用于设置安装在轴承中的轴颈的轴向游隙的方法以及包括轴承和安装在轴承中的轴颈的装置

摘要

本发明涉及一种用于设置安装在轴承（2）中的轴颈（12）的沿着所述轴承（2）的轴承轴线的轴向游隙的方法，其中，所述轴承轴线（9）限定z方向，并且z正方向从所述轴承（2）的第一轴承端指向所述轴承（2）的第二轴承端，所述方法包括以下步骤：将所述轴颈（12）插到所述轴承（2）中；使所述轴颈（12）在所述z正方向上相对于所述轴承（2）运动，直到在所述z正方向上在所述轴颈（12）与所述轴承（2）之间的第一形状配合的接合处；设置间隔件（20），所述间隔件（20）限定待设置在所述第二轴承端上的所述轴向游隙；将轴衬（24）放置到所述轴颈（12）的在所述z正方向上在所述第二轴承端处从所述轴承（2）突出的一段上；按照所述间隔件（20）在所述z方向上设置在连接至所述轴颈（12）的所述轴衬（24）与所述第二轴承端之间并且与所述轴衬（24）和所述第二轴承端接触的方式，通过所述轴衬（24）的至少部分变形，在所述轴衬（24）与所述轴颈（12）之间建立形状配合的和/或力配合的连接；以及移除所述间隔件（20）。本发明还涉及一种具有轴承（2）并具有安装在所述轴承（2）中的轴颈（12）的装置（32），其可以相对于所述轴承在轴向游隙内运动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于设置安装在轴承中的轴颈的轴向游隙的方法、以及包括轴承和安装在轴承中的轴颈的装置。

背景技术

在很多不同行业领域中，必须导向和控制各种部件或者机器元件相对于彼此的运动。典型的示例是安装在汽缸中的活塞的线性运动、或者安装在转动轴承中的轴颈的转动运动、或者安装在转动轴承中的轴的转动运动。然而，部件或者机器元件在几何尺寸方面的制造准确度却仅是有限的。而且，这些尺寸在运行期间往往因为热波动或者因为机械应力而发生变化。

为了考虑这种波动和变化，因此，通常按照导向元件和/或将被导向元件即使与受限于导向件的这些运动自由度有关也可以在受限程度上相对于彼此运动的方式，来选择所述导向元件和/或将被导向元件的几何尺寸。例如，通常按照轴颈也可以在受限程度上沿着转动轴运动的方式，来选择转动轴承和转动地安装在转动轴承中的轴颈的几何尺寸。安装在轴承中的轴颈可以沿着转动轴相对于转动轴承运动的最大距离也称为轴向游隙。

能够按照预定准确度设置这种游隙往往是有利的或者甚至是必要的。迄今，这已经通过按照所需准确度来生产对应部件或者元件的几何尺寸而实现。由此，文件DE 10 2006 021 185 A1描述了一种用于排气涡轮增压器的封闭舌片，其中，改进了封闭盖相对于致动臂的安装和定中心。为此，封闭盖具有凸起区域，该凸起区域与在致动臂中的互补凹槽接合。然而，对于所需准确度的要求的增加通常会导致制造成本增加。

发明内容

由此，本发明的基本目的是研发一种用于设置安装在轴承中的轴颈的轴向游隙的方法，一方面，该方法确保尽可能准确地设置轴向游隙，另一方面，可以按照尽可能最简单最廉价的方式来实行该方法。而且，本发明试图提出一种具有轴承和安装在轴承中的轴颈的装置，其中，轴颈的轴向游隙尽可能精确，并且可以尽可能廉价地生产该装置。

该目的通过根据独立权利要求项中的方法和装置来实现。在附属权利要求项中描述了具体的实施例。

由此，提出了一种用于设置沿着轴承的轴承轴线安装在轴承中的轴颈的轴向游隙的方法，其中，轴承轴线限定z方向，以及z正方向从轴承的第一轴承端指向轴承的第二轴承端。该方法包括以下步骤：

