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CN104603481A - 用于机动车辆的滚动轴承保持架、滚动轴承和电动转向器 - Google Patents

用于机动车辆的滚动轴承保持架、滚动轴承和电动转向器 Download PDF

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CN104603481A
CN104603481A CN201380042479.9A CN201380042479A CN104603481A CN 104603481 A CN104603481 A CN 104603481A CN 201380042479 A CN201380042479 A CN 201380042479A CN 104603481 A CN104603481 A CN 104603481A
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cage
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heel
pockets
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L.瓦努克斯
T.阿丹
T.佩罗廷
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆电动转向器的轴承保持架，所述保持架提供一排滚动元件(4)的周向间隔，其包括通过分隔部(7)而轴向延伸的环形跟部(6)，所述分隔部在其间限定用于滚动元件(4)的空腔(8)，所述空腔从所述保持架(5)的任一侧径向地延伸。所述分隔部(7)的内径大于所述环形跟部(6)的内径。

Description

用于机动车辆的滚动轴承保持架、滚动轴承和电动转向器
技术领域
本发明涉及滚动轴承的领域，特别是在机动车辆的电动动力转向器中使用的滚动轴承。
更具体地，本发明涉及一种确保滚动轴承的滚动元件之间周向间隔的保持架。
背景技术
机动车的电动动力转向器一般包括位于转向柱上或位于下部组件上的机电致动器，所述下部组件包括意在确保车辆转向轮的角位置的机械部件。机电致动器包括旋转电动机，所述旋转电动机的轴通过至少一个四点接触球轴承装置或者直接地支撑，或者经由滚珠丝杠系统支撑。
滚动轴承通常包括内圈、外圈和布置在所述圈之间的一排滚动元件(通常是滚珠)。
文献FR 2 921 451公开了一种由合成材料制成的滚动轴承滚珠保持架，其包括容纳滚珠的兜孔(pocket)。所述兜孔在与通过具有的内径基本上等于所述跟部内径的分隔部轴向延伸的跟部(heel)相对的侧上由成对布置的爪形件分离，使得其在横截面中形成L形。这样的保持架在许多应用中是完全令人满意的。然而，在涉及低转速的应用中或者在其中旋转方向急剧反转的应用中，这种保持架遇到各种困难。具体地，在滚珠负载的作用下，所述保持架可能遭受广泛的变形并且与内圈接触，导致其受到损坏甚至毁坏。
此外，当负载被施加到滚动轴承上的方向变化时，好比例如当配备有上文描述的电动动力转向系统的车辆的车轮随着司机操纵向左和向右以便停靠车辆而转动时，所述保持架同样受到严重变形甚至毁坏。
最后，随着滚动轴承旋转的离心力将包含在滚动轴承中的润滑剂向外抛出。这样的保持架不能保持润滑剂。
还可以参考文献FR 2 900 996和FR 2 911 934，它们描述了一种用于高速应用的滚动轴承保持架，其分隔部同样是L形的。然而，当滚动轴承在低速下使用时，所述分隔部的L形状会与内圈接触，而这会导致其受到损坏甚至毁坏。
这是因为当保持架在低速下使用时，所述保持架在其进入轴向和径向负载的区域时向内变形。所述保持架因此经受扭转力和严重倾斜，特别是当所述滚动轴承突然减慢，导致滚动元件突然压靠其所容纳在其中的兜孔时。
发明内容
因此，本发明的目的是克服这些缺点。
更具体地，本发明的目的是提供一种用于低速应用的滚动轴承保持架，其不易于变形，大小受到限制，并且整个保持架上提供良好的应力分布。
本发明还试图提供一种保持架，其允许存在于滚动轴承中的润滑剂被回收。
本发明的一个主题是一种机动车辆电动动力转向器滚动轴承保持架，所述保持架旨在确保一排滚动元件的周向间隔，所述保持架包括通过分隔部而轴向延伸的环形跟部，所述分隔部在它们之间限定在所述保持架的任一侧上径向开口的、用于滚动元件的兜孔。
