CN104061234B - 特别用于转向柱的预应力滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承（1），其包括内圈（2）、外圈（3）和在圈（2、3）之间的一排滚动元件（4）。至少一个所述圈（3）包括壳体（6）、安装在壳体（6）中的至少两个滚道元件（7、8）、以及安装在所述壳体中的至少一个预应力元件（9）。安装在一个圈（3）中的至少一个预应力元件（9）设置有至少一个部分（92），该部分具有小于360°的周向延伸且与另一圈（2）滑动接触。

Description

特别用于转向柱的预应力滚动轴承
技术领域
本发明涉及预应力滚动轴承，其包括内圈、外圈、以及一排或多排滚动元件，例如滚珠。所述滚动轴承例如可用于机动车、工业电机或机电致动器的转向柱中。
背景技术
机动车转向柱通常包括内管轴，使其端部之一与由驾驶员致动的转向轮连接，其另一端部连接至机械元件，比如齿条。转向柱的轴经由两个滚动轴承组件安装在外管内。所述滚动轴承组件中的每个通常包括带有外圈与内圈的滚动轴承，例如滚珠轴承，滚动元件安装在内外圈之间且由保持架元件保持住。
欧洲专利申请EP-A1-1956254公开了一种预应力滚动轴承，其包括内圈、设置有壳体及布置在所述壳体中以形成滚道的两条环形线的外圈、一排置于所述线与内圈之间的滚珠、以及由弹性材料制成且轴向地置于壳体的第一径向凸缘与所述线中的一条之间的预应力元件。壳体的第二径向凸缘压靠着另一条线，以便施加轴向压缩力于预应力元件上，并且在轴向与径向上对滚动轴承预加载。
通常，要求用于转向柱的这样的滚动轴承以尽可能降低且恒定的摩擦力矩工作。然而，与用于在范围中间或低限的汽车的那些相比，可能要求机动车应用，特别是用于在范围上限的汽车，增加转向柱的摩擦力矩。因此，驾驶员须施加更重要的力矩至驱动轮，然后感觉车辆的鲁棒性。这种感觉的行为对于驾驶员来说有助于车辆的良好形象。
发明内容
因此，本发明的特定目的就是通过提供带有减少了部件数量的简单设计的滚动轴承来克服这些前述限制，也就是组装容易、经济节约、能以有效且经济的方式长时间地运行，同时确保高摩擦力矩。
本发明涉及一种滚动轴承，其包括内圈、外圈和在所述内圈和外圈之间的一排滚动元件。所述圈中的至少一个包括壳体、安装在该壳体中的至少两个滚道元件、以及安装在该壳体中的至少一个预应力元件。
根据本发明，安装在一个圈中的至少一个预应力元件设置有至少一个部分，该部分具有小于360°的圆周延伸且与另一圈滑动接触。
由于本发明，所述滚动轴承的以及然后机动车转向柱的摩擦力矩得以增加。与另一圈滑动接触的所述部分限定至少一个窗口。
这样的窗口允许均匀周向地分配所述摩擦力矩，特别是对于数量为3或更多的窗口来说。
用于所述内外圈之间滚动元件的润滑剂可移至所述窗口。润滑剂在一个内圈相对于另一圈转动时被有效地分配，从而减少摩擦力矩的变化。
根据本发明的另一方面，其是有利的，但并非必需的，只要没有矛盾，这样的滚动轴承可结合一个或若干个下列特征：
-滚动元件是滚珠。
-滚动元件由保持架周向地间隔开。保持架可包括置于预应力元件相反侧上的主干。
-安装在一个圈的壳体中的滚道元件的至少一个是环形线。
-安装在一个圈的壳体中的滚道元件的至少一个是由冲压金属板制成的圈。所述圈包括形成用于滚动元件的滚道的环形凹部。
-一个圈是实心型的，且包括形成用于滚动元件的滚道的环形凹部。
-一个圈的壳体包括外轴向部分和两个径向侧面凸缘。每个凸缘从所述外轴向部分朝向另一圈径向延伸。
-预应力元件轴向地置于壳体的一个侧面凸缘与一个圈的一个滚道元件之间。
-预应力元件由弹性材料制成，例如弹性体，比如丁腈橡胶或聚氨脂。
-预应力元件由通过用于因摩擦的耐磨损的添加剂材料所硬化的弹性材料制成，例如石墨。
-预应力元件是环形的，并且设置有保持在一个圈的壳体中的第一部分和与另一圈滑动接触的至少一个第二部分。
-第一部分的轴向长度大于或等于第二部分的轴向长度。
-第二部分是唇缘。
-第二部分从第一部分的根部径向延伸，所述根部朝向滚动元件轴向地偏移。
-滑动抵靠着另一圈的所述至少一个部分包括至少一个弯曲部分。
-预应力元件由轴向保持部保持，从而防止预应力元件的膨胀或蠕变。
-轴向保持部从一个圈的壳体的侧面径向凸缘轴向地延伸。
-轴向保持部是在预应力元件中的刚性***件。
-预应力元件二次模制成型于轴向保持部之上。
-与另一圈滑动接触的所述至少一个部分具有等于或小于45°的圆周延伸。
-与另一圈滑动接触的所述至少一个部分限定边缘，比如两个相邻边缘沿周向间隔开，等于或小于45°，有利地，等于或小于10°。
-与另一圈滑动接触的至少一个部分限定具有任何种类形状的边缘：直线的、曲线的、凹口的等等。
-与另一圈滑动接触的部分的边缘全都具有相同的形状。
-与另一圈滑动接触的部分的边缘具有不同的形状。
-预应力元件包括与内圈滑动接触的多个第二部分，所述第二部分沿周向等距间隔开。
