用于转向柱的滚动轴承的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种滚子轴承组件装置(1)，包括内圈(3)、外圈(2)、至少一排在内圈(3)和外圈(2)之间的滚动元件(4)以及安装在内圈(3)的孔中的套筒(6)。套筒(6)包括径向轴承凸缘(6b)，其下边缘具有朝向装置(1)内部倾斜的部分(6d)，所述倾斜部(6d)旨在与锁定垫圈(7)接触。套筒(6)还包括至少一个槽(6c)，从径向轴承凸缘(6b)的下边缘朝向内圈(3)轴向延伸，所述下边缘布置在内圈(3)的相反侧。
【专利说明】用于转向柱的滚动轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及滚子轴承组件装置领域，特别是用于机动车辆的转向柱的转子轴承组件。
【背景技术】
[0002]通常，转向柱包括一轴，其一端固定至由车辆驾驶员操作的方向盘，且其另一端被固定至意于角度定位车辆车轮的机械元件。转向柱的轴安装得使得在管状壳体内旋转，通过两个滚子轴承组件装置的方式，每个包括一滚子轴承，通常是角接触球轴承，其相对着安装。
[0003]滚子轴承组件通常包括内圈、外圈和布置在内外圈之间的滚子元件。滚子轴承组件通过其外圈安装在壳体上，并且直接或通过套筒或已知为公差环的环的方式安装在轴上。套筒提供在轴和滚子轴承的内圈之间的接口，并且可以补偿可能在这两部分之间的任何几何缺陷。套筒允许滚子轴承组件被容易地安装在轴上而无需初始紧密。
[0004]然而，对于该组件优选的是，在套筒和轴之间具有零间隙，从而确保该装置被保持在轴上，并且在滚子轴承组件的圈和滚动元件之间有永久接触。
【发明内容】
[0005]这就是本发明意图更特别讨论的这些缺点，通过提出一种新的滚子轴承，其特别经济，易于制造和安装，并且具有更长的使用寿命。
[0006]为了这一目的，本发明涉及一种滚子轴承组件装置，包括内圈、外圈、至少一排在内圈和外圈之间的滚动元件、以及安装在内圈的孔中的套筒。
[0007]依照本发明，套筒包括径向轴承凸缘，其下边缘具有朝向装置内部倾斜的部分，所述倾斜部意图与锁定垫圈接触。套筒还包括至少一个槽，从径向轴承凸缘的下边缘朝向内图轴向延伸，所述下边缘布置在与内圈的相反侧。
[0008]通过本发明，锁定垫圈通过倾斜部向套筒传递轴向力。这一倾斜部因而向套筒内传送该力的径向部分。
[0009]位于套筒中的至少一个槽给出了特定量的套筒柔韧性，其可以基于传送的径向部分而弹性变形。套筒由此在杆安装在所述套筒的孔中的方向上径向变形。
[0010]通过本发明，套筒的圆柱部允许装置被对中且在杆上轴向引导，并且在套筒和杆之间的任何径向运动被消除了。此外，施加在套筒上的预负载通过滚动元件的方式被传送至内圈并随后至外圈，确保了其中的永久接触。
[0011]最后，滚子轴承组件装置的大部分被限制，因为全部元件被包括在凸缘的下边缘和外圈之间。
[0012]依照本发明的有利但非必须的方面，这一滚子轴承可以包括一个或多个下面的特征，以任何技术上允许的组合:
[0013]-滚动元件是球。
[0014]-滚动元件与内圈和外圈角接触。
[0015]-滚动元件通过支架被有规律地圆周间隔地保持，其可被提供有至少一个轴向部分，径向地位于内圈和外圈之间。
[0016]-套筒包括轴向圆柱部，其下端通过径向轴承凸缘而朝向装置的外侧径向延伸。
[0017]-至少一个支架的轴向部包括轴向保持装置，其与内圈和/或外圈的至少一者接入口 ο
[0018]-内圈包括轴向圆柱部，直接支承抵靠着套筒的圆柱部。
[0019]-内圈包括曲面部，在轴向截面上凹的其外表面上，形成了用于滚动元件的滚道，所述曲面部直接支承抵靠弹性元件。
[0020]-外圈包括轴向圆柱部，其通过径向定向的曲面部的方式朝向滚子轴承组件装置的内部延伸，所述曲面部在其轴向截面上凹的内表面上，形成用于滚动元件的滚道。
[0021]-外圈包括径向边缘，其从轴向圆柱部朝向装置的外侧轴向延伸，从而与管状壳体接合且轴向保持该组件。
[0022]-套筒的径向轴承凸缘与内圈直接接触。