所述分隔部的内径大于所述环形跟部的内径。
因此，由于所述分隔部具有的内径大于环形跟部的内径，所以它们随着滚动轴承旋转不与内圈接触。因此，所述保持架具有延长的寿命。此外，滚动轴承中存在的润滑剂通过分隔部而被回收，使得其可以被分配到滚动元件。
有利地，所述分隔部的外径小于或等于所述环形跟部的外径。由此，所述保持架在横截面中具有伽马“Γ形”或“T形”形状。
根据一个实施例，所述保持架包括至少一个第一兜孔，所述兜孔设置有用于将所述保持架保持在滚动元件上的轴向保持装置。
位于两个相邻的第一兜孔之间的分隔部可包括两个爪形件，所述爪形件的自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部的爪形件延伸，以形成所述第一兜孔中的一个。
根据另一实施例，所述保持架包括多个第二兜孔，其不具有用于将所述保持架保持在滚动元件上的轴向保持装置。
有利地，位于第一兜孔与第二兜孔之间的分隔部包括爪形件和圆柱形突起部，所述爪形件的自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部的爪形件延伸，以形成所述第一兜孔中的一个，所述圆柱形突起部与相邻分隔部的圆柱形突起部一起形成所述第二兜孔中的一个。
根据一个实施例，所述分隔部包括在分隔部的内面上制成的凹部。
所述环形跟部可以具有在所述跟部的厚度中的开口，所述开口在所述跟部的一个面与所述分隔部的凹部之间轴向地开口，跟部的所述面是与所述滚动元件相对的面。
由于分隔部弹性的增加，在所述跟部中以及在所述分隔部中存在的开口允许保持架被更容易地安装在滚动元件上。此外，重量和制造成本更小。
所述第一兜孔例如设置有基本上球形的壁，所述第二兜孔例如设置有基本上圆柱形的壁。
所述保持架可以由合成材料制成，优选的是聚合物材料。
本发明的第二方面涉及一种滚动轴承，其包括：外圈；内圈，每个包括至少一个滚道；布置在所述滚道之间的一排滚动元件；以及根据上文所述的保持架。
所述滚动元件可以是滚珠。
本发明的第三方面涉及一种电动动力转向器，其包括根据上文所述的至少一个滚动轴承。
附图说明
通过阅读一些实施例的描述，本发明将得到更好地理解，所述实施例通过完全非限制性的示例给出并且由附图示出，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的滚动轴承的透视图；
-图2是根据图1的滚动轴承的截面视图；
-图3是根据图1的保持架的透视图；
-图4是根据本发明第二实施例的保持架的透视图；
-图5是根据图4的保持架的从后方的透视图；
-图6是在根据本发明第三实施例的滚动轴承的截面视图；
-图7是根据本发明第四实施例的保持架的透视图；以及
-图8和图9是包括根据图7的保持架的滚动轴承的截面视图。
具体实施方式
在图1和图2中整体用1标注的滚动轴承(轴向轴线X-X)意在被安装在机动车辆转向柱中。
如图1和图2所示，滚动轴承1包括外圈2、内圈3、一排滚动元件4(在该例中以滚珠的形式被制造)、以及用于保持滚动元件4的均匀周向间隔的保持架5。
外圈2和内圈3是实心的，“实心圈”所指的是其形状是通过采用从管、棒料、铸造和/或轧制坯去除碎片的机械加工(车削、研磨)而获得的圈。
外圈2在其孔处包括在横截面中具有适合于滚动元件4的凹陷内部轮廓的深槽滚道2a，所述滚道2a沿径向向内。内圈3在其圆柱形外表面上同样包括在横截面中具有适合于滚动元件4的凹陷内部轮廓的深槽滚道3a，所述滚道3a沿径向向外。保持架5沿径向布置在内圈3的外表面与外圈2的孔之间。
内圈3和外圈2具有基本对齐的径向正表面3b、3c、2b、2c，并且可以通过从一块钢机械加工而分别制造为一个件。
如在图2和图3中明显地示出，保持架5包括设计为轴向地定位在滚动元件4的一侧上并形成环形跟部的环形部分6和从环形跟部6轴向延伸的分隔部7或分隔指形件。分隔部7与环形跟部6是一体的，并且在它们之间限定滚动元件4位于其中的兜孔8，所述兜孔8具有趋于包围相关滚动元件的球形整体形状。
分隔部7采取相对于环形跟部6轴向突出的栓(pegs)的形式。分隔部7在圆周方向上由限定兜孔8的侧壁限制。限定每个兜孔8的壁的圆柱体的直径大于滚动元件的直径，使得所述滚动元件可被提供有在其中相对于兜孔8沿径向和周向移动的间隙。每个兜孔8朝向内部以及朝向外部沿径向开口，并且在与环形跟部6相对的侧上沿轴向开口，以便允许保持架5被装配。
