CN115451023A - 非定位轴承组件 - Google Patents

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CN115451023A CN202210628199.7A CN202210628199A CN115451023A CN 115451023 A CN115451023 A CN 115451023A CN 202210628199 A CN202210628199 A CN 202210628199A CN 115451023 A CN115451023 A CN 115451023A
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塞巴斯蒂安·克劳斯
赫尔穆特·豪克
尤尔根·巴特尔梅
安德烈亚斯·赫伯特·克劳斯
汉斯-尤尔根·弗雷德里希
亚历山大·迪尔吉
阿尔弗雷德·拉迪纳
斯蒂芬妮·苏保志
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Abstract

公开了一种非定位轴承组件(1)，包括轴承单元(4)，所述轴承单元(4)被构造为相对于固定组件(2)支撑旋转组件，并且包括布置为相对于彼此可旋转的固定轴承圈(6)和可旋转轴承圈(8)，其中，旋转轴承圈(8)能够固定地连接到旋转组件，并且固定轴承圈(6)能够以旋转固定的方式附接在固定组件(2)中，但是固定轴承圈(6)在轴向上可移位，其中，此外，连接元件(18)能够布置在固定轴承圈(6)上，或者与固定轴承圈(6)相互作用，使得固定轴承圈(6)能够以基本上旋转固定的方式附接到固定组件(2)，其中，所述连接元件(18)通过在周向方向上作用的摩擦配合和过盈配合的组合来提供基本上旋转固定的附接。

Description

非定位轴承组件
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的非定位轴承组件(non-locating bearing assembly)，所述非定位轴承组件包括轴承单元和接纳轴承单元的元件，特别是座(housing)。
背景技术
当在座与轴承外圈之间、或者在轴与轴承内圈之间、或者在轴承圈与邻近于轴承的元件之间需要相对轴向运动时，往往使用非定位轴承。然而，轴向可运动性通常还带有(entail)旋转可运动性，特别是当相关组件由具有不同热膨胀系数的材料制成时。然而，这种旋转运动(特别是轴承圈的旋转或蠕动，而不是纯粹的轴向运动)可能损坏轴承元件周围的组件，这使得必须更换组件或轴承。为了避免这种不希望的运动，通常使用增加轴承圈与周围组件之间的摩擦的橡胶环，以使轴承圈的旋转运动被大幅限制或防止。然而，这种摩擦配合保持功能取决于橡胶环的状态。实际上，随着时间的推移，橡胶环的状态由于老化、磨损或其他选项(诸如以油环境为例)而改变，以使保持功能最终丧失。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种非定位轴承组件，所述非定位轴承组件具有改进的防止不希望的旋转或蠕动(/蠕变)(creeping)的保持功能。
该目的通过根据专利技术方案1的非定位轴承组件来实现。
在下文中，提出一种非定位轴承组件，包括轴承单元，所述轴承单元被构造为相对于固定组件(/固定组成部件)(stationary component)支撑旋转组件(/旋转组成部件)(rotating component)，并且包括布置为相对于彼此可旋转的固定轴承圈和可旋转轴承圈。这里，旋转轴承圈能够固定地连接到所述旋转组件，并且所述固定轴承圈能够以旋转固定的方式附接在所述固定组件中，但是所述固定轴承圈在轴向上可移位。为了防止不希望的(unwanted)运动，特别是为了防止在周向方向上的旋转，并因此防止固定轴承圈与可旋转轴承圈的共同旋转，连接元件进一步可配置在固定轴承圈上，或者与固定轴承圈相互作用，使得固定轴承圈能够以基本上旋转固定的方式附接到固定组件，其中，所述连接元件通过在周向方向上作用的摩擦配合和过盈配合的组合来提供基本上旋转固定的附接。这里，过盈配合的额外组件确保轴承或固定轴承圈在固定组件中的改进的保持。这里，特别地，过盈配合组件(component)确保即使在油环境中应用的情况下也可靠地防止共同旋转。
