CN102265048B - 轴承组件 - Google Patents

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Abstract

一种轴承组件(10)，设置有：具有带周边边缘(27)的定心凸缘(21f)的外圈(21)和设置有带相关周边边缘(28)的相关的定心凸缘(22f)的内圈(22)，所述内圈和外圈具有用于滚动元件的接触构型；塑料模块主体(50)，其咬合固定在轴承单元(20)上并由与外圈(21)一体的径向外轴向圆柱表面(11)和由与内圈(22)一体的径向内轴向圆柱表面(12)径向限制；耦合装置(80)，其设置来机械地接合塑料主体(50)到轴承单元(20)以使得周边边缘(27，28)部分地限定相关的圆柱表面(11，12)，并且塑料模块主体(50)对于每个圈(21)(22)设置有两个环形主体(62，64)(71，73)，该两个环形主体安装在所述中心凸缘(21f，22f)的任一侧上。

Description

轴承组件
技术领域
本发明总体上涉及轴承组件。
更特别地，本发明涉及具有内圈和外圈以及设置有塑料材料的环形主体的圈部分的轴承组件。
背景技术
具有过模塑在内圈和外圈上的塑料材料的环形元件的轴承组件是已知的并用于数种行业和汽车应用中，例如用于可转动地支撑电机中的轴并防止轴承潜在地破坏通过它的电流。上面类型的轴承组件同样用于其中期望降低构成轴承的钢的量的场合，以获得重量的减低并减少轴承钢的昂贵的处理量。
发明内容
本发明的目的是提供重量轻、成本有效的轴承组件，其能够保证轴承环路(ringway)关于中心地安装在轴承中的轮轴或者轴的中心几何轴线的同轴度或者同心度的高精度。本发明的另一目的是提供一种轴承组件，其可以根据对特定应用所要求的或者所允许的轴向体积而灵活应用于各种场合。本发明的进一步的目的是提供一种轴承组件，其能够容易且快速地进行组装以及在一些情形下的拆卸。
为了获得这些以及其它目的和优点，本发明提供如权利要求1所限定的轴承组件。本发明的优选的实施例是从属权利要求中提出。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现将参照附图描述以例子形式给出的其一些实施例，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的部分剖开的轴承组件的透视图；
图2和3是图1的轴承组件的两个元件的轴向横截面视图；
图4和5分别是图2和3的细节的放大视图；
图6和7是图1的轴承组件的其它两个部件的轴向横截面视图；以及
图8是根据本发明的第二实施例的剖开的轴承组件的轴向横截面视图。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的轴承组件的优选实施例总体上被标注为10。
所述单元通过径向外轴向圆柱表面11和通过径向内轴向圆柱表面12被径向界定，并包括：
轴承单元20；
塑料模块主体50，其通过表面11和12界定并且与轴承单元20耦合；以及
耦合装置80，其机械地结合塑料主体50到轴承单元20。
如在这里使用的，表示位置和方向的术语和表述，例如“内”、“外”、“径向”、“轴向”，应当相对于轴承单元20的转动中心轴线X进行理解。进一步地，词语“定心”是指使得或者保持轴承组件10的部件与中心轴线X同心或者同轴。
轴承单元20包括径向外圈21、径向内圈22和介于圈21和圈22之间的一组滚动元件23(在这例子中为球体)。
每个圈21、22设置有用于滚动元件23的各自的滚道21a、22a，并且还设置有在与相关滚道21a、22a径向相反方向延伸的各自的径向凸缘21f、22f。更具体地，凸缘21f是径向向外延伸的中心凸缘21f，具有与轴承单元(图1)的外圆柱表面11平齐终止的外周边边缘27。类似地，凸缘22f是径向向内延伸的中心凸缘，具有与轴承单元的内圆柱表面12平齐终止的内周边边缘28。
