CN110645263B - 球轴承、摩擦扭矩测量单元和试验台 - Google Patents

球轴承、摩擦扭矩测量单元和试验台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轴承(35、36)，包括：第一圈(36‑2)，其设置有第一轴承滚道(36‑5)，第一轴承滚道由凹入环形槽形成；第二圈(36‑3)，其设置有第二轴承滚道(36‑7)，第二轴承滚道由圆柱表面形成，这两个圈(36‑2、36‑3)是同心的并且绕着中心轴线(X33)相对旋转；和一列球(36‑1)，其在径向上安装在所述第一轴承滚道与所述第二轴承滚道(36‑5、36‑7)之间。本发明还涉及一种旋转设备(2)在载荷下的摩擦扭矩的测量单元(12)以及涉及一种设置有该测量单元(12)的试验台(1)。

Description

球轴承、摩擦扭矩测量单元和试验台
技术领域
本发明涉及球轴承的领域，更具体地说涉及在测量载荷下摩擦扭矩的单元中的使用。本发明还涉及试验台的领域，更具体地说涉及被设计用于测量旋转设备(尤其是机动车辆用的止动块设备)的摩擦扭矩的试验台的领域。
背景技术
众所周知，机动车辆悬架系统包括支撑轮轴和车辆车轮的支柱。止动块(/缓冲止动块)(bump stop)布置在支柱的上部、在车轮和地的相对侧、位于悬架弹簧与固定于车辆的车身(body)的上构件之间。弹簧绕着减震活塞杆布置，减震活塞杆的端部能够固定于车辆的车身。
止动块包括轴承、下弹簧保持件、上弹簧保持件和布置在(两)弹簧保持件之间的至少一个垫片密封件(gasket seal)。止动块的不同组成元件可以由塑料材料制成，弹簧保持件能够被刚性插入件加强(尤其是由金属制成)以增大其机械强度。上弹簧保持件介于轴承的上圈与上构件之间，而下弹簧保持件介于轴承的下圈与悬架弹簧之间。因此，止动块能够在悬架弹簧与车辆的车身之间传递轴向力，同时允许轴承的圈之间的相对角运动。
止动块的中心轴线和具有弹簧的支柱的中心轴线可以相对于彼此倾斜，轴线的相对倾斜度可以在5°至10°之间。因此，止动块受到作为结果的径向力。
除了在机械强度和密封方面的性能之外，止动块的质量(/品质)的关键因素是其在载荷(/负载)下(的)摩擦扭矩。重要的是确定止动块的这种机械特性，这是因为除了驾驶舒适性之外，其对止动块将被安装于的机动车辆的悬架性能有影响。已经开发了被设计用于测量止动块的载荷下摩擦扭矩的试验台，以便优化其结构、材料和设计。这些试验台必须提供与应用状况接近的试验状况(/条件)。
众所周知，用于测量止动块的载荷下摩擦扭矩的试验台包括管状套筒，管状套筒设置有圆柱形孔，两个止动块从顶部到尾部地在孔中安装，止动块中的每一者安装在孔的轴向端中的一者处。止动块的固定的弹簧保持件中的每一者被在孔中阻挡。止动块的可旋转运动的弹簧保持件通过轴旋转地连接，所述轴在止动块上施加载荷。该孔绕着下面这样的中心轴线延伸：该中心轴线相对于水平面倾斜了在止动块中的每一者与模拟支柱的轴之间的相对倾斜度的角度特性(/特征)。绕着中心轴线的旋转振荡的运动通过马达施加于轴，所述运动被传递到被试验的两个止动块。
因此，这种试验台使得能够在与应用状况接近的振荡运动、倾斜、轴向载荷和径向载荷(由所限定的倾斜度和所施加的轴向载荷而产生)的状况下试验止动块。试验台还设置有用于确定由两个止动块的振荡而产生的摩擦扭矩的至少一个摩擦扭矩传感器。用于测量摩擦扭矩的两个相关联的止动块可以相同或不同，其中一个止动块在试验中而另一个止动块具有已知的特性。
在这种试验台中试验的止动块的摩擦扭矩受到止动块所受的载荷明显影响。而且，该问题出现不仅用于表征止动块在载荷下的摩擦扭矩，而且还用于表征在具有载荷下应用状况的任何旋转设备。因此，希望提供一种具有用于测量载荷下的摩擦扭矩的单元的试验台，其确保可靠且可重复的测量。
此外，任何旋转和在轴向载荷下的系统，特别是用在机动车辆中或在试验台中试验的止动块，而且还有其它型式的轴承，诸如离合器轴承/离合器释放轴承，都受到其在载荷位置与非载荷位置之间位置移动的问题。该旋转系统可以联接于旋转轴并且被在轴向上加载(/载荷)。该轴通常安装在固定的壳体(/座)(housing)中，至少一个轴承介于轴与壳体之间，以便支撑所述轴的旋转运动。
在这种类型的应用中，轴承包括：内圈，其固定于轴，轴承滚道由凹入(的)槽形成；外圈，其安装在壳体中并且轴承滚道由凹入的槽形成；和至少一列球，其圈的轴承滚道之间以支撑圈相对旋转。已知的是，将轴承的外圈(可)自由调整地安装在固定壳体中，以允许轴承伴随轴的轴向移位。
