CN104870845B - 滚动轴承装置和用于制造滚动轴承的方法 - Google Patents

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Abstract

在一种用于制造具有法兰的滚动轴承的方法中，首先提供具有至少一个设置在轴承圈的圆周上的、沿圆周延伸的槽(14)的滚动轴承的轴承圈(6)和法兰(4)，所述法兰具有至少一个用于与轴承圈在法兰的径向内端或外端相连的法兰部段(12)。该法兰部段在径向(16)上与槽邻接地布置，并且相对轴承圈固定。法兰的材料在法兰部段中这样变形，使得通过变形法兰的材料被挤压并且法兰部段至少部分地移动至槽中。

Description

滚动轴承装置和用于制造滚动轴承的方法
本发明的实施例涉及的是具有固持法兰的滚动轴承装置以及用于制造滚动轴承的方法。
在一些应用中，滚动轴承沿轴向固定在壳体中或者其他结构上。为此至少一个轴承圈常常配备坚固的法兰。也就是说，轴承内圈或轴承外圈具有法兰或者与法兰相连，其中，所涉及的轴承圈和法兰由一个零件、亦即一体式地例如作为锻造件制成。此外已知其他实施可能性用于将法兰固定在轴承圈上。例如常常设置轴承座，也就是具有法兰的轴承箱，其中滚动轴承或滚动轴承的轴承圈与轴承箱摩擦配合、材料接合和/或形状配合地相连。在这里形状配合意味着，连接(其阻止相互连接的部件沿至少一个连接方向的相对运动)由此被引起，即用于连接的部件的几何形状这样选择，使得它们在优选垂直于连接方向的方向上重叠，用于这样阻止沿连接方向的运动。摩擦配合在这里意味着，连接(其阻止相互连接的部件沿至少一个连接方向的相对运动)通过在部件之间垂直于连接方向作用的力引起，所述力例如导致提高内聚力或附着力。摩擦配合尤其这样长时间地存在，如在部件之间的由静摩擦引起的力不会被超过。材料结合在这里意味着，连接(其阻止相互连接的部件沿至少一个连接方向的相对运动)通过原子力或分子力产生。其中相连的部件的材料的混合至少部分地在界限面上进行。这并非仅能在相连的部件的材料之间进行。相反附加地引起或支持混合的材料部件、例如可以以粘结剂或焊条的材料的形式存在，因此在边界面上多重材料以微观尺度相互混合。
已知的可行方案之一是，将轴承圈或滚动轴承与轴承箱通过塑料注塑包封进行形状配合连接连接。当前所用的方法都非常耗费时间和成本，因为这使所用构件需要高耗费的加工，例如在一体式构件情况中轴承圈的锻造或者轴承座的切削加工。
因此存在这种需求，提供一种方法，借助该方法可以廉价和高效地制造具有用于轴向固定滚轴轴承的法兰的轴承圈或滚动轴承。
本发明的实施例实现了该方法，即在轴承圈、例如在轴承内圈或轴承外圈上产生在轴承圈的圆周上设置的、沿圆周延伸的槽，在制造方法的过程中通过预成型的法兰的材料挤压而将用于与轴承圈连接的法兰部段置入所述槽中。所述方法包括：提供具有至少一个设置在轴承圈的圆周上的、沿圆周延伸的槽的滚动轴承的轴承圈，提供法兰，所述法兰具有至少一个用于在法兰的径向内端上与轴承圈相连的法兰部段和孔周围的部分，在横截面中观察法兰时，孔周围的部分包括第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面，孔在第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面之间延伸，其中，法兰部段包括远离法兰的第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面延伸的突起，所述突起参照径向方向完全设置在法兰的径向内部表面和径向外部表面之间，使得径向内部表面的第一轴向端部与第一轴向相对的、径向地延伸的表面参照径向方向齐平，并且径向内部表面的第二轴向端部与第二轴向相对的、径向地延伸的表面参照径向方向齐平；将所述法兰部段布置成在径向上与槽邻接，并且将法兰相对轴承圈固定；使法兰的材料在法兰部段中这样变形，使得法兰的材料通过变形被挤压并且法兰部段至少部分地移动至槽中；并且借助硬化的浇铸材料形成连接区域的周围区域，在该连接区域中法兰部段延伸到槽中，而法兰被冲模变形。按照本发明的滚动轴承装置包括：具有至少一个设置在轴承圈的圆周上的、沿圆周延伸的槽的轴承圈；在径向上与轴承圈邻接的法兰，其具有至少一个在连接区域中沿径向至少部分地延伸到槽中的法兰部段，使得法兰部段的径向内部的表面不与槽的底部表面接触，所述法兰是一体式的环形构件，由此使得法兰不具有径向地延伸的接缝，其中，法兰部段的设置在槽内的部分具有矩形的横截面；和在连接区域中硬化的填充材料，硬化的填充材料至少部分地布置在槽的底部表面和法兰部段的径向内部的表面之间。
