开口型冲压外圈滚针轴承,尤其用于枢转支承用于内燃机上废气再循环的调节装置的节流阀轴

摘要

本发明涉及一种开口型冲压外圈滚针轴承（1），尤其用于枢转支承用于内燃机上废气再循环的调节装置的节流阀轴，该开口型冲压外圈滚针轴承主要包括薄壁的无切削地成形的外圈（2）以及置入到该外圈（2）中的滚针及保持架组件（3），该滚针及保持架组件由大量轴承滚针（4）以及在周向方向上以均匀的间距引导这些轴承滚针（4）的滚针保持架（5）形成。此外，开口型冲压外圈滚针轴承（1）在其轴向侧具有两个将滚针及保持架组件（3）保持在外圈（2）中的径向向内指向的挡边（6、7），并且该开口型冲压外圈滚针轴承构造有多个密封部（8、9），通过这些密封部密封开口型冲压外圈滚针轴承以防废气冷凝液通流。根据本发明，开口型冲压外圈滚针轴承（1）的外圈（2）构造为无挡边的圆柱套筒，而开口型冲压外圈滚针轴承（1）的密封部（8、9）由两个至少部分地布置在外圈（2）外部并且压装在外圈的轴向棱边（10、11）上的、具有S形横截面造型的唇式密封环形成，其同时构造为开口型冲压外圈滚针轴承（1）的将滚针及保持架组件（3）保持在外圈（2）中的径向向内指向的挡边（6、7），并且，开口型冲压外圈滚针轴承（1）通过所述密封部不仅能够静态地相对于包围开口型冲压外圈滚针轴承的壳体密封而且也能够动态地防废气冷凝液通流地密封。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的形成前序部分的特征的开口型冲压外圈滚针轴承，其尤其有利地适用于枢转支承用于内燃机上废气再循环的调节装置的节流阀轴。

背景技术

内燃机上的废气再循环目前是许多发动机设计方案的组成部分，这些发动机设计方案用于满足特别是在欧洲所规定的排放极限值。废气再循环有利于降低燃料在汽油发动机和柴油发动机中燃烧时的氮氧化物，所用方法是，将燃烧废气的一部分有目的地回引到内燃机的燃烧室中。目前，内燃机上的废气再循环的方法被区分为两种，也就是说，一种是内部的废气再循环，其通过借助凸轮轴调节装置或可变气门机构使气门打开时间交叠而实现，另一种是外部的废气再循环，借助于排气侧和吸气侧之间的再循环管道和布置在该再循环管道中用于控制流量的调节装置而实现。

这种用于内燃机上的外部的废气再循环的调节装置例如由DE102006053716A1公知，并且该调节装置主要包括带有气体通道的节流阀壳体以及调节穿过该气体通道的气体流通量的节流阀，该节流阀与节流阀轴连接，该节流阀轴横穿气体通道地延伸并能够被控制装置偏转。在此，节流阀轴在气体通道的两侧上支承在两个布置在节流阀壳体中的节流阀轴承中，如同样由DE102006053716A1公知的那样。这种类型的被构造为开口型冲压外圈滚针轴承的节流阀轴承主要包括薄壁的无切削地成形的外圈以及置入到该外圈中的滚针及保持架组件，该滚针及保持架组件由大量轴承滚针以及在周向方向上以均匀的间距引导这些轴承滚针的滚针保持架形成。在此，外圈在其一个轴向侧具有径向向内指向的固定挡边并且在它的另一轴向侧具有径向向内指向的卷边挡边，该固定挡边在制造外圈时已成型，该卷边挡边在置入滚针及保持架组件之后被成型，滚针及保持架组件由这些挡边保持在外圈中。此外，在所述挡边与滚针及保持架组件之间在两侧上布置一个或多个密封部，节流阀轴承通过所述密封部密封以防废气冷凝液通流。

