CN107152454A - 轴承结构和用于其的装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种重量轻、成本低且具有可生产性的轴承结构。该轴承结构包括支撑螺旋桨轴的轴承(2)、嵌合在轴承(2)上的环形振动隔离构件(4)、附接于振动隔离构件(4)且具有外周嵌合面(53)的外圈(5)、以及附接于车身且具有与外周嵌合面(53)嵌合的内周嵌合面(11)的支架(6)。支架(6)和外圈(5)皆由铝材制成。阳极氧化铝层(17)形成在内周嵌合面(11)和外周嵌合面(53)中的至少一者上。

Description

轴承结构和用于其的装配方法
技术领域
本发明涉及一种轴承结构和一种用于该轴承结构的装配方法。
背景技术
螺旋桨轴是一种车内的轴，其在安装于车前侧的变速器和安装于车后侧的末端减速齿轮之间传递动力，且包括至少两个万向节和钢管。当万向节之间的轴的长度超过预定值时，可在现有的万向节之间的中部设置另一万向节，轴承结构可设置在该万向节附近。
轴承结构包括嵌合在螺旋桨轴的轴构件上的滚珠轴承、嵌合在滚珠轴承上的橡胶振动隔离器、以及支承橡胶振动隔离器并使橡胶振动隔离器附接于车身底板的支架。金属环被硫化且与橡胶振动隔离器的孔径侧和外径侧结合。滚珠轴承嵌入内圈和外圈中，该内圈是孔径侧金属环，该外圈是由支架支承的外径侧金属环。
支架包括圆柱形环部和支脚部，该支脚部通过焊接与环部的大致上的下半部分接合、具有附接于车身下表面且在横向延伸的平面部。外圈嵌入环部中。为防止使用期间外圈可能发生的滑出和橡胶振动隔离器可能发生的转动(橡胶振动隔离器可具有上下方向性)，环部和外圈之间的嵌合采用具有过盈量的所谓的“压配”。环部的孔径部分和外圈的外径部分通过精确成型而形成。
支架通常由钢板制成。然而，例如，DE 10/2004/041739 A公开了支架由铝材制成以减轻支架的重量。例如，在日本专利申请特开H10-16585号公报和2007-521450号PCT申请的日语译文中公开了一种用于防止滑出的技术。日本专利申请特开H10-16585号公报公开了一种用于将外圈压接并嵌合在环部上的技术。2007-521450号PCT申请的日语译文公开了一种用于将外圈与环部扣合的技术。
专利文献1：DE 10/2004/041739 A
专利文献2：日本专利申请特开H10-16585号公报
专利文献3：2007-521450号PCT申请的日语译文
发明内容
例如，当支架由铝材制成且外圈由钢板制成时，由于铝材和钢板之间存在线性膨胀系数的差异，压配过盈量(过盈量)在高温或低温环境下会发生变化，导致支承力降低。此外，还会发生电解液腐蚀，造成支承力降低。外圈也用铝材制成可解决这个问题。然而，当为提供足够的支承力而增加过盈量时，将外圈压配入环部时有可能发生磨损(嵌合面的前层被刮掉的现象)。在这种情形下，缺点是不能提供充足的过盈量，无法施加所需的支承力。
日本专利申请特开H10-16585号公报和2007-521450号PCT申请的日语译文中公开的技术仅需要较小的过盈量。然而，日本专利申请特开H10-16585号公报中公开的技术涉及压接，压接可能降低生产率。2007-521450号PCT申请的日语译文中公开的技术将外圈限制为外圈能够与环部扣合的聚合物或塑性材料。因此，外圈的材料强度可能会因为高温、油和燃料的附着以及臭氧作用而降低。
本发明的研发旨在解决上述问题。目的之一是提供重量轻、成本低且具有可生产性的轴承结构和一种用于该轴承结构的装配方法。
为达到该目的，本发明的一个方面提供了一种轴承结构，该轴承结构包括支撑旋转轴的轴承、嵌合在轴承上的环形振动隔离构件、附接于振动隔离构件且具有外周嵌合面的外圈、以及附接于车身且具有与外周嵌合面嵌合的内周嵌合面的支架。支架和外圈由铝材制成。阳极氧化铝层形成在内周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上。
