用在转向柱中的角接触轴承组件的制作方法
【专利摘要】根据本发明所述的用在转向柱中的角接触轴承组件特别地包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环(12)、具有形成第二滚道的凹槽的导电外环(16)和与第一滚道、第二滚道均接触的一组导电滚珠(18)、用于将导电内环(12)安装在轴(10)上的套管(14)，以及建立内环(12)和轴(10)之间的导电接触的至少一个导电部分(20)。所提出的是，导电部分(20)具有小于360°的圆周向延伸并且没有完整环形(或拓扑等价于完整环形)的主体部分。
【专利说明】用在转向柱中的角接触轴承组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及转向柱中的角接触轴承组件。
【背景技术】
[0002]汽车中的转向柱通常配备有角接触滚珠轴承组件，该组件包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环、具有形成第二滚道的凹槽的导电外环以及一组与第一滚道和第二滚道均接触的导电滚珠。为了简化内环在转向柱中的轴上的安装，内环经由套管或容差环安装在轴上，所述内环通常由非导电塑料模制，以便容许些许弹性并且减少成本。
[0003]安装在轴上的方向盘通常包括电开关、设备或气囊，它们可能会受到积聚在方向盘上的静电荷的影响。
[0004]因此重要的是通过保证转向柱的轴和汽车底盘之间的经由角滚珠轴承的导电接触来确保方向盘的电接地。当然，这种导电接触也可用于传送电信号。
[0005]文件US4，530，609指导通过使用石墨填充的聚合材料使套管导电，但这种方法相
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[0006]为提供这种电接触，文件FR2782758A1指导使用导电部分建立内环和轴之间的导电接触。该导电部分是布置在套管的轴向端面和波形弹簧或球粒状垫圈之间的大致环形的构件，所述球粒状垫圈产生角轴承的轴向预载。波形弹簧是预加载的，带有配合在轴上的固定环。环形构件设有环形主体以及围绕套管的外形被弯曲的舌部或闩扣，从而与支撑内环的表面重叠，使内环与闩扣相接触。由此经由滚珠、内环、闩扣、环形构件的主体、波形弹簧和固定环从外环建立外环和轴之间的导电接触。
[0007]在文件US6，675，360B1中提出相似的解决方法，其中导电元件具有环形主体和多个接合在套管狭槽中的闩扣样的轴向突出部。
[0008]在US2010/0308569A中提出解决方法，其中闩扣直接形成在波形弹簧上。在DE10220688B4中提出解决方法，其中闩扣与内环整体形成。
[0009]在该导电路径中有大量的接触点,这些接触点容易受到接触中断或降级的影响并且失效的总概率累积个体概率。另外，导电部分的闩扣部分在装配时可能从导电部分的环形主体折断，从而使得导电路径无法建立。松弛的闩扣可能导致装配过程中的其它问题。
【发明内容】
[0010]本发明对于解决这些问题做出了尝试并且提出根据权利要求1所述的角接触轴承组件。
[0011]根据本发明所述的用在转向柱中的角接触轴承组件特别地包括至少一个包括导电部件的滚动轴承，将至少一个导电滚动轴承安装在轴上的套管，以及在其中一个导电部件和轴之间建立导电接触的至少一个导电部分。所提出的是，导电部分具有小于360°的圆周向延伸并且没有完整环形(或拓扑等价于完整环形)的形状。“圆周向延伸”的表述指的是转向柱的轴的旋转轴线的圆周。[0012]导电部分的拓扑结构增加了它的弹性并且减少了在装配过程中或角接触轴承组件使用时导电部分的主要元件折断的风险。因此，失效概率可显著减少。
[0013]优选地，至少一个滚动轴承的导电部件包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环、具有形成第二滚道的凹槽的导电外环和一组与第一滚道和第二滚道均接触的导电滚珠。
[0014]另外所提出的是，导电部分具有小于90°的圆周向延伸，更加优选的是小于30°以及特别是小于5°。圆周向延伸越小，在装配时变形的概率和典型幅度越小，因而失效概率越小。
