軸承單元的製作方法

2023-08-11 16:12:21 4

專利名稱：軸承單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種軸承單元，尤其是用於機動車的起動機、節流閥、柴油機組或徑向活塞泵的軸承單元。
背景技術：
在軸承單元中應關注到這一點，即，軸承外殼相對於相鄰或鄰接的構件(下稱「相 鄰構件」)的位置即使在軸承單元運行中和對於由運行引起的溫度變化出現熱膨脹時也會 保持不變，其中，例如軸承外殼的軸向位移和/或軸承外殼相對於相鄰構件的旋轉便可被 避免。在此，由當前的技術水平所公知的是軸承外殼應以具有相對於相鄰構件餘量非常大 的壓配合進行支撐。選擇性地或附加地可以使用藉助機械元件的止動，例如藉助防護環或 螺母，或藉助軸承外殼和相鄰構件的粘合，藉助構成具有法蘭式凸緣的軸承外殼，凸緣出於 軸向止動的目的貼靠在相鄰構件上，或藉助相鄰構件與軸承外殼的壓制以及諸如此類。由DE-OS 1 525 296公知轉向傳動機構的軸通過滾針軸承相對於殼壁的一種支 承方式。該滾針軸承具有由板材製成的軸承套，滾針在該軸承套上徑向外置地滾壓。該軸 承套具有環形的、由鋼板整體式構成的且徑向向外突出的卷邊或U形折彎，這些形成了法 蘭式的貼靠部。在裝入的狀態中法蘭式的貼靠部貼靠到殼壁上，由此實現了軸承套以及因 此滾針軸承相對於殼壁的形狀配合的單側的軸向止動。在其他方向上附加的軸向止動可以 通過使用端面板實現，該端面板具有環形空隙，在該環形空隙中可容納法蘭式貼靠部。端面 板與分配給法蘭式貼靠部的殼壁外側相連接，其中法蘭式的貼靠部在殼壁與端面板之間被 「束縛」。由DE 39 31 447 Al公知一種構成為圓柱滾子軸承的、在機器零件和軸承殼體較 軟的軸承座面上具有壓配合的滾動軸承的布置方式。該滾動軸承的軸承外殼的形狀配合 的位置止動通過在滾動軸承環和機器零件以及殼體之間的接觸區域中的至少的一個環形 槽實現。該槽至軸承外殼的圓柱形殼面的銳邊過渡。由於在軸承外殼和機器零件以及殼 體之間的所選擇的壓配合機器零件和殼體的材料在安裝到槽中時冒出並導致機器零件或 殼體的隆起，由此可產生一種起軸向位置止動作用的形狀配合。該材料可被收集在槽中。 選擇性地可通過沿著軸承座的推移運動，軸承座的表面由於槽的銳邊伴隨同時的焊接效應 (Verschwei β effekt)而出現受損。由DE 29 05 683 Al公知後輪傳動機構的車軸的通過構成為兩個圓錐滾子軸承的 滾動軸承的一種支承方式。圓錐滾子軸承在連接在兩個半縱剖面呈L形的襯套中間的情況 下被支撐在殼體上，其中，L形的沿縱向定向的臂提供用於支撐滾動軸承的徑向力的內部的 殼面，而L形的徑向向內定向的臂則形成環形法蘭。沿縱向定向的臂在其外部的殼面區域 中具有在襯套的整個圓周上分布的滾花，該滾花具有確定的軸向長度並藉助滾螺紋機製造 為如下形式，即，滾花的端部直徑或者說頂部直徑大於襯套的外徑且滾花的內徑或基部直 徑小於襯套的外徑。在將襯套裝配到殼體的軸承孔中時，襯套以其前面的環形法蘭壓入軸 承孔。藉助將襯套的滾花段導入到軸承孔中，滾花的端部或頂部被壓到軸承孔的內壁中，其中，軸承孔的內壁的材料被擠入或壓入到滾花的齒間空間中，從而內壁容納滾花的輪廓。因 此在滾動軸承的較高轉速的情況下以及在較高的環境溫度下，襯套的位置止動也可以得到 確保。作為襯套滾花的替代，也可以使用一種嚙合部，該嚙合部同樣可藉助滾螺紋機製成。由DE 26 11 218 A1公知一種滾動軸承的軸承外殼與殼壁或軸的形狀配合的和力 配合的連接方式。