CZ293537B6 - Ložisková sestava obsahující ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku - Google Patents

Abstract

Ložisková sestava obsahuje ložisko }@B mající axiální štěrbinu }QBŹ kluznou výstelku a elastickou korunku }@B@ Elastická korunka }@B vyvolává sílu na ložisko }@B pro uzavírání axiální štěrbiny }QB@ Hřídel }�B v ložisku }@B otevírá axiální štěrbinu }QB vytvářením stálého tlaku působícího na axiální štěrbinu }QB v ložisku }@B@ Konec životnosti ložiska }@B je dosažen když vůle je takovᏠže umožňuje uzavření axiální štěrbiny }QBŕ

Description

Ložisková sestava obsahující ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku

Oblast techniky

Vynález se týká zlepšení konstrukce ložiska hřídele mající zejména význam u ložisek pro tyč volantu v automobilu.

Dosavadní stav techniky

Tyč volantu obsahuje všechny prvky nutné pro umožnění přenosu pohybu tyče volantu na hřeben řízení. Tyč volantu obsahuje montážní trubici, připojenou ke kabině pro cestující, kterou prochází hřídel tyče volantu provádějící natáčení hřebene. Hřídel je podpírán v montážní trubici několika ložisky. V mnoha případech je montážní trubice zhotovena z ocelové trubice, ke které jsou připojeny patky pro připojení ke kabině pro cestující. V některých případech je montážní trubice odlita pod tlakem z hliníku a povrchy pro podpěry jsou opracovány.

Pro podpírání a vedení hřídele uvnitř montážní trubice jsou známy prvky tvořené jehlovými ložisky a kuličkovými ložisky. Známá jehlová ložiska je popsána a jsou známa z EP 0 554 144 AI. Další známé ložisko pro tyto účely je popsáno v EP 0 448 847 AI.

Při užití u tyče volantu musí ložiska splňovat řadu podmínek. Automobilové závody specifikují montážní, rychlostní a teplotní podmínky, při kterých musí ložiska pracovat. Ložiska musí rovněž umožňovat přenášení pnutí v tyči volantu osou hřídele a musí mít tichý chod. Dále, ložiska musí vykazovat své vlastnosti během celé životnosti tyče volantu, nehledě na různé vlivy okolního prostředí, včetně změn teploty, vlhkosti a mastnoty.

Výrobní náklady jehlových ložisek mohou být vysoké.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny ložiskovou sestavou obsahující ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku podle tohoto vynález. Podle prvního aspektu vynálezu je zhotovena ložisková sestava obsahující ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku a elastický prvek. Elastický prvek vyvolává sílu na ložisko, působí na uzavření axiální štěrbiny, elastický prvek obsahuje elastomerovou korunku, přičemž elastomerová korunka je udržována vzhledem k ložisku pomocí lemu na korunce umístěném ve štěrbině ložiska.

To je jedna ze dvou základních cest, jak je možné vyvolat stálý tlak na zadní povrch ložiska.

V tomto první způsobuje síla na ložisko aplikována pomocí dříku ložiska stlačením elastického prvku mezi ložiskem a pouzdrem, ve kterém je umístěno. V tomto případě bude vynakládané síle odpovídat vlastní fyzikální charakteristiky elastického prvku a bude ovlivněna všemi nepravidelnostmi na vnitřním povrchu pouzdra. V druhém případě je tlak na ložisko vyvolán pouze elastickým prvkem. V tomto případě je vynaložený tlak více stejnosměrný, protože není ovlivněn různými nerovnostmi a vnitřním povrchu pouzdra. Tento způsob není závislý na vůli mezi hřídelem a pouzdrem.

V prvním provedení ložisko rovněž obsahuje radiální vně vystupující lemy. Případně může být elastomerová korunka udržována vzhledem k ložisku pomocí několika výstupků rozmístěných po obvodu ložiska.

Podle druhého aspektu vynálezu ložisková sestava obsahuje ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku a elastický prvek. Elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko působící na uzav

-1CZ 293537 B6 ření axiální štěrbiny, elastický prvek je opatřen tvarovanou trubkou se střídajícími se konkávními a konvexními částmi, přičemž je tvarovaná trubka udržována v axiálním směru vzhledem k ložisku pomocí drážky vytvořené na vnějším povrchu ložiska.

