滚动滚道径向朝向内。内环3在其外圆柱形表面的区域还包括两个环形滚动滚道3a、3b，每一个在横截面上均具有适合于滚珠4的凹形内部轮廓，滚动滚道径向朝向外。

每个滚珠4与形成在内环3和外环2上的四个滚动滚道2a、2b、3a、3b接触。一方面延伸通过所考虑的滚珠4和外环2的第一滚动滚道2a之间的第一接触位置P₁、另一方面延伸通过滚珠中心C_b的直线相对于延伸通过滚珠4的中心的轴承的径向对称轴Y-Y形成第一角度α₁。延伸通过所考虑的滚珠4和内环3的第一滚动滚道3b之间的第二接触位置P₂且延伸通过滚珠的中心C_b的直线相对于对称轴Y-Y形成第二角度α₂。延伸通过所考虑的滚珠4和外环2的第二滚动滚道2b之间的第三接触位置P₃且延伸通过滚珠中心C_b的直线相对于对称轴Y-Y形成第三角度α₃。延伸通过所考虑的滚珠4和内环3的第二滚动滚道3a之间的第四接触位置P₄且延伸通过滚珠中心C_b的直线相对于对称轴Y-Y形成第四角度α₄。第一和第二角度α₁、α₂以及第三和第四角度α₃、α₄之间的差最大值为4°，以允许滚珠与内环3和外环2的四个滚动轨道处于最大程度的永久接触。

如图6更清晰所示，罩5包括环形轴向部分6，其轴向地布置在滚珠的一侧并形成环形凸出部，以及包括分隔部分7或分离指部，其在凸出部的外部径向表面6a的相反侧从凸出部6轴向地延伸。分隔部分7关于凸出部6是整体的并且一起限定第一和第二组室8、9，滚珠布置在其中。如下面将更加详细描述的，每个室8、9具有将罩5轴向保持在相关滚珠上的装置。

相同组的室8、9彼此相同，且与其它组的室不同。第一组室的每个室8与该组另一个室8通过第二组室的室9分隔。室8、9交替地分布在圆周方向上。室8通过分隔部分7之一与相邻的室9分隔。第一组和第二组的室8，分别地，规则分布在圆周方向上。室8具有大致球形的壁，室9具有大致圆柱形的壁。

罩的分隔部分7具有指或销的形式，其相对于凸出部6轴向地凸出。分隔部分7通过与凸出部6的孔对齐的内表面以及与凸出部的外表面对齐的外表面被径向地限定。每个分隔部分7在圆周方向的一侧具有与相邻分隔部分7的圆柱形壁7a连接的圆柱形的侧壁7a，以形成室9的其中一个，并且在相反侧具有与相邻分隔部分7的球形壁7b连接的球形的侧壁7b，以形成室8的其中一个。每个室9通过两个圆柱形的侧壁7a限定，这两个侧壁在圆周方向上间隔开且通过具有平面基部的壁连接。每个室8通过两个球形的侧壁7b限定，这两个侧壁在圆周方向上间隔开且通过具有球形基部的壁连接。

每个分隔部分7包括第一爪10，其相反于凸出部6轴向地延伸，并且其自由端在相反于相邻的分隔部分7的爪10的方向上在圆周方向延伸，以限定相同的室8。每个室8的球形壁趋向于包围相关的滚珠并通过爪10的凹形的内表面延伸。与室8相关的两个爪10在朝向彼此的方向上延伸，其自由端间隔有少于滚珠直径的距离。室8的爪10能够通过卡扣配合到布置在室中的滚珠上确保罩5轴向的保持。罩5通过爪10轴向地保持在滚珠排上。

每个分隔部分7还包括第二爪11，相反于凸出部6轴向地延伸并且圆周地位于该部分的爪10的相反侧。分隔部分的每个爪11的自由端在相邻的分隔部分7的相反的爪11的周向方向上延伸，以限定出该相同的室9。每个爪11的凹陷的内面在凸出部6的相反侧轴向且周向地延伸相关室9的圆柱形的壁7a。与室9相关的两个爪11在朝向彼此的方向上延伸，其自由端间隔开的距离小于滚珠的直径。室9的爪11能够通过卡扣配合到布置在室中的滚珠上确保罩5轴向的保持。罩5由此不仅通过爪10还通过爪11轴向地保持在滚珠排上。爪11不同于爪10。罩的每个室8、9包括将罩5轴向地保持在滚珠上的装置。

