軸承結構和用於其的裝配方法與流程
2023-05-01 20:36:12 1
本發明涉及一種軸承結構和一種用於該軸承結構的裝配方法。
背景技術：
螺旋槳軸是一種車內的軸，其在安裝於車前側的變速器和安裝於車後側的末端減速齒輪之間傳遞動力，且包括至少兩個萬向節和鋼管。當萬向節之間的軸的長度超過預定值時，可在現有的萬向節之間的中部設置另一萬向節，軸承結構可設置在該萬向節附近。
軸承結構包括嵌合在螺旋槳軸的軸構件上的滾珠軸承、嵌合在滾珠軸承上的橡膠振動隔離器、以及支承橡膠振動隔離器並使橡膠振動隔離器附接於車身底板的支架。金屬環被硫化且與橡膠振動隔離器的孔徑側和外徑側結合。滾珠軸承嵌入內圈和外圈中，該內圈是孔徑側金屬環，該外圈是由支架支承的外徑側金屬環。
支架包括圓柱形環部和支腳部，該支腳部通過焊接與環部的大致上的下半部分接合、具有附接於車身下表面且在橫向延伸的平面部。外圈嵌入環部中。為防止使用期間外圈可能發生的滑出和橡膠振動隔離器可能發生的轉動(橡膠振動隔離器可具有上下方向性)，環部和外圈之間的嵌合採用具有過盈量的所謂的「壓配」。環部的孔徑部分和外圈的外徑部分通過精確成型而形成。
支架通常由鋼板製成。然而，例如，de10/2004/041739a公開了支架由鋁材製成以減輕支架的重量。例如，在日本專利申請特開h10-16585號公報和2007-521450號pct申請的日語譯文中公開了一種用於防止滑出的技術。日本專利申請特開h10-16585號公報公開了一種用於將外圈壓接並嵌合在環部上的技術。2007-521450號pct申請的日語譯文公開了一種用於將外圈與環部扣合的技術。
專利文獻1：de10/2004/041739a
專利文獻2：日本專利申請特開h10-16585號公報
專利文獻3：2007-521450號pct申請的日語譯文
技術實現要素：
例如，當支架由鋁材製成且外圈由鋼板製成時，由於鋁材和鋼板之間存在線性膨脹係數的差異，壓配過盈量(過盈量)在高溫或低溫環境下會發生變化，導致支承力降低。此外，還會發生電解液腐蝕，造成支承力降低。外圈也用鋁材製成可解決這個問題。然而，當為提供足夠的支承力而增加過盈量時，將外圈壓配入環部時有可能發生磨損(嵌合面的前層被刮掉的現象)。在這種情形下，缺點是不能提供充足的過盈量，無法施加所需的支承力。
日本專利申請特開h10-16585號公報和2007-521450號pct申請的日語譯文中公開的技術僅需要較小的過盈量。然而，日本專利申請特開h10-16585號公報中公開的技術涉及壓接，壓接可能降低生產率。2007-521450號pct申請的日語譯文中公開的技術將外圈限制為外圈能夠與環部扣合的聚合物或塑性材料。因此，外圈的材料強度可能會因為高溫、油和燃料的附著以及臭氧作用而降低。
本發明的研發旨在解決上述問題。目的之一是提供重量輕、成本低且具有可生產性的軸承結構和一種用於該軸承結構的裝配方法。
為達到該目的，本發明的一個方面提供了一種軸承結構，該軸承結構包括支撐旋轉軸的軸承、嵌合在軸承上的環形振動隔離構件、附接于振動隔離構件且具有外周嵌合面的外圈、以及附接於車身且具有與外周嵌合面嵌合的內周嵌合面的支架。支架和外圈由鋁材製成。陽極氧化鋁層形成在內周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上。
支架和外圈均用鋁材製成可以減輕軸承結構的重量。陽極氧化鋁層的耐磨性能優異。因此，當陽極氧化鋁層形成在內周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上時，可以抑制內周嵌合面和外周嵌合面可能受到的磨損，維持預定的壓配支承力。通過簡單的壓配操作即可使支架和外圈集成在一起，無需壓接操作或扣合結構。因此，該軸承結構成本低且具有可生產性。
在本發明的該方面，陽極氧化鋁層只形成在支架內。
在外圈的壓配期間，內周嵌合面最有可能磨損。因此，只在支架內形成陽極氧化鋁層能夠抑制可能發生的磨損而不需要對外圈進行陽極氧化。這相應地簡化了製造工藝，並且，無需考慮當振動隔離構件被硫化並沉積於外圈上時陽極氧化鋁層可能發生的降解。
在本發明的上述方面，支架包括其內形成有外周嵌合面的外圈嵌合部和附接於車身的車身附接部。陽極氧化鋁層只形成在外圈嵌合部內。
在本發明的上述方面，陽極氧化鋁層只形成在外圈嵌合部內，能夠抑制不必要的陽極氧化鋁層的形成。
