CN107701611A - 具有保护凸缘的滚动轴承和圈与该保护凸缘的组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承(1)，其以中心轴线(X1)为中心，并且包括：外圈(2)、内圈(3)、布置在这两个圈之间的滚动体(4)和保护凸缘(7)，一个圈(2)包括：管状部分(8)，其以中心轴线为中心并且设置有滚动体用的滚道(14、14a)；和环形径向部分(9)，其从管状部分径向延伸并限定了支撑面(13)，该支撑面用于在轴向上支撑设置于保护凸缘的环形径向基部(19)。管状部分(8)包括在轴向上在径向部分(9)与滚道(14)之间延伸并朝向中心轴线以限定环形槽(18)的截头圆锥部(23)。保护凸缘还包括从环形径向基部(19)轴向延伸的环形支撑部分(21)，并且包括布置在圈(2)的槽(18)内的至少一个径向突出部分(22)。

Description

具有保护凸缘的滚动轴承和圈与该保护凸缘的组装方法
技术领域
本发明涉及滚动轴承领域，尤其涉及设置有安装在所述轴承的圈内的保护凸缘的滚动轴承。本发明特别适用于(滚道)圈(race rings)通过切割和冲压片材金属坯料而制成的离合器(clutch)轴承单元。本发明还可以适用于麦弗逊式悬挂推力轴承。
背景技术
已知在机动车应用中使用离合器轴承单元以用于由平移活塞致动齿轮箱的转动隔膜(rotating diaphragm)。为此，离合器轴承单元包括轴承，轴承具有：滚动体、要与隔膜接触的可转动的圈、和设置有容纳所述平移活塞的孔的静止的圈。
当驾驶员操作离合器踏板时，活塞被朝向离合器轴承单元轴向推动。平移移位被向前传递到隔膜，移除了连接于齿轮箱的转动隔膜与连接于车辆发动机的飞轮之间的联接。动力扭矩不在齿轮箱与发动机之间传递，能够实现齿轮箱中的接合离合或脱开离合的操作。
通常，离合器轴承单元配备有密封装置，以防止任何的灰尘、颗粒或水滴进入限定在各圈之间并且滚动体在里面滚动的滚动室内。
由EP-A1-0 773 384已知，为离合器轴承单元提供保护凸缘，所述凸缘被安装在可转动的外圈内。所述圈由片材金属坯料切割，环形槽被冲压在所述坯料的平面上。然后冲压所述坯料以给予圈以最终形状，圈具有管状部分，该管状部分包括球用的滚道和所述环形槽，圈还具有环形径向部分。保护凸缘由薄金属片制成并且包括环形径向基部，多个突片(tabs)从该环形径向基部向外延伸。所述突片被轴向弯曲并装配到(fitted)所述外圈的环形槽内。在EP-B1-1 948 951中进一步公开了可选择的设计。
然而，根据该现有技术的保护凸缘的紧固需要将环形槽冲压到坯料上的预备步骤。此外，装配在所述槽内的突片无法确保所述保护凸缘相对于所述圈的良好对中。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种具有改进的构思和易于制造的设置有保护凸缘的滚动轴承来解决上述困难。
为此，本发明涉及一种滚动轴承，其以中心轴线为中心，并且包括：外圈(outerrace ring)、内圈、布置在外圈与内圈之间的滚动体、和保护凸缘。所述圈中的一个圈包括：管状部分，其以中心轴线为中心并且设置有滚动体用的滚道；和环形径向部分，其从所述管状部分径向延伸并限定了支撑面，该支撑面用于在轴向上支撑设置于所述保护凸缘的环形径向基部。
根据本发明，所述管状部分包括在轴向上在所述径向部分与所述滚道之间延伸并朝向中心轴线以将环形槽限定于所述圈的截头圆锥部。保护凸缘还包括从所述环形径向基部轴向延伸的环形支撑部分，并且包括布置在圈的所述槽内的至少一个径向突出部分。
根据本发明的有利的但非强制性的其它方面，这种滚动轴承可以包括以下特征中的一个或若干个：
-外圈是可转动圈，内圈是静止圈。
-内圈是可转动圈，外圈是静止圈。
-滚动体是球。
-滚动体被保持架周向保持
-保护凸缘包括布置在所述圈的槽中的多个突出部分。
