改進的軸承裝置的制作方法

本發明涉及一種用于可旋轉地支撐安裝設備中的旋轉軸的軸承裝置，并且更具體地涉及此種軸承裝置的新的和有用的改進。

背景技術：

在多種技術領域中，安裝設備中的軸(或類似的設備)的可旋轉支撐件是必要的。作為一個示例，可旋轉軸必須被可旋轉地支撐在用于傳輸系統、車輛的輪和所有類型的發電機、泵和馬達的一些類型的殼體或保持裝置中。作為一個具體的示例，在泵或馬達的領域中，曲柄(在該曲柄上通常設置一些類型的活塞)必須被可旋轉地支撐在殼體的安裝區域中(其中，作為示例，安裝區域能夠是盲孔或通孔)。

為了使得設備盡可能的高效和耐用，相應的軸承裝置(安裝區域中的軸的可旋轉支撐件)的摩擦必須盡可能地表現出小的摩擦，當然同時也要考慮經濟可行性。

為了提供能夠支撐較高負載的低摩擦、耐用且還經濟的支撐件，使用不同類型的軸承。如果存在對于低摩擦和/或低磨損的較高需求的話，那么除了不那么有利的滑動軸承之外(由于軸的支撐表面和安裝設備的支撐表面之間的空間中的一些潤滑油，該滑動軸承通常具有低摩擦)，尤其采用滾珠軸承和滾柱軸承，尤其采用后者。

雖然此種軸承在實踐中有效工作，但還表現出一些缺點，尤其是在特定的操作條件下。在實踐中，如果安裝區域(該安裝區域一般地作為一些類型的管狀孔(例如，盲孔或通孔))和軸針對于它們的縱向軸線沒有完全地彼此對齊，而是表現出了一定的角位移，經常出現有問題狀況。尤其是，在滾柱軸承的情況下，即使較小的角度偏差也到能導致滾柱軸承的滾柱的較高磨損。當然了，此種增強的磨損將導致相應的設備的明顯的較差耐用性，這確實是不期望的。

為了克服該缺點，有時，建議使用滾珠軸承。然而，與相同尺寸的滾針軸承相比，滾珠軸承一般地表現出較低的負載能力，或者反過來地描述也一樣，對于相同的機械負載能力而言，滾珠軸承需要更多的安裝空間。當然，這是不利的。此外，即使采用滾珠軸承，它們通常明顯地只能用于多至一定的角度偏差。

另一方法是軸和相應的安裝孔的直徑的“人為加大”，雖然從相應的設備的負載能力的角度考慮，該相應的加大的尺寸是不必要的。也就是，因為當采用大直徑的軸時，在與軸承裝置間隔開的位置處的徑向上的特定偏差(以類似毫米的長度單位測量)將導致更小的角度偏差。顯而易見的是：該方法也是不利的，因為該方法導致了相應的部件的安裝空間的增大和重量的增大，這通常也導致較低的能效。有時，增大尺寸甚至不能作為一種選項，如果施加特定尺寸的限制的話。

因此，需要一種改進的軸承裝置，該軸承裝置不易發生由角度偏差造成的磨損。

本發明提供此種有用的軸承裝置，該軸承裝置是對本領域中已知的軸承裝置的改進。

技術實現要素：

因此，建議設計一種軸承裝置，所述軸承裝置包括具有外周支撐表面的軸以及具有內周支撐表面的安裝設備，其中所述安裝設備使用軸承部件以可旋轉的方式支撐所述軸，使得至少一個可傾斜套管構件被設置在多個支撐表面中的至少一個和所述軸承部件之間。利用此較簡單的設計，可能設計軸承裝置，使得該軸承裝置在不增加所述軸承部件的特定表面部件中的接觸負載(該接觸負載尤其涉及相應表面上的不平均接觸負載)的情況下接收所述軸和所述安裝設備的角位移。這是尤其可行的，因為通過套管構件的傾斜(和/或傾角、樞轉、搖擺、(內部)撓曲、(內部)彎曲和/或內部(扭曲)能夠平衡掉角位移的一些、大部分或甚至(基本上)全部。

