凸輪軸輥子軸承定位裝置的制作方法

專利名稱：凸輪軸輥子軸承定位裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及輥子軸承，這種軸承可以用來支撐內燃機的凸輪軸圍繞軸線旋轉。更 具體地說，本發明涉及保持輥子軸承主動軸向定位的裝置及其部件。


圖1是現有技術中用于凸輪軸的輥子軸承組件的透視圖；圖2是現有技術中輥子軸承組件的截面圖，沿著圖1中的線2-2剖開，示出了處于 不對齊位置的輥子軸承；圖3是本發明一種實施方式的滾針軸承套圈的透視圖；圖4A是滾針軸承組件的透視圖，包括如圖3所示并與外座圈組裝的滾針軸承套 圈；圖4B是滾針軸承組件的剖面圖，沿著圖4A中的線4-4剖開；圖5是如圖4A和4B所示并組裝在凸輪軸上的滾針軸承組件剖面圖；圖6A是本發明一種實施方式的滾針軸承組件的透視圖；圖6B是滾針軸承組件的剖面圖，沿著圖6A中的線6-6剖開；圖7是本發明一種實施方式的滾針軸承組件的端視圖；圖8A是本發明一種實施方式的滾針軸承套圈的透視圖；圖8B是圖8A所示滾針軸承套圈的替代透視圖；圖9A是根據本發明一種實施方式、組裝在凸輪軸上的滾針軸承組件的透視圖，所 述凸輪軸在凸輪凸耳之間具有較大軸向間隔；圖9B是滾針軸承組件和凸輪軸的剖視圖，沿著圖9A中的線9-9剖開；圖IOA是組裝在凸輪軸上的本發明一種實施方式的滾針軸承組件的透視圖；圖IOB是滾針軸承組件的剖面圖，沿著圖IOA中的線10-10剖開。
具體實施例方式在詳細解釋本發明的任何實施方式之前，應該理解本發明的應用并不限于以下說 明內容和附圖所示的部件結構和布置細節。本發明可以有其他實施方式并且能以各種方式 實踐或實施。同時，應該理解文中所用詞匯和術語是為了解說的目的并不應該當作限制。 文中“包括”、“包含”或“具有”及其變形的用法指的是包含其后所列的要素及其等同物以 及附加要素。除非具體指明或者以其他方式進行限制，否則術語“安裝”、“連接”、“支撐”和 “耦接”及其變形為寬泛地使用，并包括直接或間接安裝、連接、支撐和耦接。此外，“連接” 和“耦接”并不限于物理或機械連接或耦接。
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圖1和2示出了將凸輪軸24支撐在凸輪軸24的兩個軸向相鄰凸耳28、30之間的 現有滾針軸承組件20。滾針軸承組件20包括套圈34、外座圈38和多個滾針元件40。通 常，也可以設置內座圈，以便滾針元件40不會直接接觸凸輪軸24。在圖1和中，滾針軸承組 件20保持在兩件式夾板狀擋塊42內。擋塊42將滾針軸承組件20保持在預定位置，與凸 輪軸24同軸，以便滾針軸承組件20為凸輪軸24在(例如，內燃機缸體頭部內)其位置上 旋轉提供低摩擦約束機構。在圖1和2所示布置中，外座圈38夾在擋塊42內，不能隨凸輪軸24旋轉。滾針 元件40接觸凸輪軸24的外表面(在不設置單獨的內座圈時，如圖所示)并與其形成滾動 接合。現有外座圈38為簡單柱狀形式，因此可以相對于滾針元件40以及套圈34軸向自由 移動。擋塊42夾緊外座圈38，對外座圈38軸向運動帶來一些阻力，但是尚不能阻止這種固 有運動，并且將滾針軸承組件20初始安裝在擋塊42的過程復雜，因為缺乏用來將滾針軸承 組件20相對于擋塊42主動軸向定位的內在裝置。圖2示出了這樣的情形，其中套圈34基 本上夾置在相鄰的凸耳28、30之間，但是外座圈38與擋塊42以及滾針軸承組件20的剩余 部分軸向不對齊。圖3示出了符合本發明一種實施方式的滾針軸承組件特別是滾針軸承組件60 (圖 4A-5)的套圈64。套圈64包括多個狹槽68，所述狹槽配置成接收單個輥子，諸如滾針元件 72。套圈64每一端包括輪緣部分76a，所述輪緣部分軸向超出狹槽68端部。每個輪緣部 分76包括至少一個徑向凸起80。在所示實施方式中，每個輪緣部分76包括3個圓周隔開 的徑向凸起80。滾針軸承組件60還包括外座圈84，所述外座圈徑向定位在滾針元件72外 側，并在套圈64各輪緣部分76的徑向凸起80之間軸向居中。圖5示出了組裝在凸輪軸90上位于凸輪軸90兩個相鄰凸輪凸耳94、96之間的滾 針軸承組件60。滾針軸承組件60保持在兩件式夾板狀擋塊100內。外座圈84的外表面保 持在擋塊100內并且相對于其保持靜止。滾針元件72直接接觸凸輪軸90的柱狀外表面， 但是在一些實施方式中，可以在滾針元件72和凸輪軸90之間設置內座圈。如圖5所示，套 圈64輪緣部分76上的徑向凸起80防止外座圈84發生軸向位移。因此，外座圈84無法相 對于滾針元件72和套圈64軸向滑動。