本发明还涉及用于机动车的转向柱，其包括带有安装支架的底盘、轴、以及安装在所述底盘安装支架与所述轴上的根据前述权利要求中任一项所述的至少一个预应力滚动轴承。
附图说明
通过研究具体实施例的详细说明将会更好地理解本发明及其优点，实施例是通过非限制性示例给出的并且示出在下列附图中，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的预应力滚动轴承的轴向半剖视图；
-图2是根据本发明第二实施例的预应力滚动轴承的轴向半剖视图；
-图3是根据本发明第二实施例的第一示例的预应力元件的透视图；以及
-图4是根据本发明第二实施例的第二示例的预应力元件的正视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的滚动轴承的第一实施例，首先，参照图1，中心轴线X1的滚动轴承1包括内圈2、外圈3、一排滚动元件4，例如滚珠，以及保持架5，该保持架径向地置于所述圈之间以保持滚动元件4之间均匀的周向间距。
内圈2是实心的且具有内孔2c、设置有环形凹表面2a的外圆柱表面2b，所述环形凹表面形成用于滚动元件4的滚道。槽2a的曲率半径稍大于滚动元件4的半径。内圈2可由机械加工或由模压钢坯料而被制造，其中钢坯料然后被碾磨并且可选择的在所述滚道处被研磨，从而给圈2提供其几何特征及其最终的表面光洁度。在该示例中，槽2a相对于内圈2的径向中平面轴向偏移。
外圈3包括壳体6、两个滚道元件7和8、以及作用于一个滚道元件8上的预应力元件9。
壳体6最好由冲压金属板制成。壳体6是环形的且包括外轴向部分6a和两个径向侧面凸缘6b与6c，每个凸缘从外轴向部分6a的其中一端向内径向延伸。径向间隙10设置在径向部分6c的内轴向边缘6d与内圈2的外圆柱表面2b之间，以防止与壳体6的任何接触。
滚道元件7和8是相同的，并且在该示例中包括由滚子线形成的环形线，滚子线端部在所述线装配到壳体6中时是面对面的。
滚道元件7布置成与滚动元件4、外轴向部分6a的孔、以及径向部分6b的内表面接触。
滚道元件8布置成与滚动元件4、外轴向部分6a的孔、以及预应力元件9的第一部分91的第一径向表面9a接触。预应力元件9是环形的且轴向地置于壳体6的侧面凸缘6c与滚道元件8之间。预应力元件9的第一部分91的第二径向表面9b与侧面凸缘6c的内表面接触。
预应力元件9由弹性材料制成，比如丁腈橡胶或聚氨酯。预应力元件9具有在正常使用中与X1重合的轴线X9。
如前面所提到，壳体6的侧面凸缘6b朝向滚动元件4弯曲，以便接触滚道元件7。凸缘6b挤压着滚道元件7，从而经由滚动元件4施加轴向压缩力于预应力元件9的第一部分91上，并且在轴向与径向上对滚动轴承预加载。预应力元件9的第一部分91可由滚道元件8所施加的负载而发生弹性变形。
根据本发明，预应力元件9包括至少一个第二部分92，该第二部分92具有小于360°的周向延伸且具有与内圈2的外圆柱表面2b滑动接触的内孔9c。
第二部分92从预应力元件9的第一部分91朝向内圈2径向延伸。这样的接触部分92允许在内圈2与外圈3之间的相对转动期间增加摩擦力矩。
如前面所提到，所述部分92周向延伸小于360°，并且然后限定两个相邻径向边缘94与轴向边缘95之间的至少一个窗口93。
在图1所示的第一实施例中，所述预应力元件的第一部分91与第二部分92均具有矩形形状和相同的径向长度。窗口93在轴向横截面中具有矩形形状。
在图2至4中，相同的元件带有相同的标号，图2至4所示的第二实施例不同于图1的实施例，不同之处在于预应力元件9的第二部分92包括与内圈2滑动接触的唇缘。
唇缘92具有的轴向长度严格低于用于施加预负载的第一部分91的轴向长度。
唇缘92从第一部分91的内轴向表面9f的根部9e朝向内圈2延伸。所述内轴向表面9f由唇缘92与第一部分91之间的轴向长度之差限定。有利地，根部9e朝向滚动元件4轴向偏移。
唇缘92包括弯曲部分9g，该弯曲部分朝向滚动轴承1的外部，即在滚动元件4的相反方向上。
预应力元件9还包括硬化的***件10，该***件设置有形成轴向保持部的轴向部分10a，以防止被压缩的第一部分91的延伸或蠕变。
***件10还包括从轴向部分10a朝向内圈2径向延伸的径向部分10b，以便部分地延伸进入到第二部分92中。***件10的这样的径向部分10b防止第二部分92的轴向变形，以便具有与内圈2的恒定滑动接触。
支承抵靠着预应力元件9的第一部分91的壳体6的侧面凸缘6c以轴向部分6e轴向地延伸。壳体6的该轴向部分6e部分地覆盖着第一部分91的内轴向表面9f，从而形成另一轴向保持部，以防止被压缩的第一部分91的膨胀或蠕变。
根据本发明，包括唇缘的第二部分92具有小于360°的周向延伸，并且然后限定两个相邻径向边缘94之间的至少一个窗口93。
