徑向支承裝置的製作方法
2023-05-31 00:00:11
專利名稱：徑向支承裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種徑向支承裝置，其特別地包括滾動軸承以及與內 件相對的外件，外件和內件環繞共同的縱軸線彼此相對旋轉，其中， 徑向支承裝置包括在外件內或者在內件上構成的軸承座，它相對於在 負荷區內向軸承座施加的徑向負荷基本上靜止。
背景技術：
徑向支承裝置的這種負荷情況在現有技術中原則上公知並在滾動 支承裝置情況下以所謂的集中負荷概念公知，其中，徑向負荷在取決 於相對於滾動軸承的內圈或者外圈的運動比情況下基本上靜止。與此 相反，所謂的圓周負荷是一種徑向負荷相對於滾動軸承的內圈或者外 圈旋轉的負荷情況。採用概念"基本上"在這裡是要說明徑向負荷由 於動態影響並非嚴格意義上的點狀作用，而是可以具有一定的徑向可 變寬度。
從軸承座基礎上的負荷區傳遞的力由於徑向負荷是軸承座寬度壽 命強度幾何尺寸的重要標準。但該標準對負荷區外部所要求的寬度僅 有次要作用，因為在這裡軸承座承受相當小的並在個別情況下根本不 再承受機械負荷。然而，現有技術中公知的軸承座以恆定寬度旋轉對 稱構成，並因此為這裡存在的集中負荷的負荷情況在負荷區外部的機 械容許負荷方面尺寸過大。由此產生的主要缺點如下，製造原因大多 凸起構成的軸承座在負荷區的外部同時造成既在技術上和經濟上不希 望的卻又是可以避免的質量。這一點同時導致在負荷區的外部也要全 部通過其恆定寬度精加工的軸承座不必要的高加工費用。
發明內容
4本發明的目的因此在於，這樣構成開頭所述類型的徑向支承裝置， 利用簡單裝置消除所述缺點。在此方面，該徑向支承裝置的結構與現 有技術中公知的支承裝置相比特別是形成重量和成本優勢。
該目的依據本發明由此得以實現，即軸承座在縱軸線的方向上這 樣具有在其圓周上可變的寬度，使軸承座從負荷區出發在負荷區的外
部明顯成錐形。採用一種這樣構成的徑向支承裝置最佳考慮到這種情 況，即承受集中負荷的軸承座在負荷區的外部明顯成錐形並因此可以 將公知支承裝置的潛能充分用於降低旋轉運動的質量、重量、加工費 用和成本，而不影響徑向支承裝置的功能特性。這種影響在由於軸承
座成錐形而達到徑向軸承裝置的疲勞強度不再得到保證的臨界軸承座 寬度的情況下才會產生。對此決定性的標準在徑向支承裝置作為液力 滑動軸承構成的情況下是不再能夠承載潤滑膜或者在滾動軸承的情況 下是軸承座在負荷區外部的不允許的高負荷。
此外，本發明特別是具有優點地可以用於負荷情況下的下述情況， 其中，軸承座各自施加集中負荷。在第一負荷情況下，外件作為外殼 構成，內件作為支承在外殼內的軸和在軸上可變寬度的軸承座構成， 其中，徑向負荷隨同軸旋轉。這種負荷情況的典型例子是隨同軸共同
旋轉的確定的不平衡件，它通過可變寬度的軸承座在軸質量降低的同 時具有優點的可以得到增強。
在第二負荷情況下，外件作為外殼構成，內件作為支承在外殼內 的軸和在外殼內可變寬度的軸承座構成，其中，徑向負荷相對於外殼 基本上靜止。在這種情況下，可變寬度的軸承座可以使外殼的質量降 低，其中，軸承座通過圓周不均勻的質量分布不需要平衡靜止的外殼。
在第三負荷情況下，外件作為套筒構成，內件作為支承套筒的軸 螺栓和在套筒內可變寬度的軸承座構成，其中，徑向負荷隨同套筒旋 轉。在此方面，在具有套筒上確定不平衡件的套筒支承裝置的情況下，儘管在不平衡方向上成錐形的軸承座與不平衡件的反作用，具有優點 的是該軸承座仍利用可變的寬度構成，以便有利於成本更低的加工減 小軸承座的面積。
