CN1448641A - 滚柱轴承的供油装置 - Google Patents

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Abstract

即使在滚柱轴承的外圈和内圈同步转动的情况下，滚柱元件与内圈之间的接触部位的磨损被防止。在滚柱轴承(9)的供油装置中，其中多个滚柱元件(23)在轴向上，在外圈(21)和内圈(23)之间被布置成若干排，对于各排所述滚柱元件(23)，所述内圈被分隔开，并且一个环形隔片(40)被放置在此隔开的位置，所述内圈(22)和所述隔片(40)被安装到一个转动轴(3)上，一个周向槽(31)被设置在所述隔片(40)的内周部分，在所述转动轴(3)上设置有与所述周向槽(31)连通的供油孔(30)，一个供油通道(47)被设置在所述隔片(40)上，该供油通道包括一个开口进入到所述周向槽(31)的入口(48)，和在角部开口的出口(51)，所述角部在所述隔片(40)的轴向的至少一侧。由于供油通道(47)的出口(51)开口在紧邻各排滚柱元件(23)与内圈(22)的接触部位，因此大量的油被分配到这些接触部位，因此能够避免磨损。

Description

滚柱轴承的供油装置
技术领域
本发明涉及一种滚柱轴承的供油装置，特别是涉及一种适于与汽车手动变速箱的分动器(splitter)部分一起使用的滚柱轴承的供油装置。
背景技术
图5表示一个分动器部分(初级换挡部分)，其大部分被定位在汽车的手动变速箱的输入侧。此变速箱包括一个输入轴1，由该输入轴1传送发动机的驱动，和一个在输入轴1之中的主轴3，其一端自由地可相对转动地同轴地由滚柱轴承2支承。输入轴1由轴承5可自由转动地支承在变速箱4中。一个副轴6与输入轴1和主轴3平行，在输入轴1和主轴3的下面。副轴6还可自由转动地由变速箱4中的轴承7支承。
一个输入轴8可自由转动地由滚柱轴承8a支承在输入轴1的外周侧。构成第一主齿轮的一个分动器齿轮10被可自由转动地由滚柱轴承9支承在主轴3的轴向的输入侧上的外周侧(图中左手侧)。一个输入副轴齿轮18和分动器副轴齿轮19，它们通常分别与输入齿轮8和分动器齿轮10互相正交啮合，被固定在副轴6上。
一个分动器变速机构11被设置在输入齿轮8和分动器齿轮10之间。该分动器变速机构11包括一个设置在主轴1上的毂12，一个套13通常啮合在并可在毂12的外周部轴向自由地滑动，牙嵌式齿轮14，15分别固定在输入齿轮8和分动器齿轮10上，和同步锥16和17设置在毂12和牙嵌齿轮14和15之间。在套13的内周面上、和毂12的外周面上、同步锥16和17、牙嵌齿轮14和15上设置有花键，使得套13、毂12、同步锥16和17、牙嵌齿轮14和15能够啮合。一个同样的第一变速机构20(只示出了部分)设置在分动器齿轮10的后面(图中右手侧)。
当套13在图中所示位置时，分动器在一个中间的位置(N)；当套13从此位置向前移动(图中左手侧)时，套13与同步锥16和牙嵌齿轮14啮合，使得分动器位于“高位”(H)。相反，当套13向后移动(图中右手侧)时，套13与同步锥17和牙嵌齿轮15啮合，使得分动器位于“低位”(L)。以此方式，分动器能够在三个位置之间变换：H-N-L。在汽车驱动过程中，分动器首先将输入轴1的驱动力拼合到H或L(选择H和L)。在分动器后面有许多的主齿轮和副轴齿轮，在图的外面，并且在这些后面，设置一个区间齿轮(range gear)用于变换H-L。此变速箱是一个多级变速箱，有比通常多的级数(如12级或者16级等)。
