CN103573832A - 用在转向柱中的角接触轴承组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用在转向柱中的角接触轴承组件，包括至少一个包括到导电部件的滚动轴承，用于将至少一个滚动轴承的导电内环(12)安装在轴(10)上的套管(14)，以及至少一个导电结构(20)，该导电结构在至少一个滚动轴承的至少一个导电部件(12)和轴(10)之间建立导电接触。所提出的是，套管(14)和导电结构(20)形成不可分开的组合。

Description

用在转向柱中的角接触轴承组件

技术领域

本发明涉及转向柱中的角接触轴承组件。

背景技术

汽车中的转向柱通常配备有角接触滚珠轴承组件，该组件包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环、具有形成第二滚道的凹槽的导电外环以及一组与第一滚道和第二滚道均接触的导电滚珠。为了简化内环在转向柱中的轴上的安装，内环经由套管或容差环安装在轴上，所述内环通常由非导电塑料模制，以便容许些许弹性并且减少成本。

安装在轴上的方向盘通常包括电开关、设备或气囊，它们可能会受到积聚在方向盘上的静电荷的影响。

因此重要的是通过保证转向柱的轴和汽车底盘之间的经由角滚珠轴承的导电接触来确保方向盘的电接地。当然，这种导电接触也可用于传送电信号。

文件US 4,530,609指导通过使用石墨填充的聚合材料使套管导电，但这种方法相当昂贵。

为保证电接触，上面提到的文件FR 2782758A1指导使用导电部分建立内环和轴之间的导电接触。该导电部分是布置在套管的轴向端面和波形弹簧或球粒状垫圈之间的大致环形的构件，所述球粒状垫圈产生角轴承的轴向预载。波形弹簧是预加载的，带有配合在轴上的固定环。

环形构件设有环形主体以及围绕套管的外形被弯曲的闩扣，从而与支撑内环的表面重叠，使内环与闩扣相接触。由此经由滚珠、内环、闩扣、环形构件的主体、波形弹簧和固定环从外环建立外环和轴之间的导电接触。

在文件US 6,675,360 B1中提出相似的解决方法，其中导电元件具有环形主体和多个接合在套管狭槽中的闩扣样的轴向突出部。

在US 2010/0308569A1中提出解决方法，其中闩扣直接形成在波形弹簧上。在DE 102 20 688 B4中提出解决方法，其中闩扣形成在内环上。

在该导电路径中有大量的接触点，这些接触点容易受到接触中断或降级的影响并且失效的总概率累积个体概率。导电部分有折断或者偏移正确位置的风险。这会导致装配或接触中断时的问题。松弛的部分会损害转向柱的其它部分或者其周边环境。

发明内容

本发明对于解决这些问题做出了尝试并且提出根据权利要求1所述的角接触轴承组件。

根据本发明所述的用在转向柱中的角接触轴承组件包括至少一个具有导电部件的滚动轴承，将导电内环安装在轴上的套管，以及在至少一个滚动轴承的一个导电部件和轴之间建立电连接的至少一个导电接触。

特别地，至少一个滚动轴承的导电部件包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环、具有形成第二滚道的凹槽的导电外环以及一组与第一滚道和第二滚道均接触的导电滚珠。

本发明提出将导电结构这样固定于套管，即，套管和导电结构形成不可分开的组合。特别地，导电结构可至少具有与套管过模制的固定部，或者导电结构整体地与套管过模制或用其它材料结合的方式，例如将设置有倒钩的导电结构挤压到设在套管中的狭槽里。这样可以避免导电结构无意的损失或松弛，以及由此导致的装配过程中的问题。

此外，所提出的是，为导电结构提供接触导电部件的第一可弹性变形接触部、接触轴的第二可弹性变形接触部以及优选地具有连接第一接触部和第二接触部的力传送部。至少接触部从套管的非导电材料突出。导电结构、尤其是力传送部这样布置，即，施加于第一接触部和/或第二接触部的压力分别被至少部分地转移到其它接触部。当导电结构安装在内环或轴上时接触部是预加载的，并且当套管安装在轴上时对于本发明的压力传送需要对内环增加接触压力。因此就可以用简单的方式保证良好的接触，同时可增加部件的容差而且可减少组件的成本。

在优选的实施方式中，导电结构具有弯曲成S形的舌状的突出部，其中接触部分别由指向基本上相反方向的S形的凸起部分形成。这使得导电结构的制造简单且便宜。通过提供具有将钣金部分固定在套管的塑料材料中的锚形结构的导电结构，套管和导电结构之间的连接可以得到改进。