最後在第四負荷情況下，外件作為套筒構成，內件作為支承套筒 的軸螺栓和在軸螺栓上可變寬度的軸承座構成，其中，徑向負荷相對 於軸螺栓基本上靜止。在這種情況下軸承座的加工隨著其成錐形也得 到簡化，而同時可以達到降低軸螺栓質量的目的。
此外對第一負荷情況來說，軸作為不平衡軸構成，其與縱軸線偏 心設置的質量重心從不平衡軸外圓周上的一個或者多個空隙中產生。 在此方面，這些空隙相對於不平衡軸的質量重心部分或者全部分布在 不平衡軸的縱軸線的對面並直接與可變寬度的軸承座鄰接。利用這樣 構成的不平衡軸，儘可能小的質量大多數情況下存在的目標衝突可以 在軸的儘可能大的不平衡情況下特別具有優點地得到解決。這一點的 根據主要在於，空隙現在一直向成錐形的軸承座延伸並似乎可以作為 提高的負質量用於增強不平衡。但與具有恆定寬度軸承座的常規軸相 比，不僅僅開闢了在質量降低的同時提高軸不平衡的可能性。確切地 說，在不平衡不變的情況下，由此可以明顯超出此程度降低軸質量， 即原有不平衡的提高通過降低質量的其他空隙得到補償，但這些空隙 相對於質量重心在縱軸線這邊設置在不平衡軸上。不言而喻，根據設 計重點偏重於明顯提高不平衡時適度降低質量還是偏重於不平衡提高 不變時明顯降低質量，也可以找到不平衡軸居於這兩種極限情況之間 的協調方案。
在本發明的進一步構成中，不平衡軸屬於用於平衡活塞式內燃機 的慣性力和/或慣性矩的裝置，具有與不平衡軸的縱軸線平行設置和至 少間接傳動不平衡軸的活塞式內燃機的曲軸。活塞式內燃機領域的專 業人員公知這種平衡裝置特別是在直列式或者V形設置中是降低擺動 慣性力造成的振動的有效措施。然而，特別是在汽車領域的活塞式內燃機方面，對輕型結構活塞式內燃機的要求不斷提高，從而用於降低 不平衡軸質量的上述可能性可以特別具有優點地用於這種使用情況。 不平衡軸較低的慣性矩此外使活塞式內燃機的動力性得到改善，因為 減少了對高轉速梯度的阻力。此外，特別是在低轉速範圍內曲軸扭轉 振動明顯的柴油發動機情況下，平衡裝置傳動範圍內的機械峰值負荷 隨著不平衡軸慣性矩的降低而下降。
在很大程度上適用上述觀點的是，平衡裝置包括兩個以雙倍曲軸
轉速對向旋轉的不平衡軸。這種作為Lancaster平衡也為專業人員所公 知的設置用於在四缸直列式發動機上平衡第二級的自由慣性力。
此外在本發明一種特別具有優點的進一步構成中，不平衡軸的徑 向支承裝置具有至少一個作為無內圈的滾針軸承和最好作為滾針套構 成的滾動軸承。與特別是在低溫和/或高粘度液壓油下會導致不平衡軸 傳動時增加摩擦效率損耗的液力滑動軸承相比，滾動軸承除了有利的 摩擦特性外，通過其作為滾針支承裝置構成的徑向支承裝置，還可以 進一步增加降低不平衡軸的質量和/或提高不平衡的優點，因為由滾針 軸承所包括的軸承座一般情況下可以比在考慮到承載潤滑膜的液力滑 動軸承的情況下更強地成錐形。這樣可以首先使用滾針套，它對於專 業人員來說作為採用無切削成型的外圈和滾針保持架的最小徑向結構 高度的結構單元所公知，在足夠的疲勞強度情況下可以特別節省結構 空間並且是不平衡軸的一種成本有利的徑向支承裝置。