[0023]-套筒的径向轴承凸缘包括第二部，其朝向该装置的内部倾斜，并且与内圈成角度接触，从而向滚子轴承上传送角度预负载。
[0024]环状弹性元件轴向安装在套筒的径向轴承凸缘和内圈之间，弹性元件包括内孔，其能够支承抵靠套筒的外表面。
[0025]-弹性元件与内圈直接接触。
[0026]-弹性元件与套筒直接接触。
[0027]-弹性元件包括内孔，其能够支承抵靠套筒的轴向圆柱部的外表面。
[0028]-弹性元件是环状的，并且在自由状态中，具有圆形的、平行四边形或三角形的截面。
[0029]-弹性元件是与套筒分离的弹性O环。
[0030]-弹性元件是在套筒的内圈或外表面上过度模制的。
[0031]-弹性元件由合成材料制成，例如基于合成橡胶，例如丁腈橡胶、聚亚安酯、三元乙丙橡胶(EPDM)或基于苯乙烯(TPS)或聚氨酯(TPU)的热塑性橡胶(TPE)。
[0032]-在套筒的圆柱部的外圆周上制得槽，所述槽与弹性元件的形状近似一致。
[0033]-套筒包括独立槽，形成开口且轴向经过套筒。
[0034]-套筒包括至少两个槽，其圆周地规律地间隔。
[0035]-在套筒中的至少一个槽具有在1°至20°之间、有利地在1°至5°之间的圆周延伸。
[0036]-套筒的轴承凸缘的外圆柱表面的直径大于或等于自由状态中的弹性元件的外侧直径。
[0037]-轴承凸缘的下边缘的倾斜部具有曲面凹形。
[0038]本发明还涉及一种转向柱，包括壳体、轴、以及至少一个依照前述实施方式任一所述的轴承组件装置，安装在壳体和轴之间。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]在下文依照本发明的原则的滚子轴承组件装置的一个实施方式的描述，将更好理解本发明，并且其中的进一步优点将变得更为清晰，该描述仅通过示例的方式且参考附图给出，附图中:
[0040]-附图1a是依照本发明的第一实施方式的滚子轴承组件装置的轴向截面中的视图；
[0041]-附图1b是依照本发明的第一实施方式的套筒的透视图；
[0042]-附图2是依照本发明的第二实施方式的滚子轴承组件装置的轴向截面中的视图；
[0043]-附图3是依照本发明的第三实施方式的滚子轴承组件装置的轴向截面中的视图；
[0044]-附图4a是依照本发明的第四实施方式的滚子轴承组件装置的轴向截面中的视图；
[0045]-附图4b是依照本发明的第四实施方式的套筒的透视图；
[0046]在附图1a至4中其整体以I表示的是中心轴xl的滚子轴承组件装置，意于安装在电动车的转向柱中，特别是在包括孔的中心轴XA的管状壳体A和旋转轴(未示出)之间。在正常操作中，xl和XA同轴。
【具体实施方式】
[0047]如在附图1中所示，滚子轴承组件装置I包括内圈2、外圈3、一排在这一情形中是球的滚动元件4、用于保持滚动元件4的圆周间隔的支架5以及安装在内圈3上的套筒6或公差环。
[0048]在这个以及下面的实施方式中，形容词“轴向的”和“径向的”以及副词“轴向地”相对于滚子轴承I的中心轴Xl而定义，其是内圈2和3的相对旋转轴。因此，轴向部分或部件平行于轴XI，同时径向部件或部分垂直于这一轴且围绕它。
[0049]外圈2包括曲面部2a、轴向部2b和径向轮缘2c。曲面部2a从轴向部2b朝向装置I的内侧径向定向。曲面部2b具有内表面，其在轴向部中是凹的且形成了用于滚动元件4的滚道。径向轮缘2c从轴向部2b朝向装置I的外侧径向定向，从而与管状壳体A接合且轴向地保持组件。
[0050]内圈3包括曲面部3a以及轴向圆柱部3b。曲面部3b在其在轴向部中是凹的外表面上，形成了用于滚动元件4的滚道。内圈3和外圈2的滚道布置在经过滚动元件中心的径向平面的两侧上。滚子轴承组件装置给予滚动元件4的角接触，因而提供抵抗在一个方向中的轴向负载和径向负载的能力。
[0051]内圈3和外圈2可由管的一部分或由一层片状金属制作，例如通过剪切和压制。
[0052]支架5包括小直径的轴向环状部5a，其经过外圈2的曲面部2a的自由端和内圈3的轴向圆柱部3b的外表面之间。轴向环状部5a轴向延伸超过内圈3的轴向端部，并且提供有多个径向突起5c，其朝向套筒6延伸，从而轴向保持制成滚子轴承的元件。
