CN107850123A - 用于成型塑料的保持夹具 - Google Patents
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Abstract
本申请所公开了一种用于将包覆成型的塑料部件保持到基板上的保持夹具,其包括大致环形带,所述大致环形带具有限定用于接收可围绕中心轴旋转的基板的内腔的内表面和用于接收超成型的塑料部件的相反的外表面。夹具具有在环形带中形成的多个轴向延伸的保持特征。保持特征在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠,或者限定在所述外表面中形成第二冠的耦接部分。保持特征沿着大致环形带均匀间隔一定距离。公开了一种带轮主体组件,其具有围绕轴承的外环坐置的保持夹具用于保持包覆成型于其上的带轮主体。本申请还公开了一种使用保持夹具将塑料部件包覆成型到基板的方法。
Description
技术领域
本发明涉及包覆成型塑料,尤其涉及用于基本上防止包覆成型塑料部件和基板之间的相对运动的夹具。
背景技术
轴承通常被结合到普遍地用于传动带应用中的成型塑料带轮中,诸如用于驱动车辆发动机内/上的前端附件的蛇形传动带系统。典型地,塑料带轮主体被包覆成型到轴承上。速度、载荷和温度的变化可能导致轴承的外圈相对于塑料带轮壳体旋转(滑动)。轴承的密封阻力、润滑脂粘度和滚子接触(受滚珠、保持架和滚道设计的影响)也会影响回到带轮的一定量的扭矩。
另外,带轮系统的温度改变会影响带轮相对于轴承外圈的滑动或旋转。轴承通常由金属构成,金属具有与包覆成型带轮的塑料不同的热膨胀系数。轴承与带轮壳体之间的热膨胀系数的差异可以减小由成型带轮施加回到轴承外圈的夹紧载荷力。夹紧载荷力的减小消减了作用在轴承与带轮壳体之间的摩擦力。随着系统载荷的增加,塑料带轮壳体倾向于从轴承外圈脱离,从而导致带轮壳体相对于轴承外圈的滑动或旋转。一些轴承包括键槽或滚花图案以防止滑动,但是这些轴承通常非常昂贵。因此,在本领域中需要一种成本有效的解决方案,该解决方案可以基本上防止包覆成型塑料带轮壳体和轴承外圈之间的滑动。
发明内容
根据一个方面,公开了一种用于将包覆成型的塑料部件保持到基板的夹具,所述夹具包括大致环形带,所述大致环形带具有内表面和相反的外表面,所述内表面限定内腔,所述内腔用于接收能围绕中心轴线旋转的基板,所述外表面用于接收包覆成型的塑料部件。大致环形带包括形成在大致环形带中的多个保持特征。所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部。保持夹具旋转地平衡。
另一方面,大致环形带基本上是C形的。另一方面,大致环形带具有第一端和第二端,并且第二端与第一端接合以形成耦接部分。在另一方面,大致环形带包括通过耦接部分互锁在一起的多个节段。
另一方面,所述多个保持特征包括限定所述内表面中的所述槽以及所述外表面中的所述第一冠部的两个或更多个保持特征。另一方面,所述多个保持特征包括限定所述外表面中的所述第二冠部的两个或更多个耦接部分。另一方面,所述多个保持特征包括:限定所述外表面中的所述第二冠部的一个耦接部分;以及限定所述内表面中的所述槽和所述外表面中的所述第一冠部的至少一个保持特征。
另一方面,大致环形带限定多个孔。所述多个孔中的每个在所述多个保持特征中的每个之间沿着所述大致环形带与所述多个孔中的每个紧邻的孔间隔开。
根据另一方面,公开了一种带轮主体组件,包括:轴承,所述轴承能围绕中心轴线旋转并且包括具有径向外表面的外环;保持夹具,所述保持夹具抵靠所述轴承的所述径向外表面并且围绕所述轴承的所述径向外表面同心地安置;以及带轮主体,所述带轮主体成型到所述保持夹具以与所述轴承的所述外环一起旋转。所述保持夹具包括大致环形带,所述大致环形带具有内表面和相反的外表面,所述内表面限定内腔,所述内腔已经接收所述轴承,所述外表面已经接收成型到其上的所述带轮主体。保持夹具还包括形成在大致环形带中的多个保持特征。所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部。带轮主体组件旋转地平衡。
