專利名稱：在滑動軸承互補元件上用于減少表面壓力的端部成型輪廓結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在滑動軸承互補元件(Gleitlagergegenlaufpartnern)上的用于減少表面壓力的端部成型輪廓結構(Endprofilierung)，包括一個銷和至少一個容納銷的軸承襯套，其中該銷承受一垂直于銷-軸承襯套單元作用的偏心力。
背景技術：
已知的是，一種由銷和至少一個徑向容納銷的軸承襯套構成的軸向單元，其中銷和軸承襯套構成互相配設的滑動軸承互補元件。在此該銷可承受一垂直于銷-軸承襯套單元(滑動軸承)作用的力，所述力在中間或偏心地作用于銷。
特別是在商業上通用的帶張緊系統中，一種由這種類型的銷-軸承襯套單元構成的固定裝置是常見的。帶張緊系統例如具有內燃機的車輛的控制發動機或設備發動機中使用。
從現有技術中已知帶張緊系統，其具有相對于銷-軸承襯套單元偏心設置的張緊輪，該張緊輪通過一偏心設置的滾動軸承旋轉支承。在過去表明，在具有偏心布置的張緊輪的帶張緊系統的銷-軸承襯套單元中，在銷和軸承襯套之間出現邊緣負荷。這導致在銷和軸承襯套上一較高的單位面積壓力，使得滑動軸承的使用壽命可能會減少。特別是在高的偏心作用的力和長時間運行情況下這會導致一傾斜，從而總的來說帶張緊系統的導向對于無故障運行是不夠的。
在此背景之前，DE 195 33 457 A1公開了一種用于牽引工具驅動的張緊裝置，其具有通過一螺旋彈簧加載、縱向可移動的活塞，以便施加一線性力在要張緊的牽引工具驅動上。在此公開的張緊裝置中，僅是中間作用到軸承上的力起作用。
相反，從DE 102 36 113 B3中已知一種帶有滑動軸承的旋轉支承裝置，此滑動軸承具有一帶有軸承支承面的固定的陶瓷體。使用的陶瓷材料具有高的耐磨性且同時在一大的偏心作用力和一高的溫度(例如，通過摩擦)下可提供一可靠的且壽命長的旋轉支承。
在此不利的是，僅在高耗費的情況下，才可以在一用于容納陶瓷體的滑動軸承襯套(軸套)中裝入陶瓷體，因為此材料由于其形狀恒定困難且在高的時間消耗下使用。在增大的壓力下，陶瓷體可能由于其脆裂的材料特性被毀壞。陶瓷體可僅通過滑動軸承的費用高的和費時的加溫被裝入。因此證明這種旋轉支承在安裝上是費事的且昂貴。
因此該文獻沒有公開任何解決方案，例如涉及銷的磨損現象(在張緊裝置中的銷不是由陶瓷而是由例如淬火后的鋼制成)如何能被解決。因此總的來說在此已知的滑動軸承的使用壽命也相對較短。此外，公差的校準或限制對成本和使用壽命具有負面影響。
發明內容
本發明的目的在于，在保持目前的安裝規程的同時，如何以簡單的方式和少的結構費用可達到提高滑動軸承的使用壽命。另一個目的在于，擴展傳統滑動軸承的使用極限，而且同時保持銷直徑的、外殼直徑的、滑動軸承壁厚的、對于大批量生產必須的公差。
此目的通過獨立的權利要求1和4中所述的特征得以實現，同時本發明的有利的結構樣式和其他結構可在從屬權利要求中獲悉。
因此按照權利要求1，本發明涉及一種在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，包括一個銷和至少一個用于容納銷的軸承襯套，此銷承受一垂直于銷-軸承襯套單元作用的偏心的力，且所述至少一個軸承襯套設計為圓柱形，而銷設計為從預定的位置開始分別朝軸向端方向逐漸縮小的。
通過這種類型的端部成型輪廓結構，在銷和軸承襯套之間的接觸面特別是在一偏心的力作用下有利地較大保持，使得在銷-軸承襯套單元中的單位面積壓力明顯減少并且提高滑動軸承的使用壽命。