-所述保护凸缘的支撑部分的突出部分是环状的截头圆锥形并且具有与由所述圈的截头圆锥部形成的环形槽相对应的形状。
-对中部在轴向上布置在截头圆锥部与滚道之间，所述对中部是围绕中心轴线的环形圆柱状(annular and cylindrical)。
-支撑部分的自由端部与所述圈的对中部相干涉并且具有相对应的环形圆柱形状。
-保护凸缘包括与圆柱部分相对的密封装置。
-所述密封装置包括从所述环形径向基部延伸的圆柱部分。
-另一个圈包括管状部分，该管状部分设置有滚动体用的滚道，所述管状部分在径向上布置在从所述保护凸缘的径向基部延伸的圆柱部分与支撑部分之间。
-多个孔被设置贯穿保护凸缘的支撑部分的厚度。
-保护凸缘由低碳钢制成，特别是DC01或DC04。
本发明还涉及如上所述的滚动轴承的圈与保护凸缘的制造和组装方法。所述制造和组装方法包括以下步骤：
(a)切割并冲压片材金属坯料以形成圈，圈具有：管状部分，所述管状部分以中心轴线为中心并且设置有截头圆锥部、对中部和滚动体用的滚道；和环形径向部分，所述环形径向部分从所述管状部分径向延伸，在将所述环形径向部分相对于管状部分弯曲的冲压步骤期间，在所述径向部分与截头圆锥部之间形成环形槽。
(b)切割并冲压片材金属坯料以形成保护凸缘，保护凸缘具有环形径向基部和从所述环形径向基部轴向延伸的环形圆柱部分。
(c)以如下方式将保护凸缘沿轴向插入圈内：保护凸缘的所述环形径向基部抵靠圈的所述环形径向部分，保护凸缘的所述环形圆柱部分与圈的所述对中部相干涉。
(d)使外部工具与保护凸缘相关联，以使得使环形圆柱部分相对于(against)设置于所述圈的管状部分的所述截头圆锥部和环形槽变形，至少一个径向突出部分被形成并布置在圈的所述槽内。
由于本发明，保护凸缘被与圈中的一个圈固定，所述凸缘用于保护轴承免受任何污染物侵入。特别有利的是，将所述凸缘与可转动的圈固定。
支撑凸缘的圈通过冲压和切割片材金属坯料而制成。形成所述圈的管状部分与径向部分之间的交叉部的冲压步骤不是完全受控的过程。通常，所述交叉部以具有所述截头圆锥部的轻微S形弯曲，并自然地形成专用于容纳凸缘突起的环形槽。于是本发明的组装方法可以使用这种自然的圈形状。在管状部分与径向部分之间的所述S形状通常被认为是缺点，但在本发明中是有利的。
作为一种选择，可以通过特定的所述圈制造方法(例如FR-A1-3 013 245的方法)来控制管状部分与径向部分之间的所述S形交叉部的尺寸。
将保护凸缘插入，然后靠着圈变形，以使得配合所述圈的形状。突起被直接形成于在圈内设定就位的保护凸缘。所述突起直接配合在槽内并具有相对应的形状，以确保无游隙(clearance)的轴向保持。所述突起可以是环形的，并且具有与所述圈的槽和截头圆锥部相对应的形状，以使得用于截头圆锥形状的支撑部分。
有利的是，外部工具轴向保持所述保护凸缘的环形径向基部抵靠所述圈的环形径向凸缘。所述工具可以包括爪(claws)。于是保护凸缘在变形期间和变形之后被保持就位，以确保相对于圈的径向对中。
根据一个实施方式，在所述保护凸缘的环形径向基部与所述圈的环形径向部分轴向抵靠之后，步骤(d)的外部工具继续朝向所述圈的环形径向部分轴向地推所述保护凸缘的环形圆柱部分，直到圆柱部分在所述圈的环形槽内变形为止。
所述保护凸缘的环形径向基部轴向抵靠所述圈的径向部分的支撑面。圆柱部分被靠着所述支撑面推，所述圆柱部分被圈的对中部分轴向引导，然后塑性变形。圆柱部分在靠近所述圈的径向部分设置的槽内径向蠕变(creep)。
根据可选择的实施方式，在保护凸缘抵靠所述圈的径向部分的轴向定位之后，步骤(d)的外部工具朝向圈的环形槽径向地推保护凸缘的圆柱部分。
有利的是，所述外部工具为环形或离散的冲头。
有利的是，所述外部工具由比圈软的材料制成。于是所述外部工具的形状与圈的形状相应地变形，以使得给予所述保护凸缘的突起以相对应的截头圆锥形状。
附图说明
现将结合附图解释本发明，附图作为说明性示例，而不是限制本发明的目的。在附图中：