本發明的優選實施例和示例的如下說明不試圖將本發明限定于這些優選實施例，而是使得本領域的任何技術人員能夠制造和使用本發明。

應當理解，本發明的容易被本領域的技術人員想到的所有等同應當被包含、落入和公開在本說明書中。此外，所有這些實施例、變體和等同由本申請的范圍覆蓋，只要它們落在所附的權利要求的范圍之下。

尤其是，可能組合當前提議的軸承裝置的在本文中說明的特定方面、特征等。本發明尤其涉及當前提議的軸承裝置的一般和優選實施例和/或可能當前建議的設備的具體示例的說明的組合。

附圖說明

圖1是示意剖視圖形式的具有軸承裝置的根據第一實施例的流體作業機械；

圖2是通過根據第一實施例的流體作業機械的軸承裝置的一部分的放大剖視圖；以及

圖3是通過根據優選的第二實施例的流體作業機械的軸承裝置的一部分的放大剖視圖。

具體實施方式

尤其是，當使用目前建議的可傾斜套管構件時，通常可能的是：直接靠近設置有滾動元件(一般地是滾珠或滾柱)的構建空間的表面能夠被設置成“完全地彼此平行”。因此，通常可能的是：在市場上可購得的現成的標準軸承部件能夠與目前提議的軸承裝置組合使用，然而甚至不易明顯地出現角度偏差的軸承裝置能夠被以節約成本的方式設置。容易理解：可傾斜套管構件的沿著其圓周的特定部件傾斜/傾角量通常必須不同。通過使用一定程度的彈性材料能夠容易地提供該效果。因為可傾斜套管構件通常沒有必要太大(尤其是，太厚，即其在徑向上的尺寸)，為此目的，能夠使用金屬尤其是類似銅、黃銅、鋼、彈簧鋼等。然而，不同的材料也是可能的。僅僅舉幾個例子，類似于塑料、樹脂、纖維加固塑料(使用玻璃纖維/碳纖維)等的一些彈性材料也可以被用于該目的。除此之外，剩余部件通常能夠是標準的設計(包括軸承部件，如已經提及的)。因此，雖然當前建議的軸承裝置存在優點，但是能夠使用在市場上容易購得的標準部件，從而軸承裝置的總體成本能夠非常低。此外，該設計提供一些類型的“嵌入式解決方案”(雖然選擇的尺寸可能與“正常”選擇的部件的尺寸有很小的不同(即，尤其是，在缺少可傾斜套管構件的情況下)。

根據優選實施例，所述至少一個可傾斜套管構件的至少一個被設置在所述支撐表面中的一個和所述軸承部件之間。第一次試驗已經體現將可傾斜套管構件設置在該位置通常獲得最好的效果。尤其是，可能提供用于接收軸承部件和/或所述軸承部件的滾柱或滾珠的“基本完全地對齊的”多個表面。以此方式，相應的軸承部件/滾柱/滾柱的磨損通常能夠被最小化。

如果所述可傾斜套管構件被設置在所述軸的所述外周支撐表面和所述軸承部件之間，那么能夠獲得另一優選實施例。第一次試驗已經表明：針對于補償角度偏差和/或降低由于角度偏差造成的軸承部件的磨損而言，該特有位置通常甚至是更加有利的。

通常地，對于軸承裝置而言，所述支撐表面的至少一個和/或所述可傾斜套管構件的表面的至少一個和/或所述軸承部件的表面的至少一個被設計為凸起表面，該凸起表面優選地與基本平坦的表面接觸。以此方式，通過凸起表面在平坦表面(或另一相鄰表面)上的滾動運動能夠“實現”該傾斜，或者-如果從反面看的話，通過平坦表面在凸起表面上的滾動運動而實現該傾斜。以此方式，特別簡單的設計是可行的，并且也還是非常有效的。凸起表面能夠體現出一定的曲率，該曲率基本上是一段圓弧(如果從設備的相應部分的剖切而成的剖視圖觀察的話)。然而，該曲率的變化也是可能的。尤其是，基本上任何類型的凸起表面的凸起形狀都是可能的，雖然一般地一段圓弧是優選的。通常如果設置單個凸起表面，該一段圓弧是足夠的。以此方式，軸承裝置和/或可傾斜套管構件和/或安裝設備和/或軸的制造能夠非常簡單。在此情況下，剩余表面(即，剩余(圓周)支撐表面和/或軸承部件的剩余表面和/或可傾斜套管構件的剩余表面)通常是平坦表面。這沒有必要排除：設置有一些“圓角”，錐形表面等，或者沒有必要排除在一些區域中可能的一些凹部或突出部是可以預見的(這些凹部或突出部能夠用于設備的簡單組裝和/或用于提供迷宮密封，在軸向等方向上的移動的限制件)。