圖5所示的安裝布置使得軸承組件60可以預先組 裝在凸輪軸90上，以便外座圈84自動位于期望位置，接收在擋塊100內，在組裝過程中免 于組裝工人或機器將外座圈84相對于擋塊100定位。圖6A和6B示出了根據本發明一種實施方式的輥子軸承組件，特別是包括套圈114 的滾針軸承組件110。套圈114包括多個狹槽118，所述狹槽配置成接收單個輥子，諸如滾 針元件122。套圈14每一端包括輪緣部分126，所述輪緣部分軸向超出狹槽118端部。每 個輪緣部分126包括至少一個徑向凸起130。在所示實施方式中，每個輪緣部分126包括兩 個圓周隔開的徑向凸起130。在圖6A和6B所示實施方式中，徑向凸起130由輪緣部分126 從套圈114柱狀壁向外徑向彎曲或延伸的切開節段形成。滾針軸承元件110還包括外座圈 134，所述外座圈定位在滾針元件122徑向外側，并且在套圈114各輪緣部分126的徑向凸 起130之間軸向居中。外座圈134—端包括徑向向內的凸起138，所述凸起138圍繞外座圈134的整個 圓周延伸。徑向向內的凸起138延伸經過每個滾針元件122的至少一部分，如圖6B中軸 承組件110右側所示。套圈114的徑向凸起130徑向向外延伸，與外座圈134的向內凸起
5138徑向對齊。因此，外座圈134由向內凸起138軸向定位，該向內凸起138夾置在滾針元 件122和套圈114的徑向凸起130之間。外座圈134的向內凸起138以及套圈114的徑向 凸起130提供了這樣一種機構，在安裝過程中，利用該機構容易控制滾針軸承組件110的軸 向對齊關系。類似于圖4A-5所示的軸承組件60，圖6A和6B所示軸承組件110允許組裝到 凸輪軸上，以便外座圈134自動位于進行支撐的正確軸向位置，免于在組裝過程中讓組裝 工人或機器將外座圈134相對于支撐結構(例如，夾板式擋塊)定位。圖7是根據本發明一種實施方式的輥子軸承組件端視圖，特別是包括套圈154的 滾針軸承組件150。套圈154包括多個狹槽(未示出)，所述狹槽配置成接收單個輥子，諸 如滾針元件158，為凸輪軸162提供滾動軸承支撐。滾針軸承組件150還包括位于滾針元件 158徑向外側的外座圈166。外座圈166包含滾針元件158，并提供元件158可以在其上滾 動的表面。兩件式夾板狀擋塊170通過接觸外座圈166的外表面而保持滾針軸承組件150。 擋塊170可以軸向定位在凸輪軸162的兩個相鄰凸輪凸耳174之間，圖7中示出了一個凸 耳。圖7所示的套圈154 —般為卵形或橢圓形，而不是圓形。但是，外座圈166和凸輪 軸162基本上為圓形，以便套圈154不會與外座圈166和凸輪軸162符合單一共同軸線。在 套圈154的兩個圓周相對側部，在套圈154的外邊緣和外座圈166的內邊緣之間形成徑向 間隙A。這種定位表示穿過套圈154的最小距離。在套圈154的兩個不同圓周相對側部，在 套圈154的內邊緣和凸輪軸162的外表面之間形成徑向間隙B。這種表示穿過套圈154的 最大距離的定位，與限定間隙A的位置隔開大約90度。由于套圈154并非圓形，所以通過 與外座圈166和凸輪軸162至少其中之一進行干涉配合來防止軸向不對齊。在套圈154和 外座圈166之間建立干涉配合時，圖7所示軸承組件150可以預先組裝在凸輪軸162上，以 便外座圈166自動定位在進行支撐的正確軸向位置，免于組裝過程中讓組裝工人或機器將 外座圈166相對于擋塊170定位。圖8A和8B示出了符合本發明一種實施方式的用于輥子軸承組件特別是滾針軸承 組件(未示出)的套圈180。套圈180基本上類似圖3-5所示的套圈64。套圈180包括多 個狹槽184，用來保持單個輥子，諸如滾針元件(未示出)。套圈180還包括兩個輪緣部分 188，每個輪緣部分包括一個或多個徑向凸起192，(類似于以上參照圖3-5所示套圈64所 述的徑向凸起80)，在預先組裝到凸輪軸時，所述徑向凸起192能將外座圈相對于支撐件精 確自動定位。除了徑向凸起192之外，套圈180包括從其中一個輪緣部分188向外徑向延 伸的彈簧部分196。套圈180包括兩個圓周隔開的彈簧部分196，但是也考慮了其他布置形 式。套圈180進一步包括磨耗部分200，所述磨耗部分呈短柱或隆起形式，位于輪緣部分188 的軸向表面上，相對著彈簧部分196。磨耗部分200在圖8A中示出包括3個圓周隔開的圓 形短柱，但是也考慮了使用其他結構和布置形式。磨耗部分200以這樣的材料構成，所述材 料配置成因與相鄰結構諸如凸輪凸耳的側面發生摩擦接合而磨損掉。雖然圖8A和8B中的套圈180包括位于一端的彈簧部分196和位于相對一端的磨 耗部分200，但是可以預見其他配置在兩端都包括彈簧部分196，或者在兩端都包括磨耗部 分200。彈簧部分196能讓套圈180以存在微量軸向干涉的形式壓力配合在一對凸輪凸耳 之間。磨耗部分200配置成隨著凸輪軸旋轉而磨薄，直到干涉部分完全消失或者幾乎消失， 和/或形成少量軸向間隙。這樣防止了因套圈180軸向抵靠相鄰凸輪凸耳側面而對凸輪旋
