CN111536160A - 包括焊接材料位置的轴承保持架分段 - Google Patents
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Abstract
公开一种片材金属保持架(1)的轴承保持架分段(2;4)、一种包括这种轴承保持架分段的片材金属保持架及一种用于制造这种轴承保持架分段的方法,特别地,轴承保持架分段用于滚针滚子轴承,轴承保持架分段包括第一环部分(10)、至少一个第二环部分(12)及将第一环部分和至少一个第二环部分连接的多个桥(14),桥之间相应地形成用于接纳至少一个滚动元件的腔格,轴承保持架分段包括指向圆周方向的至少一个第一接头边缘(6、8),该第一接头边缘被构造为连接到第二接头边缘(6、8),其中,在第一接头边缘(6、8)和/或第二接头边缘(6、8)上设置至少一个位置(20、22、24),在至少一个位置处布置用于焊接工艺的焊接材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据技术方案1的前序部分的片材金属保持架的轴承保持架分段。此外,本发明涉及包括这种轴承保持架分段的片材金属保持架。
背景技术
从现有技术已知这样的轴承保持架,其由一个或多个由金属片(/金属板)制成的圆形保持架分段组成,这些保持架分段分别在它们的接头边缘(/接合边缘)(joint edge)处互相连接,例如通过焊接而互相连接。
在此,已知通过冲裁(punching)和冲压(stamping)产生这种轴承保持架分段的结构和轮廓。为此目的,在第一步骤中,使金属带沿着纵向方向间歇地运动,其中,通过冲压机(punch press)形成横向延伸的狭槽(slot)。在进一步的步骤中,使用横向切割装置将金属带切割至一定长度,从而形成梯状的片材金属部件,其中,该部件的“横档(rung)”形成轴承保持架分段的桥,部件的狭槽形成轴承保持架分段的腔格,部件的“侧轨(side rail)”形成轴承保持架分段的环部分。然后,在随后的步骤中,通过圆形模具(roundmold)将环部分弯曲至期望的曲率半径。
在此,“切割至一定长度(/切割至适当的长度)(cutting to length)”通常在腔格的区域中进行,从而在每个环部分上形成接头边缘并且在接头边缘之间形成“部分腔格(/部分兜孔)(partial pocket)”。当将轴承保持架分段装配成最终的保持架时,这些接头边缘与以类似方式形成的另外两个接头边缘焊接在一起,从而通过连接“部分腔格”而形成“焊接腔格”。
“切割至一定长度”是一种冲裁工艺,在该冲压工艺中发生组合的剪切切割和断裂。出于该原因,环部分的接头边缘(这些接头边缘是通过将金属板切割至一定长度形成的并且指向圆周方向)在尺寸上不够稳定,无法直接用作焊接表面。因此,在此通常需要后处理。另外,在切割至一定长度期间通常使用切割液,而切割液在之后仍必须被去除。
这里的后处理必然与材料去除相关联。因此,如果在已经将轴承保持架分段弯圆之后将后处理的接头边缘简单地焊接到在圆周方向上相对的相应的接头边缘,则在该连接位置处将形成焊接腔格,从圆周方向上看,焊接腔格将具有与其他腔格不同的宽度。出于该原因,根据现有技术,在切割至一定尺寸之后,首先将环部分缩短为大约为完整的腔格的宽度,然后仅进行后处理,从而相对于期望的腔格宽度,它们具有用于连接到相对的接头边缘的正确长度(适当长度)。以这种方式,最后的腔格作为废料而损失。因此,除了后处理的附加工作之外,在此还发生显著的材料损失。
此外,在这里描述的现有技术中,焊接接头也代表成品保持架的最薄弱的位置。如果这种保持架在运行中断裂,例如由于出现离心力而断裂,断裂通常发生在焊接接头的位置处。因此,焊接接头的质量尤其重要,因为成品轴承保持架的性能主要取决于焊接接头的质量。
发明内容
因此,本发明的目的是提出一种轴承保持架分段,其特别适用于产生(/形成)针对形成轴承保持架而言的可靠连接。
该目的通过根据技术方案1的轴承保持架分段、根据技术方案9的片材金属保持架以及根据技术方案10的方法来实现。
