CN1813139A - 封装的衬套辊组件 - Google Patents

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CN1813139A CN 200480017732 CN200480017732A CN1813139A CN 1813139 A CN1813139 A CN 1813139A CN 200480017732 CN200480017732 CN 200480017732 CN 200480017732 A CN200480017732 A CN 200480017732A CN 1813139 A CN1813139 A CN 1813139A
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乔纳森·切基茨
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Glacier Garlock Bearings Inc
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Abstract

本发明提供了一种用于在轨道内引导和支撑可移动对象的辊子组件，该组件包括适于固定到可移动对象上的滑动托架，以及支承辊组件，该支承辊组件包括具有穿过其中心的开孔的支承辊，一端固定到所述托架上并且延伸穿过支承辊开孔的销轴，以及位于所述支承辊和所述销轴之间用于在所述支承辊和所述销轴之间提供滑动表面的衬套。

Description

封装的衬套辊组件
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.119(e)要求序列号为No.60/480972，申请日为2003年6月24日，标题为“Housed Bush Roller(封装的衬套辊子)”的美国临时申请的优先权，该优先权文件所公开内容在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于承受载荷的辊子，比如用于汽车滑动门的辊子。
背景技术
目前，滚柱轴承用于轴承要承受载荷的各种用途。这些应用的一个实例为汽车滑动门，例如小型客货车的滑动门。图1所示的一种现有的辊子组件10，包括固定到滑动门上的臂12。该臂12的自由端与滑动托架16通过弹簧铰链14相连接，以允许托架16相对于臂12运动。该托架16包括两个导辊18以及在这两个导辊之间的支承辊20。该支承辊20包括通过轴销22连接到该臂上的覆式模压(over-molded)滚珠轴承。当门移动时，导辊运行通过管状的凹槽以引导门，此时该支承辊20支撑该门的重量。
目前应用于汽车中的覆式模压滚珠轴承相对于该组件的总体成本而言价格高且易于锈蚀。当滚珠轴承开始锈蚀时，它就不能再对门的重量予以足够的支承。如果继续锈蚀下去，该滚珠轴承将加剧磨损并最终损坏。此时该门的重量将作用在导辊上，而该导辊并非设计用来承受如此的载荷。而且，门和框架之间的滚动低摩擦接触也将失去。这将最终导致门和/或门框的损坏。
现有的辊子组件并不具备增强的抗蚀性能和低成本设计的优点来克服具有多个活动件(例如易于锈蚀且需承受滑动门重量的的滚珠轴承)的辊子的缺点。
因此，需要提供一种抗蚀性强的辊子组件，该辊子组件能够在使门以最小的阻力沿其轨道滑动的同时时支撑门的重量。
此外，还需要更换已经开始锈蚀并失效的现有部件。此外，在大部分应用中更需要一种无须大规模改动已有滑动门设计的技术方案。
因此，一种用于承载运行的低成本无锈蚀的轴承成为人们的需求。而本发明正是针对这些新发现的需求。
发明内容
本发明的第一方面，提供一种用于在轨道内引导并支承可移动对象的辊子组件，其包括适于连接到可移动对象上的滑动托架，以及包括支承辊的支承辊组件，该支承辊具有穿过其中心的开孔；一端固定到所述托架并且延伸穿过支承辊开孔的销轴；以及位于所述支承辊和所述销轴之间以用于在所述支承辊和所述销轴之间提供滑动表面的衬套。而且，该衬套沿着支承辊径向的内圆周表面安装。
在本发明的一个实施例中，支承辊的开孔包括由支承辊的最小直径限定的中部，以及由大于支承辊的最小直径的直径所限定的两个端部。在本发明的另一实施例中，衬套的至少一端包括由外径增大区域所限定的凸缘部分。然而，在本发明的优选实施例中，衬套的两端都包括由外径增大区域所限定的凸缘部分。