凸缘21f和22f的功能是提供完全由钢或者铁类金属制造的连续的路径，该路径从配合在内圈22中的中心轴(未示出)径向延伸到外部壳体(未示出)，在该外部壳体中安装有外圈21。这样的路径的部件是外轴承圈和内轴承圈21和22，具有滚动元件23和相关的滚道21a和22a。所有这些部件是非常精确尺寸的钢制的或者铁制的构件，这将保证滚道21a和22a关于上述轮轴或者轴的以及上述外部壳体的中心轴线X完美地同心。为了保证应变和应力的均匀分布，凸缘21f和22f二者在轴承组件10和滚道21a和22a轴对称的相同的径向平面P中延伸。
如更好地在图4中所示，外圈21设置有垂直于轴线X的一对平的侧表面21s，并且它还进一步设置有从相关表面21s延伸到相关周边边缘27的一对横向成形面29。而且，两个横向成形面29关于平面P对称布置并且相应地包括平行于平面P并轴向界定凸缘21f的平的部分29a，以及弯曲部分29b，该弯曲部分29b具有大致类似于相关滚道21a的曲率的曲率，并且从平面X开始向着轴线X大致倾斜。
外圈21还设置有一对平的圆柱表面31，其与轴线X同轴并垂直于相关表面21s，以为了结合表面21s到相关滚道21a。
如更好地在图5中所示，内圈22设置有一对平的侧表面22s，其垂直于轴线X并且与相关侧表面21s共面，并且内圈22进一步设置有一对横向成形面30，该横向成形面30从相关表面22s延伸到相关周边边缘28。而且，两个横向成形面30关于平面P对称布置并相应地包括平行于平面P并轴向界定凸缘28的平的部分30a，以及远离平面P成锥形的大致锥形部分30b。
内圈22还设置有一对平的圆柱表面33，其与轴线X同轴并垂直于相关表面22s，以为了结合表面22s到相关滚道22a。
如图1所示，塑料模块主体50设置有：
两个环形主体62和64，其耦合到内圈22并都通过表面12界定；以及
两个环形主体71和73，其耦合到外圈21并都通过表面11界定。
环形主体62和64，如同环形主体71和73，彼此一致并且在它们的组装好的位置布置在关于平面P的对称位置。由于该一致性，并参照图6和7，在此仅描述主体62和71，但是所有对这两个主体62和71的描述可以应用于其它两个主体64和73。
如图6所示，主体62具有背对轴承单元20的平的径向侧表面62s和与相关中心凸缘22f的边缘28平齐布置的圆柱表面66。换句话说，内边缘28与安装到内圈22的两个环形塑料主体62、64的径向内圆柱表面66平齐。
环形主体62具有与相关圈22的表面32平齐布置的圆柱外表面69并具有面对轴承单元20并以关于相关面30的形状以互补方式成形的成形面68。更特别地，面68包括平行于平面P并轴向邻接表面21s的平的部分68a，和向着平面P渐缩并抵靠锥形部分30b布置的大致锥形部分68b。
环形主体62还包括由锥形部分68b和由圆柱表面66界定并轴向邻接平的表面30a的成形边缘68c。
如图7所示，环形主体71具有背对轴承单元20并与相关主体62的侧表面62s共面的平的径向侧表面71s，以及与相关中心凸缘21f的边缘27平齐地布置的圆柱表面75。换句话说，外边缘27与安装到外圈21的两环形塑料主体71、73的径向外圆柱表面75平齐。
环形主体71具有与相关圈21的表面31平齐布置的圆柱内表面79并具有面对轴承单元20并且关于相关面29的形状以互补形式成形的成形面77。更特别地，面77包括平行于平面P并轴向邻接表面21s的平的部分77a，以及远离平面X向着轴线X大致倾斜并且抵靠着弯曲部分29b布置的大致弯曲部分77b。
环形主体71还还包括由锥形部分77b和由圆柱表面75界定并轴向邻接平的表面29的成形边缘77c。