然而，圈可能最终处于非优化的相对位置，特别是在径向平面上未对中。球与轴承滚道之间的接触可以成一角度，因此轴向载荷的一部分能够从轴传递到轴承。此外，轴承可能产生额外的摩擦扭矩，从而影响轴的旋转扭矩并进而影响旋转系统的旋转扭矩。因此，希望提供一种适用于针对旋转系统和在轴向载荷下的应用的轴承，特别是具有用于测量载荷下的摩擦扭矩的单元的试验台。
发明内容
本发明的目的是提供一种球轴承，其能够在没有前述缺点的情况下支撑旋转且在载荷下的设备，其能够尤其用于测量旋转设备(例如止动块)在载荷下的摩擦扭矩的单元，其能够再现应用状况，其能够适于任何型式的旋转设备，并且其提供了可靠且可重复的测量。
本发明涉及一种球轴承，包括：第一圈，其设置有第一轴承滚道；第二圈，其设置有第二轴承滚道，这两个圈是同心的并且绕着中心轴线相对旋转；和一列球，其在径向上安装在所述第一轴承滚道与所述第二轴承滚道之间。
根据本发明，所述第一轴承滚道是凹入(的)环形槽(concave annular groove)，其形成在所述第一圈的表面上，所述第二轴承滚道为所述第二圈的圆柱(形)表面。
借助于本发明，第一圈的轴向运动驱动球，其中所述球被容纳在形成第一轴承滚道的槽中，所述球在形成第二圈的第二轴承滚道的圆柱表面上轴向滑动。无论第一圈和第二圈之间的相对径向位置如何，球与圈之间的轴承(/支承)(bearing)都被优化而不产生额外的摩擦扭矩。
根据球轴承的另外特征，这些特征是有利但非强制性的，被单独考虑或组合考虑：
-轴承包括保持架，以便在周向上支撑所述球。
-所述第一圈为内圈，所述内圈设置有孔和外圆柱表面，所述第一轴承滚道为在所述外圆柱表面上形成的凹入(的)环形槽，所述第二圈为外圈，所述外圈设置有外表面和圆柱(形)内孔，所述第二轴承滚道由所述圆柱(形)内孔形成。
-所述第一圈为内圈，所述内圈设置有孔和外圆柱表面，所述第一轴承滚道由所述外圆柱表面形成，所述第二圈为内圈，所述内圈设置有外表面和圆柱(形)内孔，所述第二轴承滚道为凹入(的)环形槽，所述凹入(的)环形槽形成在所述圆柱(形)内孔上。
-所述内圈是旋转的。
-所述外圈是非旋转的。
根据另一特征，本发明涉及一种用于测量旋转设备在载荷下的摩擦扭矩的单元，包括扭矩传感器。
所述测量单元包括轴，其第一端被设计成联接于所述旋转设备。测量设备包括管状壳体，其具有中心孔并固定于板的表面，所述轴穿过所述板并延伸到所述壳体的孔中。
测量单元还包括根据前述实施方式中的任一项所述的至少一个轴承，其介于所述壳体的孔与所述轴之间，以便支撑所述轴旋转运动。所述轴承包括：内圈，其固定地安装在所述轴上；外圈，其固定地安装在所述轴上；和一列球，其布置在第一轴承滚道与第二轴承滚道之间，其中所述第一轴承滚道设置在这两个圈中的一者上，并且由形成在表面上的凹入环形槽构成，所述第二轴承滚道设置在另一圈上，并且由圆柱表面构成。
测量单元包括测量板，其布置在所述壳体中，所述测量板具有第一表面，所述第一表面借助于十字接头(Oldham joint)联接于所述轴的第二端使得所述轴仅向所述测量板传递扭矩，所述测量板和所述轴具有与所述十字接头对应的形状，所述测量板具有与所述扭矩传感器配合的第二表面。停止件介于所述轴的第二端与所述测量板的第一表面之间，所述停止件包括：第一圈，其固定于所述测量板的第一表面；第二圈，其固定于所述轴的第二端；和至少一列滚动元件，其介于所述圈之间，所述列的滚动元件在径向上包围所述十字接头。
如此测量单元的旋转且在载荷下的轴被根据本发明的球轴承支撑。当轴未在载荷下时，球轴承的组成部件各自处于提供轴的旋转的给定位置。当轴处于载荷状况下时，所述轴在轴向上移位。轴承的内圈跟随该轴向移位，外圈在壳体内保持静止。在轴承的圈的相对轴向移位期间，球在第二轴承滚道的圆柱(形)表面上轴向滑动，所述球在轴向上保持在第一中空轴承滚道中并且在轴向上相对于第二圆柱(形)轴承滚道自由。借助于本发明，轴承不产生额外的摩擦扭矩，由测量单元测量的扭矩是旋转设备的扭矩。而且，轴向载荷的残余部分(residual part)不会传递到轴承。
根据测量单元的另外特征，这些特征是有利但非强制性的，被单独考虑或组合考虑：
-测量板的第二表面包括突出部分，该突出部分联接于扭矩传感器。
-壳体包括自由端，该自由端位于轴的对面并且被盖关闭。
-扭矩传感器还设置有用于测量载荷的装置。
-测量单元包括在盖与壳体之间的临时联接装置，盖与扭矩传感器接触。
-临时联接装置包括至少一个螺丝，该螺丝在盖和壳体的相应的孔中延伸。