在另一方面,带轮主体组件的保持特征包括限定内表面中的槽和外表面中的第一冠部的一个或多个保持特征。在前一实施例的另一方面,由一个或多个保持特征限定的每个槽形成抵靠轴承的外环的细长通道,并且每个槽填充有限定带轮主体的材料,从而形成带轮主体在轴承的外环与一个或多个保持特征中的每个之间的部分。
在带轮主体组件的另一方面,大致环形带仅围绕轴承的外径向表面的一部分延伸。在带轮主体组件的另一方面,大致环形带包括径向向外延伸的两个端部,其中两个端部形成附加保持特征。在带轮主体组件的另一方面,多个保持特征包括一个或多个耦接部分,所述一个或多个耦接部分限定外表面中的第二冠部。耦接部分将大致环形带的第一端和第二端耦接在一起。
在另一方面,大致环形带包括多个节段,并且耦接部分将多个节段的相邻节段的端部耦接在一起。在另一方面,所述多个保持特征包括:限定所述外表面中的所述第二冠部的一个耦接部分;以及限定所述内表面中的所述槽和所述外表面中的所述第一冠部的至少一个保持特征。
在另一方面,大致环形带限定多个孔,所述多个孔在所述多个保持特征中的每个之间沿着所述大致环形带与所述多个孔中的每个紧邻的孔间隔开。在另一方面,保持夹具有与轴承的外环的热膨胀率基本相似的热膨胀率,使得保持夹具不会响应于温度的变化而与轴承的外环分开。
根据另一方面,公开了一种制造带轮主体组件的方法,该方法包括:提供轴承,所述轴承能围绕中心轴线旋转并且包括具有径向外表面的外环;以及提供保持夹具,所述保持夹具是大致环形带,所述大致环形带具有限定内腔的内表面、相反的外表面以及形成在所述大致环形带中的多个保持特征。所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部。所述方法进一步包括将所述保持夹具抵靠所述轴承的所述外环的所述径向外表面并且围绕所述轴承的所述外环的所述径向外表面同心地放置,其中每个槽在所述环形带和所述轴承的所述外环之间形成细长通道;将保持夹具固定到轴承的外环;以及将所述带轮主体包覆成型到所述轴承的所述外环的所述径向外表面和所述保持夹具。每个槽填充有限定带轮主体的材料,从而形成带轮主体在轴承的外环和保持夹具之间的部分。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制,而是将重点放在清楚地示出本发明的原理上。此外,在附图中,所有的视图中相同的附图标记表示相应的部分。
图1A是具有如本文所公开的夹具的带轮主体组件的剖切俯视图。
图1B是图1A的带轮主体组件的局部剖切的侧视图。
图2A是图1A的带轮主体组件中的夹具的实施例的立体图。
图2B是图2A的夹具的俯视图。
图2C是图2A的夹具的侧视图。
图3A是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图3B是图3A的夹具的俯视图。
图3C是图3A的夹具的侧视图。
图4是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图5是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图6是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图7是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图8是图1A的带轮主体组件中的夹具的另一实施例的立体图。
图9是示出用于制造图1A的带轮主体组件的方法的流程图。
具体实施方式
现在详细参考附图中所示的实施例的描述。虽然结合这些附图描述了若干实施例,但是并不旨在将本公开限制到本文所公开的一个或多个实施例。相反,旨在涵盖所有的替代方案、修改和等同物。
带轮通常包括带轮主体和耦接至轴的轮毂,所述轴可以是从动轴或驱动轴(曲轴)。用于发动机尤其是车辆发动机的带轮组件还可以包括解耦机构、隔离器、减振器或其它机构,其可以经常与在轮毂与带轮主体之间定位的一个或多个轴承结合使用以促进带轮主体相对于轮毂的平滑旋转。这些轴承可以被嵌入成型到塑料带轮主体中以形成一体的带轮主体组件,然后该带轮主体组件可以被耦接至轮毂和其它机构以形成成品带轮。