在下文中,提供一种片材金属保持架的轴承保持架分段,特别地,所述轴承保持架分段用于滚针滚子轴承,所述轴承保持架分段包括第一环部分、至少一个第二环部分以及将所述第一环部分和所述至少一个第二环部分连接到彼此的多个桥,其中,用于接纳至少一个滚动元件的腔格相应地形成在所述桥之间。所述轴承保持架分段包括指向圆周方向的至少一个第一接头边缘(/接合边缘)(joint edge),所述第一接头边缘被构造为连接到第二接头边缘。如进一步优选的示例性实施方式所示,在此,所述第二接头边缘可以布置在同一轴承保持架分段上或布置在另一第二轴承保持架分段上。所述轴承保持架分段可以被构造用于单列轴承保持架或多列轴承保持架。
为了实现接头边缘之间的可靠连接,另外,在所述第一接头边缘和/或所述第二接头边缘上设置至少一个位置,在所述位置处布置用于焊接工艺的焊接材料。该焊接材料用于在焊接期间液化并且用于形成焊缝,从而接头边缘本身无需参与到焊接工艺中。因此,可以改善尺寸稳定性和焊接接头。在此,特别地,焊接材料位置是特别减小的并且适于焊接工艺的接触表面。
这在使用电阻焊接时特别有利,在电阻焊接中,通常对连接关联件(partners)(在这种情况下为轴承保持架分段或轴承保持架分段的接头边缘)进行加热,直到达到焊接温度,然后在通过熔融体的固化、扩散或处于固相而产生的力的作用下将接头边缘焊接。然而,这通常导致轴承保持架的尺寸稳定性受损,因为接头边缘本身参与焊接工艺。相比之下,由于提出的包括焊接材料的位置,焊接材料位置对电流的电阻是可具体设置或确定的,特别是该电阻可以增大,从而使焊接材料在低电流负载下已经液化并且可以用于将接头边缘焊接到彼此。
通常,电阻焊接的所有变量均使用用于焊接工艺的待连接的部件中的局部电流产生的热,其中,施加到工件的热可以通过以下公式计算:
Ws=Is 2 Rs ts,
其中,Ws是焊接能量,Is是焊接电流,Rs是焊接位置处的电阻,ts是焊接时间。
在此,电阻Rs取决于材料、材料的量以及材料的延伸长度。
因此,特别有利的是,焊接材料的形状和/或量和/或材料适于预期的(to beexpected)焊接工艺。
如果已知焊接材料位置的特定电阻,则例如可以调节(/适应)电流供应并因此调节热的产生,以使仅焊接材料液化,而轴承保持架分段或接头边缘不经历任何结构变形。因此,可以保持轴承保持架的尺寸稳定性,并且一旦焊接材料液化,电阻焊接处理(/工艺/过程)就可以自动终止。
因此,特别优选的是,所述焊接材料的形状和/或长度和/或材料适于电阻焊接工艺的预期的电流(current flow)。
根据进一步优选的示例性实施方式,所述焊接材料包括与所述轴承保持架分段的材料相同的材料,其中,优选地,所述焊接材料与所述轴承保持架分段一体地形成。然而,可选地或附加地,还可行的是,所述焊接材料与所述轴承保持架分段至少在一个位置处由不同的材料制成(/制造)。因此,一方面,可以通过材料的选择来影响焊接接头或焊缝,同时另一方面,利用相同的构造,可以在与轴承保持架分段本身相同的制造工艺中制造焊接材料。
如上文已经提到的,所述接头边缘可以布置在待形成的桥的区域中或在待形成的腔格的区域中。由于接头边缘本身可能不受焊接工艺的影响,因此能够成形尺寸精确的待形成的腔格和待形成的桥。
在此,特别有利的是,在待(/将要)形成的桥的区域中配置接头边缘。以这种方式,为在接头边缘处形成(多个)焊接材料位置提供充足的空间。此外,可以在桥表面上实现整体扩大的连接表面,由此可以提高连接的稳定性。
接着,所述腔格可以被构造为具有较大的轴向延伸长度,从而可以使用较长的滚动元件,即,例如可以使用较长的滚针。以这种方式,可以提高相应地形成的轴承的载荷能力,使得轴承适合于支撑较高的轴承力。此外,从垂直于圆周方向的方向看,轴承保持架总体上可以被构造为较薄,由此可以实现相应的材料节省(/节约)。
此外,通过接头边缘的设计,在待形成的桥的区域中不形成端侧部分腔格,使得在上述现有技术中给出的“最终腔格”的材料损失艺术已经可以避免。
在此,另外有利的是,对于在圆周方向上测量的用于形成待形成的桥的部分桥的宽度b,其保持为:0.5d≤b≤d,其中d是在圆周方向上测量的桥的宽度。由于这种选择,可以实现以少的材料使用待形成的桥,表现出用于焊接连接的足够的稳定性。