如果套管设有容纳和侧向引导导电结构的至少突出部分的槽，那么可以避免导电结构无意的偏移或松弛，而且还可以降低失效的可能性。优选地，槽形成为轴向槽，其中导电结构的突出部从槽的底部在轴向方向上突出。特别地，槽可以从套管的径向内表面延伸至套管的径向外表面，其中径向内表面配置成配合在轴上，径向外表面配置成支撑导电内环。

如果接触内环或轴的弹性变形接触部这样构成，即，当包括套管和导电结构的组件配合在轴上或者当导电内环在套管上时，弹性变形接触部是变形的和预加载的，那么本发明的效果特别明显。

作为替代，除了从套管露出的接触部之外，至少一个导电结构整体地与套管过模制。这些接触部保证了滚动轴承的其中一个导电部件和轴之间的导电接触。

可以使用分布在该套管的圆周上的多个导电结构。优选地，这种分布是均质的，并且在优选的实施方式中从共同的底部突出的每个导电结构或舌部由关于套管对称轴线正好相反布置的相应部分互补。

角接触轴承的产生预载的波形弹簧可以从导电结构分别形成并且对于材料的选择提供更多自由，或者在导电结构设置有形成接触部的舌部的实施方式中所述波形弹簧可以整体地与环形主体部分形成。优选地，导电结构形成为冲压的钣金件并且套管的主体部分由塑料制成。

本发明的另一方面提出用于机动车的转向柱，包括具有装配支架的底盘、轴和至少一个以上所讨论的角接触轴承组件，其中角接触轴承组件安装在底盘装配支架上并且支撑轴。

附图说明

本发明的以上实施方式以及所附权利要求和附图以明确而非限制性的组合表示多个本发明的显著特征。技术人员能容易地考虑到这些特征的其它组合或子组合，从而使权利要求中所定义的本发明适合于他的或她的需要。

图1是带有根据本发明所述的角接触轴承组件的转向柱的示意图；

图2是图1的角接触轴承组件的套管的透视图；

图3a至3c是被过模制之前图2中的套管的导电结构的不同视图；

图4是带有图2和3的套管和导电结构的角接触组件的剖视图，并且

图5a至5c是根据本发明第二实施方式的角接触轴承组件的套管的导电结构的不同视图；

图6是根据本发明第二实施方式的角接触轴承组件的套管的透视图；

图7a至7c是根据本发明第三实施方式的角接触轴承的套管的导电结构的不同视图；

图8是根据本发明第三实施方式的角接触组件的套管的透视图；

图9是根据本发明的第三实施方式的角接触轴承组件的剖视图；并且

图10a至10c是根据本发明第三实施方式的套管的另外的不同视图；

图11是根据本发明第四实施方式的导电结构的透视图。

具体实施方式

图1表示汽车转向柱中的角接触轴承组件示意性的剖视图。轴承组件安装在连接方向盘和转向柱(未示出)的轴10上。

角接触轴承组件包括具有形成第一滚道的凹槽的导电内环12。在所示实施方式中内环12形成为冲压的且硬化的钣金件，但也可以批量制造。

内环12通过接触内环12的圆锥形内表面的塑料套管14安装在轴10上并且具有一定的弹性，使得当内环12压在套管14上时，套管14的内表面径向向内变形，从而建立内环12和套管14之间的力配合连接。

另外，角接触轴承组件包括具有凹槽的导电外环16，该凹槽形成第二滚道并且与汽车的底盘和接地形成电接触安装。在所示实施方式中，外环16形成为冲压的且硬化的钣金件，但也可以批量制造。

与第一滚道和第二滚道均接触的一组导电滚珠18在隔圈(图4)中受到导引并且建立内环12和外环16之间的导电接触。

图2表示套管14的透视图。由于套管14不导电，为了实现从轴10到汽车底盘的静电释放，需要用于建立内环12和轴10之间的导电接触的装置，因为积聚的静电荷会影响布置在方向盘上的电元件或电子元件的功能和/或电击。

为了建立这种导电接触，本发明提出了提供建立内环12和轴10之间的导电接触的至少一个导电结构20。

角接触轴承预加载有瓦楞的或波形的弹簧22或邻接套管14的轴向端面的球粒状垫圈，用以产生角接触轴承组件的轴向预载。波形弹簧22是与导电结构20分开的部分而且由塑钢制成，由此导电结构20可选择性地以铜或其它高导电材料涂覆或者制造。

图2是图1的角接触轴承组件的套管14的透视图。套管14设有三个槽24，除了一些容差之外，槽的宽度基本上对应于三个导电结构20的宽度。在图2中，仅出于说明的目的，左上方的槽24’不配备有导电结构20。槽24’设有用于容纳导电结构20的狭槽44。

