CN106838007A - 推力轴承、转向节轴承装置及其应用 - Google Patents

推力轴承、转向节轴承装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种推力轴承、转向节轴承装置及其应用，该推力轴承包括具有第一滚道的第一滚动垫圈、具有第二滚道的第二滚动垫圈、布置在第一滚道与第二滚道之间的多个呈圆柱形或筒形的滚动体、以及呈环形的保持架，该保持架具有保持架转动轴线、保持架内圆周并包括用于容纳滚动体的保持架兜孔，其中，沿保持架转动轴线的方向观察，‑每个保持架兜孔的周边基本上随着滚动体的轮廓呈矩形地构成，‑每个保持架兜孔具有保持架兜孔纵轴线，该保持架兜孔纵轴线在交点处与保持架内圆周相交，以及‑每个保持架兜孔纵轴线与延伸通过交点和保持架转动轴线的直线夹成在1°至85°范围内的角度α。

Description

推力轴承、转向节轴承装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种推力轴承，该推力轴承包括具有第一滚道的第一滚动垫圈、具有第二滚道的第二滚动垫圈、布置在第一滚道与第二滚道之间的多个呈圆柱形或筒形的滚动体、以及呈环形的保持架，该保持架具有保持架转动轴线、保持架内圆周并包括用于容纳滚动体的保持架兜孔。本发明还涉及一种具有这样的推力轴承的转向节轴承装置及其应用。
背景技术
开头提到的类型的推力轴承和转向节轴承装置是公知的。
因此，德国公开文献编号2751704公开了一种转向节轴承装置，该转向节轴承装置包括转向节主销，该转向节主销被容纳在轴卡爪中并且通过销钉全面地固定。转向节主销在其两个端部处以能枢转的方式支承在轴叉中。为了承受轴向力，在轴卡爪与轴叉之间布置有开头提到的类型的推力轴承。
US 1,494,392公开了一种防止摩擦的推力轴承，在其中，呈圆柱形的滚动体的指向保持架内圆周的方向的端部在推力轴承的转动方向发生变化时经受定位变化。
针对载重车辆应用中的转向节轴承的轴向的部件使用了现今的(具有和没有保持架的)圆柱滚子轴承或者滑动轴承。经由通过轴承产生的摩擦力矩可以使车轮作用到转向系统内的振荡和碰撞得到消减。由于滚动轴承的摩擦力矩对于许多应用来说太低，因而滑动轴承越来越多地得到使用。然而这些滑动轴承具有的缺点是，由于在使用寿命期间的磨损而使摩擦力矩减小并且容易出现所谓的“粘滑(Stick-Slip)”效应。粘滑效应(英文“stick”＝粘，以及“slip”＝滑)或者说粘滑效应表示相对运动的固体间的粘滑。
发明内容
本发明的任务是，提供一种推力轴承，其适用于在其使用寿命期间产生限定的摩擦力矩并使粘滑效应的减少成为可能。此外，还应说明一种具有这种推力轴承的转向节轴承装置及其应用。
推力轴承包括具有第一滚道的第一滚动垫圈、具有第二滚道的第二滚动垫圈、布置在第一滚道与第二滚道之间的多个圆柱形或筒形的滚动体、以及环形的保持架，该保持架具有保持架转动轴线、保持架内圆周并包括用于容纳滚动体的保持架兜孔，该任务针对该推力轴承通过如下方式来解决，即，沿保持架转动轴线的方向观察，
-每个保持架兜孔的周边基本上随着滚动体的轮廓呈矩形地构成，
-每个保持架兜孔具有保持架兜孔纵轴线，该保持架兜孔纵轴线在交点P处与保持架内圆周相交，以及
-每个保持架兜孔纵轴线与延伸穿过交点P和保持架转动轴线的直线G夹成1°至85°范围内的角度α。
根据本发明的推力轴承具有低的磨损并且因此有助于成本降低。它使在其使用寿命期间产生限定的摩擦力矩以及粘滑效应的减少成为可能。由于保持架兜孔在保持架中斜置，因而在滚动体发生滚转时产生滑动摩擦分量，该滑动摩擦分量造成摩擦力矩相对于传统轴向滚动轴承的提高。