但是，因为分动器齿轮10是一个螺旋齿轮或者分动器齿轮10或者该分动器齿轮10依据不同的H或L位置成为驱动侧或者被驱动侧，或者因为当分动器变速机构11和第一变速机构20执行变速时，向分动器齿轮施加轴向推力，支承分动器齿轮10的滚柱轴承9必须能够支承径向载荷和止推轴向载荷。
因此，采用滚柱轴承9，该锥形滚柱轴承包括两排锥形物如图所示对称布置。特别是，滚柱轴承9主要包括一个外圈21，该外圈通过压入等方法安装和固定在分动器齿轮10的内周部分上，内圈22，该内圈通过压入等方法安装和固定在主轴3和滚柱元件23的外周部分上，滚柱元件23，该滚柱元件包括多个锥形滚柱，在各种情况下布置在周向，布置成若干排(在此例中是两排)在外圈21和内圈22之间的轴向。内圈22在轴向被分开，用于各排滚柱元件23(此例中分成为二)，并且一个环形的隔片24被插入到内圈22，22之间，在分开的位置，在轴向的间隔中。该隔片24被松结合地安装在主轴3的外周部分。这些内圈22，22和隔片24的轴向尺寸由止挡件25和主轴3上的较大直径的台阶部事先确定；内圈22，22和隔片24在此位置的轴向间隔可以通过适当地选择若干个在轴向有不同宽度的隔片24来调整。外圈21在轴向由一对挡圈27所限制，并且各排滚柱元件23由相应的保持件28保持。
而且，设置一个供油装置，在下面详细描述，以便润滑滚柱轴承9内侧的接触表面，特别是滚柱元件23和其配对物(内圈22或者外圈21)之间。即在主轴3的内侧设置一个分流孔30，构成一个供油孔，从主轴3的内侧的主油孔29在径向延伸到外侧，主油孔29沿轴3和隔片24在轴向的中心部分设置。此隔片24形成通道形横截面，在径向内侧打开，面向分孔30的出口。换言之，一个周向的槽31设置在隔片24中，与分孔30的出口连通，并且在其整个周向延伸。而且，若干个(在此例中是四个)供油孔32被设置在周向，穿过周向槽31的底表面(在径向最外侧)和隔片24的外周表面。
从油泵，未示出，供给的润滑油，如图中箭头所示，流经主油孔29在主轴3的轴向向前，被分流到分孔30，暂时聚积在隔片24的周向槽31中，然后，由转动产生的离心力在径向向外从供油孔32排出，从而润滑滚柱轴承9的内侧。
但是，这样的一种结构，当第一变速机构20的套33与安装在分动器齿轮10后面的牙嵌齿轮34啮合时，输入轴1和分动器齿轮10同步转动(即，它们不相对转动)。因此，滚柱轴承9的外圈21和内圈22同步转动。然后，在滚柱元件23不滚动的情况下，径向载荷和轴向载荷施加到外圈21和内圈22与滚柱元件23的接触部位的情况继续。因此，在一种情况下，其中滚柱元件23不在转动，由于滚柱元件23和外圈21和内圈22的接触部位的移动也不发生，在接触表面的润滑油倾向于不足，并且将发生所谓的磨损。
在这种情况下，采用上面描述的供油装置，从隔片24的供油孔32排油由于离心力而倾向于径直向外飞出，在各排的滚柱元件23之间滑过，直到其撞到外圈21的内周面的轴向的中间空间，并且倾向于流向外圈21的内周面的轴向的两端。然后，虽然一个相对大量的油供给到滚柱元件23和外圈21的接触部位，但是很难实现向滚柱元件23和内圈22的接触部位的供油，并且因此在这些接触部位产生磨损。而且隔片24的供油孔32被设置有在周向的规定的间隔，因此有可能在周向相邻的供油孔32之间，油不能足够地浸入到在轴向较远的接触部位；这也倾向于造成在内圈侧的磨损。