最後具有優點的是，在本發明的進一步構成中，滾針軸承的寬度 基本上相當於可變寬度的軸承座分配給滾針軸承的最大寬度，而軸承 座的最小寬度小於滾針軸承的滾針長度。同時為潤滑滾針軸承僅使用 無壓力的潤滑油霧。採用本發明的這種構成，滾針軸承上的潤滑條件 可以由此得到改善，即在軸承座上局部和暫時凸起的滾針增加無壓力 的潤滑劑霧。為有利於提高徑向支承裝置的耐磨強度，這一點相反也 可以有助於從滾針軸承的滾道區域排出磨蝕微粒。為保證在滾針軸承最小寬度的區域內滾針軸承與滾針的完整縱向接觸，在該構成中優選 使用與多排滾針軸承不同的單排滾針軸承。
本發明的其他特徵來自下面的說明和附圖，其中，以上述負荷情 況為基礎並藉助用於平衡活塞式內燃機的裝置的不平衡軸舉例示意示 出依據本發明的徑向支承裝置。其中
圖1以示意圖示出第一負荷情況的徑向支承裝置； 圖2以示意圖示出第二負荷情況的徑向支承裝置； 圖3以示意圖示出第三負荷情況的徑向支承裝置； 圖4以示意圖示出第四負荷情況的徑向支承裝置； 圖5以示意圖示出用於平衡活塞式內燃機的裝置； 圖6以簡化縱視圖示出圖5的不平衡軸之一；
圖7以放大視圖示出圖6的剖面AA。
具體實施例方式
圖1示出對於第一負荷情況，依據本發明的徑向支承裝置la。該 圖示出作為外殼2a構成的外件3，裡面徑向支承作為軸4a構成並環繞 縱軸線5旋轉的內件6。在所示的實施例中，在外殼2a內構成的軸承 座7a與在軸4a上構成的軸承座8a之間設置滾動軸承9,該軸承在依 據圖2-4的徑向支承裝置lb、 lc、 ld中也可以作為支承件使用。隨同 軸4a旋轉的徑向負荷10a由於設置在軸4a上的不平衡件lla而產生外 殼2a的軸承座7a上的圓周負荷，而徑向負荷10a相對於軸4a的軸承 座8a和在其上面構成的負荷區12a (點所示)基本上靜止。外殼2a的 軸承座7a由於圓周負荷旋轉對稱構成，而軸4a施加集中負荷的軸承座 8a則具有在其圓周上可變的寬度，方法是軸承座8a從負荷區12a出發 在其外部明顯成錐形。由於負荷區12a在最大180。的角度上在軸4a的 軸承座8a圓周上延伸一一其中，該角度在滾動支承裝置的所示情況下 由於實踐中出現的軸承間隙也可以明顯低於此值一一滾動軸承9在負
荷區12a的外部明顯變小並在極限情況下根本不承受負荷，從而在軸承
8座8a成錐形的滾動支承裝置情況下，軸承座8a也可以具有在其圓周上 與軸承座8a的斷開相應為零的局部寬度。這一點類似適用於圖2-4中 所示的負荷情況。
圖2所示依據本發明徑向支承裝置lb的負荷情況與圖l所示的區 別在於，支承在外殼2b內的軸4b施加相對於外殼2b靜止的徑向負荷 10b。然而在軸4b旋轉對稱構成的軸承座7b上存在圓周負荷，而外殼 2b具有帶靜止負荷區12b (點所示)的可變寬度的軸承座8b (點所示)。
在圖3所示依據本發明徑向支承裝置lc的負荷情況中，外件3作 為環繞縱軸線5旋轉的套筒13a構成且內件6作為支承在套筒13a內的 軸螺栓14a構成。在此方面，向軸螺栓14a的旋轉對稱的軸承座7c施 加由於設置在套筒13a上的不平衡件lib而產生圓周負荷的徑向負荷 10c。與此相應，套筒13a的施加集中負荷的軸承座8c (點所示)具有 在圓周上可變的寬度，方法是軸承座8c從負荷區12c出發在其外部明 顯成錐形。
最後圖4所示依據本發明徑向支承裝置ld的負荷情況與圖3所示 的區別在於，軸螺栓14b被施加與其相對靜止的徑向負荷10d。相應地 在環繞軸螺栓14b旋轉的套筒13b內構成施加圓周負荷的恆定寬度的 軸承座7d，而軸螺栓14b的軸承座8d被施加集中負荷並具有圓周上可 變的寬度，方法是軸承座8d從負荷區12d (點所示)出發在其外部明 顯成錐形。作為對圖1所示滾動軸承9的選擇，在這種情況下軸承座 7d與8d之間構成一個作為軸承件的液力滑動軸承15。不言而喻，滑 動軸承15在依據圖l-3所示的其他負荷情況下也可以作為軸承件使用。