支架和外圈均用铝材制成可以减轻轴承结构的重量。阳极氧化铝层的耐磨性能优异。因此，当阳极氧化铝层形成在内周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上时，可以抑制内周嵌合面和外周嵌合面可能受到的磨损，维持预定的压配支承力。通过简单的压配操作即可使支架和外圈集成在一起，无需压接操作或扣合结构。因此，该轴承结构成本低且具有可生产性。
在本发明的该方面，阳极氧化铝层只形成在支架内。
在外圈的压配期间，内周嵌合面最有可能磨损。因此，只在支架内形成阳极氧化铝层能够抑制可能发生的磨损而不需要对外圈进行阳极氧化。这相应地简化了制造工艺，并且，无需考虑当振动隔离构件被硫化并沉积于外圈上时阳极氧化铝层可能发生的降解。
在本发明的上述方面，支架包括其内形成有外周嵌合面的外圈嵌合部和附接于车身的车身附接部。阳极氧化铝层只形成在外圈嵌合部内。
在本发明的上述方面，阳极氧化铝层只形成在外圈嵌合部内，能够抑制不必要的阳极氧化铝层的形成。
在本发明的上述方面，阳极氧化铝层具有150Hv以上的维氏硬度。
在本发明的上述方面，可进一步抑制嵌合面可能受到的磨损。
本发明的一个方面提供了一种用于轴承结构的装配方法。该轴承结构包括支撑旋转轴的轴承、嵌合在轴承上的环形振动隔离构件、与振动隔离构件结合且具有外周嵌合面的外圈、以及附接于车身且具有与外周嵌合面嵌合的内周嵌合面的支架。该方法包括：使用铝材制成支架和外圈，在内周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上形成阳极氧化铝层；将内周嵌合面和外周嵌合面压配在一起，压配过盈量设定在0.1mm至0.4mm之间。
支架和外圈均用铝材制成可以减轻轴承结构的重量。阳极氧化铝层耐磨性能优异。因此，当阳极氧化铝层形成在内周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上时，可以抑制内周嵌合面和外周嵌合面可能受到的磨损，维持预定的压配支承力。通过简单的压配操作即可使支架和外圈集成在一起，无需压接操作或扣合结构。因此，该轴承结构成本低且具有可生产性。
设定在0.1mm至0.4mm之间的压配过盈量既可稳定压配期间的压配载荷又可在以良好平衡的方式实现压配之后维持支承力。
本发明的各方面提供了一种重量轻、成本低且具有可生产性的轴承结构以及一种用于该轴承结构的装配方法。
附图说明
图1是根据本实施例的螺旋桨轴和轴承结构的俯视截面图，对应于沿图3中的X1-X1线截取的截面；
图2是根据本实施例的轴承结构的侧截面图，对应于沿图3中的X2-X2线截取的截面；以及
图3是根据本实施例的轴承结构的主视图。
符号说明
1 轴承结构
2 轴承
3 内圈
4 振动隔离构件
5 外圈
6 支架
9 外圈嵌合部
10 车身附接部
11 内周嵌合面
53 外周嵌合面
100 螺旋桨轴(旋转轴)
具体实施方式
(螺旋桨轴的配置)
根据图1所示的本实施例的螺旋桨轴100安装在基于FF的四轮驱动车内。螺旋桨轴是车内的动力传递轴，其在安装于车前侧的变速器(图中未示出)和安装于车后侧的末端减速齿轮(图中未示出)之间传递动力。在通过使车身的底板面板200(图3)向上凹陷而形成的底板通道201(图3)内，螺旋桨轴100沿前后方向和水平方向延伸。螺旋桨轴100绕轴线O1转动。变速器对由设置在车前侧的机罩下方的内燃机(电机)输出的动力进行变速。
螺旋桨轴100具有两件式结构(两分体式结构)。螺旋桨轴100包括位于前侧的第一轴101、位于后侧的第二轴102、与第二轴102的前端接合的刺轴103、将第一轴101与刺轴103耦接在一起的恒速万向节104，以及支撑刺轴103以使刺轴103可转动的轴承结构1。
(第一轴)
