用于转向柱的滚动轴承组件装置制造方法
【专利摘要】一种用于转向柱的滚动轴承组件装置。一种滚动轴承组件装置，包括外圈(2)，内圈(3)，设置在内外圈(2，3)之间的一排滚动元件(4)，安装在内圈(3)孔内的衬套(12)，以及能够施加传递到内圈(3)的轴向预紧力的弹性预紧元件(13)。弹性预紧元件(13)安装为与环形轴向定心部分(12a)直接接触，并且以其整个周面轴向地支撑抵靠径向支撑法兰(12b)，径向支撑法兰(12b)从向定心部分(12a)朝向装置(1)的外侧径向地延伸。
【专利说明】用于转向柱的滚动轴承组件装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及滚动轴承组件装置领域，尤其是用于机动车辆转向柱中的滚动轴承组件。
【背景技术】
[0002]转向柱通常包括轴，其一端固定到驱动它的并由车辆驾驶员转动的方向盘，并且其另一端固定到作用为执行车轮角度定位的机械部件。转向柱轴这样被安装，使得其能通过两个滚动轴承组件装置在管状壳体中回转，两个滚动轴承组件装置各包括一个滚动轴承，通常为角接触球轴承，其相对地安装。
[0003]滚动轴承组件通常包括内圈、外圈、内外圈各具有一条滚道以及设置在内外圈的滚道之间的一排滚动元件。滚动轴承组件通过其外圈安装在壳体内并且直接或者通过衬套或称做公差环的环状件安装在轴上。公差环提供了轴和滚动轴承的内圈之间的界面，并能够补偿该两部件之间可能存在的任何几何缺陷。公差环允许滚动轴承组件无初始夹持效应容易地安装到轴上。
[0004]优选的，由于通过轴向弹性构件施加于公差环的轴向预紧力，该组件无间隙地运行。轴向弹性构件例如可以是弹簧或弹簧垫圈。
[0005]因此，滚动轴承的内部间隙被占用，滚动轴承组件内外圈与滚动元件的长期接触得以确保。
[0006]关于该主题可参见专利文件EP1184583，其描述了一种滚动轴承组件装置，包括内圈、外圈、设置在内外圈之间的一排滚动元件、在轴和内圈之间提供连接的公差环以及轴向预紧弹性构件。弹性构件是包括三个褶皱的垫圈，每一个轴向地支撑抵靠公差环，并且包括用于连接到内环的固定卡舌。
[0007]然而，这种滚动轴承组件装置使用起来复杂并且不允许轴向预紧力在内圈上的良好分布。
[0008]还可以参见专利文件W001/69098，其在第一实施例中描述了一种滚动轴承组件装置，包括内圈、外圈、设置在内外圈之间的一排滚动元件、在轴和内圈之间提供连接的公差环、阻尼元件以及轴向地设置在公差环的一个径向表面和阻尼元件之间的褶皱垫圈。褶皱垫圈允许轴向预紧力的施加。该文件描述的另一个实施例中的阻尼元件包括金属插入件和多个朝向公差环的径向表面定向的螺柱，因此可以省略褶皱垫圈。
[0009]然而，这种滚动轴承组件装置包括多个部件以及制造起来复杂的阻尼元件。并且，由于阻尼元件的轴向尺寸超过公差环的轴向尺寸，这种滚动轴承组件装置在轴向方向不够紧凑。最后，内圈上轴向预紧力的分布并未覆盖内圈的整个圆周。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的在于克服这些缺陷。
[0011]更具体的，本发明致力于提供一种易于制造、组装、体积小、低成本并且提供轴向预紧力在内圈上的良好分布的滚动轴承组件装置。
[0012]本发明的一个目的是一种滚动轴承组件装置，包括外圈、内圈、设置在内外圈之间的一排滚动元件、安装在内圈孔内的衬套、以及能够施加传递到内圈的轴向预紧力的弹性预紧元件，所述衬套包括环形轴向定心部分和从轴向定心部分朝向装置外侧径向延伸的环形径向支撑法兰。
[0013]弹性预紧元件安装为与环形轴向定心部分直接接触，从而使得其能以整个周面轴向地支撑抵靠径向支撑法兰。