图1是根据本发明的设置有保护凸缘的滚动轴承的截面图；以及
图2和图3是图1的滚动轴承和保护凸缘在组装过程的步骤期间的截面图。
具体实施方式
图1公开了一种用于机动车(automotive)应用中的离合器轴承单元的滚动轴承1。所述滚动轴承1适用于具有转动运动的任何其它应用。
具有中心轴线X1的滚动轴承1包括：可转动的外圈(outer ring)2；静止的内圈3；滚动体(这里是球(balls))4的列；保持架5，用于在周向上保持所述滚动体4；所述滚动体4用的轴向保持凸缘6，所述轴向保持凸缘6固定于所述外圈2；和保护凸缘7，其由薄片材金属坯料(thin sheet metal blank)制成，例如(采用)低碳钢(mild steel)DC01或DC04。
静止的内圈3包括沿着中心轴线X1延伸的管状部分16，其设置有滚动体4用的外凹面滚道(outer concave raceway)16a。静止的内圈3还包括从所述管状部分16朝向与中心轴线X1相反的方向径向向外延伸的环形径向部分17。有利的是，所述静止的内圈3通过平移活塞(未示出)致动，所述平移活塞在轴向上抵靠环形径向部分17以将轴向运动传递到滚动轴承1。
可转动的外圈2包括沿着中心轴线X1延伸的管状部分8。所述外圈2的管状部分8在径向上围绕内圈3的管状部分16，滚动体4在径向上布置在所述管状部分8与所述管状部分16之间。
可转动的外圈2还包括从所述管状部分8的边缘10朝向中心轴线X1径向向内延伸的环形径向部分9。外圈的环形径向部分9相对于滚动体4而言与内圈3的径向部分17在轴向上相对。所述环形径向部分9包括：形成孔的内边缘11、专用于轴向抵靠隔膜(diaphragm)(未示出)的外支撑面12、和与外支撑面12相反向并专用于轴向支撑保护凸缘7的内支撑面13。
管状部分8包括凹部14，凹部14的内表面14a形成滚动体4用的滚道。轴向保持凸缘6包括：轴向圆柱部分6a，其安装在所述凹部14的外圆柱表面上；和径向部分6b，其从所述轴向圆柱部分6a向内延伸并且被适配成在轴向上阻挡滚动体4。作为一种选择(未示出)，所述轴向保持凸缘6可以包括与静止的内圈3滑动接触的密封唇。根据另一种选择，所述轴向保持凸缘6可以由安装在管状部分8内的密封垫圈代替。
根据本发明，管状部分8还包括：截头圆锥部(frustoconical part)23，径向部分9从该截头圆锥部23延伸；和对中部分(centering portion)15，对中部分15在轴向上在凹部14与所述截头圆锥部23之间延伸。对中部分15为环形圆柱形状并以中心轴线X1为中心。对中部分15包括引导面15a，引导面15a朝向中心轴线X1并且专用于在径向上对中保护凸缘7。
截头圆锥部23具有以中心轴线X1为中心并朝向所述中心轴线X1倾斜的环形截头圆锥形状。位于所述截头圆锥部23与径向部分9之间的交叉部(intersection)处的边缘10的直径大于对中部分15的直径。截头圆锥部限定了内环形截头圆锥面23a。
截头圆锥部23、边缘10和径向部分9具有S形并且在面23a与面13之间的交叉部处限定了环形内槽18。所述S形的边缘10可以在外圈的正常冲压工序期间形成或通过能够控制所述S形的专用工序形成。
滚动轴承1还包括安装在可转动的外圈2内的保护凸缘7。
所述保护凸缘7包括径向环形基部19、内圆柱部分20和外支撑部分21。径向环形基部19被设置于外圈2的径向部分9的内支撑面13轴向支撑。两个径向部分19、9之间的接触确保了在一个方向上的轴向保持。
内圆柱部分20从径向环形基部19的内边缘轴向延伸并朝向内圈3。在图1的实施方式中，内圈3的轴向端部16b在径向上围绕所述保护凸缘7的内圆柱部分20的一部分。其形成了用于防止颗粒或污染物的任何进入的迷宫式密封件。作为一种选择(未示出)，内圆柱部分20可以包括与内圈3滑动接触的密封垫圈，或者由与内圈3滑动接触的密封垫圈代替。
