CN107642594A - 具有减少径向轴承变形特性的双体成型带轮 - Google Patents

Abstract

提供了一种双体带轮，其中带轮主壳体和外部带轮壳层在没有轴承就位的情况下成型，从而消除了包覆成型步骤。带轮主壳体成型有轴承滑动配合槽。轴承总成的至少一个轴承座圈包括轴向突出的凸起面，例如滚花或凸块。带轮主壳体和外壳层中的每一个都包括轴承罩。在装配时，轴承滑入带轮主壳体上的槽中，然后将外壳层超声波焊接到主壳体，从而将带轮材料轴向压缩到轴承座圈的凸起面中，将轴承的外座圈沿轴向方向锁定到带轮。轴承座圈上的凸起面允许轴承总成沿轴向方向夹紧带轮。

Description

具有减少径向轴承变形特性的双体成型带轮

技术领域

所公开的发明构思总体涉及用于车辆发动机的带轮系统。更具体地，所公开的发明构思涉及一种双体带轮，该双体带轮在没有轴承就位的情况下成型，从而消除了包覆成型步骤。根据所公开的设计和制造方法，减小或消除了径向轴承变形。

背景技术

现代内燃机通常包括用于由发动机曲轴驱动的动力配件的带轮驱动系统。配件通常包括空调压缩机、动力转向泵、水泵和交流发电机。前端配件传动带环绕在带轮上，以从发动机曲轴向配件提供动力。传动带与带轮的表面摩擦接触。传动带通常是柔性增强聚合物带。

每个配件需要从动带轮。另外，特别是使用S型传动带来操作若干配件时需要小心处理皮带，以使皮带放置在驱动配件所需而不会滑动的位置。皮带的确切定位经常需要使用一个或多个惰轮。

如惰轮的带轮包括球轴承(或其它筒式轴承)，通过将球轴承压入槽中或通过用于保持球轴承的包覆成型来使球轴承附接到带轮。虽然是常用的方法，但是这两种操作都可能导致球轴承的外座圈变形，这可能导致轴承本身的不规则的内部径向间隙。已知外座圈的这种变形是造成不期望的NVH(噪声、振动和粗糙度)问题的一个原因，同时也降低了轴承的耐久性。

装配过程的另一个不期望结果是，在压配合或包覆成型操作期间轴承的平均径向内部间隙是变化的。因此，在压配合或包覆成型后，不能紧密地控制导致的轴承径向内部间隙公差。

如在车辆技术的许多领域中，总是存在与用于内燃机的带轮的设计有关的改进空间。特别地，有利的是，紧密地控制轴承的径向内部间隙，使得轴承的耐久性可以最大化并且使负NVH影响最小化。

发明内容

所公开的发明构思通过如下方式克服了已知的带轮设计的问题，提供一种双体带轮设计，其中带轮主壳体和外部带轮壳层在轴承没有就位的情况下成型，从而消除了包覆成型步骤。带轮主壳体成型有用于轴承的滑动配合槽。轴承总成滑动配合进滑动配合槽内。轴承总成的至少一个轴承座圈包括轴向突出的凸起面。凸起的表面可以是滚花的，或者可以是如凸块的其他一些构造。带轮主壳体和外壳层中的每一个都包括轴承罩。

在装配时，轴承滑入带轮主壳体上的槽中，然后将外壳层超声波焊接到主壳体，从而将带轮材料轴向压缩到轴承座圈的凸起面中，以在轴向方向上将轴承的外座圈锁定到带轮。

通过不需轴承就位来成型两个壳体半部，而不需要提供包覆成型，因此消除了外座圈的径向压缩和变形。轴承座套上的凸起面允许轴承总成沿轴向方向夹紧带轮。

所公开的发明构思的装配过程避免了轴承总成本身经受通常伴随包覆成型过程的那种高温。此外，球轴承总成在带轮中的轴向保持而不是径向保持导致对球轴承外座圈的圆度或轴承径向内部间隙的影响最小。这种设计还提供了一种连续(一体)的皮带运行面，而不像其他双体带轮设计那样将带轮的运行表面分开在两部分之间。此外，所公开的发明构思提供了一种成型带轮，其利用用于径向结构的带轮的两个半部，从而消除了对已知贡献于皮带/带轮运行表面NVH相互作用的内部织带的需要。

结合附图，根据优选实施例的以下详细描述，上述优点以及其他优点和特征将是显而易见的。

附图说明

为了更全面地理解本发明，现在应参考在附图中更详细地说明的实施例，并且以下通过本发明的示例来描述，其中：

图1是根据现有技术的带轮的剖视图；

图2是根据所公开的发明构思的双体带轮的透视图；

图3示出了根据所公开的发明实施例的双体带轮的前视图；

图4示出了根据所公开的发明构思的主带轮壳体的透视图；

图5示出了根据所公开的发明构思的外部带轮壳层的透视图；和

图6示出了根据所公开的发明构思的双体带轮的剖视图。

具体实施方式

在以下附图中，相同的附图标记将用于指代相同的部件。在以下描述中，针对不同构造的实施例描述了各种操作参数和部件。这些具体参数和部件作为示例包括在内，并不意味着对其的限制。