—将轴颈插到轴承中；

—使轴颈在z正方向上相对于轴承运动，直到在轴颈与轴承之间的z正方向上的形状配合的接合处；

—布置间隔件，该间隔件限定待设置在第二轴承端上的轴向游隙；

—将轴衬放置到轴颈的在z正方向上在第二轴承端处从轴承突出的一段上；

—按照间隔件在z方向上设置在连接至轴颈的轴衬与第二轴承端之间并且与轴衬和第二轴承端接触的方式，通过轴衬的至少部分变形，在轴衬与轴颈之间建立形状配合的（formschlüssigen）和/或力配合的（kraftschlüssigen）连接；以及

—移除间隔件。

此处，应该强调的是，也可以按照与上面阐述的顺序不同的顺序来实行所提及的方法步骤。

此处提出的方法与已知方法的不同之处主要在于，轴向游隙的设置仅仅发生在组装期间。在轴承或者轴颈的尺寸方面可能存在的任何不准确都可以按照一种尤其简单且有效的方式借由提出的轴衬与轴颈的形状配合和/或力配合的连接得到补偿。在这种情况下，待设置的轴向游隙由间隔件在z方向上的厚度限定。可以按照简单且廉价的方式，按照很高的准确度来设置轴向游隙。例如，按照这种方式，可以毫无困难地按照小于0.2 mm或者小于0.1 mm的准确度来设置轴向游隙。

通常，轴颈具有柱形或大体上呈柱形的形状。轴承在正常情况下集成到部件中并且通常具有与轴颈的形状互补的形状。由此，轴承一般也具有柱形或大体上呈柱形的形状，在这种情况下，轴承轴线然后由柱轴线限定。在与z轴垂直的侧向方向上，在轴承与轴颈之间存在形状配合接合。

在z正方向上在轴颈与轴承之间的形状配合接合限制了轴颈在z正方向上相对于轴承的运动。这可以借由在轴颈上的对应突起或凸起来实现，并且，若合适，借由在轴承中的与所述突起或凸起互补的凹口来实现，这些突起或凸起互补通常是垂直于z方向从轴颈凸出。这也可以通过在z负方向上在第一轴承端处从轴承凸出的一段处具有垂直于z方向的截面的轴颈来实现，该截面大于轴承的对应截面。在z正方向上的形状配合接合也可以借由形状配合地和/或力配合地和/或材料配合地连接至轴颈的元件来实现。

轴衬至少在一些区域中可以至少设计为环或者设计为中空柱，该环或者中空柱的形状至少在一些区域中与轴颈的在第二轴承端处从轴承凸出的该段互补。由此，可以在z负方向上将轴衬推到轴颈的所述段上。轴衬一般完全地或者至少部分地由金属形成。通过轴衬与轴颈的连接，优选地在z正方向上和在z负方向上在轴衬与轴颈之间引起形状配合接合。当然，也可以想到在轴衬与轴颈之间产生材料配合，例如，通过热作用。

在移除间隔件之前，间隔件通常在z负方向上与第二轴承端接触并且在z正方向上与轴衬接触，结果，通过间隔件的厚度精确地限定了沿着z轴在轴衬与第二轴承端之间的间距。至少在间隔件在组装期间被布置在第二轴承端上并且使间隔件与轴衬和第二轴承端接触的区域中，间隔件优选地具有均匀的厚度。在移除间隔件之后，在正常情况下，可以在z负方向上使轴颈运动，直到在连接至轴颈的轴衬与第二轴承端之间存在正啮为止。