[0015]本说明所提到的导电部分的圆周向延伸的这一事实并不意味着该部分在圆周方向上具有曲率或者是弧形的。确切地说，导电部分的接触部优选地从平的、带状的金属部分弯曲出来并且关于轴的旋转对称轴线切向布置。换言之，导电部分在径向切面具有线性/平面形。可替代的是，导电部分在径向切面上是圆形/圆弧形的。
[0016]应当注意的是，导电部分的圆周向延伸的要求意味着在圆周方向上该部分的任何曲率。更确切地说，导电部分的接触部可以是平的并且关于它邻靠在上面的表面切向地布置。
[0017]在本发明的优选实施方式中，导电部分形成为卡在套管边缘上的夹子。这样易于装配并且减少导电部分所需的材料量从而可以减少角接触轴承组件的整体成本。
[0018]如果套管设置有具有圆周向延伸(对应于导电部分的圆周向延伸)的槽，那么夹子在圆周方向上可被固定，从而避免夹子的无意的移动或松弛，并且还可减少失效概率。
[0019]当角接触轴承组件除了套管的圆周向外表面或内表面中的槽之外还包括套管边缘中的轴向槽或者以套管边沿中的轴向槽代替上述槽时，可以达到相似的优势。
[0020]另外所提出的是，槽从套管的径向内表面延伸至套管的径向外表面，其中径向内表面配置成配合在轴上，径向外表面配置成支撑导电内环。在这种构造中，导电部分几乎可完全布置在槽中从而在装配时提供防止松弛的良好保护，其中只有设计用于建立与内环和/或轴的接触的接触点应该从槽突出。
[0021]通过提供具有布置在套管圆周上的多个导电部分的组件，通过这种冗余进一步减少失效概率。优选的地，这些多个导电部分有相同的形状。
[0022]优选地，导电部分设置有接触导电内环的第一弹性部，其中所述第一弹性部这样构成，即，当导电内环配合在套管上时，第一弹性部是变形的和预加载的。这种弹性一方面可提供些许容差，另一方面造成接触点的预加载，从而使失效概率可进一步减少。
[0023]如果导电部分设有配置成接触轴的第二弹性部，那么可实现相似的优势，其中所述第二弹性部这样构成，即，当包括套管和导电部分的组件配合在轴上时，第二弹性部是变形的和预加载的。该第二弹性部可附加于第一弹性部分提供，或者独立于该部分提供。
[0024]优选地，第一弹性部机械连接于第二弹性部，这样使得作用在第一弹性部上的压力转移到第二弹性部，反之亦然。
[0025]根据本发明的一个方面，导电部分具有大致C形的主体部分，配置为卡在套管的边缘上或槽中，其中第一和第二弹性部中的至少一个形成为从主体部分的一个端部突出的舌部或闩扣。在这种构造中，C形的主体部分可确保套管上的良好固定，鉴于此，通过舌部或闩扣可保证良好的电接触。这种功能的分离实现了导电部分的各部分的独立优化。[0026]另外所提出的是，导电部分大致是带状的并且设有锚形部，与导电部分的其它部分相比，其中带的宽度增加，其中具有颈部的槽设置在套管中，颈部的宽度对应于所述导电部分的其它部分的宽度。这实现了导电部分在套管中的可靠的固定并且避免不期望的滑落。
[0027]另外所提出的是，角接触轴承这样构成，S卩，导电部分具有大致T形的结构，其中横向条形成锚形部。
[0028]本发明的另一方面提出用于机动车的转向柱，包括具有装配支架的底盘、轴和至少一个以上讨论的角接触轴承组件，其中角接触轴承组件安装在底盘装配支架上并且支撑轴。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]本发明的以上实施方式以及所附权利要求和附图以明确而非限制性的组合表示多个本发明的显著特征。技术人员能容易地考虑到这些特征的其它组合或子组合，从而使权利要求中所定义的本发明适合于他的或她的需要。
[0030]图1是带有根据本发明所述的角接触轴承组件的转向柱的示意图；
[0031]图2是图1的角接触轴承组件的套管的透视图；
[0032]图3a至3c是图1的角接触轴承的夹子样导电部分的不同视图；
[0033]图4是带有图2和3的套管和导电部分的角接触组件的剖视图；
[0034]图5a至5c是根据本发明第二实施方式的角接触轴承组件的夹子样的导电部分的不同视图；
[0035]图6是带有图5a至5c的导电部分的角接触轴承的剖视图；
[0036]图7a至7c是根据本发明第三实施方式的角接触轴承的夹子样的导电部分的不同视图；
[0037]图8是带有图7a至7c的导电部分的角接触组件的套管的透视图；