这种非定位轴承组件在诸如以轴轴承组件为例的应用中是特别优选的，其中，外圈以旋转固定的方式附接在座中，但外圈在轴向上可移位。这种应用对于轴的非定位轴承组件/定位轴承组件是特别必要的，以补偿轴、轴承与座之间的热膨胀差异。
根据另一优选的示例性实施方式，所述固定轴承圈或所述固定组件配备有至少一个周向槽，所述连接元件以摩擦配合的方式被接纳在所述周向槽中，其中，所述连接元件还包括用于防止旋转的至少一个元件，所述至少一个元件以过盈配合的方式与接纳轴承单元和/或轴承圈的元件相互作用。周向槽在制造期间非常简单地引入到对应的组件中，或者周向槽已经作为标准件(/标准部分)存在于对应的组件上，以使这种设计提供将固定轴承圈以旋转固定的方式附接在固定组件中的特别成本高效且易于制造的可能性。这里，额外的旋转固定元件确保了即使在长期使用或不利的环境条件(诸如以将会减少摩擦配合的油环境为例)下，仍保持旋转固定的连接。
根据另一优选的示例性实施方式，所述连接元件是具有多个卷绕部的蜗卷弹簧(worm spring)，所述蜗卷弹簧以摩擦配合的方式被接纳在所述周向槽中，并且所述蜗卷弹簧在所述固定组件或所述轴承圈上的抵接表面上施加径向弹簧力，其中，所述蜗卷弹簧的卷绕部被构造为接合在所述槽中的和/或所述抵接表面上的不规则部，以使形成以过盈配合的方式在周向方向上作用的连接。确保一定的不规则部(irregularity)或粗糙度的加工标记在槽的制造期间或者甚至在固定组件或轴承圈的制造期间产生。这些不规则部可以与蜗卷弹簧的卷绕部相互作用，使得这些卷绕部钩在不规则部上，并由此提供过盈配合(/干涉配合)(interference fit)，该过盈配合提供抵抗旋转的额外固定。另外，由于蜗卷弹簧的径向接触力和在周向方向上的对应的力施加，可以实现将蜗卷弹簧的卷绕部嵌入槽或抵接表面中，以使还通过蜗卷弹簧本身的嵌入提供过盈配合。
如上所述，不规则部可以在轴承或固定组件的制造过程期间自动产生，但是也可以主动地引入这种不规则部，以便为蜗卷弹簧的卷绕部提供对应的夹持可能性。
根据另一优选的示例性实施方式，所述连接元件是环形的，并且防止旋转的至少一个元件是在径向上向外或在径向上向内突出的突起，所述突起被接纳在至少一个接纳部中，使得提供过盈配合连接。这里，所述接纳部形成在对应的相对元件(/对置元件/配对元件)(counter-element)上。也就是说，当所述连接元件以摩擦配合的方式附接到所述轴承圈时，则所述固定组件是包括接纳部的相对元件。有利地，所述接纳部可以是在轴向上延伸的槽，以使保持确保轴向移动性。当突起和接纳部互补地形成时是特别有利的。因此，也可以防止固定轴承圈与轴承座(/轴承承载件)(bearing carrier)之间在旋转方向上的小运动。
此外，所述连接元件可以被构造为卡环，所述卡环可以特别容易地附接到接纳所述连接元件的元件，特别是附接在槽中。为了增强过盈配合和摩擦配合，所述连接元件还可以在径向上向外或在径向上向内弹出，其中，弹簧元件被朝向接纳突起的相对元件预加载。由此，特别是可以防止突起从接纳部压出。
根据另一优选的示例性实施方式，特别是为了增加摩擦配合力，所述连接元件可以包括径向弹性凸片(radially resilient tab)，所述径向弹性凸片被构造为卡扣到至少一个槽中和/或模制在槽中或被模制到槽中。除了增加的摩擦配合之外，这种凸片当然也可以被嵌入槽的材料中或与槽中的不规则部相互作用，以使摩擦力通过过盈配合组件增加。这种上述连接元件可以由塑料或金属制成，特别是由弹簧钢制成。