所述法兰尤其这样预成型，即根据法兰是否与轴承内圈或轴承外圈相连，法兰在其法兰的径向内端或径向外端具有用于与轴承圈相连的法兰部段。在滚动轴承或滚动轴承装置的制造过程中，被提供的法兰这样相对轴承圈定向，使得法兰沿径向与槽邻接，也就是位于槽内或槽外。
接下来法兰和轴承圈相互固定，对此法兰在法兰部段中这样变形，使得通过变形法兰的材料被挤压并且法兰的法兰部段至少部分地移动到槽中。也就是说，在制造过程中通过施加力这样挤压法兰的材料，使得材料移动到槽中，用于在那通过形状配合阻止法兰在变形之后沿轴向相对轴承圈移动。因此通过在轴承圈中制造简单的槽以及通过用于法兰的板材的合适的冷变形，并借助一个额外的单独冷变形步骤、通过廉价的方式方法提供法兰与轴承圈的连接，而不需要高耗费的切削工艺或锻造工艺。按照一些实施例，连接区域、亦即在突起变形之后或在材料挤压之后所述法兰延伸到槽中的那个区域，借助浇注材料或填充材料浇注，所述浇注材料一方面导致连接的附加的稳定，并且另一方面可以阻止法兰的材料的可能的弹性的回复变形，这种回复变形可能导致法兰部段至少部分地又从槽中移出。
按照一些实施例，法兰还在法兰部段内部具有沿轴向从法兰的表面延伸出来的突起，用于变形和挤压材料的力作用在该突起上。
按照一些优选的实施例法兰部段的变形在注塑过程中进行，也就是轴承圈和法兰被保持在注塑模具或工具中的时候。在此轴承圈首先相对法兰借助自身闭合的注塑模具被固定而不用附加的方法步骤。在该固定位置中，在预制成的法兰中的法兰部段的材料例如突起借助相对注塑模具的分模可移动的冲模或一个或多个相对注塑模具可移动的冲模变形。按照一些优选的实施例，在冲模仍施加力的过程中浇注材料被喷注到注塑模具中，使得例如可能的弹性回复变形在冲模抬起之后通过被喷注的和硬化的注塑体抑制。按照一些优选的实施例，冲模或者冲模和注塑模具在浇注材料完全硬化之后再打开。
按照本发明的一些实施例，所述槽这样提供，使得其沿整个圆周环绕，使得在制造过程中可以取消法兰或用于连接的相对槽的法兰部段的精确校准。
按照本发明的一些实施例，轴承圈和法兰分别由金属材料构成。
法兰部段、其用于沿轴向的形状配合连接并且在法兰的材料变形之后至少部分地延伸到槽中、在此可以具有任意的形状和几何。例如多个在圆周上均匀分布的舌形体可以沿径向向内或向外延伸，它们的外端通过变形被挤压到槽中，或者完整的径向环绕的法兰部段通过材料的挤压被压入槽中。对于这种连接任意的几何形状是可行的。
换句话说，按照本发明的一些实施例，具有简单的槽的轴承或轴承圈被制造，以及视尺寸大小与之相配的法兰被制造，该法兰例如通过单纯的冲压和变形技术被预制造。所述两个零件被置于注塑模具中。在模具闭合时，轴承圈和法兰相互固定。法兰的板件的特殊的法兰部段、例如其突起(其被支承在注塑模具的一侧)这样弹性和/或塑性地变形，使得预成型轮廓或法兰的法兰部段至少部分地形状配合地啮合到轴承圈的槽中。在这种预紧力下或在非弹性的变形之后，然后在产生的自由空间中喷注填充材料，例如塑料。在此咬合、亦即法兰部段和槽的形状配合在一定程度上永久保持，使得在随后的注塑材料硬化之后、也在注塑模具或模具分离运动之后所述形状配合也保持存在。
应该理解的是，除了塑料也可以使用其他的填充材料或注塑材料，用于稳定所述连接。为此优选使用注塑工艺，但是也可以考虑所有其他已知的成型工艺，例如压制工艺。
按照一些实施例，填充材料的一部分尤其部分地延伸到槽中，因此可以实现在槽中或在槽和法兰之间的咬合，这有利于在轴承圈和法兰之间的连接或形状配合的更好的轴向固定。
