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(6)，以及能够将轴向预紧力传递到内圈(3)的弹性预紧元件(10)，弹性预紧元件(10)安装为与内圈(3)直接接触，并且能与衬套(6)的环形轴向定心部分(6a)相接触。衬套(6)的径向支撑法兰(6b)从轴向定心部分(6a)向装置(1)的外侧径向地延伸并且以其整个周面轴向地支撑抵靠弹性预紧元件(10，11)。滚动轴承组件装置包括以其整个周面轴向地支撑抵靠衬套(6)的径向支撑法兰(6b)的轴向保持装置(16)。
【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通过衬套或称做公差环的环状件安装在轴上，公差环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。
[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、以及能够将轴向预紧力传递到内圈的弹性预紧元件，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径向侧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和内圈直接接触，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，径向支撑法兰的整个圆周连续地支撑抵靠预紧元件，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的均匀的径向蠕变，同样促进预紧力的良好分布。
[0015]滚动轴承组件装置包括轴向保持装置，其以整个周面轴向地支撑抵靠衬套的径向支撑法兰。轴向保持装置因此在圆周方向上连续轴向地支撑。施加到衬套的轴向预紧力，以及因此通过弹性预紧元件施加到内圈的预紧力，因此是恒定的。
[0016]由于滚动轴承组件装置的结构，内圈并未由衬套轴向地保持，并且这意味着，在初始状态，弹性预紧元件在内圈和衬套的径向法兰之间并未被压缩。内圈，在初始状态，当滚动轴承装置开始组装时并未受到任何内预紧力。
[0017]为了在径向法兰和内圈之间压缩弹性预紧元件并且因此轴向地预紧滚动轴承组件，通过轴向保持装置向衬套的径向法兰施加外轴向载荷是必要的。轴向保持装置的目的首先是在轴上轴向地保持滚动轴承组件，并且其次是通过径向法兰和弹性预紧元件在滚动轴承组件上施加和保持轴向预紧力。
[0018]衬套可作为单个部件制造。
[0019]优选的，内外圈均作为单个部件制造。
[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多边形形状的正截面，例如方形或矩形。
[0022]弹性预紧元件可由合成材料制成，例如弹性材料。
[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]滚动轴承组件装置可包括用于保持滚动元件周向间隔的保持架，包括小直径轴向环形部分，其延伸超过内圈的轴向端并且具有朝向并与衬套协作的径向突起。
[0025]本发明的第二方面涉及转向柱，包括管状壳体，与壳体同轴的轴，以及至少一个安装在壳体和轴之间的、根据前述任一权利要求的滚动轴承组件装置。
[0026]优选的，轴向保持装置包括大体倾斜地朝向轴延伸并与轴协作的卡舌，如此，通过支撑抵靠轴，从而防止轴向保持装置沿着轴在与其装配方向相反的方向上的任何轴向运动。
[0027]优选的，外圈通过外圈的径向边缘或通过壳体的肩部轴向地保持在壳体上。
【专利附图】
【附图说明】[0028]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:
[0029]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；
[0030]图2是图1装置的横截面透视图；
[0031]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；
[0032]图4是根据图1的滚动轴承组件装置，通过根据第一实施例的轴向保持装置被轴向预紧；
[0033]图5是根据图1的滚动轴承组件装置，通过根据第二实施例的轴向保持装置被轴向预紧；
[0034]图6是根据图3的滚动轴承组件装置，通过根据第一实施例的轴向保持装置被轴向预紧。
【具体实施方式】
[0035]关于轴向轴线X的滚动轴承组件装置，其整体在图1至6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和与管状壳体14同轴的回转轴15之间。
[0036]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。
