CN1576622A - 具有钎焊或软焊连接部的轴承组件 - Google Patents

具有钎焊或软焊连接部的轴承组件 Download PDF

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Abstract

一种轴承组件包括一个滚动元件轴承和一个辅助元件，所述滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件、一个内侧护圈器件和至少一组与所述护圈器件中的滚道相接触的滚动元件，所述辅助元件通过一个连接器件连接着所述护圈器件之一。所述连接器件包括一个钎焊或软焊连接部。例如，连接器件和与之相连的辅助元件具有彼此同心对置的表面，所述表面之间封装了一层钎焊材料。

Description

具有钎焊或软焊连接部的轴承组件
技术领域
本发明涉及一种轴承组件，其包括：至少两个轴承器件，它们的轴承表面以可移动的方式彼此支撑着；以及一个辅助元件，其连接着所述轴承器件之一。
背景技术
这种轴承组件在各种领域中都是众所周知的。作为示例，可以参考包括这种轴承组件的卡车轮毂轴承组件。轴承的护圈器件之一通常连接着轮毂，该轮毂固定在卡车或拖车的车桥上。通过拧在轮毂的外螺纹上的螺母，轴承被保持就位。
轴承与轮毂之间的连接部要承受各种负载，因此易于疲劳退化。所以，必须在这个区域采用高级材料，例如高级钢，以获得可接受的疲劳寿命。然而，这对材料的选择构成了极为严格的限制。例如，铸铁元件因抗疲劳性能较差而不能被采用。然而，诸如铸铁等材料也具有一些优点，例如成型性好和成本低。然而，这些优点在前述抗疲劳性能要求严格的特定应用场合不能被吸纳。
轴承组件的另一个重要方面涉及其内部预加载荷。正确的预加载荷对于轴承组件的性能而言至关重要。因此，希望在轴承组件的制造阶段施加预加载荷。这样，可以避免安装轴承组件时发生错误。另外，组成轴承的零件数量可以因此而减少，可以促进轴承组件容易应用在例如卡车或汽车制造场的生产线组装过程中。
这种预组装轴承组件通常是通过将双列滚动元件轴承组件的内侧护圈焊接在一起而获得的。这可以通过内侧护圈的激光焊接而实现，例如通过外侧护圈中的孔进行激光焊接。然而，这可能会导致在轴承空间中产生焊渣飞溅，另外，高碳钢的焊接会产生严重的裂纹。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种轴承组件，其不存在前述特定材料应用方面的限制，并且其仍能满足强度、可靠性和安全性方面的要求。这一目的可以通过下述方式实现：利用钎焊或软焊连接部将辅助元件连接在所述轴承器件上。
钎焊是一种用于将不同材料相结合的热加工工艺，其包括：借助于或不借助于助熔剂，将填料熔化以使相互匹配的表面润湿；在填料与相应的元件之间形成冶金结合。在钎焊中，填料的熔点高于450℃，但低于被钎接元件的熔点。
高温钎焊(HTB)与钎焊类似，但不同之处在于，HTB不使用助熔剂。在高温钎焊中，通过降低大气压或抽真空而实现助熔作用(减少/去除表面氧化物)。通常，高温钎焊是在800℃以上的温度进行的。
软焊类似于钎焊，但填料的熔点低于450℃。
钎焊和高温钎焊可以根据所采用的加热工艺而分类。根本上讲，这些工艺包括火焰加热，例如，使用气体燃烧器，如氧气/乙炔或氧气/丙烷燃烧器。其它工艺包括电能加热、电阻加热、红外线辐射、感应加热和电弧钎焊。
此外，利用光束(不是激光)、激光束、电子束等高能束加热的工艺也是可行的。其它加热工艺包括盐浴加热和热浸钎焊等。
钎焊/高温钎焊可以利用前述加热工艺之一并且以逐个处理的方式进行，例如，如果只有少数零件需要加工的话，可以使用手工火焰钎焊，其中氧气/燃气燃烧器被使用。
对于系列和批量加工，可以使用专门用于所加工制品的设备。典型的例子有：
-热浸设备和热盐浴钎焊；
-具有送进系统的火焰加热设备；
-激光或电弧加热备，用于在生产线上对将要被钎焊的制品逐个进行瞄准法(line of sight)加热，或者用于加热生产线输送的制品；施加或不施加保护气氛/真空；
