CN103052817B - 推力滚动轴承,特别是推力滚针轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种推力滚动轴承（1），特别是推力滚针轴承，基本上由第一环形轴承座圈（2）和第二环形轴承座圈（3）以及大量成列并排设置的滚动体（4）组成，第一环形轴承座圈和第二环形轴承座圈各自由薄壁钢板制成并彼此相距地设置在共同的中轴线（AM）上，滚动体在两个轴承座圈（2、3）的作为滚道（5、6）构成的轴向内侧之间滚动并通过轴承保持架（7）以彼此相同的距离保持。依据本发明，推力滚动轴承（1）的轴承座圈（2、3）构造为具有角度可调的滚道（5、6）且取决于负荷产生弹性的盘形弹簧并彼此这样设置，使得滚动体（4）在推力滚动轴承（1）无负荷的状态下与滚道（5、6）具有低摩擦的点状接触并仅在推力滚动轴承（1）满负荷的状态下与滚道（5、6）才有可载荷的线性接触。

Description

推力滚动轴承,特别是推力滚针轴承
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述特征的推力滚动轴承，而本发明特别具有优点地可以在用于支承PKW-自动变速器内的行星齿轮架或离合器架或泵轮或涡轮的推力滚针轴承上实现。
背景技术
PKW-自动变速器最常见的实施方式是所谓的变矩变速器，其与传统变速器和自动变速器的区别主要在于无牵引力中断的换挡过程。这种类型的PKW-自动变速器一般情况下将液力变矩器作为启动离合器使用，该液力变矩器由泵轮、导向轮和涡轮组成和基本上包括不同数量的片式离合器以及多个行星齿轮变速器的组合。所有换挡和离合过程在此方面均通过不同的空转以及利用片式离合器进行，这些片式离合器产生单个行星齿轮变速级与自动变速器的输入轴和输出轴的力锁合连接。换挡因此通过逐步断开由一个离合器和行星齿轮变速器的一个轴组成的第一换挡部件并同时挂上下个挡位的由另一离合器和行星齿轮变速器的另一轴组成的第二换挡部件进行，直至换挡结束时第一换挡部件的全部扭矩由第二换挡部件接收。因为液力变矩器内以及片式离合器与行星齿轮变速器之间的单个换挡过程期间产生明显的轴向力，所以在现代化的自动变速器内，为避免摩擦和效率损失，泵轮和涡轮以及单个的离合器架或行星齿轮架根据换挡过程的数量通过最多17个推力滚针轴承相互间支承。这种类型的推力滚针轴承由本申请人2006年1月产品名称AX中的目录“滚动轴承”中公开并基本上由各自由薄壁钢板制成并彼此相距设置在共同的中轴线上的第一环形轴承座圈和第二环形轴承座圈组成。两个轴承座圈的作为滚道构成的轴向内侧之间在此方面滚动大量成列并排设置的轴承滚针，这些滚针通过轴承保持架以彼此相同的距离保持并与轴承保持架共同形成针座环。
但在这种自动变速器持续运行条件下的情况表明，所使用的推力滚针轴承一如既往产生摩擦损耗，这种摩擦损耗同时也是自动变速器所追求效率降低的原因并因此特别是在对减少内燃机汽车的CO2排放现实要求的背景下，为降低这种摩擦损耗提供了巨大潜力。效率降低在此方面主要原因在于推力滚动轴承在自动变速器内单个换挡过程中产生的负荷状态与无负荷状态之间的频繁变换。在此方面，推力滚动轴承在负荷状态下具有高摩擦力矩，其来自滚动体与轴承座圈滚道的线性接触和由于滚动体的齿顶圆和齿根圆上不同的旋转速度引起的滚动体打滑。在推力滚动轴承的无负荷状态下，虽然由滚动体与其滚道的线性接触产生的摩擦力矩下降，但在这种状态下所提到的滚动体打滑却这种程度上增加，使其出现滚动体在滚道上运动学上不干净的滚动直至滚动体或整个针座环停止，其中滚动体仅还通过其滚道滑行并因此引起类似于推力滚动轴承负荷状态下的高摩擦力矩。此外，在推力滚动轴承突然增加负荷和针座环与此相关的冲击式加速度情况下，导致滚动体在其滚道上的所谓研磨，除了滚动体的摩擦热外，它也造成滚道增加磨损和最终是缩短推力滚动轴承使用寿命的原因。