尤其地，每个保持架兜孔纵轴线与延伸穿过交点P和保持架转动轴线的直线G夹成5°至60°、特别优选5°至45°范围内的角度α。
然而，保持架兜孔的斜置会导致滚动体边缘相对保持架兜孔的周边的接触区域中的磨损提高。为了避免这一点，沿保持架转动轴线的方向观察，每个基本上呈矩形的保持架兜孔在其四个保持架兜孔角部的区域内分别具有凸出部。由此，滚动体的边缘不再相对保持架接触并且使磨损最小化。针对各个滚动体产生了所谓的自由位置。替选地，也可以产生保持架兜孔角部的倒圆部，尤其是与倒圆的滚动体边缘相匹配地产生。在此，对保持架兜孔角部进行的这样的倒圆在本来的保持架兜孔角部之内或者之外发生并且导致最初的呈矩形的保持架兜孔缩小或放大。
“基本上呈矩形的”保持架兜孔属于如下这样的保持架兜孔，其纵边缘达10％以上、尤其是90％以上地平行延伸，并且其端面边缘同样达10％以上、尤其是85％以上地平行延伸。在此，在纵边缘和端面边缘的平行度方面的偏差存在于保持架兜孔的角部的范围内，如上面已示出的那样。此外，在纵边缘或端面边缘、尤其是端面边缘的平行度方面的至少一个偏差存在于各自的保持架兜孔纵向轴线的区域内。尤其地，每个保持架兜孔具有至少一个指向滚动体的方向的突起部，突起部构成保持架与滚动体之间的点状或线状接触。
在此，可以存在有如接触凸鼻那样的突起部，这些突起部构成保持架兜孔圆周与各自的滚动体之间的一个或多个点状或线状接触。这样的偏差被用于使滚动体与保持架之间的接触最小化并且导致摩擦磨损降低。
优选地，每个保持架兜孔在其朝向保持架外圆周的侧上在保持架兜孔纵轴线的区域内具有接触凸鼻，以便使滚动体与保持架之间的磨损在该区域内进一步最小化。在此，接触凸鼻尤其是点状地压靠滚动体的端侧并且因此使接触摩擦最小化。
作为突起部的替选，也可以在各滚动体与保持架兜孔的周边之间使用可自由运动的接触球，以便建立点状的接触并且同时使摩擦最小化。
为了提高承载能力或者功率密度，优选地，各两个相邻布置的保持架兜孔彼此错开地且相互连接地布置，其中，两个相互连接的保持架兜孔的保持架兜孔纵轴线彼此平行延伸。
在推力轴承的优选设计方案中，保持架由塑料形成。替选地，保持架也可以由以实心或板材实施的金属形成。在具有另外会受滚动体的特别布置方案所引起的高的径向负荷的推力轴承中，对于由塑料制成的保持架而言已被证明的是，该保持架设有金属铠装。这样的金属铠装可以被置入或者被注入到由塑料制成的保持架中。
此外，该任务针对包括转向节主销和根据本发明的推力轴承的转向节轴承装置来解决。
在此，根据本发明的转向节轴承装置包括转向节主销，该转向节主销优选被容纳在轴卡爪中并且由销钉全面地固定，其中，转向节主销在其两个端部上以能枢转的方式支承在轴叉中。为了承受轴向力，在轴卡爪与轴叉之间布置有根据本发明的推力轴承。
根据本发明的转向节轴承装置在载重车辆和小客车中的应用已得到证明。
附图说明
图1至图9示例性地应阐述根据本发明的推力轴承和以此形成的转向节轴承装置。因此在其中：
图1以剖图示出根据本发明的推力轴承；
图2以俯视图示出推力轴承的第一种保持架；
图3以俯视图示出推力轴承的第二种保持架；
图4以剖图示出推力轴承的第三种保持架的截段；
图5以剖图示出具有金属铠装的由塑料制成的第四种保持架；
图6以剖图示出具有金属铠装的由塑料制成的第五种保持架；
图7以三维视图示出具有滚动体的根据图2的第一种保持架；
图8以纵剖面示出转向节轴承装置；以及
图9以纵剖面且以三维视图示出转向节支承部。
具体实施方式
