CN104582994A - 轴承保护系统 - Google Patents

Abstract

一种等速万向节轴承支承系统，其具有轴承组件，轴承组件支承第一轴，该第一轴连接至等速万向节中的一个构件。位于轴承组件的一个轴向侧上的第一迷宫式密封由与等速万向节的外部构件整体形成的台肩和将轴承组件的外座圈保持就位的轴承承托架上的径向向内的凸起部形成。在轴承承托架的圆筒段与环形构件之间形成第二迷宫式密封，该环形构件将轴承轴向地保持在第一轴上。轴承承托架和环形构件两者都由模压金属板形成。台肩和环形构件被成形为促进污染物离开轴承组件的离心抛掷。

Description

轴承保护系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月24日提交的名称为“BEARINGPROTECTION SYSTEM(轴承保护系统)”的美国专利申请US13/404,091的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及用于动力传动系部件的支承件。更特别地，本发明涉及轴承支承式等速万向节。

背景技术

具有独立前轮悬架的前轮驱动式车辆使用一对半轴组件以在车辆的发动机与前轮之间传递动力。

一般地，所述半轴组件包括位于一端的固定等速万向节(CV万向节)和位于相反端的可轴向移动式等速万向节(plunging CV joint)。这些万向节通过互连轴连接。固定万向节一般被定位在车辆的车轮侧。这些万向节被设计成允许大角度(45°-50°)的操作。固定万向节允许前轮转向，以便使车辆通过转弯处。

可轴向移动式等速万向节的夹角中心通常定位在半轴的内部端部，所述内部端部被连接至车辆的变速器或者转换轴。该可轴向移动式等速万向节通常被设计成用于较小角度(20°-25°)的铰接。可轴向移动式等速万向节的夹角中心不是轴向地固定的，而是允许沿着万向节的外部构件的轴向中心线轴向地运动(伸缩)。这种铰接和伸缩运动的能力允许万向节传递动力且同时适应悬架和发动机的运动。

三球销万向节(tripod joint)是可轴向移动式等速万向节的设计之一。三球销万向节包括具有三个周向地间隔开的纵向腔室的外部构件。三销架组件布置在这些腔室内。三销架组件包括具有三个周向地间隔开的径向延伸的耳轴的三销架构件。每个耳轴被滚子包围。滚针轴承被轴颈支撑于滚子与耳轴之间。这允许滚子在耳轴上自由滚动。滚子的外表面与外部构件的纵向腔室的侧面接触。

当三球销万向节处于0°角度时，轴向移动作用比较小。滚子利用多个滚针轴承在内部构件的耳轴上转动并且在外部构件的纵向腔室上滚动。

当三球销万向节以一定角度运转时，三销架滚子不能沿轨道自由地滚动，因为三销架滚子的平面相对于外部构件的腔室的平面是歪斜的。这种歪斜关系促使滚子沿着纵向腔室滚动并滑动。当万向节角度增大时，滑动量也增大。

在以大于0°的角度运转期间三球销万向节上的转矩负载在相对于万向节的旋转轴线的径向方向上产生二次力矩。该二次力矩具有改变三球销万向节的运转角度的倾向。因此，应当提供适当的支承件以减小二次力矩的影响。

连接轴从各个半轴的内部端部伸出以将半轴连接到被联接于变速器的差速器上。连接轴可以是单独的部件或者与可轴向移动式等速万向节的外部构件一体化。理想的是，在右轮半轴组件与左轮半轴组件之间固定CV万向节和可轴向移动式CV万向节之间的距离是相等的。然而，在前轮驱动和横向安装发动机的车辆中，变速器的输出端被偏心地设置，导致右轮的连接轴和左轮的连接轴具有不同的长度。

发明内容

本发明基于以下认知：即将轴承尽可能靠近可轴向移动式等速万向节地放置到连接轴上能够在CV万向节以大于0°的角度运转时减小所产生的垂直于CV万向节的轴线的二次力矩。此外，减小所述轴承对于轴向空间的需求容许构造出在变速器的左侧和右侧具有更相似的长度的连接轴，使得连接轴的配置能更接近地类似于对称配置。

