CN105179485A - 具有温度补偿环的轴承圈、轴承,以及轴承圈的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有由弹性材料制成的温度补偿环(27)的轴承圈(22)。所述轴承圈(22)在轴承圈(22)的径向定向的侧面(20)上被硫化。

Description

具有温度补偿环的轴承圈、轴承,以及轴承圈的制造方法
技术领域
实施例涉及到具有温度补偿环的轴承圈、包括该轴承圈的轴承，以及轴承圈的制造方法。
背景技术
在许多应用中，轴承受到不同的温度条件影响。在一些情况下，轴承或轴承的组成部分被布置在构件上，该构件在温度变化中对轴承或轴承的组成部分表现不同。例如该构件在温度变化中可以不同地互相膨胀或变形。这可以能出现这种情况，例如滚动轴承被插入铝制壳体中。因此，在某些情况下在这种滚动轴承中，用于温度补偿的元件被安装在滚动轴承圈和壳体之间。
常规的滚动轴承，其外圈上具有一个凸缘。所述凸缘被布置在外圈外侧面的第一区域上，并具有大于外圈外侧面的第二区域的直径。作为用于温度补偿的元件，在一些现有的外圈中弹性环被设置在具有比凸缘小的直径的第二区域上。此外，弹性环例如被推套到外圈上。
弹性环通常具有非常高的热膨胀系数。当外圈和壳体不同程度地大幅膨胀时，弹性环应像这样大幅膨胀，至少在轴向方向上，使壳体和外圈之间没有间隙产生。这例如在温度升高或温度变化时发生。弹性环也应该补偿间隙增大，该间隙增大可能在例如工作温度下产生。
由于制造原因，常规的外圈在凸缘与具有较小直径的外圈的侧面的边界上常常具有一个底切槽。该底切槽可以形成为径向包围的凹槽。
当力施加到温度补偿环上，温度补偿环在一定意义上开始流动。这导致在一些情况下，弹性环的一部分流入穿孔槽。由此，温度补偿环的流入穿孔槽的这一部分体积不能用于间隙的补偿。为了防止这种情况，在一些现有的外圈中穿孔槽覆盖有钢板环。这往往导致必须使用和提供另外的构件。此外，进一步的装配步骤是必要的。温度补偿过程中的这些困难可能出现在所有可能的轴承及轴承圈中。
因此存在的需求在于，在简化轴承圈的安装和其可靠补偿相对于另一构件的间隙的能力之间更好地折衷。
发明内容
这种需求通过一种具有由弹性材料制成的温度补偿环的轴承圈满足，所述温度补偿环在轴承圈的在径向上定向的侧面上被硫化，其中，所述轴承圈具有径向环绕的凹槽，其中，所述温度补偿环在空载状态下形状配合地填充所述凹槽。这种需求还通过一种具有该轴承圈的轴承以及轴承圈的制造方法满足。
实施例涉及到具有由弹性材料制成的温度补偿环的轴承圈。该温度补偿环在轴承圈的在径向上定向的侧面上被硫化。通过该温度补偿环在轴承圈上被硫化，温度补偿环在一些实施方案中可以形状配合和/或材料接合(form-und/oderstoffschlüssig)地与轴承圈或其侧面连接。例如可以避免在轴承圈与温度补偿环之间产生空腔、空隙或间隙，温度补偿环或其物质当受到压力或力时流动进入其中。如有必要，温度补偿环的整个体积可以用于轴向间隙补偿。
温度补偿环可以至少部分地包含弹性体。由此，温度补偿环在一些实施例中可以保持其弹性特性和它的温度补偿能力。此外，温度补偿环可以在硫化方法中适于生产。具有温度补偿能力的元件，如温度补偿环，可以具有能力填充两个组件之间的空间，该空间如有必要随着温度升高而增大。为了这个目的，该构件可以是被预拉伸的和/或其自身随着温度升高也膨胀。
在一个表面上，例如，轴承环的侧面，硫化弹性材料可以与该表面例如形状配合和/或材料接合地连接。该材料可任选地是液体地浇铸在该表面上或者以任何其他方式进行成型。
在一些进一步的实施方案中，所述轴承圈在侧面上具有第一区域和第二区域。所述第二区域具有的直径大于所述第一区域。从而在第一区域和第二区域之间形成了在轴向上定向的端面。温度补偿环以其环形端面位于所述两个区域之间的端面上。在一些实施方案中，温度补偿环另一轴向的环形端面对准壳体内的挡块或轴上的挡块。该环形端面可能例如在轴向方向上彼此相反地被设置。如果轴和/或所述壳体不同程度地向轴承圈膨胀，在轴承圈的轴向端面与轴或壳体的挡块之间产生轴向间隙。在一些实施例中，温度补偿环可以通过自身膨胀补偿该间隙，并可能防止构件之间产生空腔。
