CN106438945B - 皮带轮装置制造方法、皮带轮装置及装有皮带轮的发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于张力辊或传动部件辊的皮带轮装置(1)的制造方法，所述皮带轮装置(1)包括一个皮带轮(2)，至少两个滚动轴承(6、10)和一个轴套(14)，通过在滚动轴承(6、10)上注塑材料以形成所述皮带轮(2)之前，滚动轴承(6、10)相邻的安装在所述轴套(14)上。

Description

皮带轮装置制造方法、皮带轮装置及装有皮带轮的发动机
技术领域
本发明涉及一种皮带轮装置的制造方法，该皮带轮装置用于张力辊(tensionroller)或设计上与传动部件相配合的辊(roller)，所述传动部件，例如，可以是机动车内燃机中的凸轮带或链等。本发明还涉及安装有该皮带轮装置的发动机。
背景技术
这种辊常被用于将诸如带或链等传动部件的张力永久保持在一个给定范围内，或局部改变上述带或链的路径。这些就分别被称为张力辊或辊。
在一个辊中，皮带轮通过轴承可旋转的安装于螺杆(screw)或轴杆(shaft)上，然后该辊直接或间接连接到发动机缸体或张力辊装置中诸如关节臂(articulated arm)或曲柄(crank)等部件上。
轴承是一个被设计成用于为皮带轮和螺杆或轴杆之间提供枢轴连接的机械装置，为此，该轴承可以是滚动轴承(rolling-element bearing)。
目前已知的是，给辊配备一滚动轴承，该滚动轴承安装有内圈、覆盖有皮带轮的外圈和一列诸如球等滚动体，这些滚动体在径向上位于由各轴承圈构成的滚道上。
为了承受更大的负载，滚动轴承可安装至少两列滚动体。根据一种可选方案，辊可安装有至少两个单列滚动体的滚动轴承。
然而，在使用多个轴向上相邻的滚动轴承时，需要使这些滚动轴承的外圈与安装在这些外圈上的皮带轮过盈配合(interference)，就像如WO 01/033108A1中所描述的那样。事实上，每个滚动轴承部件中的固有制造缺陷和偏差恰恰意味着存在轴向和径向上的对准误差(alignment faults)，甚至是在已经被认为是完全相同的两个滚动轴承之间也存在对准误差。压装在轴向相邻的滚动轴承的外圈上的皮带轮有助于消除所述外圈之间的对准误差
硬质塑料或金属皮带轮可以被用于此目的，滚动轴承中所述的内圈安装在滑轮中心孔的内圆柱面上。
然而，在这种限制下，通过在滚动轴承的外圈上注塑材料来制造皮带轮是不可能的。事实上，在这种情况下，对准误差是不能被皮带轮所消除的，这是因为由材料构成的所述皮带轮仅仅是沉积并适合于轴承圈。由刚性更低、坚固性更低、和花费更少的材料制造的皮带轮是不能使用的。而本领域中的技术人员所熟知且成本低廉的二次成型(overmoulding)过程也不合适。
发明内容
本发明的目的是提出一种实现起来非常简单廉价的皮带轮装置制造方法。
基于此目的，本发明涉及一种用于张力辊或传动部件辊的皮带轮装置的制造方法。
在本发明中，该装置包括一个皮带轮、至少两个滚动轴承和一个轴套，该方法包括以下顺序步骤：
(a)预先组装各自具有单列滚动体的至少两个滚动轴承，每个所述滚动轴承均包括一个具有孔的内圈、一个具有外圆柱面的外圈以及在径向上位于内圈和外圈之间的单列滚动体，其中，轴承圈可绕中心轴相对旋转；
(b)将所述轴套与所述滚动轴承同轴设置；
(c)在所述轴套的外圆柱面上先后组装各自具有单列滚动体的所述至少两个滚动轴承，所述至少两个滚动轴承的内圈在轴向上依次互相抵靠，各滚动轴承的内圈共用所述轴套，从而使所述轴套的外圆柱面与轴向上相邻的各滚动轴承的内圈孔过盈配合；
(d)通过在各滚动轴承的外圈的外圆柱面上注塑材料而形成塑性皮带轮。
在本发明中，相邻滚动轴承的内圈相对于轴套的外圆柱面均被放置和调整。所述轴承圈之间轴向和径向上的相对对准误差通过轴套外表面的圆柱面而被补偿。这种圆柱面对于本领域技术人员来说是相对容易被制造的。
随后，通过在相邻的各滚动轴承的外圈上注塑材料而形成皮带轮，这些滚动轴承已经在上一步骤中彼此相对的被调整。注塑过程将材料进行沉积，使材料适合于各滚动轴承的外圈表面和外圈之间的空隙，所述空隙已在之前的放置和调整步骤中被限制。