发明概要
本发明是针对上面的问题，其目的是防止在滚柱轴承的外圈和内圈同步转动时滚柱元件与内圈之间接触部位的磨损。
本发明包括一个滚柱轴承供油装置，其中多个滚柱元件在轴向上，在外圈和内圈之间被布置成若干排，对于各排所述滚柱元件，所述内圈在轴向上隔开，并且一个环形隔片被放置在此隔开的位置，其中所述内圈和所述隔片被安装到转动轴上，一个周向槽被设置在所述隔片的内周部分，在其轴向的中部，在所述转动轴上设置有与所述周向槽连通的供油孔，一个供油通道被设置在所述隔片上，该供油通道包括一个入口打开进入到所述周向槽，一个出口打开在一个角部，所述隔片的轴向的至少一个外表面和外周面在该角部相连接。
优选每排排设置一个保持件，将若干个所述滚柱元件保持在各排中，在所述隔片的轴向的两个外侧上定位的所述供油通道的邻近的出口在轴向上的最小间隔，大于所述保持件之间的轴向间隙。
所述供油通道包括一个轴向槽，该轴向槽设置在所述隔片的径向内端面上，并被定位在相对于所述周向槽的轴向的两个外侧，和一个径向槽，设置在所述隔片的轴向的两个外侧的外表面上，与所述轴向槽连通。
而且优选所述供油通道构成为一个倾斜的槽，通过以直线的倾斜的形式分别切去从所述周向槽的轴向的两个外侧的内表面到所述隔片的轴向的两个外侧的角部的部分而得到该槽。
本发明还包括采用所述滚柱轴承供油装置的汽车变速箱，其中所述滚柱轴承被布置在所述变速箱中的一个主轴和一个主齿轮之间，并被定位在主轴的轴向的输入侧，所述转动轴是所述主轴，所述外圈被安装在所述主齿轮的内周部，所述内圈和隔片被安装在所述主轴的外周部，所述供油孔被设置成在所述主轴的内部径向延伸。
根据本发明，由于供油通道的出口打开在紧邻各排滚柱元件与内圈的接触部位，即在轴向邻近，从此处供油，因此大量的油被分配到这些接触部位。因此能够实现这些接触部位的充分的润滑，甚至当外圈和内圈同步转动时，使防止磨损成为可能。
附图说明
图1是本实施例的较大比例的详细的横剖图；
图2表示一个隔片，(a)是前面的轴向剖视图，(b)是一个侧视图，(c)是沿2C-2C线的横剖图，和(d)是箭头B方向的视图；
图3是另一实施例的较大比例的详细的横剖图；
图4是另又一实施例的较大比例的详细的横剖图；
图5是横剖图，表示根据本实施例的汽车的一种手动变速的分动器部的横剖图；和
图6是表示现有技术的横剖图。
较佳实施例的描述
本发明的较佳实施例在下面参照附图详细描述。
图1表示根据本发明的一个滚柱轴承供油装置。此供油装置还应用于图5中所示的变速箱的分动器部；图1用较大比例地表示滚柱轴承。相同的结构用相同的参考符号表示，并且附加以适合的补充说明。
如图1所示，滚柱轴承9包括一个如上所述的外圈21，两个内圈22，22，在轴向上包括两排的滚柱元件23，在各排中多个滚柱被布置在周向，和两个保持件28。一个隔片40被放置在内圈22，22之间。此隔片40不同于上面描述的隔片24。
滚柱轴承9是关于一个轴向的中间位置对称地构造的。在外圈21的内周面，设置有(从轴向上看)两个外圈轨道41，41，它们为滚柱元件23提供接触表面；在轴向的中间，设置有相对短的圆柱形表面59。外圈轨道41，41具有倾斜的表面，使得滚柱轴承9的轴向外侧(端侧)具有较大的直径，轴向内侧(中间侧)具有较小的直径。在内圈22的外周面，设置有内圈轨道22，构成滚柱元件23的接触表面；这些内圈轨道42构成倾斜的表面，轴向外侧有较大的直径，轴向内侧有较小的直径。各排的滚柱元件23被布置成与外圈轨道41和内圈轨道42接触，具有倾斜的形状，使得它们较大的直径在轴向外侧，较小的直径在轴向内侧，它们的中心轴线相对于滚柱轴承的中心轴线倾斜一个规定的角度，使得其轴向外侧比其轴向内侧在径向较大。突起43，44用于在轴向保持滚柱元件23，它们形成在内圈轨道42的轴向的外侧和内侧。