6轉產生不適當的阻力。因此，減少了設計并制造具有精確軸向誤差的部件所花費的努力。彈 簧部分196可以由類似于隆起200的材料制造，或者不用這種材料制造，以便它們也可以配 置成因摩擦接觸而磨薄，從而減少軸向干涉以及對凸輪軸的阻力。圖9A和9B示出了輥子軸承組件，特別是利用兩件式夾板狀擋塊218組裝在凸輪 軸214上的滾針軸承組件210。滾針軸承組件210支撐凸輪軸214在凸輪軸214的兩個相 鄰凸耳222、224之間旋轉。滾針軸承組件210包括套圈228、多個輥子諸如滾針元件232 ； 和外座圈236。正如以上針對前述實施方式討論的內容，可以在一些實施方式中額外提供內座圈。套圈228包括狹槽來定位每個滾針元件232。套圈223類似于圖3_5所示的套圈 64，也包括將套圈228相對于外座圈236軸向定位的徑向凸起240。因此，圖9A和9B所示 軸承組件210可以預先組裝在凸輪軸214上，以便外座圈236相對于擋塊218自動定位在 正確軸向位置，免于在組裝過程中讓組裝工人或機器將外座圈236相對于擋塊218定位。 套圈228與圖3-5所示套圈64不同之處在于，具有加長的軸向長度，以便套圈228基本上 填充相鄰凸輪凸耳222、224之間的空間。因此，套圈228的軸向運動因存在凸輪凸耳222、 224而受到約束，并且因存在套圈228的徑向凸起240而抑制了外座圈236軸向運動。因 此，在使用過程中，不會出現軸向不對齊狀況，并且因提供固有機構而簡化了滾針軸承組件 210的組裝過程，利用套圈228和外座圈236可以將所述固有機構相對于彼此軸向定位。圖IOA和IOB示出了輥子軸承組件，特別是利用兩件式夾板狀擋塊268組裝在凸 輪軸264上的滾針軸承組件260。滾針軸承組件260將凸輪軸264支撐在凸輪軸264的兩 個相鄰凸輪凸耳272、274之間旋轉。滾針軸承組件260包括套圈278、多個輥子諸如滾針元 件282 ；和外座圈286。正如以上針對前述實施方式討論的內容，在一些實施方式中可以額 外設置內座圈。套圈278包括狹槽來定位每個滾針元件282。套圈278類似于圖9A和9B所示套 圈228，具有加長的軸向長度，以便套圈278基本上填充相鄰凸輪凸耳272、274之間的空間。 因此，因存在凸輪凸耳272、274而抑制了套圈278的軸向運動。與在套圈278和外座圈286 之間提供防止相對軸向運動的直接結構不同，外座圈286借助每一端的周邊壁290軸向定 位，所述周邊壁從外座圈286的軸向端面徑向延伸，并接合擋塊268。因此，在使用過程中不 會出現軸承不對齊狀況，并且因提供了固有特征而簡化了滾針軸承組件260的組裝過程， 套圈278和外座圈286利用所述固有特征相對于凸輪軸264的軸向靜止元件和擋塊268軸 向定位。上文所述和附圖所示的實施方式僅作為示例提供，目的并不是將本發明的構思和 原理限制于這些實施方式。例如，本發明并不限于與凸輪軸一起使用，或者總體來說并不限 于與內燃機一起使用。本發明的各種特征在附帶的權利要求書中限定。
權利要求
一種輥子軸承組件，包括多個輥子；套圈，所述套圈包括多個用于定位所述多個輥子的狹槽；徑向定位在所述多個輥子和所述套圈外側的外座圈；和用于保持所述套圈和所述外座圈之間軸向對齊關系的裝置，所述裝置與所述套圈和所述外座圈至少其中之一整體形成。
2.如權利要求1所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述套圈進一步包括兩個位于所 述多個狹槽軸向外側的輪緣部分，至少其中一個輪緣部分包括徑向凸起，所述徑向凸起配 置成接合所述外座圈的軸向端部。
3.如權利要求2所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述徑向凸起是所述輪緣部分的 切分部分。
4.如權利要求1所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述套圈進一步包括形成有整體 定位特征件的軸向端部。
5.如權利要求4所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述整體定位特征件包括可軸向 彈性變形的彈簧部分和磨耗隆起至少其中之一。