为避免推力滚动轴承上由于滚动体打滑造成的缺点，DE19924018A1提出滚动体的滚道在其整个宽度上向内拱起构成，但这种措施不能满足或不能完全满足所追求的效果，因为事实证明这样构成的轴承圈的轴向弹簧刚性仍过高并在确定的中间负荷范围内一如既往出现所介绍的滚动体打滑，无论是在推力滚动轴承的负荷状态下还是无负荷状态下，这种打滑都是造成连续的高摩擦力矩的原因。
发明内容
从所公开的现有技术的所述缺点出发，本发明的目的因此在于，设计一种推力滚动轴承，特别是推力滚针轴承，其特征在于至少在无负荷的状态下比负荷状态下明显更低的摩擦力矩。
依据本发明，该目的在一种按权利要求1前序部分所述的推力滚动轴承中由此得以实现，即，推力滚动轴承的轴承座圈构成为具有角度可调的滚道且取决于负荷产生弹性的盘形弹簧并彼此这样设置，使得滚动体在推力滚动轴承的无负荷状态下与滚道具有低摩擦的点状接触并仅在推力滚动轴承的满负荷状态下与滚道才有可满载荷的线性接触。
本发明因此基于这种认识，即，通过将盘形弹簧功能集成在推力滚动轴承的轴承座圈中，可以简单方式避免推力滚动轴承上开头所称的无负荷状态，在该状态中出现滚动体在滚道上运动学不干净的滚动直至滚动体或整个针座环停止，从而滚动体仅还在其滚道上滑行并因此引起类似于推力滚动轴承负荷状态下的高摩擦力矩。盘形弹簧功能与轴承座圈的一体化在此方面使轴承座圈首先在无负荷的状态下具有与滚动体低摩擦的点状接触，从而这些滚动体运动学上几乎最佳地在其滚道上滚动并引起明显低于推力滚动轴承负荷状态下的摩擦力矩。甚至可以设想，两个轴承座圈之一构成为盘形弹簧就已经有助于减少无负荷状态下推力滚动轴承的摩擦力矩。
依据本发明构成的推力滚动轴承的优选构成和进一步构成在从属权利要求中予以说明。
据此依据权利要求2在依据本发明构成的推力滚动轴承中，一个轴承座圈的滚道偏角为正构成且另一轴承座圈的滚道偏角为负构成，以及两个滚道彼此具有彼此直线外移分布的设置。滚道的正或负偏角在此方面是指参照各自的平面两个轴承座圈的内径，这些平面各自示出想象中的轴线，滚道从该轴线向上或向下远离。轴承座圈彼此直线外移分布的设置使两个轴承座圈的滚道在依据权利要求4的推力滚动轴承的无负荷状态下各自仅在滚动体的齿根圆直径上与滚动体点状接触并由此降低推力滚动轴承内的摩擦力矩。
但作为依据本发明构成的推力滚动轴承可选择的实施方式，按权利要求3所述，两个轴承座圈的滚道偏角也可以为正构成，从而两个滚道彼此具有直线平行分布的设置。在这里两个滚道的正偏角也是指参照两个轴承座圈的内径的各个平面，这些平面各自示出想象中的基线，滚道从该基线均匀地向上远离。依据权利要求5，在这种情况下轴承座圈直线平行分布的设置在推力滚动轴承无负荷的状态下使得一个轴承座圈的滚道在滚动体的齿根圆直径上和另一轴承座圈的滚道在齿顶圆直径上与这些滚动体点状接触并由此同样降低推力滚动轴承内的摩擦力矩。
与所介绍的实施方式无关，依据本发明构成的推力滚动轴承此外按权利要求6所述的特征在于，轴承座圈具有相同的板厚以及在其滚道上具有相同大小的偏角并且滚道具有相同的最大弹性行程。事实证明，这一点在取得推力滚动轴承两个轴承座圈的相同弹簧特性曲线方面特别具有优点。但在确定的使用情况下，两个轴承座圈采用不同的弹簧特性曲线构成也是具有优点的。在这些情况下，在滚道的偏角相同时为两个轴承座圈使用不同的板厚，或者为轴承座圈使用相同的板厚并且一个滚道的偏角相对于另一个滚道的偏角变化。轴承座圈弹簧特性曲线的另一种变化可能性由此产生，即，对于轴承座圈使用不同的板厚且滚道的偏角也具有不同的数值。
依据本发明构成的推力滚动轴承同样与各自的实施方式无关此外按权利要求7所述，两个轴承座圈的滚道附加构造有指向滚动体的环形挡圈，其宽度小于滚动体的宽度。利用这种类型的挡圈可以在平滑的盘形弹簧形状下使轴承座圈相对软的预负荷在弹簧特性曲线的内部局部略微更硬构成，事实证明这一点对确定的使用情况是具有优点的。在此方面，这种挡圈此外适用于有针对性地影响轴承座圈的弹簧特性曲线，因为在这里这种挡圈在其深度上也可以可变地构成，例如轴承座圈内在板厚较小的情况下成型较深的挡圈而在板厚较大的情况下成型较浅的挡圈。