根据本发明的第一方面，对于具有连接至第一轴的外部万向节构件和连接至与第一轴相反的第二轴的内部万向节构件的以上提及类型的传动系而言，轴承支承系统包括：支承第一轴的轴承；和位于轴承的一个轴向侧的第一迷宫式密封，该第一迷宫式密封具有第一径向内部部分以及第一径向外部部分，并且第一径向内部部分是由与等速万向节的外部构件形成整体的台肩形成。

根据本发明的另一方面，台肩具有随着离第二轴的距离增加而增大直径的斜坡。该斜坡提供了保护轴承不受污染的抛掷作用。

根据本发明的又一方面，轴承支承系统具有由被配置成固定至车辆部件的承托架保持在第一轴上的轴承外座圈。所述承托架具有朝向台肩的径向向内的凸起部，并且所述凸起部形成第一迷宫式密封的第一外部部分。

承托架可以是由金属板整体地模压出的部件。

此外，轴承支承系统可以包括设置在轴承中与第一迷宫式密封相反的轴向侧上的环形构件。环形构件可以具有基本上径向的卡圈和基本上轴向的套筒，卡圈和套筒沿连接线被整体地连接，该连接线将卡圈的内部周边连接至套筒朝向第二轴的轴向端部。第二迷宫式密封的径向内部部分可以由环形构件的卡圈形成。

套筒还可以在远离连接线的轴向端部处具有保持轮廓，所述保持轮廓具有被配置成卡扣到第一轴上的相应凹口中的减小的直径。

连接线可以形成允许第一轴插入到环形构件中的活动铰链。

环形构件可以是整体模压的金属件。

承托架在环形构件的径向外侧还能够额外地具有基本上管状段，该基本上管状段形成第二迷宫式密封的径向外部部分。

在另一方面中，本发明是一种用于机动车的等速万向节的轴承支承系统，所述等速万向节的轴承支承系统包括：包含等速万向节的传动系部件，所述等速万向节包括第一万向节构件和第二万向节构件，第一万向节构件和第二万向节构件中的一个被定位在第一万向节构件和第二万向节构件中的另一个的径向外侧并被联接至其上，以随之转动并相对于彼此铰接，第一万向节构件被连接至第一轴并且第二万向节构件被连接至与第一轴相反地定位的第二轴；支承第一轴的轴承组件，所述轴承组件包括轴承内座圈和轴承外座圈，轴承内座圈被支承在第一轴上；以及限定在轴承组件的一个轴向侧上的迷宫式密封，所述迷宫式密封包括径向内部部分和径向外部部分，径向内部部分是整体地成形在第一万向节构件上的台肩，并且径向外部部分被定位成与台肩对置并在该径向外部部分和台肩之间限定间隙。

在本发明的另一方面中，轴承外座圈被支承在配置成固定至车辆部件的承托架的径向朝内的表面内，承托架具有径向向内的凸起部并且所述凸起部形成迷宫式密封的径向外部部分。

根据本发明的另一方面，承托架是整体成形的整体式模压金属板结构。

作为本发明的另一方面，迷宫式密封是第一迷宫式密封，并且轴承支承系统还包括设置在轴承组件中与第一迷宫式密封相反的轴向侧上的第二迷宫式密封，该第二迷宫式密封包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分和径向外部部分被定位成彼此相对从而在它们之间限定间隙。

在另一方面中，环形构件被设置在轴承中与第一迷宫式密封相反的轴向侧上，环形构件具有相对于第一轴径向地延伸的卡圈和轴向地延伸的套筒，所述卡圈与套筒整体地成型，其中径向内部部分由环形构件的卡圈形成。

在本发明的又一方面中，第二迷宫式密封的径向外部部分由承托架的一部分形成。

在本发明的又一方面中，套筒还包括大致朝向套筒中远离卡圈的轴向端部定位的保持凸起部，所述保持凸起部从套筒朝向第一轴径向向内地延伸并且被接纳在形成于第一轴中的凹口内。