在桥的区域中配置接头边缘的另一优点在于,由于焊接材料,有利地,不需要附加的机械控制来在正确的时间结束电阻焊接。当少量(/小)的焊接材料位置熔融(/熔化)并且接触截面在焊接材料下从该少量(/小)的位置延伸到接头边缘的整个区域时,会自动实现结束电阻焊接。由于这种效果对于遍及保持架的整个长度延伸的接头边缘(即,布置在桥的区域中的接头边缘)而言特别大,因此如上所述,在桥上布置接头边缘是特别优选的。
根据另一优选的示例性实施方式,焊接材料位置中的至少一者被构造为对齐元件,所述对齐元件使得所述第一接头边缘可以抵靠所述第二接头边缘进行径向、轴向和/或周向定向(/取向/定位)。为此目的,例如,两个焊接材料位置可以彼此互补地设置,并且彼此相互作用,以使接头边缘在轴向上、在径向上和/或在周向上抵靠彼此对齐。
根据另一示例性实施方式,在焊接材料位置和轴承保持架分段的一体设计中,至少一个焊接材料位置和/或至少一个接头边缘通过激光切割形成。接头边缘和/或焊接材料位置可以通过激光切割精确地制造。此外,因此可以实现,接头边缘直接适合作为焊接边缘。以这种方式,不需要进行用于可靠的焊接连接的后处理。另外,由于激光切割,可以单独地制造轴承保持架分段,例如,通过由金属板切割出,可以单独地制造轴承保持架分段。以这种方式,也可以避免如在现有技术中出现的材料损失。
根据另一优选的示例性实施方式,腔格中的至少一个是被冲裁的。由于冲裁是简单且快速的制造工艺,因此可以特别合适地制造腔格。
根据另一示例性实施方式,接头边缘在径向外侧和/或径向内侧包括倒角。由于这种设计,使得可以在产生焊接连接期间不形成在径向上或在轴向上突出超过相应的环部分的区域,特别地,不形成突出的焊缝(所谓的上焊珠(upper bead))。当通过重整形工艺(例如,通过轧制或铣削)形成倒角时,可以特别简单地制造倒角。
根据本发明的另一方面,提供一种片材金属保持架,特别地,所述片材金属保持架用于滚针滚子轴承,所述片材金属保持架包括至少一个上述轴承保持架分段。在此,至少一个轴承保持架分段或多个轴承保持架分段在它们的接头边缘处通过电阻焊接而被焊接。所述片材金属保持架可以构造为单列或多列。
本发明的另一方面涉及一种用于制造片材金属保持架的方法,其中,至少一个轴承保持架分段或多个轴承保持架分段在它们的接头边缘处通过电阻焊接而连接到彼此,其中,向轴承保持架段施加电流是基于焊接材料的形状和/或量和/或材料的。
在此,示例性实施方式是有利的,特别地,其中,设定电阻焊接期间的电流施加使得在施加相应的电流期间仅实现焊接材料的液化,和/或一旦接头边缘的整个表面减小了材料的电阻,则终止焊接处理(/工艺/过程)。
说明书、附图和权利要求书中指明了其他优点和有利的实施方式。在此,特别地,说明书中和附图中指明的特征的组合仅仅是示例性的,使得特征也可以单独存在或以其他方式组合。
在下文中,将使用在附图中描绘的示例性实施方式来更详细地描述本发明。在此,示例性实施方式和在示例性实施方式中示出的组合仅仅是示例性的,并不意图限定本发明的范围。该范围仅由未决权利要求限定。
附图说明
图1示出了片材金属保持架的优选的示例性实施方式的示意性立体细节图。
在下文中,相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。在下文中使用的方向标记(轴向、径向、周向)始终参照成品轴承保持架。
附图标记列表
1 片材金属保持架
2 第一轴承保持架分段
4 第二轴承保持架分段
6、8 接头边缘
10 第一环部分
12 第二环部分
14 桥
16 腔格
22、24 密封材料位置
26 待形成的桥
28、30 部分桥
32 引导表面
具体实施方式
图1示出了片材金属保持架的第一示例性实施方式的细节图,片材金属保持架包括第一轴承保持架分段(/节段/段)(segment)2和第二轴承保持架分段4,第一轴承保持架分段2和第二轴承保持架分段4分别设置为在接头边缘(/接合边缘)(joint edge)6、8处抵接彼此。在此,替代第一轴承保持架分段2和第二轴承保持架分段4,还可以仅设置单个轴承保持架分段2,其包括在第一端处的接头边缘6和在第二端处的接头边缘8。