参考图1A至1B,本文所公开的带轮主体组件10包括轴承12、带轮主体14以及在带轮主体14与轴承12之间定位的夹具16。轴承12具有内环20、外环22以及多个轴承构件24。内环20(在本文中也被称为内圈)具有配置成与带轮的轮毂(未示出)接合的内径向表面26和径向向外朝向并且配置成接收多个轴承构件24的内环滚道27(图1A)。内环20限定旋转轴线18,带轮主体组件10围绕旋转轴线18旋转。外环22(在本文中也被称为外圈)围绕内环20同心地定位,并且具有外径向表面28和大致向内朝向并且配置成接收多个轴承构件24的外环滚道29(图1A)。轴承构件24可以是滚珠轴承或其它类型的轴承。轴承构件24在内环20与外环22之间定位,并且可在他们之间移动,使得外环22能够相对于内环20旋转。轴承12的外环22可以是金属,诸如钢、铝或复合金属。轴承可以是滚子轴承、滚珠轴承或推力轴承。另外,本文所公开的主题可以使用磁性轴承或其它类型的具有可替换的或不具有轴承构件24的轴承来应用。
带轮主体14具有内径向表面30(图1B)和带接合表面32(图1B),并且带轮主体14围绕轴承12的外环22同心地定位,使得带轮主体14的内径向表面30邻近并面向轴承12的外环22的外径向表面28。带接合表面32径向向外定向并且配置成与诸如带、链条、绳索、网或其它从动/驱动器带轮的连续的环接合,其中塑料包覆成型到轴上。带接合表面32可以是平坦的,轮廓设计为接收圆形带,或者具有V形凹槽以与V形肋带的V形肋或任何其它所需轮廓的凹槽相配合以与环形带配合。
带轮主体14由适合用于车辆发动机应用中的聚合物材料构成,所述车辆发动机应用可以包括但不限于诸如例如聚酰胺、酚醛树脂、尼龙、填充尼龙或聚乙烯的热塑料材料。例如,聚合物材料可以具有一种或多种诸如润滑剂或增强材料的添加剂。固定有保持夹具16的轴承12可以嵌入成型到聚合物带轮主体14中以形成带轮主体组件10。
仍然参考图1A至1B,保持夹具16与轴承12的外环22同心地定位。具体地,保持夹具16位于轴承12的外环22与带轮主体14之间。带轮主体14分别包覆成型到轴承12和保持夹具16。保持夹具16可以通过诸如例如压配合、热收缩配合、过盈配合、卷边、压接、焊接、钎焊、结合、使用粘合剂粘合的固定方法、其它固定方法或其组合固定至轴承12的外环22的外径向表面28上以与其一起旋转。保持夹具16和轴承12的外环22被固定在一起,以使得它们一起旋转并且保持夹具16不相对于轴承12的外环22进行旋转。在一些实施例中,保持夹具16可以被配置成抵靠轴承12的外环22施加弹簧力以帮助将保持夹具16固定至外环22。保持夹具16可以由刚性材料构成,该刚性材料可以包括诸如钢、铝、青铜或其它金属之类的金属、或金属合金、或复合材料。保持夹具16和轴承12的外环22的热膨胀是类似的,从而使得温度的改变不会导致夹具16从轴承12的外环22的外径向表面28分离,该分离可能导致保持夹具16相对于轴承12的外环22移动。在一些实施例中,保持夹具16可以由与轴承12的外环22相同的材料构成。
现在参考图1A至2C,保持夹具16是大致环形带34(其在本文中也可以被称为主体部分34),环形带34具有从其径向向外突出的一个或多个保持特征36。在一个实施例中,环形带34可以完全围绕轴承12以形成环形圈(如图1A和2A所示)。在另一实施例中,环形带34可以是围绕轴承12的外环22的一部分延伸的弓形夹或大致C形带(如图4所示)。保持夹具16的环形带34可限定用于接收轴承12的外环22的内腔35(图2A)。如图1B所标识的,环形带34的轴向宽度W1可以基本上类似于或小于轴承12的外环22的轴向宽度W2。环形带34包括配置成接合轴承12的外环22的外径向表面28(图1A至1B)的内径向表面38(图1A和图2A)。保持夹具16刚性地耦接至轴承12的外环22。在一些实施例中,保持夹具16可以通过将环形带34和/或保持特征36中的一个或两个压接至轴承12的外环22而刚性地连接至外环22。
环形带34的内径向表面38(图1A和图2A)的摩擦系数可以通过粗糙化内径向表面38、将滚花图案(诸如菱形滚花图案)添加到内径向表面38、或者将具有较高摩擦系数的摩擦材料结合到内径向表面38来增加。在一些实施例中,保持夹具16中的一个或多个孔72(图6中所示)可以从外侧向内冲压,以使得来自冲压过程的毛刺向内突出以增加保持夹具16的内径向表面38的摩擦系数。增加内径向表面38的摩擦系数加强了保持夹具16的内径向表面38与轴承12的外环22的外径向表面28之间的摩擦。增加保持夹具16与轴承12的外环22之间的摩擦可以减小基本上防止保持夹具16相对于轴承12的外环22的运动所需的夹持力。
