CN108626288A - 轴承组件 - Google Patents

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D·克莱因汉斯
K-H·米勒
H·雷纳克
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Abstract

本发明涉及一种轴承组件(7)，其包括带有轴承孔(2)的金属的轴承容纳部(1)，橡胶金属轴承(8)被压入到轴承孔(2)中，在轴承孔(2)的内周面(3)中或外套筒(9)的外周面(12)中形成至少一个凹部(4)，并且所述橡胶金属轴承(8)具有金属的外套筒(9)，该外套筒利用压配合压入到轴承孔(2)中。

Description

轴承组件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的轴承组件，该轴承组件包括具有轴承孔的金属的轴承容纳部。
本发明此外涉及一种根据权利要求2的前序部分中的特征的轴承组件。
背景技术
轴承组件在机动车技术领域中广为人知。例如在机动车车轴的导杆中特别是在端侧使用橡胶金属轴承。这些橡胶金属轴承有两个目的。一方面，导杆应该是能够可相对运动地枢转的。因此，橡胶金属轴承提供旋转自由度。另一方面，橡胶金属轴承阻尼振动。
也已知例如在机动车车轴上的板簧组件中使用相应的轴承。在此也使用橡胶金属轴承，其一方面提供旋转自由度，另一方面具有阻尼特性以阻尼振动并且因此为机动车乘客提供更安静的行驶感觉。
也已知例如发动机轴承或变速器轴承的相应的轴承组件。在此，相应的发动机缸体或变速器壳体通过轴承与车身联接。
橡胶金属轴承在此插入轴承壳体中。这里，已知各种不同的制造方法。已知在轴向方向上压入橡胶金属轴承。然而，随着轴向压入行程的增加，压入过程的待克服的力同样也增大和/或出现剪切，这有时会导致高制造成本和/或可能导致轴承损坏。
为此从现有技术中已知，将轴承在轴向方向上分成两部分并且因此两个轴承部分从相反侧插入。由此减小了在压入过程中所需的力。
从现有技术中也已知使用宽松配合的轴承，并且轴承在轴承孔中胶合或硫化。
发明内容
本发明的目的是，从现有技术出发提供一种轴承组件，该轴承组件在低的压入力的同时提供出色的轴承配合，同时在制造过程中具有小的次品率。
上述目的根据本发明通过具有权利要求1中的特征的轴承组件来实现。
替代的用于实现上述目的的设计变型是权利要求2的内容。
本发明的有利设计变型是从属权利要求的内容。
根据本发明的轴承组件具有带轴承孔的金属的轴承容纳部。轴承孔构成为优选在横截面中为圆滑的、尤其是圆形的。橡胶金属轴承被压入到轴承孔中。
根据本发明，轴承组件的特征在于，在橡胶金属轴承的金属的外套筒的外周面中形成至少一个凹部、特别是槽形式的凹部。与轴承容纳部的内周面接触的剩余的外周面构成压配合，该压配合具有在压入过程之前的至少0.5mm的重叠度。压配合的重叠度在本发明的背景下特别是大于0.8mm。但是，重叠度不应该大于3mm、特别是不大于2mm。
另外，优选橡胶金属轴承的外套筒的材料比轴承容纳部自身的材料软。当利用压配合压入时，摩擦表面、即所述外套筒的外周面与所述轴承容纳部的内周面减少，由此，压入力以及由此出现的剪切也减小。凹部优选径向环绕地分布在外套筒上并且特别是在橡胶金属轴承的轴向方向上在整个长度上延伸。因此，在凹部之间形成腹板。在压入过程中，腹板特别是塑性变形。这导致橡胶金属轴承在轴承容纳部中足够牢固、特别是永久牢固的配合。因此尤其可以省去轴承容纳部和橡胶金属轴承之间的粘合剂。根据本发明已经令人意想不到地发现，在橡胶金属轴承的外套筒的外周面中的凹部的情况下对于以后橡胶金属轴承在轴承容纳部中的牢固配合无不利影响。尤其是在外套筒的沿径向方向在凹部下方的壁中、即在沟槽底部中由于压入过程与在没有凹部的外套筒壁中相比存在较大的内应力。由此在较长的时间段上实现橡胶金属轴承在轴承容纳部中的牢固配合，从而也使弯曲交变应力被补偿并且不会导致橡胶金属轴承在轴承容纳部的配合的松动。