为了简单起见,在下文中假设金属保持架1包括抵接彼此的至少两个轴承保持架分段2、4。
每个轴承保持架分段2、4包括第一环部分10、第二环部分12以及将第一环部分10和第二环部分12彼此连接的多个桥14。当然,替代在此描述的单列的轴承保持架1,轴承保持架1可以构造为多列的,并且包括多于两个的环部分,每个环部分通过桥而互相连接。
用于接纳至少一个滚动元件(未示出)的腔格16分别形成在桥14之间。在示出的示例中,片材金属保持架(sheet metal cage)是滚针滚子轴承保持架,并且腔格16均被构造用于接纳针状滚动元件。
图1进一步示出了处于未连接状态的轴承保持架分段2、4,即,进一步示出了在轴承保持架分段2、4在它们相应的接头边缘6、8处通过焊接连接(/熔接连接)(weldconnection)而彼此连接之前的轴承保持架分段2、4。在此,电阻焊接特别适合于产生该连接。
在电阻焊接期间,待连接的组件(在这种情况下为轴承保持架分段2、4)受到特定电流的作用,使得它们在其接头边缘的区域中融合在一起。为此目的,需要相对较高的能量,并且由于接头边缘本身的材料液化并且它们通过压力而抵靠彼此挤压,因此轴承保持架1的尺寸稳定性降低。
为了在电阻焊接期间实现限定的连接,在轴承保持架分段2、4的接头边缘6、8中的至少一者上设置至少一个焊接材料位置20、22、24,优选地,设置多个焊接材料位置20、22、24;焊接材料位置20、22、24由于在向轴承保持架分段2、4施加电流期间中产生的热而液化,并因此可以在轴承保持架分段2、4之间建立连接。
在此特别要提到的是,焊接材料的数量和/或选择或焊接材料位置20、22、24的形状适于使得仅焊接材料被液化,而接头边缘6、8不被液化。由此,可以在焊接期间实现非常好的尺寸稳定性,并且可以同时实现,一旦焊接材料位置耗尽,电阻焊接处理就会自动停止,因为电流分布在整个接头边缘而不再集中于焊接材料位置处。
因此,可以实现轴承保持架分段2、4的非常精确、快速、简单且无错的焊接。
原则上,焊接材料位置或接头边缘可以设置在轴承保持架中的任何位置。然而,如图1所示,在待形成的桥的区域中设置接头边缘的情况下,用于焊接牺牲位置20、22、24和用于焊接接头边缘6、8的电流需求之间的差异很大,以使接头边缘不会发生随机液化。因此,可以提高轴承保持架的尺寸稳定性,并因此可以实现焊接过程的自动结束。
为了实现接头边缘6、8相对于彼此的精确定向(/取向/定位)或实现轴承保持架分段2、4相对于彼此的精确定向(/取向/定位),焊接材料位置20、22、24还可以构造为对齐元件,优选地,对齐元件被构造为彼此互补。由于该设计,限制了轴承保持架分段的运动或移位,从而确保即使在产生焊接连接期间也保持轴承保持架分段2、4的定向(/取向/定位)。
如图1中进一步描绘的,接头边缘6、8布置在将通过该连接形成的桥26的区域中。相应地,第一轴承保持架分段2包括第一“部分桥”28,第二轴承保持架分段4包括第二“部分桥”30,其中,由于相应的接头边缘6、8的连接,这些部分桥28、30形成待形成的桥26。由于在桥26的区域中形成接头边缘6、8,因此可以实现特别大的接触表面或连接表面,并且由此可以实现特别稳定和可靠的连接。在此,部分桥28、30分别具有沿圆周方向测量的宽度b,其适用于如下的:0.5d≤b≤d,其中d是“标准”桥14的宽度。此外,由于“长”接头边缘的电阻明显低于“短”焊接材料位置的电阻,使得由恒定焊接电流提供的热能不再足以液化接头边缘,因此可以可靠地实现焊接处理自动结束。
优选地,接头边缘6、8和/或焊接材料位置通过激光切割形成。以这种方式,可以精确地成形接头边缘6、8和/或焊接材料位置,从而不再需要用于适合作为焊接表面的后处理,或者使得提供的电阻是唯一确定的。另外,通过激光切割工艺直接清洁接头边缘6、8的表面。然而,腔格16还可以通过冲裁(punching)形成。