第一轴101的前端通过第一接头105(万向接头)与变速器的输出轴耦接。
(第二轴)
第二轴102的后端通过第二接头106(万向接头)与末端减速齿轮的输入轴耦接。杆状刺轴103与第二轴102的前端接合。第二轴102与刺轴103一体转动。
(恒速万向节)
在本实施例中，恒速万向节104是三脚架形。恒速万向节104包括：外圈构件107，其固定到第一轴的后端且具有多个形成在外圈构件107的内周表面的凹槽；以及耳轴108，其固定到刺轴103的前端且在外圈构件107内沿轴向移动。恒速万向节104不限于三脚架形，也可为双偏心形、跨槽形、或球笼形。或者，恒速万向节104可从螺旋桨轴100中省略，并且第一轴101和第二轴102可通过万向接头耦接在一起。
(轴承结构1)
下文将参考图1至图3说明轴承结构1。轴承结构1包括嵌合在刺轴103上以支撑刺轴103(螺旋桨轴100)的轴承2(滚珠轴承)、嵌合在轴承2上的圆柱形内圈3、在径向上同轴设置于内圈3外侧的环形振动隔离构件4、在径向上设置于振动隔离构件4外侧的外圈5、以及外圈5压配于其中的支架6。
(振动隔离构件)
振动隔离构件4是环形橡胶构件，产生弹性形变以减弱来自刺轴103的振动从而减少传递振动至车身。
(内圈)
振动隔离构件4的内周表面被硫化并沉积于内圈3上。密封构件7和8分别在轴承2的前面和后面设置于内圈3的内周侧，以防止浑水、灰尘等进入轴承2。
(外圈)
如图2所示，外圈5具有包括主体部51和凸缘部52的截面形状，主体部51沿轴线O1的方向延伸，凸缘部52在径向上从主体部51的前端向外延伸。振动隔离构件4的外周表面被硫化并沉积于外圈5的内周表面和凸缘部52的前表面上。主体部51的外周表面形成为外周嵌合面53，外周嵌合面53压配于支架6的外圈嵌合面11。内周嵌合面11和外周嵌合面53在凸缘部52的后表面抵接支架6的外圈嵌合部9的前端的位置处压配在一起。外圈5由铝材制成。
(支架)
支架6包括外圈嵌合部9和车身附接部10。外圈嵌合部9的形状像是在轴线O1的方向上穿过支架的短管。外圈嵌合部9的内周表面形成为内周嵌合面11，内周嵌合面11压配于外圈5的外周嵌合面53。围绕外圈嵌合部9的外周形成分别斜向右下方和斜向左下方延伸且作为车身附接部10的支脚部12和13。支脚部12和13包括位于支脚部12和13的下端、分别向左右延伸且形状像水平板的附接座部14和15。在附接座部14和15内，形成在上下方向分别穿过附接座部14和15的螺栓通孔16。通过将外圈嵌合部9设置在底板通道201内的同时将附接座部14和15的上表面置于前面板200上并且将螺栓202从下面插入螺栓通孔16中，支架6被固定到车身上。
支架6由铝材(铝合金)制成。在本实施例中，外圈嵌合部9和车身附接部10通过铝压铸一体成形。本实施例不限于铝压铸，也可采用挤出成型等。外圈嵌合部9和车身附接部10可以是耦接在一起的单独的部件。
在上文说明的轴承结构1中，在本实施例中，对支架6的内周嵌合面11进行阳极氧化，以形成耐磨性能优异的阳极氧化铝层(氧化物涂层)17。阳极氧化铝层17可形成在支架6的内周嵌合面11和外圈5的外周嵌合面53中的至少一者上。可选地，阳极氧化铝层17可只形成在外圈5的外周嵌合面53上，或者形成在内周嵌合面11和外周嵌合面53二者上。
一般的阳极氧化包括将工件浸入存储有处理液(电解液)的处理罐中以形成阳极氧化铝层。因此，当阳极氧化铝层17形成在内周嵌合面11或外周嵌合面53上时，鉴于处理费用，最优选的是将支架6或外圈5整体浸入处理罐中以在整个的支架6或外圈5上形成阳极氧化铝层17。对于支架6，可以只将外圈嵌合部9浸入处理罐而不将车身附接部10浸入处理罐来使阳极氧化铝层17形成在整个外圈附接部9上。如果阳极氧化铝层17只形成在内周嵌合面11或外周嵌合面53上，那么可在遮蔽除目标嵌合面之外的整个工件之后进行阳极氧化。