在图1至图3所示的例子中，分隔部7具有比环形跟部6的内径大的内径，并且具有与环形跟部6的外径基本上相等的外径，其在横截面中具有欧米茄形的形状。由此，在高度倾斜时，朝向内侧变形的分隔部7不会与内圈3接触。此外，倾向于流向滚动轴承外部的润滑剂被保持架5的分隔部7径向地保持。
各分隔部7包括沿径向远离环形跟部6的爪形件8a，并且其自由端在圆周方向上延伸朝向相邻分隔部7的爪形件8a，以便形成倾向于包围滚珠4的基本上为球形形状的兜孔8之一。所述爪形件8a在滚动元件4上形成保持架5的轴向保持装置。保持架5包括位于分隔部7的基部处的连接部5a，并且在环形跟部6与分隔部7之间形成界面。连接部5a在横截面中具有圆形轮廓。
图4和图5示出的实施例(其中相同的元件带有相同的参考标号)与图1至图3示出的实施例的不同之处在于存在凹部7a，其在分隔部7的内表面上制成，没有径向开口到外部。作为替代方案，可以设置在保持架5的每一侧上沿径向开口的凹部7a。环形跟部6在跟部6的厚度中具有开口6a，其在跟部6的一个面(与滚动元件4相对的面)与分隔部7的凹部7a之间沿轴向开口。如图所示，开口6a是周向的，并且沿径向地限制在跟部6的外侧部分6b与跟部6的内侧部分6c之间。作为替代方案，所述开口可以在位置上定位成开口到每个分隔部7的凹部7a中。
图6所示的实施例(其中相同的元件带有相同的参考标号)与图1至图5所示的实施例的不同之处在于保持架的形状。
图6所示的保持架10包括轴向地布置在滚动元件4的一侧上形成环形跟部的环形部11和从环形跟部11轴向延伸的分隔部12或分隔指形件。分隔部12与环形跟部11是一体的，并且在它们之间限定滚动元件4布置在其中的兜孔13。分隔部12具有比环形跟部11的内径更大的内径，并且具有比环形跟部11的外径更小的外径，其在横截面中具有“T形”的形状。由此，在剧烈倾斜下，朝向内侧变形的分隔部12不与内圈3接触。此外，倾向于流向滚动轴承外部的润滑剂被保持架10的分隔部12径向地保持。
各分隔部12包括沿径向远离环形跟部11的爪形件12a，并且其自由端在圆周方向上延伸朝向相邻分隔部12的爪形件12a，以形成倾向于包围滚珠4的基本上为球形形状的兜孔13之一。所述爪形件12a在滚动元件4上形成用于将保持架10轴向保持的轴向保持装置。保持架10包括位于分隔部12的基部处的连接部10a，并且在环形跟部11与分隔部12之间形成界面，在横截面中具有圆形轮廓。
图7至图9所示的实施例(其中相同的元件带有相同的参考标号)与图1至图5所示的实施例的不同之处在于保持架的形状。
保持架15包括多个第一兜孔16和多个第二兜孔17，所述第一兜孔16设置有用于将保持架15轴向保持在滚动元件4上的轴向保持装置，所述第二兜孔17不具有用于将保持架15轴向保持在滚动元件4上的轴向保持装置。每个第一兜孔16通过第二兜孔17而与第一兜孔16分隔开。作为替代方案，可以设置相继连续的多个第一兜孔16，并且所述多个第一兜孔16通过多个第二兜孔17而与第一兜孔16分隔开。第一兜孔16设置有基本上球形的壁，而第二兜孔17设置有基本上圆柱形的壁。第一兜孔16通过混合分隔部18与相邻的第二兜孔分隔开，所述混合分隔部18从布置在滚动元件4的一侧上的环形跟部19轴向地延伸。第一兜孔16在圆周方向上均匀地分布，以确保保持架15均匀地轴向保持在滚动元件4上。
混合分隔部18采取指形件或栓的形式，所述指形件或栓从环形跟部19轴向地突出，并且每个沿圆周方向在一侧上具有侧壁16a且在另一侧上具有圆柱形壁17a，所述侧壁16a基本上是球形，以便与相邻的混合分隔部18形成第一兜孔之一16于第二兜孔17附近，所述圆柱形壁17a连接到相邻混合分隔部18的圆柱形壁，以便形成第二兜孔17。
每个混合分隔指形件18包括轴向地延伸远离环形跟部19的爪形件18a，并且其自由端在圆周方向上延伸朝向相邻混合分隔部18的相对爪形件18a来限定相同的第一兜孔16。每个爪形件18a的凹陷内表面形成兜孔16的球形壁16a的一部分。与第一兜孔16相关联的两个爪形件18a朝向彼此延伸，它们的自由端被间隔开的距离小于所述滚动元件4直径。兜孔16的爪形件18a能够通过夹扣到布置在所述兜孔16中的滚动元件4上来确保保持架15的轴向保持。保持架15被爪形件18a轴向地保持在成排的滚动元件上。
每个混合分隔部18还包括轴向延伸远离环形跟部19的圆柱形形状的轴向突起部18b。每个混合分隔部18的突起部18b与相邻分隔部18的突起部18b一起部分地限定不具有轴向保持装置的第二兜孔之一17。每个突起部18b无法提供保持架15相对于布置在紧邻第一兜孔16的第二兜孔17中的滚动元件4的轴向保持。圆柱形突起部18b的圆柱形内表面形成第二兜孔17的圆柱形表面17a的一部分。