温度补偿环可以例如具有矩形横截面。在一些实施例中，温度补偿环可以在空载状态(unbelastetenZustand)下，与轴承圈和/或相邻构件包括尽可能多的共同接触面。从而避免温度补偿环与相邻构件之间的空腔的产生。
由于生产技术的原因，在一些实施方案中，轴承圈在所述第一区域和所述第二区域之间的边界上具有径向环绕的凹槽或底切槽。温度补偿环在侧面上被硫化，所述温度补偿环或其弹性材料也可以在空载状态下形状配合地填充凹槽。因为凹槽已经充满了温度补偿环或温度补偿环的材料，温度补偿环可以不再在凹槽中变形。温度补偿环的横截面形状可以具有径向环绕的凸起，其符合轴承圈的凹槽的负象(Negativabdruck)。
在其他几个的实施方案中，轴承圈是外圈。在这种情况下，所述侧面沿径向向外。外圈可任选地安装在一个壳体中。在许多情况下，例如温度变化时，壳体和外圈之间将产生一个间隙。温度补偿环可以在这种情况下如果有必要就会膨胀并补偿了间隙。
该轴承圈也可选择得形成为内环，其被安装在一轴上。于是所述侧面被设置在温度补偿环上径向向内对准。内圈上的温度补偿环于是可以在适当情况下补偿内圈与轴的挡块之间的间隙。
其他实施方式涉及具有根据实施例中的至少一个的轴承圈的轴承。所述轴承可以是滑动轴承或滚动轴承。因此，在不同类型的轴承中，轴承构件的不同特性被补偿到相反的构件，其中，所述轴承部件被安装。
实施例还涉及一种用于制造轴承环的方法。在该方法中，弹性材料构成的温度补偿环在轴承圈的一个侧面上被硫化。由此，在一些实施例中温度补偿环与轴承圈或其侧面形状配合和/或材料接合地连接。在一些实施方案中可以避免在轴承圈与温度补偿环之间产生间隙、空隙或空间。因此，温度补偿环的整个体积可以用于轴承圈与到其所安装的构件之间的轴向间隙补偿。
为实现温度补偿环的硫化，在很多情况下需要提供液体材料，例如橡胶或弹性体。温度补偿环在一些实施方式中由液体材料直接在轴承圈上形成，以使温度补偿环形状配合和/或材料接合地黏附在轴承圈的侧面上。随后，可以将液体材料干燥或固化。
为了防止温度补偿环的弹性材料在硫化或形成中快速冷却从而固化，在一些实施例中轴承圈在硫化时进行回火。轴承圈或轴承圈的一部分(温度补偿环被布置在其上)例如被加热。
在一些实施方案中，为形成温度补偿环在轴承圈上设置模具。液体材料被置入所述模具中。例如本身不位于轴承圈上的温度补偿环的界面在模具中成型。这样可以通过简单的方式确定温度补偿环形状或尺寸。在一些实施方案中，该模具可能没有完全密封或闭合地设置在轴承圈或其侧面上。这可能导致模具和轴承圈之间的液体材料流出，以及轴承圈的没有提供温度补偿圈的其他区域覆盖有一层液体材料。这些区域有可能构成与其他部件接触的安装面。因此，在一些实施例中，所述材料在温度补偿环之外的区域中从侧面上被除去。如，该材料可以仍是液体、已经冻结或已经干燥。
下面参照附图中所示的示例性实施例描述其他有利实施例，但本发明不限于实施方案当中。
附图说明
附图示意性地示出以下视图。
图1a示出一个具有传统的轴承圈的轴承的示意性剖视图；
图1b示出一个具有另一种传统的轴承圈的轴承的示意性剖视图；
图2示出一个具有根据实施例的轴承圈的轴承的示意性剖视图；以及
图3示出了根据实施例的轴承圈的制造方法的示意图。
具体实施方式
在下文对附图描述中，相同的附图标记表示相同或类似的组件。此外还使用汇总附图标记表示在实施例或附体中出现多次、但一个或多个特征被共同描述的组件及对象。使用相同或汇总的附图标记表示的组件或单个对象具有相同的一个、多个或全部特征，例如，其尺寸，但也可能被设计成不同的，除非另有明确或含蓄的说明给出。
图1a示出一个具有传统的轴承圈作为外圈2的圆锥滚动轴承1的示意性剖视图；
圆锥滚动轴承1还包括内圈4。外圈2和内圈4之间引入多个圆锥滚子，其中一个圆锥滚子5被示出。外圈2具有凸缘6。这用于将圆锥滚动轴承1定位在轴向方向上。
圆锥滚动轴承1是一个传统的带温度补偿的圆锥滚动轴承。在轴向上，邻近凸缘6布置一个弹性环作为温度补偿环7。温度补偿环7具有一个矩形横截面。此外，温度补偿环7具有很高的热膨胀系数。例如，温度补偿环7可包括材料氟橡胶(FKM)或氢化丁腈橡胶(HNBR)。此外，温度补偿环7可以由任何其他具有高热膨胀系数的弹性材料或弹性体而形成的。