保持特征36从环形带34径向向外延伸并与带轮主体14的内径向表面30接合或以其它方式形成干涉,从而固定带轮主体14以防止相对于轴承12的外环22旋转。保持特征36可以通过使环形带34向外变形而形成,使得保持特征36在外表面40上限定冠部76以及在环形带34的内表面38中的相应槽78。保持特征36中的一个或多个可以限定径向向外延伸的冠部76以及由环形带34的向外变形以形成冠部76而腾出的空间所形成的槽78。当组装时,每个保持特征36的冠部76提供了与带轮主体14的内径向表面30接合的一个或多个抵接件74(图1A)或突出表面,以基本上防止带轮主体14相对于轴承12的外环22的旋转。保持特征36的冠部76可以是圆形的或者可以具有方形的角部。保持特征36的冠部76用作与带轮主体14的内表面30中与键槽接合的键。
当保持夹具16被固定至轴承12的外环22时,在保持特征36的每个槽78处的内径向表面38可以与轴承12的外环22的外径向表面28间隔开以在其间限定间隙D(图1B)。当夹具16被固定至轴承12的外环22上时,间隙D轴向延伸过环形带34的整个宽度W1(图1B),使得槽78在轴承12的外环22与环形带34之间形成细长通道(如图2A所示)。在包覆成型过程中,带轮主体14的塑料材料流入并填充由每个槽78形成的细长通道。图1B中的实施例示出了在塑料材料已填充了由槽78限定的细长通道之后的带轮主体14的塑料。填充保持特征36的槽78的塑料材料形成带轮主体14的一部分,该部分位于保持夹具16的环形带34与轴承12的外环22之间。
保持特征36还可以通过将环形带34的一个或多个部分耦接在一起以限定一个或多个耦接部分66(在图6和图8中示出)而形成,耦接部分66从环形带34的外径向表面40向外突出以接合带轮主体14的内表面30。耦接部分66还可以限定用于便于环形带34与带轮主体14接合的冠部76和槽78。
在如图1A至8所示的实施例中,保持特征36是环形带34的一部分,但是应该理解,在另一实施例(未示出)中,保持特征可以是牢固地固定至环形带34的外径向表面40(图2A至2B)的分离结构。保持特征36可围绕夹具16的周向均匀地分布(即,均匀地间隔一定距离),以使得保持夹具16围绕旋转轴线18平衡。环形带34可以限定从其穿过的一个或多个孔(其在图6中以附图标记72示出),这些孔为形成带轮主体14的塑料材料提供了另外的接触点,以直接成型到轴承12的外环22。限定多个孔中的每个孔的边缘可以提供另外的抵接件,以防止带轮主体14相对于轴承12的外环22的运动。保持夹具16的环形带34可以是单个件或者可以包括耦接在一起以形成环形圈的两个或更多个节段。
保持夹具16可以通过以下方式来旋转地平衡:改变多个保持特征36中的每个特征的尺寸、形状、数量和位置中的一个或多个;改变孔72(图6)的尺寸、形状、数量和位置中的一个或多个;或者改变环形带34的各个部分的形状、宽度和厚度中的一个或多个。
现在参考图2A至2C,保持夹具16可以是围绕旋转轴线18(图2B至2C)大致同心的环形圈,并且可以具有从环形带34向外突出的至少一个或多个保持特征36。图2B示出了定位在环形带34的相对两侧上的两个保持特征36,然而,可以理解的是,在其它实施例中可以使用一个或多个保持特征36。环形带34可以向外突出和/或向外变形以形成保持特征36,每个保持特征36限定了冠部76和槽78。向外突出的保持特征36可以通过铸造、烧结、焊接成形、卷边、冷成形(例如冷成形薄管件或薄冲压件)、其它成形工艺或其组合来形成。在另一实施例(未示出)中,保持特征36可以包括单独的保持构件,单独的保持构件诸如通过焊接或用粘合剂粘合而耦接或者固定至环形带34的外径向表面40。参考图3,保持夹具16可以包括从环形带34的一个轴向侧44向内延伸的唇或薄凸缘42,唇或凸缘42便于通过冲压工艺形成保持特征36。