-真空室中的电子束加热设备；
-具有送进系统的感应加热设备，带有或不带真空室。
更适合于一般使用并且可以处理不同体积和尺寸的制品的工艺包括：
-设有输送机或链带的炉，其与电加热型气焰加热器一起工作，所述炉可以在保护或还原气氛中工作；
-分批处理炉，其在还原或保护气氛中工作；
-带电加热功能的真空炉。专用技术包括电弧钎焊工艺和激光束钎焊工艺。在某些情况下，这些工艺被组合在混合钎焊工艺中。在电弧焊接工艺中，电弧通常是金属气弧，例如MIG/MAG(GMAW)焊接工艺中所用的；所述电弧用于熔化通过喷嘴供应的填料。这种工艺通常是“瞄准法”工艺。
如果使用最新式的(真空)炉，可以建立非常复杂的工艺。这些工艺可以实现钎焊和随后的热处理，例如淬火和回火。
从原理上讲，在钎焊/高温钎焊后，要使制品的温度达到所需的奥氏体化温度，在达到这一所需温度后，制品被从真空室中取出并放入炉的油淬火池结构中；或者，真空炉可以配备有一个气体淬火设备，其通常利用高压冷氮气来对制品淬火。
对加热工艺和处理方法的选择取决于以下因素(以及其它因素)：
-需要被结合的材料；
-所使用的焊料(填料)；
-制品的形状和尺寸；
-零件数量；
-可供使用的工艺；
-经济性；
-环境因素。
如前所述，钎焊工艺可以采用熔点低于被结合材料的熔点的所谓焊料。例如，为了将铸铁轮毂连接在一个钢制元件上，可以施加镍基焊料。其它被结合材料与焊料之间的组合也是众所周知的。在轴承组件中采用钎焊连接部具有许多优点。如前所述，钎焊连接部可以用于在例如抗疲劳性能要求严格的区域中将高级材料的嵌块连接到低级材料元件上。通过这种方式，还能够满足其它特定要求，例如材料密度、抗腐蚀性能、可加工性等。
钎焊连接可以通过多种方式实现。根据一个优选实施例，连接器件和与之相连的辅助元件具有同心对置的表面，用以封闭一层钎焊材料。在熔化后，钎焊材料可以在毛细作用下扩散道所述对置表面之间的空隙中，从而确保完全结合。
连接器件还可以配备有一个机械锁定装置，例如用于与螺母或螺栓啮合的螺纹部分，以将辅助元件连接到轴承器件之一。特别地，在这种情况下，连接器件具有显著的抗疲劳性能。作为替代或附加，连接器件包括塑性变形部分，用于将辅助元件连接到轴承器件之一。在这种情况下，连接器件包括具有特定塑性的材料，例如低碳钢。
如前所述，连接器件可以包括相对高级的材料，例如一个钢元件，特别是在连接器件包括安全性要求高的元件时。与之相组合，辅助元件可以包括相对低级材料，例如一个铸铁元件。此外，连接器件可以包括轻质材料，例如铝、钛。
轴承器件既可以构成一个滑动轴承，也可以构成一个滚动元件轴承，例如圆柱滚子轴承、球轴承等。滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件、一个内侧护圈器件和至少一组与护圈器件中的滚道相接触的滚动元件，此外，一个辅助元件通过一个钎焊或软焊连接部连接着护圈器件之一。
本发明还涉及一种轮毂轴承组件，其包括一个如前所述的轴承组件，轴承组件包括一个滚动元件轴承和一个安装凸缘，滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件、一个内侧护圈器件和至少一组与护圈器件中的滚道相接触的滚动元件，安装凸缘通过一个连接器件连接着护圈器件之一。根据本发明，连接器件包括一个钎焊或软焊连接部。安装凸缘可以包括一个车轮安装凸缘和/或一个制动盘或制动鼓安装凸缘。此外，连接器件可以设有扭矩传递结构，例如键或槽，用于连接至一个驱动元件例如万向节等。
根据本发明的另一个可行实施例，外侧护圈器件是可旋转的，内侧护圈器件具有固定部分，用于将内侧护圈器件固定在车轮悬架上。或者，外侧护圈器件是可旋转的，内侧护圈器件具有固定部分，用于将内侧护圈器件固定在车轮悬架上。
本发明还涉及一种小齿轮轴承，其包括一个如前所述的轴承组件，轴承组件包括一个滚动元件轴承和一个小齿轮轴，滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件、一个内侧护圈器件和至少一组与护圈器件中的滚道相接触的滚动元件，小齿轮轴通过一个连接器件连接着内侧护圈器件，小齿轮轴支撑着一个小齿轮。根据本发明，连接器件包括一个钎焊连接部。