在本发明的另一实施例中，该衬套与支承辊的开孔形状相符合，该孔包括具有最小外径的中部，以及外径大于该中部的所述最小外径的两个端部。该衬套优选包括金属聚合物轴承材料，并且更优选包括聚四氟乙烯基金属/聚合物轴承材料。
在本发明的另一个实施例中，该辊子组件还包括用于在非垂直方向上固定所述托架的导引装置。在本发明的另一实施例中，该辊子组件还包括用于在水平方向固定所述托架的导引装置。在本发明优选的实施例中，该导引装置包括至少一个以可旋转的方式固定到所述托架上的导辊，用以在辊子组件和导轨之间提供滚动接触。
在本发明的一个实施例中，该销轴还包括在其内侧的直径增大区域，该区域通过紧靠在衬套的凸缘部分上而为辊子提供侧向支承。铆接垫圈固定到导销轴的一端以将支承辊固定在销轴上的适当位置。
本发明的另一方面，提供了一种用于引导和支承安装在导轨上的滑动门的辊子组件，其包括：适于固定到滑动门上的滑动托架，以可旋转的方式安装到所述托架上并在与水平引导面相接触时转动的导辊，以及支承辊组件，该支承辊组件包括具有穿过其中心的开孔的支承辊、一端固定到所述托架并且延伸穿过支承辊开孔的销轴、以及位于所述支承辊和所述销轴之间以用于在所述支承辊和所述销轴之间提供滑动表面的衬套。
在本发明的一个实施例中，支承辊的开孔包括由支承辊的最小直径限定的中部，以及由大于支承辊的最小直径的直径所限定的两个端部。在本发明的另一实施例中，该衬套与支承辊的开孔形状相符合，该开孔包括具有最小外径的中部，以及两个端部，这两个端部的外径都大于该中部的所述最小外径。
在本发明的一个或者多个实施例中，本发明的辊子组件的特征可以单独地或者以组合方式实现。正如本领域技术人员所意识到，本发明可广泛地用于多种用途，这可通过下文所述的多种特征和优点来表明。
本发明的辊子组件相对于现有的支承辊组件具有多项优点。例如，本发明提供了一种带有更高的强度和承载能力的抗蚀辊子机构。
本发明的另一优点是提供了一种相对于现有的辊子组件结构简单并且生产成本低的辊子组件。此外，本发明的支承辊组件可以与现有的设计相结合而基本上无须再加工或重新设计。
本领域技术人员在实现本发明时，可能根据本发明获得多种不同的辊子组件实施方式。其它的应用、目标、优点以及新的特征将在下文有所描述，并且对阅读或实践本发明的本领域技术人员而言是显而易见的。
附图说明
下文将参照表示优选实施例的附图描述本发明的特征和优点，其中：
图1是辊子组件及相连的铰接臂的透视图，其作为现有技术的设计实例，表明了被本发明所克服的问题。
图2是本发明的实施例的辊子组件及相连的铰接臂的透视图。
图3是本发明的实施例的支承辊组件的透视图。
图4是本发明的实施例的用于辊子组件的支承辊的示意图。
具体实施方式
本发明将参照优选实施例进行说明，优选实施例涉及用于汽车滑动门的优选用途。不过，其它承载用途也属于本发明的保护范围之内并且其应用并不局限于任何一种特定的应用形式。例如，本发明可用于提升设备、装卸设备或其它通常使用滚珠轴承辊子并且会从本发明的优点中获益的承载应用。
本发明的第一方面，提供了一种辊子组件，其包括适于固定到移动对象上的滑动托架以及固定到该托架上的支承辊组件。图4描述了该支承辊组件的优选实施例。该支承辊组件包括辊子120、衬套130以及销轴122。
在本发明的一个实施例中，该辊子120由成形为所需形状的硬质塑料或金属材料构成。在本发明的优选实施例中，该辊子实质上为圆柱形，由限定了贯穿该支承辊圆柱体长度的轴向开孔的外周面和内周面限定。该辊子120的外部包括直径增大的区域，该区域作为支承辊的主要接触表面，所述支承辊沿着导轨或在导轨内滚动。该辊子内部的尺寸被构造为容纳在其运行时所围绕转动的销轴。
在本发明的另一优选实施例中，该辊子的轴向开孔包括三部分：开孔具有最小直径的中间部分，以及开口具有更大直径的两端部分。该中间部分包括销轴和辊子之间的接触区域。优选地，该部分是各部分中最长的以提供辊子和销轴之间的大的接触面积从而分配其上的载荷。