每个分隔部分的第一和第二爪10、11通过凹槽12在周向方向上分离，从而每个爪10、11具有相对小的周向厚度以及给定的挠性，在罩的凸出部6上施加滚珠方向上的轴向压力时，允许罩5通过将爪周向地移开而被卡扣安装到滚珠上。每个室8、9径向地向内和向外打开并且也在凸出部6的相反侧轴向地打开，以允许罩5被定位。

第一组室8的球形壁7b的直径大于滚珠4，从而每个室8与相关滚珠4具有间隙。设在第一组室的每个室8和相关滚珠4之间的间隙在滚珠直径的1％和2.6％之间，优选地是直径的1.5％和2.3％之间。优选地，设在每个室8和滚珠4之间的间隙是滚珠直径的2％。第二组的室9的圆柱形壁7b的直径大于滚珠4，从而每个室9与相关滚珠4具有间隙。设在第二组的每个室9和相关滚珠4之间的间隙在滚珠直径的2.7％和5％之间，优选地是直径的3.05％和4.2％之间。优选地，设在每个室9和滚珠4之间的间隙是滚珠直径的3.4％。设在第一组的球形室8和相关滚珠之间的第一间隙范围严格小于设在第二组圆柱形室9与相关滚珠之间的第二间隙范围。

分别地设在每个室8和9与相关滚珠4之间提供的间隙包括一个轴向间隙J_8a和两个周向间隙J_8c1和J_8c2(图3和5)，以及一个轴向间隙J_9a和两个周向间隙J_9c1和J_9c2(图2和4)。设在每个室8和相关滚珠4之间的轴向间隙J_8a在滚珠直径的1％和2.6％之间，优选地是直径的2％。设在每个室8和相关滚珠4之间的周向间隙J_8c1和J_8c2的总和在滚珠直径的1％和2.6％之间，优选地是直径的2％。

设在每个室9和相关滚珠4之间的轴向间隙J_9a在滚珠直径的2.7％和5％之间，优选地是直径的3.4％。每个室8和相关滚珠4之间的周向间隙J_9a1和J_9c2的总和在滚珠直径的2.7％和5％之间，优选地是直径的3.4％。每个轴向间隙对应于最小的轴向间隔J_a，其存在于凸出部6的内面6b和容纳在相应室内的滚珠4之间。内面6b对应于被认定的朝向滚珠的室的底部壁的表面。相反的外面6a和内面6b轴向地限定凸出部6。周向间隙J_c对应于最小的周向间隔，其存在于相应室8、9的圆柱形壁7a或球形壁7b与容纳在室中的滚珠4之间。

罩18优选地通过模制聚合材料以单片制成，例如聚酰胺，尤其是PA66或PA46或聚醚醚酮(PEEK)。

进一步参考图2-5，滚动轴承1也包括密封连接件13、14，布置在轴向地位于滚珠4的一侧及另一侧的内外环之间，以防止外部污染微粒的进入。在示出的实施方式中，密封连接件13、14固定在外环2的孔中的槽内并与内环3的外表面协作，以通过狭窄的通道形成密封。

图7中示出的实施方式，其中相同的元件具有相同的附图标记，其不同在于罩的每个分隔部分7在球形壁7b圆周方向的相反侧的球形壁7c包括连接于相邻分隔部分7的球形壁7c，以形成室15。每个室15通过两个在圆周方向上彼此间隔且通过球形底部壁连接的球形侧壁7c限定。室15相对于室8所形成的第一组形成第二组室。第一和第二组室8、15的相对布置与第一实施方式相同。

每个分隔部分7包括第二爪16，相反于凸出部6轴向地延伸并且周向地位于该部分的爪10的相反侧。分隔部分的每个爪16的自由端在相邻分隔部分7的相反的爪16的轴向方向上延伸，以限定相同的室15。每个爪16的凹陷的内面轴向且周向地在凸出部6的相反侧延伸相关室15的球形壁7c。与室15相关的两个爪16在朝着彼此的方向上延伸，其自由端的间隔小于滚珠的直径。室15的爪16能够通过卡扣配合到布置在室中的滚珠上确保罩5轴向的保持。爪16与爪10相同。罩的每个室8、15包括将罩5轴向保持在滚珠上的装置。每个分隔部分的第一和第二爪10、16通过凹槽12在周向方向上分离。