保持件28总体是环形的，并且设置有若干个保持孔(未示出)，用于分别在周向等间隔地保持插入在其中的若干个滚柱元件23。保持件28包括折弯的部分45，在轴向端部径向向内折弯，和一个间隙46，其形成一个在各排折弯部45，45之间的轴向尺寸L1。一个隔片40被布置在这些折弯部45，45和间隙46的径向内侧。一个主油孔29和分孔30如上面所述，被设置在主轴3中，内圈22，22和隔片40安装在主轴3上。隔片40和分孔30被定位在滚柱轴承9的轴向中间位置。该隔片40具有一个半径R，基本上等于内圈22的轴向内侧上形成的突起44的半径。
如图2详细的所示，总起来说，隔片40被形成为环形，并且能够由各种材料如金属或者树脂制成。优选地，隔片40是单一的部件，由陶瓷制成。如图2(c)所示，隔片40的横剖面在径向内侧，面向分孔30的出口，形成通道形状的开口。换言之，隔片40的内周设置有一个周向槽31，绕整个圆周延伸，并且与分孔30的出口连通。周向槽31的剖面形状是一个矩形。周向槽31用作储油装置，暂时聚积从分孔30流出的油。
在隔片40中还设置有供油通道47，用于分配和供给已经聚积在周向槽31的油，供给到各排滚柱元件23。供油通道47设置有打开进入到周向槽31的入口48和出口51，该出口51被打开在外侧表面49和外周面50在隔片40的轴向外侧的相连接的角部。更具体地，供油通道47包括轴向槽52，其设置在隔片40的径向内端面并被定位在周向槽31的两个轴向外侧，和在径向设置在外表面49上的并与轴向槽52连通的径向槽53，它们在隔片40的两个轴向外侧整体形成一个L形。轴向槽52的轴向内侧的端部，构成一个入口48，径向槽53的径向外侧的端部，构成一个出口51。轴向槽52和径向槽53都是局部为弧形横截面。八个这样的槽等间隔地设置在隔片40的周向。传统的供油孔32(见图5)被免除。
如图1所示，在相邻的出口51之间的轴向最小间隔L2被定位在轴向的两个外侧，比相邻的保持件28之间的间隙46的尺寸L1大。
在此供油装置中，润滑油由油泵(未示出)供给，如图中虚线箭头所示，流经主油孔29在主轴3的轴向向前，被分流到分孔30，暂时聚积在隔片24的周向槽31中，然后，由转动产生的离心力经供油通道47排出到径向外侧。采用此布置，与现有技术相反，油从隔片40的轴向外侧的角部的出口51被排出或者供给，这样的供油是从直接邻近滚柱元件23与内圈轨道42的接触点处的位置起作用，即在轴向邻近的一个位置。然后，大量的油被带到滚柱元件23与内圈轨道42的接触点处。其结果是，甚至当如上面所描述的，由于外圈21与内圈22同步转动而滚柱元件23不滚动时，滚柱元件23与内圈22之间的接触位置(内圈侧的接触位置)和接触表面能够充分地润滑，可以防止磨损。
而且，特别是，由于邻近的出口51之间的最小间隔L2大于邻近的保持件28之间的间隙46的尺寸L1，所以从出口51在径向飞出的油由于离心力撞到保持件28，然后被导入到内圈侧的接触位置。因此，能够绝对避免内圈侧的接触位置的磨损。
