非定位轴承组件的制作方法

1.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)。


背景技术：

2.当轴承单元的固定轴承圈(stationary bearing ring)相对于接纳轴承单元的组件被在轴向上可移动地支撑时，往往使用非定位轴承组件。特别是当在固定组件与轴承之间存在不同的热膨胀系数时，这种轴向移位是必要的。这些不同的热膨胀导致在固定轴承圈与固定组件之间发生可变配合，当这些不同的热膨胀不被补偿时可能导致轴承或固定组件的损坏。
3.这种情况的原因在于，这种可变配合使应该固定的轴承圈与旋转轴承圈共同旋转。然后，固定轴承圈的这种蠕动或共同旋转导致轴承损坏，因此必须被防止。
4.还有问题的是，可变配合还可能导致轴向移动能力的阻止，这不仅负面地影响或损坏轴承，而且负面地影响或损坏供非定位轴承组件附接的整个组件。
5.特别是为了应对不同的热膨胀，在现有技术中，已经提出为固定组件提供所谓的嵌体(inlay)，该嵌体具有与固定轴承圈相同的热膨胀性质。因此，特别地已经提出在轴承圈与固定组件之间引入钢环，然而，该钢环只能以高成本(诸如，以通过焊接、钎焊、粘附、螺纹连接或原位注射(in-situ injecting)为例)引入固定组件中。此外，该环后续必须被机加工并且匹配所有独立的元件，以使能够设定所有元件的公差。然而，这需要非常高的安装费用，这进而导致高成本。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的在于提供一种非定位轴承组件，其提供旋转固定、轴向间隙减小和温度膨胀补偿，并且安装简单。
7.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。
8.在下文中，提出一种包括轴承单元的非定位轴承组件，所述非定位轴承组件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)，并且包括第一固定轴承圈和第二可旋转轴承圈。这里，旋转轴承圈能够固定地连接到所述旋转组件。这种固定可连接性可以通过卡环或压座(press seat)引起。
9.为了使非定位轴承组件可以最简单地安装在固定组件上，非定位轴承组件还包括能够固定地连接到固定组件的轴承承载件。在轴承承载件中，固定轴承圈进而附接为使得固定轴承圈基本上不旋转但在轴向上可移位。这里特别有利的是，当非定位轴承组件设置为由轴承承载件和轴承单元制成的预安装单元时。因此，整个非定位轴承组件可以容易地附接到固定组件，而不必在安装期间单独且费力地设定各个组件的公差。
10.这在以下情况下是特别有利的：当不仅轴承单元布置在非定位轴承组件中，而且
另外的元件(诸如以弹簧元件为例)也布置在非定位轴承组件中时。例如，这种弹簧元件设置为与轴承承载件和固定轴承圈相互作用，以使在轴向上可移位的固定轴承圈被在轴向上预加载地布置在轴承承载件中。然而，当然，也可以提供一种包括设置在其中的非定位轴承组件的轴承承载件，其中，没有描绘预安装单元，而是其中轴承承载件仅被构造为接纳弹簧元件，并且弹簧元件仅在安装组装状况下对固定轴承圈进行预加载。
11.根据另一有利的示例性实施方式，轴承承载件还包括止动元件，所述止动元件与弹簧元件或轴承圈相互作用，以限制轴承圈的轴向移动(/移动性/移动能力)(mobility)。这对于由轴承承载件和轴承圈制成的预安装单元而言是特别有利的，因为止动元件同时防止轴承单元掉落。另外，使用限定的止动元件，非定位轴承组件的预载荷(/预紧)(preload)可以在制造期间已经被整体设定，以使可以省略在安装期间公差和预载荷的费力调整。
12.轴承承载件和轴承单元优选由相同的材料制成，但是它们也可以由不同的材料制成，然而，其中优选使用具有相似热膨胀系数的材料。因此，在轴承承载件与固定轴承圈之间存在相同的热膨胀条件，以使由于相同的热膨胀而防止轴承承载件与固定轴承圈之间的装配难题。