[0014]径向支撑法兰的环形形状使其在衬套和预紧元件之间在圆周方向上能获得连续的压力，即，压力覆盖径向支撑法兰的整个圆周，促进预紧力的良好分布。此外，定心部分的环形形状使其能实现预紧元件均匀的径向蠕变，同样促进预紧力的良好分布。
[0015]在一个实施例中，弹性预紧元件安装为与内圈直接接触。
[0016]在一个实施例中，弹性预紧元件包括轴向地支撑抵靠径向支撑法兰的第一径向表面，在与内圈相反的一侧上。
[0017]优选的，滚动轴承组件装置包括轴向保持装置，轴向保持装置包括围绕弹性预紧元件的轴向部分，以及轴向地支撑抵靠弹性预紧元件的第二径向表面的多个径向卡舌，第二径向表面是与第一径向表面相反的表面。
[0018]在一个实施例中，衬套包括轴向部分，其形成为与弹性预紧元件的轴向表面径向接触的径向保持装置，所述弹性预紧元件径向地设置在所述轴向部分和环形轴向定心部分之间。
[0019]衬套可以作为单个部件制造。
[0020]在一个实施例中，弹性预紧元件具有环形形状，包括与衬套的定心部分的外圆柱表面直接接触的内孔。
[0021]在一个实施例中，弹性预紧元件具有圆形或平行六面体形形状的正截面，例如正方形或矩形形状。
[0022]弹性预紧元件可由合成材料制成，例如聚合物物质。
[0023]优选的，定心部分的外圆柱表面上形成有槽，该槽的形状与弹性预紧元件的形状—致。
[0024]本发明的第二方面涉及转向柱，包括壳体、轴、以及至少一个如上所述的滚动轴承组件装置，其安装在壳体和轴之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]通过阅读对一些实施例的描述，本发明将被更好地理解，这些实施例通过完全非限制性的例子给出并参照附图示出:
[0026]图1是根据本发明第一实施例的滚动轴承组件装置的轴向截面图；
[0027]图2是图1的装置的横截面透视图；
[0028]图3是根据本发明第二实施例的滚动轴承组件装置的轴向截面图；
[0029]图4是根据本发明第三实施例的滚动轴承组件装置的轴向截面图；
[0030]图5是图4的装置的横截面透视图；
[0031]图6是组装好的转向柱中的图4的装置轴向截面的局部视图；[0032]图7是根据本发明第四实施例的滚动轴承组件装置的轴向截面图；以及
[0033]图8是根据本发明第五实施例的滚动轴承组件装置的轴向截面图。
【具体实施方式】
[0034]关于轴向轴线X的滚动轴承组件装置，其整体在图1至7中以附图标记I示出，旨在安装于机动车辆的转向柱中，尤其是包括孔的管状壳体14和回转轴15之间。
[0035]如图1和2所示,滚动轴承组件装置I包括外圈2,内圈3, —排滚动元件4,例如球体，用于保持滚动元件4的均匀周向间隔的保持架5，以及安装在内圈3上的衬套6或公差环。
[0036]外圈2包括环形部分2a、轴向部分2b和径向边缘2c。轴向圆柱形部分2b设置在环形部分2a和径向边缘2c之间。环形部分2a具有轴向截面为凹的内表面，从而形成用于滚动元件4的滚道2d。径向边缘2c从轴向部分2b径向朝向外侧。环形部分2a从轴向部分2b径向朝向内侧。
[0037]内圈3包括环形部分3a和轴向圆柱部分3b。环形部分3a在其轴向截面为凹的外表面上形成用于滚动元件4的滚道3c。滚道2d设置在经过滚动元件4的中心的径向平面的一侧并且滚道3c设置在另一侧。滚动轴承组件装置I为滚动元件4提供角接触，因此使其能对径向载荷以及一个方向上的轴向载荷作出反应。外圈2和内圈3可由管的一部分或一块金属板材制成，例如通过切割或冲压。外圈2和内圈3的厚度可为基本恒定。
[0038]保持架5可由合成材料制成，例如聚酰胺，可用矿物填料增强。保持架5包括小直径轴向环形部分5a,其从外圈2的环形部分2a的自由端和内圈3的轴向部分3b的外表面之间穿过，以及设置在相对侧的大直径轴向环形部分5b，换句话说其从内圈3的环形部分3a的自由端和外圈2的轴向部分2b的孔之间穿过。如图所示，小直径轴向环形部分5a延伸超过内圈3的轴向端部。
