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具有溫度補償環的軸承圈、軸承,以及軸承圈的制造方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510409660.X

申請日:

2015.04.28

公開號:

CN105179485A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):F16C 33/58申請日:20150428|||公開
IPC分類號: F16C33/58 主分類號: F16C33/58
申請人: SKF公司
發明人: P·卡特薩羅斯; R·斯皮斯
地址: 瑞典哥德堡
優先權: 2014.04.28 DE 102014207922.5
專利代理機構: 北京市柳沈律師事務所 11105 代理人: 侯宇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510409660.X

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.05.10|||2015.12.23

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

一種具有由彈性材料制成的溫度補償環(27)的軸承圈(22)。所述軸承圈(22)在軸承圈(22)的徑向定向的側面(20)上被硫化。

權利要求書

權利要求書
1.  一種具有由彈性材料制成的溫度補償環(27)的軸承圈(22),所述溫度補償環(27)在軸承圈的在徑向上定向的側面(20)上被硫化,其特征在于,所述軸承圈具有徑向環繞的凹槽(29),其中,所述溫度補償環(27)在空載狀態下形狀配合地填充所述凹槽(29)。

2.  根據權利要求1的軸承圈(22),其中溫度補償環(27)包含彈性體。

3.  根據前述任一項所述的軸承圈(22),還包括在所述側面(20)上的第一區域(28)和第二區域(26),其中第二區域(26)具有比所述第一區域(28)更大的直徑,其中溫度補償環(27)位于在第一區域(28)和第二區域(26)之間的在軸向上定向的端面(34)上。

4.  根據權利要求4所述的軸承圈(22),其中所述凹槽(29)設置在所述第一區域(28)和所述第二區域(26)的邊界上。

5.  根據前述任一項所述的軸承圈(22),其中軸承圈(22)是外圈,并且側面(20)沿徑向向外定向。

6.  一種具有根據前述任一項所述的軸承圈(22)的軸承(21)。

7.  一種軸承圈(22)的制造方法(40),包括:
在軸承圈(22)上硫化(41)由彈性材料制成的溫度補償環(27),以使溫度補償環(27)的仍為液體的材料滲入軸承圈(22)的凹槽中。

8.  根據權利要求7所述的方法(40),進一步包括:加熱所述軸承圈(22),用于溫度補償環(27)的硫化。

9.  根據權利要求7或8所述的方法(40),進一步包括:在軸承圈(22)上放置一模具,并且在所述模具中引入彈性的液體的材料,用于溫度補償環(27)的硫化(41)。