在此，軸承外殼具有環形的導槽。殼壁或軸的、與軸承外殼相比較軟的材 料藉助衝模以如下方式變形，即，該材料沿徑向進入軸承外殼的導槽。以減小藉助衝模所施 加的壓緊力為目的進一步建議如下，即，通過在衝模與殼壁或衝模與軸之間的沿圓周方向 上的離散分配的接觸位置將材料僅區段式地壓入到軸承外殼的導槽中。最後，由DE 101 53 432 C1公知一種構成為球軸承的、其外圈具有徑向定向的法 蘭的滾動軸承。該法蘭具有沿周線方向上的環形的楔形凸出部，該凸出部形成凸模元件。若 隨滾動軸承藉助殼壁的安裝使滾動軸承插入殼壁的鑽孔直至法蘭向著殼壁被壓緊，則該凸 模元件就會導致殼壁材料徑向向內的塑性變形，在該塑性變形的位置，塑性變形的材料被 形狀配合地容納在軸承外殼的環形凹隙中。在軸承外殼與殼壁之間的一種附加的連接可通 過如下方式實現，即，在法蘭旁邊(但直接鄰近凹隙)處，支撐在殼壁的鑽孔中的軸承外殼 的殼面設有滾花，造型到殼壁中，從而通過已形成的形狀配合消除安裝後軸承外殼相對殼 壁的扭轉。

發明內容
本發明的目的在於提出一種軸承單元，該軸承單元在考慮到製造費用和安裝費用 的前提下可確保一種軸承外殼相對於相鄰構件的良好的位置止動。該目的可按照本發明通過獨立權利要求1的特徵得以解決。按照本發明的其他構 造方式通過從屬權利要求2至7的特徵給出。在按照本發明的軸承單元中使用一種軸承外殼，該軸承外殼在軸承座面的區域中 相對於相鄰構件支撐，例如支撐到殼體或壁或軸或軸頸(Zapfen)的容納孔中。在此，軸承 座面可以圓柱形的方式構成或在分段執行(Schnittfilhrimg)中沿軸承單元的軸承軸線略 微球形地構成。若所涉及的相鄰構件為軸，則軸承座面應構成為軸承外殼的徑向內置的殼 面，而在相鄰構件構成為殼體時，軸承座面構成為外部的殼面。在安裝軸承外殼和相鄰構件 之前，軸承外殼已具備至少一個徑向地從所述軸承座面向外延伸出的凸出部。由此不同於 公開文本DE 26 11 218A1、DE 39 31 447 A1和DE 101 53 432 C1，在安裝過程中不發生 (排除了)令安裝複雜的且需要精密安裝控制(可能在客戶要求的情況下)的、用於構成凸 出部的塑性變形，而是更以減少的費用進行製造凸出部，又同時在安裝之前就已經實現了 可能的更好的精密性。當然也可以對按照本發明的特徵進行補充地在安裝過程中按照上述 公開文本實現額外的塑性變形。由此，本發明首先基本遵循由DE 29 05 683 A1公知的並在開頭時所闡述的已在 安裝前進行了連接輪廓的布置的途徑。當然，本發明認識到由DE 29 05 683 A1所公知的軸承單元的實施方式除了本來 具備的軸承外殼外還需要襯套。通過按照DE 29 05 683A1提出的襯套的滾花雖然可以制 造出襯套和殼體之間較好的連接，但是在軸承單元運行中會產生在軸承外殼和襯套之間的 不希望發生的位置變化。對此本發明與之不同地提出，將用於與相鄰構件連接的凸出部直接安置到軸承外殼中。因此，不僅可減少軸承單元部件的多樣性，還能進一步通過節省安裝 步驟簡化安裝，並且將根據現有技術的軸套與軸承外殼之間的對軸承單元的運轉有負面影 響的附加自由度也可得到排除。另一方面，本發明以如下認知為依據，S卩，在形式為按照DE 29 05683 A1的嚙合或 滾花的凸出部的一種規律的、連續環形的分配形式中重要缺點表現如下a)若最大安裝力給定，則該安裝力取決於所希望的由於嚙合或滾花的原因產生的 彈性變形或塑性變形，齒數越大則在某一齒上最大作用的安裝力以及變形就越小。