[0039]保持架5还包括倾斜的中心部分(未示出)，其通过一端连接到轴向环形部分5a并且通过另一端连接到部分5b，并且其中形成用于滚动元件4的兜孔5c。
[0040]小直径轴向环形部分5a上形成有径向突起5d，其朝向衬套6延伸并且旨在与衬套6协作用于滚动轴承在衬套6上的轴向保持。
[0041]衬套6包括设置在内圈3的孔内的环形轴向定心部分6a，从轴向定心部分6a上与保持架5的大直径环形轴向部分5b相同侧的一端向外延伸的径向支撑法兰6b，以及从轴向定心部分6a上与径向支撑法兰6b相反端的径向向外延伸的多个钩部6c。钩部6c以不连续的方式在衬套6的圆周上沿周向均匀地分布，并被设计用于与保持架5的径向突起5d协作。衬套6作为单个部件制造。
[0042]滚动轴承组件装置I还包括与衬套6隔开的弹性预紧元件10，并且其能够施加传递到内圈3的轴向预紧力。在图1和2示出的例子中，弹性元件10为环面环形，具有大致圆形的正截面。弹性元件10被安装为与衬套6的环形轴向定心部分6a的外圆柱表面(未标示)直接接触，并且轴向地支撑抵靠径向支撑法兰6b。弹性圆环10的外直径与衬套6的径向法兰6b的外圆柱表面6d的直径大致相等。弹性圆环10的内直径与衬套6的轴向定心部分6a的外圆柱轴向表面的直径大致相等。弹性元件10在圆周方向上连续支撑抵靠径向支撑法兰6b的径向表面，即，覆盖径向支撑法兰6b的整个圆周。[0043]弹性元件10由合成材料或聚合物制成，例如橡胶。
[0044]通过变型,轴向定心部分6a的外圆柱表面上可形成有槽,该槽的形状与环形弹性元件10的形状保持一致。
[0045]图3示出的实施例中，相同的部件采用相同的附图标记，与图1和2的实施例的区别仅在于弹性预紧元件的形状不同。
[0046]如图3所示，滚动轴承组件装置I包括弹性预紧元件11，其为具有平行六边形的正截面的环形。预紧元件11，与衬套6分开，包括与衬套6的环形轴向定心部分6a的外圆柱轴向表面(未标不)相接触的内圆柱轴向表面Ila,第一径向表面Ilb,其基本垂直于内轴向表面6a,轴向直接地支撑抵靠径向支撑法兰6b,以及与内圈3的环形部分3a的外表面(未标示)直接接触的倾斜面He。如图所示,弹性元件11包括外圆柱轴向表面Ild,其将第一径向表面Ilb的一端与倾斜部Ilc的一端相连接，以及第二径向表面lie,其将内圆柱表面Ila的一端与倾斜部Ilc的一端相连接。可替换的变型可以是三角形形状，其倾斜部Ilc直接与第一径向表面Ilb的一端相连接并且与内圆柱轴向表面Ila的一端相连接。
[0047]弹性元件11的外直径与衬套6的径向法兰6b的外圆柱表面6d的直径大致相等。弹性兀件11的内圆柱表面Ila的内直径与衬套6的轴向定心部分6a的外圆柱表面的直径大致相等。图3中示出的弹性元件11在圆周方向上轴向连续地支撑抵靠径向支撑法兰6b的径向表面，即，覆盖径向支撑法兰6b的整个圆周。
[0048]图4到6中示出的实施例中，相同的部件采用相同的附图标记，与图1和2的实施例的区别仅在于弹性预紧元件的形状和衬套的形状不同。
[0049]如图4到6所示,滚动轴承组件装置I包括衬套12,其包括设置在内圈3的孔内的环形轴向定心部分12a，从轴向定心部分12a与保持架5的大直径环形轴向部分5b相同一侧的一端向外延伸的径向支撑法兰12b，以及通过第二轴向部分12d连接到径向支撑法兰12b的多个钩部12c。钩部12c从第二轴向部分12d上与径向支撑法兰12d相反侧的一端径向地向外延伸。钩部12c以不连续的方式在衬套12的圆周上沿周向均匀地分布，并被设计用于与保持架5的径向突起5d协作。径向支撑部分12b具有与内圈3的环形部分3a的外表面(未标示)直接接触的大致倾斜的表面12e。衬套12作为单个部件制造。