-测量单元包括在测量板和壳体之间的临时联接装置，从而使测量板固定于壳体。
-测量板包括至少一个径向突出部分，该部分能够与临时联接装置和壳体配合。
-壳体包括至少一个窗口，测量板的至少一个径向突出部分容纳在该窗口中。
-临时联接装置包括至少一个螺丝，该螺丝在测量板和壳体的相应的孔中延伸。
根据另一个特征，本发明还涉及一种用于测量旋转设备的摩擦扭矩的测试台，包括：固定的第一板；第二板，其能够平移运动并且能够更靠近或远离所述第一板移动，使得能够向所述旋转设备施加轴向载荷；试验室，其被限定在所述板之间；驱动装置，其固定于所述第一板；测量单元，其固定于所述第二板；以及，根据本发明的前述实施方式中的任一项，第一支架，其旋转地联接于所述驱动装置；和第二支架，其联接于所述测量单元，所述第一支架被设计成固定于旋转设备的能够旋转运动的第一元件，所述旋转设备布置在所述试验室中，所述第二支架被设计成固定于所述旋转设备的第二元件。
附图说明
通过阅读借助于非限制性示例提供的以下说明，本发明将被更清楚地理解。
参照附图进行说明，在附图中：
-图1是设置有根据本发明的测量单元的止动块设备用的试验台的前视图；
-图2是图1的试验台的立体侧视图；
-图3是图1的试验台中的止动块设备的根据轴向截面的详细视图；
-图4是图1的试验台用的驱动装置的立体详细视图；
-图5是图1的试验台的测量单元的I-I轴向截面的详细视图；
-图6是图5的测量单元的第一构造的II-II轴向截面的详细视图；
-图7是图5的测量单元的第二构造的II-II轴向截面的详细视图；以及
-图8是图5的测量单元的轴承的轴向截面的视图。
具体实施方式
图1和图2示出了试验台(/测试台)(test bench)，其具有总体标记1，用于测量旋转设备2(在本情况下为止动块(bump stop))的摩擦扭矩。出于使说明书和附图清楚的原因，试验台1未被图示出支撑所述试验台并将它固定于地面(ground)的固定底架(/静止底架)(stationary chassis)。
试验台1包括第一下板3(/下方的第一板3)，该第一板3在水平面上延伸、是固定的(/静止的)(stationary)并紧固于(fixed to)试验台1的底架。
试验台1包括第二板4。该第二板4在与第一板3平行的水平面上延伸，并且能够相对于第一板3平移运动。
试验台1包括四个管状引导件5，这些管状引导件5固定于第一板3以及固定于第三上板(/上方的第三板)7，第三上板7同样固定和紧固于底架。管状引导件5各自沿着与板3、4和7垂直的轴线在固定的第一下板3与固定的第三上板7之间延伸。管状引导件5穿过可运动的第二板4，并且各自形成所述板4的平移运动用的引导件(/引导)。
试验台1还包括运动传动机构(mechanism for the transmission of movement)6，在本情况下是已知的螺丝型式(/丝杠型式)8，其确保第二板4的平移运动。有利的是，传动机构6紧固(fastened)于第三板7。第二板4能够在第一板3与第三板7之间平移运动。
试验台1包括在固定的第一板3与能够平移运动的第二板4之间限定(出)的试验室(/测试室)(test chamber)9。被设计用于在试验台中试验(/测试)的止动块2被容纳在所述试验室9中。
第二板4能够平移运动，以便将轴向载荷(/负载)施加到在试验台1中试验的止动块2，这将在下面更详细地解释。第二板4在试验期间保持固定(/静止)，仅被设定为在配置和调整试验状况(/测试条件)(test conditions)的阶段期间平移运动。
有利的是，第一板3和第二板4各自在其(位于)试验室9中的内表面上分别具有一层绝热材料(/绝热材料层)3-1、4-1。
根据一种变型(未图示出)，试验台1包括这样的支撑底架：支撑底架的侧向壁在其(位于)试验室9中的内表面上同样被绝热材料层覆盖。如此试验室9是绝热的(/热绝缘的)。有利的是，试验台还可以包括用于在试验室9内部进行温度调控(regulation)的装置(未示出)，以使得调控试验的温度以便再现(reproduce)应用状况。还可以设置用于监测试验室9中的湿度(/湿度学/湿度测定)(hygrometry)的装置(means)。
试验台1包括：驱动装置10，其固定于固定的第一下板3；和第一下支架(support)11，其旋转地(/可转动地)(in rotation)联接于驱动装置10。试验台1还包括：测量单元12，其固定于能够平移运动的第二上板4；和第二上支架13，其联接于测量单元12。被设计用于在试验台1中试验的止动块2在一侧联接于第一支架11、在另一侧联接于第二支架13。