[0053]支架5还包括大直径的轴向环状部5b，其布置在相反侧，并且经过内圈3的曲面部3a的自由端和外圈2的轴向圆柱部2b的内表面之间。
[0054]支架5由合成材料制得，例如可能使用矿物填充物加强的聚酰胺。
[0055]套筒6的中心轴x6，在正常操作期间，与轴xl和xA同轴，并且包括轴向圆柱部6a和径向轴承凸缘6b。
[0056]轴向圆柱部6a布置在且直接支承抵靠内圈3的轴向圆柱部3b的孔。轴向圆柱部6a还在其内孔中围绕驱动轴布置，因而相对于套筒6而轴向地对中滚子轴承和轴。
[0057]径向轴承凸缘6b包括外圆柱表面6g,并且从轴向圆柱部6a的一端朝向装置I的外表面径向延伸。
[0058]套筒6的径向轴承凸缘6b通过部分6h与内圈3直接接触，该部分朝向装置I的内部倾斜，并且与内圈3成角度接触，从而向滚子轴承上传送角度预负载。
[0059]套筒6制造成单件，优选地由弹性材料制得。
[0060]依照本发明，套筒的轴承凸缘6b包括下边缘，其具有部分6d，朝向装置I的内侧倾斜，并且支承抵靠向套筒6上传送轴向力的锁定垫圈7。这一锁定垫圈7轴向地保持滚子轴承组件装置I且包括环状部7a，其在轴向截面中具有凹形，并且其上外表面支承抵靠套筒6的下边缘6d。锁定垫圈7具有多个搭片7b，其从环状部7a朝向内侧径向延伸。搭片7b近似地倾斜并且意图当锁定垫圈7被固定至轴上时弹性弯曲，并且经过抵靠该轴的支撑，防止锁定垫圈7沿着轴在与其固定方向相反的方向中的任何轴向移动。
[0061 ] 依照本发明，套筒6还包括槽6c，其从下边缘6d朝向内圈3轴向延伸，布置在轴承凸缘6b的内圈2的相反侧，直到轴向圆柱部6a的径向边缘6f。所述槽6c径向地穿过轴承凸缘6b和套筒6的轴向圆柱部6a的一部分。这一槽6c为套筒6给出了特定量的柔韧性，其可以基于径向负载而弹性变形。
[0062]在附图1和2中示出的示例中，套筒6包括三个槽6c，其规律地圆周间隔，并且具有5°的圆周延伸。
[0063]当装置I被预负载时，通过其与径向轴承凸缘6b的下边缘的倾斜部6d的支承接触，锁定垫圈7在套筒6上施加力。通过这一形式,朝向下边缘6d的内侧倾斜,径向部件成分被直接传送至径向轴承凸缘6b，因而朝向装置I的内侧弹性地使其变形。
[0064]通过套筒6的柔韧性，这一柔韧性通过槽6c而获得，所述套筒6在由锁定垫圈7传送至套筒6的倾斜部6d的径向部分下弹性变形。套筒6因而在轴安装在所述套筒6的孔中的方向中径向变形，因而可防止在套筒和轴之间的任何径向运动，并且轴向地将装置I保持在轴上。
[0065]在附图2中示出了第二实施方式，其中相同的元件具有相同的附图标记，不同于第一实施方式之处仅在于套筒6的轴承凸缘6b的下边缘的倾斜部6d的形状。
[0066]倾斜部6d具有曲面凹形，与锁定垫圈7的环状部7a的形状近似一致，从而确保力更好地圆周分布，同时确保锁定垫圈7和套筒6之间的持久接触。
[0067]在附图3中示出了第三实施方式，其中相同的元件具有相同的附图标记，不同于第一实施方式之处在于，滚子轴承组件装置I还包括与套筒6分离的弹性元件8，并且能够施加被传送至内圈3的轴向预负载力。
[0068]弹性元件8是环形的，并且轴向地安装在套筒6的径向轴承凸缘6b和内圈3的曲面部3a之间。弹性元件8持续地围绕其全部边缘支承抵靠套筒6的径向轴承凸缘6b。
[0069]在这一实施方式中，套筒6还包括在轴向圆柱部6a的外圆周上的槽6e,所述槽6e与弹性元件3的形状一致，从而围绕套筒6轴向地保持。弹性元件8包括内孔，其围绕它全部的圆周上持续地支承抵靠在套筒6的轴向圆柱部6b中的槽6e的底部。
[0070]在附图3示出的示例中，弹性元件8是环状的、曲面的且具有在自由状态中的圆形横截面。在自由状态中的弹性元件8的外直径等于套筒6的轴承凸缘6b的外圆柱表面6g的直径。弹性元件8由合成材料制成，例如基于橡胶的，例如丁腈橡胶、聚亚安酯、三元乙丙橡胶(EPDM)或基于苯乙烯(TPS)或聚氨酯(TPU)的热塑性橡胶(TPE)。
[0071]当弹性元件8通过锁定垫圈7和套筒6的凸缘6b承受轴向负载时，其向内圈3的曲面部3a传送角向力。这一角向力基本上朝向滚动元件4和外圈2传送，因而预负载滚子轴承组件1，并且防止任何内部作用且确保元件之间的持续接触。