如果使用塑料，则另一示例性实施方式是有利的，其中，所述连接元件被构造为接纳在所述槽中的塑料环，其中，所述塑料环被注塑到所述槽中，以使所述塑料环与所述槽之间的摩擦配合增加。这里还提供摩擦配合和过盈配合的组合，因为在注塑期间，塑料填充槽的所有不规则部(irregularities)，以使根据不规则部的形状，不仅增加摩擦，而且还可以形成过盈配合元件。这特别在以下情况下是可能的：槽中的不规则部被主动地(actively)引入，或者在槽的形成期间考虑粗糙度。
所述槽本身可以形成在所述轴承圈的多个点处，其中，也可以存在具有相同或不同形状和配置的多个槽。因此，例如，至少一个槽中的至少一个可以形成在轴承圈的径向表面中并且具有U形截面。作为另一种选择或额外地，槽也可以形成在从轴承圈的径向表面到轴承圈的端表面的过渡部处，并且至少部分地朝向端表面开口。在截面中，槽则具有L形或轻微的钩形。此外，至少一个槽中的至少一个可以是已经设置在轴承圈上的密封元件接纳槽，所述密封元件接纳槽通常被引入作为用于将密封元件接纳在轴承圈中的标准件(/标准部分)。这里，这种密封元件接纳槽通常面向轴承内部，以使在这种情况下，与具有卡扣到槽中的凸片的上述示例性实施方式的组合是特别优选的。
根据另一优选的示例性实施方式，所述槽和/或所述连接元件形成为椭圆形或波浪形，以使通过所述槽或所述连接元件的设计已经提供一定的过盈配合连接。
根据非常简单的示例性实施方式，还可以利用或进一步开发轴承圈和座的一定椭圆度，以使轴承圈、连接元件和座的椭圆度提供在周向方向上作用的锁定效果。在这种情况下，“突起”更应被理解为由连接元件的椭圆度提供的在径向上向外或在径向上向内作用的凸部(bulge)。于是，还可以通过相对元件的额外的椭圆度或波纹度(waviness)来提供接纳部。
在说明书、附图和权利要求书中指定了另外的优点和有利的实施方式。这里特别地，在说明书和附图中指定的特征的组合仅仅是示例性的，以使特征也可以单独存在或以其他方式组合。
在下文中，使用附图中描绘的示例性实施方式更详细地描述本发明。这里，示例性实施方式和示例性实施方式中示出的组合仅仅是示例性的，并不旨在限定本发明的范围。该范围仅由未决的权利要求限定。
附图说明
图1至图4示出了非定位轴承组件的第一示例性实施方式的各个视图；
图5至图7示出了非定位轴承组件的第二示例性实施方式的各个视图；
图8至图9示出了非定位轴承组件的第三示例性实施方式的各个视图；
图10至图12示出了非定位轴承组件的第四示例性实施方式的各个视图；以及
图13至图15示出了非定位轴承组件的第五示例性实施方式的各个视图。
在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。
附图标记列表
1 非定位轴承组件
2 座
4 轴承单元
6 轴承外圈
8 轴承内圈
10 轴承内部
12 滚动元件
14 保持架
16 槽
18 连接元件
20 蜗卷弹簧
22 抵接表面
24 蜗卷弹簧的卷绕部
26、27突起
28 座中的槽
30 塑料环
32 卡环
34 接纳部
40 轴承外圈的径向表面
42 外圈的端表面
44 槽的底切
50 环元件
52 凸片
具体实施方式
图1至图4以各个视图示出了非定位轴承组件1的第一示例性实施方式。这里，图1是非定位轴承组件1的截面图，其中，非定位轴承组件1示出了接纳在座(/壳体)(housing)2中的轴承单元4。轴承单元4包括外圈6和内圈8，外圈6和内圈8在它们之间形成轴承内部10，滚动元件(在所描绘的情况下为球12)被接纳在轴承内部10中，以使外圈6和内圈8相对于彼此可旋转。此外，描绘了球12被接纳在保持架14中并且由此均匀地间隔开。当然，其他类型的滚动轴承同样是可能的。
所描绘的非定位轴承组件1还被构造为使得外圈6在轴向上可移位地布置在座2中，而内圈8能够固定地附接到轴(未描绘)。由于外圈6能够相对于座2运动，因此特别地可以补偿轴轴承组件中的不相等的热膨胀。这种不相等的热膨胀特别是当座2和轴承4由不同材料制成时产生。这里，由于重量原因，座2通常由铝制成，并且轴承圈由钢制成，这在操作中导致不同的热膨胀，并由此导致配合问题，然而，这可以通过所提出的摩擦配合和过盈配合的组合来补救。