为了提高抵抗轴向剪力的安全性，连接器件可以包括成形轮廓部分，例如，可将一个弹性挡圈容纳在连接元件和相应护圈器件上的相对应的槽中。滚动元件轴承可以包括双列圆锥滚子轴承、双列角接触球轴承或滚子轴承和球轴承的组合结构。此外，可以设有至少一个传感器，以监视轴承状态，例如温度、速度、负载等。
附图说明
下面参照附图中所示的几个实施例来进一步描述本发明。
图1示出了一种非驱动式卡车轮毂组件，其包括根据本发明的轴承组件。
图2中示出了一种驱动式卡车轮毂组件。
图3示出了另一种非驱动式卡车轮毂组件。
图4中示出了驱动式卡车轮毂组件的另一个实施例。
图5-7中示出了其它实施例。
具体实施方式
图1中所示的卡车轮毂组件包括一个根据本发明的轴承组件1，该轴承组件连接在一个钢制轮毂元件2上，该轮毂元件固定在车轮悬架(未示出)上。轴承组件1上装有一个轮缘3和一个制动盘4。轮毂元件2可以包括一个管端，该管端可以具有任何横截面形状，例如圆形、正方形、三角形、锥形、棱锥形等。
轴承组件1是双列圆锥滚子型的，其具有两个外侧护圈5、6和两个内侧护圈7、8。在护圈5、7之间和6、8之间分别容纳着一组圆锥滚子9和10，这些圆锥滚子分别以公知的方式由保持架11、12保持着。
为了实现轴承组件1的适宜性能，应当有一定的轴向预加载荷施加在圆锥滚子轴承上。预加载荷通过螺母13施加在内侧护圈7、8上，该螺母拧在辅助元件15的螺纹14上。该辅助元件15容纳在轮毂元件2中的相应成形孔16中。通过钎焊连接部17，辅助元件15被连接在轮毂元件2上。在辅助元件15和轮毂元件2的孔16之间的对置壁上，一种钎焊材料例如镍化合物被制作成流体状，从而通过毛细作用获得结实且坚固的钎焊连接部17。应当指出，钎焊材料例如镍化合物的熔点低于构成辅助元件15的材料和构成轮毂元件2的钢。
为了进一步提高安全性，一个弹性挡圈18被预先施加，其容纳在轮毂元件2的孔16和辅助元件15上的对置槽中。在钎焊过程中，该弹性挡圈18结合在连接部上。
圆锥滚子轴承的可旋转外侧护圈5、6容纳在一个外圈元件19中，该外圈元件具有支撑着外侧护圈5、6的内侧脊20。通过螺纹连接件21，轮缘3和制动盘4被连接在该外圈元件19上。由低级材料制成的轮毂元件2中可以包括孔22，用以容纳导线，以实现控制/监视的目的，以及用于容纳软管，以控制轮胎压力。轮毂元件2可以是车桥上的整体部件。或者，轮毂元件2可以具有圆柱形、锥形、带螺纹的或正方形孔，以相对于车桥安装和对中。
图2中的实施例在一定程度上与图1中的实施例相同。然而，本例中轮缘3和制动盘4与一个可旋转的内圈器件2形成一体。在该内圈器件2上，内侧护圈7、8通过螺母13而被安装和预加载，该螺母拧在辅助元件15的螺纹14上，该辅助元件通过钎焊或软焊连接部17而连接在内圈器件2上。辅助元件15包括内部花键23，后者与驱动器件26的外部花键24啮合。
通过螺纹孔25，本例中的静止外圈元件20可以连接在车轮悬架(未示出)上。
图3中示出了另一种非驱动型轮毂轴承组件，其包括一个静止的外圈元件19，该外圈元件也是通过螺纹孔25而连接在车轮悬架(未示出)上。内圈元件29与轮缘3形成一体，制动盘4通过螺纹连接件28而连接着内圈元件29的向外突出的凸缘27。辅助元件15通过钎焊连接部17而连接在在内圈元件29上。辅助元件15的内端30被向外推压，以便在圆锥滚子轴承的内侧护圈7、8上获得理想的预加载荷。
图4中的实施例显示了一种驱动型卡车轮毂组件。其车桥短轴2具有一个通孔39，车桥元件31穿过该通孔。该车桥元件一方面通过恒速关节34连接着驱动轴32，另一方面通过驱动凸缘35连接着车轮安装凸缘3。
可旋转的外侧护圈5、6支撑着与车轮安装凸缘3形成一体的外圈元件19，固定的内侧护圈7、8支撑在车桥短轴2上。所述车桥短轴2是可转向的，并且通过枢轴37而相对于车桥36悬挂着。