在图7的实施例中，环形主体71还设置有凸缘79a，该凸缘79a向着表面79的轴线X径向突起并终止于环形主体62的外表面69的前面，以为了密封由轴承单元20的迷宫式密封件限定的内圈22和外圈21之间的环形间隙。凸缘79a优选地但非必须地由塑料制成，并可以位于平行于平面P的平面上。而且，凸缘79a可以通过金属粉末填充剂注射模制并可以被磁化，以为了限定用于监测轴承单元20的速度的编码器，所述轴承单元20可以设置有外部传感器(未示出)以为了耦合到编码器和用于监测轴承单元20的温度或者其它的性能参数。类似地，环形主体62也可以设置有相关的凸缘(未示出)，该凸缘远离表面69的轴线X径向突起并终止于环形主体71的内表面79前面，以为了增加用于轴承单元20的所述迷宫式密封件的密封特征。
遵循实施要求，迷宫式密封件可以实现在轴承单元20的两个侧面上，或者仅实现在一个侧面上，也就是主体62、64中的仅一个，和/或主体71、73中的仅一个可以设置有相关的凸缘，该凸缘向着另一个主体71、73和62、64突起。
环形主体62和71的外表面62s、66、71s和75，其也是环形主体64和73的外表面，限定可以关于平面P对称(如所示)或者不对称的轴承单元的外部尺寸和形状。塑料模块主体50的塑料材料首先允许根据需要以简单经济的方式改变轴承单元的外部形状，而无需改变轴承单元20的特性，也就是也无需改变轴承单元的机械特征。
一旦轴承单元20的轴向尺度已经相应地固定，平的表面68a和62s，例如平的表面77a和71s，就固定轴承单元的轴向尺度。而且，平的表面68a，例如平的表面77a，限定从平面P轴向延伸到外表面62s、71s的另一个连续路径，以为了保证轴承单元的精确的轴向定位。
锥形部分30b和68b，例如弯曲部分29b和77，允许限定主体62、64和71、73关于圈21和22的相互组装位置，并给予前者弹性，以为了有利于安装这些主体62、64和71、73到轴承圈21和22上以及最终从轴承圈21和22移除这些主体62、64和71、73。
耦合装置80永久地或者半永久地机械接合环形主体62、64和71、73到内圈22和外圈21并适于允许模块主体50快速安装在轴承单元20上。
在图1-7的例子中，耦合装置80包括径向延伸的圆形凹槽81和相应形状的凸起或者冠状部82。
两个凹槽81形成在每个圈21和22上，一个在关于中心凸缘21f和22f沿着相关部分29b和30b的任一侧上。每个环形主体62、64和71、73的凸起82由相关的连续的凸出部限定，所述凸出部向着轴线X从相关面68和77突起并咬合到相关轴承圈21和22的相应凹槽81中。环形主体62、64和71、73通过所述耦合装置80成对地并且在轴向方向侧面到侧面(side-to-side)地耦合到内圈22和外圈21。
本领域技术人员将容易地认识到，作为替代，反向或者等效配置可以参照图1-7所示的进行设计。例如凹槽81可以在环形主体62、64和71、73中获得，而配合的圆形凸起82可以形成在圈21和22中。
如图1-7所示，凹槽81形成在圈21和22的成形面30和29的锥形部分30b上和弯曲部分29b上，凸起82形成在环形主体62、64和71、73的成形面68和77的相关锥形部分68b上和弯曲部分77b上。
主体62、64和71、73进一步设置有一个或多个凹陷56，所述凹陷56沿着相关边缘68c和77c设置并且是轴向突起的内部相关边缘68c和77c，以便锋利工具的顶端引入到主体62、64和71、73和凸缘21f和22f之间并脱离耦合装置80，从而从轴承圈21和22移除环形主体62、64和71、73。
在如图6和7所示的实施例中，主体62和71进一步设置有多个轴向滚花6n和7n，所述滚花形成在相关表面69和75上，以为了增大与安装在内圈22中的中心轴(未示出)和与外圈21安装在其中的外部壳体(未示出)的摩擦。
如将认识到的，轴承单元通过塑料材料的模块主体50而总体上制造得更轻。同时，轴承圈21和22的定心凸缘21f和22f将允许与中心轴和外部壳体的精确的金属到金属的耦合，从而保证轴承滚道21a和22a关于中心轴线X的完美的同心度。另一优点在于，轴承单元在金属轴上和在金属壳体中的驱动配合发生在金属和金属之间，因此随时间是可靠的，并且不受温度变化的影响，而另一方面温度变化会降低具有不同膨胀***的两种材料例如钢和塑料材料的耦合的稳定性。将轴承单元布置在一起的过程将是快速的。任选地，在一些应用中，胶粘剂或者定心装置可以在将这些部件咬合安装在一起之前应用到环形主体62、64和71、73或者轴承圈21和22。