13.轴承承载件本身可以基本上被构造为罐形(pot-shaped)并且包括被构造为罐缘的凸缘，所述罐缘配备有至少一个附接元件，轴承承载件通过所述附接元件可附接到固定组件。因此，可以特别简单且快速地将非定位轴承组件(特别是轴承承载件)安装在固定组件上。当然，根据固定组件的设计，罐基部(pot base)也可以构造为凸缘并且可连接到固定组件。
14.为了使固定轴承圈可以旋转固定地但在轴向上可移位地附接到轴承承载件中，根据另一有利的示例性实施方式，固定轴承圈通过过盈配合(/干涉配合)(interference-fit)附接以旋转固定的方式附接到轴承承载件。过盈配合附接还确保固定轴承圈在轴承承载件中的非旋转附接，并因此确保固定轴承圈至固定组件的非旋转附接，即使在强旋转力的事件中也是如此。因此，能够可靠地防止由于蠕动或共同旋转而对轴承的损坏。
15.这里，特别优选的是在如下情况时：设置至少一个第一旋转固定元件和至少一个第二旋转固定元件，所述至少一个第一旋转固定元件附接到所述固定轴承圈或成形在所述固定轴承圈上，所述至少一个第二旋转固定元件附接到所述轴承承载件或成形在所述轴承承载件上，其中，所述第一旋转固定元件和所述第二旋转固定元件以过盈配合的方式相互作用，以使所述固定轴承圈附接到所述轴承承载件中使得所述固定轴承圈和所述轴承承载件一起旋转。由于两个旋转固定元件的相互作用，因此特别好地形成过盈配合。
16.根据另一有利的示例性实施方式，第一旋转固定元件或第二旋转固定元件被构造为轴向槽，而对应的配对件(counterpiece)(在这种情况下为第二旋转固定元件或第一旋转固定元件)被构造为以过盈配合的方式接合到所述轴向槽中的突起。这里，轴向槽确保被构造为接合到轴向槽中的突起的旋转固定元件在轴向槽中在轴向上可移位，以使整个固定轴承圈确实以旋转固定的方式附接，但允许轴向移动。
17.当所述突起被构造为与所述槽互补时是特别有利的。由此，还能够防止固定轴承圈与轴承承载件之间在旋转方向上的小幅运动。
18.根据另一有利的示例性实施方式，所述突起通过所述轴承承载件的立桩(/铆压)(staking)、弯曲、压花(embossing)或类似成形而形成。特别地，由于轴承承载件可以被构
造为相对薄壁的罐形元件，因此这种形状可以被容易地引入到轴承承载件中，该形状进而与轴承圈相互作用。当然，自然也可以在加工过程期间在轴承圈上形成对应的突起，所述突起进而可以接合在轴承承载件上的对应槽中。
19.可替代地或额外地，自然也可以以过盈配合的方式将塑料元件包覆成型到轴承圈上，所述塑料元件包括接合在形成于轴承承载件上的接纳部中的至少一个突起。这里特别有利的是，在轴承圈的面向轴承承载件的外表面上对整个轴承圈包覆成型，以使包覆成型的塑料可以接合在轴承圈上的不规则部中并且完全包围轴承圈。
20.根据另一有利的示例性实施方式，同样可以设置单独的额外的旋转固定元件，所述旋转固定元件以过盈配合的方式与所述轴承圈和所述轴承承载件相互作用。这里特别有利的是，将旋转固定元件以过盈配合的方式喷射到轴承承载件上和/或将旋转固定元件成形在轴承圈上的接纳部中。
21.这种包覆成型的突起在如下示例性实施方式中是特别有利的，在所述示例性实施方式中，所述轴承承载件被构造为罐形，轴向槽被构造为在所述轴承承载件的罐壁和/或罐基部和/或罐缘中的连续的狭缝形凹部(slit-shaped recess)。由此，产生冠状轴承承载件，其包括宽凹部，包覆成型的塑料元件的突起可以接合到所述宽凹部中。特别是由于利用塑料，旋转力可能导致对突起的损坏，因此在这种设计中，力可以分布在较大面积上的许多突起上，以使即使在高旋转力的情况下也可以将轴承圈牢固地附接在轴承承载件中。因此，示例性实施方式是有利的，其中，固定轴承圈包括成形在轴承圈上的突起，或者连接到轴承圈使得它们一起旋转的旋转固定元件包括突起，其中，突起被构造为由叉形轴承承载件(prong-shaped bearing carrier)的狭缝形凹部接纳。