通过这种方法可行的是，标准化的滚动轴承或轴承环以廉价的方式方法配备法兰任意的几何形状，这例如在组装系统的范畴中被用于以简单的方式方法实现任意的应用。在此例如避免否则会需要的环槽磨削。
此外轴承圈中的槽不需要紧密的配合，也就是说法兰的材料厚度以及槽的厚度不需要满足对配合的一般性需求，因为通过围绕喷注工艺或浇注材料可以实现公差补偿。对于所述方法由板件构成的简单的法兰可以被使用，其通过传统的变形、冲压或弯折处理制造。如按照一些实施例，若使用注塑工具或注塑模具来产生法兰和轴承圈之间的形状配合，则不需要附加的装配步骤。在法兰和轴承或滚动轴承之间的轴向力可以不受老化影响地被承受，这例如与制造方法相对比，其中所述连接通过将轴承圈环绕喷注到轴承座中进行，寿命明显被改善。通过制造方法可以在两个方向上承受轴向力，因为两个金属材料的咬合可以在两个轴向上作用。此外，法兰的用于由技术构成的法兰的螺栓固定的支承面导致了轴承装置的几何形状的更好的确定(相对可对比照的具有塑料轴承座的几何形状，其通过纯粹的注塑制成)，因为在滚动轴承或滚动轴承装置制造之后不再设置塑料，即使其被螺栓的力加载。
以下参照附图进一步阐述本发明的优选的实施例。在附图中：
图1示出剖切向心球轴承以及剖切在制造过程中要与向心球轴承连接的法兰的剖视图；
图2示出在方法过程中的图1的剖视图，其中材料已经被挤压到槽中；
图3示出即通过按照本发明的方法的实施例制造的具有法兰的滚动轴承装置；
图4示出制造按照本发明的一些实施例的滚动轴承装置所需的预制部件；
图5示出用在制造方法中的法兰的实施例；
图6示出法兰的另一实施例；
图7以示意方框图示出用于制造滚动轴承的方法的实施例；和
图8a、b示出剖切向心球轴承以及剖切在制造过程中要与向心球轴承连接的法兰的剖视图。
图1示出剖切球轴承2以及剖切与球轴承2配合的法兰4的剖视图，该法兰通过按照本发明的制造方法的实施例与球轴承2或与其轴承外圈6相连。其中应该这样理解，尽管在图1所示的实施例中法兰4与轴承外圈6相连，但相似的法兰也可以与轴承内圈相连。
以下结合图1和图2说明制造方法，其中法兰4和轴承外圈6之间的连接在注塑模具中制造，该注塑模具由第一注塑分模8a和第二注塑分模8b构成。注塑分模8b具有附加的相对其可移动的冲模10，在制造方法中借助其可以将法兰部段12挤压到槽14中，该法兰部段沿径向16与轴承外圈6中的槽14对置。为此目的法兰4在其在图1所示的预制形状中具有内径，该内径比轴承外圈6的外直径略大，因此法兰4和轴承外圈6可以这样定位，使得槽14和法兰部段12径向上相互对置。为了将法兰或法兰部段12的材料挤压到槽14的区域中，则法兰还在与法兰部段12径向邻接的位置上具有一个或多个从法兰4的此外主要为平坦的形状上沿轴向18突出的突起20或造型。
在制造方法的进一步说明之前需要注意的是，显然按照本发明的其他实施例的滚动轴承的任意其他类型可以配备法兰。此外应该理解的是，未预装配的轴承的轴承圈也可以通过使用该方法的其他实施例配备法兰，因此轴承自身在后续工艺步骤中才被完成预装配。
图2示出法兰部段12的材料与轴承外圈6的材料的咬合如何被制造，亦即法兰部段12的材料如何被挤压到槽14中。为此目的，法兰4首先相对轴承外圈6固定或定位。这通过两个注塑分模8a和8b的合拢进行，它们沿轴向夹紧法兰4。此外在该实施例中突起20在法兰的法兰部段12内部这样变形，使得通过突起20的变形使法兰的材料被挤压，并且法兰部段12至少部分地移动至槽14中。也就是说，通过法兰4的弹性和/或塑性变形并且通过在突起20上施加力，则法兰4这样变形，使得法兰部段12移动到槽14中，用于将法兰4相对轴承外圈6沿两个轴向方向固定。
尽管在法兰4非弹性变形的情况中可以制造没有浇注材料的连接，然而在当前结合图1至3所示的制造方法中、附加地在图2所示的布局中也可以向法兰4和两个注塑分模8a和8b之间的空腔中加入填充材料，因此在填充材料22硬化之后形成图3所示的布局或滚动轴承装置，其中在连接区域中(其中法兰部段12延伸到槽14中)设置硬化的填充材料22，其例如可以阻止突起20的弹性的复位变形并且因此稳定法兰4和轴承环6之间的连接。此外，通过法兰4和轴承外圈6之间材料接合的连接，填充材料22进一步稳定所述连接。按照优选的实施例填充材料22也可以与槽14咬合，因此如图3所示其部分地包围槽14中法兰4，这导致了法兰4的定心并且导致连接的稳定性。