如果所述可傾斜套管構件優選地在所述可傾斜套管構件的相對側上包括凸起表面和(基本)平坦表面，那么可以獲得另一優選實施例。以此方式，軸承裝置的制造過程甚至能夠更加簡化。尤其是，能夠使用“常規零件”的標準部件(常規軸、常規安裝孔、常規軸承部件)。換言之，“特定的表面零件”因此能夠被限定于可傾斜套管構件，該可傾斜套管構件通常是必須預知的額外零件。以此方式，最終的軸承裝置盡可能地接近“嵌入式解決方案”。甚至更新變得是可行的。

尤其是，建議：在所述軸承裝置中，所述可傾斜套管構件的所述凸起表面面對支撐表面，同時所述可傾斜套管構件的所述基本平坦表面面對所述軸承部件。第一次試驗已經表明該裝置是尤其有利的，尤其是在與潛在可達到的高支撐負載的組合的情況下，針對于所涉及的部件的較小磨損是尤其有利的。

如果所述支撐表面等同于所述軸的所述外周支撐表面，那么能夠得到又一優選實施例。“所述支撐表面”當前意味著是面對所述可傾斜套管構件的凸起表面的支撐表面。相應的服務的布置已經證明通常對于當前提議的軸承裝置是尤其有利的，尤其是針對于降低的磨損。

如果所述軸的所述外周支撐表面包括凸起表面，那么能夠實現甚至更加優選的實施例。如果軸承裝置和/或軸承裝置所用于的設備(例如，流體作業機械)是“重新開始”設計的話(與當前提議的軸承裝置用作“嵌入式解決方案”的情況相反)，情況尤其如此。這里，第一評估已經出人意料地體現：如果凸起表面被設置在軸上(即，所述軸的外軸支撐表面被設計為凸起表面)，那么用于軸承裝置的總體成本甚至能夠更低(并且與凸起表面被設置在可傾斜套管構件的情況相比，可能甚至更低)。因為軸需要一定程度的一些加工，所以該情況可能發生。因此，通常的加工工具(如果用的話)能夠被簡單地編程從而在軸的特定部分中提供凸起表面(一般地不需要重新調整加工工具中的軸)。這與加工可傾斜套管構件相比，這通常趨于不那么復雜。

提議所述軸的所述凸起表面面對所述可傾斜套管構件的優選地基本平坦表面。以此方式，可傾斜套管構件利用其表面(優選地基本平坦的表面)能夠在設置在軸上的凸起表面上滾動，這實現了用于多個表面(軸承部件(尤其是滾柱軸承或滾針軸承)被包圍在所述多個表面之間)的“完全對齊”的傾斜。

如果所述可傾斜套管構件包括優選地彼此平行地延伸的兩個基本平坦表面，能夠實現軸承裝置的尤其簡單的裝置。通常能夠通過將管切割成幾個環狀件而簡單地獲得此種套筒。軸承裝置的該實施例是尤其有用的，如果凸起表面被設置軸上。

尤其是可能以此方式設計軸承裝置：所述軸承部件選自如下的組，所述組包括滾針軸承、滾柱軸承、滑動軸承和滾珠軸承。應當理解不僅“基本閉合”類型的軸承是可能的，其中在該閉合類型中，相應的支承元件(滾針、滾柱、滾珠等)被包圍在居中設置的環狀結構的槽中，以使得支承元件(例如，滾針、滾柱、滾珠)基本上沒有表面部件與“外部部件”機械接觸。替代地，如下的軸承部件電是可能的：相應的支承元件的一些或延伸部件可以被其他構件(例如，被可傾斜套管構件的表面和/或多個支撐表面的一個表面)“機械地接觸到”。作為示例，相應的支承元件能夠只通過設置在側向區域中的元件(當從軸向觀察時軸承部件的第一部件和/或最后一個部件)被保持就位，或者能夠(基本上)根本不包括支撐元件。