10.  根據權利要求7至9任一項所述的方法(40),包括:在溫度補償環(27)之外的區域中從所述側面(20)上除去所述材料。

說明書

說明書具有溫度補償環的軸承圈、軸承,以及軸承圈的制造方法
技術領域
實施例涉及到具有溫度補償環的軸承圈、包括該軸承圈的軸承,以及軸承圈的制造方法。
背景技術
在許多應用中,軸承受到不同的溫度條件影響。在一些情況下,軸承或軸承的組成部分被布置在構件上,該構件在溫度變化中對軸承或軸承的組成部分表現不同。例如該構件在溫度變化中可以不同地互相膨脹或變形。這可以能出現這種情況,例如滾動軸承被插入鋁制殼體中。因此,在某些情況下在這種滾動軸承中,用于溫度補償的元件被安裝在滾動軸承圈和殼體之間。
常規的滾動軸承,其外圈上具有一個凸緣。所述凸緣被布置在外圈外側面的第一區域上,并具有大于外圈外側面的第二區域的直徑。作為用于溫度補償的元件,在一些現有的外圈中彈性環被設置在具有比凸緣小的直徑的第二區域上。此外,彈性環例如被推套到外圈上。
彈性環通常具有非常高的熱膨脹系數。當外圈和殼體不同程度地大幅膨脹時,彈性環應像這樣大幅膨脹,至少在軸向方向上,使殼體和外圈之間沒有間隙產生。這例如在溫度升高或溫度變化時發生。彈性環也應該補償間隙增大,該間隙增大可能在例如工作溫度下產生。
由于制造原因,常規的外圈在凸緣與具有較小直徑的外圈的側面的邊界上常常具有一個底切槽。該底切槽可以形成為徑向包圍的凹槽。
當力施加到溫度補償環上,溫度補償環在一定意義上開始流動。這導致在一些情況下,彈性環的一部分流入穿孔槽。由此,溫度補償環的流入穿孔槽的這一部分體積不能用于間隙的補償。為了防止這種情況,在一些現有的外圈中穿孔槽覆蓋有鋼板環。這往往導致必須使用和提供另外的構件。此外,進一步的裝配步驟是必要的。溫度補償過程中的這些困難可能出現在所有可能的軸承及軸承圈中。
因此存在的需求在于,在簡化軸承圈的安裝和其可靠補償相對于另一構件的間隙的能力之間更好地折衷。
發明內容
這種需求通過一種具有由彈性材料制成的溫度補償環的軸承圈滿足,所述溫度補償環在軸承圈的在徑向上定向的側面上被硫化,其中,所述軸承圈具有徑向環繞的凹槽,其中,所述溫度補償環在空載狀態下形狀配合地填充所述凹槽。這種需求還通過一種具有該軸承圈的軸承以及軸承圈的制造方法滿足。
實施例涉及到具有由彈性材料制成的溫度補償環的軸承圈。該溫度補償環在軸承圈的在徑向上定向的側面上被硫化。通過該溫度補償環在軸承圈上被硫化,溫度補償環在一些實施方案中可以形狀配合和/或材料接合(form-und/oderstoffschlüssig)地與軸承圈或其側面連接。例如可以避免在軸承圈與溫度補償環之間產生空腔、空隙或間隙,溫度補償環或其物質當受到壓力或力時流動進入其中。如有必要,溫度補償環的整個體積可以用于軸向間隙補償。
溫度補償環可以至少部分地包含彈性體。由此,溫度補償環在一些實施例中可以保持其彈性特性和它的溫度補償能力。此外,溫度補償環可以在硫化方法中適于生產。具有溫度補償能力的元件,如溫度補償環,可以具有能力填充兩個組件之間的空間,該空間如有必要隨著溫度升高而增大。為了這個目的,該構件可以是被預拉伸的和/或其自身隨著溫度升高也膨脹。
在一個表面上,例如,軸承環的側面,硫化彈性材料可以與該表面例如形狀配合和/或材料接合地連接。該材料可任選地是液體地澆鑄在該表面上或者以任何其他方式進行成型。