同样在本发明的范围内令人意想不到地发现，凹部实现第二目的。如果使用润滑剂以便压入橡胶金属轴承，那么在轴承孔的内周面和外套筒的外周面之间形成润滑剂的流体膜。如果轴承被压入，那么流体膜在轴承配合的整个时间上保持在所述周面之间。如果现在存在凹部，那么润滑剂流入凹部。在轴承孔的内周面和外套筒的外周面之间的压配合施加相应的压力，使得所述润滑剂被挤出到凹部中并且而后在压入过程之后各周面直接接触，没有在之间的润滑剂膜。这提供了根据本发明的进一步的效果，即所需的挤出力与没有凹部的橡胶金属轴承所需的挤出力相比更大。因此轴承配合与没有凹部的轴承配合相比更加牢固。作为例子(不限制本发明)应该提及的是，没有凹部的橡胶金属轴承需要100kN的压入力。挤出力约为10kN。然而，具有凹部的根据本发明的轴承仅需要50kN的压入力。然而，与没有凹部的橡胶金属轴承的挤出力相比，在此需要施加约20kN的挤出力。
另外，橡胶金属轴承为了防腐蚀也部分设有蜡涂层地交付。这一方面保护金属外套筒防止腐蚀，另一方面防止橡胶材料变脆。在压入过程时同样而后位于各周面之间的蜡层朝向凹部被压出，如果其没有在压入所述轴承容纳部中时被剪切掉的话。
为了制造橡胶金属轴承，首先提供外套筒。外套筒可以作为锻件提供，但也可以作为挤压成型部件提供，特别是由金属材料并且在此尤其是钢材或铝材制成。内套筒和橡胶被引入并且与外套筒硫化。外套筒中的外侧凹部可以在挤压成型过程中直接制造或者也可以通过切削加工步骤制造。也在本发明的范围内的是，凹部通过锻造工艺引入到外套筒中。
特别是橡胶金属轴承在橡胶金属轴承本身的制造过程之后再次被校准。通过这种方式可以确保在将橡胶金属轴承压入轴承容纳部之前获得压配合的相应重叠度。校准期间外套筒的直径减小。
特别优选地，凹部本身的横截面是略带圆形的或倒圆的。由此在压入过程时和随后的轴承配合时实现了外套筒的壁中的内应力的有利分布。
根据本发明，在另一个设计变型中的轴承组件的特征在于，在所述轴承孔的内周面中形成至少一个凹部，而橡胶金属轴承具有金属外套筒，其以压配合被压入轴承孔中。外套筒可以附加地例如涂覆有漆。漆也可以在压入过程中逃逸到凹部中。在凹部区域中保留余隙或空隙。在该变型中，压配合也优选具有至少0.5mm的重叠度。
通过在所述轴承孔的内周面上或内的所述至少一个凹部、优选多个凹部减小了在橡胶金属轴承的外套筒的外周面和轴承孔的内周面之间的接触面积。由此在压入过程中产生较小的摩擦，这又伴随着减小的压入力。在压入时作用在轴承上的剪切力因此被减小，这降低了在制造根据本发明的轴承组件时的废品率。由于在外套筒的外周面和轴承孔的内周面之间形成压配合(也称为过盈配合)，所以确保了橡胶金属轴承在轴承容纳部中的足够牢固的配合。
在特别优选的实施变型中，凹部尤其形成为槽。这些槽优选在轴向方向上在轴承容纳部的或橡胶金属轴承的外套筒的整个长度上延伸。槽也可以沿轴向方向中断。特别优选地，沿周向环绕地分布多个槽。优选这些槽以均匀的间距彼此间隔开。然后腹板在这些槽之间沿径向方向突出。相应的腹板形成用于容纳橡胶金属轴承的内周面或形成外套筒的外周面。接下来，内周面或外周面也被称为周面。特别优选地，由腹板形成的周面相对于连续的周面减小10％至50％、优选20％至40％、特别优选25％至30％。