总体上，所公开的发明构思提供了一种双体带轮设计，该双体带轮设计包括主带轮壳体、用于轴承总成的滑动槽、和外部带轮壳层。将主带轮壳体超声波焊接到外部带轮壳层上。这种设置与已知的带轮相比显著不同，在已知的带轮中压配合或包覆成型经常导致球轴承的外座圈变形，造成轴承的不规则的内部径向间隙，如上所述，轴承的不规则的内部径向间隙促成NVH问题并且减少轴承总体耐久性。

所公开的发明构思的设置消除了轴承总成的外座圈的径向压缩和变形。此外，所公开的发明构思的设计提供了一种连续(一体)的皮带运行面，而不像其它双体带轮设计那样将运行表面分到传统带轮的两部分之间。因此，所示和所讨论的设计克服了通常与已知的带轮构造相关联的问题。

图1中示出了根据现有技术的带轮。如图所示和理解的，根据已知的带轮设计通过压配合或包覆成型的部件的装配经常导致球轴承的外座圈变形，造成轴承的不规则的内部径向间隙，如上所述，轴承的不规则的内部径向间隙促成NVH问题并且减少轴承总体耐久性。

参考图1，示出了根据现有技术的带轮的剖视图。总体示为10的带轮包括第一半部12和第二半部14。通常通过如紧固件16和16'将半部12和14附接。在两个半部12和14彼此附接的情况下，带轮表面18限定在形成在第一半部12上的周缘壁20与形成在第二半部14上的周缘壁20'之间。中心孔22形成为穿过装配的半部12和14，并且在半部12和14其间形成有轴承槽24。轴承26通常通过压配合以配合在轴承槽24内。

所公开的发明构思为图1所示的设置提供了理想的替代方案，并且随之对其进行描述。特别地，所公开的发明构思的设计提供了一种带轮，其中已经消除了轴承总成的外座圈的径向压缩和变形。所公开的发明构思如图1-6所示，并且在以下进行描述。

所公开的发明构思为图1所示的设置提供了理想的替代方案，并且随之对其进行描述。

参考图2，示出了根据所公开的发明构思的双体带轮的透视图，该双体带轮总体上示为30。在图3中，示出了双体带轮30的侧视图。

双体带轮30包括带轮主壳体32和外部带轮壳层34。将带轮主壳体32和外部带轮壳层34附接以形成用于双体带轮30的壳体，双体带轮30包括从带轮主壳体32垂直延伸的皮带运行面36。皮带运行面36与带轮主壳体32整体形成。应当理解的是，如图所示的带轮30的特定形状和尺寸仅为示意性的，而不是限制性的。例如，带轮30的宽度及其直径可以变化。带轮主壳体32和外部带轮壳层34在没有轴承就位的情况下成型，从而消除了包覆成型过程。虽然带轮主壳体32和外部带轮壳层34优选地由聚合材料组成，但是这些部件中的一个或两个也可以由如钢或铝的金属制成。

中心孔38形成为穿过带轮主壳体32和外部带轮壳层34。轴承总成40居中设置在中心孔38中。轴承总成40包括内座圈42和下述的外座圈。提供内轴承罩44，内轴承罩44优选地形成为带轮主壳体32的一部分。还提供外轴承罩，如以下将讨论的，外轴承罩优选地形成为外部带轮壳层34的一部分。图3示出的带轮30的侧视图是外部带轮壳层侧34。

参考图4，单独示出了带轮主壳体32的透视图。在带轮主壳体32中心形成的是由周缘轴承壁48限定的滑动配合轴承槽46。可以理解的是，滑动配合轴承槽46的形状可以根据需要而变化以适应各种类型和尺寸的轴承。滑动配合轴承槽46成型为带轮主壳体32的一部分，从而消除了外座圈的径向压缩和变形。图5单独示出了外部带轮壳层34的透视图。

参考图6，示出了带轮30的剖视图。带轮30的剖视图示出了带轮主壳体32、外部带轮壳层34、皮带运行面36、中心孔38和位于轴承滑动槽46内的轴承总成40。轴承总成40包括除了内座圈42之外的外座圈50。在内座圈42与外座圈50之间捕获有通过任何已知方法(包括轴承架)保持的多个轴承52。形成为带轮主壳体32的一部分的内轴承罩44和形成为外部带轮壳层34的一部分的外轴承罩51防止灰尘和其它碎屑进入轴承总成40。通过将内轴承罩44结合到带轮主壳体32中，并且通过将外轴承罩51结合到外部带轮壳层34中，因此消除了对额外的轴承罩的需要。

所示的轴承总成40是径向球轴承类型，但是应当理解的是，其它轴承类型，包括但不限于其他球轴承类型，包括角接触球轴承和深沟球轴承，还可以包括但不限于如球形、推力、针状和圆锥滚子轴承的滚子轴承类型。因此，所公开的发明构思可以容易地适用于实际上任何需要带轮的应用中。