6.如權利要求1所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述外座圈進一步包括徑向向外 延伸的周邊壁和徑向向內的凸起其中之一，所述徑向向外延伸的周邊壁配置成接合靜止支 撐結構，所述徑向向內的凸起至少局部軸向定位在所述多個輥子其中之一和所述套圈的徑 向凸起之間。
7.如權利要求1所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述套圈為非圓形，并且所述非圓 形的套圈與所述外座圈和支撐在所述輥子軸承組件內的軸至少其中之一形成干涉配合。
8.如權利要求1所述的輥子軸承組件，其特征在于，所述輥子軸承組件配置成將凸輪 軸支撐在第一凸輪凸耳和相鄰的第二凸輪凸耳之間，所述套圈配置成從所述第一凸輪凸耳 向所述第二凸輪凸耳軸向延伸。
9.一種輥子軸承安裝設備，用于將輥子軸承安裝到支撐凸輪軸圍繞軸線旋轉的位置， 所述安裝設備包括軸承支撐件；和輥子軸承，所述輥子軸承配置成預先安裝在凸輪軸上，并且隨后安裝到所述軸承支撐 件上，所述輥子軸承包括外座圈、多個輥子和用于定位所述多個輥子的套圈，其中所述輥子軸承的外座圈和套圈彼此接合，以便在所述輥子軸承預先組裝在所述凸 輪軸上的時候，所述外座圈自動軸向定位，用于安裝到所述軸承支撐件內。
10.如權利要求9所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈包括至少兩個定位 特征件，所述定位特征件接合所述外座圈和所述凸輪軸至少其中之一。
11.如權利要求9所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈包括接合所述外座 圈端面的徑向延伸凸起。
12.如權利要求11所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述徑向延伸凸起是所述 套圈的切分部分。
13.如權利要求11所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述外座圈包括徑向向內 延伸的凸起。
14.如權利要求11所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述徑向延伸凸起是圍繞 所述套圈的輪緣部分圓周隔開的多個徑向延伸凸起其中之一。
15.如權利要求11所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈包括第二徑向延 伸凸起，所述第二徑向延伸凸起接合所述外座圈的相對端面。
16.如權利要求9所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述外座圈和所述套圈通過 干涉配合進行接合。
17.如權利要求16所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述外座圈為圓形，而所述 套圈制作成非圓形，以便提供所述干涉配合。
18.如權利要求9所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈軸向延伸長度大于 等于所述凸輪軸的相鄰凸耳之間的長度。
19.如權利要求18所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈包括可軸向變形 的彈簧部分，所述彈簧部分從所述套圈的至少一端延伸，并配置成在所述凸輪軸的兩個相 鄰凸耳之間壓縮，以建立軸向干涉配合。
20.如權利要求19所述的輥子軸承安裝設備，其特征在于，所述套圈至少一部分配置 成因為與所述相鄰凸輪軸凸耳摩擦接合而磨耗，并減少軸向干涉量。
全文摘要
一種輥子軸承組件，包括多個輥子(122)；套圈(114)，所述套圈包括多個用于定位所述多個輥子的狹槽(118)；外座圈(134)，所述外座圈徑向定位在所述多個輥子和所述套圈外側；和用于保持所述套圈和所述外座圈之間軸向對齊關系的裝置(126、130、138)，所述裝置與所述套圈和所述外座圈至少其中之一整體形成。
文檔編號F16C33/58GK101918725SQ200880110305
公開日2010年12月15日 申請日期2008年9月30日 優先權日2007年10月3日
發明者克里斯托夫·阿圖爾, 法布賴斯·勒梅特, 詹斯-艾克·杰索, 馬希厄·拉維維勒 申請人:美國光洋軸承有限責任公司