对于如图2所示的突起20的变形还需说明的是，其要么如前所述这样进行，即首先两个注塑分模8a和8b相互挤压，然后冲模10相对第二注塑分模8b移动，要么这样进行，注塑分模8b和冲模10一起运动。
图4以没有注塑模具的视图再次示出用于提高清楚性的上述部件或构件，因此单独的部件更清楚的可见。
图5和6显示了法兰4的两个不同的实施例，它们按照本发明的方法的实施例与滚动轴承相连。在此如附图直接可见的是，法兰的基础形状完全自由地确定并且与个别情况相适配。因此例如图5示出法兰，其中法兰部段12和所属的突起20没有完全围绕中央孔环绕。相反设置四个相互等间隔的法兰部段12和突起20，突起以舌的形状径向向内地延伸。在法兰4与轴承外圈相连之后，法兰通过固定孔26a至26d沿轴向与壳体件相连，因此轴承相对壳体件固定。固定孔的布局在此可以与各种几何情况和所需的强度任意地适配。因此例如图6示出一种具有取代4个、而是8个固定孔的实施例。为了改善清楚性，在图5中再次以虚线示出轴承外圈6的直径28，其略微地小于法兰或法兰部段的内径30，所述法兰部段在成功的制造方法之后延伸到槽中。
图6示出用于与轴承外圈相连的法兰4的备选的形式，其中法兰部段在径向上完整地并且没有间断地延伸，其中沿着完整环绕的槽14的整个圆周、材料被挤入槽中，这可以导致特别稳定的连接。在此需要注意的是，虽然结合实施例讨论了在轴承外圈中槽(其完整地和没有间断地延伸)，但是也可以在使用图5所示的法兰的实施例时不用必须进行法兰相对轴承外圈6沿周向的相对校准，按照备选实施例槽可以是间断的，因此沿着圆周可以设置多个均匀间距的槽部段，用于例如支持图5的法兰。
概括地说制造方法或进而产生的轴承装置的特征在于，提供具有槽14的轴承外圈6以及具有固定元件或法兰部段12的法兰4，其中—在法兰在轴承外圈上制成的情况中—法兰的孔的内径优选大于轴承的外圈。法兰4推套到外圈6上并且处于一个位置上，其中槽14和突起20相互径向对置、固定或校准。
第一注塑分模8a容纳轴承外圈6并且此外构成法兰4的支承面。第二注塑分模8b包含压制件10，其可以在模具中轴向移动。第二注塑半件8b此外在轴承外圈的另外一面上移动并且夹紧法兰4。在注塑分模8a和8b相遇时并且因此法兰4被轴向夹紧时，其也是轴向固定的。在夹紧时产生用于塑料注塑的空穴。压制工具或冲模10移动并且压在法兰部段内的材料上。所述材料被挤压并且移动到外圈6的槽14中，因此构成咬合，其将法兰4相对轴承外圈6轴向固定。之后将塑料喷注到空穴中，其中压制工具10继续在突起20上保持轴向力。在填充材料完全冷却或硬化后，注塑分模8a和8b打开，法兰4与轴承的连接完成。在此，具有固定元件的法兰的设计或几何形状被任意选择，取决于期望的应用。突起的形状和数量或法兰部段12的形状尤其是可变的。例如其可以提供凸齿、凸缘、浮凸或其他元件。按照优选的实施例，法兰在环绕喷注的区域中尽可能构成咬合，其由塑料填充，这可以引起在塑料和板之间的连接的更好的轴向固定。环绕喷注体的精确设计或精确形状根据轴承、槽和法兰的形状可以是任意的、按照具体需要而选择的。
图7再次以示意形式示出按照本发明的方法的实施例的流程图。在第一准备步骤32中提供具有至少一个设置在轴承圈的圆周上的、沿圆周延伸的槽的滚动轴承的轴承圈。在第二准备步骤34中提供具有至少一个用于将轴承与法兰的径向内端或外端相连的法兰部段的法兰。
在校准步骤36中，法兰部段连同法兰在径向上与槽邻接地布置并且法兰相对轴承圈固定。在最后的变形步骤38中，法兰的材料在法兰部段内这样变形，使得通过突起的变形挤压法兰的材料并且法兰部段至少部分地向槽中移动。
之前已述的连接区域的周围的浇注(注型)的可选步骤和可能的其他步骤在此出于清楚性的原因不再重复描述。
