CN101595318A - 包含安装在塑料体上的轴承的结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结构体，包括a)包含安装表面的塑料体以及b)轴承，所述轴承包含可旋转构件和内构件，所述内构件包含安装在所述塑料体上的安装孔，其中，所述塑料体包含轴向延伸部，所述轴向延伸部包含轴向延伸头部并从所述安装表面伸出，所述轴向延伸部伸入所述安装孔中，并且所述结构体包含塑料元件，所述塑料元件被固定到所述轴向延伸头部，从而将被安装的所述轴承保持在所述塑料体上。

Description

包含安装在塑料体上的轴承的结构体
本发明涉及一种包含塑料体和安装在该塑料体上的轴承的结构体，更具体地，涉及一种包含塑料体和轴承的结构体，其中，所述塑料体包含安装表面，所述轴承包含可旋转构件和内构件，所述内构件包含安装在所述塑料体上的安装孔。
从WO2006/105656-A1可知这样的结构体。该已知的结构体是张紧器(tensioner)的组件，其包含包括弹簧、张紧器臂在内的数个构件，其中，所述张紧器臂包含枢轴和可旋转构件，诸如或者具有整体轴承或者具有单独的轴承的滑轮。张紧器臂由塑料制成，并且构成被安装有滑轮的塑料体。滑轮包含具有安装孔的轴承，并且利用自攻丝螺栓和垫圈来安装。在安装轴承之后，防尘盖被布置就位来保护轴承。该已知结构体中的塑料张紧器臂被设计来代替现有技术中已知的金属张紧器臂。
将轴承安装在框架上是意在将轴承固定，从而限制或完全防止轴承滑动环(bearing glider ring)沿轴向、切向和/或径向的移动。传统上，用于固定轴承的框架以及轴由金属制成。轴可以具有在框架上的延伸销的形式，或者轴可以是将被穿过轴承并固定在框架中的螺栓。轴承在塑料框架上的固定较之轴承在金属框架上的固定更复杂，这是由于塑料的特性及其蠕变和应力松弛性造成的。这要求自攻丝螺栓必须被牢固地固定到塑料张紧器臂。
包含塑料张紧器臂和利用自攻丝螺栓安装到其上的轴承的结构体的问题在于可承受性不足，这尤其是因为在实际使用过程中施加在链条张紧器上的机械力的变化，导致拉力和弯曲力作用在轴承和自攻丝螺栓上，可能导致塑料部件由于磨损而失效。
另一个问题与将自攻丝螺栓固定到塑料张紧器所需要的力有关。用适当的力(为了不施加太小的力以及不施加太大的力)将轴承安装在塑料体上是非常困难的。太小的力将允许垫圈下方的轴承滑动环的滑动和打滑。这可能导致结构体部件的磨损和最终的失效。因此，需要沿轴向的高张力，不是要防止轴承滑动环沿轴向的移动，而是要防止在垫圈下方的轴承滑动环的滑动和打滑过程中所出现的沿切向的移动(即，相对于轴向向内和向外弯曲)以及沿径向的移动(即相对于轴向旋转)。然而，施加高的轴向张力导致蠕变和应力松弛，这可能引起由于部件的松动导致的结构体的早期失效。
虽然通过使用较粗的螺栓可以减少自攻丝螺栓自身的弯曲，但是这需要塑料体中的更大的孔用来安装螺栓，从而增大了损坏塑料体的风险和螺栓被从孔中拔出的风险。
本发明的目的在于提供一种包含塑料体和安装在该塑料体或框架上的轴承的结构体，其中，上述的这些问题被缓解了。
利用根据本发明的结构体实现了该目的，在根据本发明的结构体中，塑料体包含轴向延伸部(例如，轴)，所述轴向延伸部包含轴向延伸头部并从安装表面伸出，所述轴向延伸部伸入到安装孔中，并且所述结构体包含塑料元件，所述塑料元件固定到所述轴向延伸头部，从而将安装的轴承保持在塑料体上。
根据本发明的结构体采用了如下的手段，即从安装表面伸出并且伸入安装孔中的轴向延伸部以及固定到轴向延伸头部从而将安装的轴承保持在塑料体上的塑料元件，其效果在于，可以使得结构体具有减小的施加在轴承和塑料体或框架上的轴向应力和张力，同时仍然防止了轴承的内构件的径向和/或切向移动。另一优点在于，安装元件由塑料制成，从而节省了重量并提高了耐久性，而无需使用诸如螺栓防锈处理之类的措施。
附图说明
图1是根据本发明的结构体的分解示意图。
图2是根据本发明的另一结构体的分解示意图。