然而，对于有害气体等级为EU5/US7的新型发动产品，在持续的运行条件下已证实，这种调节装置的节流阀轴承随着所谓吹漏气（Blow-by-Gasen）的量的增加而承受相应地提高的废气冷凝液量，该提高的废气冷凝液量通过用于节流阀轴的壳体钻孔而挤入节流阀轴承。这种废气冷凝液具有油性水性至水性酸性的组成，从而节流阀轴承的通常由借助少量合金成分和碳物质成分而被硬化的滚动轴承钢制成的开口型冲压外圈滚针轴承首先承受加强了的外部腐蚀，尽管节流阀轴承有多重密封部，但所述腐蚀还是蔓延至节流阀轴承的内部。在此，冷凝水首先在开口型冲压外圈滚针轴承的外部挡边上形成锈层，该锈层在挡边的由于制造条件而产生的切割棱边上扩散至开口型冲压外圈滚针轴承的内部并推进至节流阀轴承的密封部。随着腐蚀的进一步推进而产生密封部的锈蚀渗透，其结果是导致与节流阀的运转失灵有关的节流阀轴承损坏和失灵。

时至今日，通过外圈的防腐蚀的锌铁涂层（例如通过的涂层）来避免节流阀轴承腐蚀的第一对应措施证实为是不合适的，因为废气的具有酸性的冷凝水溶解了锌铁涂层，并且由此该涂层的通过牺牲阳极而产生防腐的效果消失了。通过在WO2009/103378A1中建议的另一应对措施，两个节流阀轴承的开口型冲压外圈滚针轴承都由高合金的耐腐蚀钢板材而无进一步热处理和/或表面处理地通过深拉来制造，虽然实现了努力争取的成果，但是因为由于这种材料而所需的提高了的加工成本和辅助设备成本使这种方法总体被证实为不经济的。

发明内容

因此，从现有技术的解决方案的上述缺点出发，本发明的任务在于，设计一种开口型冲压外圈滚针轴承，尤其用于枢转支承用于内燃机上废气再循环的调节装置的节流阀轴，该开口型冲压外圈滚针轴承保证了相对于废气冷凝液的可靠防腐保护并且同时在低成本的可制造性方面是出色的。

根据本发明，该任务通过根据权利要求1的前序部分所述的开口型冲压外圈滚针轴承如下这样来解决，即，开口型冲压外圈滚针轴承的外圈构造为无挡边的圆柱套筒，并且开口型冲压外圈滚针轴承的密封部由两个至少部分地布置在外圈外部并且压装在外圈的轴向棱边上的、具有S形横截面造型的唇式密封环形成，其同时构造为开口型冲压外圈滚针轴承的将滚针及保持架组件保持在外圈中的径向向内指向的挡边，并且，开口型冲压外圈滚针轴承通过密封部不仅能够静态地相对于包围开口型冲压外圈滚针轴承的壳体密封而且也能够动态地防废气冷凝液通流地密封。

根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承的优选设计方案和有利改进方案在从属权利要求中描述。

对此，根据权利要求2对根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承作如下设置，即，开口型冲压外圈滚针轴承的外圈要么构造为由板坯深拉而成的闭合的圆柱套筒，要么构造为由金属带条卷曲而成的开槽的圆柱套筒。此外，在闭合的圆柱套筒的情况下，原始材料是由金属带状材料冲裁而成的圆形板坯，所述板坯首先在多个深拉步骤中被改型成杯形，然后圆柱套筒的空心圆柱的最终形状一方面通过冲裁掉杯底并且另一方面通过撕切修边而制造。与之相对，在开槽的圆柱套筒的情况下，原始材料是由金属带状材料定尺剪切而成的扁平条，在扁平条端部上成型有利于轴承滚针的均匀滚动的对角形接口（Diagonalstoβ）或者箭矢形接口（Pfeilstoβ），然后圆柱套筒的空心圆柱的最终形状通过对扁平条的卷曲或圆形弯曲来制造。所提及的两种加工方法方法都属于无切削的制造方法，所述方法由于高经济性而众所周知地出众。因为，对于根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承由于无挡边的外圈而能够额外节省卷边和事先进行的加工步骤，由此总体实现了开口型冲压外圈滚针轴承的非常低成本的制造。