特别地，将防止轴承圈6与内圈8的所谓的共同旋转，即，防止外圈6相对于座2的周向运动。这种旋转运动或这种共同旋转可能导致对座和轴承的损坏，使得必须更换元件。
为了防止这种共同旋转或旋转运动，在外圈6上引入槽16，连接元件18被接纳在槽16中，在描绘的情况下，连接元件18是所谓的蜗卷弹簧(worm spring)20。蜗卷弹簧20在座2上施加在径向上向外作用的弹簧力F，其中，在蜗卷弹簧20与座内壁22之间实现摩擦配合。另外，蜗卷弹簧20抵靠槽16的侧壁16-1、16-2和16-3，以使这里也实现蜗卷弹簧20与槽16之间的摩擦配合。
特别是如在图2中可以看到的，蜗卷弹簧20包括多个卷绕部(/线圈)(windings)24，并且优选地由金属材料制成。这些卷绕部24确保蜗卷弹簧20嵌入在由座2的内侧形成的抵接表面22中，或者与在座2的制造期间产生的不规则部相互作用，以使除了摩擦力之外，过盈配合组件也防止外圈6相对于座2的旋转。类似地，卷绕部24也卡入槽16的侧壁16-1至16-3，以使这里还通过过盈配合组件加强摩擦配合，并且防止轴承圈6共同旋转。图3和图4示出了包括接纳在轴承外圈6的槽16中的蜗卷弹簧20的轴承单元4的其他视图。
图5至图7示出了用于非定位轴承组件1的两个另外的优选示例性实施方式。这里以类似于图4的方式，图5进而示出了非定位轴承组件1的截面图，其中，轴承单元4的外圈6进而在轴向上可运动但不可旋转运动地布置在座2中。为了防止轴承圈6的共同旋转，连接元件18被引入到槽16中，连接元件18一方面以摩擦配合的方式与槽壁16-1至16-3相互作用，并且另外包括呈突起26形式的固定防止旋转的元件，突起26接合在座2中的呈槽形式的接纳部28中。座中的槽28被构造为在轴向上延伸的纵向槽，以使轴承圈6的轴向可运动性仍然是可能的。
如在图6和图7中特别描绘的，包括突起26的连接元件18可以被构造为注塑(/注射)(injected)到外圈的槽16中的单件式塑料环30。由于注塑，也可以增加呈塑料环30形式的连接元件18与槽16的侧壁之间的摩擦配合(friction fit)。然而，当然，塑料环30在槽16中的其他附接可能性也是可能的。
因此，也可以例如将连接元件18形成为卡扣到槽16中的卡环32。图8和图9中描绘了对应的示例性实施方式。同样在该示例性实施方式中，突起26进而形成为接合到槽28中，并由此提供旋转固定。
特别地，卡环32可以由金属材料制成，并且在径向上向外提供一定的弹簧效应，以使确保突起26在槽28中的固定。作为另一种选择，卡环32也可以被构造为使得其表现出在径向上向内的弹簧效应，以使卡环的材料紧密地抵靠槽基部16-2并向内对槽基部16-2施加径向力，以使卡环32与槽16之间的摩擦配合增加。
如可以进一步从图8和图9看出的，特别优选的是，卡环32的开口形成在突起26的区域中，其中，例如，这可以通过向外弯曲的金属元件26-1、26-2来实现。在这种情况下，突起26则被构造为两部分的。
还可以从图7的视图看出，外圈6不仅可以包括第一槽16，而且还包括第二槽38，连接元件(这里未描绘)可以以相同的方式被接纳在第二槽38中。这里，上文和下文描述的所有连接元件18可以单独地或组合地作为连接元件18。因此，例如，如图1至图4中所描述的蜗卷弹簧20也可以被接纳在槽38中。
槽16或38通常已经存在于用于非定位轴承的轴承圈中，以使已经存在的非定位轴承组件也可以配备有改进的连接元件18。
图10至图15示出了用于非定位轴承组件1的另外的形成可能性，其中，其他形状的槽16已经用于接纳连接元件18。如从图10的截面图可以看出的，槽16不仅可以被构造为U形槽16，其包括引入在轴承外圈6的径向表面40中的侧壁16-1、16-2、16-3，而且槽16还可以位于径向表面40的边缘上并且向轴承外圈6的端表面42开口(/敞开)。此外，槽16还可以包括轻微的底切44，以使连接元件18可以以特别好的摩擦配合方式接纳在槽16中。