外圈2设置在壳体3中。壳体3是变速器的铝制外壳。在此，两个锥形滚动轴承，其中图1只示出一个，例如以X布局被安装。由于外圈2和壳体3的不同材料，一些工作温度可能导致间隙增大。这应该由温度补偿环7来补偿。但是应当防止外圈2和壳体3之间在轴向方向M上产生间隙。
在凸缘6与具有比凸缘6更小的半径的外圈直径8之间存在作为穿孔槽或底切槽的凹槽9。凹槽9按制造要求生产。凹槽9被构造为沿径向环绕。温度补偿环7的材料在某些情况下可以像流体一样。当向温度补偿环7施加压力或动力，温度补偿环7材料的至少一部分位移至凹槽9。这可以例如通过在温度上升并伴随体积膨胀发生。通过凹槽9被温度补偿环7的一部分“填充”则失去了由温度补偿环7引起的轴向间隙补偿的一部分。
图1b示出具有另一种传统的轴承圈作为外圈2的圆锥滚动轴承1的示意性剖视图。
为了防止温度补偿环7的一部分流入凹槽9且由于轴向间隙补偿而失去，在图1b的传统的外圈2中，凹槽9被板环10覆盖。
这种传统的解决方案意味着必须安装板环10和温度补偿环7。因此有两个必要的构件。因此安装时间和圆锥滚动轴承1的材料成本增加。此外，温度补偿环7在轴向方向上被缩短到板环10的宽度。因此，用于轴向间隙补偿的温度补偿环7的特性可能恶化，因为它包括更少的材料。板环10并不旨在补偿外圈2和壳体3的不均匀变形。
图2示出一个具有根据实施例的外圈作为轴承圈22的轴承21的示意性剖视图。
该轴承21包括内圈24。轴承圈22和内圈24之间多个圆锥滚子被导引，其中一个圆锥滚子25被示出。轴承21也被构造为基本上类似圆锥滚动轴承1，但不同之在于轴承圈22。在图2中所示的轴承圈22具有弹性材料构成的温度补偿环27，其在轴承圈22的在径向方向上定向的侧面20上被硫化。
轴承21如图1的圆锥滚动轴承1一样被布置在壳体23内。壳体23具有带内径的第一区域32，其对应于带外径的第一区域28。此外，壳体23具有带内径的第二区域33，其对应于带外径的第二区域26。在轴向方向上壳体23的第二区域33比轴承圈22的第二区域26具有一个更大的尺寸。侧面20沿径向向外。因此在安装状态下，壳体23和轴承圈22之间出现一个空间，该空间由温度补偿环27充满。
温度补偿环27具有大致矩形截面作为主截面。温度补偿环可以例如还具有任何其它横截面形状。该横截面例如可以被构造为椭圆形、正方形、圆形等。在其他的实施例中，温度补偿环具有形状其被构造为，与邻近的构件产生尽可能最大的接触面。
从主截面或矩形截面看，径向包围的凸起30突出，其延伸进入凹槽29。槽29被构造为类似于凹槽9。凸起30因此具有如凹槽29的负象(Negativabdruck)的形状。凸起30在温度补偿环27的仍为液体的材料的硫化过程中渗入凹槽29而形成。在温度补偿环27的制造过程中，其或者其仍为液体的材料，形状配合和/或材料接合地与侧面20连接，并因此也与凹槽29的一个表面连接。此外，温度补偿环27还与形状配合和/或材料接合地与一个在轴向方向上定向的端面34连接，其在第一区域28和第二区域26之间形成。这种与表面的连接可以是，例如没有其它填料、粘合剂或其它材料。换句话说，温度补偿环可以例如直接在外圈的侧面上必要时不含粘合剂地进行固定。
温度补偿环27具有非常高的热膨胀系数。例如，温度补偿环27可包括材料氟橡胶(FKM)或氢化丁腈橡胶(HNBR)，含氟弹性体(例如，制造商名称“维通”的氟橡胶)或弹性体。温度补偿环27可以由例如具有高的热膨胀系数的任何其他弹性材料形成。
在轴向方向上温度补偿环27具有比温度补偿环7更大的尺寸。这是可能的，因为在根据本实施例的轴承圈22，板环不是必须被引入以覆盖凹槽29。温度补偿环27在空载状态也延伸到凹槽29中。由此当温度补偿环27受到压力，没有材料被丢失在凹槽29中。例如，温度补偿环27的材料具有耐热性高达150℃。在其他实施例中它也可以不断地通过高添加剂的变速器油被形成。