在本发明的另一方面中，卡圈经由活动铰链连接至套筒。

在本发明的又一方面中，环形构件被整体地成形为模压金属件。

附图说明

在附图中，

图1图示了经由等速万向节连接并且由根据本发明原理的示例性实施例支承的两个轴的剖视图；

图2示出了图1中由图1的虚线部分圈出的轴承支承系统的放大图；以及

图3示出了与图2相同的视图，但是是在环形构件组装到第一轴上的过程中。

具体实施方式

图1至图3图示了纯粹为了说明目的并且不意图限制本发明的范围而描述的本发明的示例性实施例。很明显虽然附图示出了与三球销等速万向节结合的轴承支承系统10，但是根据本发明的轴承支承系统10可以被应用在具有外部构件的任何万向节上。

现在参见图1，三球销式等速万向节12具有外部万向节构件14和内部万向节构件16。外部万向节构件14是大致壶形的，其具有基本上圆筒形壁18和基本上径向底部20。内部万向节构件16被成形为具有等距离地径向向外伸出的三个支脚21的三销架构件。三个滚子22中的每一个经由滚针轴承或者其他轴承被可滚动地安装在各个支脚21上。

第一轴24被刚性地连接至外部万向节构件14的底部20。第二轴26被刚性地连接至内部万向节构件16。保护性的柔性罩28覆盖外部万向节构件14的轴向开口30。罩28防止容纳在等速万向节12内的润滑脂或者润滑剂渗漏，并且还防止雨水、污垢、灰尘及其他碎片进入等速万向节12中。

在所示的实施例中，外部万向节构件14与第一轴24整体地成型。但是，分开地制造外部万向节构件14和第一轴24并且以合适方式将它们互相固定地连接也在本发明的范围内。

通常，在前轮驱动的车辆中，第一轴24被配置成作为通向车辆传动系统的差速器的连接轴，而第二轴26是通向非轴向移动式的外部等速万向节的半轴。本发明赋予了所述配置以优点，但是本发明不限于所述配置。

设置在图1的虚线圆内的是支承第一轴24的轴承组件32。轴承组件32包括轴承外座圈34和轴承内座圈36以及许多被描述成滚珠38的滚动元件，其中轴承内座圈36被固定地连接或安装至第一轴24。轴承32可以替代地具有不同形状的滚动元件，例如球面滚子、圆柱滚子或者其它滚子。

轴承外座圈34被压配到承托架40的圆筒段42中。承托架40在圆筒段42中远离等速万向节12的轴向端部处具有径向延伸的凸缘44。凸缘44被配置成固定到车架的非悬挂部件上。在与凸缘44相反的轴向端部处，圆筒段42具有包围至少一部分轴承外座圈34的径向向内的凸起部46。

在图2中所示的轴承支承系统10的放大详图中可见更多细节。轴承承托架40的圆筒段42覆盖整个轴承外座圈34。与径向的凸起部46相反地，圆筒段42延伸经过轴承外座圈34。在第一轴24中被圆筒段42包围但未被轴承32包围的轴向部位中，第一轴24承载环形构件48。环形构件48具有基本上径向定向的卡圈50和基本上轴向定向的套筒52。卡圈50和套筒52优选由模压金属板相互整体地成型。卡圈50沿着环形线过渡至套筒52，所述环形线连接卡圈50的内部周边和套筒52中位于面向第二轴那侧的轴向端部。连接卡圈和套筒的线限定活动铰链54，如将结合图3来论述的。

承托架40的径向向内的凸起部46大致与在外部万向节构件14过渡至第一轴24的轴向区域中形成在外部万向节构件14上的台肩56对置。凸起部46和台肩56配合以限定保护轴承32不受污染的第一迷宫式密封58。凸起部46与台肩56之间的第一间隙60足够窄以减小污染并足够宽以在第一轴24和外部万向节构件14相对于承托架40旋转时防止凸起部46与台肩56之间接触。

台肩58具有一定的轮廓，所述轮廓具有沿从外部万向节构件朝向第一轴24的轴向方向(即，沿远离第二轴26指向的方向)递增台肩直径的斜坡62。台肩56的斜坡62促进灰尘颗粒径向向外并越过第一间隙60地离心抛掷，从而保护轴承32不受污染。因为台肩56形成在外部万向节构件14上，所以轴承支承系统10在第一轴24上完全不需要轴向空间。