在一些進一步的實施方案中,所述軸承圈在側面上具有第一區域和第二區域。所述第二區域具有的直徑大于所述第一區域。從而在第一區域和第二區域之間形成了在軸向上定向的端面。溫度補償環以其環形端面位于所述兩個區域之間的端面上。在一些實施方案中,溫度補償環另一軸向的環形端面對準殼體內的擋塊或軸上的擋塊。該環形端面可能例如在軸向方向上彼此相反地被設置。如果軸和/或所述殼體不同程度地向軸承圈膨脹,在軸承圈的軸向端面與軸或殼體的擋塊之間產生軸向間隙。在一些實施例中,溫度補償環可以通過自身膨脹補償該間隙,并可能防止構件之間產生空腔。
溫度補償環可以例如具有矩形橫截面。在一些實施例中,溫度補償環可以在空載狀態(unbelastetenZustand)下,與軸承圈和/或相鄰構件包括盡可能多的共同接觸面。從而避免溫度補償環與相鄰構件之間的空腔的產生。
由于生產技術的原因,在一些實施方案中,軸承圈在所述第一區域和所述第二區域之間的邊界上具有徑向環繞的凹槽或底切槽。溫度補償環在側面上被硫化,所述溫度補償環或其彈性材料也可以在空載狀態下形狀配合地填充凹槽。因為凹槽已經充滿了溫度補償環或溫度補償環的材料,溫度補償環可以不再在凹槽中變形。溫度補償環的橫截面形狀可以具有徑向環繞的凸起,其符合軸承圈的凹槽的負象(Negativabdruck)。
在其他幾個的實施方案中,軸承圈是外圈。在這種情況下,所述側面沿徑向向外。外圈可任選地安裝在一個殼體中。在許多情況下,例如溫度變化時,殼體和外圈之間將產生一個間隙。溫度補償環可以在這種情況下如果有必要就會膨脹并補償了間隙。
該軸承圈也可選擇得形成為內環,其被安裝在一軸上。于是所述側面被設置在溫度補償環上徑向向內對準。內圈上的溫度補償環于是可以在適當情況下補償內圈與軸的擋塊之間的間隙。
其他實施方式涉及具有根據實施例中的至少一個的軸承圈的軸承。所述軸承可以是滑動軸承或滾動軸承。因此,在不同類型的軸承中,軸承構件的不同特性被補償到相反的構件,其中,所述軸承部件被安裝。
實施例還涉及一種用于制造軸承環的方法。在該方法中,彈性材料構成的溫度補償環在軸承圈的一個側面上被硫化。由此,在一些實施例中溫度補償環與軸承圈或其側面形狀配合和/或材料接合地連接。在一些實施方案中可以避免在軸承圈與溫度補償環之間產生間隙、空隙或空間。因此,溫度補償環的整個體積可以用于軸承圈與到其所安裝的構件之間的軸向間隙補償。
為實現溫度補償環的硫化,在很多情況下需要提供液體材料,例如橡膠或彈性體。溫度補償環在一些實施方式中由液體材料直接在軸承圈上形成,以使溫度補償環形狀配合和/或材料接合地黏附在軸承圈的側面上。隨后,可以將液體材料干燥或固化。
為了防止溫度補償環的彈性材料在硫化或形成中快速冷卻從而固化,在一些實施例中軸承圈在硫化時進行回火。軸承圈或軸承圈的一部分(溫度補償環被布置在其上)例如被加熱。
在一些實施方案中,為形成溫度補償環在軸承圈上設置模具。液體材料被置入所述模具中。例如本身不位于軸承圈上的溫度補償環的界面在模具中成型。這樣可以通過簡單的方式確定溫度補償環形狀或尺寸。在一些實施方案中,該模具可能沒有完全密封或閉合地設置在軸承圈或其側面上。這可能導致模具和軸承圈之間的液體材料流出,以及軸承圈的沒有提供溫度補償圈的其他區域覆蓋有一層液體材料。這些區域有可能構成與其他部件接觸的安裝面。因此,在一些實施例中,所述材料在溫度補償環之外的區域中從側面上被除去。如,該材料可以仍是液體、已經凍結或已經干燥。
下面參照附圖中所示的示例性實施例描述其他有利實施例,但本發明不限于實施方案當中。
附圖說明
附圖示意性地示出以下視圖。
圖1a示出一個具有傳統的軸承圈的軸承的示意性剖視圖;
圖1b示出一個具有另一種傳統的軸承圈的軸承的示意性剖視圖;
圖2示出一個具有根據實施例的軸承圈的軸承的示意性剖視圖;以及
圖3示出了根據實施例的軸承圈的制造方法的示意圖。
具體實施方式