[0037]作为单个部件制造的外圈，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，尤其是朝向管状壳体14。径向边缘2c因此形成用于将外圈3保持在管状壳体14上的轴向保持装置。环形部分2a从轴向部分2b径向朝向内侧。
[0038]作为单个部件制造的内圈3，包括环形部分3a和轴向圆柱部分3b。横截面为凹的环形部分3a在其外表面形成用于滚动元件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。
[0039]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。内圈3滑动接触地安装在衬套6上并且不被衬套6轴向地保持。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。
[0040]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。
[0041]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。[0042]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，以及多个从轴向定心部分6a上与径向支撑法兰6b相反侧的一端径向向外延伸的钩部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。
[0043]滚动轴承组件装置I还包括弹性预紧元件10，其区别于衬套6并且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法兰6b的径向表面，即，覆盖径向支撑法兰6b的整个圆周。
[0044]轴向圆柱部分3b的端部3d和衬套6的钩部6c之间留有轴向间隙(未标示)，这样使得内圈3并未由衬套6轴向地保持。弹性预紧元件10在内圈3和衬套6的径向法兰6b之间并未被压缩，并且这意味着内圈3在如图1和2所示的将滚动轴承组件组装到轴上的初始步骤期间还没有受到内部预紧。
[0045]弹性元件10由合成或弹性材料制成，例如橡胶。
[0046]滚动轴承组件I通过保持架5的径向突起5d在衬套6上被轴向地保持，并且通过外圈2的径向边缘2c在管状壳体14上被轴向地保持。可变的选择可以是外圈2包括环形部分2a和轴向部分2b，而不具有径向边缘。为此目的，管状壳体14可包括肩部(未示出)，其形成轴向地保持外圈2的轴向部分2b的端部的装置。作为一种变型，外圈2的轴向部分2b可安装为管状壳体14内的过盈配合。
[0047]通过变型，轴向定心部分6a的外圆柱表面上可形成有槽，槽的形状与环形弹性元件10的形状保持一致。
[0048]图3示出的实施例，其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。
[0049]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，区别于衬套6，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3c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的一端与倾斜面Ilc的一端相连接，以及第二径向表面lie，其将内圆柱表面Ila的一端连接到倾斜部Ilc的一端。可替换的变型可以是三角形形状，倾斜部Ilc其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。
[0050]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。
[0051 ] 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，描述了装置I如何与锁紧垫圈相互作用。
[0052]如图4到6所示，滚动轴承组件装置I安装在管状壳体14的孔内以及与壳体14同轴的回转轴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，旨在被安装使其能轴向地支撑抵靠衬套6的径向法兰6b，从而首先在轴15上轴向地保持滚动轴承组件并且其次通过径向法兰6b和弹性预紧元件在滚动轴承组件上施加和保持轴向预紧力。
[0053]图4和5示出轴向保持装置的两个实施例。然而，应当注意的是，任何能够向衬套6的径向法兰6b施加轴向载荷的轴向保持装置都可以被使用，即，包括与衬套6的径向法兰6b相接触的部分以及保持在轴15上装置的任何装置。