外支撑部分21从径向环形基部19的外边缘轴向延伸并朝向滚动体4。所述内圆柱部分20和外支撑部分21相对于径向基部19而言相对并且彼此径向面对。外支撑部分21的自由端部21a被外圈2的对中部分15的表面15a轴向引导。
根据本发明，所述保护凸缘7的外支撑部分21还包括配合(fitted)在外圈3的环形槽18内的向外突出部分22。所述向外突出部分22可以包括多个突起或者环形突起。突出部分22在轴向上被阻挡在所述槽18内，以确保保护凸缘在另一轴向上的轴向保持。
根据图1的实施方式，支撑部分21的突出部分22是环形的、截头圆锥形的并且具有与由所述外圈2的截头圆锥部23形成的环形槽18相对应的形状。环形圆柱(形)的自由端部21a从所述截头圆锥形的突出部分22轴向延伸。
根据如图2和图3所示的以下工序步骤，外圈3和保护凸缘7被制造和组装在一起。
切割并冲压片材金属坯料(sheet metal blank)以形成外圈2。特别地，在将环形径向部分9相对于所述管状部分8弯曲的冲压步骤期间，在管状部分8处形成截头圆锥部23。环形内槽18被限定在所述截头圆锥部23与径向部分9之间。环形圆柱(形)的对中部15在所述截头圆锥部23与滚道14之间大致轴向地延伸。
以平行的方式(in parallel)，切割并冲压片材金属坯料以形成保护凸缘7，保护凸缘7具有环形径向基部19、内圆柱部分20和从所述环形径向基部19轴向延伸的外支撑部分21。如图2所示，外支撑部分21在其预组装状态下是围绕中心轴线X1的环形圆柱状。
如图2所示，轴向力F1被施加于沿轴向插入在圈2内的保护凸缘7。如图3所示，施加轴向力F1，直到保护凸缘7的环形径向基部19抵靠圈2的环形径向部分9为止。所述保护凸缘7的外圆柱部分21的自由端部21a被引导并与所述圈2的对中部15相干涉。轴向力F1可以由操作员手动施加或者通过外部工具施加。
在外圈2的槽18内，在边缘10、内截头圆锥面23a与圆柱支撑部分21之间限定有自由环形间隙。
根据该方法的一个实施方式，即使在所述保护凸缘7的环形径向基部19与所述圈2的环形径向部分9轴向抵接之后，外部工具也继续朝向所述圈2的环形径向部分9沿轴向推所述保护凸缘7的圆柱支撑部分21。然后支撑部分21被靠着(against)所述径向部分9轴向压缩(compressed)。然后，支撑部分21径向变形并在所述圈2的环形槽18内蠕变(creep)，以使得形成布置在所述槽18内的径向突出部分22。
根据该方法的一种替代实施方式，在保护凸缘7抵靠所述圈2的径向部分9的轴向定位之后，外部工具将向外的径向力F2施加于圆柱支撑部分21，向外的径向力F2朝向圈2的环形槽18的底部径向地推所述圆柱部分21。然后，通过所述支撑部分21的径向变形形成径向突出部分22，该工具给予所述突出部分22以截头圆锥形状并具有与截头圆锥面23a相对应的形状。有利的是，所述外部工具为环形或离散的冲头(punch)。有利的是，所述外部工具由比圈2软的材料制成，例如塑料或橡胶材料。于是所述外部工具的形状与圈的形状相应地变形，以使得给予所述保护凸缘7的突起22以相对应的形状。
已经用可转动的外圈和静止的内圈说明了本发明。作为一种选择，外圈可以是静止的，内圈可以是可转动的。在这种情况下，静止的外圈与活塞配合，可转动的内圈与隔膜配合。根据另一可选择的实施方式，保护凸缘可以安装在内圈中，而不是外圈中。
已经用球说明了本发明，但是球可以由滚针、滚柱(roller)或任何其它类型的滚动体代替。

Claims (9)

1.一种滚动轴承(1)，其以中心轴线(X1)为中心，并且包括：外圈(2)、内圈(3)、布置在所述外圈(2)与所述内圈(3)之间的滚动体(4)、和保护凸缘(7)，所述圈中的一个圈(2)包括：管状部分(8)，所述管状部分(8)以所述中心轴线(X1)为中心并且设置有所述滚动体(4)用的滚道(14、14a)；和环形径向部分(9)，所述环形径向部分(9)从所述管状部分(8)径向延伸并限定了支撑面(13)，所述支撑面(13)用于在轴向上支撑设置于所述保护凸缘(7)的环形径向基部(19)，