这种节省空间的配置在车辆驱动轴的设计和包装方面提供了更大自由度。照此，与已知配置相比，能够减小承托架40与等速万向节12之间的轴向距离，从而能够将第一轴24设计得比传统配置的更短。在前轮驱动车辆的驱动轴组件中，与具有传统轴承支承系统的驱动轴组件相比，所得到的驱动轴组件可以被设计得更接近地类似于对称配置，这是因为连接轴能够在更短的轴向部分上容纳轴承支承系统。

与第一迷宫式密封58轴向相对处，轴承32通过由承托架40和环形构件48限定的第二迷宫式密封64保护。环形构件48的卡圈50沿其外周具有凸边66。凸边66基本上在远离轴承32的轴向方向上大致平行于套筒52地延伸。凸边66的尺寸被设计成在凸边66与承托架40的圆筒段42之间留下狭窄的第二间隙68，从而形成第二迷宫式密封64。圆筒段42与凸边66之间的第二间隙68足够窄以减小轴承32的污染并且足够宽以在第一轴24相对于承托架40转动环形构件48时防止圆筒段42与凸边66之间接触。环形构件48的凸边66的形状也在系统10的运转期间离心地加快灰尘颗粒离开轴承32而用作抛掷装置。

为了将环形构件48保持在第一轴24上，套筒52具有形成在其自由轴向端部处的保持凸起部或者轮廓70，所述自由轴向端部是远离活动铰链54的那端。保持轮廓70限定缩小的直径，用于在一轴向位置中接合形成在第一轴24上的环形保持凹槽，所述轴向位置的尺寸被设计成保持环形构件48的卡圈50至少与轴承内座圈36处于轴向抵接。因此，环形构件使轴承32轴向地固定到第一轴24上。

图3图示了轴承支承系统10的组装步骤。在已经围绕第一轴24定位承托架40和轴承32之后，环形构件48滑动至第一轴24上，其中卡圈50面向轴承32或者朝向轴承32定位。因为保持轮廓70限定比第一轴24上被接合的部分的外径小的内径，所以保持轮廓70包围第一轴24的周界并且径向力径向向外地推动保持轮廓70，从而使得套筒52稍微锥形地扩展。活动铰链54处于张力作用下，这是因为卡圈50和套筒52相对于彼此以微小的锐角α布置。为了图示目的，在图3的绘图中已经放大了角度α。当使环形构件48进一步运动到图2所示的轴向位置中时，保持轮廓70卡扣到保持凹槽72中。角度α增大至基本上直角，并且活动铰链54松弛开。因为环形构件48是固有弹性的模压金属件，所以保持轮廓70被活动铰链54施加的弹力有效地保持在保持凹槽72中。

因为轴承承托架40和环形构件48两者都是模压金属板件，所以与压铸件相比节省了轴承支承系统的制造工艺的成本。

虽然上述描述构成了本发明的优选实施例，但是将意识到，发明容许进行改进、改型和改变而不脱离所附权利要求的适当范围和合理含义。

Claims (20)

1.一种用于具有等速万向节的类型的传动系的轴承支承系统，所述等速万向节具有径向的外部万向节构件和径向的内部万向节构件，所述外部万向节构件被连接至第一轴并且所述内部万向节构件被连接至与第一轴相对的第二轴，所述轴承支承系统包括：

支承所述第一轴的轴承；以及

位于所述轴承的一个轴向侧上的第一迷宫式密封，该第一迷宫式密封具有第一径向内部部分和第一径向外部部分，所述第一径向内部部分由台肩形成，所述台肩与所述等速万向节的外部万向节构件整体地成型。

2.如权利要求1所述的轴承支承系统，其中所述台肩具有随着离第二轴的距离增加而增大直径的斜坡。

3.如权利要求1所述的轴承支承系统，还包括：

轴承外座圈，以及

承托架，所述承托架被配置成固定至车辆部件并且将所述轴承外座圈相对于第一轴保持在径向和轴向预定位置中，所述承托架具有朝向所述台肩的径向向内的凸起部，所述凸起部形成第一径向外部部分。

