用于预紧滚动轴承的弹簧和具有弹簧和滚动轴承的结构组件

摘要

本发明涉及一种用于预紧轴承、尤其是滚动轴承的弹簧，具有弹性体芯，其中，在弹性体芯上材料锁合地设置由可硬化材料制成的支承壳体，该支承壳体比弹性体芯更少弹性地构成。本发明还涉及一种结构组件，它包括外壳部件、轴承和这种弹簧。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于预紧滚动轴承的弹簧，它包括弹性体芯。本发明还涉及具有弹簧和滚动轴承的结构组件。

背景技术

为了预紧滚动轴承一般利用由弹性材料、尤其由橡胶制成的弹簧。这种弹性体芯除了良好的弹性特性以外也具有良好的缓冲特性。它们起到良好减振和减小噪声的作用。

但是作用于弹性体芯上的力通常不是均匀地分布在整个横截面上。由此减小弹簧形状稳定性，并且弹簧在负荷下变形。这种变形难以或者甚至不能监控。由此产生增加的隐患，弹性体弹簧在负荷下接触滚动轴承的轴承盖或者结构组件的其它旋转部件。此外不利的是，弹簧曲线由于弹性体弹簧的变形特性不是线性的。

发明内容

本发明的目的是，实现一种用于预紧滚动轴承的弹簧，它可监控和/或可事先看到地变形，由此使它在负荷下不接触旋转的部件，并且它还具有缓冲特性，由此它起到良好的减振和减小噪声的作用。

这个目的通过具有独立权利要求1特征的弹簧、具有独立权利要求12特征的结构组件和具有独立权利要求16特征的电机得以实现。有利的实施例在从属权利要求中给出。

这个目的通过一种用于预紧滚动轴承的弹簧实现，该弹簧包括弹性体芯、尤其是橡胶芯。

所述弹簧的特征在于，在弹性体芯上材料锁合地设置由可硬化材料制成的支承壳体，该支承壳体比弹性体芯更少弹性地构成。

因为所述支承壳体由可硬化的材料制成，该材料与弹性体芯相比更少弹性，支承壳体在机械负荷方面更形状稳定。通过匹配支承壳体的尺寸、形状和/或所使用的材料可以这样设计支承壳体的尺寸，使支承壳体在应用特有的机械负荷下几乎不变形或者根本不变形。

所述弹性体芯优选由第二种、最好同样可硬化的材料形成。特别优选由天然的或合成的弹性体、尤其由橡胶形成。

所述支承壳体定位在结构组件的轴承、尤其是滚动轴承上。在优选的实施例中，所述支承壳体硬弹性地构成。因为安装到结构组件里面的弹簧通过其支承壳体顶靠在轴承上，并且在应用特有的机械负荷下几乎不变形或者根本不变形，因此不存在隐患，弹簧在负荷下接触在支承壳体周围中活动的零部件、尤其是旋转的零部件如滚动轴承的轴承盖。

在优选的实施例中，所述可硬化的材料是塑料。此外优选可硬化的材料包括金属或金属合金。所述支承壳体由塑料或塑料复合的金属形成。对于塑料优选使用颗粒。但是也可以使用树脂。

所述金属优选以颗粒形式或以粉末形式添加到塑料里面。

所述弹簧优选通过多组分注塑工艺制成。在此优选，所述弹性体芯通过支承壳体的可硬化的材料包裹，尤其围注（包覆成型）。但是也可以使用其它多组分注塑工艺。或者同样优选支承壳体的可硬化材料与弹性体芯通过硫化连接。同样优选支承壳体粘接在弹性体芯上。

此外优选，所述弹簧具有多个支承壳体，它们阻止或防止弹性体芯在确定的、包围弹簧的部位、尤其在旋转的零部件里面变形。特别优选在弹性体芯的对置侧面上分别材料锁合地设置支承壳体，其中所述支承壳体相互间隔。两个支承壳体优选设置在作用于弹簧上的力的主负荷方向上。在此特别优选，另一支承壳体用于定位在尤其外壳部件的支承面上，在其上支承尤其安装到结构组件里面的弹簧。这个支承壳体也可以这样设计尺寸，使它在应用特有的机械负荷下几乎不变形或者根本不变形。由此在支承壳体周围也不存在隐患，弹簧接触结构组件的活动部件。