22.当然，自然也可以仅在塑料元件上设置单个/小表面的凸耳形突起，所述凸耳形突起接合到单个槽中。这对于轻载旋转(rotationally lightly loaded)的非定位轴承组件是特别有利的。
23.除了轴承承载件的叉形设计之外，还有利的是在轴承承载件上仅形成在轴向上在两侧被界定的一个槽，或者甚至为贯通开口(特别是狭槽)来接纳突起。这种凹部(特别是狭槽(slots))制造简单并且为突起提供良好的接纳部。这里特别有利的是，当突起被构造为使得突起可以在安装过程期间卡扣到开口中时。
24.在特别简单的示例性实施方式中，轴承承载件与轴承圈之间的过盈配合仅通过附接配对件(attachment partners)的特定椭圆度(ovality)或波纹(waviness)来提供。由于通常轴承圈和轴承承载件均不能成形为理想的圆形，因此这种与制造相关的不准确性还可以用于在轴承圈与轴承承载件之间提供过盈配合。
25.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。
26.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
27.图1至图4以多个视图示出了非定位轴承组件的第一优选示例性实施方式；
28.图5至图8以多个视图示出了非定位轴承组件的第二优选示例性实施方式；
29.图9示出了非定位轴承组件的第三优选示例性实施方式；
30.图10至图13以多个视图示出了非定位轴承组件的第四优选示例性实施方式；
31.图14至图17以多个视图示出了非定位轴承组件的第五优选示例性实施方式。
32.在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。
33.附图标记列表
[0034]1ꢀꢀꢀꢀ
非定位轴承组件
[0035]2ꢀꢀꢀꢀ
轴承承载件
[0036]
20
ꢀꢀꢀ
凸缘
[0037]
22
ꢀꢀꢀ
罐壁
[0038]
24
ꢀꢀꢀ
罐基部
[0039]
26
ꢀꢀꢀ
凹部
[0040]
28
ꢀꢀꢀ
附接元件
[0041]
30
ꢀꢀꢀ
抵接表面
[0042]
32
ꢀꢀꢀ
止动部
[0043]
34
ꢀꢀꢀ
旋转固定元件-压花
[0044]
36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凹部
[0045]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
叉元件
[0046]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承单元
[0047]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承外圈
[0048]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承内圈
[0049]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀ
滚动元件
[0050]
46
ꢀꢀꢀꢀꢀ
保持架
[0051]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转固定元件-槽
[0052]
50、52 轴承圈的端表面
[0053]
54
ꢀꢀꢀꢀꢀ
台阶
[0054]
56
ꢀꢀꢀꢀꢀ
结构
[0055]
60
ꢀꢀꢀꢀꢀ
连接元件
[0056]
62
ꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转固定元件-叉
[0057]
64
ꢀꢀꢀꢀꢀ
环形区域
[0058]
66
ꢀꢀꢀꢀꢀ
凸缘区域
具体实施方式
[0059]
附图示出了包括轴承承载件(/轴承架)(bearing carrier)2的非定位轴承组件(non-locating bearing assembly)1的优选的示例性实施方式，轴承承载件2中布置有轴承单元4和弹簧元件6。所描绘的示例性实施方式示出了非定位轴承组件1，其可以用于例如将轴支撑在座(/轴承座/壳体)(housing)中，其中座是固定的并且轴是旋转的。当然，非定
位轴承组件1也可用于其他应用，例如固定螺栓和旋转座。
[0060]
这里特别有利的是，当轴承承载件2和轴承单元4由相同的材料制成，或者轴承承载件2和轴承单元4至少由具有相同或相似的热膨胀系数的材料制成时。由此可以防止操作中的配合变化(fit changes)。
[0061]
在所描绘的示例性实施方式中，轴承承载件2被构造为罐形并且包括被构造为凸缘20的罐缘、罐壁22和罐基部24，其中罐基部24包括大凹部26，以将非定位轴承组件1附接到可运动组件(未描绘)。此外，轴承承载件2包括附接选项(attachment option)28，附接选项28优选地沿着凸缘22等距地布置。附接元件28可以被构造为适于接纳螺丝的通孔。当然，其他附接元件也是可能的，诸如以螺纹贯穿杆(threaded through-stem)或单独的插入件为例。
[0062]
轴承单元4包括轴承外圈40和轴承内圈42，在所描绘的示例性实施方式中，轴承外圈40被构造为固定轴承圈，并且这里轴承内圈42可旋转，轴承外圈40和轴承内圈42相对于彼此间隔开地布置并且在它们之间接纳滚动元件44，滚动元件44由保持架46均匀间隔地引导和保持。如上所述，示例性实施方式特别适合于座中的轴支承组件，外圈被旋转固定地但在轴向上可移位地布置在该座中。然而，同样可以形成在轴向上可移位的轴承内圈。这种设计特别有利于旋转座，诸如以中空轴为例。
[0063]
在所描绘的示例性实施方式中，轴承单元还被构造为球轴承，但是所有其他类型的滚动轴承和滑动轴承也是可能的。
[0064]
此外，从图中可以看出，除了轴承单元4之外，弹簧元件6也布置在轴承承载件2中。该弹簧元件6确保轴承外圈40在轴承承载件2中被预加载(/预紧)(preloaded)。这里，弹簧元件6在一侧被支撑在轴承承载件2的罐基部24上，并且在另一侧被支撑在轴承外圈40的端侧50上。
[0065]
为了特别是提供预安装的非定位轴承组件1，轴承承载件2还可以在凸缘侧配备有止动部32，止动部32在轴承外圈40的另一端侧52接触并且支撑轴承外圈40。因此，也可以将轴承单元整体以已经被预加载的静止位置(already preloaded rest position)配置在轴承承载件2中。同时，整个非定位轴承组件1可以附接到固定组件，而不必考虑公差，以使特别简单的安装是可能的。由扁平丝制成的轴弹簧优选地用作弹簧元件6。然而，每种其他类型的弹簧元件6也同样是可能的，诸如以板簧为例。
[0066]
如上所述，在所描绘的示例性实施方式中，非定位轴承组件1是其中外圈40固定但在轴向上可移位而轴承内圈42可旋转地连接到轴(这里未描绘)的非定位轴承组件。相反，接纳轴承单元4的轴承承载件2是固定的，并且相对于使未描绘的轴支撑在其中的座(未描绘)也不可在轴向上移位。
[0067]
为了将轴承单元4附接在轴承承载件2中使得轴承单元4在轴向上可移位但旋转固定，在图1中描绘的并且在图2中详细描绘的示例性实施方式中，轴承外圈40包括作为第一旋转固定元件的在轴向上延伸的槽48，槽48与轴承承载件2上的压花(embossing)34相互作用，该压花34被构造为第二旋转固定元件。在图3中还可以看到被构造为轴承承载件2上的压花34的突起。这种压花34可以通过对应的压花工具被容易地制造。特别地，由于轴承承载件2的壁(这里是罐壁22)被构造为相对薄，因此容易产生这种压花34。压花34的形状基本上对应于槽48，如在图2和图3的对比中可以看到的。