在槽16的这种设计中，连接元件18在以下情况下是特别有利的：连接元件18进而被构造连续环50，然而，连续环50配备有在径向上向内设计的凸片52，如可以在图11中看出的或者还可以在图14中看出的。然后，将凸片52卡扣到槽16中和/或安放在底切44中，以使在连接元件18与槽16之间确保特别好的摩擦配合。还可以通过成形工艺将凸片压入槽中。为了进一步防止共同旋转，在该设计中，还提供呈突起26形式的固定防止旋转的元件，突起26可以接合在座2中的对应凹部28中。
如进一步可以在图11中看出的，在该旋转固定元件18上，而且在上述旋转固定元件18上，当然不仅可以设置一个突起26，而且可以设置绕着环50在周向上分布的多个突起26和27。在图11中描绘的示例性实施方式中，描绘了彼此相对定位的两个突起26、27。然而，也可以提供更多的突起或突起的不均匀分布。
图12以立体图且以组装状态示出了上述示例性实施方式的另一视图。
上述连接元件18可以由塑料和金属两者制成。如果实现由金属制造，则凸片52也可以被嵌入到外圈6的材料中，并由此通过另外的过盈配合(/干涉配合)组件来增加摩擦配合。
此外，连接元件18还可以具有一定的椭圆度(ovality)，以使还通过归因于椭圆度的事实而防止轴承圈转动(turning)，进一步防止轴承圈6相对于连接元件18或座2旋转。
代替轴承外圈6中的额外的槽16，也可以使用已经存在的槽16，诸如以用于接纳用于附接连接元件18的密封元件的槽16为例。在图13至图15中描绘了对应的示例性实施方式。这里，特别是如在图14中可以看出的，连接元件18进而包括连续环50，连续环50在其径向内侧包括多个凸片52。在这种情况下，这些凸片52被构造为卡扣到轴承外圈上的密封槽16中，并且将连接元件18以摩擦配合、防止旋转的方式连接到外圈6。特别是如在图15中可以看出的，连接元件18然后覆盖轴承外圈6的整个端表面42，或者可选地，突起26、27进一步接合在座2中的对应的接纳部28中。这种设计也可以被构造为金属元件和塑料元件。
除了所描绘的示例性实施方式之外，多个其他示例性实施方式也是可能的，其中，也可以通过摩擦配合和过盈配合的组合来实现外圈在轴承座中的防止旋转(/旋转固定)(securing against rotation)，而不限制轴向可运动性。所描绘的示例性实施方式是优选的，因为它们在标准轴承外圈上使用已经存在的元件，以提供对应的保持功能。
此外，应当注意，上述示例性实施方式同样适用于其中内圈以在轴向上可移位但旋转固定的方式附接而外圈固定的组件。
总之，利用所提出的非定位轴承组件，特别是在油环境中的应用中，可以确保固定轴承圈与固定组件之间的旋转固定连接。这里，过盈配合组件确保特别牢固的旋转固定连接。

Claims (13)

1.一种非定位轴承组件(1)，包括轴承单元(4)，所述轴承单元(4)被构造为相对于固定组件(2)支撑旋转组件，并且包括布置为相对于彼此可旋转的固定轴承圈(6)和可旋转轴承圈(8)，其中，旋转轴承圈(8)能够固定地连接到所述旋转组件，并且所述固定轴承圈(6)能够以旋转固定的方式附接在所述固定组件(2)中，但是所述固定轴承圈(6)在轴向上可移位，其特征在于，此外，连接元件(18)能够布置在所述固定轴承圈(6)上，或者与所述固定轴承圈(6)相互作用，使得所述固定轴承圈(6)能够以基本上旋转固定的方式附接到所述固定组件(2)，其中，所述连接元件(18)通过在周向方向上作用的摩擦配合和过盈配合的组合来提供基本上旋转固定的附接。
2.根据权利要求1所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述固定轴承圈(6)包括至少一个周向槽(16)，并且所述连接元件(18)以摩擦配合的方式被接纳在所述槽(16)中，并且所述连接元件(18)还包括至少一个旋转固定元件(26)，所述至少一个旋转固定元件(26)以过盈配合的方式与用作相对元件的固定组件(2)相互作用。