槽24包括在套管14边缘中的轴向槽并且从套管14的径向内表面32延伸至套管14的径向外表面28，其中径向内表面32配置成配合在轴10上并且径向外表面28配置成支撑导电内环12。虽然此处所示第一实施方式设有三个舌状导电结构20，但无疑可以使用更多或更少的分布在套管14的圆周上并且分别固定在相关槽中的导电结构20。所述边缘还设有产生径向弹性闩扣(latch)38的轴向狭槽。三个闩扣38设有径向向外突出而且有倒角端面的卡扣配合突出部40。卡扣配合突出部40卡在外环16的轴向外部边缘上，从而使套管14将内环12松弛地固定于外环16。

在本发明的第一实施方式中设有三个相同的导电结构20。每个导电结构20形成为从套管14中的槽24的底部突出的舌部36，其中舌部36是S形的并且以其弯曲部分形成第一可弹性变形接触部26和第二可弹性变形接触部30。舌部36布置在套管14的狭槽样的槽24中，从而使其宽度方向在径向剖面中切向布置并且使舌部36可在槽24的径向方向上自由移动。

舌部36的S形这样构成，即，建立用于接触轴承组件的内环12的第一凸接触部26和接触轴10的第二接触部30。

导电结构20具有与塑料套管14一起过模制的固定部23，由此成为不可分开的组合或复合部分并且导电结构20与套管的其余部分不可分。过模制建立了导电结构20和套管14的聚合物主体(即，不可分的组合)之间的材料接合。在可替代的实施方式中，使用粘合剂或者通过将设有倒钩的导电结构压配合到套管的塑料材料中的狭槽(例如图2中槽24’中的狭槽44)中可建立材料接合。作为图中未公开的可替代的实施方式，导电结构20可整体地与塑料套管14模制。

为制造套管14，在注模过程中舌状的导电结构20布置在用于模制套管14的模具中，从而使得导电结构20的固定部23中类似孔的固定部或锚形部34(可设有倒钩或锯齿形轮廓以加强固定)当设定后者时浸入所使用的聚合材料中。

图3a至3c是导电结构20被模制到套管14中之前的不同视图。导电结构20从带状矩形的弹性不锈钢件弯曲出来并且包括带有接触部的S形突出部和锚形部34，锚形部具有在过模制时填充套管14的聚合材料的侧部切除并且提高了套管主体和导电结构之间的连接性。

导电结构20设置有接触导电内环12的第一可弹性变形部26，其中所述第一可弹性变形部26这样构成，即，当导电内环12配合在套管14上时，第一可弹性变形部是变形的和预加载的。这意味着在内环12配合到组件上之前的未预加载状态下，第一可弹性变形部26径向和轴向地突出超过套管14的圆锥形外表面28。

以类似方式，导电结构20设有配置成接触轴10的第二可弹性变形部30，其中所述第二可弹性变形部30这样构造，即，当包括套管14和导电部分20的组件配合到轴10上时，第二可弹性变形部是变形得并且预加载的。换言之，在套管14配合到轴10之前的未预加载状态下，第二可弹性变形部30径向向内突出超过套管14的圆柱形内表面32。

图1的截面视图表示所述组件。由于压力施加于导电结构20的第一可弹性变形部26和第二可弹性变形部，导电结构20被径向压缩。导电结构20的弹性恢复力产生接触压力，导电结构20的第一可弹性变形部26和第二可弹性变形部30分别被该接触压力强烈地紧压在轴10和内环12上，从而确保良好的电接触。

当导电结构20与套管14预装在轴10上时，由于第二可弹性变形接触部30的变形产生的压力经由力传送部46转移到第一可弹性变形接触部26上，以便增加其接触压力。为实现上述目的，力传送部46响应于第二接触部30的弹性变形而被弯曲并且在其纵向方向上移动。

当套管14插入或挤压到内环中时，第一接触部26与内环12的径向内部圆锥表面相接触并且被该表面径向向内挤压，以使第二接触部30径向向内移动，从而突出超过套管14的径向内表面，直至达到小于轴10半径的半径。导电结构20最远轴向端再次被径向向外弯曲从而使得在轴被插入之前安全地超出轴14的半径范围。当轴10与其倒角的端部插入套管时，第二接触部30径向向外挤压并且压力部分地由第一接触部26支撑，使得第一接触部26和内环12之间的电接触的可靠性通过插入轴14得到改进。

图5至11表示本发明的另外的实施方式。以下描述着重于图1至4的实施方式的不同点，鉴于此，对于本质上没变的特征的解释，读者应查阅之前图1至4的描述。为凸显相似性，相似或相同的特征具有相同附图标记。

在图5a至5c和图6的实施方式中，角接触轴承组件设置有根据本发明第二实施方式所述的导电结构20，其中导电结构20的突出部的S形形状较不明显，尤其是用于建立与内环12接触的第一可弹性变形接触部26并不径向突出超过导电结构的锚形部34的外半径，该锚形部平行于轴10的轴线布置。