图3是轴向延伸部和通过拧入轴向延伸部的开口中而固定到轴向延伸部的塑料元件(安装表面没有示出)的示意图。
图4是另一轴向延伸部(安装表面没有示出)的示意图，其中塑料元件被一体地形成在轴向延伸部的末端上。
具体实施方式
根据本发明的结构体可以由将在下面进一步描述的不同实施方式来实现。这些实施方式中的一些允许部件和其功能的进一步一体化，从而减少结构体所需的部件数量。
如图1所示，结构体包含具有安装表面1的塑料体和轴承2，所述轴承2包含可旋转构件3(通常为外环的形式)和内构件(例如内环)，所述内构件限定出安装孔4，用于接收通常为轴或转轴的形式的塑料轴向延伸部5。
如本发明中所定义的轴承为允许两个部件之间的受约束相对运动(诸如外环相对于内环的旋转运动)的装置。轴承包括滚动轴承，诸如滚珠轴承、滚柱轴承或滚针轴承。优选地，内构件和塑料体是静止的。
通常，安装表面和轴或转轴被彼此垂直地布置。优选地，安装表面形成另一功能构件(例如张紧臂)的部件，使得轴向延伸部或轴用于将分离的操作构件连接在一起。
优选地，塑料轴5以滑动方式延伸到安装孔4中，形成牢固连接，从而在轴和安装孔之间不发生径向运动。具有卡扣装配连接形式的塑料元件6将塑料体与轴承连接，将塑料体以机械方式连接并固定到轴承。有利地，塑料体和轴承之间的机械连接防止轴承围绕轴的运动(轴向、切向和径向)，从而使轴承的旋转运动针对于外旋转环3。
为了防止绕轴向延伸部或轴的运动、从而使得结构失效的风险最小化，如图2所示，安装孔具有非圆形横截面，同时轴具有互补的非圆形横截面，使得轴和安装孔处于滑动配合。在其它可选择实施方式中，安装孔具有方形、六边形或其它多边形横截面形状，以便与轴的相对的横截面形状互补，从而保证塑料体和轴承彼此紧密固定，并只有在施加显著的轴向力之后才可以被分开。
在本发明的这个方面中，塑料元件优选是内轴承环或构件的衬里，其通常将安装孔从圆形转变为非圆形横截面。内衬优选被包胶模制在内轴承构件或环上，从而减少加工步骤和构件，由此减小制造成本。
优选地，轴和安装孔沿安装孔的基本长度(并且优选地，穿过安装孔)处于滑动配合，从而形成更坚固和更可靠的连接。在其中轴(轴向延伸部)延伸穿过安装孔的实施方式中，塑料元件优选形成抵靠在限定出安装孔的周缘的机械连接(图1和2)。这样的实施方式提供了一种结构体，该结构体被经济地和容易地组装，并且用于该结构体的塑料元件可以容易地操作来附装到轴向延伸部。
一般来说但不是必须的，轴承2的安装孔4具有两个开口端。在本发明的一个实施方式中，塑料体1位于在安装孔4的一端，而塑料元件是位于安装孔的另一端或其附近的辅助塑料元件6。辅助塑料元件6被固定到轴向延伸头部7上，使得其将安装的轴承保持在塑料体上。为此目的，辅助塑料元件适当地具有锥形形状(图1)或是最大直径大于安装孔的内径的边缘元件(图4)。由此，塑料元件防止轴承从轴向延伸部滑脱。
在另一实施方式中，轴承包含具有由塑料构成的内衬的安装孔或孔洞，并且轴向延伸部被固定到其上从而将安装的轴承保持在塑料体上的塑料元件是安装孔洞的内衬。在本发明的此方面中，内衬和轴向延伸部优选通过胶粘剂或粘合剂连接。胶粘剂或粘合剂的使用可以允许塑料体和塑料衬里之间的大的表面连接面积，由此提供坚固的连接。使用包胶模制以将塑料元件固定到内构件与使用胶粘剂或粘合剂的组合可以允许在塑料体和轴承之间实现几乎一体的连接，这使得可能导致连接的结构失效的振动不那么容易发生。类似地，当内衬和轴包含互补的阴阳互锁机构(诸如螺纹机构)时，可以获得类似的有益效果。
在根据本发明的结构体中，可以通过适于将两个塑料部件彼此固定的任何方法，将塑料元件固定到轴向延伸头部，并且通过这样的固定被安装的轴承可以被保持在塑料体上。
适当地，上述固定由机械手段来实现，所述机械手段诸如是螺纹固定(图3)、夹持以及卡扣(图1)或物理接合(诸如焊接和粘接)，以及上述的组合。用作对于运动的物理阻挡的塑料元件与轴向延伸部或轴与内安装孔的滑动连接构造的组合使得轴向和切向和/或径向运动可以被最小化并优选可以被防止，从而使得连接的机械失效被最小化。