在一个特别优选的实施变型中，腹板通过压入过程变形。这种变形可以是弹性的和/或塑性的。特别地，在压入过程中或之后，腹板在径向方向上部分地被压扁平。但是，在凹部中仍然保留有余隙。特别地，该腹板的变形的优点在于，在制造轴承容纳部时在公差方面的制造成本不会增加，因为在腹板方面的可能的过盈公差在压入过程期间通过腹板的变形进行补偿。因此，尽管产生压配合，用于制造轴承容纳部的制造成本可以因此基于可能的较大的公差而降低。
轴承容纳部或外套筒本身特别优选地作为挤压成型件制成，其优选由轻金属合金制成。然而，轴承容纳部也可以由钢合金制成。特别是在挤压成型方法中制造时，可以在挤压成型过程中一同制造轴向延伸的凹部。因此用于轴承容纳部的制造成本很低。替代的制造工艺是铸造、铣削、锻造、腐蚀。
橡胶金属轴承特别优选沿轴向方向形成为一体的。但是，也可以在轴向方向上压入多部分、优选两部分的橡胶金属轴承，从而沿着轴向方向在两个相反侧上分别压入橡胶金属轴承的一半。
橡胶金属轴承可以在径向方向上从外向内具有以下结构：外套筒、橡胶层和内套筒。橡胶金属轴承在其构造中特别是在径向方向上可以具有另外的部件。
特别优选在轴承容纳部中的凹部的情况下，外套筒由比轴承容纳部的材料硬的材料制成。特别优选地，外套筒由钢材制成。硬度也可以相同，和/或轴承容纳部和外套筒由相同的材料制成。这也适用于外套筒中的凹部的情况。外套筒也可以由铝材料制成。
此外，特别优选地，轴承孔在至少一个轴向端部上、优选在两个轴向端部上分别具有沿周向环绕的倾斜部、特别是倒角。因此，简化压入过程，特别是简化用于压入橡胶金属轴承的对接。
凹部、特别是槽可以在横截面中构成为矩形的。然而，槽或凹部也可以在横截面中构成为洼地形状的，特别优选圆区段形状的或倒圆的。
根据本发明的轴承组件的特征尤其是还在于，在轴承孔的内周面和橡胶金属轴承的外周面之间不设置粘合剂和/或润滑剂。因此，基于该制造过程，橡胶金属轴承只能在没有添加操作助剂的情况下被压入。这具有在橡胶金属轴承和轴承孔之间不发生化学反应的优点。
特别优选的是压配合构成为具有0.5mm至3mm、优选0.8mm至2mm、特别是0.8mm至1mm的重叠度。重叠度指的是外套筒的外径与轴承孔的内径之间的差。
因此，本发明还涉及一种用于将橡胶金属轴承压入根据本发明已知的轴承容纳部中或从其中压出的方法。优选地为了压入，轴承容纳部可以被加热，其中外套筒保持在室温或者说是冷的。
附图说明
本发明的其它优点、特征、特性和方面是以下描述的主题。在示意图中示出了优选实施变型。这些有助于简单理解本发明。在图中：
图1以透视图示出了根据本发明的轴承容纳部，
图2以端视图示出了根据本发明的轴承组件，
图3示出了橡胶金属轴承的一种替代设计变型，具有在轴承容纳部中的凹部，
图4以端视图示出了根据图3的根据本发明的轴承组件，
图5示出压入轴承中的橡胶金属轴承的凹部的详细横截面图，其具有流出到凹部中的流体膜，并且
图6示出具有在径向方向上被部分压扁平的腹板的细节横截面图。
具体实施方式
在附图中对于相同或相似的部件使用相同的附图标记，即使为了简单起见而省略重复的描述。
在图1中示出了带有外套筒9的橡胶金属轴承8。在外套筒9的外周面12上形成有凹部4。图2示出了轴承组件7的端视图，其中橡胶金属轴承8被压入轴承孔2中。