因此，本发明可以使用多个单列滚动轴承代替一个多列滚动轴承，并仍然可以保持等量列数的滚动体的技术优点。此外，一个多列滚动轴承不仅更昂贵，而且也需要比多个单列滚动轴承制造得更加精确，以获得等量列数的滚动体。
本发明还涉及一种采用上述制造方法获得的用于张力辊或辊的皮带轮装置。
在本发明可选的一种较佳方案中，采用上述制造方法获得的皮带轮装置可包括以下特征中的一个或技术上可行的多个特征的任意组合。
-所述滚动轴承中的滚动体是球。
-所述滚动轴承中的滚动体通过一个保持架被大体上规则的分隔保持在圆周上。
-所述皮带轮是由可以被注塑(injected)、铸造(cast)或模制(moulded)的材料制造的，该材料例如可以是塑料。
-所述皮带轮是由含有30％玻璃纤维的聚酰胺PA66(polyamide PA66)制造的。
-所述皮带轮包括一个在设计上要与传动部件配合的外轴部、一个超出滚动轴承的外圈的内轴部和连接所述轴向部分(内轴部和外轴部)的径向环形中间部分。
-所述皮带轮具有设置在内轴部和外轴向部之间并连接到中间部分的加强筋(stiffening ribs)。
-所述皮带轮的内轴部具有两个在径向上面朝皮带轮装置内侧的肩，所述的两肩在轴向上位于由所述皮带轮装置的滚动轴承形成的组合体的任何一侧，以使各滚动轴承的相邻外圈在轴向上被所述两肩所拢抱。
-所述皮带轮的内轴部在一个轴向末端处延伸形成连接装置，在设计上用于与端盖相配合。
-用于所述端盖的连接装置包括一个环形轴向部，该环形轴向部具有一个在设计上要置于所述端盖上相应的腔中的凸起(relief)。
-所述凸起是环形的。
-所述轴套由钢制造。
-所述轴套由D10烧结钢(D10sintered steel)和粘结剂(binder)制造。
-所述轴套具有一管状部，所述管状部包括用于装设各滚动轴承的外圆柱面，所述管状部在一个轴向末端处延伸出具有更大直径的环形径向凸缘。
-所述轴套的凸缘的外径不大于所述皮带轮的内径的90％，以便在所述凸缘和所述皮带轮之间留有自由的径向空间，允许模具在皮带轮的二次成型(overmoulding)过程中封盖在滚动轴承的外圈上。
-所述轴套具有一用于保持螺杆(screw)或轴杆(shaft)的孔。
-所述轴套具有用于刚性连接到支撑部件的连接装置。
本发明还涉及包括上述实施例中至少一个辊或张力辊装置的内燃机，所述辊或张力辊装置用在力矩传动部件中。
附图说明
图1为皮带轮装置示意图。
具体实施方式
本发明和本发明的其他优点将在下面对(基于相同原理的)皮带轮装置的单个实施例的描述中被更详细地解释，这些实施例的提出仅仅是通过举例说明的方式并且要参考附图，所述附图表示出了皮带轮装置在轴向上一半的部分。
用于张力辊或传动部件辊的皮带轮装置，整体上用标记1来表示，包括一个皮带轮2、两个滚动轴承6和10以及一个轴套14。
所述皮带轮2包括一个内轴部3、一个外轴部5和一个连接所述内/外轴部3、5的径向环形中间部4。所述皮带轮2作为一个整体，具体由部分3、4、5构成，是一个以中心轴X1为中心的环。加强筋4a设置于内/外轴部3、5之间，且与所述环形中间部4相连。
所述皮带轮2的外轴部5提供了要与以虚线表示的传动部件17相配合的外圆柱面5a，所述传动部件17例如可以是带或链等。
所述皮带轮2的内轴部3具有一通过连接装置3e延伸出的轴向末端3d，所述连接装置3e在设计上要与以虚线所示的端盖18相配合。所述轴向末端是一个环，所述连接装置包括一个要置于端盖中相应凹槽中的环形凸起3e。可选的，所述连接装置可以包括粘结(gluing)，或任何其他适当的方式。
所述皮带轮2的内轴部3具有孔3a，在孔3a中设置了两个滚动轴承6、10。
所述滚动轴承6包括外圈7和内圈8，所述外圈7具有外圆柱面7c、孔7d以及两个径向前缘(radial front edges)7a、7b，所述内圈8具有外圆柱面8c、孔8d以及两个径向前缘8a、8b。
所述滚动轴承6具有单列滚动体9，所述单列滚动体9在本实施例中是球，所述单列滚动体9设置在由外圈7的孔7d和内圈8的外圆柱面8c构成的环形滚道之间。
所述滚动轴承6的轴承圈7、8可以绕中心轴X1相对旋转。