與此相應構成的張緊單元的軸承結構包括一鋼銷和一無需維護的多組件—滑動軸承對，所述鋼銷和多組件—滑動軸承對例如被壓入到張緊單元的杠桿或底板的容納孔中。根據一具體的示例在滑動軸承對之間的同心誤差或其徑向間隙應最大達到20um。在此在滑動軸承中的單位面積壓力計算由作用的力和力加載投影的面積得到。通過明顯增大的負載面積，隨之減小的單位面積壓力，使得磨損現象明顯減小，因此滑動軸承的使用壽命提高。
此外有利的是，為了生產銷和軸承襯套可動用成本低的材料，并且對于滑動軸承的結構傳統已知的生產步驟是可用的。因此在保持不變的生產成本下提高滑動軸承的使用壽命。此外可遵守目前的安裝規定且在保持元件的對于大批量生產必要的公差情況下擴展了滑動軸承的使用極限。
優選地，銷的逐漸縮小設計為徑向的。通過銷的逐漸縮小的“鼓形”的形狀，單位面積壓力不依賴于偏心作用的力的強度和方向被減小。鼓形的半徑可根據不同的應用領域單獨選擇。
優選地，所謂的預定位置對稱于銷的軸向中點設置。這種類型的銷的結構使得兩側均勻的減少的單位面積壓力成為可能，不但是滑動軸承的左側而且是滑動軸承的右側。此外有利地制造對稱設計的銷。
在代替權利要求1所述的特征的實施樣式中，銷被設計為圓柱形，而所述至少一個軸承襯套的內壁設計成從預定的位置開始分別朝軸向端部的方向逐漸縮小的。在這種好像與第一實施樣式的“鏡像”的變型方案中，單位面積壓力也明顯減小。但是相對于第一種實施樣式，此方案在制造時證明是有缺點的，因為錐形構造的軸承襯套的加工可能比錐形構造的銷的制造要昂貴。
優選地，軸承襯套的逐漸縮小設計為徑向的。另外有利的是預定的位置對稱于所述至少一個圓柱形襯套的軸向中點設置。
在兩個方案的一個更有利的實施樣式中，銷支承在兩個軸承襯套中。通過此種實施樣式，在一足夠的軸承面和一同時長的構造的軸承范圍內實現支承，由此可以承受一高的由偏心作用的力施加的扭矩。此外使得軸向的摩擦力減小。總之材料和制造成本將會降低。在這種軸承襯套的逐漸縮小的結構中，兩個軸承襯套設計為分別朝其端部向外逐漸縮小的。
優選地，所述至少一個軸承襯套在內壁上包含一由青銅—聚四氟乙烯組成的滑動涂層。青銅—聚四氟乙烯在好的導熱性和微弱的低溫流動性下具有好的滑動特性及摩擦特性。在機械制造中，青銅—聚四氟乙烯優選地被用于滑塊導架的滑動支承和例如同時也用于滑動軸承。
根據一實施樣式更詳細地說明本發明。為此說明書附帶以下附圖。
附圖中圖1根據本發明的銷-軸承襯套單元的端部成型輪廓結構；圖2根據現有技術中的銷-軸承襯套單元的端部成型輪廓結構；圖3在成對構造的滑動軸承上的單位面積壓力分布；圖4一帶張緊系統的橫截面。
具體實施例方式
因此在圖4中示出一具有偏心布置的張緊輪的帶張緊系統1的橫截面。該帶張緊系統1包含一下部的圓柱形殼體3和一上部的圓柱形殼體5，這兩殼體具有一盡可能相等的外徑和內徑。圓柱形殼體3和5是如此軸向共同作用，使得它們可以圍繞縱軸線6相互旋轉。上部的圓柱形殼體5包含一側邊安置的杠桿8，在此張緊輪通過一個螺栓9固定。
上部的圓柱形殼體5的徑向的內殼面與一空心銷2的軸向末端旋轉固定地連接。此外銷2在其另一末端上具有一旋轉固定的圓盤4，其朝向下部的圓柱形殼體3的圓表面上設置一摩擦片13，該摩擦片13在上部的圓柱形殼體5、銷2和圓盤4相對于下部的圓柱形殼體3的旋轉運動中如有必要它從牽引工具中吸收耦合的振動。很明顯銷2同樣也可設計為沒有孔的。