多个支承壳体优选由相同的可硬化的材料制成。但是应用特有地对于支承壳体或者对于支承壳体中的一个同样优选利用不同的塑料和/或金属。

因为所述支承壳体相互间隔，弹性体芯不是全范围地被支承壳体包围。而是支承壳体在第一与第二支承壳体之间具有未包裹的外表面。由此弹性体芯在未包裹的外表面部位保留可以变形。在此优选，不被支承壳体包裹的弹性体芯外表面设置在弹簧的主负荷方向以外。由此变形的外表面不会不利地影响结构组件的功能。因此由于弹性体芯的缓冲特性和其变形性所述弹簧还满足减小噪声和减振的功能。

在优选的实施例中，所述弹簧由弹簧环构成，它围绕轴线同心地延伸。在这个实施例中还优选，所述弹性体芯由弹性体环构成，它围绕轴线同心地延伸。所述弹簧的这个实施例主要适用于滚动轴承。

所述支承壳体在由弹簧环构成弹簧时优选同样分别环形地构成并且同心地围绕轴线延伸。下面将环形构成的支承壳体称为支承环。特别优选支承壳体与镜像轴线点对称地设置。在这个实施例中镜像轴线在相对于轴线的圆周方向上延伸。这种弹簧特别优选具有两个相互对置的、环形的外表面。通过镜像对称的弹簧结构使在主负荷方向上作用的力尽可能均匀地分布在整个弹簧上。

优选所述弹簧在轴向上与轴线成角度地延伸。所述支承壳体优选在轴向和/或径向上相对于轴相互错开地设置。特别优选所述支承壳体在轴向和/或径向上相对于轴相互错开地设置。由此在弹簧上方和下方分别保留自由空间，它供弹簧的变形使用，而不会妨碍包围弹簧的零部件。

特别优选所述支承壳体至少部分地平行于结构组件的活动的零部件延伸。还优选，所述支承壳体的形状有目的地适配于包围弹簧的、尤其活动的零部件。因此变形的部位以及弹簧变形到其中的自由空间通过弹簧、尤其弹性体芯和支承壳体的形状和支承壳体在弹性体芯上的位置有目的地调整。因此可以监控变形。

为此支承壳体优选在横截面上板状地、L形或U形地构成。在此其侧腿最好平面或弧形地构成。可以应用特有地选择所述弹性体芯。所述弹性体芯优选适配于通过支承壳体的形状和布置给定的形状。特别优选所述弹性体芯多角形、尤其四角形或六角形地构成。但是也优选弧形、圆形或倒圆的形状。此外所述弹性体芯和/或支承壳体也可以具有其它的、尤其非对称的或曲线的横截面形状。在此特别优选，所述支承壳体至少部分地、最好全表面地包裹弹性体芯的对置侧面。

所述支承壳体在横截面中最好板状地构成，其中所述弹性体芯在未承载状态在横截面中四角形地构成。同样优选所述支承壳体在横截面中L形地构成，其中所述弹性体芯在未承载状态在横截面中六角形的构成。特别优选所述弹性体芯在未承载状态在横截面中具有平行四边形或不等边六角形的形状。

所述目的还通过结构组件实现，该结构组件包括滚动轴承和这种弹簧。因为所述弹簧不接触活动的、尤其旋转的结构组件部件，因此弹簧在应用特有的机械负荷下不妨碍结构组件的部件。此外在弹簧和/或这些部件上不产生磨损。因此结构组件具有长的使用寿命。

