用于电磁螺线管的线性轴承和具有该线性轴承的螺线管的制作方法

本发明的实施方式大体上涉及用于电磁螺线管的线性轴承。

背景技术：

螺线管大体上包括活动电枢和固定极片，该固定极片具有连接于电枢的销，并且销通过极片中的套管支撑为线性位移。但是，与包括套管的系统相比，一些由螺线管激活的系统需要更少的摩擦和更大的污染容忍度。

因此，电磁螺线管中存在对一种减少摩擦并改善污染容忍度的轴承的需要。

技术实现要素：

本发明提供了轴承的实施方式，该轴承减少了摩擦并改善了对污染的容忍度(稳健性)。在一些实施方式中，用于电磁螺线管的滚动件轴承(rolling-element bearing)的保持架包括围绕保持架的第一节圆直径(pitch diameter)上的第一圆周形成的多个球形的第一开口以及围绕保持架的第二节圆直径上的第二圆周形成的多个球形的第二开口，所述第二圆周与所述第一圆周轴向偏移，所述第二节圆直径可以等于所述第一节圆直径。所述第一开口从所述第二开口成角度地偏移。

在一些实施方式中，用于电磁螺线管的滚动件轴承包括保持架，该保持架包括围绕中空圆柱形保持架的第一节圆直径上的第一圆周形成的多个球形的第一开口。围绕保持架的第二圆周形成的多个球形的第二开口在第二节圆直径上与所述第一圆周轴向偏移，所述第二节圆直径可以等于所述第一节圆直径，所述第一开口从所述第二开口成角度地偏移。设置有多个球形的滚动件(rolling element)，多个球形的所述滚动件中的一个被捕获为在多个球形的所述第一开口中的每一个中以及多个球形的所述第二开口中的每一个中自由旋转。

在一些实施方式中，电磁螺线管包括设置在壳体内的导磁套以及设置在所述壳体内的极片，该极片和所述导磁套轴向对齐其间隔，所述极片包括设置在邻近所述导磁套的端部中的凹陷部以及穿过所述极片的长度的轴向孔。电枢设置在导磁套内并支撑为与居中定位的销一起轴向位移，所述销固定到所述电枢的接近所述极片的端部上以和所述电枢一起轴向位移。滚动件轴承设置为在所述轴向孔内自由移动，所述滚动件轴承包括保持架，该保持架包括围绕所述保持架的第一节圆直径上的第一圆周形成的多个球形的第一开口以及围绕保持架的第二节圆直径上的第二圆周形成的多个球形的第二开口，所述第二圆周与所述第一圆周轴向偏移，所述第二节圆直径可以等于所述第一节圆直径，所述第一开口从所述第二开口成角度地偏移。多个球形的滚动件中的一个被捕获为在多个球形的所述第一开口中的每一个中以及多个球形的所述第二开口中的每一个中自由旋转。所述销容纳在中空圆柱形的所述保持架内，并支撑在球形的所述滚动件中的一个或多个上。

下面描述本发明的其他实施方式。

附图说明

参考附图中描述的本发明的说明性的实施方式，可以理解以上简要概括并在下面详细描述的本发明的实施方式。但是，应该注意的是，附图只是描述了本发明的典型实施方式，不应理解为限制本发明的范围，因为本发明可允许其他同样有效的实施方式。

图1是根据本发明的一种实施方式的滚动件保持架的立体图。

图1A是图1的滚动件保持架的在圆周106上的截面图。

图1B是图1的滚动件保持架的在圆周116上的截面图。

图2是图1的滚动件保持架的爆炸图。

图3是根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承的立体图。

图4是图3的滚动件轴承沿直线IV-IV的纵切面。

图5是根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承的爆炸图。

图6A是根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承的立体图。

图6B是图6A的滚动件轴承的爆炸图。

图7显示了包括根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承的螺线管。

图8显示了包括两个根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承的螺线管。

为了帮助理解，在可能的情况下使用相同的附图标记指代附图中的相同特征。附图不是按比例绘制的，为了清楚起见可能被简化。一种实施方式中的元件和特征可以有益地合并到其他实施方式中，并且不再进一步详述。

虽然可以参考汽车系统对本发明进行描述，但是由于潜在应用的范围较大，并且预期本发明适用于多种变化，因此在不超出本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行修改以使其适用于多种应用。

具体实施方式

图1描述了示例性的无磁滚动件保持架，即保持架100，其包括中空圆柱体102，中空圆柱体102包括在第一圆周106的平面中形成的多个第一球形开口，即第一开口104。保持架100可以由一种或多种无磁金属形成，例如黄铜、某些不锈钢，或者由一种或更多种无磁材料形成，例如塑料。

在第二圆周116的平面中形成有多个第二球形开口，即第二开口114。在本申请中，“球形开口”或“半球形开口”的意思是球形，即开口的壁是部分的球形表面。这可以包括在邻近第一开口104和第二开口114的保持架100的部分上形成的多个特征，所述特征设置为形成至少部分的球形表面。