為了相對于下部的圓柱形殼體3偏轉上部的圓柱形殼體5，并且因此為了相對于牽引工具驅動裝置的牽引工具壓緊張緊輪，在兩個圓柱形殼體3和5內設置一螺旋彈簧7，在上部的圓柱形殼體5施加一圓周方向作用的力。因此從螺旋彈簧7上產生一軸向力作用到圓柱形殼體3和5的在彈簧7配設的底部區域，從而使得下部的圓柱形殼體3通過一法向力相對于摩擦片13壓緊在圓盤4上。
此外，一兩件式的滑動軸承襯套14壓入到下部的圓柱形殼體3的徑向的內殼面，其滑動軸承襯套例如由鋼制成，所述鋼具有由青銅-聚四氟乙烯的復合物構成的滑動涂層。在滑動軸承襯套14中容納空心銷2，其外殼面與軸承襯套14構成摩擦副。
如圖4中所示的，作用到張緊輪上的力會導致滑動軸承(銷2、軸承襯套14)上的偏心的負載。如果沒有根據本發明的措施因此會導致滑動軸承元件的提高的邊緣負荷，這將造成一提高的單位面積壓力，結果是減少滑動軸承的使用壽命。
在圖3中示意示出單位面積壓力p在成對構造的滑動軸承14上在一根據種類的張緊裝置的分布，其中一個在中心作用的力F(右邊示圖)和一偏心亦即側向作用的力F(左邊示圖)。因此可知，在一在中心作用的力可得到在軸承襯套14和銷2之間均勻分布的負載和單位面積壓力p，這通過帶有波紋的陰影的矩形框圖示地示出。這對實現微小的軸承磨損是非常有利的。
與此相應地，如果沒有根據本發明的結構上的措施，在力F側向引入到圖3左半側的圖中的滑動軸承時，導致提高的邊緣負荷及單位面積壓力p，這通過帶有波紋的陰影的三角框圖示地示出。
如力的分布曲線所示，在滑動軸承內的負載非常不均勻，相反的力的峰值朝向滑動軸承的端部方向增強地構成。因此在這種情況下非常強的單位面積壓力分別在端部上起作用，所述單位面積壓力在此區域導致很強的磨損以至于減少使用壽命。
圖2示出根據背景技術在銷-軸承襯套單元10上的端部成型輪廓結構連同偏心作用到圓柱形的銷12上的力F。銷12在此支承在兩個軸承襯套14、14’內，這兩個軸承襯套又被壓入到軸套16中。在此結構中在軸套-軸承襯套單元10中力的分布很不均勻，其中在每個邊緣上有很強的力載荷，這又導致軸套-軸承襯套單元的磨損(參照圖3，左半側的圖)。
在圖2中列出的說明關于力F、長度L1、L2和B、直徑BZ及材料的說明涉及在帶張緊系統的應用領域中有代表性的值，且僅給出了示例性的解釋。
圖1示出按本發明的銷-軸承襯套單元20的端部成型輪廓結構。同樣一力F偏心作用到銷22上。在此同樣銷22通過兩個軸向前后設置的軸承襯套24，24’支承，這兩個軸承襯套被壓入到殼體3的孔中。在本發明的結構樣式中軸承襯套24，24’設計為圓柱形的，相反地，從兩個通過一距離Z相隔的位置看，銷22設計成分別朝軸向端部方向延伸逐漸縮小的(鼓形的)。銷22的逐漸縮小設計為在徑向上具有半徑R。距離Z的中心在此同時也是銷22的軸向中心。
通過針對的端部成型輪廓結構，在施加偏心力F時單位面積壓力明顯減小，因為銷22的殼面的幾何形狀已經與可以說是傾斜的銷載荷相適應。因此結果是在銷22和軸承襯套24，24’之間的承載面積相對于已知的技術方案明顯地增大，由此銷-軸承襯套單元20的使用壽命在保持目前的安裝規程情況下會提高。同時加寬了銷-軸承襯套單元20的使用極限，而且是在保持銷20直徑和軸承襯套24，24’直徑的、對于大批量生產必要的公差情況下。
在此在圖1中列出的關于力F、尺寸及材料的說明也涉及在帶張緊系統的應用領域中有代表性的值，而且僅給出了示例性的解釋。
因此在圖1中的具體的實施樣式中被認為有利的是，當一起作用的力F為600N，在軸承襯套24，24’的軸向端部之間的距離L1為38.15mm，每個軸承襯套24，24’的軸向長度B為15mm，在軸承襯套24和力F的作用點之間在銷22內的長度L2為20.85mm，銷直徑BZΦ為18mm，兩銷表面的末端區域的鼓形的幾何形狀具有一半徑R為7350mm，而且與此半徑連接的圓弧的起始點(即預定位置)離開一段10mm的距離Z。在此所述的例子中，此外起始點位于離開銷22的中間各5mm。