衬套位于辊子的内径和销轴之间的区域内。该衬套在支承辊和销轴之间提供了低摩擦接触表面。在本发明的优选实施例中，该圆柱形的衬套130被固定到辊子上并且可随辊子相对于固定的销轴转动。因此，该衬套成为承载门的重量的滑动表面。在本发明的一个实施例中，该衬套在其一端制成凸缘132，用以形成外径大于衬套体的区域。在本发明的优选实施例中，该衬套在其两段都形成凸缘。该衬套的凸缘端与辊子中心孔的大直径区域相配合。这导致直径较小的中部区域被圆柱形的衬套完全包覆并且相邻区域也至少部分地被衬套的凸缘覆盖。
在本发明的一个实施例中，该支承辊组件构造成为大载荷提供滚动支承。为了避免过度摩擦、磨损或错位，各零件之间的公差要保持很小。因此，在本发明的优选实施例中，销轴的外径尺寸等于或稍小于衬套的内径。这种滑动配合防止支承辊相对于销轴径向移动。销轴的设计防止销轴和辊子之间的轴向移动。
在本发明的优选实施例中，该销轴是由不锈钢或其它类似金属材料制成的，并且具有穿过衬套和支承辊的长轴。在支承辊的内侧端部，该销轴具有直径增大的区域124，如果辊子径向移动，则该区域紧靠衬套130的凸缘132。衬套内侧端部的凸缘为销轴和衬套之间的接触提供了低摩擦表面。
在销轴的外侧端部设置了将支承辊固定到销轴上的装置。在本发明的一个实施例中，该支承辊通过螺钉或螺栓128以及垫圈140而固定到销轴上。在这种方式下，通过拧紧或放松螺钉来调整支承辊和销轴之间的横向间隙。在本发明的优选实施例中，该支承辊通过铆接垫圈126、128固定到销轴上。该铆接垫圈在支承辊安装到销轴上之后固定到销轴的一端，从而锁定辊子相对于销轴的横向位置。
在本发明的优选实施例中，由于支承辊在销轴上的适当定位和用于固定辊子的装置的就位，销轴122和辊子120之间的所有接触都发生在有凸缘的衬套区域并由此在二者之间的所有接触点提供了低摩擦表面。承重辊主要在减小的直径区域126内围绕销轴转动。该辊相对于销轴的横向移动在内侧是被销轴的膨大区域与衬套的内侧凸缘的接合阻止，在外侧是被垫圈或其它固定装置与衬套的外侧凸缘的接合阻止。这样，在支承辊和销轴之间就没有直接接触。
在本发明的一个优选实施例中，该衬套由刚性的、低摩擦、耐用的材料(例如金属-聚合物轴承材料)制成。合格的金属-聚合物轴承材料的例子有Glacier Garlock Bearing，Inc.，Thorofare，NJ(美国)制造的DU、DP-4、DP-20以及DH系列轴承。这些金属衬板、PTFE基底的聚合物轴承材料具有相同的构造，都是由黏着到多孔的青铜烧结层的钢衬板构成。该青铜烧结层浸渍并涂覆有所填充的PTFE轴承衬层。本发明的轴承的特别有利之处在于，其无铅并且符合欧洲议会的有关停止使用有害材料制造客车和轻卡的“End of Vehicles(参考2000/53/EC)”指令。其它填充PTFE的轴承材料也非常适用于本发明。该轴承材料通常形成在青铜衬底上，以用于支承。这种材料具有源于PTFE的最优抗磨性能及抗腐蚀性，并且相对于传统的轴承材料具有非常低的成本。
在本发明的一个实施例中，该辊子组件适于安装到可移动对象上。在本发明的优选实施例中，该可移动对象是滑动汽车门。如图2所示，该辊子组件100，其包括安装有支承辊120的托架106，该辊子组件100铰接到车门臂102上。该车门臂将辊子组件联接到车门上。该铰链连接104包括延伸穿过托架106中的开孔的销轴，并且，铰链连接104由螺旋弹簧弹簧加载，该弹簧提供张紧力而使得托架106保持在相对于车门臂的优选位置，并且当车门开关时允许二者之间有稍许的移动。这种结构使得门和门框之间的间距可进行小的自我调整。例如，当车门处于关闭位置时，其收至门框内而使得车门的外表面与车身齐平。当门开启后，其首先从摆动离开车身，然后借助于辊子组件滑过导轨。
在本发明优选的实施例中，该托架106起到平台的作用，其它部件安装到其上。除了支承辊120之外，设置至少一个导辊108对该组件的水平定位提供辅助。在本发明的优选实施例中，在支承辊120的两侧设置两个导辊108。该导辊108固定到托架106水平延伸部分上，该部分从托架上与铰链连接104相对的一侧伸出。该水平延伸部分提供了将导辊安装于其上的水平底座。图4示出了组件110，其包括托架106以及支承辊120，而没有任何使水平底座突出的附加部件。
在本发明的一个实施例中，该导辊包括水平安装在竖直延伸销轴上的辊子。该导辊不承担车门的主要重量，但是当车门受到侧向力作用时其起到平衡和定位的作用。