应当指出，在滚柱元件23与外圈21之间的接触位置(外圈侧的接触位置)没有磨损的危险，由于用于内圈侧的接触位置的润滑的油等继而由于离心力被移动在径向向外的方向。由于传统的供油孔32没有了，因此油不会这样进行流动，即油会滑过相邻的保持件28之间的间隙46，直接撞到圆柱形表面59，因此全部数量的油被用于润滑内圈侧的接触位置。当此实施例的构造被测试而与现有技术的构造比较时，发现其性能大大改善，在于其抵抗磨损的寿命比传统的技术延长了3或4倍。
下面，描述另一实施例。与上面描述的相同的部件在图中采用相同的符号，并且不对其进行详细的描述。
在图3所示的实施例中，供油通道47被构成为倾斜的槽55，通过以直线的倾斜的形式，分别切去从所述周向槽31的轴向的两个外侧的内表面54到所述隔片24的轴向的两个外侧的角部的部分，而得到该槽。在此实施例中，可以得到与上面描述的实施例同样的有益效果，并且另外，由于槽的底表面56是倾斜的，供油通道47的出口51也被引导向着滚柱元件23(轴向外侧)。甚至较好地确保内圈侧的接触位置的润滑油的量。并且在另一实施例中，如假想线所示，从周向槽31的轴向的两个外侧的内表面54到隔片24的轴向的两个外侧的角部的该部分，可以以直线并且倾斜的形式形成的倾斜的孔58，构成供油通道47。
图4所示的实施例与图1所示的实施例基本上相同，不同之处在于，周向槽31的轴向的两个外侧上的内表面54与底表面57相连接的角部形成一个倒圆的横截面，具有一个倒圆半径r，该半径大于普通的圆角半径。以此方式，周向槽31是U形横截面。如果这样，由于设置轴向槽52和径向槽53造成的隔片40的强度损失能够得到补偿。
应当指出，如图6所示，日本专利申请公开出版号平10-274243描述了一种结构，其中相邻的内圈101，101直接相靠，并且凹槽102，102被设置在内圈101，101的外周面上，一个连接环103被安装和固定，从而从外周侧跨越凹槽102，102，使得相邻的内圈101，101由连接环103连接。而且，一个结构被表示出来，其中，切口105，105被设置在相邻的内圈101，101的抵靠端，并且若干个切口106被设置在连接环103上，油通过连接环103的切口105，106和间隙107和凹槽的侧表面被供给。
但是，此结构具有如下的缺点。具体是，由于凹槽102的宽度不能作得太大，因为关于强度的考虑，间隙107的宽度W是有限的，这样供给不充足的危险上升了。而且，由于在装配/拆卸过程中，连接环103必须超出内圈101的边108，连接环103的内径必须做得大于凹槽102的内径。结果是，当连接环103安装以后，连接环103与凹槽底表面109之间的间隙变得在周向不均匀，使得供油量可能在周向不均匀。而且，由于内圈101典型地是由硬材料制造，在一个结构中加工凹槽102的加工成本高。另外的缺点是，连接环103安装困难，连接环103倾向于与保持件110发生干涉，由于其径向在内圈101的外侧，带来了很多设计限制，并且需要连接环103强大的弹簧作用，这不适合加工形成切口106等。
在比较时，根据本实施例的个结构没有这些缺点。具体是，由于隔片40仅仅是一个隔片，它不需要具有强大的弹簧作用，并且这样能够比较自由地加工形成凹槽。沿径向槽53的轴向方向的足够的深度能够容易地达到，并且从而确保了油的大的流率。而且，虽然隔片40是松的，是直接安装在主轴3上的，其被限制在内圈22之间的轴向上，因此在安装状态下，隔片40与主轴3之间的间隙很小，因此隔片40的径向有很小的窜动。因此，轴向槽52的均匀的通道区域能够在周向被保证，使得在周向有均匀的供油率。不需要考虑与保持件28的干涉。另外，由于内圈22不作处理，因此加工成本能够很低。由于隔片40只需要安装到主轴3上，其组装和拆卸都很容易。