在外套筒9的外周面12上因此形成凹部4和位于凹部之间的腹板5，由此减小了外周面12的形锁合地贴靠在轴承孔2的内周面3中的贴靠面积。外套筒9通过压配合压入到轴承孔2中。为了压入过程，在轴承孔2的轴向端部处设置倒角6。这也可以在图3中清楚地看到。在压入之前的外套筒9的外径D9总是大于轴承孔2的内径D2。重叠度为至少0.5mm，因此外径D9比轴承孔2的内径D2大至少0.5mm、优选0.8mm。现在，倒角6可以使橡胶金属轴承8以外套筒9压入轴承孔2中，形成压配合。特别是通过腹板5在径向方向R上变扁平，腹板发生变形。腹板5的一部分可以变形到凹部4的区域中。腹板5通过压入过程至少弹性地、优选也塑性地变形。凹部4本身在横截面中倒圆地构成，使得与在腹板5的具有壁厚W9的壁中相比，在凹部4下方的槽底14中的壁厚W4中形成较高的压应力、特别是内应力。由此，即使在承受弯曲交变应力形式的轴承力时也能实现轴承的牢固配合。壁厚W9为此大于壁厚W4。在压入之后，在凹部4与轴承孔2的内周面3之间留有余隙。在所述余隙里设置环境空气，没有润滑剂或其它。
图3以透视图示出了根据本发明的一种替代的轴承容纳部1。轴承容纳部1设计为轴承环。轴承容纳部可以具有其它的未示出的连接部，以便例如连接到导杆或板簧上。轴承容纳部1也可以是这种导杆的整体组成部分。轴承容纳部1具有轴承孔2形式的开口。内周面3具有沿周向环绕地分布的多个凹部4。凹部4特别是构成为沿轴向方向A连续的槽。内周面3因此由沿径向方向R突出的腹板5形成。各个腹板5被相应的槽中断。由腹板5提供的内周面3构成为优选相对于连续的内周面减小25％至30％。
此外，特别优选地，一个前部的轴向边缘或外侧13构成为倾斜的并且特别是具有倒角6。因此，如果轴承沿轴向方向A对接并压入轴承孔2中，则可以实现简化的用于以后压入的对接。
图4以端视图示出了根据本发明的轴承组件7。在此，橡胶金属轴承8被压入轴承容纳部1中。橡胶金属轴承8具有外套筒9。此外，橡胶金属轴承8具有内套筒10和布置在内套筒10和外套筒9之间的橡胶层11。根据本发明，在轴承容纳部1的内周面3与外套筒9的外周面12之间形成压配合。即使在压入过程之后，在凹部4中也总是存在余隙或空隙。腹板5本身可以通过压入过程塑性变形，特别是沿径向方向R变形。
图5示出了穿过具有压入的橡胶金属轴承8的轴承组件7的细节横截面图。轴承容纳部1的内周面3与外套筒9的外周面12形锁合地贴靠。如图所示，在这两者之间存在在压入过程中使用的润滑剂的流体膜15。润滑剂沿方向箭头PF的方向流入或被排挤入凹部4中。因此，外周面12和内周面3无间隙地并且形锁合地彼此贴靠。在贴紧过程中可能仍然存在的残余流体膜被朝向凹部4的方向排挤。为了流体膜15可以根据箭头方向PF在从周面3、12之间到凹部4中的方向上流动，角部16构成为倒圆的，使得实现流体膜更好地流入凹部4中。
图6同样显示了细节横截面图。这里示出了腹板5在径向方向R上被向内压扁平。周面3、12也相互无间隙地贴靠，这在此应该示意性地示出。由于腹板5通过压入过程而在径向方向R上被压扁平，所以腹板5的侧壁17朝向凹部4变形。这也可以与图5中所示的流体膜结合。特别是而后也在从腹板5到凹部4的过渡处形成倒圆的角部16。
附图标记清单：
1 轴承容纳部
2 轴承孔
3 2的内周面
4 凹部
5 腹板
6 倒角
7 轴承组件
8 橡胶金属轴承
9 外套筒
10 内套筒
11 橡胶层
12 外周面
13 轴向外侧
14 槽底
15 流体膜
16 倒圆的角部
17 侧壁
PF 方向箭头
R 径向方向
A 轴向方向
D9 9的外径
D2 2的内径
W4 4的壁厚
W9 5的壁厚