[0038]图9a至9c是根据本发明的第四实施方式的角接触轴承组件的夹子样的导电部分的不同视图；
[0039]图10是带有图9a至9c的导电部分的角接触轴承组件的套管的透视图；
[0040]图1la至Ilc是根据图10的套管的不同视图；
[0041]图12是带有根据本发明第四实施方式的导电部分的角接触轴承组件的剖视图；
[0042]图13a至13c是根据本发明第五实施方式的角接触轴承组件的夹子样的导电部分的不同视图；
[0043]图14是带有图13a至13c的导电部分的角接触轴承组件的套管的透视图；
[0044]图15是带有根据本发明第五实施方式的导电部分的角接触轴承组件的剖视图；
[0045]图16a至16c是根据本发明第六实施方式的角接触轴承组件的夹子样的导电部分的不同视图；
[0046]图17是带有根据本发明第六实施方式的导电部分的角接触轴承组件的剖视图。【具体实施方式】
[0047]图1表示汽车转向柱中角接触轴承组件示意性的剖视图。轴承组件安装在连接方向盘和转向柱(未示出)的中心轴10上。
[0048]角接触轴承组件包括具有导电部件的滚动轴承。特别地，滚动轴承包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环12。在所示实施方式中，内环12形成为冲压的且硬化的钣金件，但在另外的实施例中可以批量制造。
[0049]内环12通过接触内环12的圆锥形内表面塑料的套管14安装在轴10上并且具有一定的弹性，使得当内环12压在套管14上时，套管14的内表面径向向内变形，从而建立内环12和套管14之间的压配合连接。
[0050]另外，角接触轴承组件包括具有凹槽的导电外环16，该凹槽形成第二滚道并且与汽车的底盘和接地形成电接触安装。在所示实施方式中，外环16形成为冲压的且硬化的钣金件，但在另外的实施例中可以批量制造。
[0051]外环16安装在汽车转向柱的底盘装配支架42中。
[0052]与第一滚道和第二滚道均接触的一组导电滚珠18在隔圈40(图4)中受到导引并且建立内环12和外环16之间的导电接触。
[0053]由于套管14不导电，为了实现从轴10到汽车底盘的静电荷释放，需要用于建立内环12和轴10之间的导电接触的装置，因为积聚的静电荷会影响布置在方向盘上的电元件或电子元件的功能和/或电击。
[0054]为了建立这种导电接触，本发明提出了提供用于在内环12和轴10之间建立导电接触的至少一个导电部分20。相比其它已知的这类型的导电部分，导电部分20没有设置环形主体，g卩，关于轴10的旋转轴线具有小于360°的圆周向延伸。
[0055]在图1至4的实施方式中设有三个相同的导电部分20，分别形成为卡在套管14边缘上的夹子。该夹子的圆周向延伸或关于轴10的中轴线被该夹子所覆盖的角范围明显小于10°甚至小于5°。
[0056]角接触滚珠轴承预加载有瓦楞的或波形弹簧22或邻接套管14的轴向端面的球粒状垫圈，用以产生角接触轴承组件的轴向预载。波形弹簧22是与导电部分20分开的部分而且由塑钢制成，由此导电部分20可选择性地以铜或其它高导电材料涂覆或者制造。
[0057]图2是图1的角接触轴承组件的套管14的透视图。套管14设有三个槽24，槽具有比导电部分20的圆周向延伸稍宽的圆周向延伸或宽度。槽24足够大，能够实现导电部分20在径向和轴向方向的自由运动。
[0058]槽24包括在套管14边沿中的轴向槽并且从套管14的径向内表面32延伸至套管14的径向外表面28，其中径向内表面32配置成配合在轴10上并且径向外表面28配置成支撑导电内环12。虽然此处所示第一实施方式设有三个导电部分20，但无疑可以使用更多或更少的分布在套管14的圆周上并且分别夹在相关槽中的导电部分20。所述边缘还设置有产生径向弹性闩扣(latch) 38的轴向狭槽。三个闩扣设有径向向外突出而且有倒角端面的卡扣配合突出部40。卡扣配合突出部40卡在外环16的轴向外部边缘上从而使套管14将内环12松弛地固定于外环16。