图1以剖图示出了根据本发明的推力轴承1。推力轴承1包括具有第一滚道2a的第一滚动垫圈2、具有第二滚道3a的第二滚动垫圈3、以及布置在第一滚道2a与第二滚道3a之间的多个呈圆柱形的滚动体4。推力轴承1还包括呈环形的保持架5，该保持架具有保持架转动轴线5b、保持架内圆周Ui、保持架外圆周Ua以及用于容纳呈圆柱形的滚动体4的保持架兜孔5a。还存在有两个呈环形的密封件6、7。取代呈圆柱形的滚动体4地也可以存在有筒形的滚动体。
图2以俯视图示出了根据图1的推力轴承1的第一种保持架5。与图1中相同的附图标记标注了相同的元件。沿保持架转动轴线5b的方向观察，每个保持架兜孔5a的周边基本上随着滚动体4的轮廓呈矩形地构成。沿保持架转动轴线5b的方向观察，每个保持架兜孔5a还具有保持架兜孔纵轴线5c，该保持架兜孔纵轴线在交点P处与保持架内圆周Ui相交，其中，每个保持架兜孔纵轴线5c、5c’与延伸穿过交点P和保持架转动轴线5b的直线G夹成30°范围内的角度α。沿保持架转动轴线5b的方向观察，每个基本上呈矩形的保持架兜孔5a在其四个保持架兜孔角部的区域内分别具有凸出部8。由此，呈圆柱形的滚动体4的边缘不再与保持架5接触并且使磨损最小化。
图3以俯视图示出了根据图1的推力轴承1的第二种保持架5。与图1或图2中相同的附图标记标注了相同的元件。为了提高承载能力或者功率密度，各两个相邻布置的保持架兜孔5a彼此错开地且相互连接地布置，其中，两个相互连接的保持架兜孔5a的保持架兜孔纵轴线5c、5c’彼此平行延伸。
图4以俯视图示出了图1的推力轴承1的第三种保持架的截段。与图1或图2中相同的附图标记标注了相同的元件。保持架兜孔5a在其朝向保持架外圆周Ua的侧上在保持架兜孔纵轴线5c的区域内具有接触凸鼻9，以便使滚动体4与保持架5之间的磨损在区域内最小化。在此，接触凸鼻9点状地压靠呈圆柱形的滚动体4的端侧并且因此使接触摩擦最小化。但是，接触凸鼻也可以在替选的、在此未图示出的实施方式中建立与滚动体的线状的接触。此外，也可以存在有多个接触凸鼻，这些接触凸鼻一方面可以构成相对滚动体的点状接触，另一方面也可以构成线状接触。这种突起部或者接触凸鼻也可以存在于保持架兜孔的一个或两个纵侧上。
图5以剖图示出了具有金属铠装10的由塑料制成的第四种保持架5，该保持架保持滚动体4。在此，金属铠装10由集成在以塑料制成的保持架5中的金属部分构成。在此，金属铠装可以通常在滚动体的一个或两个端侧上支撑滚动体。
图6以剖图示出了具有金属铠装10’的由塑料制成的第五种保持架5，该保持架保持滚动体4。在此，金属铠装10’由集成在以塑料制成的保持架5中的金属环构成。保持架5由此被加固在保持架内圆周Ui和/或保持架外圆周Ua上(参照图2)，并且滚动体4的位置沿纵向方向被固定。
图7以三维视图示出了具有滚动体4的根据图2的第一种保持架5。与图1或图2中相同的附图标记标注了相同的元件。
图8以纵剖面示出了转向节轴承装置100。在此，转向节轴承装置100包括转向节主销11，该转向节主销11被容纳在轴卡爪12中并且通过销钉13全面地固定，其中，转向节主销11在其两个端部上以能枢转的方式支承在轴叉14中。为了承受轴向力，在轴卡爪12与轴叉14之间布置有根据图1和2的推力轴承。此外，在转向节主销11与轴叉14中的孔16之间在朝向轴卡爪12的侧上布置有轴承套筒15，该轴承套筒具有形式为滚针的滚动体17。在转向节主销11的端部上布置有轴承衬套18，该轴承衬套具有形式为滚针的另外的滚动体17’。
图9以纵剖图且以三维视图示出了具有根据图1和2的推力轴承1的转向节支承部。与图1与图2中相同的附图标记标注了相同的元件。密封件6、7被用于使转向节支承部相对于在此未图示出的转向节主销密封。密封件6’被用于使推力轴承1相对于轴承套筒15径向密封，在轴承套筒中布置有形式为滚针的两列滚动体17、17’。