挡圈在轴承座圈滚道内的设置对无负荷状态下推力滚动轴承的摩擦力矩也具有重要影响。在依据本发明构成的推力滚动轴承所介绍的第一实施方式中，在此方面依据权利要求8具有优点的是，挡圈在轴承座圈的滚道内各自在滚动体的齿根圆直径附近直线相对地定位，以便将所追求的降低推力滚动轴承无负荷状态下的摩擦保持在尽可能大的范围内。在所称的第二实施方式中按权利要求9所述相反更加具有优点的是，挡圈在轴承座圈的滚道内各自在滚动体的分度圆直径上或在其附近直线相对地定位，因为采用这种措施可以补偿滚动体在这种实施方式中比较小的滚道支持。
附图说明
下面参照附图以多种优选的实施方式对依据本发明构成的推力滚动轴承进行详细说明。其中：
图1示出依据本发明构成的推力滚动轴承第一实施方式的放大截面图；
图2示出依据本发明构成的推力滚动轴承第一实施方式一种变化方案的放大截面图；
图3示出依据本发明构成的推力滚动轴承第二实施方式的放大截面图。
具体实施方式
图1-3示出三个各自作为单列推力滚动轴承构成的推力滚动轴承1，其基本上由薄壁钢板制成的第一环形轴承座圈2和第二环形轴承座圈3组成，在这些轴承座圈的内径上各成型一个未详细示出的定中心轮缘并且这些轴承座圈彼此相距地设置在共同的中轴线AM上。此外，推力滚动轴承1具有大量成列并排设置且作为轴承滚针构成的滚动体4，这些滚动体在两个轴承座圈2、3的作为滚道5、6构成的轴向内侧之间滚动并通过轴承保持架7以彼此相同的距离保持。
此外从所有三个附图中可以清楚看出，所示推力滚动轴承1的轴承座圈2、3依据本发明构成为具有角度可调的滚道5、6且取决于负荷产生弹性的盘形弹簧并彼此这样设置，使得滚动体4在推力滚动轴承1无负荷的状态下与滚道5、6具有低摩擦的点状接触并仅在推力滚动轴承1满负荷的状态下与滚道5、6才有可满载荷的线性接触。可以清楚看出，在此方面在图1和2所示的推力滚动轴承1中，第一轴承座圈2的滚道5的强烈夸张示出的偏角α为正而第二轴承座圈3的滚道6的同样强烈夸张示出的偏角β为负，从而两个滚道5、6彼此具有彼此直线地外移分布的设置。在图3所示的推力滚动轴承1中，相反两个轴承座圈2、3的滚道5、6同样夸张示出的偏角α、β均为正，从而两个滚道5、6彼此具有直线平行分布的设置。在两种情况下，滚道5、6的正或负的偏角是指各自参照两个轴承座圈2、3的内径的未详细示出的平面，这些平面各自示出想象中的基线，滚道5、6在所示的位置上从该基线向上或向下远离。
此外从图1和2可以看出，在推力滚动轴承1所示的无负荷状态下，两个轴承座圈2、3的滚道5、6各自仅在滚动体4的齿根圆直径DF上与滚动体4点状接触。在图3所示的实施方式中，在推力滚动轴承1的无负荷状态下，两个轴承座圈2、3的滚道5、6相反分别在滚动体4的齿根圆直径DF上或在齿顶圆直径DK与这些滚动体点状接触，其中，两种类型的点状接触降低推力滚动轴承1内的摩擦力矩。
附图所示推力滚动轴承1的一种具有优点的进一步构成是，轴承座圈2、3具有相同的板厚以及在其滚道5、6上具有相同大小的偏角α、β，且滚道5、6具有相同的最大弹性行程△1、△2。由此对于推力滚动轴承1的两个轴承座圈2、3可以实现连续的软预负荷的相同弹簧特性曲线。但对于确定的使用情况来说事实证明具有优点的是，轴承座圈2、3的这种软预负荷在弹簧特性曲线的内部局部略微更硬构成，两个轴承座圈2、3的滚道5、6也可以如图2和3中所示那样附加具有指向滚动体4的环形挡圈8、9，其宽度小于滚动体4的宽度。