在根据权利要求3中，根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承的另一特征是，外圈的轴向棱边相对于外圈的其余的材料厚度具有减小的材料厚度，并且该轴向棱边相对于轴承横轴线以一角度径向向外支起。在具体的实施方案中这意味着，外圈的轴向棱边如下这样来造型，即，其形成了端部板，端部板相对于外圈的外周面阶梯状沉降并且从外圈的内周面径向倾斜地支起，可以将开口型冲压外圈滚针轴承的呈S形造型的密封部如下这样插套到所述端部板上，即，使得密封部的外周面和开口型冲压外圈滚针轴承的外周面几乎布置在一个平面中。由此，外圈的这样构造的轴向棱边促成：一方面，给密封部提供了充足的用于其径向外部造型条的最小材料厚度的结构空间，并且另一方面，这些密封部不妨碍开口型冲压外圈滚针轴承在节流阀壳体中的安置。

然而，为了可靠地静态地使开口型冲压外圈滚针轴承相对于节流阀壳体密封，证实为有利的是，如在权利要求4中所建议的那样，密封部在其外周面上分别具有相对于外圈的外直径稍大的直径。当密封部有利地由弹性材料制成时，该增大的外直径在将开口型冲压外圈滚针轴承导入到节流阀轴的钻孔中时被挤压为钻孔直径，并且然后在开口型冲压外圈滚针轴承的最终位置上促成了提高的静态密封力。此外，密封部的静态密封力的进一步提高可以根据权利要求5和6如下这样来实现，即，密封部在其外周面上要么附加地构造有一个环绕的沟槽部或多个小凹槽部，要么附加地分别构造有环绕的环状凸起部，并且在密封部的朝向开口型冲压外圈滚针轴承轴向棱边的内面上分别构造有另外的环绕的环状凸起部。此外，通过在朝向开口型冲压外圈滚针轴承轴向棱边的内面上的环状凸起部可以与在其外周面上的沟槽部和环状凸起部共同作用来实现：提高的密封力直接作用在这些轴向棱边与节流阀轴的钻孔之间，并且由此可靠地防止废气冷凝液侵入到开口型冲压外圈滚针轴承中。

最后，作为根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承的有利设计方案，通过权利要求7还提出，为了动态地密封以防废气冷凝液通流，密封部在其内周面上至少分别构造有一个倾斜向外支起并径向向内作用的弹性密封唇。此外，这两个密封部的倾斜向外支起的密封唇使得其能够与从旁流经的废气冷凝液的压力相匹配，并且在压力升高时也以更高的密封力作用到节流阀轴上。此外，密封唇的内侧同时形成开口型冲压外圈滚针轴承的将滚针及保持架组件保持在外圈中的径向向内指向的挡边，其中，由于在滚针及保持架组件与密封部之间的摩擦而产生的提高的密封部磨损的危险可以通过在密封部中的金属铠装来应付，该铠装在与滚针及保持架组件的接触部位中不以弹性体注塑包封，并且同时有利于密封部的加固。

综上所述，相对于由现有技术公知的开口型冲压外圈滚针轴承，根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承具有如下优点，即，所述开口型冲压外圈滚针轴承由于外圈的无挡边的实施方案和简化地无切削的加工而能够以显著地更低成本的方式来制造。同时，根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承由于布置在外圈外部的S形造型的密封部而具有显著改进的针对由废气冷凝液引起的腐蚀的防护，因为所述密封部包围外圈的切割棱边，并且由此不再提供给废气冷凝液用于形成腐蚀的作用面。附加地，所述密封部同时形成开口型冲压外圈滚针轴承的将滚针及保持架组件保持在外圈中的径向向内指向的挡边，并且在外圈的开槽式实施方式下所述密封部同时还被用作带状箍用以将外圈的端部保持在一起。

附图说明

下面参考附图以两个优选实施方式详细阐明根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承。其中：

图1示出根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承的第一实施方式的横截面图；

图2示出根据本发明构造的开口型冲压外圈滚针轴承的第二实施方式的横截面图；

图3示出根据图1的、具有密封部实施方案的第一变化方案的局部X的放大图；

图4示出根据图1的、具有密封部实施方案的第二变化方案的局部X的放大图。

具体实施方式

从图1和2分别得知一种适用于枢转支承用于内燃机上废气再循环的调节装置的节流阀轴的开口型冲压外圈滚针轴承1，该开口型冲压外圈滚针轴承主要包括薄壁的无切削地成形的外圈2以及置入到该外圈2中的滚针及保持架组件3，该滚针及保持架组件由大量轴承滚针4以及在周向方向上以均匀的间距引导这些轴承滚针4的滚针保持架5形成。