阳极氧化铝层17优选地具有150Hv以上、更优选地150至450Hv的维氏硬度。
阳极氧化铝层17优选地具有10μm至40μm的厚度。
阳极氧化铝层17优选地具有12.5μmRz至25μmRz的表面粗糙度。
当阳极氧化铝层17形成在内周嵌合面11和外周嵌合面53中的至少一者上时，内周嵌合面11和外周嵌合面53之间的压配过盈量(外周嵌合面53的外径尺寸D1减去内周嵌合面11的孔径尺寸D2得出的值)的值优选为0.1mm至0.4mm。将压配过盈量设为该值，既能够稳定压配期间的压配载荷又能够在以良好均衡的方式实现压配后维持支承力。
(效果)
在轴承结构内，支架6和外圈5皆由铝材制成，且外圈5的外周嵌合面53压配入其中形成有阳极氧化铝层17的支架6的内周嵌合面11，该轴承结构1产生下文所述的效果。
(1)由于支架6和外圈5皆由铝材制成，可减轻轴承结构1的重量。
(2)由于支架6和外圈5皆由铝材制成，支架6和外圈5具有相同的线性膨胀系数。这避免了由于温度的变化使嵌合间隙(过盈量)发生改变而降低压配支承力这一不利情形的发生。
(3)由于耐磨性能优异的阳极氧化铝层17形成在支架6的内周嵌合面11上，当外圈5压配入支架6时，可能出现的称为磨损(即主要是外圈5的后端的外周边缘刮掉内周嵌合面11的前层)的现象得到抑制。因此，预定的压配支承力得以维持。
(4)使用简单结构即可使支架6和外圈5集成在一起，无需压接操作或扣合结构。因此，轴承结构1成本低且具有可生产性。
(5)当在监控压配载荷的情况下进行外圈5的压配处理时，因为压配载荷得以稳定，所以提高了自动装配时的压配位置准确性。
(6)阳极氧化铝层17使轴承结构1具有优异的耐电解液腐蚀性。
已对本发明的优选实施例进行了说明。当外圈5压配入支架6时，主要是外圈5的后端的外周边缘经常会刮掉支架6的内周嵌合面11的前层。因此，当阳极氧化铝层17只形成在内周嵌合面11和外周嵌合面53中的一者上时，阳极氧化铝层17形成在内周嵌合面11上时可更有效地减少磨损的发生。在这种情形下，外圈5不需要进行阳极氧化，因此，无需考虑当振动隔离构件4被硫化并沉积于外圈5上时阳极氧化铝层可能发生的降解。
本发明不限于上述实施例。例如，如果单独的环构件附接于外圈5的外周部且压配入支架6，那么该环构件与本发明中的“外圈”对应。

Claims (7)

1.一种轴承结构，其包括：
轴承，支撑旋转轴；
环形的振动隔离构件，嵌合在所述轴承上；
外圈，附接于所述振动隔离构件且具有外周嵌合面；以及
支架，附接于车身且具有与所述外周嵌合面嵌合的内周嵌合面，
其中，所述支架和所述外圈由铝材制成，阳极氧化铝层形成在所述内周嵌合面和所述外周嵌合面中的至少一者上。
2.根据权利要求1所述的轴承结构，其中
所述阳极氧化铝层只形成在所述支架内。
3.根据权利要求2所述的轴承结构，其中
所述支架包括其内形成有外周嵌合面的外圈嵌合部和附接于所述车身的车身附接部，并且
所述阳极氧化铝层只形成在所述外圈附接部内。
4.根据权利要求1所述的轴承结构，其中
所述阳极氧化铝层具有150Hv以上的维氏硬度。
5.根据权利要求2所述的轴承结构，其中
所述阳极氧化铝层具有150Hv以上的维氏硬度。
6.根据权利要求3所述的轴承结构，其中
所述阳极氧化铝层具有150Hv以上的维氏硬度。
7.一种用于轴承结构的装配方法，所述轴承结构包括：
轴承，支撑旋转轴；
环形的振动隔离构件，嵌合于所述轴承上；
外圈，与所述振动隔离构件结合且具有外周嵌合面；以及
支架，附接于车身且具有与所述外周嵌合面嵌合的内周嵌合面，
所述方法包括：
使用铝材制成所述支架和所述外圈，且在所述内周嵌合面和所述外周嵌合面中的至少一者上形成阳极氧化铝层；以及
将所述内周嵌合面和所述外周嵌合面压配在一起，压配过赢量设定在0.1mm至0.4mm之间。
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