图3示出了安装在试验台1的试验室中的止动块(bump stop)2。这里，在本实施方式中示出的止动块2是麦弗逊悬架轴承单元(MacPherson suspension bearing unit)或MSBU式。
止动块2包括：单个倾斜接触(的)轴承14、可旋转运动的下弹簧保持件(lowerspringretainer)15、和上弹簧保持件16。止动块2及其组成元件总体上具有关于中心轴线X2圆形对称形状。弹簧保持件15和弹簧保持件16相对于彼此限定出内部壳体(/内部收容部)(internal housing)，轴承14被容纳在该内部壳体中。有利的是，止动块2可以包括外和/或内密封装置，以便提供轴承对外部污染的密封。
在本实施方式中，轴承14包括：内圈；外圈；还有一列滚动元件(在本情况下为球)，滚动元件倾斜接触并布置在所述圈之间(未标记出)。轴承14优选是倾斜接触的，以便在使用时限制(limit)止动块2上的内力(internal forces)和摩擦。
下弹簧保持件15能够绕着轴线X2并相对于上弹簧保持件16旋转运动。下弹簧保持件15是环形的，并且包括中央管状部分和从该管状部分向外延伸的径向部分。下弹簧保持件15在第一上轴向侧形成滚动轴承用的下支架(support)，并且在第二下轴向侧形成能够与车辆的支柱弹簧(strut spring)配合的支架。
在所示的实施方式中，试验台1的第一下支架11包括支撑柱(/支撑杆)(supportrod)17，支撑柱17沿着相对于止动块2的轴线X2沿着角度A17倾斜的轴线X17延伸。支撑柱17包括：第一下端(end)17-1，其联接于驱动装置10(其将在下面描述)；和第二上端17-2，其设置有第一适配装置18，第一适配装置18的形状与下弹簧保持件15的下表面一致。支撑柱17的第一适配装置18使得能够再现机动车辆的支柱弹簧的结构和机械特征。第一适配装置18通过至少一个紧固螺丝19紧固于支撑柱17。如此，第一适配装置18可以容易地安装在支撑柱17上或从支撑柱17移除，尤其是当被替换为具有(适于另外的被试验止动块的)不同形状的第一适配装置时(发生这种情况)。
作为另一种选择，支撑柱可以由支柱代替，该支柱在其第二端设置有弹簧，所述弹簧被设计用于支承抵靠(bear against)止动块的第一弹簧保持件的轴承表面。
上弹簧保持件16绕着轴线X2呈环形并形成轴承14用的上支撑件。上弹簧保持件16通常固定(/静止)在机动车辆的悬架设备中，所述上弹簧保持件16固定于车辆的底架(chassis)。止动块2(以如下方式)安装在试验台1中，使得上弹簧保持件16不固定，并可以传递由下弹簧保持件15的旋转振荡运动(/转动摆动运动)(rotatingoscillatingmovement)产生的摩擦扭矩。
在所示的实施方式中，试验台1的第二上支架13包括轴20，轴20设置有第一下端20-1，第一下端20-1联接于止动块2的上弹簧保持件16，以及设置有第二上端20-2，该第二上端20-2联接于测量单元12，这将在下面说明。第二支架13还包括固定于上弹簧保持件16的第二适配元件21，所述第二适配元件21通过枢轴连接部(/枢轴连接)(pivotconnection)22联接于轴20的第一端20-1。因此，轴20与止动块2之间的联接能够适用于任何型式的被试验的止动块和支撑柱17的倾斜(/倾斜度)。
有利的是，第二适配元件21可以包括：下部21-1，其固定于上弹簧保持件16；和上部21-2，其通过枢轴连接部22联接于轴20的第一端20-1，这两个部21-1和21-2通过紧固螺丝21-3而彼此固定。因此，第二适配装置21的下部21-1可以容易地安装在上部21-2上或从上部21-2移除，进而容易地安装在轴20上或从轴20移除，尤其是当被替换为具有(适于另外的被试验止动块的)不同形状的第二适配装置时(发生这种情况)。
作为另一种选择，止动块可以具有不同的结构设计，根据本发明的试验台1适用于接纳(/容纳)和试验任何型式的止动块。更具体地说，所足够的是，为支撑柱17的第二端17-2提供具有下弹簧保持件的第一适配元件和/或为轴20的第一端20-1提供具有上弹簧保持件的第二适配元件，所述弹簧保持件能够联接于待试验的止动块的这些元件。
第一下支架11转动联接于驱动装置10。第一支架11包括支撑柱17，支撑柱17具有联接于驱动装置10的第一端17-1，这如图4所示。