辅助元件15通过钎焊或软焊连接部17而连接在车桥短轴2上。通过连接在辅助元件15上的保持圈38，轴承组件被预加载。
图5中的实施例显示了一种轴承组件，其包括一个具有内侧护圈52和外侧护圈53的轴承51。在所述护圈52、53之间，容纳着两组球54。
一个连接圈55通过钎焊连接部56连接在外侧护圈53上。该连接圈55通过其一个向外锻压边缘58而与外侧体57建立连接。另一个边缘59也必须向外锻压，以获得最终的确实连接。
图6中的实施例显示了一种球轴承51，一个凸缘65通过钎焊连接部56连接在该球轴承的外侧护圈53上。凸缘65设有孔60，用于容纳螺栓61，以将该轴承组件安装在机架或类似物上。
图7中的实施例显示了一种球轴承51，一个壳体62通过钎焊连接部62而连接在其上。在该壳体中，设有一个用于安装传感器、散热器、风扇等的空间63。
本发明涉及各种不同应用，例如用于齿轮箱、机床部件、货车或卡车的轴承组件、火车、农业机械、运输设备等中的轴承。
轴承组件的热处理可以在软焊或钎焊之前或之后进行，并且可以在淬火或机加工之前或之后进行。

Claims (25)

1.一种轴承组件，包括：至少两个轴承器件(5-8)，所述轴承器件的轴承表面以可移动的方式彼此支撑着；以及一个辅助元件，其连接着所述轴承器件之一；其特征在于，所述辅助元件通过一个钎焊或软焊连接部连接着所述与之相连的轴承器件。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承器件构成一个滑动轴承。
3.如权利要求1所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述轴承器件构成了一个滚动元件轴承(5-12)和一个辅助元件(2)，所述滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件(5，6)、一个内侧护圈器件(7，8)和至少一组与所述护圈器件(5-8)中的滚道相接触的滚动元件(10，11)，所述辅助元件(2)通过一个连接器件连接着所述护圈器件(5-8)之一，其中，所述连接器件包括一个钎焊或软焊连接部(17)。
4.如权利要求3所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件和与之相连的所述辅助元件(2)具有彼此同心对置的表面，所述表面之间封装了一层钎焊或软焊材料(17)。
5.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件包括一个机械锁定装置，例如螺纹部分(14)，一个螺母(13)或螺栓拧在该螺纹部分上，以将辅助元件(2)连接在至少一个护圈器件(5-8)上。
6.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件包括一个塑性变形部分(30)，其将辅助元件(2)连接在至少一个护圈器件(5-8)上。
7.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件包括一种相对高级材料，例如低碳钢、高强度钢材料或不锈钢材料。
8.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件包括一个安全性要求高的元件(15)。
9.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述连接器件包括一种轻质材料，例如铝、锰、钛或它们的合金。
10.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述辅助元件(2)包括一种相对低级的高碳材料，例如包括一个铸铁元件。
11.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承器件和辅助器件中的至少一个包括陶瓷成分。