在推力滚动轴承1的图2所示第一实施方式的变化方案中，在此方面事实证明具有优点的是，挡圈8、9在轴承座圈2、3的滚道5、6内各自在滚动体4的齿根圆直径DF附近直线相对地定位，以达到尽可能减少推力滚动轴承1在无负荷状态下的摩擦的目的。在推力滚动轴承1的图3所示第二实施方式中，相反更加具有优点的是，挡圈8、9在轴承座圈2、3的滚道5、6内各自在滚动体4的分度圆直径DT上直线相对地定位，以补偿滚动体4在这种实施方式中比较小的滚道支持。
附图文字
1    推力滚动轴承
2    第一轴承座圈
3    第二轴承座圈
4    滚动体
5    2上的滚道
6    3上的滚道
7    轴承保持架
8    5内的挡圈
9    6内的挡圈
AM   1的中轴线
α   5的偏角
β   6的偏角
DF   4的齿根圆直径
DK   4的齿顶圆直径
DT   4的分度圆直径
Δ1  5的弹性行程
Δ2  6的弹性行程

Claims (10)

1.推力滚动轴承(1)，由第一环形轴承座圈(2)和第二环形轴承座圈(3)以及大量成列并排设置的滚动体(4)组成，第一环形轴承座圈和第二环形轴承座圈各自由薄壁钢板制成并且彼此相距地设置在共同的中轴线(AM)上，滚动体在两个轴承座圈(2、3)的作为滚道(5、6)构成的轴向内侧之间滚动并且通过轴承保持架(7)以彼此相同的距离得到保持，其特征在于，轴承座圈(2、3)构成为具有角度可调滚道(5、6)且取决于负荷产生弹性的盘形弹簧并彼此这样设置，使得所述滚动体(4)在所述推力滚动轴承(1)的无负荷状态下与所述滚道(5、6)具有低摩擦的点状接触，并仅在所述推力滚动轴承(1)的满负荷状态下才与所述滚道(5、6)有能够满载荷的线性接触。
2.按权利要求1所述的推力滚动轴承，其特征在于，一个轴承座圈(2)的滚道(5)偏角(α)为正且另一轴承座圈(3)的滚道(6)偏角(β)为负，以及两个滚道(5、6)彼此具有直线地彼此外移分布的设置。
3.按权利要求1所述的推力滚动轴承，其特征在于，两个轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)偏角(α、β)为正，且两个滚道(5、6)彼此具有直线地平行分布的设置。
4.按权利要求2所述的推力滚动轴承，其特征在于，两个轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)在推力滚动轴承(1)的无负荷状态下各自仅在滚动体(4)的齿根圆直径(DF)上与滚动体(4)点状接触。
5.按权利要求3所述的推力滚动轴承，其特征在于，两个轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)在推力滚动轴承(1)的无负荷状态下分别在滚动体(4)的齿根圆直径(DF)上或者在齿顶圆直径(DK)上与这些滚动体点状接触。
6.按权利要求2或3所述的推力滚动轴承，其特征在于，轴承座圈(2、3)具有相同的板厚以及在其滚道(5、6)上具有相同大小的偏角(α、β)，并且滚道(5、6)具有相同的最大弹性行程(△1、△2)。
7.按权利要求2或3所述的推力滚动轴承，其特征在于，两个轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)附加具有指向滚动体(4)的环形的挡圈(8、9)，该挡圈的宽度小于滚动体(4)的宽度。
8.按权利要求7所述的推力滚动轴承，其特征在于，挡圈(8、9)在轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)内各自在滚动体(4)的齿根圆直径(DF)附近直线相对地定位。
9.按权利要求7所述的推力滚动轴承，其特征在于，挡圈(8、9)在轴承座圈(2、3)的滚道(5、6)内各自在滚动体(4)的分度圆直径(DT)上直线相对地定位。
10.按权利要求1所述的推力滚动轴承，其特征在于，该推力滚动轴承为推力滚针轴承。
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