在本发明的具体实施例中，通过轴衬的变形在轴衬中形成至少一个突起，所述突起在每种情况下都接合在轴颈的表面中的凹口中，所述凹口与突起互补。这样，可以按照尤其简单的方式在轴衬与轴颈之间建立形状配合和/或力配合接合。此处，用于使轴衬变形的力通常垂直于z轴作用在轴衬上。由此，轴衬在正常情况下在垂直于z轴的至少一个侧向方向上变形。在轴衬上的突起和在轴颈中的互补凹口优选地布置或者形成在轴衬和轴颈的互相面对的表面上。这些表面通常分别与z轴平行地对准。凹口可以设计为环形槽，该环形槽在轴颈的表面上或者中在垂直于z轴的平面中延伸。然后，例如，突起同时可以设计为环形突起，该环形突起从轴衬径向向内指向轴颈。然而，也可以在轴颈的表面中或者上设置不同的不互连的凹口。在轴衬变形期间，可以同时将在z负方向上的另一个力施加在轴衬上。这确保了在轴衬与轴颈之间产生连接之后，轴衬靠在间隔件上并且与间隔件接触。

在另一个实施例中，轴衬在沿着z轴与轴衬的轴向端一定距离处变形，即，在轴衬的“内部”，而非在其端部。由此，该方法对于在轴颈的表面中的凹口的深度不敏感。总是存在充足的可用于完全接合在凹口中并且确保在轴衬与轴颈之间的稳定连接的材料。与轴衬的轴向端部的距离在每种情况下都可以是轴衬沿着z轴的长度的例如至少百分之十或者至少百分之20。例如，该距离可以大于2 mm、大于5 mm或者大于1 cm，这取决于轴衬的长度。

在另一实施例中，轴衬在每种情况下的变形都小于轴衬的在变形方向上的壁厚的三倍，优选地，在每种情况下都小于两倍。轴衬在每种情况下的变形也可以是轴衬的在变形方向上的壁厚的至少0.5倍，优选地，在每种情况下是至少1倍。此处，变形方向是用于使轴衬变形的力作用在轴衬上的方向。在正常情况下，变形方向垂直于z轴。在所提及的极限内的变形适合在轴衬与轴颈之间建立充分稳定的连接，并且一般可以在借由合适的工具甚至例如手动地施加较小的力的时候实现。在变形区域中，轴衬的壁厚通常小于5 mm、小于3 mm或者小于1 mm。在轴颈的表面中的凹口的深度在垂直于z轴的平面中可以是轴颈的半径的至少百分之2、至少百分之5或者至少百分之10。例如，该深度是至少0.5 mm、至少1 mm或者至少2 mm。

在另一实施例中，借由卷曲工具或者借由滚压工具来执行轴衬的变形。这可以手动地或者通过机器来实现。卷曲工具可以例如是卷曲钳。

而且，提出了一种装置，其包括：

—具有轴承轴线的轴承，轴承限定z方向，其中，z正方向从第一轴承端指向第二轴承端；

—轴颈，其安装在轴承上并且可在轴向游隙内沿着z轴相对于轴承自由运动；以及

—轴衬，其至少部分地围绕轴颈的在第二轴承端处从轴承突出的一段，并且被形状配合地和/或力配合地连接至轴颈，

其中，

—借由轴衬的至少一个变形来实现在轴衬与轴颈之间的连接，其中，变形接合在轴颈的表面中的凹口中，所述凹口与变形互补，以及

—轴颈的在z负方向上相对于轴承的轴向游隙由在z负方向上在轴衬与第二轴承端之间的形状配合接合限制。

因此，这优选地是可以借由上述方法，换言之，按照尤其简单且低成本的方式生产的装置。在这种装置的情况下，可以按照尤其高的准确度来限定轴向游隙。

在具体实施例中，轴颈相对于轴承的轴向游隙小于2 mm或者小于1 mm。例如，轴向游隙可以小于轴颈的轴向长度或者轴承的轴向长度的百分之2或者小于百分之1。从而，可以例如考虑由于在装置的运行期间的热波动产生的变形。

