声学优化的轴承单元的制作方法

本发明涉及一种用于支承轴的轴承单元，该单元具有一个带内圈和外圈的轴承，其中内圈和外圈可相对于彼此周向旋转，其中外圈具有一个外弯曲侧面，其中该轴承还具有一个旋转轴，且其中相对于至少一个回转圈得以支撑，期间轴承可以相对于回转圈，围绕至少一个横向于旋转轴定向的回转轴回转，其中该回转圈具有至少一个设计为球拱的内表面，相对于外圈的外弯曲侧面设计该内表面，从而在这些表面之间形成一个接触区，其中回转圈、内圈和外圈彼此同轴布置。

背景技术：

带蜗杆轴和蜗轮的驱动器通常应用于电动助力伺服转向系统中。蜗杆轴通常在固定轴承和浮动轴承中支撑。在某些应用中，固定轴承被设计为转盘轴承，且可以重新调节齿啮合中的磨损和轴侧倾。通过使用一个带有内部球体的单独回转圈来实现回转功能，该回转圈定位球形的球轴承外圈。电动伺服转向系统是一种电动助力转向系统，其仅在发生转向运动时才会起作用。对于机电式驱动器，一个程序控制的伺服电动机在转向系统的机械装置上，即在转向柱或转向器上，支持并叠加驾驶员的转向运动。已知电动转向(eps)和电动助力转向(epas)系统，其中在这些系统中始终省去了液压装置。这样就不再需要伺服泵，从伺服泵通向转向器再返回的软管、液压油和从动活塞。

电动助力伺服转向系统的轴承结构以高精度制造，因为球拱应当尽量无间隙，以确保轴承单元的低噪音运转，而不会产生咔咔声。外圈和回转圈组成一对球拱，以精确定义的公差制造这对球拱，并按几个公差组加以分配。回转圈具有装配窗，用于导入和回转球形外圈。

例如从de102007044618a1的专利申请文件已知一种符合当前技术水平的轴承单元。本发明涉及一种轴承单元，借此可回转地安装一根用于伺服转向系统的蜗杆主轴。由两个外圈确保轴承的可回转性，两外圈可通过连接元件彼此连接以实现可变的相对位置，从而使轴承外轴瓦的侧面无间隙，同时又围绕回转轴确保一定程度的旋转自由度。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种替代轴承单元，其具有良好的声学特性、易于装配，另有易于制造的外圈和回转圈，其中轴承单元可以重新调节齿啮合中的磨损和轴侧倾。

根据本发明，通过一种具备权利要求1所述特征的滚动轴承解决所述任务。在从属权利要求和后面的说明书中给出了本发明的优选设计方案，它们能够分别单独或以组合方式展示本发明的观点。

本发明涉及一种用于支承轴的轴承单元，该单元具有一个带内圈和外圈的轴承，其中内圈和外圈可相对于彼此周向旋转，其中外圈具有一个外弯曲侧面，其中该轴承还具有一个旋转轴，且其中相对于至少一个回转圈得以支撑，期间轴承可以相对于回转圈，围绕至少一个横向于旋转轴定向的回转轴回转，其中该回转圈具有至少一个设计为球拱的内表面，相对于外圈的外弯曲侧面设计该内表面，从而形成一个接触区，其中回转圈、内圈和外圈彼此同轴布置。回转圈在圆周方向上具有一个凹部，该凹部在回转圈的整个宽度上延伸。

回转圈宽度便是回转圈在旋转轴的整个延伸轴上具有的宽度。

设置了在回转圈的整个宽度上延伸的凹部，以便能够将轴承，首选滚动轴承，极优选球轴承轻松装入回转圈，其中所安装的轴承单元具有良好的声学特性。良好的声学特性尤其源于在接触区中存在的弹簧拉力，即在设计为球拱的回转圈内表面与外轴承的外弯曲侧面之间的接触区。由于在前述接触区中的恒定拉力，避免由于咔咔声而产生噪音。