[0054]如图4所示的轴向保持装置16或锁紧垫圈，包括形成为将衬套6径向地保持在轴15上的环形轴向部分16a，以及从轴向部分16a向内延伸的径向部分16b，尤其是朝向轴15。径向部分16b的整个圆周表面轴向地支撑抵靠衬套6的第一侧表面6e。第一侧表面6e是径向法兰6b的与径向法兰6b的第二侧表面6f相反侧的表面，第二侧表面6f与弹性预紧元件10直接轴向接触。径向部分16b在其端部具有多个基本倾斜的卡舌16c，其朝向轴15并且旨在当锁紧垫圈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沿着轴15在与其装配方向相反的方向上的任何轴向运动。
[0055]为了在径向法兰6b和内圈3之间压缩弹性预紧元件并且因此轴向地预紧滚动轴承组件，通过轴向保持装置16，向衬套6的径向法兰6b施加外轴向力是必要的。
[0056]由于弹性保持装置16的径向部分16b与衬套6的径向法兰6b的整个圆周轴向接触，施加到衬套6的轴向预紧力是恒定的。这样的轴向保持装置16还制造起来低成本并且易于安装。轴向保持装置16和衬套6之间还有连接装置，从而增强装置I在轴上的轴向保持。
[0057]如图5所示的轴向保持装置18或锁紧垫圈包括环形凹部18a，其具有以其整个周面轴向地支撑抵靠衬套的径向法兰6b的第一侧表面6e的部分(未标示)，第一侧表面6e是与同弹性预紧元件10直接轴向接触的第二侧表面6f相反的表面。凹部18a其一端具有多个基本倾斜的卡舌18b，其朝向轴15并且旨在当锁紧垫圈18装配到轴15上时弹性地弯曲并且，通过支撑抵靠轴，防止锁紧垫圈18沿着轴15在与其装配方向相反的方向上的任何轴向运动。
[0058]图6示出的滚动轴承组件包括与图5示出的轴向保持装置18相同的轴向保持装置18。
[0059]作为一个变型，应当注意的是图4示出的锁紧垫圈16同样可用在图3的实施例中。
[0060]通过本发明的精神，轴向预紧力均匀地分布在内圈上。
[0061]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)、设置在该内圈和外圈(2，3)之间的一排滚动元件(4)、安装在该内圈(3)孔内的衬套(6)、以及能够将轴向预紧力传递到该内圈(3)的弹性预紧元件(10，11)，该弹性预紧元件(10，11)安装为与该内圈(3)直接接触，并且能与该衬套(6)的环形轴向定心部分(6a)和径向支撑法兰^b)相接触，该径向支撑法兰(6b)从该轴向定心部分^a)向所述装置(I)的外侧径向地延伸并且以其整个周面轴向地支撑抵靠该弹性预紧元件(10，11)，其特征在于，包括以其整个周面轴向地支撑抵靠该衬套(6)的该径向支撑法兰(6b)的轴向保持装置(16，18)。
2.如权利要求1所述的滚动轴承组件装置，其中该轴向保持装置(16)包括形成为用于该衬套(6)的径向保持装置的轴向部分(16a)以及从该轴向部分(16a)向内部径向地延伸并轴向地支撑抵靠该径向支撑法兰^b)的径向部分(16b)。
3.如权利要求1所述的滚动轴承组件装置，其中该轴向保持装置(18)包括轴向地支撑抵靠该径向支撑法兰(6b)的凹部(18a)。
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(6)作为单个部件制造。
5.如前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置，其中该内、外圈(2，3)均作为单个部件制造。
6.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(10，11)具有环形形状，包括与该衬套出)的该定心部分^a)的外圆柱表面直接接触的内孔。
7.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(10，11)具有圆形或平行多边形形状的正截面。
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(10，11)由合成材料制成，优选弹性材料。
9.如前述任一权利要求所述的装置，其中该定心部分的该外圆柱表面上形成有槽，该槽的形状与该弹性预紧元件(10)的形状一致。
10.如前述任一权利要求所述的装置，包括用于保持滚动元件(4)的圆周间隔的保持架(5)，该保持架(5)包括小直径轴向环形部分(5a)，其延伸超过该内圈(3)的轴向端并且具有朝向该衬套(6)延伸且与其协作的径向突起(5d)。
11.一种转向柱，包括管状壳体(14)、与该壳体(14)同轴的轴(15)、以及至少一个安装在该壳体(14)和该轴(15)之间的、根据前述任一权利要求所述的滚动轴承组件装置(I)。
12.如权利要求11所述的转向柱，其中该轴向保持装置(16，18)包括大体倾斜地朝向该轴(15)定向并与该轴(15)协作的卡舌(16c，18b)。
13.如权利要求11或12所述的转向柱，其中该外圈(2)轴向地保持在该壳体(14)上。
【文档编号】F16C27/04GK103453013SQ201310323029
【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