现在参考图4,夹具16可以是大致圆形或弓形形状,其环形带34仅围绕轴承12的外径向表面28的一部分延伸(图1A至1B)。换句话说,夹具16的带34围绕轴承12的径向表面28小于360度延伸以形成环形圈。在图4所示的实施例中,环形带34具有两个端部:第一端46和第二端48。保持夹具16可具有一个或多个保持特征36,所述保持特征36是环形带34的向外突出或向外变形。保持夹具16的第一端46和第二端48可以径向向外张开(即径向向外弯曲)以提供附加保持特征50来平衡保持夹具16的相对侧上的保持特征36或者来平衡围绕保持夹具16的周向分布的保持特征36。附加保持特征50的尺寸和形状可以配置成旋转地平衡保持夹具16。在图4中,保持夹具16可通过焊接、钎焊、结合、使用粘合剂粘合或以其它方式将夹具16固定至轴承12的外径向表面28上而被固定至轴承12的外环22(图1A至1B),使得保持夹具16不相对于轴承12的外环22滑动和旋转。
现在参考图5,保持夹具16可以具有环形带34,环形带34具有可彼此接合以形成保持夹具16的环形形状的第一端46'和第二端48'。第一端46'可具有弯曲并径向向外延伸的张开部分52,并且第二端48'可以配置成与第一端46'接合。在一些实施例中,第二端48'可以具有向外延伸部分54、保持特征部分56和接合部分58。第二端48'可以弯曲并从环形带34向外延伸以形成向外延伸部分54,然后再沿着从环形带34向外定位的圆形路径弯曲以形成保持特征部分56,该保持特征部分56的形状类似于定位在保持夹具16的相对侧上的保持特征36的形状。第二端48'然后可以向内弯曲以形成接合部分58,接合部分58配置成与第一端46'的张开部分52重叠并接合以形成环形圈。在一些实施例中,第二端48'配置成通过卡合与第一端46'互连。在一些实施例中,第二端48'和第一端46'被一起卷边以形成带凹槽的平坦锁定接缝(图5中未示出)。第二端48'的保持特征部分56形成附加保持特征50以平衡保持夹具16的相对侧上的保持特征36或平衡围绕夹具16的周向均匀地间隔的保持特征36。保持夹具16可以通过焊接、钎焊、结合、卷边、使用粘合剂粘合而固定至轴承12的外环22(图1A至图1B),或以其它方式将保持夹具16固定至轴承12的外径向表面28。
现在参考图6,保持夹具16可以包括彼此接合以便形成保持夹具16的环形形状的两个或多个节段60、60',。尽管在图6中仅示出了两个节段60、60',但应当理解的是,保持夹具16可以包括彼此互锁的两个以上的节段60。每个节段60的第一端62和第二端64可以与一个或多个相邻节段60'的互补的第二端64和第一端62诸如通过卷边配合,以将节段60、60'耦接在一起以形成环形带34。将相邻节段60、60'的端部配合限定了环形带34的一个或多个耦接部分66。耦接部分66可从节段60向外突出以提供与带轮主体14的内径向表面30接合的保持特征36而基本上防止带轮主体14(图1A至1B)相对于保持夹具16和轴承12的外环22的运动。在一个实施例中,可以通过将该段的第一端62与相邻节段60'的第二端64卷边来形成耦接部分66。在另一实施例中,耦接部分66可以包括第一互锁通道68和第二互锁通道70。第一互锁通道68可以通过将节段60的第一端62向外弯曲并往回弯曲到其自身上而形成。第二互锁通道70可通过使节段60的第二端64向外变形并且然后将第二端64的一部分向内弯曲并往回弯曲到其自身上而形成。因此,一个节段60的第一互锁通道68与相邻节段60'的第二互锁通道70互锁。节段60的耦接部分66可以被压接、卷边、焊接、钎焊、结合、使用粘合剂粘合、或以其它方式固定在一起以形成环形圈。在一个实施例中,节段60利用带凹槽的平坦锁定接缝71一起卷边以形成保持夹具16。另外,保持夹具16可以被压配合、热收缩配合、过盈配合、压接、卷边、焊接、钎焊、结合、使用粘合剂粘合或以其他方式固定到轴承12的外环22。在一个实施例中,耦接部分66可以在环形带34的外表面40上限定冠部76,以及可以在环形带34的内径向表面38与轴承12的外环22的外径向表面28之间限定槽78。当带轮主体14包覆成型到夹具16和轴承12时,来自带轮主体14的塑料材料可以流入并填充耦接部分66的槽78。