为了通过螺纹将塑料元件固定到轴向延伸头部，塑料元件和轴向延伸头部被适当地设置有外螺纹和内螺纹。
为了通过夹持将塑料元件固定到轴向延伸头部，塑料元件和轴向延伸头部被适当地设置有具有一定的内径的孔的阴元件和由孔接纳的具有一定外径的阳元件，阴元件和阳元件具有互补的形状，同时内径和外径基本相等。这样的具有拥有互补形状以及基本相等的内径和外径的阴元件和阳元件的实施方式保证了塑料元件与轴向延伸部彼此紧密地固定，并且只有在施加显著的轴向力之后才可以被分开。适当地，阴元件由安装孔的内衬构成。
为了通过卡扣将塑料元件固定到轴向延伸头部，塑料元件或轴向延伸头部被适当地设置有一个或多个卡扣元件，诸如悬臂卡扣装置，而塑料元件或轴向延伸部中的另一部分设置有用于接纳卡扣元件的互补元件。适当地，互补元件是轴承所包含的安装孔，并且轴向延伸部包含一个或多个延伸穿过安装孔的卡扣元件。使用卡扣配合型连接具有如下优点：由于卡扣连接的弹性和柔性使得轴承可容易地安装到塑料体上、同时该结构和塑料连接仍然提供了足以防止轴承从塑料体脱落的刚度。通常，在可以将轴承从自塑料体或框架伸出的轴向延伸部或轴卸下之前，需要使得卡扣失效(即，断裂)。
为了通过焊接将塑料元件固定到轴向延伸头部，可以应用任何适于焊接两个塑料部件的方法。适当地，通过振动焊接或辐射焊接来焊接两个部件。辐射焊接可以适当地结合如下塑料元件和塑料体来应用，该塑料元件由对于用于焊接的辐射透明或在很大程度上透明的塑料材料制成，该塑料体由吸收或在很大程度上吸收用于焊接的辐射的塑料材料制成。
为了通过粘接将塑料元件固定到轴向延伸头部，可以应用任何适于粘接两个塑料部件的胶粘剂。
塑料元件通过包含焊接部分、螺纹和/或胶粘剂的界面区域固定到轴向延伸头部。
从塑料元件和轴向延伸部之间的包含螺纹、焊接部分和胶粘剂的界面表面区域可以分别识别包含通过螺纹固定、焊接或粘接固定到轴向延伸头部的塑料元件的结构体。
各种固定方法也可以被组合。
在另一实施方式中，塑料元件和轴向延伸部构成一体的结构。这样的一体结构可以通过将包含轴向延伸部和塑料元件的塑料体作为整体部件注塑模制到轴承上来制造。这样的实施方式的优点在于，这在轴向延伸部和塑料元件之间提供了更高的接合强度。
根据本发明的结构体所包含的塑料部件上的轴向延伸部和轴承中的安装孔可以具有任何合适的形状。优选地，安装孔和轴向延伸部具有对应的形状。例如，轴向延伸部和安装孔都具有拥有类似的圆形横截面的圆锥形状或圆柱形状。
优选地，轴向延伸部具有拥有非圆形横截面的形状，并且安装孔具有拥有对应的非圆形形状的开口。适当地，非圆形横截面是多边形，例如三角形、四边形、五边形或六边形。横截面为非圆形的特别是多边形的优点在于，可以更好地防止轴承滑动环沿径向移动。
轴向延伸部可以适当地包含金属嵌件，以增强转轴。优选地，金属嵌件被塑料部件包胶模制。
在本发明的优选实施方式中，塑料元件包含一体化的防尘罩。这具有如下优点：需要被组装的部件甚至更少。
根据本发明的结构体中的轴承所包含的可旋转构件适当地是滑轮或齿轮。滑轮可以例如是可以与光滑带或绳组合使用的光滑滑轮或可以与带齿的带组合使用的带齿滑轮。齿轮适当地与链条组合。
根据本发明的结构体可以是适于被支撑在可旋转构件上的任何结构体(例如带轮车架)，或适于承载柔性运输装置的任何结构体(例如用于绳的滑轮或用于环形柔性驱动装置的张紧器)。
优选地，结构体是用于环形(endless)柔性驱动装置的张紧器。这样的张紧器的示例是用于车辆内燃机上的辅助驱动带或链条的张紧器。