轴承优选地是转动轴承，其中，轴颈按照可相对于轴承轴线转动的方式安装在轴承中。轴承可以设计为滑动轴承或者设计为滚动轴承。

在最简单的情况下，轴承是在用于容纳轴颈的部件中的钻孔或者通孔。轴承布置在或者轴承本身在第一和/或第二端的部件优选地是平坦设计。在这种情况下，第一和/或第二轴承端优选地垂直于z方向对准。

在另一实施例中，在轴颈的表面中的凹口在z方向上与轴颈的在第二轴承端处从轴承凸出的一端间隔隔开。由此，具体地，凹口不延伸远至提及的轴颈端，如在具有例如螺钉螺纹的情况一样，在这种情况下，螺纹延伸远至螺钉的端部。这在z正方向和z负方向上在轴衬与轴颈之间引起形状配合和/或力配合接合。

在另一实施例中，轴颈连接至舌片或者是具有舌片的整体式设计，其中，舌片设计为打开和关闭旁通阀以便控制用于内燃发动机的涡轮增压器中的增压压力。在这种情况下，例如，通过轴承中的轴颈的转动运动来引起旁通阀的打开和关闭。在该说明性实施例中，由于如果轴向游隙设置太大那么可以容易地激励轴颈和舌片进入剧烈振动，所以精确设置轴向游隙尤其有利。结果，可以发生高噪声污染和严重机械磨损。

附图说明

在附图中示出了本发明的说明性实施例，并且借由以下说明对这些实施例进行更加详细地阐释。在图中：

图1示出了具有圆形截面的轴承的部件的平面图；

图2示出了沿着在图1中示出的部分的线穿过图1的部件的截面；

图3示出了轴颈抽入到轴承中的图2的部件；

图4示出了轴颈插入到轴承中的部件，其中，间隔件布置在第二轴承端上；

图5示出了图4的部件、轴颈和间隔件的平面图；

图6示出了图4的部件、轴颈和间隔件，其中，轴衬放置在轴颈的在第二轴承端处从轴承凸出的一段上；

图7示出了图6的部件、轴颈、间隔件和轴衬的平面图；

图8示出了图6的部件、轴颈、间隔件和轴衬，其中，轴衬按照在轴衬上的凸起接合在轴颈中的互补凹口中的方式变形，以及其中，间隔件按照间隔件与轴衬和第二轴承端接触的方式布置在轴衬与第二轴承端之间；以及

图9示出了在已经移除间隔件之后的图8中示出的布置。

具体实施方式

图1在平面图中示出了具有圆形截面的轴承2的部件1，该轴承2布置在部件中。部件1的平坦上侧6（在此处示出的平面图中可见）对准在x-y平面中，其中，x-y平面由正x方向3和正y方向4限定。图2示出了在沿着图1所示部分8的线的截面中的图1的部件1。图2中的视向是在负x方向上，即，从图1的右边到左边。此处，以及在下文中，重复的特征分别提供有相同的附图标记。轴承2设计为在部件1中的钻孔或者通孔，其在z正方向5上从部件1的下侧7笔直延伸到部件1的上侧6。z方向与轴承轴线9平行，该轴承轴线9是柱形轴承2的柱轴线。在此处示出的说明性实施例中，轴承2的垂直于轴承轴线9限定的半径10为0.5 cm。部件1的在z方向5上限定的厚度11此处为例如1 cm，该厚度同时限定了轴承2在z方向上的长度。部件1为板型设计并且由金属制造而成，例如，由铁或者钢制造而成。