如果所述軸承部件是滾針軸承，能夠得到尤其有利的實施例。在該情況下，當前提議的軸承裝置的固有優點和特征能夠尤其好地被實現。

還建議以如下的方式設計軸承裝置：所述可傾斜套管構件的長度等于所述軸承部件的長度。至于“長度”，一般地意味著軸向上的尺寸。使用該設計，不僅能夠減小安裝空間，還能夠降低軸相對于安裝區域的軸向移動而造成的磨損。

如果所述軸和所述可傾斜套管構件的所述凸起表面的回退部之間的間隙被選擇為使得所述可傾斜套管構件的所述凸起表面和所述軸的所述支撐表面之間的接觸負載保持在材料的承載能力之下，那么能夠實現另一優選實施例。以此，能夠實現尤其長時間的軸承裝置。

如果所述軸承裝置被設計為用于流體作業機械的軸承裝置能夠實現又一優選實施例。這里，當前提議的軸承裝置的設計特征能夠尤其好地體現它們內在的特征和優點。

尤其是，所述軸承裝置被設計為用于流體作業機械的軸承裝置。

尤其是，所述軸承裝置能夠被設計為在不增加所述軸承部件的特定表面部件中的接觸負載的情況下接收所述軸和所述安裝設備的角位移。通過單獨地和/或組合地使用之前說明的設計特征的一些，尤其能夠實現上述的特征。

此外，提議了一種流體作業機械，該流體作業機械包括至少一個目前提議類型的軸承裝置。

在圖1中，以示意剖視圖的形式部分地示出了流體作業機械1。該流體作業機械1包括殼體3，在該殼體3中以使得曲柄2能夠相對于殼體3旋轉的方式設置曲柄2。曲柄2包括兩個支承點4、5，其中曲柄2被殼體3可旋轉地支撐。在當前描述的實施例中，圖1中的左側的支承點4包括滾針軸承23，同時在圖1的右側示出的支承點5包括滾珠軸承(其中，滾珠軸承是當前的本領域中的眾所周知的標準類型)。

此外，曲柄2示出了偏心件6，在該偏心件6上設置活塞7，該活塞以如下的方式滑動：當曲柄2轉動時，活塞7在腔體8中體現出前后移動。活塞7和腔體8的前后移動能夠被用于將液壓油泵送到高壓儲存器中，例如。為了簡化的目的，當前沒有示出泵送功能的細節，但是該泵送功能在本領域中是眾所周知的并且容易由本領域的技術人員實現。

曲柄2的延伸到殼體3的外部的一部分示出了齒狀部9，該齒狀部9用于與其他部件(未示出)的抗扭矩連接。

由于使用的部件的公差，曲柄2的中心軸線10和殼體3的中心軸線11一般地表現出角度偏差，從而在它們之間存在角度12。如果使用的部件(尤其是，殼體3，也是曲柄2和其他部件)以較高精度加工，那么角度12能夠被制造地較小。然而，以較高精度加大是更加高代價的并且因此是不利的。此外，除了加工公差之外，由于由活塞7施加在曲柄2上的機械負載，也能夠產生曲柄2的角度偏差12，該負載將導致曲柄2的彎曲。因為機械負載根據當前的操作狀況而改變，所以曲柄2的彎曲以及因此角度12的大小根據操作狀況以不可預測的方式改變。不幸地，如果在兩個中心軸線10、11之間存在一定程度較大的角度12，那么發生可旋轉地支撐曲柄2的支承點4的加大磨損(以及可能支承點5的加大磨損)。這能夠是流體作業機械1的使用壽命的限制因素。

軸承的較早失效將導致代價高的維修并且通常在長期運行上是客戶所無法容忍的。尤其是，如果發生兩個中心軸線10、11之間的角度偏差12，那么滾柱軸承和/或滾針軸承(如當前采用的用于圖1的支承點4的軸承)將易于發生加大的磨損。應當注意，為了感知的謎底，示出的角度偏差12被夸大地描繪。在實踐中，通常不會發生此種高的角度偏差12。此外，可傾斜套筒15的凸起表面20(根據軸承裝置14的當前描述的第一實施例)的曲率和曲柄35的凸起表面32(根據軸承裝置31的當前描述的第二實施例)的曲率(這兩者在后文中將詳細討論)為了感知的目的也被夸大。通常地，曲率是較小的。