图7a至7c、8、9和10a至10c表示本发明的第三实施方式。导电结构20形成为长销，可插入到设在套管14的槽24底部的相关狭槽44中。导电结构20的固定部设置有与套管14的塑料材料接合的倒钩34，从而形成套管14和导电结构20之间不可分离的连接。

套管14设置有槽24，导电结构20以S形从槽的底部轴向突出，由此建立直接接触轴承组件的内环12的第一凸接触部26以及直接接触轴10的第二凸接触部30。

图10a是带有导电结构20的套管14的俯视图，图10b和10c是分别沿图10a中的E-E线和F-F线的剖视图。

图11是根据本发明第四实施方式的导电结构的透视图。导电结构20包括环形主体，除了从套管14露出的接触部26、30之外整体地与套管（未示出）过模制，保证了滚动轴承的其中一个导电部件12和所述轴10之间的导电接触。

Claims (15)

1.用在转向柱中的角接触轴承组件，包括：

-至少一个滚动轴承，所述滚动轴承具有导电部件；和

-至少一个导电结构(20)，所述导电结构在滚动轴承(10)的至少一个导电部件(12)的其中一个和轴(10)之间建立导电接触，

其特征在于

套管(14)和至少一个导电结构(20)形成不可分离的组合。

2.根据权利要求1所述的角接触轴承组件，其特征在于

至少一个滚动轴承包括：

-具有形成第一滚道的凹槽的导电内环(12)；

-具有形成第二滚道的凹槽的导电外环(16);

-与第一滚道和第二滚道均接触的一组导电滚动元件(18)。

3.根据权利要求1或2所述的角接触轴承组件，其特征在于，至少一个导电结构(20)具有与套管(14)模制的固定部分(23)和突出部分。

4.根据权利要求1或2所述的角接触轴承组件，其特征在于所述导电结构(20)整体地与套管(14)模制。

5.根据权利要求3或4所述的角接触轴承组件，其特征在于至少一个导电结构(20)的突出部是弯曲成S形的舌状，其中接触部(26,30)分别由指向基本上相反方向的S形的凸起部分形成。

6.根据前述权利要求中的其中一项所述的角接触轴承，其特征在于导电结构(20)设置有接触导电部件(12)的第一可弹性变形接触部(26)和接触轴(10)的第二可弹性变形接触部(30)，其中至少接触部(26,30)从套管(14)的非导电材料突出。

7.根据前述权利要求中的其中一项所述的角接触轴承，其特征在于套管(14)设置有容纳和侧向引导至少一个导电结构(20)的至少突出部的槽(24)。

8.根据权利要求6所述的角接触轴承，其特征在于所述槽(24)形成为轴向槽，其中至少一个导电结构(20)的突出部从槽(24)的底部在轴向方向上突出。

9.根据前述权利要求所述的角接触轴承组件，其特征在于

所述至少一个导电结构(20)设置有：

-接触内环(12)的第一可弹性变形接触部(26),

-接触轴(10)的第二可弹性变形接触部(30)，

-连接第一可弹性变形接触部和第二可弹性变形接触部的力传送部(46)，

其中力传送部(46)这样布置，即，施加于第一可弹性变形接触部(26)和/或第二可弹性变形接触部(30)的压力分别被至少部分地转移到其它接触部(26,30)。

10.根据前述权利要求中的其中一项所述的角接触轴承，其特征在于至少一个导电结构(20)形成为设置有锚形结构的带状的钣金部分，所述锚形结构用于将钣金部分固定在套管(14)的塑料材料中。

11.根据权利要求8或9所述的角接触轴承组件，其特征在于所述槽从套管(14)的径向内表面延伸至套管(14)的径向外表面，其中径向内表面配置成配合在轴(10)上，径向外表面配置成支撑导电内环(12)。

12.根据权利要求1所述的角接触轴承组件，其特征在于，除了从套管(14)露出的接触部(26,30)之外，至少一个导电结构(20)整体地与套管(14)过模制，并且确保滚动轴承的其中一个导电部件(12)与所述轴(10)之间的导电接触。

13.根据前述权利要求中的其中一项所述的角接触轴承组件，其特征在于提供分布在套管(14)上的多个导电结构(20)。

14.根据前述权利要求中其中一项所述的角接触轴承组件，其特征在于还包括邻接套管(14)的轴向端面用以产生角接触轴承的轴向预载的波形弹簧(22)，其中所述波形弹簧(22)与所述至少一个导电结构(20)是分开的。

15.用于机动车的转向柱，包括带有装配支架(42)的底盘、轴和至少一个安装在底盘装配支架(42)上并且支撑轴(10)的根据前述权利要求中的一项所述的角接触轴承组件。

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