为实现温度补偿环27的硫化，在许多情况下采用一种未示出的形状。该形状为，例如具有一个边界表面，在温度补偿环27的环形端面35形成的。该环形端面35在温度补偿环27的轴向方向定向，且位于轴向方向上相对于端面34处。此外，该形状限制为朝向温度补偿环27的环形壳体表面36的径向方向。如果必要的话，该形状也可以表现为仍是液体的材料的流入和流出，其形成后来的温度补偿环27。
在许多情况下，该形状可能难以最终定位于接近侧面20和/或轴承圈22的端面34。因此，可能发生，第一区域28和第二区域26的表面也被温度补偿环27的液体材料所覆盖。这有可能仅是一个非常薄的层。因为区域28和26被用来将轴承圈22固定在壳体23中，在某些情况下必须在温度补偿环27在轴承环22上硫化后，讲这些材料从这些表面上除去。对此，该材料可以例如在固化或干燥状态被刮去。
图3示出了根据实施例的轴承圈的制造方法40的示意图。
如图3中所示，该方法40包括工序41，在其中温度补偿环的弹性材料在轴承圈的侧面上被硫化。
因此该温度补偿环可能既与第二区域齐平，也与轴承圈的凸缘齐平。这可避免或至少减少了在温度补偿环和轴承圈表面之间形成的空腔，在该空腔内轴承圈的材料被排入。
在一些实施方案中，该方法使温度补偿环作为弹性环直接在外圈上被硫化。从而凹槽或穿孔槽在硫化时也被填充有弹性体材料。板环和凸缘或端面34的磨削可被省略。
如至少一个实施例所述的轴承圈或轴承可用于所有可能的应用中，而不是仅仅如上文所述用于带铝制壳体的齿轮箱上。例如根据至少一个实施例的轴承圈或外圈可用于任何轴承中。此外轴承圈或外圈可用于滚动轴承上，起轴向力作用。如果必要的话，该轴承圈可用于各种可能的轴承上，例如机床、机械、车辆等。
在上述说明书、权利要求和附图中公开的实施例和它们的单独的特征对于以不同结构方式实现实施例是重要的并且以该方式实现。
附图标记列表
1圆锥滚动轴承
2外圈
3壳体
4内圈
5圆锥滚子
6凸缘
7温度补偿环
8外圈套
9凹槽
10板环
20外侧面
21轴承
22轴承圈
23壳体
24内圈
25圆锥滚子
26外圈
27温度补偿环
28第一区域
29凹槽
30凸起
31轴向端部
32第一区域
33第二区域
34端面
35环形端面
36环形侧面
40方法
41硫化
M轴向

Claims (10)

1.一种具有由弹性材料制成的温度补偿环(27)的轴承圈(22)，所述温度补偿环(27)在轴承圈的在径向上定向的侧面(20)上被硫化，其特征在于，所述轴承圈具有径向环绕的凹槽(29)，其中，所述温度补偿环(27)在空载状态下形状配合地填充所述凹槽(29)。
2.根据权利要求1的轴承圈(22)，其中温度补偿环(27)包含弹性体。
3.根据前述任一项所述的轴承圈(22)，还包括在所述侧面(20)上的第一区域(28)和第二区域(26)，其中第二区域(26)具有比所述第一区域(28)更大的直径，其中温度补偿环(27)位于在第一区域(28)和第二区域(26)之间的在轴向上定向的端面(34)上。
4.根据权利要求4所述的轴承圈(22)，其中所述凹槽(29)设置在所述第一区域(28)和所述第二区域(26)的边界上。
5.根据前述任一项所述的轴承圈(22)，其中轴承圈(22)是外圈，并且侧面(20)沿径向向外定向。
6.一种具有根据前述任一项所述的轴承圈(22)的轴承(21)。
7.一种轴承圈(22)的制造方法(40)，包括：
在轴承圈(22)上硫化(41)由弹性材料制成的温度补偿环(27)，以使温度补偿环(27)的仍为液体的材料渗入轴承圈(22)的凹槽中。
8.根据权利要求7所述的方法(40)，进一步包括：加热所述轴承圈(22)，用于温度补偿环(27)的硫化。
9.根据权利要求7或8所述的方法(40)，进一步包括：在轴承圈(22)上放置一模具，并且在所述模具中引入弹性的液体的材料，用于温度补偿环(27)的硫化(41)。
10.根据权利要求7至9任一项所述的方法(40)，包括：在温度补偿环(27)之外的区域中从所述侧面(20)上除去所述材料。
CN201510409660.XA 2014-04-28 2015-04-28 具有温度补偿环的轴承圈、轴承,以及轴承圈的制造方法 Pending CN105179485A (zh)

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