在下文對附圖描述中,相同的附圖標記表示相同或類似的組件。此外還使用匯總附圖標記表示在實施例或附體中出現多次、但一個或多個特征被共同描述的組件及對象。使用相同或匯總的附圖標記表示的組件或單個對象具有相同的一個、多個或全部特征,例如,其尺寸,但也可能被設計成不同的,除非另有明確或含蓄的說明給出。
圖1a示出一個具有傳統的軸承圈作為外圈2的圓錐滾動軸承1的示意性剖視圖;
圓錐滾動軸承1還包括內圈4。外圈2和內圈4之間引入多個圓錐滾子,其中一個圓錐滾子5被示出。外圈2具有凸緣6。這用于將圓錐滾動軸承1定位在軸向方向上。
圓錐滾動軸承1是一個傳統的帶溫度補償的圓錐滾動軸承。在軸向上,鄰近凸緣6布置一個彈性環作為溫度補償環7。溫度補償環7具有一個矩形橫截面。此外,溫度補償環7具有很高的熱膨脹系數。例如,溫度補償環7可包括材料氟橡膠(FKM)或氫化丁腈橡膠(HNBR)。此外,溫度補償環7可以由任何其他具有高熱膨脹系數的彈性材料或彈性體而形成的。
外圈2設置在殼體3中。殼體3是變速器的鋁制外殼。在此,兩個錐形滾動軸承,其中圖1只示出一個,例如以X布局被安裝。由于外圈2和殼體3的不同材料,一些工作溫度可能導致間隙增大。這應該由溫度補償環7來補償。但是應當防止外圈2和殼體3之間在軸向方向M上產生間隙。
在凸緣6與具有比凸緣6更小的半徑的外圈直徑8之間存在作為穿孔槽或底切槽的凹槽9。凹槽9按制造要求生產。凹槽9被構造為沿徑向環繞。溫度補償環7的材料在某些情況下可以像流體一樣。當向溫度補償環7施加壓力或動力,溫度補償環7材料的至少一部分位移至凹槽9。這可以例如通過在溫度上升并伴隨體積膨脹發生。通過凹槽9被溫度補償環7的一部分“填充”則失去了由溫度補償環7引起的軸向間隙補償的一部分。
圖1b示出具有另一種傳統的軸承圈作為外圈2的圓錐滾動軸承1的示意性剖視圖。
為了防止溫度補償環7的一部分流入凹槽9且由于軸向間隙補償而失去,在圖1b的傳統的外圈2中,凹槽9被板環10覆蓋。
這種傳統的解決方案意味著必須安裝板環10和溫度補償環7。因此有兩個必要的構件。因此安裝時間和圓錐滾動軸承1的材料成本增加。此外,溫度補償環7在軸向方向上被縮短到板環10的寬度。因此,用于軸向間隙補償的溫度補償環7的特性可能惡化,因為它包括更少的材料。板環10并不旨在補償外圈2和殼體3的不均勻變形。
圖2示出一個具有根據實施例的外圈作為軸承圈22的軸承21的示意性剖視圖。
該軸承21包括內圈24。軸承圈22和內圈24之間多個圓錐滾子被導引,其中一個圓錐滾子25被示出。軸承21也被構造為基本上類似圓錐滾動軸承1,但不同之在于軸承圈22。在圖2中所示的軸承圈22具有彈性材料構成的溫度補償環27,其在軸承圈22的在徑向方向上定向的側面20上被硫化。
軸承21如圖1的圓錐滾動軸承1一樣被布置在殼體23內。殼體23具有帶內徑的第一區域32,其對應于帶外徑的第一區域28。此外,殼體23具有帶內徑的第二區域33,其對應于帶外徑的第二區域26。在軸向方向上殼體23的第二區域33比軸承圈22的第二區域26具有一個更大的尺寸。側面20沿徑向向外。因此在安裝狀態下,殼體23和軸承圈22之間出現一個空間,該空間由溫度補償環27充滿。
溫度補償環27具有大致矩形截面作為主截面。溫度補償環可以例如還具有任何其它橫截面形狀。該橫截面例如可以被構造為橢圓形、正方形、圓形等。在其他的實施例中,溫度補償環具有形狀其被構造為,與鄰近的構件產生盡可能最大的接觸面。