第一支架11包括引导件(guide)23，支撑柱17的第一端17-1通过具有枢轴连接部25的联接元件24而联接于引导件23。引导件23包括两个横向轨道23-1和23-2，联接元件24包括能够与所述轨道23-1、23-2配合的突出部分。在联接元件24被定位在引导件23的轨道23-1、23-2上时(/后)(Once)，就通过紧固装置(未示出)(例如螺丝)、夹紧装置或任何其它临时的紧固装置将联接元件24固定在该期望位置。如此，柱17被联接于引导件23，使得能够一方面(for the one part)相对于止动块2另一方面相对于引导件23限定柱17的倾斜角度。
第一支架11还包括(可)旋转地联接于驱动装置10的支撑板26。引导件23通过任何合适的装置(例如紧固螺丝)紧固于支撑板26，使得与支撑板26一起运动。如此，柱17借助于联接元件24联接于驱动装置10，联接元件24安装在引导件23上，使得能够确保所述柱17和支撑板26倾斜。
第一支架11的组件安装在试验台的固定(/静止)下板3上。支撑板26借助于穿过设置在所述板3中的开口的轴(未图示出)被驱动装置10驱动。
驱动装置10在图1中示出，驱动装置10包括马达27，马达27使(sets)驱动板28绕着旋转轴线X28旋转。连接杆29设置有第一端和第二端，其中该第一端通过枢轴连接部30联接于所述驱动板28、该第二端通过枢轴连接部31联接于曲柄32的第一端。所述曲柄32具有第二端，其中该第二端借助于穿过下板3的轴(未图示出)(可)旋转(地)联接于第一支架11的支撑板26。
在本发明的本实施方式中，驱动装置10为已知的杆-曲柄的型式，并使得能够将旋转运动转换成绕着轴线的振荡运动(/摆动运动)(oscillating movement)。曲柄30将该振荡运动传递到支撑板26、并通过连续连接传递到具有联接元件24的引导件23、传递到具有第一适配装置18的支撑柱17、最后传递到在试验台1中试验的止动块2的下弹簧保持件15。具有这种驱动装置10的试验台1使得能够再现所试验的止动块2在应用状况下经历的运动。
在与止动块2的下弹簧保持件15联接的驱动装置10的相对侧，试验台1包括与所述止动块2的上弹簧保持件16联接的测量单元12。
更具体地说，上弹簧保持件16借助于第二支架13联接于测量单元12，第二支架13包括联接于轴20的第一端20-1的第二适配装置21。测量单元12在根据第一安装构造的图5和图6以及在根据第二安装构造的图7中示出。
测量单元12包括管状壳体(/管状套管)(tubular housing)33，管状壳体33具有沿着中心轴线X33延伸的中心孔33-1并且紧固于能够平移运动的第二板4的外表面。有利的是，壳体(housing)33包括径向边缘33-2，多个紧固螺丝34穿过贯穿所述边缘33-2形成的开口，以便被固定于形成在第二板4中的相应开口。
第二板4还设置有供轴20穿过的孔4-2，所述轴20沿着与中心轴线X33重合的轴线X20在壳体33的孔33-1中延伸。因此，轴20能够使(在一侧的)试验室9内的止动块2联接于(在相对侧的)(在试验室9外的)安装在第二板4上的测量单元12。
两个轴承35、36介于壳体33的孔33-1与轴20之间，以便支撑所述轴20的旋转运动。在本实施方式中，轴承35、36是相同的，下文将仅描述轴承36(在图8中详细图示出)。
轴承36包括：内圈33-2和外圈33-3，这两圈同心并绕着壳体33的孔33-1的中心轴线X33相对转动；以及一列球36-1，其在径向上布置在两圈之间。
轴20包括阶梯状外表面20-3，轴承36的内圈所安装于的圆柱形表面形成有比轴的(具有较大直径外表面的)中间部小的直径。内圈36-2包括圆柱形孔36-4，圆柱形孔36-4以夹紧的方式安装在轴20的外表面20-3的圆柱(形)部分上。因而轴20具有阶梯状外表面20-3，这允许更简便地安装轴承35、36。肩部被形成于轴20的周缘(periphery)，以便提供轴承35、36的内圈的轴向保持。两个保持环(/支撑环)(support rings)37、38固定地安装在轴20上，以便在轴向上阻挡轴承35、36的内圈。尤其是，保持环38绕着轴20的第二端20-2安装。
有利的是，环37由绝热材料(/热绝缘材料)形成，以避免试验室9与测量单元12之间通过轴20的热桥。
壳体33的孔33-1为大致圆柱形。外圈36-3包括圆柱形外表面36-8，其以夹紧的方式安装在壳体33的孔33-1中。有利的是壳体33-1包括下肩部，以为轴承35的外圈提供下轴向保持。中间间隔件46在轴向上安装在轴承35与36之间，以便为轴承35的外圈提供上轴向支撑和为轴承36的外圈36-3提供下轴向支撑。支撑环47固定地安装在壳体33的孔33-1中，以便为轴承36的外圈36-3提供上轴向支撑。