銷本身是由材料BZ＝鋼制成。滑動軸承除了鋼還包括滑動涂層組成，此滑動涂層由青銅-聚四氟乙烯-化合物構成。
附圖標記清單1 帶張緊系統2 銷3 下部的圓柱形殼體4 圓盤5 上部的圓柱形殼體6 縱軸線7 螺旋彈簧8 杠桿9 螺栓10 軸套-軸承襯套單元12 銷13 摩擦片14，14’ 軸承襯套20 軸套-軸承襯套單元22 銷24，24’ 軸承襯套p 單位面積壓力F 力
權利要求
1.一種在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，包括一個銷(22)和至少一個容納銷(22)的軸承襯套(24，24’)，其中該銷(22)承受一垂直于銷-軸承襯套單元(20)作用的偏心的力(F)，其特征在于，所述至少一個軸承襯套(24，24’)設計為圓柱形并且銷(22)設計為從預定的位置開始分別朝軸向端部方向逐漸縮小的。
2.按權利要求1所述的在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，其特征在于，銷(22)的逐漸縮小設計為徑向的。
3.按權利要求1或2所述的在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，其特征在于，預定的位置對稱于銷(22)的軸向中點設置。
4.一種端部成型輪廓結構，包括一個銷(22)和至少一個容納銷(22)的軸承襯套(24，24’)，其中該銷(22)承受一垂直于銷-軸承襯套單元(20)作用的偏心的力(F)，其特征在于，所述銷設計為圓柱形的并且所述至少一個軸承襯套的內側設計為從預定的位置開始分別朝軸向端部的方向逐漸縮小的。
5.按權利要求4所述的端部成型輪廓結構，其特征在于，所述至少一個軸承襯套(24，24’)的逐漸縮小設計為徑向的。
6.按權利要求4或5所述的在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，其特征在于，預定的位置對稱于所述至少一個軸承襯套(24，24’)的軸向中點設置。
7.按上述的任一權利要求所述的在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，其特征在于，銷(22)支承在兩個軸承襯套(24，24’)中。
8.按上述的任一權利要求所述的在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，其特征在于，所述至少一個軸承襯套(24，24’)在內壁上包括由青銅-聚四氟乙烯構成的滑動涂層。
全文摘要
本發明涉及一種在滑動軸承互補元件上的端部成型輪廓結構，包括一個銷(22)和至少一個容納銷(22)的軸承襯套(24，24’)，其中該銷承受一垂直于銷－軸承襯套單元(20)作用的偏心的力(F)，并且所述至少一個軸承襯套(24，24’)設計為圓柱形的，并且該銷(22)設計為從預定的位置開始分別朝軸向端部方向延伸的逐漸縮小的。此外本發明還涉及于銷和軸承襯套的幾何上相對的幾何形狀。
文檔編號F16C23/04GK101080578SQ200580042942
公開日2007年11月28日 申請日期2005年11月10日 優先權日2004年12月18日
發明者J·辛格, S·多里瓦 申請人:謝夫勒兩合公司