Claims (13)

1.一种轴承组件(7)，其包括带有轴承孔(2)的金属的轴承容纳部(1)，橡胶金属轴承(8)被压入到轴承孔(2)中，其特征在于，在橡胶金属轴承(8)的金属的外套筒(9)的外周面(12)中形成至少一个凹部(4)，并且所述橡胶金属轴承(8)以所述外套筒(9)利用重叠度至少为0.5mm的压配合压入到所述轴承孔(2)，使得通过凹部(4)存在余隙。
2.一种轴承组件(7)，其包括带有轴承孔(2)的金属的轴承容纳部(1)，橡胶金属轴承(8)被压入到轴承孔(2)中，其特征在于，在轴承孔(2)的内周面(3)中形成至少一个凹部(4)，并且所述橡胶金属轴承(8)具有金属的外套筒(9)，所述外套筒利用压配合被压入到轴承孔(2)中，使得通过凹部(4)存在余隙。
3.根据权利要求1或2所述的轴承组件(7)，其特征在于，该轴承容纳部(1)作为挤压成型件、尤其是由轻金属合金形成的挤压成型件制成，和/或所述橡胶金属轴承(8)在轴向方向(A)上构成为一体的。
4.根据权利要求2所述的轴承组件(7)，其特征在于，该外套筒(9)由比所述轴承孔(2)的材料硬的材料形成，特别是外套筒(9)由钢材料形成。
5.根据权利要求1所述的轴承组件(7)，其特征在于，所述外套筒(9)由铝材料或钢材料制成，所述外套筒(9)的材料比所述轴承容纳部(1)的材料软，使得外套筒(9)在压入轴承容纳部(1)时发生变形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，沿周向环绕分布地形成多个凹部(4)，优选在凹部(4)之间形成腹板(5)，所述腹板(5)通过压配合塑性变形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，凹部(4)沿轴承孔(2)的轴向方向(A)延伸，优选在轴承孔(2)或外套筒(9)的整个轴向长度上延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，凹部(4)构成为在横截面中为洼地形状的凹坑，和/或凹部(4)构成为槽。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，轴承孔(2)的内周面(3)在轴向外侧上具有沿周向环绕的倾斜部、特别是倒角(6)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，在凹部(4)之间形成腹板(5)，在通过腹板(5)形成的外周面(12)与轴承孔(2)的内周面(3)之间形成压配合。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的轴承组件(7)，其特征在于，通过所述腹板(5)形成的外周面(12)相对于没有凹部(4)的外周面(12)在面积上减小25％至30％。
12.根据权利要求1或2所述的轴承组件(7)，其特征在于，所述外套筒(9)的壁厚(W9)至少大于1mm，优选该壁厚在1mm和4mm之间、尤其是在1mm和3mm之间，其中在凹部(4)中的壁厚(W4)比所述外套筒(9)的壁厚(W9)至少小10％、优选20％、尤其是20％至50％。
13.根据权利要求1所述的轴承组件(7)，其特征在于，在橡胶金属轴承(8)被压入的情况下，在外套筒(9)中在凹部(4)下方的壁中的内应力比在所述外套筒(9)的没有槽的壁中的内应力大。
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