圖1中所示的負荷情況此外也可以在圖5原理上所示的裝置16上 出現。該裝置16用於平衡藉助傳動圖所示的四缸直列式活塞式內燃機 17的第二級慣性力(Lancaster平衡)。活塞式內燃機17包括在氣缸 18內擺動的活塞19，其縱向運動通過連杆20轉換成曲軸21的旋轉。曲軸21通過中間軸22傳動具有不平衡件lla的兩個不平衡軸23，其 中，不平衡軸23與曲軸21平行以雙倍曲軸轉速對向旋轉。
圖6的縱視圖詳細示出該不平衡軸23之一的支承裝置。不平衡軸 23的軸向支承裝置傳動側通過球軸承24和其徑向支承裝置la通過兩 個作為滾針套25構成並壓入活塞式內燃機17外殼2a內的滾動軸承9 完成。不平衡軸23由滾針套25所包括的軸承座8a具有在其圓周上這 樣可變的寬度，使其在施加集中負荷的負荷區12a (點所示)外部由於 來自隨同不平衡軸23旋轉的不平衡件lla的徑向負荷10a明顯成錐形。 每個滾針套25的寬度在此方面這樣確定尺寸，使其相當於其負荷區12a 區域內所屬軸承座8a的最大寬度26，而軸承座8a的最小寬度27在負 荷區12a的外部明顯小於滾針套25滾針28的長度構成。因為外殼2a 內部僅具有無壓力的潤滑油霧，所以局部和暫時凸起的滾針28上的潤 滑條件可以得到明顯改善。對於環繞不平衡軸23的縱軸線5旋轉的滾 針28在負荷區12a的外部僅承受在外殼2a方向上作用的離心力這種情 況來說，軸承座8a的最小寬度27在一種未示出的實施方式中也可以這 樣選擇，使軸承座8a不是完全通過360。的圓周延伸，而是在負荷區12a 的外部斷開。
不平衡軸23的在箭頭方向上作用的不平衡件lla以與其縱軸線5 偏心和圖6中象徵性示出的質量重心29為基礎。其偏心度從不平衡軸 23外圓周上的空隙30中產生，這些空隙相對於質量重心29部分或者 全部分布在縱軸線5的對面。因為空隙30與軸承座8a直接鄰接，所以
軸承座8a在縱軸線5對面成錐形既產生具有優點的質量降低，也形成 相對於具有恆定寬度軸承座的不平衡軸的附加不平衡件llc。取決於裝
置16所要求的特性，該附加的不平衡件llc可以在一種帶寬內加以利 用，該帶寬在一方面通過降低不平衡軸23質量的同時最大程度提高不 平衡件lla，另一方面在不平衡軸23恆定的不平衡件lla情況下最大 程度降低質量得到改善的質量平衡的極限情況之間延伸。第二極限情況範圍內一種結構上的設計在本實施例中以補償附加 不平衡件lie的不平衡件lid的方式象徵性示出。如從圖7所看到的那 樣，補償的不平衡件lid作為至少一對與不平衡方向鏡面對稱的空隙 31構成。它們在軸承座8a的外部並相對於質量重心29至少主要設置 在不平衡軸23的外圓周上縱軸線5那側並因此在與質量重心29的不 平衡件lla相反的方向上作用。在考慮到最大程度降低不平衡軸23質 量的情況下，在此方面依據目的，空隙31設置在通過縱軸線5並與不 平衡方向u正交的方向v上展開的平面E附近。設置在那裡的空隙31 具有與縱軸線5作用比較小的偏心度，從而其在不平衡方向u上負作 用的質量在恆定補償度情況下可以根據最有利於降低不平衡軸23的質 量進行選擇。附圖標記
la、 b、 c、d徑向支承裝置
2a、 b外殼
外件
4a、 b車由
5縱軸線
6內件
7a、 b、 c、d 軸承座
8a、 b、 c、d 軸承座
9滾動軸承