图6示出了具有延伸穿过环形带34的多个孔72的保持夹具16。当安装在轴承12(图1A至1B)的外环22上时,孔72提供浅腔,带轮主体14的塑料材料在成型过程中流入和填充所述浅腔。塑料材料在由孔72形成的腔中的该填充形成了额外的纵向表面75或抵接件,额外的纵向表面75或抵接件阻止带轮主体14(图1A至1B)相对于轴承12的外环22的运动。多个孔72可具有提供纵向抵接件或表面75的任何便利的形状,该纵向抵接件或表面75充当可抵靠带轮主体14(图1A至1B)的肩部,从而基本上防止带轮主体14相对于轴承12的外环22的运动。一个或多个孔72的尺寸、形状和位置可以改变以有助于平衡保持夹具16和带轮主体组件10。在一些实施例中,孔72可以被从外侧径向向内穿过保持夹具16冲压,使得来自冲压过程的毛刺增加了保持夹具16的内径向表面38的摩擦系数。
现在参考图7,保持夹具16可以是具有保持特征36的环形圈,当从顶部视图观看时,保持特征36可以是大致C形的。保持特征36的C形使得保持夹具16能够是柔性的,以使得保持夹具16可以打开足够宽以使保持夹具16配合在轴承12的外环22上(图1A至1B)。在加宽保持夹具16时,C形保持特征36用作C形弹簧,以产生有助于将保持夹具166抵靠轴承12的外环22固定的弹簧力。
现在参考图8,保持夹具16可以具有保持特征36,该保持特征36是将环形带34的第一端46和第二端48耦接在一起的耦接部分66。耦接部分66在环形带34的外表面40中限定了冠部76。保持夹具16还可以具有标记为36'的保持特征,该保持特征在外表面40中限定了冠部76'并且在内表面40中限定了槽78。当从顶部视图观看时,保持特征36'可以是大致C形的。保持特征36'的C形使得保持夹具16能够是柔性的,以使得保持夹具16能够打开得宽至使得保持夹具16配合在轴承12的外环22上(图1A至1B)。在加宽保持夹具16时,C形保持特征36'可以用作C形弹簧,以产生有助于将保持夹具16抵靠轴承12的外环22固定的弹簧力。如图8所示,环形带34可以具有多个孔72,这些孔在保持特征36,36'之间沿环形带34彼此间隔一定距离。孔72相对于旋转轴线18可以是纵向的(图1A至1B)。环形带34可以包括与环形带34的宽度W1相比具有更窄宽度W3的狭窄部分80。孔72的尺寸、形状、数量和/或位置以及环形带34的狭窄部分80的形状可配置成旋转地平衡保持夹具16。
重新参考图1A至1B,本文描述的带轮主体组件10通过提供或利用具有内环20(内圈)、外环22(外圈)和多个轴承构件24的轴承12而制成。外环22具有外径向表面28。保持夹具16围绕轴承12的外环22定位并与之同心,并且通过压配合、热收缩配合、过盈配合、压接、卷边、焊接、钎焊、结合、使用粘合剂粘合、其它固定手段或其组合将保持夹具16抵靠轴承12的外径向表面28固定或耦接就位。带轮主体14然后被分别包覆成型到轴承12的外径向表面28和保持夹具16的外径向表面40上,使得夹具16的保持特征36径向向外延伸到带轮主体14中。在一些实施例中,带轮主体14的塑料径向向内流动以填充由保持夹具16的环形带34限定的任何孔和/或由在保持夹具16的保持特征36与轴承12的外环22之间限定的每个槽78形成的任何细长通道。保持特征36和/或孔在夹具16的环形带34的外径向表面40上形成不规则部分。通过包覆成型工艺,带轮主体14的内径向表面30与保持夹具16的外径向表面40以及由保持特征36和/或孔72所形成的不规则部分相一致。这些表面不规则部分成为保持夹具16与带轮主体14之间的边界的一部分。不规则部分可以包括各种纵向抵接件74或纵向肩部,所述纵向抵接件74或纵向肩部与带轮主体14的塑料接合以基本上防止带轮主体14相对于轴承12的外环22移动。包覆成型工艺可进一步包括将轴承12(围绕该轴承12固定有保持夹具16)置于模具中,闭合模具,将聚合物材料注入模具中,固化聚合物材料,释放模具,排出或移除成品带轮主体组件10,并保持带轮主体组件10以结合入带轮中。在一些实施例中,包覆成型工艺还包括在高至足以使聚合物材料使保持夹具16的保持特征36变形的压力下将聚合物材料注入模具中。