12.如前面权利要求中任一所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承器件和辅助器件中的至少一个包括金属和陶瓷的组合成分。
13.一种轮毂轴承组件，其包括一个如前面权利要求中任一所述的轴承组件(1)，所述轴承组件(1)包括一个滚动元件轴承和一个安装凸缘(3，14，27)，所述滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件(5，6)、一个内侧护圈器件(7，8)和至少一组与所述护圈器件(5-8)中的滚道相接触的滚动元件(9，10)，所述安装凸缘通过一个连接器件连接着所述护圈器件(5-8)之一，其中，所述连接器件包括一个钎焊或软焊连接部(17)。
14.如权利要求13所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述安装凸缘包括一个车轮安装凸缘(3)。
15.如权利要求13或14所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述安装凸缘包括一个制动盘或制动鼓安装凸缘(27)。
16.如权利要求13-15中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述辅助元件(2)设有扭矩传递结构，例如键或槽(23，24)，用于连接至一个驱动元件例如万向节(26)、齿轮、冠状齿轮等。
17.如权利要求13-15中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述内侧护圈器件(7，8)是可旋转的，所述外侧护圈器件(5，6)具有固定部分(25)，用于将所述外侧护圈器件固定在车轮悬架上。
18.如权利要求13-16中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述外侧护圈器件(5，6)是可旋转的，所述内侧护圈器件(7，8)具有固定部分(2)，用于将所述内侧护圈器件(7，8)固定在车轮悬架上。
19.如权利要求13-18中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述辅助元件(15)包括成形轮廓部分，例如，可将一个弹性挡圈(18)容纳在辅助元件(15)和相应护圈器件(7，8)上的相对应的槽中。
20.如权利要求13-19中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述滚动元件轴承(5-12)包括一个双列圆锥滚子轴承。
21.如权利要求13-20中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述滚动元件轴承包括一个双列角接触球轴承。
22.如权利要求13-21中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述滚动元件轴承包括滚子轴承和球轴承的组合结构。
23.如权利要求13-22中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，设有至少一个传感器，以监视轴承状态，例如温度、速度、负载等。
24.如权利要求13-16中任一所述的轮毂轴承组件，其特征在于，所述外侧护圈器件是可旋转的，并且具有钎焊或软焊固定部分，用于将所述外侧护圈器件固定至制动系统元件，例如可移动的制动盘。
25.一种小齿轮轴承，其包括一个如权利要求1-12中任一所述的轴承组件，所述轴承组件包括一个滚动元件轴承和一个小齿轮轴，所述滚动元件轴承具有一个外侧护圈器件、一个内侧护圈器件和至少一组与所述护圈器件中的滚道相接触的滚动元件，所述小齿轮轴通过一个连接器件连接着所述内侧护圈器件，所述小齿轮轴支撑着一个小齿轮，其中，所述连接器件包括一个钎焊或软焊连接部。
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