类似的，所述滚动轴承10包括外圈11和内圈12，所述外圈11具有外圆柱面11c、孔11d以及两个径向前缘11a、11b，所述内圈12具有外圆柱面12c、孔12d以及两个径向前缘12a、12b。
所述滚动轴承10具有单列滚动体13，所述单列滚动体13在本实施例中是球，所述单列滚动体设置在由外圈11的孔11d和内圈12的外圆柱面12c构成的环形滚道之间。
所述滚动轴承10的轴承圈11、12可以绕中心轴X1相对旋转。
在示例性的实施例中，所述外圈7、11以及内圈8、12是固体，即，所述轴承圈可通过对管、棒、锻坯和/或轧坯进行包括切削(如车削、磨削等)在内的加工形成。
所述滚动体9、13可以设置在保持架(图中未示出)中，以保持滚动体之间的圆周间距。
所述滚动轴承6、10均可在单列滚动体的每一侧设有一个或两个环形密封装置(图中未示出)。
在本发明中，分别具有单列滚动体9、13的所述滚动轴承6、10在轴向上是相邻的。
所述两个滚动轴承6、10的外圈7、11和内圈8、12在轴向上分别相邻，从而使外圈7、11的径向前边缘7b、11a与内圈8、12的径向前缘8b、12a在轴向上邻接。
所述两个滚动轴承6、10在径向上均位于所述皮带轮2的内侧。进一步的，所述滚动轴承6、10的外圈7、11的外圆柱面7c、11c均与所述皮带轮2的内轴部3的孔3a接触。
所述皮带轮2的内轴部3具有两个在径向上面朝所述皮带轮装置1的内侧的肩3b、3c，所述肩3b、3c在轴向上位于由所述皮带轮装置1中的各滚动轴承6、10形成的组合体的两侧。所述肩3b在轴向上抵靠在所述滚动轴承10的外圈11的径向前缘11b上，所述肩3c在轴向上抵靠在所述滚动轴承6的外圈7的径向前边缘7a上。因此，滚动轴承6、10中在轴向上相邻的外圈7、11在轴向上被所述皮带轮2的肩3b、3c所拢抱。
所述滚动轴承6、10中在轴向上相邻的内圈8、12具有相邻的孔8d、12d，其中，轴套14位于所述孔8d、12d中。
所述轴套14，具有中心轴X1，具有提供外圆柱面15a的圆柱轴向部15，所述滚动轴承6、10的内圈8、12分别被安装在所述外圆柱面15a上。
所述圆柱轴向部15在一个轴向末端处延伸出具有更大直径的环形径向凸缘16。一方面，所述凸缘覆盖所述外圈11的孔11d与内圈12的外圆柱面12c之间的自由径向空间，以防止装置1的外部污染物的进入。
所述凸缘16在轴向上还构成了所述滚动轴承10中内圈12的径向前缘12b所抵靠的截止面。
由于所述装置1的另一个滚动轴承6的内圈8也抵靠在所述滚动轴承10的内圈12上，所以所述凸缘16也可被用作在轴向上调整相互邻接的各内圈的基准。
此外，所述凸缘16可抵靠在所述皮带轮装置1外部的一个支撑部件(图中未示出)上，以使该装置1的组件和附件在所述支撑部件上。所述支撑部件例如可以是发动机缸体以及相关的自动张力辊(automatic tension roller)的关节臂或曲柄。为此，所述轴套14整体上配备有一通孔15b，旨在使用于将所述皮带轮装置1刚性连接到所述支撑部件的螺杆能够插入该通孔中。
在本发明中，所述装置1通过以下顺序步骤来组装：
预先组装各自具有单列滚动体的两个滚动轴承6、10，所述滚动轴承6、10均包括：分别具有孔8d、12d的内圈8、12，分别具有外圆柱面7c、11c的外圈7、11，分别位于内圈8、12和外圈7、11之间的单列滚动体9、13；其中，所述内、外圈7、8和11、12可绕中心轴X1相对旋转。
将所述轴套14与所述滚动轴承6、10同轴设置。
各自具有单列滚动体的所述两个滚动轴承6、10先后安装在所述轴套14的圆柱轴向部15的外圆柱面15a上，滚动轴承6、10的内圈8、12共用所述轴向部15。所述轴向部15的外圆柱面15a与所述滚动轴承6、10中内圈8、12的孔8d、12d过盈配合。
更进一步的，在圆柱部15上将所述内圈8、12的位置调整至轴向邻接。此外，滚动轴承10的内圈12还抵靠在从所述轴套的轴向部15延伸出来的凸缘16上，所述凸缘16用以为内圈8、12构成一个位置上的基准和截止。因此，外圈7、11也同样移动得彼此更近直至相互抵靠。
接下来，塑性的皮带轮被二次成型在由滚动轴承6、10的外圈7、11构成的部件上。