保持夹具不限于本文所公开的关于带轮主体组件的实施例。通常,保持夹具(例如保持夹具16)可用于将其它包覆成型塑料部件(例如带轮主体14)相对于其上成型有保持夹具的基板固定以防止旋转。基板例如可以是轴承12的外环22。与带轮主体组件一样,保持夹具可以是基本上圆形的并且可以限定用于接收基板的内腔。保持夹具可以围绕基板的外表面定位并且通过任何所公开的固定手段固定至基板的外表面。保持夹具/基板组件可以插入到模具中,并且塑料部件包覆成型到其外表面上。保持夹具的保持特征向外突出以在夹具与成型塑料部件之间的界面中形成不规则部分,并且这些不规则部分作用以基本上防止成型塑料部件相对于基板具有相对运动。
参考图9,制造如本文所公开的带轮主体组件10的方法100包括:提供102轴承12,所述轴承能够围绕中心轴线18旋转并且具有外环22,所述外环22具有外径向表面28;提供104保持夹具16,该保持夹具16是大致环形带34,所述环形带34具有内表面38、相反的外表面40以及形成在环形带34中的多个保持特征36,保持特征36轴向延伸并且一个或多个保持特征36限定内表面中的槽和外表面上的冠部;将保持夹具16围绕轴承12的外环22同心地定位106或安置,以使得每个槽形成抵靠轴承12的外环22的细长通道;将保持夹具36固定108到轴承12的外环22;以及将带轮主体14周向包覆成型110至轴承12的径向外表面28以及固定于其上的保持夹具26以与轴承12的外环22一起旋转。每个槽78填充有限定带轮主体14的材料,从而形成带轮主体14在轴承12的外环22与一个或多个保持特征36之间的部分。
本文所公开的带轮主体组件可以通过至少将轮毂固定在轴承的内环内并将轴固定在轮毂的内孔内而应用于各种车辆发动机。带轮的其它特征和部分也可以被组装到成品带轮组件中。在一些实施例中,轴可以是向具有如本文所公开的带轮主体组件的驱动带轮施加力的曲轴。在一些实施例中,轴可以是从动轴,以使得通过与带轮主体的带接合表面接合的连续带将动力供应到带轮。从带接收到的动力被传递到轴上,该轴是从动轴,该从动轴继而用于向其它辅助系统(例如,冷却剂泵、空调压缩机、交流发电机等)提供动力。带轮主体组件也可以用于既不是驱动轮也不是从动带轮的带轮,诸如带张紧轮或惰轮。
本文所公开的保持夹具和带轮主体组件提供了一种相对简单和便宜的方式来基本上防止包覆成型到轴承的金属外环的塑料带轮主体的滑动。使用保持夹具来防止滑动消除了对互锁特征(诸如滚花、凹口、压痕或凸起)的需要,所述互锁特征待被特别地设计在轴承的外圈的外径向表面中。这继而使得响应于压力更容易且更便宜地更换轴承供应商以降低成本。另外,保持特征向外突出的程度和夹具载荷压力可以被修正以增加保持夹具的扭矩性能。保持夹具与轴承的外圈之间的材料相似性使得夹具与外圈之间的热膨胀率相似,从而通过变化的温度循环,将施加在轴承上的力保持在更加一致的等级。保持夹具也可以用在现有的嵌件成型设备中,而不需要昂贵的改装或修改。
尽管本发明示出和描述了某些实施例,但是显而易见的是,在阅读和理解说明书的基础上,本领域技术人员能够进行修改,并且本发明包括所有这样的修改。
Claims (20)
1.一种用于将包覆成型的塑料部件保持到基板的夹具,所述夹具包括:
大致环形带,所述大致环形带具有内表面和相反的外表面,所述内表面限定内腔,所述内腔用于接收能围绕中心轴线旋转的基板,所述外表面用于接收包覆成型的塑料部件;和
多个保持特征,所述多个保持特征形成在所述大致环形带中;
其中所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部;并且
其中所述保持夹具旋转地平衡。
2.根据权利要求1所述的夹具,其中所述大致环形带基本上是C形的。
3.根据权利要求1所述的夹具,其中所述大致环形带具有第一端和第二端,并且所述第二端与所述第一端接合以形成所述耦接部分。
4.根据权利要求1所述的夹具,其中所述大致环形带包括通过所述耦接部分互锁在一起的多个节段。
5.根据权利要求1所述的夹具,其中所述多个保持特征包括限定所述内表面中的所述槽以及所述外表面中的所述第一冠部的两个或更多个保持特征。
6.根据权利要求1所述的夹具,其中所述多个保持特征包括限定所述外表面中的所述第二冠部的两个或更多个耦接部分。
7.根据权利要求1所述的夹具,其中所述多个保持特征包括:限定所述外表面中的所述第二冠部的一个耦接部分;以及限定所述内表面中的所述槽和所述外表面中的所述第一冠部的至少一个保持特征。