從主截面或矩形截面看,徑向包圍的凸起30突出,其延伸進入凹槽29。槽29被構造為類似于凹槽9。凸起30因此具有如凹槽29的負象(Negativabdruck)的形狀。凸起30在溫度補償環27的仍為液體的材料的硫化過程中滲入凹槽29而形成。在溫度補償環27的制造過程中,其或者其仍為液體的材料,形狀配合和/或材料接合地與側面20連接,并因此也與凹槽29的一個表面連接。此外,溫度補償環27還與形狀配合和/或材料接合地與一個在軸向方向上定向的端面34連接,其在第一區域28和第二區域26之間形成。這種與表面的連接可以是,例如沒有其它填料、粘合劑或其它材料。換句話說,溫度補償環可以例如直接在外圈的側面上必要時不含粘合劑地進行固定。
溫度補償環27具有非常高的熱膨脹系數。例如,溫度補償環27可包括材料氟橡膠(FKM)或氫化丁腈橡膠(HNBR),含氟彈性體(例如,制造商名稱“維通”的氟橡膠)或彈性體。溫度補償環27可以由例如具有高的熱膨脹系數的任何其他彈性材料形成。
在軸向方向上溫度補償環27具有比溫度補償環7更大的尺寸。這是可能的,因為在根據本實施例的軸承圈22,板環不是必須被引入以覆蓋凹槽29。溫度補償環27在空載狀態也延伸到凹槽29中。由此當溫度補償環27受到壓力,沒有材料被丟失在凹槽29中。例如,溫度補償環27的材料具有耐熱性高達150℃。在其他實施例中它也可以不斷地通過高添加劑的變速器油被形成。
為實現溫度補償環27的硫化,在許多情況下采用一種未示出的形狀。該形狀為,例如具有一個邊界表面,在溫度補償環27的環形端面35形成的。該環形端面35在溫度補償環27的軸向方向定向,且位于軸向方向上相對于端面34處。此外,該形狀限制為朝向溫度補償環27的環形殼體表面36的徑向方向。如果必要的話,該形狀也可以表現為仍是液體的材料的流入和流出,其形成后來的溫度補償環27。
在許多情況下,該形狀可能難以最終定位于接近側面20和/或軸承圈22的端面34。因此,可能發生,第一區域28和第二區域26的表面也被溫度補償環27的液體材料所覆蓋。這有可能僅是一個非常薄的層。因為區域28和26被用來將軸承圈22固定在殼體23中,在某些情況下必須在溫度補償環27在軸承環22上硫化后,講這些材料從這些表面上除去。對此,該材料可以例如在固化或干燥狀態被刮去。
圖3示出了根據實施例的軸承圈的制造方法40的示意圖。
如圖3中所示,該方法40包括工序41,在其中溫度補償環的彈性材料在軸承圈的側面上被硫化。
因此該溫度補償環可能既與第二區域齊平,也與軸承圈的凸緣齊平。這可避免或至少減少了在溫度補償環和軸承圈表面之間形成的空腔,在該空腔內軸承圈的材料被排入。
在一些實施方案中,該方法使溫度補償環作為彈性環直接在外圈上被硫化。從而凹槽或穿孔槽在硫化時也被填充有彈性體材料。板環和凸緣或端面34的磨削可被省略。
如至少一個實施例所述的軸承圈或軸承可用于所有可能的應用中,而不是僅僅如上文所述用于帶鋁制殼體的齒輪箱上。例如根據至少一個實施例的軸承圈或外圈可用于任何軸承中。此外軸承圈或外圈可用于滾動軸承上,起軸向力作用。如果必要的話,該軸承圈可用于各種可能的軸承上,例如機床、機械、車輛等。
在上述說明書、權利要求和附圖中公開的實施例和它們的單獨的特征對于以不同結構方式實現實施例是重要的并且以該方式實現。
附圖標記列表
1圓錐滾動軸承
2外圈
3殼體
4內圈
5圓錐滾子
6凸緣
7溫度補償環
8外圈套
9凹槽
10板環
20外側面
21軸承
22軸承圈
23殼體
24內圈
25圓錐滾子
26外圈
27溫度補償環
28第一區域
29凹槽
30凸起
31軸向端部
32第一區域
33第二區域
34端面
35環形端面
36環形側面
40方法
41硫化
M軸向

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