而且，需要有用地指出的是，任选地，也可以仅一个轴承圈21、22设置有定心凸缘21f、22f，并且在该情形下，另一个圈22、21将是由轴向圆柱表面径向界定的一件式轴承圈，所述圆柱表面完全限定轴承组件10的相关圆柱表面11、12。在这种情况中，其没有被示出但是可以从描述中容易地理解，塑料模块主体50包括仅两个环形主体，该两个环形主体安装在仅一个中心凸缘21f、22f的任一侧上。一件式轴承圈的具有轴向圆柱表面的单一的定心凸缘21f、22f将同样允许与中心轴和/或外部壳体精确的金属到金属耦合。没有定心凸缘21f、22f的轴承圈21、22将取决于特定应用进行选取。
取决于特定应用，形成环形主体62、64和71、73的塑料材料，例如热硬化塑料或者聚合物(例如PEEK)，被注射模制，可以有或者没有金属粉末填充剂，例如轻金属，诸如铝或者其合金。填充剂可以被选取以便补偿一些轴承部件在使用中会受到的热膨胀。也可以想到其它填充材料，例如钢粉末或者玻璃纤维。
在图1-5的实施例中，凸缘21f、22f的边缘27、28圆周地构成整个轴承单元的圆柱表面11、12的连续部分，并且为了其它目的，凸缘21f、22f的边缘27、28可以形成圆柱表面11、12的圆周的离散部分。
在图8中示出的实施例的形式涉及轴承组件10’，其类似于轴承组件10，轴承组件10’不同于轴承组件10是由于这样的事实：部分29a不是弯曲的而是为大致圆柱形的，部分30b不是圆锥的而也是为大致圆柱形的。
而且，轴承组件10’不同于轴承组件10是由于这样的事实：它包括密封装置90，该密封装置密封内圈22和外圈21之间的环形间隙，并且相应地它包括，对于轴承组件10’的每一侧，从相关凸缘79a向着相关表面69突起的密封唇部91，并且它布置为与相关表面69滑动接触以施加径向密封压力在相关表面69上。
每个密封唇部91优选地但非必须地由橡胶制成并且它同相关凸缘79a被硬化(vulcanized)。更特别地，每个密封唇部91设置有：
环形根部92，其直接连接到凸缘79a的齿79b；和
自由部分93，其从相关根部92突起并限定护圈(flinger)以去掉灰尘及其他杂质。
尽管已经公开本发明的特定实施例，但是应当理解，这样的公开仅仅是为了示例的目的，并且本发明并不以任何方式受到限制。基于前面的描述，对本领域技术人员来说明显的是，可以对滚动元件接触构型、部件的形状例如附加功能例如为了固定目的通过凸缘进行延伸、外圈中的固定凹槽、部件的位置以及其它构造和功能细节进行各种修改。例如，外圈或者内圈可以根据应用要求而没有不同地为可旋转的或者固定的。同样地，安装到给定轴承单元的环形主体的轴向厚度可以作为可用空间的函数进行选取。

Claims (13)

1.一种轴承组件(10)(10’)，包括：
具有内圈和外圈(21，22)的滚动轴承单元(20)，所述内圈和外圈具有用于滚动元件(23)的接触构型并且能够相对于彼此绕旋转轴(X)转动；
模块主体(50)，其由塑料材料制成并固定到滚动轴承单元(20)，并且至少由与滚动轴承单元(20)一体的径向的轴向圆柱表面(11)(12)限制；
其特征在于，