Podle třetího aspektu uvedeného vynálezu ložisková sestava obsahuje ložisko mající axiální štěrbinu a kluznou výstelku a elastický prvek. Elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko působící na uzavření axiální štěrbiny, elastický prvek je opatřen pružnými prvky umístěnými v drážkách na vnějším povrchu ložiska. Elastomerová korunka je s výhodou umístěna okolo vnějšku ložiska mezi drážkami.

Podle čtvrtého aspektu vynálezu je zhotovena tyč volantu, obsahující jednu nebo více ložiskových sestav podle výše uvedených aspektů vynálezu.

Ložisková sestava podle tohoto vynálezu vykazuje tišší a rovnoměrnější chod než známá ložiska.

Výhodou vynálezu je snížení výrobních nákladů na výrobu ložiskové sestavy při zachování stejné životnosti a bezpečnosti.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude popsán pouze na příkladném provedení s pomocí přiložených výkresů.

Na obr. 1 je znázorněn řez zařízením podle známého stavu techniky.

Na obr. 2 je znázorněn řez vedení rovinou A-A z obr. 1.

Na obr. 3 je znázorněn řez zařízením podle prvního provedení vynálezu.

Na obr. 4 je znázorněn řez vedený rovinou B-B z obr. 3.

Na obr. 5 je znázorněn řez zařízením podle druhého provedení vynálezu.

Na obr. 6 je znázorněn řez vedený rovinou E-E z obr. 5.

Na obr. 7 je znázorněn řez zařízením podle třetího provedení vynálezu.

Na obr. 8 je znázorněn řez vedený rovinou F-F z obr. 7.

Na obr. 9 je znázorněn řez zařízením podle čtvrtého provedení vynálezu.

Na obr. 10 je znázorněn řez vedený rovinou G-G z obr. 9.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a obr. 2 je možné vidět hřídel 1, rotačně umístěný v pouzdru 2 pomocí ložiska 3. Ložisko 3 je neotočně udržováno pomocí elastického prvku v podobě elastomerové korunky 4, umístěné mezi ložiskem 3 a pouzdrem 2. Obvykle je ložisko 3 vyrobeno z ocelového pásku. Vnitřní povrch ložiska 3 je opatřen výstelkou z kluzného materiálu, obvykle polymeru s nízkou tvrdostí povrchu, jako je například PTFE, polyacetal, PEEK. Výstelka může pracovat na sucho nebo může být částečně mazána.

Při volném uložení má ložisko 3 axiální štěrbinu 5, která může být pod tlakem uzavřena. Obvodová délka ložiska 3 je taková, že když se konec dotknou tak, že je axiální štěrbina 5 zavřena,

-2CZ 293537 B6 vnitřní průměr ložiska 3 je menší než vnější průměr hřídele L Při užití je hřídel 1 zasunut do otvoru ložiska 3 prostrčením ložiska 3. Ve stejném okamžiku je elastický prvek v podobě elastomerové korunky 4 mezi ložiskem 3 a pouzdrem 2 stlačován a vyvíjí tlak na ložisko 3 směrem k hřídeli 1. Tímto způsobem se ložisko 3 pohybuje bez vůle. Dále všechna opotřebení ložiska 3 jsou automaticky vyrovnáván. Jako praktický důsledek je axiální štěrbina 5 v ložisku 3 vypočítána tak, že okraje ložiska se spojí na konci životnosti ložiska.

Obr. 3 a 4 znázorňují první provedení vynálezu, u kterého elastický prvek v podobě elastomerové korunky 14 obklopuje štěrbinu ložiska 13. Ložisko 13 je provedeno s radiálními vně vystupujícími lemy 17,18. Lemy 17, 18 obklopují radiální vnitřní části elastomerové korunky 14 a brání relativnímu axiálnímu pohybu ložiska a korunky. Korunka 14 je rovněž zhotovena s vnitřním axiálním výstupkem 16. Axiální výstupek 16 je umístěn v axiální štěrbině 15 a propojuje konce všech lemů 17.18 pro zabránění relativního natáčení ložiska a korunky.