根据如图3所示的本发明的该第二实施例的第一示例，预应力元件9包括一个唯一的限定一个窗口93的第二部分92，所述窗口在两个径向边缘94与轴向边缘95之间的角度扇区O93上周向延伸。在所示的例子中，角度扇区O93等于45°。
根据如图4所示的本发明的该第二实施例的第二示例，预应力元件9包括多个第二部分92。窗口93限定在两个相邻第二部分92的两个相邻径向边缘94之间。在所示的例子中，所有的窗口94都是相同的，在径向平面中具有圆弧形状。每个窗口94在两个径向边缘94之间的角度扇区O93上周向延伸，例如角度扇区O93等于10°。
作为未示出的实施例，窗口94的数量和形状可能会有所不同。用于窗口94的多个形状的结合是可能的。
在所公开的实施例中，外圈3包括壳体6和两个滚道元件7与8，并且内圈2是实心型的。或者，可以预见带有倒置元件的布置。
各实施例的技术特征与上述考虑的替代变化是可以结合的。

Claims (15)

1.一种用于转向柱的滚动轴承(1)，其包括内圈(2)、外圈(3)和在内圈和外圈之间的一排滚动元件(4)，其中至少一个所述圈包括壳体(6)、安装在壳体(6)中的至少两个滚道元件(7、8)以及安装在所述壳体中的至少一个预应力元件(9)，该预应力元件(9)设置有与内圈(2)滑动接触的至少一个部分(92)，
其特征在于，所述至少一个部分(92)具有小于360°的周向延伸。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，与另一圈(2)滑动接触的至少一个部分(92)具有等于或小于45°的周向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其中，与另一圈(2)滑动接触的至少一个部分(92)限定边缘(94)，比如两个相邻边缘(94)沿周向间隔开等于或小于45°。
4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，与另一圈(2)滑动接触的至少一个部分(92)限定全都具有相同形状的边缘(94)。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，与另一圈(2)滑动接触的至少一个部分(92)限定具有不同形状的边缘(94)。
6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，预应力元件(9)包括与内圈(2)滑动接触的多个部分(92)，所述部分(92)沿周向等距间隔开。
7.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，预应力元件(9)由通过用于因摩擦的耐磨损的添加剂材料所硬化的弹性材料制成。
8.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，预应力元件(9)是环形的，并且设置有保持在一个圈的壳体(6)中的第一部分(91)和与另一圈(2)滑动接触的至少一个第二部分(92)。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承，其中，所述第一部分(91)的轴向长度大于或等于所述第二部分(92)的轴向长度。
10.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，所述至少一个第二部分(92)从第一部分(91)的根部(9e)径向延伸，所述根部(9e)朝向滚动元件(4)轴向地偏移。
11.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，所述至少一个部分(92)包括与另一圈(2)滑动接触的至少一个弯曲部分(9g)。
12.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，预应力元件(9)由轴向保持部(10、6e)保持，从而防止预应力元件(9)的膨胀或蠕变。
13.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，一个圈的壳体(6)包括外轴向部分(6a)和两个径向侧面凸缘(6b、6c)，每个凸缘(6b、6c)从所述外轴向部分(6a)朝向另一圈(2)径向延伸，并且所述预应力元件(9)轴向地置于壳体(6)的一个侧面凸缘(6c)和一个圈的一个滚道元件(8)之间。
14.根据前述权利要求1至2中任一项所述的滚动轴承，其中，安装在一个圈的壳体(6)中的滚道元件(7、8)的至少一个是环形线。
15.用于机动车的转向柱，其包括带有安装支架的底盘、轴、以及安装在所述底盘安装支架与所述轴上的根据前述权利要求1至14中任一项所述的用于转向柱的滚动轴承。
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