塑料体和塑料元件可以由相同的塑料材料或不同的塑料材料构成。适当地，塑料体以及塑料元件由工程塑料制成。虽然塑料元件可以具有一定的弹性，使得其可以有效地用作卡扣配合型连接的部件，然而塑料优选具有足够的刚度，以防止塑料元件沿至少一个轴向从安装孔脱出。作为上述的工程塑料，可以使用任何合适的工程塑料。塑料优选根据强度、耐蠕变性和寿命来选择。如本领域技术人员所理解的，工程塑料包括聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)、聚砜树脂树脂、聚醚酰亚胺树脂(PEI)、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚酯树脂(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、双酚-A聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯共聚物、缩醛树脂以及聚酰胺或尼龙树脂。此外，可以使用其它材料，包括工程树脂共混物或工程树脂合金，其是工程树脂的混合物或工程树脂与通用树脂的混合物，即，聚(苯醚)-苯乙烯树脂合金。工程树脂与工程树脂的混合物的示例包括：聚对苯二甲酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯-聚酯碳酸酯、聚砜-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基化物-尼龙以及聚苯醚-尼龙。工程树脂与其它树脂的混合物的示例包括：聚砜-ABS、改性缩醛、改性尼龙、改性聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯-ABS、聚碳酸酯-苯乙烯马来酸酐以及聚苯醚-聚苯乙烯。
合适的塑料的示例包括半结晶的塑料，诸如尼龙6、尼龙66、尼龙4/6、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺和聚酰亚胺化合物、聚苯硫醚或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
优选地，塑料材料是经增强的材料，诸如玻璃纤维增强的聚酰胺塑料。并且，除了玻璃之外的其它材料，诸如芳香尼龙纤维或纳米颗粒，可以用于增强选定的塑料。

Claims (12)

1.一种结构体，包括a)包含安装表面的塑料体以及b)轴承，所述轴承包含可旋转构件和内构件，所述内构件包含安装在所述塑料体上的安装孔，所述结构体的特征在于：
所述塑料体包含轴向延伸部，所述轴向延伸部包含从所述安装表面伸出的轴向延伸头部；
所述轴向延伸部伸入所述安装孔中；以及
所述结构体包含塑料元件，所述塑料元件被固定到所述轴向延伸头部，从而将被安装的所述轴承保持在所述塑料体上。
2.如权利要求1所述的结构体，其中，所述塑料元件是所述安装孔的内衬。
3.如权利要求1所述的结构体，其中，所述安装孔具有两个开口端，所述塑料体位于所述安装孔的一个开口端，所述塑料元件是位于所述安装孔的另一开口端或其附近的辅助塑料元件。
4.如权利要求1所述的结构体，其中，所述塑料元件包含一体模制的防尘罩。
5.如权利要求1所述的结构体，其中，所述轴向延伸部具有拥有非圆形横截面的形状，且所述安装孔具有拥有对应的非圆形横截面的开口。
6.如权利要求1所述的结构体，其中，所述轴向延伸部包含金属嵌件。
7.如权利要求1所述的结构体，其中，所述塑料元件通过包含焊接部分、螺纹和/或胶粘剂的界面区域被固定到所述轴向延伸头部。
8.如权利要求1所述的结构体，其中，所述塑料元件与所述塑料体一体地模制。
9.如权利要求1所述的结构体，其中，所述轴向延伸部是轴或转轴，所述塑料元件形成所述塑料体与所述轴承之间的连接，从而防止所述塑料体和所述轴承之间的轴向和切向和/或径向移动。
10.如权利要求1所述的结构体，其中，所述轴向延伸部与所述安装孔滑动连接。
11.如权利要求1-10中任意一项所述的结构体，其中，所述轴向延伸部沿所述安装孔的长度滑动连接。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的结构体作为用于环形驱动装置的张紧器的用途。
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