Při užití je hřídel zasunut do otvoru ložiska prostrčením ložiskem. Ve stejném okamžiku je elastický prvek v podobě elastomerové korunky 14 mezi ložiskem a pouzdrem stlačován a vyvíjí tlak na ložisko 13 směrem k hřídeli. Tímto způsobem se ložisko pohybuje bez vůle. Opět všechna opotřebení ložiska jsou automaticky vyrovnávána. Opět jako praktický důsledek je axiální štěrbina 15 v ložisku 13 vypočítána tak, že okraje ložiska se spojí na konci životnosti ložiska.

Na obr. 5 a 6 je znázorněno další provedení vynálezu, u kterého je popsán další elastický prvek pro vyvíjení síly, aby byly konce štěrbiny ložiska 43 spojeny. Ložisko 43 je opatřeno axiální štěrbinou 45. Elastický prvek je objímka v podobě tvarované trubky 44. Trubka 44 je složena s navzájem se střídajících konkávních a konvexních částí. Konkávní části okolo ložiska vyvozují požadovanou sílu. Ložisko a trubka jsou zajištěny proti relativnímu vzájemnému axiálnímu pohybu tak, že trubka je uložena v uzavírací drážce 46, vytvořené na obvodu ložiska.

Při užití je neznázoměný hřídel zasunut do otvoru ložiska 43 prostrčením ložiskem 43. Ve stejném okamžiku je elasticky prvek v podobě tvarované trubky 44 a zejména konvexními částmi mezi ložiskem 43 a neznázoměným pouzdrem stlačován a vyvíjí tlak na ložisko 43 směrem k hřídeli. Tímto způsobem se ložisko pohybuje bez vůle. Opět jsou všechna opotřebení ložiska automaticky vyrovnávána. Jako praktický důsledek je opět axiální štěrbina 45 v ložisku 43 vypočítána tak, že okraje ložiska se spojí na konci životnosti ložiska.

V tomto provedení se potřebuje síla pro držení ložiska 43 generuje ve spojení v závislosti na elastické deformační energii vyvolané trubkou 44 mezi ložiskem a pouzdrem a vyrovnává všechny nerovnosti na vnitřní straně pouzdra. Ve výše uvedených provedeních, u kterých byla užita elastomerová korunka, bude pružný účinek vyvolán rozdílnou tvrdostí materiálu a především vlastnostmi materiálu po dobu životnosti výrobku. Zejména je uvedené řešení výhodné v pracovním prostředí, které může způsobovat zhoršení mechanické vlastnosti elastomerů užitých v předchozích provedeních.

V následujících provedeních vynálezu je tlak na uzavření axiální štěrbiny ložiska vyvolán pouze elastickým prvkem. S odkazem na obr. 7 a 8 má ložisko 53 axiální štěrbinu 55. která je udržována uzavřená pomocí elastického prvku opatřeného dvojicí rozpěmých pojistných kroužků 57, 58. Rozpěmé pojistné kroužky jsou umístěny v drážkách 51, 52 vytvořených na vnějším obvodu ložiska 53. Elastomerová korunka 54 je znázorněna v poloze mezi rozpěmými pojistnými kroužky. Vlastní funkcí korunky 54 je umístění ložiska 53 uvnitř pouzdra, nikoli její působení na uzavření axiální štěrbiny ložiska. Změna mechanických vlastností elastomerové korunky bude mít vliv na sílu působící na opotřebování povrchu ložiska.

Při užití je neznázoměný hřídel zasunut do otvoru ložiska 53 prostrčením ložiskem. Ve stejném okamžiku je elastický prvek v podobě rozpěmých pojistných kroužků 57, 58 mezi ložiskem 53 a neznázoměným pouzdrem stlačován a vyvíjí tlak na ložisko 53 směrem k hřídeli. Tímto způsobem se ložisko pohybuje bez vůle. Opět všechna opotřebení ložiska jsou automaticky vyrovnává

-3CZ 293537 B6 na. Jako praktický důsledek je opět axiální štěrbina 55 v ložisku 53 vypočítána tak, že okraje se spojí na konci životnosti ložiska.

Obdobné řešení je znázorněno na obr. 9 a 10 u kterého je štěrbina ložiska 63 v podobě axiální drážky 65 udržované ve spojení pomocí dvojice drátěných svěrek 67. 68. Svěrky jsou umístěny v drážkách 61, 62 vytvořených na obvodu ložiska 63. Elastomerová korunka 64 je umístěna mezi svěrkami. Vlastní funkcí elastomerová korunka 64 je umístěna ložiska 63 v pouzdru. Změna mechanických vlastností elastomerové korunky bude mít vliv na sílu působící na opotřebování povrchu ložiska.