10a、 b、 c、d徑向負荷
lla、 b、 c、d不平衡件
12a、 b、 c、d負荷區
13a、 b套筒
14a、 b軸螺栓
15滑動軸承
16裝置
17活塞式內燃機
18氣缸
19活塞
20連杆
21曲軸
22中間軸
23不平衡軸
24球軸承
25滾針套
26最大寬度
27最小寬度
28滾針
29質量重心30 空隙
31 空隙 E 平面
u 不平衡方向
v 與不平衡件正交的方向
權利要求
1. 與內件(6)相對的外件(3)的徑向支承裝置(1a、1b、1c、1d)，該外件(3)和該內件(6)環繞共同的縱軸線(5)彼此相對旋轉，其中，徑向支承裝置(1a、1b、1c、1d)包括在外件(3)內或者在內件(6)上構成的軸承座(8a、8b、8c、8d)，所述軸承座在圓周上360°延伸並且相對於在負荷區(12a、12b、12c、12d)內向軸承座(8a、8b、8c、8d)施加的徑向負荷(10a、10b、10c、10d)基本上靜止，並且軸承座(8a、8b、8c、8d)在縱軸線(5)的方向上具有在其圓周上可變的寬度，使軸承座(8a、8b、8c、8d)從負荷區(12a、12b、12c、12d)出發在負荷區(12a、12b、12c、12d)的外部明顯成錐形，其特徵在於，所述徑向支承裝置(1a、1b、1c、1d)為滾動支承裝置。
2. 按權利要求1所述的徑向支承裝置，其中，外件(3)為外殼 (2a)，內件(6)為支承在外殼(2a)內的軸(4a)，軸承座(8a)在軸(4a)上具有可變寬度，其中，徑向負荷(10a)隨同軸(4a)旋 轉。
3. 按權利要求1所述的徑向支承裝置，其中，外件(3)為外殼 (2b)，內件(6)為支承在外殼(2b)內的軸(4b)，軸承座(8b)在外殼(2b)內具有可變寬度，其中，徑向負荷(10b)相對於外殼(2b) 基本上靜止。
4. 按權利要求1所述的徑向支承裝置，其中，外件(3)為套筒 (13a)，內件(6)為支承套筒(13a)的軸螺栓(14a)，軸承座(8c)在套筒(13a)內具有可變寬度，其中，徑向負荷(10c)隨同套筒(13a) 旋轉。
5. 按權利要求1所述的徑向支承裝置，其中，外件(3)為套筒 (13b)，內件(6)為支承套筒(13b)的軸螺栓U4b)，軸承座(8d)在軸螺栓(14b)上具有可變寬度，其中，徑向負荷(10d)相對於軸 螺栓(14b)基本上靜止。
全文摘要
本發明涉及一種徑向支承裝置(1a、1b、1c、1d)，其特別地包括滾動軸承(9)和與內件(6)相對的外件(3)，所述外件和內件環繞共同的縱軸線(5)彼此相對旋轉，其中，徑向支承裝置(1a、1b、1c、1d)包括在外件(3)內或者在內件(6)上構成的軸承座(8a、8b、8c、8d)，該軸承座相對於在負荷區(12a、12b、12c、12d)內向軸承座(8a、8b、8c、8d)施加的徑向負荷(10a、10b、10c、10d)基本上靜止。在此方面，軸承座(8a、8b、8c、8d)在縱軸線(5)的方向上這樣具有在其圓周上可變的寬度，使軸承座(8a、8b、8c、8d)從負荷區(12a、12b、12c、12d)出發在負荷區(12a、12b、12c、12d)的外部明顯成錐形。
文檔編號F02F7/00GK101457708SQ20081018951
公開日2009年6月17日 申請日期2006年10月13日 優先權日2005年10月13日
發明者彼得·索爾弗蘭克, 西格弗裡德·蒂施 申請人:依納-謝夫勒兩合公司