3.根据权利要求1或2所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述固定组件(2)包括至少一个周向槽(16)，并且所述连接元件(18)以摩擦配合的方式被接纳在所述槽(16)中，并且所述连接元件(18)还包括至少一个旋转固定元件(26)，所述至少一个旋转固定元件(26)以过盈配合的方式与用作相对元件的固定轴承圈(6)相互作用。
4.根据权利要求2或3所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(18)是具有多个卷绕部(24)的蜗卷弹簧(20)，所述蜗卷弹簧(20)以摩擦配合的方式被接纳在所述周向槽(16)中，并且在所述固定组件(2)或所述轴承圈(6)上的抵接表面(22、40)上施加径向弹簧力，其中，所述蜗卷弹簧(20)的卷绕部(24)被构造为接合在所述槽(16)中的和/或所述抵接表面(22、40)上的不规则部中，使得形成在周向方向上以过盈配合的方式起作用的连接。
5.根据权利要求2或3所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(18)是环形的，并且所述至少一个旋转固定元件(26)是至少一个在径向上向外或在径向上向内突出的突起(26)，所述突起(26)能够被接纳在形成在对应的相对元件上的至少一个接纳部(34)中，使得在所述固定组件(2)与所述轴承圈(6)之间提供过盈配合连接。
6.根据权利要求5所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(18)是被接纳在所述槽(16)中的径向弹性弹簧元件，特别地，所述径向弹性弹簧元件是卡环(32)。
7.根据权利要求5或6中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(50)是包括径向弹性凸片(52)的环元件(50)，所述径向弹性凸片(52)被构造为模制或被模制到所述槽(16)中，使得在所述径向弹性凸片(52)与所述槽(16)之间形成摩擦配合。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(18)由塑料或金属制成，特别是由弹簧钢制成。
9.根据权利要求5所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述连接元件(18)是被接纳在所述槽中的塑料环(30)，其中，所述塑料环(30)被注塑到所述槽(16)中，使得摩擦配合被增强。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述至少一个槽(16)中的至少一个形成在所述轴承圈(6)的径向表面(40)中并且是U形的。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述至少一个槽(16)中的至少一个形成在从所述轴承圈的径向表面(40)到所述轴承圈(6)的端表面(42)的过渡部处，并且朝向所述端表面(42)开口。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述至少一个槽(16)中的至少一个是设置在所述轴承圈(6)中的密封元件接纳槽(16)，所述密封元件接纳槽(16)被构造用于接纳密封元件。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的非定位轴承组件(1)，其特征在于，所述槽(16)和/或所述连接元件(18)和/或所述固定组件(2)形成为椭圆形和/或波浪形。
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