[0072]基于这一力，弹性元件8通过径向轴承凸缘6b和内圈3之间的压缩、导致其轴向尺寸的降低而轴向变形，且通过其纵向尺寸的增加而纵向变形。弹性元件8的径向膨胀允许施加在弹性元件8上的力的径向部分朝向支承抵靠它的套筒6的轴向圆柱部6a的传送。
[0073]由弹性元件8的变形施加的径向力和通过倾斜部6d直接传送至套筒6的径向力的合力，允许套筒被更有效地保持在杆上。
[0074]通过套筒6的柔韧性，这一柔韧性通过槽6c而获得，所述套筒6在由预负载的弹性元件8和套筒6的倾斜部6d传送的径向部分下弹性变形，。套筒6因而在杆安装在所述套筒6的孔中的方向中径向变形，因而可能防止在套筒和杆之间的任何径向运动，并且确保将装置I轴向地保持在杆上。
[0075]在附图4a和4b中示出了第四实施例，其中，相同元件具有相同附图标记，不同于上述实施方式之处在于，套筒6具有单一槽6c。
[0076]单一槽6c在套筒6中形成了开口，轴向且径向地经过在给定角位置中的套筒。这一单一槽6c使得可无需在前述实施方式中描述的多个槽而实现，同时通过其本身确保套筒6的弹性变形。
[0077]多个实施方式的技术特征和上文设想的变形可相互结合。
【权利要求】
1.一种滚子轴承组件装置，包括内圈(3)、外圈(2)、至少一排在该内圈(3)和该外圈(2)之间的滚动元件(4)、以及安装在该内圈(3)的孔中的套筒(6)， 其特征在于，该套筒(6)包括径向轴承凸缘(6b)，其下边缘具有朝向该装置(I)内部倾斜的部分(6d)，所述倾斜部(6d)旨在与锁定垫圈(7)接触，并且 该套筒(6)还包括至少一个槽(6c)，从该径向轴承凸缘^b)的该下边缘朝向该内圈(3)轴向延伸，所述下边缘设置在该内圈(3)的相反侧。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个槽(6c)形成轴向经过该套筒(6)的开口。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该套筒(6)包括圆周上规则分隔的至少两个槽(6c)。
4.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，该套筒(6)中的该至少一个槽(6c)具有在1°和20。之间的圆周延伸。
5.如前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，该套筒(6)的该径向轴承凸缘(6b)与该内圈(3)直接接触，并且包括第二部(6h)，其朝向该装置(I)的内部倾斜，且与该内圈(3)成角度地接触。
6.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，该环状弹性元件(8)轴向安装在该套筒出)的该径向轴承凸缘^b)和该内圈(3)之间，该弹性元件(8)包括能支承抵靠该套筒(6)的外表面的内孔。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该弹性元件(8)能支承抵靠该套筒(6)的轴向圆柱部(6a) ο
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，该弹性元件(8)是与该套筒(6)分离的弹性O形环。
9.如权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，该弹性元件(8)在该套筒(6)的外表面上或在该内圈(3)上二次成型。
10.一种转向柱，包括壳体(A)、轴、以及安装在壳体(A)和轴之间的至少一个依照前述权利要求任一项所述的滚子轴承组件装置(I)。
【文档编号】F16C19/16GK104154111SQ201410288805
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2013年4月23日
【发明者】S·布希特, D·詹森, T·朱利安, T·勒派恩, B·蒙特布夫 申请人:Skf公司