這意味 著，通過將作用齒的數量進行增加也提升了齒的製造精度。換一種說法這意味著，在所希望 的製造精度被給定的情況下，由DE 29 05 683 A1公知的實施方式就需要較大的安裝力。b)另一方面，滾花或齒沿圓周方向連續地或近似連續地與相鄰構件共同作用，其 中，在相鄰齒之間不能設置「變形路徑」，而是材料沿圓周方向承受同樣大的負荷。本發明根據上述認知通過如下方式進行解決，S卩，僅在軸承外殼的部分圓周區域 中設置一個或多個凸出部，而同時構成沒有凸出部的其他部分圓周區域。因此可減少進行 作用的凸出部的總數，這在極端情況下意義重大，即設置有具有至少一個凸出部的僅一個 部分圓周區域、兩個部分圓周區域、三個部分圓周區域。因此可在不對製造精度和凸出部尺 寸以及不對軸承外殼和相鄰構件之間的配合提出過高要求的情況下，將所需的安裝力和接 合力保持得較小。另一方面，不具備凸出部的部分圓周區域可有針對性地被用作變形區域。 在按照本發明的軸承單元的構造方式的極端情況中可設置僅一個凸出部，或僅兩個、三個 或四個凸出部，其可以均勻地或不均勻地沿圓周方向分配。按照本發明的構造方式的可能的另一個優點在於，S卩，可以實現僅在一個、兩個、 三個、四個或多個選擇的角位置對軸承外殼和相鄰構件進行安裝，由此只要軸承外殼相對 相鄰構件的角定向有效，就能夠避免不正確的安裝。對於凸出部與相鄰構件之間的連接的構造方式有多種可能。例如，凸出部可隨安 裝被彈性加載，從而凸出部由於彈性的預應力而被擠壓到相鄰構件的殼面上，該相鄰構件 的不具備對應的凹槽地構成，從而在凸出部與相鄰構件之間產生一種摩擦連接。同樣可以 考慮的是，相鄰構件的殼面具有凹槽，軸承外殼的凸出部隨安裝被「嚙合」到該凹槽中。按 照本發明的一種特別建議，在軸承外殼和相鄰構件的安裝過程中，至少一個凸出部可彈性 變形。在此應將至少一個凸出部到軸承外殼的其他部分上的連接以如下方式選擇，即，在安 裝過程中所產生的在凸出部與相鄰構件之間的接觸面中徑向作用的接觸應力足夠大，以引 發相鄰構件在接觸面的區域中的塑性變形。在此，起作用的接觸應力在結構上的設定尤其 可如下內容實現，即-軸承外殼的材料和剛度，-凸出部連接到其他軸承外殼組成部件上的尺寸，-在軸承外殼與相鄰構件之間的所選擇的配合，以及-在軸承座面上延伸出的凸出部的大小。按照本發明的這種構造方式充分利用了這一點，即，出於為滾動體提供滾動面的 原因，對於軸承外殼始終選擇經硬化的材料，而對於相鄰構件則選擇相對較軟的材料。由 此，凸出部可在安裝期間或緊隨安裝之後塑性地造型到相鄰構件中，從而在不提高安裝費 用的情況下實現了一種相鄰構件的被造型的凹槽與凸出部之間的形狀配合的連接。
5
-在此，按這種類型製造的形狀配合的連接在一方面軸向地，即沿軸承軸線的方向 地作用。若凸出部由於沿軸向的安裝將一種「溝槽」造型到相鄰構件中，則可實現一種沿軸 向的形狀配合，其沿接合方向大於沿接合方向的反向，即沿「溝槽」的方向。可能的方式還 在於，將凸出部沿軸向在兩側無間隙地容納在塑性造型的凹槽中。_另一方面，凸出部還可以沿圓周方向形狀配合地被容納在被造型的凹槽中。到相鄰構件中的塑性造型可通過在安裝之前或安裝期間對相鄰構件進行加熱得 以促進。同樣可考慮的是，即，在安裝溫度下，僅實現凸出部在相鄰構件的殼面上的摩擦配 合的貼靠，而在軸承單元運行中伴隨出現升高的運行溫度才實現對配屬於凸出部的凹槽進 行造型。按照本發明的另一個建議是，至少一個凸出部在軸向上、即沿軸承軸線方向地布 置在通過軸承外殼提供的滾動面的前面或後面。