该导辊108位于安装为与车身相连的导向杆或管状槽内。该管状槽的横截面为C形，以提供小的开口，辊子以及托架的部分水平延伸部通过该开口。该托架的水平延伸部通过该开口进入到该管状槽内并且在导辊竖直延伸以与管状槽的内部相接合时移过该槽的整个长度。该槽的大小被构造成使其宽于导辊的直径以允许导辊仅接触该槽的一个侧面。然而，该导辊既可以接触槽的近侧也可以接触其远侧，这取决于车门施加于导辊的力的方向。
尽管本发明是参照特定的实施例进行说明的，但是应该认识到这些实施例仅仅是对本发明的原理的说明。本领域的技术人员会以其它实施方式构造并实施本发明的设备和方法。相应地，此处的说明不应被认为是对本发明的限定，其它的实施例也落入本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种用于在轨道内导向并支承可移动对象的辊子组件，其特征在于，包括：
适于固定到可移动对象上的滑动托架；以及
支承辊组件，该支承辊组件包括具有穿过其中心的开孔的支承辊，一端固定到所述托架并且延伸穿过支承辊开孔的销轴，以及位于所述支承辊和所述销轴之间用于在所述支承辊和所述销轴之间提供滑动表面的衬套。
2.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，所述衬套沿着支承辊径向的内圆周安装。
3.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，支承辊中的开孔包括由支承辊的最小直径限定的中部，以及由大于支承辊的最小直径的直径所限定的两个端部。
4.如权利要求2所述的辊子组件，其特征在于，衬套的至少一端包括由一外径增大区域限定的凸缘部分。
5.如权利要求3所述的辊子组件，其特征在于，衬套的两端都包括由外径增大区域限定的凸缘部分。
6.如权利要求3所述的辊子组件，其特征在于，所述衬套与支承辊的开孔形状相符合，包括具有最小外径的中部，以及两个端部，所述端部的外径都大于该中部的所述最小外径。
7.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，所述衬套包括金属-聚合物轴承材料。
8.如权利要求7所述的辊子组件，其特征在于，衬套包括聚四氟乙烯基金属-聚合物轴承材料。
10.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，还包括用于在非垂直方向上固定所述托架的导引装置。
11.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，还包括用于在水平方向上固定所述托架的导引装置。
12.如权利要求11所述的辊子组件，其特征在于，所述导引装置包括至少一个以可旋转的方式固定到所述托架上的导辊，用以在辊子组件和导轨之间提供滚动接触。
13.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，所述销轴还包括其内端部的直径增大部分，该部分通过紧靠在衬套的凸缘部分上而为辊子提供侧向支承。
14.如权利要求1所述的辊子组件，其特征在于，还包括固定于销轴的一端以便将支承辊固定在销轴上的适当位置的铆接垫圈。
15.一种用于导向和支承安装在导轨内的滑动门的辊子组件，其包括：
适于固定到滑动门上的滑动托架，
可旋转地安装到所述托架上并在与水平引导面相接触时转动的导辊；以及
支承辊组件，该支承辊组件包括具有穿过其中心的开孔的支承辊，一端固定到所述托架并且延伸穿过支承辊开孔的销轴，以及位于所述支承辊和所述销轴之间用于在所述支承辊和所述销轴之间提供滑动表面的衬套。
16.如权利要求15所述的辊子组件，其特征在于，支承辊的开孔包括由支承辊的最小直径限定的中部，以及由大于支承辊的最小直径的直径限定的两个端部。
17.如权利要求16所述的辊子组件，其特征在于，所述衬套与支承辊的开孔形状相符合，其包括具有最小外径的中部，以及两个端部，这两个端部的外径都大于该中部的所述最小外径。
18.如权利要求15所述的辊子组件，其特征在于，所述衬套包括金属-聚合物轴承材料。
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