所述结构组件优选具有围绕轴线设置的轴。在这个实施例中所述弹簧优选由弹簧环构成。在此优选所述弹簧和滚动轴承同心地围绕轴延伸。

在本发明意义上的滚动轴承具有球形或滚子形的滚动体。在此，滚动轴承的形状和/或尺寸优选适配于主负荷方向。

两个支承壳体的第一支承壳体最好顶靠在滚动轴承的外环上。此外优选两个支承壳体的第二支承壳体支承在一个外壳部件上。在此优选，第二支承壳体与轴间隔。

所述弹簧环还优选与镜像轴线对称地构成。由此可以实现弹簧环的均匀力分布和可控的变形。

所述目的还通过一种电机得以实现，它包括这种结构组件。在此优选，所述滚动轴承用于支承电机的转子。

附图说明

下面借助于附图解释本发明。附图仅仅是示例地并且不限制一般的发明思想。附图示出：

图1在（a）中示出的结构组件具有弹簧，在这里是弹簧环，并且在（b）和（c）中分别示出图1（a）的结构组件的局部；

图2在（a）和（b）中分别示出弹簧、在这里是弹簧环的实施例；和

图3示出图2（a）的弹簧环的弹簧特性曲线，在（b）中示出在低负荷时的弹簧环，并且在（c）中示出在剧烈负荷时的弹簧环。

具体实施方式

结构组件5具有轴30，它围绕轴线3同心地设置并且在纵向32上延伸。在轴30上与轴线3同心地设置滚动轴承2。在这里所示的滚动轴承2具有球作为滚动体24。用语滚动体和球在下面同义词地使用。但是本发明也延伸到具有其它的、例如圆柱形或锥形滚动体24的滚动轴承2。

球24设置在抗旋转地设置在轴30上的内环22与抗旋转地设置在外壳部件4上的外环21之间。为了避免球体24脏污以及掉出来，在球体24两侧分别设有轴承盖23，它横向于(垂直于)轴30并且在内环与外环21,22之间延伸。设置在球体24两侧的轴承盖23相对于外环和内环21.22向内、即向着球体错开地设置。

外壳部件4钵形地构成。它限制内室40并且具有壳体形地在轴的纵向32上且同心地围绕轴线3延伸的外壁44，以及横壁42，它横向于轴线3且设置在外壳部件4的第一端部41上。在横壁42里面设有通孔43。在内室侧横壁42形成用于弹簧1的支承面420。弹簧1用于使滚动轴承2相对于外壳部件4预紧。

轴30穿过外壳部件4的内室40和通孔43。

滚动轴承2的内环22抗旋转地设置在轴30上。滚动轴承2的外环21抗旋转地顶靠在外壁44的内侧内表面440上。在此内环22和外环21相互间可以相对旋转。因为滚动轴承2的内环22相对于滚动轴承2的外环21可以旋转，因此轴30可以相对于外壳部件4旋转。

弹簧1环形地构成。它具有弹性体芯11，该弹性体芯同样环形地构成。此外弹簧在弹性体芯11的对置侧面111,112上分别具有支承壳体12,13。支承壳体12,13也环形地构成。弹簧1、弹性体芯11和支承壳体12,13与轴线3同轴地延伸。在下面,用语弹簧1和弹簧环、用语弹性体芯11和弹性体环以及用语支承壳体12,13和支承环分别同义地使用。

弹簧1通过两个支承壳体12中的一个支承壳体顶靠在滚动轴承2的外环21上以及外壳部件4的外壁44的内表面440上。这个支承壳体12下面称为第一支承壳体12。

弹簧通过两个支承壳体13的另一支承壳体支承在外壳部件4的横壁42的支承面420上。这个支承壳体13在下面称为第二支承壳体13。

因此弹簧1设置在外壳部件4的内室40里面并且从横壁42延伸到滚动轴承2。

两个支承壳体12,13在横截面中L形地构成。它们分别具有在轴向32上延伸的第一侧腿121,131，以及在径向33上延伸的第二侧腿122,132（见图1（b），（c））。