各混合分隔部18的爪形件18a和突起部18b由凹部18c在圆周方向上分隔开，使得爪形件18a具有相对小的周向厚度和一定程度的弹性，其允许保持架15在轴向推力沿所述滚动元件4的方向被施加到保持架5的环形跟部19时通过爪形件18a的周向分开而被夹扣到滚动元件4上。每个第一兜孔16朝向内部以及朝向外部径向开口，并且在与环形跟部19相对的侧上同样轴向开口，以便允许保持架15被装配。
作为替代方案，当两个第一兜孔16相邻时，可以设置包括在相反的周向方向上延伸的两个爪形件18a的第一分隔指形件，当两个第二兜孔17相邻时，可以设置包括两个圆柱形突起部18b的第二分隔指形件。
如图8和图9所示，分隔部18在横截面中具有伽马的形状，其外径与环形跟部19的外径基本相同，而其内径大于环形跟部19的内径。
在所有示出的实施例中，保持架有利地被制成单件，例如由合成材料制成，优选的是聚合物材料，诸如PA66、PA46、聚醚醚酮(PEEK)，或者玻璃纤维增强的聚合物材料。作为替代，保持架由金属材料制成，诸如铸造、烧结、机械加工、或通过注塑成型的黄铜、钢。
依靠本发明，所述分隔部(其具有的内径大于所述跟部的内径)随着滚动轴承旋转不与内圈接触。因此，所述保持架具有延长的寿命。
此外，滚动轴承中存在的润滑剂通过突起部而被回收，使得其可以被分配到滚动元件。

Claims (13)

1.一种机动车辆电动动力转向器滚动轴承保持架，所述保持架旨在确保一排滚动元件(4)的周向间隔，所述保持架包括通过分隔部(7、12、18)而轴向延伸的环形跟部(6、11、19)，所述分隔部在它们之间限定在所述保持架(5、10、15)的任一侧上径向开口的、用于滚动元件(4)的兜孔(8、13、16、17)，其特征在于，所述分隔部(7、12、18)的内径大于所述环形跟部(6、11、19)的内径。
2.根据权利要求1所述的保持架，其中，所述分隔部(7、12、18)的外径小于或等于所述环形跟部(6、11、19)的外径。
3.根据权利要求1或2所述的保持架，包括至少一个第一兜孔(8、13、16)，所述第一兜孔设置有用于将所述保持架(5、10、15)保持在滚动元件(4)上的轴向保持装置(8a、12a、18a)。
4.根据权利要求3所述的保持架，其中，位于两个相邻的第一兜孔(8、13)之间的分隔部(7、12)包括两个爪形件(8a、12a)，所述爪形件的自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部(7、12)的爪形件(8a、12a)延伸，以形成所述第一兜孔(8、13)中的一个。
5.根据权利要求3或4所述的保持架，包括多个第二兜孔(17)，所述第二兜孔不具有用于将所述保持架(15)保持在滚动元件(4)上的轴向保持装置。
6.根据权利要求5所述的保持架，其中，位于第一兜孔(16)与第二兜孔(17)之间的分隔部(18)包括爪形件(18a)和圆柱形突起部(18b)，所述爪形件的自由端在圆周方向上朝向相邻分隔部(18)的爪形件(18a)延伸，以形成所述第一兜孔(16)中的一个，所述圆柱形突起部(18b)与相邻分隔部(18)的圆柱形突起部(18b)一起形成所述第二兜孔(17)中的一个。
7.根据前述权利要求中任一项所述的保持架，其中，所述分隔部(7)包括在分隔部(7)的内面上制成的凹部(7a)。
8.根据权利要求7所述的保持架，其中，所述环形跟部(6)具有在所述跟部(6)的厚度中的开口(6a)，所述开口在所述跟部(6)的一个面与所述分隔部(7)的凹部(7a)之间轴向地开口，跟部的所述面是与所述滚动元件(4)相对的面。
9.根据权利要求3到7中任一项所述的保持架，其中，所述第一兜孔(8、13、16)设置有基本上球形的壁，所述第二兜孔(17)设置有基本上圆柱形的壁。
10.根据前述权利要求中任一项所述的保持架，其由合成材料制成，优选地由聚合物材料制成。
11.一种滚动轴承，包括：外圈(2)；内圈(3)，每个包括至少一个滚道(2a、3a)；布置在所述滚道(2a、3a)之间的一排滚动元件(4)；以及根据前述权利要求中任一项所述的保持架(5、10、15)。
12.根据权利要求11所述的滚动轴承，其中，所述滚动元件(4)是滚珠。
13.一种机动车辆电动动力转向器，包括根据权利要求11或12所述的至少一个滚动轴承(1)。
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