极优选制造凹部，在未来凹部的区域中设置了一个沟槽，将该沟槽进一步加工成凹部。

回转圈特别设计为有弹性，从而让凹部支持回转圈的弹性效应。

除了凹部之外，优选设计旋转对称的回转圈。首选在其内部具有一个球拱。

尤其由100cr6等淬透性材料制成回转圈。得益于该特征，可借助激光束切割特别理想地对回转圈开槽，并因此易于制造。

作为备选，也可以由非淬透性材料制成回转圈，如表面硬化钢或烧结材料。如此便可以特别轻松的锯切回转圈，以便在回转圈中产生沟槽。

极优选地规定了将外圈和回转圈设计成彼此重叠。在此可以类似于过盈配合理解这一重叠。由于该回转圈特别设计为有弹性，在这种优选情况下，回转圈的作用如同弹簧，它无间隙地预紧球拱。该特性可用于轴的无间隙支承，其中在将转盘轴承装入转向器壳体之后，可通过一个螺母力锁合或形锁合固定。在拧紧螺母之后，将保留弹性预紧。

无间隙支承的一种替代方案在于：回转圈在圆周方向的外侧具有至少一个弹性护套元件，特别是o形圈。带有弹性环形件或弹性护套等的回转圈，在装配后可实现永久的弹性预紧。弹性组件还确保了运行期间的噪音退耦或减振。

至少在接触区中，外圈和/或回转圈可以极优选地具有涂层用于减小摩擦。用于减少摩擦的涂层是指摩擦系数小于或等于二硫化钼或磷酸锰的摩擦系数的涂层。二硫化钼或磷酸锰都是适用于外圈和/或回转圈的极优选涂层。

根据本发明的用于制造轴承单元的方法，其具有至少一个前述特征，规定了回转圈具有至少一个沟槽以便形成凹部。相应地加载或变形该沟槽，从而使其在回转圈的整个宽度上断裂，并因此而形成凹部。随之相应地弹性膨胀回转圈，从而可以插入待安装的轴承。在回转圈和待安装的轴承具有相应安装位置之后，相应地释放回转圈的这一膨胀，从而让回转圈沿周向包围轴承。因此该膨胀仅用于过渡。这体现了易于装配性，其中外圈和回转圈易于制造。

根据一种优选的措施，用于制造轴承单元的沟槽可源自以下情形：在制造回转圈生坯时已设置该沟槽，或通过激光束制成该沟槽。由淬透性材料，首选由100cr6制成的回转圈对此尤其适用。

根据用于制造沟槽的替代措施，规定了通过一种分离式制造方法制成沟槽，如通过锯切或切割。可优选利用激光或水射流进行切割。作为可选方案，这些用于沟槽的制造措施尤其适用于由非淬透性材料制成的回转圈。然后极优选由表面硬化钢或烧结材料制成回转圈。

本发明还涉及一种具有至少一个前述特征的回转圈，用于具有至少一个前述特征的轴承。

附图说明

下文参考附图依据优选的实施例对本发明进行了示范性说明，其中，下文所述的特征能够分别单独以及以组合方式展示本发明的观点。附图简要说明：

图1：以侧视图示出了符合现有技术水平的轴承单元，

图2：以垂直剖视图示出了图1中轴承单元的a-a剖面，

图3：根据本发明原理的轴承单元第一实施方式的侧视图，

图4：以垂直剖视图示出了图3中轴承单元的b-b剖面，

图5：图3和4中轴承单元的透视图，

图6：以垂直剖视图示出图3、4和5中的轴承单元，其在伺服转向壳体中布置，

图7：根据本发明原理的轴承单元第二实施方式的侧视图，

图8：以垂直剖视图示出了图7中轴承单元的c-c剖面，

图9：图7和8中轴承单元的透视图，以及

图10：以垂直剖视图示出图7、8和9中的轴承单元，其在伺服转向壳体中布置。

具体实施方式

图1以侧视图示出了符合现有技术水平的轴承单元10。轴承单元10具有一个带内圈14和外圈16的轴承12。内圈14和外圈16可围绕旋转轴r相对于彼此周向旋转。

相对于至少一个回转圈20支撑轴承12，且可以相对于回转圈20，围绕至少一个横向于旋转轴r定向的回转轴r回转。

在图2中，以垂直剖视图示出了图1中轴承单元10的a-a剖面。可以看出，回转圈20具有一个设计为球拱的内表面22，相对于外圈16的外弯曲侧面18设计该内表面，以形成接触区24。回转圈20、内圈14和外圈16彼此同轴布置。

从图1和2中可以看出，符合现有技术水平的回转圈20具有两个位置径向相对的装配窗28，其中围绕回转圈20的圆周将其设计为狭槽形式，且尤其最大以回转圈宽度的一半延伸至回转圈20内部。回转圈宽度便是回转圈20的旋转轴r在整个延伸轴上具有的宽度。装配窗28用于导入外圈16，并使之外弯曲侧面18一同回转。具有这种外弯曲侧面18的外圈16也称为球形外圈。