其中所述管状部分(8)包括在轴向上在所述径向部分(9)与所述滚道(14)之间延伸并朝向所述中心轴线(X1)以限定环形槽(18)的截头圆锥部(23)，并且
所述保护凸缘(7)还包括从所述环形径向基部(19)轴向延伸的环形支撑部分(21)，并且包括布置在所述圈(2)的所述槽(18)内的至少一个径向突出部分(22)。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述保护凸缘(7)包括与所述圆柱部分(21)相对的密封装置(20)。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承，其特征在于，所述密封装置包括从所述环形径向基部(19)延伸的圆柱部分(20)。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于，另一个圈(3)包括管状部分(16)，该管状部分(16)设置有所述滚动体(4)用的滚道(16a)，所述管状部分(16)在径向上布置在从所述保护凸缘(7)的径向基部(19)延伸的两个圆柱部分(20、21)之间。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述保护凸缘(7)由低碳钢制成。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，对中部(15)在轴向上布置在所述截头圆锥部(23)与所述滚道(14)之间，所述对中部(15)是围绕所述中心轴线(X1)的环形圆柱状，所述支撑部分(21)的自由端部(21a)与所述对中部(15)相干涉并具有相对应的环形圆柱形状。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承(1)用的圈(2)与保护凸缘(7)的组装和制造方法，包括以下步骤：
(a)切割并冲压片材金属坯料以形成圈(2)，圈(2)具有：管状部分(8)，所述管状部分(8)以中心轴线(X1)为中心并且设置有截头圆锥部(23)、对中部(15)和滚动体(4)用的滚道(14、14a)；和环形径向部分(9)，所述环形径向部分(9)从所述管状部分(8)径向延伸，在将所述环形径向部分(9)相对于所述管状部分(8)弯曲的冲压步骤期间，在所述径向部分(9)与截头圆锥部(23)之间形成环形槽(18)；
(b)切割并冲压片材金属坯料以形成保护凸缘(7)，所述保护凸缘(7)具有环形径向基部(19)和从所述环形径向基部(19)轴向延伸的环形圆柱部分(21)；
(c)以如下方式将所述保护凸缘(7)沿轴向插入所述圈(2)内：保护凸缘(7)的所述环形径向基部(19)抵靠圈(2)的所述环形径向部分(9)，并且保护凸缘(7)的所述环形圆柱部分(21)与圈(2)的所述对中部(15)相干涉；以及
(d)使外部工具与所述保护凸缘(7)相关联，以使得使所述环形圆柱部分(21)相对于所述圈(2)的所述截头圆锥部分(23)和环形槽(18)变形，至少一个径向突出部分(22)被形成并布置在所述圈(2)的所述槽(18)内。
8.根据权利要求7所述的组装和制造方法，其特征在于，在所述保护凸缘(7)的环形径向基部(19)与所述圈(2)的环形径向部分(9)轴向抵靠之后，所述步骤(d)的外部工具继续朝向所述圈(2)的环形径向部分(9)沿轴向推所述保护凸缘(7)的环形圆柱部分(21)，直到所述圆柱部分(21)在所述圈(2)的环形槽(18)内变形为止。
9.根据权利要求7所述的组装和制造方法，其特征在于，在所述保护凸缘(7)抵靠所述圈(2)的径向部分(9)的轴向定位之后，所述步骤(d)的外部工具朝向所述圈(2)的环形槽(18)沿径向推保护凸缘(7)的圆柱部分(21)。
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