此外从图1和2中清晰可见，根据本发明开口型冲压外圈滚针轴承1的外圈2构造为无挡边的圆柱套筒，并且每个开口型冲压外圈滚针轴承1构造有两个密封部8、9，根据本发明这两个密封部由具有S形横截面造型的唇式密封环形成，该唇式密封环至少部分地布置在外圈2外部并且压装在外圈的轴向棱边10、11上。此外，密封部8、9同时构造成开口型冲压外圈滚针轴承1的将滚针及保持架组件3保持在外圈2中的径向向内指向的挡边6、7，通过所述密封部，开口型冲压外圈滚针轴承1不仅能够静态地相对于包围其的壳体密封而且也能够动态地防废气冷凝液通流地密封。

在图1中也可看到，在第一优选实施方式中，开口型冲压外圈滚针轴承1的外圈2构造为由板坯深拉而成的闭合的圆柱套筒，其中，原始材料是由金属带状材料冲裁而成的圆形板坯，所述板坯首先在多个深拉步骤中被改型成杯形，然后圆柱套筒的空心圆柱的最终形状一方面通过冲裁掉杯底并且另一方面通过撕切修边而制造。

与之相反，在由图2示出的第二优选实施方式中开口型冲压外圈滚针轴承1的外圈2构造为由金属带条卷曲而成的开槽的圆柱套筒，其中，原始材料是由金属带状材料定尺剪切而成的扁平条，在扁平条端部上成型出附图中所示类型的有利于轴承滚针的均匀滚动的箭矢形接口，然后圆柱套筒的空心圆柱的最终形状通过对扁平条的圆形弯曲而制造。

此外，从图1和2中还看出，外圈2的轴向棱边10、11相对于外圈2的其余的材料厚度具有较小的材料厚度，并且这些轴向棱边相对于未示出的轴承横轴线以一角度径向向外支起。这意味着，外圈2的轴向棱边10、11如下这样来造型，即，其形成了端部板，端部板相对于外圈2的外周面阶梯状沉降并且从外圈2的内周面径向倾斜地支起，可以将开口型冲压外圈滚针轴承1的呈S形造型的密封部8、9如下这样插套到所述端部板上，即，使得密封部8、9的外周面12、13和外圈2的外周面几乎布置在一个平面中。

为了可靠地静态地相对于未示出的壳体密封开口型冲压外圈滚针轴承1更有利的是，密封部8、9（如同从图1和2中仅能示意性地得知那样）在其外周面上分别具有相对于外圈2的外直径稍大的直径。然而，密封部8、9的静态密封力的提高可以如下这样来实现，即，密封部在其外周面12、13上要么附加地构造有环绕的沟槽部14、15（如图3中所示）要么附加地构造有环绕的环状凸起部16、17（如图4中所示），并且此外，在密封部的朝向开口型冲压外圈滚针轴承1轴向棱边10、11的内面18、19上分别布置有在图3和4中都可看到的、环绕的环状凸起部20、21。

最后由图1和图2以及由图3和图4的放大图还能看到，为了动态地密封以防废气冷凝液通流，密封部8、9在其内周面22、23上分别构造有倾斜向外支起的并且径向向内作用的弹性密封唇24、25，其向外倾斜的支起使得其能够与从旁流经的废气冷凝液的压力相匹配，并且在压力升高时也以更高的密封力作用到节流阀轴上。

附图标记列表

1   开口型冲压外圈滚针轴承

2   外圈

3   滚针及保持架组件

4   轴承滚针

5   滚针保持架

6   挡边

7   挡边

8   密封部

9   密封部

10  轴向棱边

11  轴向棱边

12  密封部8的外周面

13  密封部9的外周面

14  外周面12上的沟槽部

15  外周面13上的沟槽部

16  外周面12上的环状凸起部

17  外周面13上的环状凸起部

18  密封部8的内面

19  密封部9的内面

20  内面18上的环状凸起部

21  内面19上的环状凸起部

22  密封部8的内周面

23  密封部9的内周面

24  内周面22上的密封唇

25  内周面23上的密封唇