通常對於此類滾動面在圓度、尺寸精確性 和表面方面會有較高的要求，當必須在滾動面的區域中生成或布置軸承外殼的凸出部時， 這些要求都很難被遵循。本發明在此實現了 一種通過在滾動軸承面之外布置凸出部的補救 的方式，在滾動軸承面之外通過凸出部所導致的不圓度、尺寸公差或表面損傷基本可被接 受或不會發生。當軸承外殼是例如由環形或條形的毛坯件製成的改型件時，可給出對於按照本發 明的軸承單元的一種特別簡單的軸承外殼的生產方式。在改型過程中製成具有最接近U形 的半縱剖面的軸承外殼。軸承外殼在變形後具備平行於軸承軸線定向的、形成滾動面的主 臂。此外，兩個側臂從主臂彎折，從而側臂橫向於軸承軸線定向。在此具有優點的是，至少 一個凸出部被布置在從主臂至側臂的過渡區域中，即儘可能遠地布置在主臂的外緣上，從 而以提供滾動面的方式構成的軸承外殼的主要功能就可以儘可能小地受到影響。在側臂與U形的主臂之間的過渡區域中製造凸出部的另一個可能的優點還在於， 即，在該過渡區域中已實現了可致使材料強度提高的改型。額外的用於生成凸出部的改型 可進一步導致改型度的提高，與之伴隨的是由此產生的進一步提高的強度。該軸承外殼的多功能性在於，在上述的側臂之間可束縛至少一個密封件、滾動體 和/或軸承保持架，從而它們在軸向上(必要時留一定空隙地)被固定。本申請人的研究顯示，上述所希望的將凹槽通過凸出部以易操控的安裝力造型到 相鄰構件中的效應僅在如下情況下可以實現，即，軸承外殼由經硬化的鋼製成，而相鄰構件 由鋁製成。按照本發明的另一個建議可將按照本發明的軸承單元用於機動車的起動機。在這 種情況中，相鄰構件可以是起動機的殼體，而起動機的旋轉的起動機軸被徑向內置地支承 在軸承單元中。本發明具有優點的改進方案由權利要求書、說明書和


給出。在說明書引 言中所述的特徵的和多個特徵組合的優點僅作為範例，這些優點並非必須強制性地由按照 本發明的實施方式所實現。其他特徵參見圖示，尤其是參見所示出的多種部件相互間的幾 何關係和相關尺寸及這些部件的相關布置和作用連接。本發明的不同實施方式的特徵組合 或不同權利要求的特徵組合同樣可能與所選擇的權利要求的引用關係不同而在此被提出。 還包括一些在個別圖示中示出或在圖示說明中被提及的特徵。這些特徵還可能會與不同的 權利要求的特徵相組合。同樣，在權利要求中所實施的特徵也可能不被用於其他按照本發明的實施方式。

本發明的其他特徵由下述說明和附圖得出，其中，按照本發明的實施例示意性示 出。其中圖1示出根據本發明的不具備相鄰構件的軸承單元的縱剖圖；圖2示出按照圖示1的按照本發明的軸承單元的細節圖11-11，以及圖3示出用於按照本發明的軸承單元的軸承外殼的以三維示圖示出的簡化示圖。圖1示出軸承單元1，軸承單元1構成有軸承保持架2、此處在軸承保持架2的兩側 布置的密封件3、4、5以及軸承外殼6。軸承外殼6在關於縱軸或軸承軸線7-7的半縱剖面 內U形地構成有平行於軸承軸線7-7定向的主臂8以及兩個大致相同的長的側壁9、10，側 壁從主臂8徑向向內延伸。由於側臂9、10是以相同的處理方式由毛坯件改型而來，因此主 臂8與側臂9、10之間的過渡區域被倒圓地構成。側臂9、10的端側11、12形成用於軸(未 在圖中示出)穿透的鑽孔。該軸與軸承外殼6—同形成軸承單元1的空心圓柱體形的、環 形的內腔13，該內腔在端側11、12與軸之間具有徑向間隙，其中，通過密封件3、4、5實現內 腔13的密封。在內腔13中布置並包含有密封件3、4、5、滾動體和軸承保持架2。軸承外殼 6被安置在一個相鄰構件15 (此處為殼體或支撐壁)的鑽孔14中。