在本發明的上述方面，陽極氧化鋁層具有150hv以上的維氏硬度。
在本發明的上述方面，可進一步抑制嵌合面可能受到的磨損。
本發明的一個方面提供了一種用於軸承結構的裝配方法。該軸承結構包括支撐旋轉軸的軸承、嵌合在軸承上的環形振動隔離構件、與振動隔離構件結合且具有外周嵌合面的外圈、以及附接於車身且具有與外周嵌合面嵌合的內周嵌合面的支架。該方法包括：使用鋁材製成支架和外圈，在內周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上形成陽極氧化鋁層；將內周嵌合面和外周嵌合面壓配在一起，壓配過盈量設定在0.1mm至0.4mm之間。
支架和外圈均用鋁材製成可以減輕軸承結構的重量。陽極氧化鋁層耐磨性能優異。因此，當陽極氧化鋁層形成在內周嵌合面和外周嵌合面中的至少一者上時，可以抑制內周嵌合面和外周嵌合面可能受到的磨損，維持預定的壓配支承力。通過簡單的壓配操作即可使支架和外圈集成在一起，無需壓接操作或扣合結構。因此，該軸承結構成本低且具有可生產性。
設定在0.1mm至0.4mm之間的壓配過盈量既可穩定壓配期間的壓配載荷又可在以良好平衡的方式實現壓配之後維持支承力。
本發明的各方面提供了一種重量輕、成本低且具有可生產性的軸承結構以及一種用於該軸承結構的裝配方法。
附圖說明
圖1是根據本實施例的螺旋槳軸和軸承結構的俯視截面圖，對應於沿圖3中的x1-x1線截取的截面；
圖2是根據本實施例的軸承結構的側截面圖，對應於沿圖3中的x2-x2線截取的截面；以及
圖3是根據本實施例的軸承結構的主視圖。
符號說明
1軸承結構
2軸承
3內圈
4振動隔離構件
5外圈
6支架
9外圈嵌合部
10車身附接部
11內周嵌合面
53外周嵌合面
100螺旋槳軸(旋轉軸)
具體實施方式
(螺旋槳軸的配置)
根據圖1所示的本實施例的螺旋槳軸100安裝在基於ff的四輪驅動車內。螺旋槳軸是車內的動力傳遞軸，其在安裝於車前側的變速器(圖中未示出)和安裝於車後側的末端減速齒輪(圖中未示出)之間傳遞動力。在通過使車身的底板面板200(圖3)向上凹陷而形成的底板通道201(圖3)內，螺旋槳軸100沿前後方向和水平方向延伸。螺旋槳軸100繞軸線o1轉動。變速器對由設置在車前側的機罩下方的內燃機(電機)輸出的動力進行變速。
螺旋槳軸100具有兩件式結構(兩分體式結構)。螺旋槳軸100包括位於前側的第一軸101、位於後側的第二軸102、與第二軸102的前端接合的刺軸103、將第一軸101與刺軸103耦接在一起的恆速萬向節104，以及支撐刺軸103以使刺軸103可轉動的軸承結構1。
(第一軸)
第一軸101的前端通過第一接頭105(萬向接頭)與變速器的輸出軸耦接。
(第二軸)
第二軸102的後端通過第二接頭106(萬向接頭)與末端減速齒輪的輸入軸耦接。杆狀刺軸103與第二軸102的前端接合。第二軸102與刺軸103一體轉動。
(恆速萬向節)
在本實施例中，恆速萬向節104是三腳架形。恆速萬向節104包括：外圈構件107，其固定到第一軸的後端且具有多個形成在外圈構件107的內周表面的凹槽；以及耳軸108，其固定到刺軸103的前端且在外圈構件107內沿軸向移動。恆速萬向節104不限於三腳架形，也可為雙偏心形、跨槽形、或球籠形。或者，恆速萬向節104可從螺旋槳軸100中省略，並且第一軸101和第二軸102可通過萬向接頭耦接在一起。
(軸承結構1)
下文將參考圖1至圖3說明軸承結構1。軸承結構1包括嵌合在刺軸103上以支撐刺軸103(螺旋槳軸100)的軸承2(滾珠軸承)、嵌合在軸承2上的圓柱形內圈3、在徑向上同軸設置於內圈3外側的環形振動隔離構件4、在徑向上設置于振動隔離構件4外側的外圈5、以及外圈5壓配於其中的支架6。
(振動隔離構件)
振動隔離構件4是環形橡膠構件，產生彈性形變以減弱來自刺軸103的振動從而減少傳遞振動至車身。
(內圈)
振動隔離構件4的內周表面被硫化並沉積於內圈3上。密封構件7和8分別在軸承2的前面和後面設置於內圈3的內周側，以防止渾水、灰塵等進入軸承2。
(外圈)
如圖2所示，外圈5具有包括主體部51和凸緣部52的截面形狀，主體部51沿軸線o1的方向延伸，凸緣部52在徑向上從主體部51的前端向外延伸。振動隔離構件4的外周表面被硫化並沉積於外圈5的內周表面和凸緣部52的前表面上。主體部51的外周表面形成為外周嵌合面53，外周嵌合面53壓配於支架6的外圈嵌合面11。內周嵌合面11和外周嵌合面53在凸緣部52的後表面抵接支架6的外圈嵌合部9的前端的位置處壓配在一起。外圈5由鋁材製成。