[0068]
为了限制轴承单元4在轴承承载件2中的轴向移动性，并且为了提供由轴承承载件以及轴承和弹簧元件制成的预安装单元，进一步在轴承承载件2上形成桩(staking)32(特别地参见图4)，桩32在安装弹簧元件6和轴承单元4的组件之后形成，并且使轴承单元4在轴向上固定在轴承承载件2中。这里，轴承单元4可以抵着弹簧6安装在预加载位置，但是也可以在未加载状态下将弹簧设置在轴承承载件2中。
[0069]
在图1至图4中描绘的示例性实施方式中，弹簧元件在一侧抵接轴承承载件2的基部区域24，并且在另一侧作抵着轴承外圈40的端表面50。优选地，桩32与轴承外圈40的另一端表面52相互作用。
[0070]
图5至图8示出了非定位轴承组件1的另一优选示例性实施方式，其中，轴承单元4也再次布置在轴承承载件2中，此外设置用于预加载的弹簧元件6。然而，与图1至图4中描绘的示例性实施方式相反，轴承单元4和弹簧元件6在轴承承载件2中的位置被调换。因此，弹簧元件6在一侧抵接轴承外圈40的端表面52，并且在另一侧抵着止动部32，止动部32通过对应的桩(立桩)(/铆压)(staking)由轴承承载件2形成。
[0071]
为了确保轴承外圈40在轴承承载件2中的在轴向上可移位但旋转固定的配置，在图5至图8中描绘的示例性实施方式中，轴向槽48也再次形成在轴承外圈中，然而，通过基部区域24的弯曲形成的突起34被接纳到该轴向槽48中。该突起34再次与槽48相互作用，使得产生旋转固定的连接。这里，突起34进而被构造为与槽48互补，如从图6中的轴承圈的视图和图7中的轴承承载件的视图可以看到的。图8也再次示出了轴承承载件2的基部区域24中的突出的弯曲部34处于被接纳在槽48中的状态。
[0072]
图9示出了非定位轴承组件1的另一优选示例性实施方式，其中，这里轴承承载件上的桩32确保轴承外圈40在轴承承载件2中的轴向移动限制和旋转固定附接。为此目的，在该示例性实施方式中，槽48进而形成在轴承外圈40上，桩32接合到该槽48中。由于槽48没有在轴承外圈的整个长度上延伸，而是仅延伸到特定区域，在这种情况下，槽48仅延伸到是台阶54，因此轴承外圈还被受限制地(/被捕获地)(captively)附接在轴承承载件2中。
[0073]
此外，图9示出了用于弹簧元件6的另一示例性实施方式。虽然在图1至图8中弹簧元件6由扁平丝制造为轴弹簧，但是在图9中，环形板簧被设置为弹簧元件6。该板簧6也在一侧支撑在轴承承载件2的基部区域24上，并且在另一侧支撑在轴承外圈40的端表面50上。
[0074]
除了旋转固定元件布置在轴承承载件2上或轴承圈40本身上之外，还可以提供单独的连接元件60，在所描绘的示例性实施方式中，单独的连接元件60以过盈配合的方式附接到轴承圈40并且以过盈配合的方式接合到轴承承载件2上的对应元件中。当然，自然也可以将连接元件60附接到轴承承载件2并且使连接元件60与轴承圈40过盈配合相互作用。
[0075]
图10至图17示出了用于这种连接元件60的两个不同的示例性实施方式，连接元件60以过盈配合的方式与轴承圈40和轴承承载件2两者相互作用，并由此提供轴承圈40在轴承承载件2中的过盈配合附接(interference-fit attaching)。
[0076]
图10示出了类似于图1至图8中描绘的非定位轴承组件1的构造。然而，对于旋转固定连接，连接元件60附接到轴承外圈40(在图11a和图11b中更详细地描绘)，连接元件60固定地连接到轴承外圈，特别地，连接元件60以过盈配合的方式固定地连接到轴承外圈。此外，连接元件60具有冠状形状，包括在轴向上延伸的叉(/叉部/尖头部)(prong)62、在径向上延伸的环形区域64以及凸缘区域66，其中，在径向上延伸的环形区域64沿着轴承外圈40