在该实施方式中，第一和第二组的室8、15具有相同的形式，相同组的室具有彼此相同的尺寸。室15的尺寸大于室8的尺寸。设在第二组的每个室15与相关滚珠4之间的间隙在滚珠直径的2.7％和5％之间，优选地是直径的3.4％。设在第一组的每个室8和相关滚珠4之间的间隙相对于所述第一实施方式保持不变。

在另一的结构变体中，进一步可能的是提供一种罩，其包括圆柱形室，取代球形室8、15，每个圆柱形室均提供有用于轴向保持的装置并具有如上所述的相同室和相同间隙的相对布置。

在示出的实施方式中，罩用在滚动轴承中，其包括外环和内环，每个均提供有两个滚动滚道，从而获得具有四个接触位置的支承。在一种变体中，可能的是使用实心环的罩，其每个均包括一个滚动滚道，或者具有其它类型的环的罩，例如，具有薄壁，尤其是通过切削、型锻金属板或钢管制成。

为一组室和另一组室提供两种不同的间隙范围允许了罩和滚珠之间的接触区域被限制。罩和滚珠之间的相互接触减少了。此外，滚珠相对于彼此可以移动，减少了在两个相邻滚珠对向移动情况下无意的变形的风险。罩不能大程度地变形，且由于罩和滚珠之间轻微的摩擦而具有增加的使用期限。另外，每个室的保持装置的布置允许罩在滚珠上的良好轴向连接得以实现。

Claims (16)

1.一种用于滚动轴承的罩，该罩用于确保滚珠排的周向间距并且其包括至少两组用于所述滚珠的室(8,9；15)，每个均提供有将所述罩轴向地保持在相关滚珠上的装置，其特征在于，所述至少两组室中的第一组包括多个球形室并且所述至少两组室中的第二组包括多个圆柱形室，并且所述第一组的球形室的球形壁(7b)的直径小于所述第二组的圆柱形室的圆柱形壁(7a)的直径，从而在所述第一组的球形室和相关的滚珠之间设置的第一轴向和周向间隙范围小于在所述第二组的圆柱形室和相关的滚珠之间设置的第二轴向和周向间隙范围。

2.根据权利要求1所述的罩，其中，第一间隙范围在滚珠直径的1％和2.6％之间。

3.根据权利要求2所述的罩，其中，第一间隙范围在滚珠直径的1.5％和2.3％之间。

4.根据权利要求3所述的罩，其中，第一间隙是滚珠直径的2％。

5.根据前述权利要求1所述的罩，其中，第二间隙范围在滚珠直径的2.7％和5％之间。

6.根据权利要求5所述的罩，其中，第二间隙范围在滚珠直径的3.05％和4.2％之间。

7.根据权利要求6所述的罩，其中，第二间隙是滚珠直径的3.4％。

8.根据前述权利要求1所述的罩，其中，每个组的室彼此相同，而且与其它组的室不同。

9.根据前述权利要求1所述的罩，其中，其中一组的每个室(8)与该组的另一室通过另一组的室(9；15)分隔。

10.根据前述权利要求1所述的罩，其中，其中一组的室(8)是球形的，另一组的室(9)是圆柱形的。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的罩，其中，两组的室(8，9)是相同的形式，它们是圆柱形或球形的。

12.根据前述权利要求1所述的罩，包括环形凸出部(6)和从凸出部延伸的分隔部分(7)，并且一起限定两组的室(8,9；15)。

13.根据权利要求12所述的罩，其中，分隔部分(7)的每一个都包括两个爪(10,11；16)，每一个爪(10)在相邻的分隔部分(7)的其中一个爪(16)的方向上在圆周方向延伸。

14.一种滚动轴承，包括内环(3)、外环(2)、至少一排布置在内外环之间的滚珠(6)以及根据前述权利要求中的任一项所述的罩(5)。

15.根据权利要求14所述的轴承，其中，内环和外环每一个包括两个滚动滚道，以形成四点接触支承。

16.一种用于机动车辆的电子转向系统，包括至少一个根据权利要求14或15所述的滚动轴承。