(支架)
支架6包括外圈嵌合部9和車身附接部10。外圈嵌合部9的形狀像是在軸線o1的方向上穿過支架的短管。外圈嵌合部9的內周表面形成為內周嵌合面11，內周嵌合面11壓配於外圈5的外周嵌合面53。圍繞外圈嵌合部9的外周形成分別斜向右下方和斜向左下方延伸且作為車身附接部10的支腳部12和13。支腳部12和13包括位於支腳部12和13的下端、分別向左右延伸且形狀像水平板的附接座部14和15。在附接座部14和15內，形成在上下方向分別穿過附接座部14和15的螺栓通孔16。通過將外圈嵌合部9設置在底板通道201內的同時將附接座部14和15的上表面置於前面板200上並且將螺栓202從下面插入螺栓通孔16中，支架6被固定到車身上。
支架6由鋁材(鋁合金)製成。在本實施例中，外圈嵌合部9和車身附接部10通過鋁壓鑄一體成形。本實施例不限於鋁壓鑄，也可採用擠出成型等。外圈嵌合部9和車身附接部10可以是耦接在一起的單獨的部件。
在上文說明的軸承結構1中，在本實施例中，對支架6的內周嵌合面11進行陽極氧化，以形成耐磨性能優異的陽極氧化鋁層(氧化物塗層)17。陽極氧化鋁層17可形成在支架6的內周嵌合面11和外圈5的外周嵌合面53中的至少一者上。可選地，陽極氧化鋁層17可只形成在外圈5的外周嵌合面53上，或者形成在內周嵌合面11和外周嵌合面53二者上。
一般的陽極氧化包括將工件浸入存儲有處理液(電解液)的處理罐中以形成陽極氧化鋁層。因此，當陽極氧化鋁層17形成在內周嵌合面11或外周嵌合面53上時，鑑於處理費用，最優選的是將支架6或外圈5整體浸入處理罐中以在整個的支架6或外圈5上形成陽極氧化鋁層17。對於支架6，可以只將外圈嵌合部9浸入處理罐而不將車身附接部10浸入處理罐來使陽極氧化鋁層17形成在整個外圈附接部9上。如果陽極氧化鋁層17隻形成在內周嵌合面11或外周嵌合面53上，那麼可在遮蔽除目標嵌合面之外的整個工件之後進行陽極氧化。
陽極氧化鋁層17優選地具有150hv以上、更優選地150至450hv的維氏硬度。
陽極氧化鋁層17優選地具有10μm至40μm的厚度。
陽極氧化鋁層17優選地具有12.5μmrz至25μmrz的表面粗糙度。
當陽極氧化鋁層17形成在內周嵌合面11和外周嵌合面53中的至少一者上時，內周嵌合面11和外周嵌合面53之間的壓配過盈量(外周嵌合面53的外徑尺寸d1減去內周嵌合面11的孔徑尺寸d2得出的值)的值優選為0.1mm至0.4mm。將壓配過盈量設為該值，既能夠穩定壓配期間的壓配載荷又能夠在以良好均衡的方式實現壓配後維持支承力。
(效果)
在軸承結構內，支架6和外圈5皆由鋁材製成，且外圈5的外周嵌合面53壓配入其中形成有陽極氧化鋁層17的支架6的內周嵌合面11，該軸承結構1產生下文所述的效果。
(1)由於支架6和外圈5皆由鋁材製成，可減輕軸承結構1的重量。
(2)由於支架6和外圈5皆由鋁材製成，支架6和外圈5具有相同的線性膨脹係數。這避免了由於溫度的變化使嵌合間隙(過盈量)發生改變而降低壓配支承力這一不利情形的發生。
(3)由於耐磨性能優異的陽極氧化鋁層17形成在支架6的內周嵌合面11上，當外圈5壓配入支架6時，可能出現的稱為磨損(即主要是外圈5的後端的外周邊緣刮掉內周嵌合面11的前層)的現象得到抑制。因此，預定的壓配支承力得以維持。
(4)使用簡單結構即可使支架6和外圈5集成在一起，無需壓接操作或扣合結構。因此，軸承結構1成本低且具有可生產性。
(5)當在監控壓配載荷的情況下進行外圈5的壓配處理時，因為壓配載荷得以穩定，所以提高了自動裝配時的壓配位置準確性。
(6)陽極氧化鋁層17使軸承結構1具有優異的耐電解液腐蝕性。
已對本發明的優選實施例進行了說明。當外圈5壓配入支架6時，主要是外圈5的後端的外周邊緣經常會刮掉支架6的內周嵌合面11的前層。因此，當陽極氧化鋁層17隻形成在內周嵌合面11和外周嵌合面53中的一者上時，陽極氧化鋁層17形成在內周嵌合面11上時可更有效地減少磨損的發生。在這種情形下，外圈5不需要進行陽極氧化，因此，無需考慮當振動隔離構件4被硫化並沉積於外圈5上時陽極氧化鋁層可能發生的降解。
本發明不限於上述實施例。例如，如果單獨的環構件附接於外圈5的外周部且壓配入支架6，那麼該環構件與本發明中的「外圈」對應。