图3示出了在z正方向5上已经将轴颈12插入轴承2中之后的部件1，更加具体地，直到在z正方向上在轴颈12与轴承2之间或者在部件1的轴颈12与下侧7之间存在形状配合接合，所述下侧形成轴承2的第一轴承端。轴颈也由金属制成。将轴颈12插入轴承2中并且在z正方向5上运动轴颈12直到在z正方向5上存在形状配合接合是上述的用于设置安装在轴承2中的轴颈12的轴向游隙的方法的步骤。在轴颈12的第一轴向段13中，轴颈12大体上具有与轴承2互补的柱形形状，其中，轴颈12在段13中的半径14略微小于轴承2的半径10，结果，轴颈在图3所示的已经插入有轴承2的位置处具有平行于x-y平面的最小径向游隙，虽然在此处未明确示出该游隙。由此，轴颈12按照可相对于轴承轴线9转动的方式布置在轴承2中。在轴颈12的与第一段14邻接的第二轴向段15中，轴颈12具有半径16，该半径16大于在第一段中的半径14并且大于轴承2的半径10。在z正方向上在轴颈12与轴承2或者部件1之间的形状配合接合由轴颈12的在第二段15中的该截面提供，相较于轴承2的x-y截面，所述截面被放大。在图3中，轴颈12的第二段靠在部件1的平坦下侧7上并且与之接触。在轴承2的第二轴承端处，所述端由部件1的上侧6形成，轴颈从轴承2凸出，在这种情况下，凸出例如大约1 cm。在图3中也示出了环形槽形式的凹口17，该凹口17布置在或者引入与z方向平行对准的轴颈12的表面18中。凹口17垂直于轴颈12的柱轴线而包围轴颈12，此处，柱轴线与轴承轴线9一致。此处，在表面18中的凹口17的恒定深度例如为1 mm。沿着轴颈12的柱轴线或者沿着z方向5，凹口17与轴颈12的上端19间隔隔开，例如，隔开大约4 mm，结果，凹口17不延伸远至轴颈12的上端19。

图4示出了再次在图3所示布置中在上述方法的另一步骤中已经将具有1 mm的恒定厚度21的间隔件20布置在部件1的上侧6上并且因此布置在轴承2的第二轴承端处之后的部件1和轴颈12。也是金属的间隔件20的厚度21限定了待设置的在轴承2中的轴颈12的轴向游隙。间隔件20在x-y平面中至少部分地围绕轴颈12并且在x-y平面中延伸远至轴颈12。间隔件20的下侧22靠在部件1的上侧6的形成第二轴承端的区域中，并且与所述区域接触。

图5示出了在图4中示出的布置的平面图，其中，视向是z负方向，如图1所示。

图示了轴颈12插入轴承2中的部件1的上侧6。还示出了大致为叉形的间隔件20，该间隔件20具有凹口23，其至少部分地与轴颈12的圆形截面互补、在此处朝右手侧打开、并且轴颈12至少部分地容置到其中，结果，间隔件朝着轴颈12延伸了轴颈12的至少一半圆周，并且封闭了该轴颈12。

图6再次示出了在另一方法步骤中已经将具有中空柱形形状的金属轴衬24放置在轴颈12的在z正方向5上从轴承2凸出的段上之后在图4中已经图示的布置。在图6中，轴衬24具有1 mm的恒定壁厚25（但是，在替代变型例中，其在卷曲区域和剩余的接触区域中可以具有不同的直径）。与轴承2的半径10一样，轴衬24的内半径为0.5 cm，因此具有与轴颈12的第一轴向段13互补的形状并且可以被推到所述段上。在z方向5上，轴衬24由此围绕轴颈12的在第二轴承端处从轴承2凸出的该段的至少一些区域。在图6中的布置中，间隔件20在z方向5上布置在轴衬24与部件1的上侧6之间。间隔件20由此靠在部件1的上侧6上并且在z负方向上与之接触。在z正方向上，间隔件20与轴衬24的下侧27接触。轴衬24的下侧27为完全平坦的设计，结果，轴衬24靠在间隔件20上并且在其整个下侧27上与间隔件20接触。在z方向上，在轴衬24的下侧27与部件1的上侧6之间的间距因此由间隔件20的恒定厚度21精确地限定。