第一圆周106和第二圆周116的平面是平行的，并且沿着与轴线120相对应的轴向以距离122间隔。为了便于说明，图1所示的非限制性实施方式显示了在第一圆周106的平面中设置的三个第一开口104和在第二圆周116的平面中设置的三个第二开口114(两个被隐藏)(可以参考图1A，1B和2理解)。但是，其他实施方式可以包括两个第一或第二开口，或多于三个的第一或第二开口，并且第一口的数量可以不同于第二开口的数量。

如图1A所示，每个第一开口104的中心位于节圆(pitch circle)108上。类似地，如图1B所示，每个第二开口114的中心位于节圆118上。在本申请中，节圆(即，第一节圆18或第二节圆118)是穿过每个开口(即第一开口104或第二开口114)的中心点形成的圆。

当沿着轴线120观察时，第一开口104从第二开口114成角度地偏移。如图所示，三个第一开口104围绕第一节圆108以角度A均匀地或基本上均匀地间隔，三个第二开口114围绕第二节圆118以角度B同样均匀地或基本上均匀地间隔。因此，相邻的第一开口104(或第二开口114)以大约120度的角度A(或角度B)彼此间隔。第一开口104从第二开口114均匀地或基本上均匀地以一定角度偏移。因此，在所示的非限制性实施方式中，第一开口104从第二开口114径向偏移60度。在其他实施方式中，偏移可能大于60度或者小于60度。

在图2所示的非限制性实施方式中，保持架100包括两个中空圆柱半体，即第一半体124和第二半体126，根据所示实施方式，两个半体是相同的，但是不是必须相同。如图1A和1B所示，第一半体124和第二半体126具有内径D1、外径D2以及内壁103和外壁105之间的壁厚T。第一半体124具有第一侧204，该第一侧204包括多个均匀间隔的第一突起208(显示了三个)和均匀间隔的第一凹槽212(显示了三个)。第二半体126具有第二侧206，该第二侧206包括多个均匀间隔的第二突起210(显示了三个)和均匀间隔的第二凹槽214(显示了三个)。如图所示，第一突起208和第一凹槽212与第二突起210和第二凹槽214的数量相同，但是它们的数量不是必须相同。

至少一些第二突起210包括在壁厚T的边缘109上形成的半球形开口216(即，球形第一开口104的一半)。至少一些第二凹槽214包括在边缘111上形成的半球形开口218(即，球形第二开口114的一半)。

至少一些第一突起208包括在壁厚T的边缘115上形成的半球形开口220。至少一些第一凹槽212包括在壁厚T的边缘113上形成的半球形开口222(即，球形第一开口104的一半)。每个球形开口216、218、220、222居中地(centrally)位于壁厚T的中点上。

第一凹槽212和第二凹槽214可以形成为第一突起208和第二突起210的相反结构(negative)，因此第一突起208和第二突起210可以插入到第一凹槽212和第二凹槽214中(即，凹槽212，214容纳突起208，210)。因此，在一些实施方式中，第一半体124和第二半体126可以分别和第一突起208和第二突起210相对定位(即，彼此相对)并结合在一起，由此第一突起208和第二凹槽214对齐，第一凹槽212和第二突起210对齐。

如上所述，当第一突起208和第二突起210与第一凹槽212和第二凹槽214结合在一起时，第一突起208中的半球形开口220与第二凹槽214中的半球形开口218对齐，并且一起形成球形的第二开口114。同样，第一凹槽212中的半球形开口222与第二突起210中的半球形开口216对齐，并且一起形成球形的第一开口104。

多个球形的滚动件302例如滚珠轴承设置于第一开口104和第二开口114中，并且被捕获为在球形开口内自由旋转。滚动件302的直径304大于壁厚T。第一开口104和第二开口114位于壁厚T中，因此多个球形滚动件302各自的第一部分308从保持架100的外壁105径向向外延伸，多个球形滚动件302各自的第二部分310从内壁103径向向内延伸。

球形滚动件302可以设置在向上朝向的半球形开口，例如图5所示的半球形第二开口216、218中。第一半体124和第二半体126定位如上，因此突起和凹槽对齐并形成接合，以形成球形的第一开口104和第二开口114，并且捕获球形滚动件302以自由旋转。

在其他实施方式中，所述保持架可以是由装配为形成(yield)开口的多个冲压金属零件形成的冲压金属结构，所述开口设置为如上所述那样捕获球形滚动件。在其他实施方式中，所述保持架可以由一个或多个模塑、冲压或以其他方式形成的金属或塑料零件形成，所述零件设置为捕获多个球形滚动件以在两个或更多个平面中自由旋转，相邻平面中的滚动件以径向交错的定向设置。

例如，图6描述了包括圆柱形保持架602的滚动件轴承600，圆柱形保持架602捕获球形滚动件302，以在形成于第一节圆直径上的球形开口603以及形成于第二节圆直径上相应的多个开口605中自由旋转。圆柱形保持架602由模塑或冲压元件604、606形成，根据所示实施方式，元件604、606是相同的，包括相同的节圆直径，但是不是必须相同。元件604、606是无磁的，可以由任意上述材料形成。