内圈36-2包括圆柱形外表面36-6，该外表面36-6设有凹入(的)环形槽36-5，环形槽36-5形成容纳球36-1的内轴承滚道。外圈36-3包括形成外轴承滚道的圆柱(形)孔36-7，球36-1与该外轴承滚道径向接触。内圈36-2和外圈36-3绕着中心轴线X33的相对旋转由球36-1与内轴承滚道36-5和外轴承滚道36-7之间的轴承接触提供。
在图示的实施方式中，内圈36-3是固态的(solid)，即利用由金属管、棒、锻件或层压坯料去除材料通过机加工或成型得到。外圈36-2可以通过由金属管切出和研磨而形成，以便调整几何公差。
有利的是，轴承36还设置有环形保持架36-9，该环形保持架36-9设置有多个容纳球36-1的凹部。因此，该列的球36-1被周向地支撑并且有利的是均匀地间隔开，以使载荷均匀。
由于一方面支撑柱17相对于止动块2的下弹簧保持件15倾斜，并且另一方面由于能够平移运动的第二板4对止动块2施加轴向载荷，因此在止动块2中(特别是在上弹簧保持件16上)产生径向载荷。由上弹簧保持件16施加于轴20的径向载荷借助于轴承35、36传递到固定于第二板4的壳体33。该布置构成了用于过滤径向载荷的装置，使得它们(/径向载荷)不影响测量单元12中的摩擦扭矩的测量。
测量单元12还包括布置在壳体33中的测量板39。
测量板39具有下表面，该下表面通过十字接头(/欧氏接头)(Oldham joint)40联接于轴20的第二端20-2，使得轴20仅向所述测量板39传递扭矩。十字接头是现有技术公知的，所述测量板39和轴20具有与十字接头40相对应的形状。更具体地说，测量板39的下表面包括在第一轴向平面中延伸的突出部分39-1，轴20的第二端20-2包括在与第一轴向平面垂直的第二轴向平面中延伸的突出部分20-4，十字接头40在其上表面包括接纳测量板39的突出部分39-1的通道、在其下表面包括接纳轴20的突出部分20-4的通道。当下弹簧保持件15以振荡运动旋转时由止动块2的上弹簧保持件16传递的摩擦扭矩被传递到轴20，然后借助于十字接头40传递到测量板39。
测量板39在与联接于十字接头40的下表面相反的一侧具有上表面，该上表面与扭矩传感器41配合。测量板39的上表面包括通过多个紧固螺丝联接于扭矩传感器41的突出部分39-3。
具有球的停止件(stop)42在轴向上介于测量板39与轴20之间。
停止件42包括上圈，该上圈通过紧固螺丝固定于测量板39的下表面。停止件42在径向上包围(/环绕)十字接头40。停止件42包括下圈，该下圈固定于轴20的第二端20-2，更具体地说，固定于安装在轴20的端(/端部)20-2处的保持环38。一列滚动元件(在本情况下为球)在轴向上介于上圈与下圈之间，以使得形成停止件42，停止件42的圈在平行的径向平面中(旋转)且绕着轴线X33旋转。停止件42使得能够在轴20与测量板39之间传递轴向载荷。
图6示出了试验台1(特别是测量单元12)的安装和操作的第一构造。
壳体33包括自由端，该自由端位于轴20的相对侧并且被盖43关闭，盖43与扭矩传感器41以及(与)壳体33的上边缘接触。壳体33和盖43通过紧固螺丝44彼此固定，其中紧固螺丝44紧固在穿过壳体33的上边缘和盖43形成的开口中。
因此，第二板4可以通过固定在壳体33上的盖43而在止动块2上施加轴向载荷。轴向载荷从第二板4连续地传递到壳体33、到盖43、到扭矩传感器41、到测量板39、(借助于具有球的停止件42)到轴20，然后经由第二支架13(传递)到止动块2的上弹簧保持件16。此外，轴承35、36被自由地安装在壳体中，使得不与轴向载荷干涉。
而且，与将在下面说明的图7所示的测量单元12的第二安装构造相反，测量板39与壳体33彼此脱开(detached)，紧固螺丝42已被移除。因此，测量板39在借助于十字接头40由轴20传递的摩擦扭矩的作用下自由变形。
如此，扭矩传感器41被联接于止动块2。驱动装置10借助于第一支架11向止动块2的下弹簧保持件15施加摆动旋转运动。在下弹簧保持件15与上弹簧保持件16之间产生摩擦扭矩。该摩擦扭矩从上弹簧保持件16传递到第二支架13(特别是传递到轴20)，然后通过十字接头传递到测量板39。因此，扭矩传感器41通过测量板39测量摩擦扭矩。
有利的是，扭矩传感器41还可以设置有载荷测量装置。
图7示出了试验台1(特别是测量单元12)的安装和操作的第二构造。