為了提供軸承裝置14(也參見圖2，在圖2中，示出了圖1中的設置在“左側”的支承點4處的軸承裝置14的一部分的放大示意剖視圖)，選擇具有額外的可傾斜套筒15的特定裝置。以此，雖然選擇通常非常敏感的滾針軸承裝置23(對由角度偏差12造成的加大的機械磨損較敏感)，但是形成的軸承裝置14在沒有過度增大的磨損的情況下也能夠忍受甚至較大的角度偏差12。

在支承點4，可旋轉曲柄2設置有外周面16，該外周面16根據軸承裝置14的當前示出的第一實施例被加工為平坦表面(即，在軸向上觀察時不存在凹面或凸面，當然，由于外周面16的圓筒形狀，當沿著周向觀察時相應的表面是凸面的)。此外，在外周面16的一側，使用曲柄2的具有增大的半徑的部分17以防止可傾斜套筒15在軸向上“朝向右側”移動。類似地，在外周面16的相對的一側，設置槽18，在該槽18中能夠設置開口環19(或類似設備)。該開口環19避免可傾斜套管15進行“朝向左側”的移動。

外周面16被可傾斜套管15包圍。可傾斜套管15在一側具有凸起表面20并且在另一側具有平坦表面21(根據當前示出的第一實施例)。在當前示出的實施例中，凸起表面20指向外周面16(即，指向可傾斜套管15的內側)，同時平坦表面21指向可傾斜套管15的外側，從而面對滾針軸承23的滾針22。

滾針軸承23被設計為局部開放的滾針軸承。因此，滾針22與可傾斜套管15的平坦表面21直接機械接觸。為了將滾針22保持在它們的適當位置中，設置環繞型外環24。環繞型外環24被設置在滾針22和殼體3的被設置在流體作業機械1的支承點4處的內周面25之間。當前，滾針軸承23的環繞型外環24的兩個表面(徑向地定位的外表面和內表面)以及內周面25被設計為平坦表面。此外，滾針軸承23的滾針22被設計為“平坦圓柱”，即它們沒有體現出錐形形狀。僅僅為了完整性，應當注意滾針22能夠包括一些軸向突出部26(當前情況正是如此)，該突出部26接觸滾針軸承23的環繞型外環24。尤其是，孔被設置在環繞型外環24中，從而滾針22能夠被保持在它們的適當位置中，同時該滾針22還是可以旋轉的。此種設計對于本領域的技術人員是明顯地可獲知的，并且出于簡化的目的，其進一步的細節現在將不再說明。

與槽18類似，其中插入在該槽中的開口環19被用于與曲柄2連接，殼體3在支承點4的附近具有兩個槽18，其中開口環19(以及類似設備)被插入在這兩個槽18中以防止滾針軸承23的軸向移動。

尤其從圖2中可以看出，殼體3的內周面25的“軸向長度”(軸向尺寸)，曲柄2的外周面16的“軸向長度”(軸向尺寸)，滾針軸承23的“軸向長度”(軸向尺寸)和/或可傾斜套管15(體現為環狀結構，所以其可以被理解為可傾斜套管環或可傾斜環)的“軸向長度”(軸向尺寸)基本是相同的。因此，曲柄2相對于殼體3基本沒有軸向移動是可以預見的和/或可能的。

然而，可傾斜套管15的凸起表面20和曲柄2的(平坦)外周面16之間的力支撐區域27是較小的(與此相反，可傾斜套管15、滾針22、環繞型外環24、滾針軸承23和/或殼體3的內表面25之間的力支撐區域/接觸區域的尺寸基本上彼此對應，和/或基本上對應于支承點4的軸向長度)。在力支撐區域27的外側(可傾斜套管15和曲柄2的外周面16之間的接觸區域)，在力支撐區域27的兩側存在間隙28。

如果曲柄2和殼體3的中心軸線10、11之間的角度12出現，那么該角度偏差12能夠借助于可傾斜套管15被補償。尤其是，可傾斜套管15將利用其凸起表面20沿著曲柄2的外周面16在軸向上滾動。以此方式，可傾斜套管15的平坦表面21和滾針軸承23的滾針22的表面能夠彼此平行地保持為“完全地對齊”(當然，在實際情況下，通常存在一些較小的公差)。如果凸起表面20沿著曲柄2的外周面16滾動，那么力支撐區域27相應地將移動到左側或右側(圖2的視圖)。結果，在力支撐區域27的左側和右側的間隙28的尺寸(高度和/或長度)也將改變。