本发明的各种其它实施例可以被考虑。不离开上述的实施例，供油通道的各种其它形状可以考虑，并且根据需要，它们的数目可以增加或者减少。与上述的实施例结合也是可能的。依据滚柱轴承的结构，供油通道的面积，形状和数目等可以在轴向的一侧与另一侧之间变化。而且，除了锥形滚柱如上面所描述的，滚柱轴承的滚柱元件能够是圆柱形滚柱或者球轴承等。另外，本发明还能够应用于汽车的手动变速的分动器部分以外的其它部分。
根据美国专利法第119条的规定，本发明要求2002年3月29日申请的，题目是“滚柱轴承供油装置”的日本专利申请2002-96210的优先权。该申请的内容全文在此引入供参考。

Claims (7)

1.一种滚柱轴承供油装置，包括外圈、内圈、和多个滚柱元件，该多个滚柱元件在轴向上在外圈和内圈之间被布置成多排，对于各排所述滚柱元件，所述内圈在轴向上被分隔开，并且一个环形隔片被放置在此分隔开的位置，其中所述内圈和所述隔片被安装到转动轴上，一个周向槽被设置在所述隔片的轴向的中部的内周部分，在所述转动轴上设置有与所述周向槽连通的供油孔，在所述隔片上设置有供油通道，所述供油通道包括一个开口进入所述周向槽的入口，和一个在一个角部开口的出口，所述隔片的沿轴向的至少一个外侧表面和外周面在该角部相连接。
2.根据权利要求1的滚柱轴承供油装置，其特征在于：一个保持件将多个所述滚柱元件保持在每排中，在所述隔片的轴向两外侧上定位的所述供油通道的邻近的出口在轴向上的最小间隔，大于所述保持件之间的轴向间隙。
3.根据权利要求1的滚柱轴承供油装置，其特征在于：所述供油通道包括轴向槽，该轴向槽设置在所述隔片的径向内端面上，并被定位在相对于所述周向槽的沿轴向的两个外侧上，和一个径向槽，设置在所述隔片的沿轴向相对的外侧的外表面上，与所述轴向槽连通。
4.根据权利要求2的滚柱轴承供油装置，其特征在于：所述供油通道包括一个轴向槽，该轴向槽设置在所述隔片的径向内端面上，并被定位在相对于所述周向槽的沿轴向的两个外侧，和一个径向槽，设置在所述隔片的沿轴向相对的外侧的外表面上，与所述轴向槽连通。
5.根据权利要求1的滚柱轴承供油装置，其特征在于：所述供油通道构成为一个倾斜的槽，通过以直线的倾斜的形式分别切去从所述周向槽的沿轴向的两个外侧的内表面到所述隔片的沿轴向的两个外侧的角部的部分而得到所述槽。
6.根据权利要求2的滚柱轴承供油装置，其特征在于：所述供油通道构成为一个倾斜的槽，通过以直线的倾斜的形式分别切去从所述周向槽的沿轴向的两个外侧的内表面到所述隔片的沿轴向的两个外侧的角部的部分而得到该槽。
7.采用根据权利要求1至6中任一项的滚柱轴承供油装置的汽车变速箱，其特征在于：所述滚柱轴承被布置在所述变速箱中的一个主轴和一个主齿轮之间，被定位在主轴的沿轴向的输入侧，所述转动轴是所述主轴，所述外圈被安装在所述主齿轮的内周部，所述内圈和隔片被安装在所述主轴的外周部分，所述供油孔被设置成在所述主轴的内部径向延伸。
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