此外,从图1还可以看出,还可以在桥14上、焊接桥26上以及环部分2、4上形成用于引导滚动元件的引导表面32。例如,可以在对腔格16进行冲裁期间形成这些引导表面32。
总的来说,通过提供特定的焊接材料位置,不需要额外的机械控制来在正确的时间终止电阻焊接。当少量(/小量)的焊接材料位置熔融(/熔化)并且接触截面在焊接材料下从该少量(/小量)的位置延伸到接头边缘的整个区域时,自动实现终止电阻焊接。由于这种效果对于在保持架的整个长度上延伸的接头边缘(即,布置在桥的区域中的接头边缘)而言特别大,因此如上所述,在桥上配置接头边缘是特别优选的。另外,由于可以精确地制造接头边缘,并且仅牺牲位置经受实际的焊接处理,因此总体上可以显著改善保持架的尺寸稳定性。另外,可以通过存在的焊接材料的量精确地计算出焊缝(weldseam)的尺寸。
Claims (10)
1.一种片材金属保持架(1)的轴承保持架分段(2;4),特别地,所述轴承保持架分段(2、4)用于滚针滚子轴承,所述轴承保持架分段(2;4)包括第一环部分(10)、至少一个第二环部分(12)以及将所述第一环部分(10)和所述至少一个第二环部分(12)彼此连接的多个桥(14),其中,在所述桥(14)之间形成用于接纳至少一个滚动元件的腔格(16),其中,所述轴承保持架分段(2、4)包括指向圆周方向的至少一个第一接头边缘(6;8),所述第一接头边缘被构造为连接到第二接头边缘(6;8),
其特征在于,在所述第一接头边缘(6、8)和/或所述第二接头边缘(6、8)上设置至少一个位置(20;22;24),在所述至少一个位置(20;22;24)处布置用于焊接工艺的焊接材料。
2.根据权利要求1所述的轴承保持架分段(2;4),其特征在于,所述焊接材料的形状和/或量和/或材料适于预期的焊接工艺。
3.根据权利要求1或2所述的轴承保持架分段(2;4),其特征在于,所述焊接材料的形状和/或量和/或材料适于电阻焊接工艺的预期的电流。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承保持架分段(2;4),其特征在于,所述焊接材料位置(20;22;24)包括与所述轴承保持架分段(2;4)的材料相同的材料。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承保持架分段,其特征在于,所述轴承保持架(1)与所述焊接材料位置(20;22;24)一体地形成。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承保持架分段,其特征在于,所述焊接材料位置(20;22;24)和所述轴承保持架分段(2;4)至少在一个位置处由不同的材料制成。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承保持架分段(2;4),其特征在于,至少一个接头边缘布置在待形成的桥的区域中。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承保持架分段,其特征在于,至少一个焊接材料位置(20;22;24)被构造为对齐元件,所述对齐元件被构造为使所述第一接头边缘(6)在径向上、在轴向上和/或在周向上指向所述第二接头边缘(8)。
9.一种片材金属保持架(1),特别地,所述片材金属保持架(1)用于滚针滚子轴承,所述片材金属保持架(1)包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少一个轴承保持架分段(2;4),其中,所述至少一个轴承保持架分段(2;4)或多个所述轴承保持架分段(2;4)在其接头边缘(6、8)处通过电阻焊接而连接。
10.一种用于制造根据权利要求9所述的片材金属保持架的方法,其特征在于,所述至少一个轴承保持架分段(2;4)或多个所述轴承保持架分段(2;4)在其接头边缘(6、8)处通过电阻焊接而连接到彼此,施加到所述轴承保持架分段的焊接电流的参数适于所述焊接材料的形状和/或量和/或材料。
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