[0059]图3a、3b和3c表不装配之前的导电部分20的不同视图，图4表不如果第一实施方式处于装配好的状态下的套管14和导电部分20。导电部分20设有接触导电内环12的第一弹性部26，其中所述第一弹性部26这样构成，即，当导电内环12配合在套管14上时，第一弹性部是变形的和预加载的。这意味着在内环12配合到组件上之前的未预加载状态时，第一弹性部26径向和轴向地突出超过套管14的圆锥形外表面28。
[0060]以类似方式，导电部分20设有配置成接触轴10的第二弹性部30，其中所述第二弹性部30这样构成，即，当包括套管14和导电部分20的组件配合到轴10上时，第二弹性部是变形的并且预加载的。换言之，在套管14配合到轴10之前的未预加载状态时，第二弹性部30径向向内突出超过套管14的圆柱形内表面32，并且当轴10从图4中的左手边推入组件中时，第二弹性部受到径向向外推挤。
[0061 ] 导电部分20具有大致C形的主体部分，配置为卡在套管14的边缘上或者槽24中。
[0062]图1的截面视图表示处于其安装好的构造的组件。由于压力施加在导电部分20的第一弹性部26和第二弹性部，导电部分20被径向压缩从而使其中部被抬高，离开套管中的槽24的底部。导电部分20的弹性恢复力产生接触压力，导电部分20的第一弹性部26和第二弹性部分别被该接触压力强有力地紧压在轴10和内环12上，从而确保良好的电接触。
[0063]图5至17表示本发明的另外的实施方式。以下描述着重于图1至4的实施方式的不同点，鉴于此，对于本质上没有变化的特征的解释，读者应查阅之前图1至4的描述。为凸显相似性，相似或相同的特征具有相同附图标记。
[0064]图5a至5c表示根据本发明第二实施方式的角接触轴承组件的夹子状的导电部分20，图6是带有图5a至5c的导电部分20的角接触轴承组件的剖视图。该实施方式的显著特征是接触导电内环12的第一弹性部26形成为从导电部分20的C形主体部分的一个端部突出的舌部。
[0065]图7a至7c表示根据本发明第三实施方式的角接触轴承组件的夹子状的导电部分20，图8是带有图7a至7c的导电部分的角接触轴承组件的剖视图。
[0066]在第三实施方式中，导电部分20大致是带状的但设有锚形部34，其中与导电部分20的其它部分相比，带的宽度是增加的。套管14中设有具有颈部的槽24。如图8中所示，颈部的宽度对应于所述导电部分20的其它部分的宽度。更确切地说，导电部分20和槽24均具有大致T形的结构，其中该形状的横条形成锚形部34。槽24容许形成锚形部34的横条在垂直于横条的方向上的些许移动。
[0067]图9a至9c、10和Ila至Ilc表示本发明的第四实施方式。导电部分20形成为长销，其可插入到设在套管14的槽24底部的相关狭槽38中。导电部分20的固定部设置有与套管14的塑料材料接合的倒钩36，从而形成套管14和导电部分20之间不可分离的连接。
[0068]套管14设置有槽24，导电部分20以S形从槽的底部轴向突出，由此形成直接接触轴承组件内环12的第一凸起接触部26以及直接接触轴10的第二凸起接触部30。
[0069]图1la是带有导电部分20的套管14的俯视图，图1lb和Ilc分别是沿图1la中的E-E线和F-F线的剖视图。
[0070]图13a至13c、14和15表示带有导电部分20的角接触轴承组件的第六实施方式，其中导电部分20整体地与套管14模制或过模制。
[0071]为制造套管14，在注射模制过程中，图13a至13c中所示的舌状的导电部分20布置在用于模制套管14的模具中，从而使得导电部分20中类似孔的固定部或锚形部34(可能设有倒钩或锯齿形轮廓以加强固定)当设定后者时浸入所使用的聚合材料中。在本发明第六实施方式中，锚形部34形成为侧部切除的样式。[0072]在另外的可替代的实施方式中，接触部26、30从套管14的塑料材料在不同点突出。
[0073]如同第四实施方式，套管14设有槽24，导电部分20以S形从槽底部轴向突出，由此形成接触轴承组件内环12的第一凸起接触部26和接触轴10的第二凸起接触部30。
[0074]图16a至16c和17表示带有导电部分20的角接触轴承组件的第六实施方式，其中导电部分20与套管14整体地模制或过模制。
[0075]不同于本发明第五实施方式的唯一特征是导电部分20的突出部的形状，它具有平整的形状，轴向上并不突出超过固定在套管的槽24底部的锚形部34的轴向外表面。
【权利要求】