测量板39包括径向突出部分39-2。壳体33包括窗口(aperture)33-3，测量板39的径向突出部分39-2被容纳在窗口33-3中。部分39-2轴向地靠在壳体33的径向边缘33-4上。壳体33和测量板39通过紧固螺丝45彼此固定，紧固螺丝45紧固在穿过部分39-2和边缘33-4形成的开口中。
有利的是，测量板39可以包括多个突出部分39-2，壳体33可以包括相同数量的窗口33-3，其具有径向边缘33-4以便与所述部分39-2配合。
在图6所示的测量单元12的第一安装构造中，测量板39与壳体33彼此脱开(detached)。
在测量单元12的该第二安装构造中，测量板39紧固于壳体33，因而紧固于第二板4。第二板4在试验期间保持固定，并且仅被设定为在配置和调整试验状况(/条件)的阶段期间平移运动。因此，在该第二安装构造中测量板39被防止运动。经由十字接头40由轴20传递到测量板39的摩擦扭矩无法被传递到扭矩传感器41。
而且，与图6所示的测量单元12的第一安装构造相反，盖43与壳体33彼此脱开，紧固螺丝44已被移除。
扭矩传感器41不受测量板39的载荷，并且不被构造成执行所述板39的摩擦扭矩的测量。
一方面，第二板4可以经由固定于壳体33的测量板39而在止动块2上施加轴向载荷。轴向载荷从第二板4连续地传递到壳体33、到测量板39、经由具有球的停止件42(传递)到轴20，然后通过第二支架13传递到止动块2的上弹簧保持件16。
另一方面，扭矩传感器41与止动块2分离(uncoupled)。商业上已知的扭矩传感器不适于长时间连续运转。归因于该第二安装构造，能够在止动块2上进行耐久性试验(因此其持续很长一段时间)，而无需使用另一个试验台或者移除测量单元12。仅通过安装/拆除紧固螺丝44、45就大大简化了测量单元12的联接/分离。
在试验台1的测量单元12的第一构造中，轴20被轴向加载(/载荷)。轴承36的内圈在旋转方面以及与轴20在轴向上固定并处于第一轴向位置。在试验台1的测量单元12的第二构造中，轴20没有被轴向加载。在这两种构造之间，轴20轴向偏移，该偏移量为十分之一毫米(或者甚至一毫米)的级别(order)。因而轴承36的内圈位于第二轴向位置，该第二轴向位置相对于当轴20在载荷下时的第一位置轴向偏移。球36-1容纳在形成内圈36-2的内轴承滚道36-5的槽中，因此伴随内圈36-2在第一位置与第二位置之间的轴向移位。外圈36-3在轴向上固定在壳体中，球36-1通过在外圈36-3的孔36-7的圆柱(形)表面上滑动而轴向重新定位。因而在试验台1的两个构造中球36-1提供了对轴承36的内圈36-2和外圈36-3的旋转支撑。
与上述轴承36轴承类似，轴承35的内圈和球也(能)相对于圆柱形外轴承滚道的外圈轴向调节。
因而轴承35、36的性能得到优化，并提供了轴20的旋转支撑，而不会产生额外的摩擦扭矩。扭矩传感器41测量不因轴承36-2、36-3的可能的不对中而间断(uninterrupted)的扭矩。
如此，试验台1可以对于所有型式的止动块(在摆动(/振荡)运动、倾斜、轴向和径向载荷、或者甚至与温度有关的应用状况下)既用于图6所示的第一安装构造中的摩擦扭矩测量也用于图7所示的第二安装构造中的耐久性试验。
特别可能有利的是提供一系列试验，包括先测量止动块2的摩擦扭矩、接下来进行耐久性试验、以及在耐久性试验之后进行摩擦扭矩的最终测量。还可以设想摩擦扭矩的中间测量(/在中间测量摩擦扭矩)(intermediate measurements)。所有这些都可以通过根据本发明的具有两种可能构造的试验台实现，其从一种构造转成(passage)另一种构造使得能够以简便的方式实施。
已经通过止动块设备用的试验台的非限制性示例描述了本发明的测量单元。无需说明的是，根据本发明的测量单元可以在在该应用状况下工作的任何旋转设备在载荷(情况)下或无载荷(情况)下的任何摩擦扭矩测量装置中实施。
已经通过应用于止动块设备的测试台的应用的非限制性示例描述了本发明的球轴承。根据本发明的球轴承可以用于具有旋转系统的任何应用。

Claims (8)

1.一种旋转设备(2)在载荷下的摩擦扭矩的测量单元(12)，包括：
-扭矩传感器(41)，
-轴(20)，其第一端(20-1)被设计成联接于所述旋转设备(2)，
-管状壳体(33)，其具有中心孔(33-1)并固定于板(4)的表面，所述轴(20)穿过所述板(4)并延伸到所述壳体(33)的孔(33-1)中，