[0050]图4到6示出的滚动轴承组件装置I还包括环形的弹性预紧元件13，与衬套12分开，为具有大致矩形的正截面的环形。弹性预紧元件13包括第一径向表面13a，其与径向法兰12b与同倾斜表面12e相对的径向表面直接轴向接触,第二径向表面13b,内圆柱轴向表面13c以及外圆柱轴向表面13d。变型选择可以是正方形或其他任何平行六边形。弹性元件13安装为与衬套12的环形轴向定心部分12a的外圆柱表面(未标示)直接接触，并且在圆周方向连续地支撑抵靠径向支撑法兰12b的径向表面，其在与内圈3相反的一侧，SP，覆盖径向支撑法兰12b的整个圆周。
[0051]弹性元件13的外直径与衬套12的径向法兰12b的外圆柱表面12f的直径大致相等。弹性元件13的内圆柱轴向表面13c的内直径与衬套12的轴向定心部分12a的外圆柱表面的直径大致相等。
[0052]弹性元件13的轴向尺寸与衬套12的定心部分12a的轴向尺寸大致相等，因此其并未延伸超过衬套12。
[0053]如图6所示，滚动轴承组件装置I安装在壳体14的孔里以及轴15上。滚动轴承组件装置I包括轴向保持装置16或锁紧垫圈，轴向保持装置16或锁紧垫圈包括环形轴向部分16a以及从轴向部分16a向内延伸的多个径向卡舌16b。每个径向卡舌16b在其端部具有大致倾斜的部分16c，旨在当锁紧垫圈16装配到轴15上时弹性地弯曲，并且通过支撑抵靠所述轴，防止锁紧垫圈16延伸轴15在与其安装方向相反的方向上的任何轴向运动。
[0054]第二径向表面13b与锁紧垫圈16的径向卡舌16b直接轴向接触，并且弹性元件13的外直径与轴向保持装置16的环形轴向部分16a的内直径大致相等。
[0055]作为一个变型，如图7所示，其中相同的部件采用相同的附图标记，弹性元件13紧紧地安装到衬套12的轴向定心部分12a上，并且无需使用锁紧垫圈。
[0056]应当注意的是，图4到6中示出的锁紧垫圈同样可用在图1到3的实施例中。
[0057]图8示出的实施例中，相同的部件采用相同的附图标记，与图4到6的实施例的区别仅在于衬套的形状不同。
[0058]如图8所示，滚动轴承组件装置I包括衬套20，衬套20包括设置在内圈3的孔内的环形轴向定心部分20a，从轴向定心部分20a上与保持架5的大直径环形轴向部分5b相同一侧的端部向外延伸的径向支撑法兰20b，以及多个钩部20c，其通过与内圈3的孔接触的第二轴向部分20d与径向支撑法兰20b相连接。钩部20c从第二轴向部分20d与径向支撑法兰20b相反一侧的端部径向地向外延伸。钩部20c以不连续的方式在衬套20的圆周上沿周向均匀地分布，被设计用于与保持架5的径向突起5d协作。径向支撑部分20b具有大致倾斜的表面20e，大致倾斜的的表面20e与内圈3的环形部分3a的外表面(未标示)直接接触并且以第三轴向部分20f的形式向外延伸。衬套20作为单独元件制成。
[0059]图8示出的滚动轴承组件装置I还包括环形的弹性预紧元件13，与衬套20分开，为具有大致矩形的正截面的环形，包括与径向法兰20b的与倾斜面20e相反的径向表面(未标示)直接轴向接触的第一径向表面13a，第二径向表面13b，与衬套20的第一轴向部分20a径向接触的内圆柱轴向表面13c，以及与衬套20的第三轴向部分20f径向接触的外圆柱轴向表面13d。因此，弹性预紧元件13径向地设置在衬套20的第一和第三轴向部分20a，20f 之间。