Při užití je neznázoměný hřídel zasunut do otvoru ložiska 63 prostrčením ložiskem. Ve stejném okamžiku je elastický prvek v podobě drátěných svěrek 67, 68 mezi ložiskem 63 a neznázoměným pouzdrem stlačován a vyvíjí tlak na ložisko 63 zpět k hřídeli. Tímto způsobem se ložisko pohybuje bez vůle. Opět všechna opotřebení ložiska jsou automaticky vyrovnávána. Jako praktický důsledek je opět axiální štěrbina 65 v ložisku 63 vypočítána tak, že okraje ložiska se spojí na konci životnosti ložiska.

Je zřejmé, že poslední dvě řešení umožňují mnohem dokonalejší aplikaci síly díky tomu, že kovy, například ocel, mají velmi dobré mechanické vlastnosti. Rovněž s danou kvalitou oceli může být měněna tuhost s momentem setrvačnosti. Samozřejmě v předchozích provedeních tlak na ložiska může být měněn užitím různých kvalit materiálu polymeru.

Při užití u tyče volantu může být požadováno užití více než dvou ložiskových sestav. V provedeních popisujících prvek vytvářející spolupůsobení mezi ložiskem a pouzdrem umožňuje vysoký stupeň seřízení obou ložisek. Toto odstraňuje problémy s upínacím úhlem a takto odstraňuje místní nerovnosti v ložiscích. Toto vedení nakonec zvyšuje životnost ložisek.

Claims (8)

1. Ložisková sestava obsahuje ložisko (13) mající axiální štěrbinu (15), kluznou výstelku a elastický prvek, přičemž elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko (13) pro uzavření axiální štěrbiny (15) a obsahuje elastomerovou korunku (14), vyznačující se tím, že elastomerová korunka (14) je opatřena výstupkem (16) umístěným v štěrbině (15) ložiska (13) pro zabránění jejího natočení vzhledem k ložisku (13).

2. Ložisková sestava podle nároku 1,vyznačující se tím, že ložisko (13) obsahuje radiálně vně vystupující lemy (17,18).

3. Ložisková sestava podle nároku 1,vyznačující se tím, že elastomerová korunka (14) je držena vzhledem k ložisku (13) pomocí několika výčnělků umístěných po obvodu ložiska (13).

4. Ložisková sestava obsahující ložisko (43) mající axiální štěrbinu (45) a kluznou výstelku a elastický prvek, přičemž elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko (43) pro uzavření axiální štěrbiny (45), vyznačující se tím, že elastický prvek je tvořen tvarovanou trubkou (44) opatřenou střídavě konkávními a konvexními částmi, přičemž tvarem trubky (44) je udržováno axiální uspořádání vzhledem k ložisku (43) pomocí drážky (46) vytvořené na vnějším povrchu ložiska (43).

-4CZ 293537 B6

5. Ložisková sestava obsahující ložisko (53) mající axiální štěrbinu (55), kluznou výstelku a elastický prvek, přičemž elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko (53) pro uzavření axiální štěrbiny (55) a obsahuje elastomerovou korunku (54), vyznačující se tím, že elastický prvek obsahuje rozpěmé pojistné kroužky (57, 58) umístěné v drážkách (51, 52) na vnějším povrchu ložiska (53).

6. Ložisková sestava podle nároku 5, vyznačující se tím, že elastomerová korunka (54) je umístěna na vnějším obvodu povrchu ložiska (53) mezi drážkami (51, 52).

7. Ložisková sestava obsahuje ložisko (63) mající axiální štěrbinu (65), kluznou výstelku a elastický prvek, přičemž elastický prvek vyvozuje sílu na ložisko (63) pro uzavření axiální štěrbiny (65) a obsahuje elastomerovou korunku (64), vyznačující se tím, že elastický prvek obsahuje pružné svěrky (67, 68) umístěné v drážkách (61, 62) na vnějším povrchu ložiska (63) a elastomerová korunka (64) je umístěna na vnějším obvodu povrchu ložiska (63) mezi drážkami (61, 62).

8. Ložisková sestava podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna sestávaje umístěna na tyči volantu.