所述皮带轮可优选的采用诸如由30％的玻璃纤维增强的聚酰胺PA66等塑料制造。
在一种可选的方案(图中未示出)中，所述装置1可以包括两个以上轴向相邻的滚动轴承。
较佳的，所述轴套14的凸缘16的外径不大于所述皮带轮2内径的90％，特别是肩3b，像这样在所述凸缘16和所述皮带轮2之间留有自由的径向空间，可以使模具在皮带轮2的二次成型过程中封盖在滚动轴承6、10的外圈7、11上。
本发明的上述描述均采用球轴承，也可以采用诸如滚子轴承或滚针轴承等其他滚动轴承。
上述实施例中的技术特征或其变型均可结合。
以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于张力辊或传动部件辊的皮带轮装置(1)的制造方法，所述皮带轮装置(1)包括一个皮带轮(2)、至少两个滚动轴承(6，10)以及一个轴套(14)，所述方法包括以下顺序步骤：
a、预先组装各自具有单列滚动体的至少两个滚动轴承(6，10)，每个所述滚动轴承(6，10)均包括具有孔(8d，12d)的内圈(8，12)、具有外圆柱面的外圈(7，11)以及在径向上位于所述内圈(8，12)和所述外圈(7，11)之间的单列滚动体(9，13)，且每个所述滚动轴承具有第一轴向轴承侧和第二轴向轴承侧，其中，所述内圈(8，12)和所述外圈(7，11)能够绕中心轴(X1)相对旋转；
b、将所述轴套(14)与所述至少两个滚动轴承(6，10)同轴设置；
c、在所述轴套(14)的外圆柱面上组装所述至少两个滚动轴承(6，10)，使得所述至少两个滚动轴承中的每一个的第二轴向轴承侧彼此轴向邻接，所述至少两个滚动轴承(6，10)的所述内圈(8，12)在轴向上且依次互相抵靠，滚动轴承(6，10)的所述内圈(8，12)共用所述轴套(14)，从而使所述轴套(14)的外圆柱面与轴向上相邻的滚动轴承(6，10)的所述内圈(8，12)的孔(8d，12d)过盈配合，所述至少两个滚动轴承中的其中一个滚动轴承的内圈的位于该其中一个滚动轴承的第一轴向轴承侧的部分形成自由的内圈部分，所述自由的内圈部分包括径向前缘和至少两个内圈中的其中一个内圈的限定了孔的部分，所述自由的内圈部分不与别的部件接触；以及
d、通过在各滚动轴承(6，10)的所述外圈(7，11)的外圆柱面上注塑材料而形成塑性皮带轮，所述塑性皮带轮包括内轴部(3)，所述内轴部径向地邻接并覆盖所述至少两个滚动轴承的外圆柱面的，且轴向覆盖所述至少两个滚动轴承中的每一个滚动轴承的第一轴向轴承侧的部分，使得所述塑性皮带轮通过所述塑性皮带轮的所述内轴部之间的接触仅沿着所述第一轴向轴承侧轴向地约束所述至少两个滚动轴承。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在材料注塑过程中，所述塑性皮带轮(2)形成有内轴部(3)，所述内轴部(3)具有在径向上面朝所述皮带轮装置内侧的两个肩(3b，3c)，所述两个肩在轴向上位于由所述皮带轮装置(1)的滚动轴承(6，10)形成的组合体的两侧，以使所述滚动轴承(6，10)的相邻外圈(7，11)在轴向上被所述两个肩(3b，3c)所拢抱。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴套(14)设有一管状部，所述管状部包括用于装设滚动轴承(6，10)的外圆柱面，所述管状部在一个轴向末端处延伸出具有更大直径的环形径向凸缘(16)。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轴套(14)的所述环形径向凸缘(16)的外径不大于所述皮带轮(2)的内径的90％，以便在所述环形径向凸缘(16)和所述皮带轮(2)之间留有自由的径向空间，允许模具在皮带轮(2)的二次成型过程中封盖在滚动轴承(6，10)的所述外圈(7，11)上。
5.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述轴套(14)具有设计上用于保持螺杆或轴杆的孔。
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