为清晰起见，图6B描述了图6A所示滚动件轴承600的爆炸图。和上述实施方式类似，多个球形开口603和605在细节上部分地由元件604和606形成。如图所示，元件604具有在圆周610的平面中形成的向下打开的多个半球形开口608，以及在圆周614的平面中形成的也向下打开的相同的多个半球形开口612，圆周614的平面和圆周610的平面隔开。

和元件604类似，元件606具有在圆周618的平面中形成的多个半球形开口616和在圆周622的平面中形成的多个半球形开口620。元件606是颠倒的元件604，因此半球形开口608和612向上打开并旋转，从而半球形开口616和620与元件604的半球形开口608和612对齐。

如图6B所示，球形滚动件302可以设置在向上的半球形开口616和620中。元件604和606可以形成接合，因此半球形开口608和616形成球形开口603，半球形开口612和620形成球形开口605。球形滚动件302被捕获为在球形开口603、605中自由旋转。

元件606、606可以通过任何已知的方式例如胶合、焊接、热熔等连接在一起。

如上述实施方式中描述的那样装配保持架100、602，其中球形滚动件302被捕获为在开口104、114或603、605内自由旋转，由此形成图3和6所示的滚动件轴承300或600，所述滚动件轴承适于在根据本发明的实施方式的电磁螺线管中使用。

图7描述了电磁螺线管即螺线管700的非限制性实施方式，螺线管700包括根据本发明的一种实施方式的滚动件轴承300、600。为清晰起见，以简化、概略的方式显示螺线管700。

螺线管700包括彼此对齐并以轴向隔开的关系设置在外壳702内的导磁套704和极片706。极片706具有邻近导磁套704的第一端708，该第一端708包括凹陷部710。极片706包括穿过极片706的长度的轴向孔712。如图所示，轴向孔712包括具有第一直径的第一部分714和直径比第一部分714大的第二部分716。在第一部分714和第二部分716会合的区域中形成台肩(ledge)718。

电枢720设置并且支撑为在导磁套704内轴向移动。如图所示，电枢720的一部分可以在电枢720的轴向移动中的一个点上延伸超出导磁套704。至少电枢720的端部722的尺寸形成为部分地容纳在极片706中的凹陷部710内。

无磁的销即销724通过例如压入配合或其他机械连接方式连接于至少电枢722的端部722，从而与电枢720一起轴向移动。销724延伸超出电枢722的端部720，进入并穿过极片706的长度。滚动件轴承300、600设置为在第二部分716中的轴向孔712内自由地轴向和径向移动，并接收和支撑销724的部分。如上所述，球形滚动件302的第二部分310从保持架100、602的内壁103径向向内延伸。销724抵靠在第二部分310上的至少一些球形滚动件302上。

轴承止挡件726设置在邻近电枢720的第二部分716的端部，轴承止挡件726至少部分设置在第二部分716内。轴承止挡件726的第一端728为滚动件轴承300、600在第二部分716内的轴向移动提供第一限制。台肩718为滚动件轴承300、600的轴向位移提供第二限制。相应地，滚动件轴承300、600的自由移动受轴承止挡件726的第一端728以及台肩718限制。

当电枢720在导磁套704内轴向移动并且至少部分容纳在极片706的凹陷部710内时，销724以相应的量移动。由于销724支撑在球形滚动件302上，当销724移动时，球形滚动件302和销724一起滚动。由于球形滚动件302被捕获在球形第一开口104和球形第二开口114内，滚动件轴承300、600也在第二部分716内移动。

通过设置在凹陷部710中的轴承止挡件726的第二端730，限制电枢720沿着第一方向(朝着极片706)的轴向移动。第二端730为电枢720提供物理止挡，并且防止电枢720接触极片(“闩锁(latching)”)。通过导磁套704的与极片706相反的一端上的端盖(未显示)，限制电枢720沿着与第一方向相反的第二方向的轴向位移。

图8描述了电磁螺线管即螺线管800的非限制性实施方式，螺线管800包括螺线管700的许多特征。螺线管800包括设置在电枢720的后侧802上的滚动件轴承806，滚动件轴承806位于导磁套704的较大直径部分和电枢720之间的开口804中。滚动件轴承806可以为与滚动件轴承300或600类似的结构。滚动件轴承806具有适于容纳电枢720的内径和适于装配在开口804内的外径。

根据观察，滚动件轴承806为在线性移动中的电枢720的后侧802提供引导，并且大体上减少螺线管800中的摩擦。

根据发明人观察，通过将多个球形滚动件放置在设置于平行平面中的开口中，并且使开口在相邻平面中径向偏移，可以实质上减小滚动件轴承在极片中倾翻的倾向。根据观察，轴承的倾翻会引起销和极片之间的接触，并可能将球形滚动件和销结合在一起。不管哪种情况，都会增加对电枢轴向移动的阻力。

因此，本发明提供了一种用于电磁螺线管的保持架、使用该保持架的轴承以及使用该轴承的电磁螺线管。本发明的轴承可以有利地减少摩擦，并增加螺线管对污染的稳健性。