图7再次在已经从图1和图5获知的平面图中示出了图6的布置，视向为z负方向。轴衬24的壁厚25和内半径26清楚可见，该轴衬24完全地径向围绕轴颈12，并且，由于后者在z方向上布置在轴衬24与部件1的上侧6之间，所以此处部分地隐藏了间隔件20。

图8示出了在另一方法步骤中在已经将轴衬24卷曲至轴颈12之后的图6和图7中的布置。为此，已经借由卷曲工具（此处未示出），例如，借由卷曲钳，将径向向内指向x-y平面中的轴承轴线9的力施加在轴衬24上，所述力的作用方向此处用箭头28表示。在替代实施例中，也可以借由滚压工具来执行轴衬24的变形。在所提及的方法步骤中，在箭头28方向上的力大致集中作用在轴衬24的柱形外表面30上，结果，形成在x-y平面上延伸的环形凸起29，所述凸起29接合在轴颈12的表面18中的环形凹口17中，更加具体地，在此处描述的替代实施例中，大体上在轴颈12的整个圆周上。在施加在轴衬24上的力的作用方向（用箭头28表示）上，轴衬24因此在每种情况下都大致变形1 mm。这样，轴衬24和轴颈12在z正方向和z负方向上形状配合地和力配合地接合在彼此中，结果，轴衬24和轴颈12在z正方向和z负方向上相对于彼此而固定。

在这种情况下，在形成凸起29期间，已经另外地将箭头31表示的并且作用在z负方向上的力施加在轴衬24上。这确保了，即使在轴衬24与轴颈12之间形成了形状配合的和力配合的连接之后，轴衬24的下侧27也与间隔件20接触。由此，在图8中，在轴衬24的部分变形之后，间隔件20在z方向上被夹持在轴衬24与部件1的上侧6之间，结果，即使在形成轴衬24之后，在z方向上在轴衬24的下侧27与部件1的上侧6之间的间距也继续由间隔件20的可精确调节的厚度来精确地限定。在本示例中，间隔件的厚度21与超出间隔件的整个侧向范围的公称厚度的偏差小于0.1 mm。

图9示出了在另一方法步骤中已经移除间隔件20之后的图8的布置。根据本发明的装置32由该布置提供。轴颈12现在转动地安装并且保持在轴承2中，其中，轴颈12可以在z方向上相对于轴承2运动，并且可以在由间隔件20的厚度21限定的轴向游隙内在z方向5上相对于部件1运动，该间隔件提前移除。轴衬24和轴颈12如上所述的形状配合地和力配合地彼此连接。如上所述，在z正方向5上在轴颈12与轴承2之间的或者在轴颈12与部件1之间的形状配合的连接由轴颈12的在部件1的下侧7上的轴承2的第一轴承端处的加宽截面提供。在z正方向5上，轴颈12由此可以运动，直到第二轴向段15击打到部件1的下侧7为止，如上所述。在z负方向上在轴颈12与轴承2之间的或者在轴颈12与部件1之间的另一形状配合的连接借由通过变形连接至轴颈12的轴衬24来实现。在轴衬24的下侧27上，包括轴衬24和轴颈12的组件现在x-y平面上具有截面，该截面大于轴承2在x-y平面上的截面。在z负方向上，轴颈12现在可以运动，直到轴衬24的下侧27击打到部件1的上侧6为止。

当然，可以按照许多不同的方式来配置在此处按照完全示意性的方式描述的轴颈12。例如，轴颈12可以大概是机器的转动安装轴或者驱动轴。轴颈12也可以形状配合地和/或力配合地和/或材料配合地连接至其他部件或者机器元件。在此处未明确示出的替代实施例中，轴颈12连接至用于打开和关闭旁通阀以便控制在用于内燃发动机的涡轮增压器中的增压压力的舌片，或者，例如与所述舌片整体式形成。当在轴承2中转动轴颈12时，打开和关闭旁通阀，其中，当旁通阀打开时，涡轮增压器的排气增压压力减小，排气直接被送到排气出口。