4.如权利要求3所述的轴承支承系统，其中所述承托架由金属板整体地模压而成。

5.如权利要求1所述的轴承支承系统，还包括：

设置在所述轴承中与所述第一迷宫式密封相反的轴向侧上的环形构件，所述环形构件具有基本上径向的卡圈和基本上轴向的套筒，所述卡圈和套筒沿将所述卡圈的内部周边连接至所述套筒的轴向端部的连接线被整体地连接，所述轴向端部面向第二轴，以及

具有第二径向外部部分和第二径向内部部分的第二迷宫式密封，所述第二径向内部部分由所述环形构件的卡圈形成。

6.如权利要求5所述的轴承支承系统，其中所述套筒在远离所述连接线的轴向端部处还具有保持轮廓，所述保持轮廓具有被配置成卡扣到第一轴上的对应凹口中的减小的直径。

7.如权利要求5所述的轴承支承系统，其中所述连接线形成活动铰链。

8.如权利要求5所述的轴承支承系统，其中所述环形构件是整体模压成的金属件。

9.如权利要求5所述的轴承支承系统，还包括：

轴承内座圈，所述环形构件被保持在轴向位置中，所述轴向位置的尺寸被设计成保持该基本上径向的卡圈至少与所述轴承内座圈处于轴向抵接。

10.如权利要求5所述的轴承支承系统，还包括：

轴承外座圈，以及

承托架，所述承托架被配置成固定至车辆部件并且相对于第一轴将所述轴承外座圈保持在径向和轴向预定位置中，所述承托架在所述环形构件的径向外侧具有基本上管状段，从而形成所述第二迷宫式密封的径向外部部分。

11.如权利要求1所述的用于机动车的轴承支承系统，所述轴承支承系统还包括：

包括所述等速万向节的传动系部件，所述等速万向节包括所述外部万向节构件和内部万向节构件，所述外部万向节构件被定位在所述内部万向节构件的径向外侧并且被联接至所述内部万向节构件，以与所述内部万向节构件一起转动并且相对于所述内部万向节构件铰接；

其中所述轴承包括轴承内座圈和轴承外座圈，所述轴承内座圈被支承在第一轴上；以及

其中第一迷宫式密封的第一径向外部部分被定位成与形成第一径向内部部分的所述台肩对置并且在第一径向外部部分与第一径向内部部分之间限定间隙。

12.如权利要求11所述的轴承支承系统，其中所述轴承外座圈被支承在配置成固定至车辆部件的承托架中的径向朝内的表面内，所述承托架具有径向向内的凸起部，并且所述凸起部形成所述第一迷宫式密封的径向外部部分。

13.如权利要求12所述的轴承支承系统，其中所述承托架是整体模压成的金属板结构。

14.如权利要求12所述的轴承支承系统，所述轴承支承系统还包括设置在所述轴承组件中与所述第一迷宫式密封相反的轴向侧上的第二迷宫式密封，所述第二迷宫式密封包括径向内部部分和径向外部部分，所述径向内部部分和径向外部部分被定位成彼此相对并在所述径向内部部分和径向外部部分之间限定间隙。

15.如权利要求14所述的轴承支承系统，还包括设置在所述轴承中与第一迷宫式密封相反的轴向侧上的环形构件，所述环形构件具有相对于第一轴径向地延伸的卡圈和轴向地延伸的套筒，所述卡圈与套筒整体地成型，其中所述径向内部部分由所述环形构件的卡圈形成。

16.如权利要求15所述的轴承支承系统，其中所述环形构件被保持在轴向位置中，所述轴向位置的尺寸被设计成保持该基本上径向的卡圈至少与所述轴承内座圈处于轴向抵接。

17.如权利要求15所述的轴承支承系统，其中所述第二迷宫式密封的径向外部部分由所述承托架的一部分形成。

18.如权利要求15所述的轴承支承系统，其中所述套筒还包括大致朝向所述套筒中远离所述卡圈的轴向端部定位的保持轮廓，所述保持轮廓从所述套筒朝向第一轴径向向内地延伸以限定内径减小部分，所述保持轮廓被接收在形成于第一轴中的凹口内。

19.如权利要求15所述的轴承支承系统，其中所述卡圈经由活动铰链被连接至套筒。

20.如权利要求15所述的轴承支承系统，其中所述环形构件被整体成形成为模压金属件。