[0060]变型选择可以是正方形或其他任何平行六边形。弹性元件13安装为与衬套20的环形轴向定心部分20a的外圆柱表面(未标示)直接接触，并且在圆周方向连续地轴向地支撑抵靠径向支撑法兰20b的径向表面，其在与内圈3相反的一侧，S卩，覆盖径向支撑法兰20b的整个圆周。弹性元件13的内圆柱轴向表面13c的内直径与衬套20的轴向定心部分20a的外圆柱表面的直径大致相等。
[0061]弹性元件13的轴向尺寸与第三轴向部分20f和定心部分20a的轴向尺寸大致相等，因此其并未延伸超过衬套20。
[0062]第三轴向部分20f作用为径向保持装置，其能够避免弹性预紧元件13的径向变形。
[0063]通过本发明的精神，轴向预紧力均匀地分布在内圈上。
[0064]此外，这样的弹性预紧元件易于制造和安装到衬套上。
【权利要求】
1.一种滚动轴承组件装置，包括:外圈(2)、内圈(3)、设置在该内外国(2，3)之间的一排滚动元件(4)、安装在该内圈(3)孔内的衬套(12，20)、以及能够施加传递到该内圈(3)的轴向预紧力的弹性预紧元件(13)，该衬套(12，20)包括设置在该内圈(3)的该孔内的环形轴向定心部分(12a，20a)以及从该轴向定心部分(12a，20a)的一端向外延伸的径向支撑法兰(12b，20b)，所述径向支撑法兰(12b，20b)具有与该内圈(3)的外表面直接接触的大致倾斜的表面(12e，20e)，该弹性预紧元件(13)安装为与该衬套(12，20b)的该环形轴向定心部分(12a，20a)直接接触，其特征在于，该弹性预紧元件(13)包括第一径向表面(13a)，其以整个周面轴向地支撑抵靠该衬套(12，20)的该径向支撑法兰(12b，20b)的径向表面，该径向支撑法兰(12b，20b)的径向表面为与该衬套(6，20)的该倾斜的表面(12e，20e)相反的面。
2.如权利要求1所述的滚动轴承组件装置，包括轴向保持装置(16)，其包括围绕该弹性预紧元件(13)的轴向部分(16a)，以及轴向地支撑抵靠该弹性预紧元件(13)的第二径向表面(13b)的多个径向卡舌(16b)，第二径向表面(13b)是与第一径向表面(13a)相反的表面。
3.如权利要求1或2所述的滚动轴承组件装置，其中该衬套(20)包括轴向部分(20f)，其形成有与该弹性预紧元件(13)的轴向表面(13d)径向接触的径向保持装置，所述弹性预紧元件(13)径向地设置在所述轴向部分(20f)和环形轴向定心部分(20a)之间。
4.如前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置，其中该衬套(12，20)作为单个部件制成。
5.如前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置，其中该弹性预紧元件(13)具有环形形状，包括与该衬套(12，20)的该定心部分(12a，20a)的外圆柱表面直接接触的内孔。
6.如权利要求5所述的滚动轴承组件装置，其中该弹性预紧元件(13)具有圆形或多边形形状的正截面。
7.如权利要求6所述的滚动轴承组件装置，其中该弹性预紧元件(13)具有正方形或矩形形状的正截面。
8.如前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置，其中该弹性预紧元件(13)由合成材料制成，优选聚合物物质。
9.一种转向柱，包括:壳体(14)、轴(15)、以及至少一个根据前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置(I)，其安装在该壳体(14)和该轴(15)之间。
【文档编号】F16C27/08GK103453012SQ201310323028
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】T·勒派因, D·詹森, B·蒙特波夫, S·巴西特 申请人:Skf公司