所述轴承组件(10)(10’)进一步包括机械地接合所述模块主体(50)到所述滚动轴承单元(20)的耦合装置(80)；所述内圈和外圈(21，22)的至少一个设置有由相应的离散的周边边缘(27)(28)界定的中心径向延伸的定心凸缘(21f)(22f)，所述周边边缘部分地限定所述圆柱表面(11)(12)，并且所述塑料模块主体(50)包括至少两个环形主体，所述环形主体安装在所述中心凸缘(21f)(22f)的两侧上。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述滚动轴承单元(20)具有都设置有由相应的离散周边边缘(27，28)界定的中心径向延伸定心凸缘(21f，22f)的外圈(21)和内圈(22)；所述模块主体(50)对于每个内圈和外圈(21)(22)包括两个环形主体，该两个环形主体分别安装在所述中心凸缘(21f，22f)的两侧上并由径向外轴向圆柱表面(11)和由径向内轴向圆柱表面(12)径向限制，所述径向外轴向圆柱表面(11)和所述径向内轴向圆柱表面(12)分别与所述外圈(21)和所述内圈(22)一体并且由相应的离散周边边缘(27，28)部分地限定。
3.如权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述耦合装置(80)由咬合且快速耦合装置限定以永久地或者半永久地接合所述模块主体(50)到所述滚动轴承单元(20)。
4.如权利要求2或者3所述的轴承组件，其特征在于，所述中心凸缘(21f，22f)都在所述滚动轴承单元(20)的轴向对称的径向平面(P)中延伸。
5.如权利要求2或者3所述的轴承组件，其特征在于，所述环形主体(62，64)(71，73)每个具有背对所述滚动轴承单元(20)的平的径向侧表面(62s)(71s)和与所述中心凸缘(21f，22f)的所述周边边缘(27，28)平齐布置的圆柱表面(66，75)。
6.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述环形主体(62，64)(71，73)通过所述耦合装置(80)成对地并且在轴向方向侧面到侧面地耦合到所述内圈和外圈(21，22)。
7.如权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述耦合装置(80)包括形成在所述内圈和外圈上的径向延伸的圆形凹槽(81)以及形成在所述环形主体(62，64)(71，73)上的相应形状的凸起或者冠状部(82)，或者反之亦然。
8.如权利要求2或者7所述的轴承组件，其特征在于，所述耦合装置(80)包括形成在每个内圈和外圈(21，22)中的两个凹槽(81)，所述两个凹槽分别设置在所述中心凸缘(21f，22f)的两侧上。
9.如权利要求2或者7所述的轴承组件，其特征在于，所述耦合装置(80)形成在所述内圈和外圈(21，22)的和所述环形主体(62，64)(71，73)的相互配合的成形表面(29，30)(68，77)上。
10.如权利要求9所述的轴承组件，其特征在于，至少一个凹陷(56)设置在其面对所述中心凸缘(21f，22f)的侧面上的每个环形主体(62，64)(71，73)中，以为了从对应的内圈和外圈(21，22)移除所述环形主体(62，64)(71，73)。
11.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于，所述环形主体(62，64)(71，73)的至少一个包括向着旋转轴线（X）突起的凸缘(79a)，以为了在所述滚动轴承单元(20)的至少一个侧面上密封所述内圈(22)和所述外圈(21)之间的环形间隙。
12.如权利要求11所述的轴承组件，其特征在于，它进一步包括密封装置(90)以密封所述内圈(22)和所述外圈(21)之间的环形间隙；所述密封装置(90)包括从所述环形主体(62，64)(71，73)的凸缘(79a)向着滑动表面(69)突起以施加径向密封压力在所述滑动表面(69)上并且同对应的凸缘(79a)被硬化的密封唇部(91)。
13.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述塑料材料包括与金属颗粒填充剂组合的聚合物。
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