轴承座圈的侧壁中的至少一个，优选地为外座圈50的侧壁，包括凸起面54，凸起面54限定为如滚花表面，或者限定为围绕轴承座圈的一个或两个侧面轴向突出的凸起的凸块。凸起面54设置成轴向地夹紧带轮主壳体32和外部带轮壳层34。

为了装配所公开的发明构思的带轮30，将轴承总成滑入带轮主壳体32的轴承滑动槽46中。外部带轮壳层34此后定位在带轮主壳体32上并且优选地但不排他地通过超声波焊接附接到带轮主壳体32上，从而将带轮材料轴向压缩到外座圈50的凸起面54中，进而将轴承总成40的外座圈50轴向地锁定在带轮上。优选地但不排他地，外部带轮壳层34在滑槽焊接点58处和皮带运行面焊接点60处焊接到带轮主壳体。

所公开的发明构思的带轮30提供了超过已知的带轮结构的几个优点。例如，带轮30是不需要使轴承承受高温的轴承包覆成型过程的成型带轮。球轴承总成40在带轮30中的轴向保持而不是径向保持导致对球轴承外座圈50的圆度或轴承径向内部间隙的影响最小。如同本文所述的带轮30的这种设计还允许连续(一体)的皮带运行面，而不像其他双体带轮设计那样将皮带运行面分开在带轮的两部分之间。此外，所公开的发明构思提供了一种成型带轮30，其利用用于径向结构的带轮30的两个半部(外部带轮壳34和带轮主壳体32)，从而消除了对已知贡献于皮带/带轮运行表面NVH相互作用的内部织带的需要。

本领域技术人员将容易地从上述讨论以及附图和权利要求中认识到，在不脱离如以下权利要求限定的本发明的真实精神和合理范围的情况下，可以在其中进行各种改变、修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于与带轮皮带一起使用的带轮，所述带轮包含：

带轮主壳体，所述带轮主壳体包括中心轴线、具有周缘的带轮表面、从所述周缘垂直延伸的皮带运行面和形成在所述表面中与所述轴线同轴的轴承槽；

设置在所述槽内的轴承；和

附接到所述带轮主壳体的外部带轮壳层，由此所述轴承被轴向限制在所述壳体与所述壳层之间。

2.根据权利要求1所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层由从成型聚合材料与金属组成的组中选择的材料形成。

3.根据权利要求2所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层通过超声波焊接附接。

4.根据权利要求1所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述轴承包括具有侧壁的内座圈和具有侧壁的外座圈。

5.根据权利要求4所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述内座圈和所述外座圈中的至少一个包括形成在所述侧壁上的凸起面。

6.根据权利要求5所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述凸起面从由滚花和凸起点组成的组中选择。

7.根据权利要求1所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层中的每一个都包括装配时与所述轴承相邻定位的轴承罩。

8.一种用于与带轮皮带一起使用的带轮，所述带轮包含：

带轮主壳体，所述带轮主壳体包括中心轴线、具有周缘的带轮表面、从所述周缘垂直延伸的皮带运行面和形成在所述表面中与所述轴线同轴的轴承槽；

设置在所述槽内的轴承，所述轴承具有含轴向凸起面的侧壁；和

附接到所述带轮主壳体的外部带轮壳层。

9.根据权利要求8所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述轴承被轴向限制在所述壳体与所述壳层之间。

10.根据权利要求9所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层由从成型聚合材料与金属的组成组中选择的材料形成。

11.根据权利要求10所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层通过超声波焊接附接。

12.根据权利要求8所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述轴承包括具有侧壁的内座圈和具有侧壁的外座圈。

13.根据权利要求12所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述内座圈和所述外座圈中的至少一个包括形成在所述侧壁上的凸起面。

14.根据权利要求13所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述凸起面从由滚花和凸点组成的组中选择。

15.根据权利要求8所述的用于与带轮皮带一起使用的带轮，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层中的每一个都包括装配时与所述轴承相邻定位的轴承罩。

16.一种用于形成与带轮皮带一起使用的带轮的方法，所述方法包含以下步骤：

形成具有轴承槽的带轮主壳体和外部带轮壳层；

将轴承插入所述轴承槽中，所述轴承具有含凸起面的侧壁；

将所述壳层定位在所述壳体上；和

将所述壳层和所述壳体焊接在一起，由此所述轴承被轴向地限制在所述壳体与所述壳层之间。

17.根据权利要求16所述的用于形成与带轮皮带一起使用的带轮的方法，其中，在装配时，所述轴承的所述凸起面轴向地夹紧所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层。

18.根据权利要求16所述的用于形成与带轮皮带一起使用的带轮的方法，其中所述凸起面从由滚花和凸起点组成的组中选择。

19.根据权利要求16所述的用于形成与带轮皮带一起使用的带轮的方法，其中所述带轮主壳体和所述外部带轮壳层是成型聚合材料。

20.根据权利要求19所述的用于形成与带轮皮带一起使用的带轮的方法，其中所述焊接步骤是超声波焊接。