图3以侧视图示出了根据本发明第一实施方式的轴承单元10。轴承单元10具有一个带内圈14和外圈16的轴承12。内圈14和外圈16可围绕旋转轴r相对于彼此周向旋转。

相对于至少一个回转圈20支撑轴承12，且可以相对于回转圈20，围绕至少一个横向于旋转轴r定向的回转轴s回转。

在图4中以垂直剖视图示出了图3中轴承单元10的b-b剖面。可以看出，回转圈20具有一个设计为球拱的内表面22，相对于外圈16的外弯曲侧面18设计该内表面，从而在表面之间形成接触区24。回转圈20、内圈14和外圈16相对于旋转轴r彼此同轴布置。

在图3至图6中还示出了回转圈20在圆周方向u上具有凹部26，该凹部在回转圈的整个宽度上延伸。回转圈宽度便是回转圈20的旋转轴r在整个延伸轴上具有的宽度。

根据第一实施方式，在外圈16和特别设计为弹性的回转圈20之间形成弹性预紧，并在装配之后仍然保持，其中外圈16和回转圈20采用了彼此重叠的设计。这就意味着存在过盈配合。

图6示出了在伺服转向壳体30中如何布置根据第一实施方式的轴承单元10。对此可以设置轴承单元10，其特别用于支承蜗杆轴。这尤其适用于带有伺服转向壳体30且根据电动助力转向(epas)的系统。转盘轴承20通过一个螺母32力锁合或形锁合固定。尤其通过弹性预紧进行固定，该预紧力通过回转圈20借助重叠而产生。利用该固定方法，可以在伺服转向壳体30中为轴承单元10有利地建立固定同时又可释放的连接。

根据本发明，在第一和第二实施方式以及未示出的实施方式中，可以选择通过一个螺母32在伺服转向壳体30中特别力锁合或形锁合固定轴承单元10。

图7以侧视图示出了根据本发明第二实施方式的轴承单元10。轴承单元10具有一个带内圈14和外圈16的轴承12。内圈14和外圈16可围绕旋转轴r相对于彼此周向旋转。

相对于至少一个回转圈20支撑轴承12，且可以相对于回转圈20，围绕至少一个横向于旋转轴r定向的回转轴s回转。

在图8中以垂直剖视图示出了图7中轴承单元10的c-c剖面。可以看出，回转圈20具有一个设计为球拱的内表面22，相对于外圈16的外弯曲侧面18设计该内表面，从而在表面之间形成接触区24。回转圈20、内圈14和外圈16相对于旋转轴r彼此同轴布置。

在图7至图10中还示出了回转圈20在圆周方向u上具有凹部26，该凹部在回转圈的整个宽度上延伸。回转圈宽度便是回转圈20的旋转轴r在整个延伸轴上具有的宽度。

根据第二实施方式，在外圈16和特别设计为弹性的回转圈20之间形成弹性预紧，并在装配之后仍然保持，其中回转圈20回转圈在圆周方向u的外侧具有至少一个弹性护套元件36。在图8、9和10中，示出了在回转圈的整个宽度上设置了彼此间隔的两个弹性护套元件36，其尤其作为o形环。

图10示出了在伺服转向壳体30中如何布置根据第二实施方式的轴承单元10。对此可以设置轴承单元10，其特别用于支承蜗杆轴。这尤其适用于带有伺服转向壳体30且根据电动助力转向(epas)的系统。转盘轴承20通过一个卡环34在伺服转向壳体30中固定。尤其通过弹性预紧进行固定，该预紧力通过回转圈20借助弹性护套元件36而产生。利用该固定方法，可以在伺服转向壳体30中为轴承单元10有利地建立适当同时又可释放的连接。

根据本发明，在第一和第二实施方式以及未示出的实施方式中，可以选择通过一个卡环34在伺服转向壳体30中特别力锁合或形锁合固定轴承单元10。

附图标记说明

10轴承单元

12轴承

14内圈

16外圈

18外圈的侧面

20回转圈

22内表面

24接触区

26凹部

28装配窗

30伺服转向壳体

32螺母

34卡环

36弹性护套元件

r旋转轴

s回转轴

u圆周方向