8.根据权利要求1所述的夹具,其中所述大致环形带限定多个孔,所述多个孔中的每个在所述多个保持特征中的每个之间沿着所述大致环形带与所述多个孔中的每个紧邻的孔间隔开。
9.一种带轮主体组件,包括:
轴承,所述轴承能围绕中心轴线旋转并且包括具有径向外表面的外环;
保持夹具,所述保持夹具抵靠所述轴承的所述径向外表面并且围绕所述轴承的所述径向外表面同心地安置;和
带轮主体,所述带轮主体成型到所述保持夹具以与所述轴承的所述外环一起旋转;
其中所述保持夹具包括:
大致环形带,所述大致环形带具有内表面和相反的外表面,所述内表面限定内腔,所述内腔已经接收所述轴承,所述外表面已经接收成型到其上的所述带轮主体;和
多个保持特征,所述多个保持特征形成在所述大致环形带中;
其中所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部;并且
其中所述带轮主体组件旋转地平衡。
10.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述多个保持特征包括限定所述内表面中的所述槽以及所述外表面中的所述第一冠部的一个或多个保持特征。
11.根据权利要求10所述的带轮主体组件,其中由所述一个或多个保持特征限定的每个槽形成抵靠所述轴承的所述外环的细长通道,并且每个槽填充有限定所述带轮主体的材料,从而形成所述带轮主体在所述轴承的所述外环与所述一个或多个保持特征中的每个之间的部分。
12.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述大致环形带仅围绕所述轴承的所述径向外表面的一部分延伸。
13.根据权利要求12所述的带轮主体组件,其中所述大致环形带包括径向向外延伸的两个端部,其中所述两个端部形成附加保持特征。
14.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述多个保持特征包括限定所述外表面中的所述第二冠部的一个或多个耦接部分。
15.根据权利要求14所述的带轮主体组件,其中所述耦接部分将所述大致环形带的第一端和第二端耦接在一起。
16.根据权利要求14所述的带轮主体组件,其中所述大致环形带包括多个节段,并且所述耦接部分将所述多个节段中的相邻节段的端部耦接在一起。
17.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述多个保持特征包括:限定所述外表面中的所述第二冠部的一个耦接部分;以及限定所述内表面中的所述槽和所述外表面中的所述第一冠部的至少一个保持特征。
18.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述大致环形带限定多个孔,所述多个孔在所述多个保持特征中的每个之间沿着所述大致环形带与所述多个孔中的每个紧邻的孔间隔开。
19.根据权利要求9所述的带轮主体组件,其中所述保持夹具有与所述轴承的所述外环的热膨胀率基本相似的热膨胀率,使得所述保持夹具不会响应于温度的变化而与所述轴承的所述外环分开。
20.一种制造带轮主体组件的方法,所述方法包括:
提供轴承,所述轴承能围绕中心轴线旋转并且包括具有径向外表面的外环;
提供保持夹具,所述保持夹具是大致环形带,所述大致环形带具有限定内腔的内表面、相反的外表面以及形成在所述大致环形带中的多个保持特征,其中所述多个保持特征轴向地延伸,并且所述多个保持特征中的每个在所述内表面中限定槽并且在所述外表面中限定第一冠部,或者限定耦接部分,所述耦接部分在所述外表面中形成第二冠部;
将所述保持夹具抵靠所述轴承的所述外环的所述径向外表面并且围绕所述轴承的所述外环的所述径向外表面同心地放置,其中每个槽在所述环形带和所述轴承的所述外环之间形成细长通道;
将所述保持夹具固定到所述轴承的所述外环;并且
将所述带轮主体包覆成型到所述轴承的所述外环的所述径向外表面和所述保持夹具,其中每个槽填充有限定所述带轮主体的材料,从而形成所述带轮主体在所述轴承的所述外环与所述保持夹具之间的部分。
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