應當注意，由于幾何尺寸的考慮，可傾斜套管15(相對于外周面16)的必要傾斜角度沿著可傾斜套管15的外周和曲柄2分別改變。因此，力支撐區域27通常不形成沿著曲柄2的外周面16的直線型環。替代地，該力支撐區域27沿著其圓周在軸向上體現了軸向彎曲。因此，可傾斜套管15當沿著其圓周時其自身是扭曲的。因此，對于可傾斜套管15，材料必須被選擇為在足夠的扭曲能力和抵抗機械力的足夠的穩定性之間體現出很好的折中，由于施加在軸承裝置14上的機械負載而產生該機械力。第一次試驗已經表明，鋼，尤其是工具鋼和/或彈簧鋼，能夠同時很好地滿足這兩個需求。再次應當注意中心軸線10、11之間的角度12一般地較小，從而用于扭曲可傾斜套管15所需要的能力不需要特別大。

對于本領域的技術人員顯而易見的是：凸起表面20能夠多樣地選擇。在當前示出的示例中，凸起表面20仿形為一段圓弧(雖然原則上其他凸起形狀是同樣可行的)。此外，凸起表面被設置成其相對于可傾斜套管15的中間表面是鏡像對稱的(在不變形的狀態下)。然而，凸起表面20的非對稱形狀同樣可以采用并且甚至趨于更加有利的，尤其是對于特定的操作條件而言。

類似地，設置凸起表面20(多個凸起表面20)的地方(多個地方)能夠與軸承裝置14的當前描述的第一實施例不同。

為此，示出了根據如圖3所示的軸承裝置31的第二實施例的示例。此種軸承裝置31示出為通過軸承裝置31的剖面的放大剖視圖。軸承裝置31被用于支承點30(根據第二實施例)，該支承點30例如能夠替代如圖1和2所示(并且如前所述)的支承點4。

圖2和圖3示出了基本相同的視圖。此外，涉及的大多數零件是基本相同的或者至少彼此類似的。為了提高理解度，類似的(或者甚至相同的)零件以相同的附圖標記表示。應當理解相同的附圖標記沒有必要暗示采用完全相同的零件。替代地，可以發生小的改變。一般地，相應的零件的目的類似或相同，如果使用相同的附圖標記的話。即使使用不同的附圖標記，相應的零件可以具有一定程度上類似的特征部。

根據軸承裝置31的第二實施例，作為與軸承裝置14的第一實施例的主要不同在于：軸承裝置31的凸起表面32被設置在曲柄35的外周面33上(在沿著定位有軸承裝置31的曲柄35的軸向的剖面中)。該設計能夠趨于是優選的實施例，如果流體作業機械1是“重新開始”設計的話(即，沒有必要使用之前設計和/或之前制造的零件)。應當注意，曲柄35(或者根據第一實施例的曲柄2的加工)在任何情況下(大多數情況下)是必要的。在該加工中，通常在曲柄35的定位有軸承裝置31的部分中設置凸起表面32通常不是很成問題。通常地，對此，只需要修改加工工具的程序。然而，應當理解(至少一定程度上)“之前使用的部件”不再被使用，因為零件的至少一些的尺寸和/或設計必須被修改獲得根據第二實施例的流體作業機械。

對應于沿著曲柄35的外周面33設置的凸起表面32，可傾斜套管34現在表現為彼此平行地(以及彼此相對地)設置的兩個平坦表面21。換言之，可傾斜套管34具有圓柱筒(具有有限的厚度)的設計。此種圓柱筒通常非常容易生產。通常地，在不需要很多的加工的情況下，管能夠被簡單地切割成多個環。

雖然是“逆向設計”(針對于被定位在曲柄35上的凸起表面32與可傾斜套管34的平坦表面21接觸的裝置)，可傾斜套管34還能夠沿著凸起表面32滾動，因此提供了包圍滾針軸承23(或類似的軸承部件)的多個平坦表面的“完全平行的”對齊。這具有如前所述的優點。

雖然已經參考特定的實施例示出和描述了本公開，但是本領域的技術人員應當理解在不脫離本公開的精神和范圍的基礎上可以對本公開作出多種修改。