附图标记列表
1 推力轴承
2 第一滚动垫圈
2a 第一滚道
3 第二滚动垫圈
3a 第二滚道
4 滚动体
5、5’ 保持架
5a 保持架兜孔
5b 保持架转动轴线
5c、5c’ 保持架兜孔纵轴线
6、6’ 密封环
7 密封环
8 凸出部
9 接触凸鼻
10、10’ 金属铠装
11 转向节主销
12 轴卡爪
13 销钉
14 轴叉
15 轴承套筒
16 孔
17、17’ 滚动体
18 轴承衬套
100 转向节轴承装置
Ui 保持架内圆周
Ua 保持架外圆周
P 交点
G 直线
α 角度

Claims (10)

1.一种推力轴承(1)，所述推力轴承包括具有第一滚道(2a)的第一滚动垫圈(2)、具有第二滚道(3a)的第二滚动垫圈(3)、布置在所述第一滚道(2a)与所述第二滚道(3a)之间的多个呈圆柱形或筒形的滚动体(4)、以及呈环形的保持架(5)，所述保持架具有保持架转动轴线(5b)、保持架内圆周(Ui)并包括用于容纳所述滚动体(4)的保持架兜孔(5a)，其特征在于，沿所述保持架转动轴线(5b)的方向观察，
-每个保持架兜孔(5a)的周边基本上随着所述滚动体(4)的轮廓呈矩形地构成，
-每个保持架兜孔(5a)具有保持架兜孔纵轴线(5c、5c’)，所述保持架兜孔纵轴线在交点(P)处与所述保持架内圆周(Ui)相交，以及
-每个保持架兜孔纵轴线(5c、5c’)与延伸穿过所述交点(P)和所述保持架转动轴线(5b)的直线(G)夹成1°至85°范围内的角度α。
2.根据权利要求1所述的推力轴承(1)，其特征在于，每个保持架兜孔纵轴线(5c、5c’)与延伸穿过交点(P)和保持架转动轴线(5b)的直线(G)夹成5°至60°范围内的角度α。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的推力轴承(1)，其特征在于，沿所述保持架转动轴线(5b)的方向观察，每个基本上呈矩形的保持架兜孔(5a)在其四个保持架兜孔角部的区域内分别具有凸出部和倒圆部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的推力轴承(1)，其特征在于，各两个相邻布置的保持架兜孔(5a)彼此错开地且相互连接地布置，其中，两个相互连接的保持架兜孔(5a)的保持架兜孔纵轴线(5c、5c’)彼此平行延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的推力轴承(1)，其特征在于，每个保持架兜孔(5a)具有至少一个指向滚动体的方向的突起部，所述突起部构成保持架(5)与滚动体(4)之间的点状或线状接触。
6.根据权利要求5所述的推力轴承(1)，其特征在于，每个保持架兜孔(5a)在其朝向保持架外圆周(Ua)的侧上在所述保持架兜孔纵轴线(5c、5c’)的区域内具有形式为接触凸鼻(9)的突起部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的推力轴承(1)，其特征在于，所述保持架(5)由塑料形成。
8.根据权利要求7所述的推力轴承(1)，其特征在于，由塑料制成的保持架(5)具有金属铠装(10、10’)。
9.一种转向节轴承装置(100)，所述转向节装置包括转向节主销(11)和根据权利要求1至8中任一项所述的推力轴承(1)。
10.根据权利要求9所述的转向节轴承装置(100)在载重车辆和小客车中的应用。
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