-至少一个轴承(35、36)，所述轴承(35、36)包括：第一圈(36-2)，其设置有第一轴承滚道(36-5)；第二圈(36-3)，其设置有第二轴承滚道(36-7)，这两个圈(36-2、36-3)是同心的并且绕着中心轴线(X33)相对旋转；和一列球(36-1)，其在径向上安装在所述第一轴承滚道与所述第二轴承滚道(36-5、36-7)之间，其中，所述第一轴承滚道(36-5)为凹入的环形槽，其形成在所述第一圈(36-2)的表面(36-6)上，所述第二轴承滚道(36-7)为所述第二圈(36-3)的圆柱表面；所述轴承(35、36)介于所述壳体(33)的孔(33-1)与所述轴(20)之间，以便支撑所述轴(20)旋转运动，所述轴承(35、36)包括：内圈(36-2)，其固定地安装在所述轴(20)上；外圈(36-3)，其固定地安装在所述壳体(33)中；和一列球(36-1)，其布置在第一轴承滚道(36-5)与第二轴承滚道(36-7)之间，其中所述第一轴承滚道(36-5)设置在这两个圈中的一者(36-2)上，并且由形成在表面(36-6)上的凹入的环形槽构成，所述第二轴承滚道(36-7)设置在另一圈(36-3)上，并且由圆柱表面构成，
-测量板(39)，其布置在所述壳体(33)中，所述测量板(39)具有第一表面，所述第一表面借助于十字接头(40)联接于所述轴(20)的第二端(20-2)使得所述轴(20)仅向所述测量板(39)传递扭矩，所述测量板(39)和所述轴(20)具有与所述十字接头(40)对应的形状，所述测量板(39)具有与所述扭矩传感器(41)配合的第二表面，和
-停止件(42)，其介于所述轴(20)的第二端(20-2)与所述测量板(39)的第一表面之间，所述停止件(42)包括：第一圈，其固定于所述测量板(39)的第一表面；第二圈，其固定于所述轴(20)的第二端(20-2)；和至少一列滚动元件，其介于所述圈之间，所述列的滚动元件在径向上包围所述十字接头(40)。
2.根据权利要求1所述的测量单元，其特征在于，所述壳体(33)包括：自由端，其位置与所述轴(20)相对并且被盖(43)关闭；和临时联接装置(44)，其位于所述盖(43)与所述壳体(33)之间，所述盖(43)与所述扭矩传感器(41)接触。
3.根据权利要求1或2所述的测量单元，其特征在于，所述测量单元(12)包括在所述测量板(39)与所述壳体(33)之间的临时联接装置，从而所述测量板(39)固定于所述壳体(33)，所述测量板(39)包括至少一个径向突出部分(39-2)，该部分(39-2)能够与所述临时联接装置和所述壳体(33)配合。
4.根据权利要求3所述的测量单元，其特征在于，所述临时联接装置包括至少一个螺丝(45)，所述螺丝(45)在所述测量板(39)和所述壳体(33)的对应孔中延伸。
5.根据权利要求1或2所述的测量单元，其特征在于，保持架(36-9)被设置以便在周向上支撑所述球(36-1)。
6.根据权利要求1或2所述的测量单元，其特征在于，所述第一圈(36-2)为内圈，所述内圈设置有孔(36-4)和外圆柱表面(36-6)，所述第一轴承滚道(36-5)为在所述外圆柱表面(36-6)上形成的凹入的环形槽，所述第二圈(36-3)为外圈，所述外圈设置有外表面(36-8)和圆柱内孔(36-7)，所述第二轴承滚道由所述圆柱内孔(36-7)形成。
7.根据权利要求1或2所述的测量单元，其特征在于，所述第一圈为外圈，所述外圈设置有外表面和圆柱内孔，所述第一轴承滚道为在所述圆柱内孔上形成的凹入的环形槽，所述第二圈为内圈，所述内圈设置有孔和外圆柱表面，所述第二轴承滚道由所述外圆柱表面形成。
8.一种用于测量旋转设备(2)的摩擦扭矩的试验台(1)，包括：
-固定的第一板(3)，
-第二板(4)，其能够平移运动并且能够更靠近或远离所述第一板(3)移动，使得能够向所述旋转设备(2)施加轴向载荷，
-试验室(9)，其被限定在所述第一板(3)与所述第二板(4)之间，
-驱动装置(10)，其固定于所述第一板(3)，
-根据权利要求1至7中的任一项所述的测量单元(12)，所述测量单元(12)固定于所述第二板(4)，
-第一支架(11)，其旋转地联接于所述驱动装置(10)，所述第一支架(11)被设计成固定于旋转设备(2)的第一元件(15)，其中所述第一元件(15)能够旋转运动，所述旋转设备(2)布置在所述试验室(9)中，和
-第二支架(13)，其联接于所述测量单元(12)，所述第二支架(13)被设计成固定于所述旋转设备(2)的第二元件(16)。
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