如按照圖2的細節圖所示，軸承外殼6在側臂10與主臂8之間的過渡區域16中 被布置有凸出部17。在所示實施例中，主臂8徑向外置地形成圓柱形的軸承座面18，軸承 座面具有優點地以間隙配合、過渡配合或壓配合的方式容納在相鄰構件15的鑽孔14中，凸 出部17沿徑向延伸超出軸承座面18的直徑，例如延伸超出50、80、100、150、200、500iim，其 中，與上述尺寸偏差士20%也可以。凸出部17在軸承座面18上方徑向向外延伸的尺度以 圖2中以壓入深度19表示。隨著將軸承外殼6插入相鄰構件15的鑽孔14，凸出部17在接觸面20的區域內壓 緊到鑽孔14上。在接觸面20中作用的接觸應力導致相鄰構件15在該區域內的塑性變形， 該變形的結果即產生凹槽26，在該凹槽中，凸出部17不僅在相對軸承軸線7-7的圓周方向， 而且沿軸向都形狀配合地被容納。在圖2示出的實施例中，凸出部17通過過渡區域16的冷變形或熱變形製成。為 此，將改型工具在軸承軸線7的方向上在過渡區域16的部分圓周區域內壓緊到過渡區域 上，直至該工具擠入到過渡區域16中並生成凹槽26。用於生成凹槽26而移置的材料可在 改型工具之前被「推出」(簡單的可與將鐵鍬在雪堆中推動相比)並在改型工具之前形成隆 起，該隆起形成凸出部17。因此，在所述實施例中，凹槽26沿軸向向外位於凸出部17之前。 不僅凸出部17的輪廓，而且凹槽26的輪廓都在圖2所示的半縱剖圖中可以是任意的。例 如在所示半縱剖圖中，凹槽26被限定為L形，而凸出部17則類似於具有橫向於軸承軸線定 向的齒面的齒，而另一齒面在從上述齒面的過渡區域中近似平行於軸承軸線7-7定向，並 且此後曲線形地過渡到軸承座面18中。在圖3示出的實施例中，軸承外殼6具備僅一個凸出部17，該凸出部在部分圓周區 域22上延伸，而餘下的其他部分圓周區域23基本構成部分圓柱形。在其中凸出部17能夠 具有恆定的或變化的壓入深度19地構成的部分圓周區域22可以具有1°、2°、4°、5°、8°、10°、15°或20°的圓周角，其中，與上述數值偏差士 20%也可以。在可選的構造方式 中可設置兩個、三個、四個或五個凸出部17，凸出部在所分配的部分圓周區域22中具有相 應的部分圓周延伸，於是其中，在相鄰的此類凸出部之間就被布置了相應數目的沒有凸出 部17的縮小的部分圓周區域23。在此，凸出部17可被均勻地或不均勻地沿圓周方向分布。在所示實施例中，凸出部17通過軸承外殼6的改型產生。同樣可能的是，在製造 軸承外殼6時已經在其中生成該凸出部或將該凸出部附加地固定在軸承外殼的基體上。按照本發明，在軸承外殼6與相鄰構件15之間的擠壓可被較小地保持且仍確保固 定的配合。作為所示凸出部17的替代，即，在不背離按照本發明的通過權利要求所給定的框 架的情況下，在軸承外殼6上設置任意的凸起部、保持凸起部、卷邊或倒鉤。在凸出部17和 相鄰構件15之間的形狀配合的產生對襯套圓周直徑(Hilllkreisdurchmesser)不產生影 響，其例如可能通過太強擠壓以收縮的形式產生。對於改型工具可以例如是某種類型的鑿子。軸承外殼6在部分圓周區域23中具有基本為圓柱形的殼面24。軸承外殼徑向內 置地形成用於滾動體的滾動面25。附圖標記列表
1.軸承單元
2.軸承保持架
3.密封件
4.密封件
5.密封件
6.軸承外殼
7.縱軸線
8.主臂
9.側臂
10側臂
11端側
12端側
13內腔
14鑽孔
15相鄰構件
16過渡區域
17凸出部
18軸承座面
19壓入深度
20接觸面
21凹槽
22部分圓周區域
23部分圓周區域
8
24.25.26.