弹性体芯11在这里在横截面中具有不等边的六角形状。支承壳体12,13分别全表面地包裹这个六角形的两个侧面。在两个支承壳体12,13之间分别不包裹六角形的一个侧面。这些侧面分别形成未包裹的弹性体芯11的外表面111。因此弹性体芯11具有两个对置的外表面111，它们不被包裹。在这个部位弹性体芯11可以变形。因为弹性体芯11同心地围绕轴线3延伸，因此外表面111也同心地围绕轴线3延伸。

可以看出，支承壳体12,13设置在在负荷方向9上对置的弹性体芯11的侧面14,15上，而未被包裹的外侧面111设置在负荷方向9外部。负荷方向示例地通过箭头9表示。

弹簧具有与轴线的角度90（见图2（b））。由此使支承壳体12,13在径向和轴向32,33上相互间隔。它们在径向和轴向32,33上相互错开地设置。弹性体芯11在支承壳体12,13之间延伸。通过这个布置在径向33上在外表面111上方和下方分别形成自由空间7。

在负荷下第一支承壳体12相对于第二支承壳体13可逆地在轴向32上移动。由此改变弹性体环11的直径A，其中弹性体环变形。因为在弹簧1的上方和下方分别设有自由空间7，在此弹簧1可以变形到自由空间7里面，其中外表面111的形状可逆地变化，不妨碍结构组件5的其它部件2,30,4。

弹簧1环形地构成并且点对称。弹簧具有对称轴线34，它同心地围绕轴线3延伸。由此使在负荷方向9上作用的力尽可能均匀地分布在弹簧1的横截面上。

图1（b）示出，弹簧1通过第二支承壳体13的第二侧腿132支承在横壁42的支承面420上。弹簧通过第二支承壳体13的第一侧腿131与轴30以距离A2间隔。因此通过第二支承壳体13的第一侧腿131防止弹性体芯11变形，通过变形弹簧1接触轴30并且阻止轴30相对于外壳部件4的运动。

图1（c）示出，弹簧1通过第一支承壳体12的第二侧腿122顶靠在滚动轴承2的外环21上。弹簧通过第一支承壳体12的第一侧腿121在轴向32是可移动地顶靠在外壳部件4的外壁44上。因为滚动轴承2的轴承盖23相对于内环22和外环21分别向着滚动体24错开地设置，因此第二支承壳体12的第二侧腿122与与其相邻设置的轴承盖23以这个错位A1间隔。因此第二支承壳体12的第二侧腿122防止，弹性体环11接触这个轴承盖23。

图2（a）示出弹簧1的弹簧特性曲线。在横坐标72上以mm标出弹簧1的变形，在纵坐标71上以N标出力。在微小力时弹簧特性曲线7几乎是直线。随着力的增加,变形的可控性变小，由此弹簧特性曲线7具有振荡。

图2（b）示出图的弹簧1在未承载/几乎不承载的状态。承载状态在弹簧特性曲线7中通过I表示。图2（c）示出图1的弹簧1的承载状态。承载状态在弹簧特性曲线7中通过II表示。

对比图2（b）和（c）可以看到外表面111的变形和弹性体芯11的直径A缩小。

图3示出按照本发明的弹簧1的另一实施例。这个弹簧1也环形地构成并且同心地围绕轴线3延伸。弹簧也同样相对于同心地围绕轴线3延伸的对称轴线34点对称地构成。作为弹性体芯11弹簧具有弹性体环，并且作为支承壳体12,13具有两个支承环。

但是与图1和2的弹簧1不同，这个弹簧1具有板状构成的支承壳体12,13，以及平行四边形的弹性体芯11，其在支承壳体12,13之间延伸。支承壳体12,13在轴向和径向32,33上相互间隔，由此在未被包裹的弹性体芯11的外表面111的上方和下方分别设有自由空间7。自由空间7通过点线示意地示出。在机械负荷下弹性体芯11变形到自由空间7里面。

按照本发明的弹簧1例如通过注塑、尤其通过包覆喷铸加工。为此只需一个模具。但是与常见的弹性体芯不同，它这样构成，在机械负荷下也不存在弹簧1与活动的、尤其旋转的零部件接触的危险。