1.一种用在转向柱中的角接触轴承组件，包括: -至少一个滚动轴承，所述滚动轴承包括导电部件； -套管(14)，所述套管将至少一个导电的滚动轴承安装在轴(10)上；和 -至少一个导电部分(20)，所述导电部分在至少一个滚动轴承的至少一个导电部件(12)和轴(10)之间建立电连接， 其特征在于 所述导电部分(20)具有小于360°的圆周向延伸。
2.根据权利要求1所述的角接触轴承组件，其特征在于 至少一个滚动轴承包括: -具有形成第一滚道的凹槽的导电内环(12)； -具有形成第二滚道的凹槽的导电外环(16); -接触第一滚道和第二滚道的一组导电滚动元件(18)。
3.根据权利要求1或2所述的角接触轴承组件，其特征在于 所述导电部分(20)具有小于5°的圆周向延伸。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于 所述导电部分(20)形成为卡在所述套管(14)的边缘上的夹子。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于所述套管(14)设有槽(24)，该槽具有对应于所述导电部分(20)的圆周向延伸的圆周向延伸。
6.根据权利要求5所述的角接触轴承组件，其特征在于所述槽(24)包括在套管(14)的边缘中的轴向槽。
7.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于设置有分布在所述套管(14)的圆周上的多个导电部分(20)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承，其特征在于所述导电部分(20)设有接触导电内环(12)的第一弹性部(26)，其中所述第一弹性部(26)这样构成，即，当导电内环(12)配合在套管(14)上时，所述第一弹性部是变形的并且预加载的。
9.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电部分(20)设有配置成接触轴(10)的第二弹性部(30)，其中所述第二弹性部(30)这样构成，SP，当包括套管(14)和导电部分(20)的组件配合到轴(10)上时，所述第二弹性部是变形的并且预加载的。
10.根据权利要求7和8中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电部分(20)具有大致C形的主体部分，配置为卡在套管(14)的边缘上或者槽(24)中，其中第一和第二弹性部(30)的至少一个形成为从主体部分的一个端部突出的舌部。
11.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电部分(20)大致是带状的并且设有锚形部(34)，其中与导电部分(20)的其它部分相比，带的宽度是增加的，其中套管(14)中设有具有颈部的槽(24)，所述颈部的宽度对应于所述导电部分(20)的其它部分的宽度。
12.根据权利要求11所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电部分(20)具有大致T形的结构，其中横条形成锚形部(34)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于还包括邻接套管(14)的轴向端面用以产生角接触轴承组件的轴向预载的波形弹簧(22)，其中所述波形弹簧(22)与导电部分(20)是分开的。
14.根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电部分(20)整体地与套管(14)模制。
15.用于机动车的转向柱，包括带有装配支架(42)的底盘、轴(10)和至少一个安装在底盘装配支架(42)上并且支撑轴(10)的根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件。
【文档编号】F16C35/073GK103573831SQ201310296662
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】S.伯西特, D.詹森, T.莱派因, B.蒙特伯尤夫 申请人:Skf公司