面
面動槽 殼滾凹
權利要求
軸承單元(1)，a)具有軸承外殼(6)，b)所述軸承外殼(6)在軸承座面(18)的區域中相對於相鄰構件(15)支撐並形成用於滾動體的滾動面(25)，其特徵在於，c)在安裝所述軸承外殼(6)和所述相鄰構件(15)之前，所述軸承外殼(6)具有至少一個徑向地從所述軸承座面(18)向外延伸出的凸出部(17)，並且d)在所述軸承外殼(6)的橫截面中，在具有至少一個凸出部(17)的部分圓周區域(22)上連接至少一個不具備凸出部(17)的具有基本上為部分圓柱形殼面(24)的部分圓周區域(23)。
2.按權利要求1所述的軸承單元(1)，其特徵在於，所述至少一個凸出部(17)到所述 軸承外殼(6)的所述部分圓柱形殼面(24)上的連接以下述方式選擇，即，在安裝軸承外殼 (1)和相鄰構件(15)期間在所述凸出部(17)與所述相鄰構件(15)之間的接觸面(20)中 能產生徑向作用的接觸應力，所述接觸應力足夠大，以引發所述相鄰構件(15)在所述接觸 面(20)的區域中的塑性變形。
3.按權利要求1或2所述的軸承單元(1)，其特徵在於，至少一個凸出部(17)或所有 凸出部(17)在軸向上被布置在所述軸承外殼(6)的滾動面(25)的前面或後面。
4.按權利要求3所述的軸承單元(1)，其特徵在於，所述軸承外殼(6)是改型件，具有 U形半縱剖面，具有平行於軸承軸線(7-7)定向的、形成所述滾動面(25)的主臂(8)，以及 具有兩個橫向於所述軸承軸線(7-7)定向的側臂(9、10)，其中，所述至少一個凸出部(17) 被布置在從所述主臂(8)至一個側臂(10)的過渡區域(16)中。
5.按權利要求4所述的軸承單元(1)，其特徵在於，在所述側臂(9、10)之間束縛至少 一個密封件(3、4、5)、滾動體和/或軸承保持架(2)。
6.按上述權利要求之一所述的軸承單元(1)，其特徵在於，所述軸承外殼(6)由經硬化 的鋼製成並且所述相鄰構件(15)由鋁製成。
7.按上述權利要求之一所述的軸承單元(1)，其特徵在於，所述相鄰構件(15)是用於 機動車的起動機的殼體，並且所述起動機的旋轉的起動機軸被徑向內置地支承在所述軸承 單元(1)中。
全文摘要
本發明涉及一種軸承單元。為防止軸承單元(1)的軸承外殼(6)沿軸承軸線(7-7)方向的軸向移動以及沿圓周方向的扭轉，該軸承外殼(6)具有凸出部(17)，該凸出部(17)伴隨安裝使相鄰構件(15)的鑽孔(14)在生成凹槽的情況下塑性變形。由此，通過在相鄰構件(15)中生成凹槽實現了位置止動和扭轉止動，凸出部(17)被形狀配合地容納在該凹槽中。本發明優選用於支承機動車的起動機中的起動機軸。
文檔編號F16C19/46GK101861470SQ200880109480
公開日2010年10月13日 申請日期2008年8月11日 優先權日2007年9月28日
發明者克勞斯·沙林格, 安德烈·安格爾 申請人:謝夫勒科技有限兩合公司