图8a和8b仅出于完整性的原因显示了剖切向心球轴承以及剖切与向心球轴承相连的法兰的剖视图(在按照方法的另一个实施例的制造过程中)。按照这种实施例法兰4在其法兰部段12中没有突起，因此可以使用平的、可能通过简单的冲压过程预制的法兰，其特别廉价地被预先制造。因为用于制造滚动轴承的其他步骤与结合图1至图6的实施例所讨论的步骤相对应，所以在此取消对它们再次详细的讨论。
虽然如图8b所示法兰4的材料在槽14中的咬合的特殊形状不同于图1至4所示的实施例的那些形状，但是图8a和8b所示的实施例通过同样简单的方式方法提供了一种具有相同积极属性的滚动轴承装置。
概括地讲通过本发明的实施例通过特别有效和廉价的方式方法提供了一种具有法兰的轴承。由此在组件系统的范畴中还可以通过特别大的灵活性，以便服务于多种可能的应用情况，而不必高耗费地制造新的工具。
附图标记清单
2 球轴承
4 法兰
6 轴承外圈
8a，b 注塑分模
10 冲模
12 法兰部段
14 槽
16 径向
18 轴向
20 突起
22 填充材料
24 连接区域
26a-d 固定孔
28 轴承外圈的直径
30 法兰直径

Claims (7)

1.一种滚动轴承装置，包括：
具有至少一个设置在轴承圈的圆周上的、沿圆周延伸的槽(14)的轴承圈(6)；
在径向(16)上与轴承圈(6)邻接的法兰(4)，其具有至少一个在连接区域中沿径向(16)至少部分地延伸到槽(14)中的法兰部段(12)，使得法兰部段的径向内部的表面不与槽的底部表面接触，所述法兰是一体式的环形构件，由此使得法兰不具有径向地延伸的接缝，其中，法兰部段的设置在槽内的部分具有矩形的横截面；和
在连接区域中硬化的填充材料(22)，硬化的填充材料至少部分地布置在槽的底部表面和法兰部段的径向内部的表面之间。
2.按照权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，所述硬化的填充材料(22)至少与邻接槽(14)的法兰部段(12)和法兰(4)的邻接槽的区域形状配合或材料接合地相连。
3.按照权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，所述槽(14)完整地沿圆周环绕。
4.一种用于制造滚动轴承的方法，所述滚动轴承具有法兰，所述方法包括：
提供具有至少一个设置在轴承圈(6)的圆周上的、沿圆周延伸的槽(14)的滚动轴承的轴承圈(6)，
提供法兰(4)，所述法兰具有至少一个用于在法兰的径向内端上与轴承圈(6)相连的法兰部段(12)和孔周围的部分，在横截面中观察法兰时，孔周围的部分包括第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面，孔在第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面之间延伸，其中，法兰部段包括远离法兰的第一和第二轴向相对的、径向地延伸的表面延伸的突起，所述突起参照径向方向完全设置在法兰的径向内部表面和径向外部表面之间，使得径向内部表面的第一轴向端部与第一轴向相对的、径向地延伸的表面参照径向方向齐平，并且径向内部表面的第二轴向端部与第二轴向相对的、径向地延伸的表面参照径向方向齐平；
将所述法兰部段(12)布置成在径向(16)上与槽邻接，并且将法兰(4)相对轴承圈(6)固定；
使法兰(4)的材料在法兰部段(12)中这样变形，使得法兰的材料通过变形被挤压并且法兰部段(12)至少部分地移动至槽(14)中；并且
借助硬化的浇铸材料(22)形成连接区域的周围区域，在该连接区域中法兰部段(12)延伸到槽(14)中，而法兰被冲模(10)变形。
5.按照权利要求4所述的方法，其中，所述突起在变形过程中被变形。
6.按照权利要求4或5所述的方法，其中，法兰(4)相对轴承圈(6)借助闭合的模具(8a，b)固定。
7.按照权利要求6所述的方法，其中，法兰(4)被相对模具的基础模具(8b)移动的冲模(10)变形。
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