的端表面50延伸。如从图11a中进一步可以看出的，轴承圈40还包括槽48，槽48在径向表面54与轴承外圈的端表面50之间的边缘区域中延伸。连接元件60的凸缘66以过盈配合的方式成型到该槽48中，例如，连接元件60的凸缘66通过桩(/铆压)或卷边(beading)或滚入(rolling-in)以过盈配合的方式成型到该槽48中。为此目的，特别是如从图11a的详细视图可以看出的，槽48可以包括额外的结构56，凸缘区域66的材料可以被接纳在结构56中。
[0077]
为了还将轴承圈40附接到轴承承载件2使得它们一起旋转，进一步在轴承承载件2的基部区域24中设置凹部36，连接元件60的在轴向上延伸的叉62可接纳在凹部36中。因此，凹部36形成第二旋转固定元件，而槽48与结构56和凸缘66一起形成第一旋转固定元件。
[0078]
为了即使在弹簧元件6的预加载状态下也轴向限制轴承圈40的轴向移动性(mobility)，进而设置桩32，特别是如从图10和图12可以看出的。特别地，从图13还可以看到叉形元件62接纳在轴承承载件上的凹部36中。
[0079]
图14至图17示出了用于包括连接元件60的非定位轴承组件1的另一优选示例性实施方式。特别是如从图14可以看出的，连接元件60被应用到轴承单元4的轴承外圈上。这种应用优选地通过包覆成型来实现，以使连接元件60以过盈配合的方式附接到轴承单元4的外圈40。当然，其他附接选项也是可能的，诸如以还用材料附接选项为例，特别是粘附。优选地，连接元件60可以由塑料制成，但是也可以由金属材料制造连接元件60。
[0080]
然而，由于存在小表面旋转固定元件在高周向载荷下被剪切掉的风险，特别是对于塑料，因此在图14的示例性实施方式中，多个旋转固定元件62被构造为大表面齿。这些大表面齿62进而与轴承承载件2中的凹部36相互作用。图15示出了相关联的轴承承载件2，该轴承承载件2基本上呈罐形、配备有凸缘区域、罐壁区域22和罐基部区域24。然而，由于凹部34从凸缘延伸到基部区域24，因此轴承承载件呈现出冠状形状、包括由凹部36分开的叉形元件38。
[0081]
在如图16和图17中描绘的安装情况下，如已知的，除了包括连接元件60的轴承圈之外，还设置确保轴承圈40的被预加载轴向支撑的弹簧元件6。弹簧元件6进而在一侧抵接基部区域24，并且在其另一侧接触轴承外圈的端表面50和包覆成型的连接元件60。由于形成在凸缘20中的凹部区域36-2(参见图17)，在凸缘区域中延伸的凹部36使得包括包覆成型的连接元件60和大表面齿62的轴承圈40可以插入到轴承承载件2中。
[0082]
为了限制轴承单元4在轴承承载件2中的轴向移动性并提供预组装单元，进而在凸缘区域20与壁表面22之间的过渡处设置桩32(图中未描绘)，该桩32确保轴承的轴向附接。
[0083]
总体上应注意，其中示出的所有示例性实施方式和特征也可以彼此不同地组合存在。因此，总是可以使用板簧(如图9中描绘的)来代替轴弹簧。轴承单元4和弹簧元件6的配置也是可任意选择的。还可以在轴承单元4的一侧和另一侧设置对应的弹簧元件6。代替形成止动部32的桩，用于提供止动部32或轴承圈的轴向移动限制的其他可能性也包括在保护范围内。
[0084]
总之，使用所提出的非定位轴承组件1，可以提供简单操作的单元，其可以直接整体安装，而不必考虑座、轴、轴承、卡环、弹性体环和弹簧的公差。完全预组装单元的可用性还减少安装时间并因此降低安装成本。由于轴承承载件2和轴承单元4由相同的材料制成，或者由以类似方式热膨胀的材料制成，因此可以实现轴承和座的轻金属的不同温度相关膨胀的负面影响的急剧减小。