專利名稱：用銅焊或釬焊連接的軸承單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承單元(bearing unit)，它包括可移動(dòng)地彼此相對(duì)支承的至少兩個(gè)軸承裝置(bearing means)，至少其中一個(gè)軸承裝置包括通過連接裝置彼此連接的兩個(gè)金屬裝置部分。
這種軸承單元基本上在例如US-A-4419816中公開。該軸承裝置以特定方式彼此連接，從而在軸承中建立預(yù)載荷或前兆(preplay)，該軸承裝置帶有兩個(gè)金屬裝置部分，例如轉(zhuǎn)動(dòng)元件軸承的其中一個(gè)環(huán)的半環(huán)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公開，所述半環(huán)例如通過激光焊接進(jìn)行彼此焊接。
焊接在一起的所述現(xiàn)有軸承裝置存在幾個(gè)問題，它們是由于焊接過程產(chǎn)生非常高的溫度這一事實(shí)而導(dǎo)致的。這些高溫導(dǎo)致變形和質(zhì)量下降。
因此，本發(fā)明的目的是提供一軸承單元，它不具有這些不利影響。該目的通過包括銅焊和/或釬焊連接的連接裝置實(shí)現(xiàn)。
銅焊是用于材料結(jié)合的熱過程，該材料包括熔化的焊補(bǔ)材料，以通過或不通過助焊劑的幫助加濕配合表面，導(dǎo)致焊補(bǔ)材料和相應(yīng)部件之間的冶金結(jié)合的形成。在銅焊中，焊補(bǔ)材料的熔化溫度高于450攝氏度，但是低于部件的熔化溫度。
高溫銅焊(HTB)銅焊，其區(qū)別在于，在HTB中不使用助焊劑。在高溫銅焊中，通過減少空氣或真空獲得助焊活性(表面氧化物的減少/去除)。通常，在高于800攝氏度的溫度下進(jìn)行高溫銅焊。
釬焊類似于銅焊，但是焊補(bǔ)材料的熔化溫度低于450攝氏度。
銅焊和高溫銅焊可以以加熱技術(shù)所使用的裝置為特征。從原理上，這些技術(shù)包括用火焰加熱，例如通過燃燒煤氣的噴燈，如氧/乙炔或氧/丙烷噴燈。其他技術(shù)是利用電力、電阻加熱、紅外線輻射、感應(yīng)加熱和電弧釬焊進(jìn)行加熱。
同樣，利用光束(非激光)的高能光束加熱，和激光束作為電子束加熱也是可行的。其他的加熱技術(shù)包括鹽浴加熱和熱浸銅焊。
銅焊/高溫銅焊可以用上述加熱方法其中的一種進(jìn)行，如果在如管道的手動(dòng)氣焊之類的一個(gè)接一個(gè)的技術(shù)中，只有幾個(gè)部分需要制作，則將使用氧/煤氣噴燈。
對(duì)于連續(xù)和大批量生產(chǎn)，可以使用特別適用于將制造的產(chǎn)品的設(shè)備。通常的例子是-熱浸設(shè)備和熱鹽浴銅焊-具有進(jìn)料裝置的氣焊設(shè)備-用于將進(jìn)行依次銅焊的產(chǎn)品的視線加熱的激光或電弧加熱，或換行生產(chǎn)(1ine feed)，具有或不具有保護(hù)性空氣/真空-真空腔中的電子束加熱-具有進(jìn)料裝置的感應(yīng)加熱設(shè)備，該進(jìn)料裝置具有或不具有真空腔。
更適合于一般使用，并能夠處理產(chǎn)品的不同型號(hào)和尺寸的過程是-與電加熱的燃燒煤氣的噴燈一起使用的輸送機(jī)或鏈帶爐。這些爐子能夠與保護(hù)性的或減少的空氣一起工作-與減少的或保護(hù)性的空氣一起工作的分層式烘爐-具有電加熱的真空爐。特殊技術(shù)是電弧銅焊方法和激光束銅焊。在某些場(chǎng)合下，這些技術(shù)組合成混合銅焊技術(shù)。像電弧焊中那樣，電弧經(jīng)常像金屬氣體電弧在MIG/MAG(GMAW)中使用的那樣，用于熔化通過噴嘴供給的焊補(bǔ)材料。這些方法通常是“視線”方法。
當(dāng)使用現(xiàn)代(真空)爐時(shí)，可以建立非常復(fù)雜的方法。這些方法能夠?qū)~焊和如淬火和回火之類的隨后的熱處理過程合并。
在原理上，銅焊/高溫銅焊之后使產(chǎn)品的溫度達(dá)到所需要的奧氏體化溫度，并且在所需要的時(shí)間之后，可以將產(chǎn)品從真空腔中轉(zhuǎn)移到爐子的淬火油池中，或者真空爐可以設(shè)置有氣體介質(zhì)淬火設(shè)備，該設(shè)備大多使用高壓冷卻氮?dú)鈱?duì)產(chǎn)品淬火。
加熱技術(shù)和過程的選擇(尤其)根據(jù)
-將進(jìn)行結(jié)合的材料-將使用的銅焊(過濾)材料-產(chǎn)品的形狀和尺寸-部件數(shù)量-可用的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境問題銅焊或釬焊過程導(dǎo)致溫度相對(duì)于焊接過程較低。結(jié)果，軸承中的變形程度更低，并且同時(shí)可以保持軸承鋼材的質(zhì)量。
本發(fā)明可以以多種不同方法實(shí)現(xiàn)。例如，通過提供銅焊或釬焊連接，和如焊接連接、螺紋連接、塑性成形連接或者例如夾緊環(huán)或彈簧擋圈之類的其他連接，可能提供更大范圍的特殊軸承單元。作為例子，對(duì)包括兩組滾動(dòng)元件的軸承單元進(jìn)行參照，每個(gè)滾動(dòng)元件組都與其中一個(gè)環(huán)裝置部件的軌道接觸，其中每個(gè)環(huán)裝置部件都通過銅焊連接連接到輔助環(huán)部件上，并且所述輔助環(huán)部件通過焊接連接彼此連接。
環(huán)裝置部件可以是鋼類型的，它尤其適合于滾動(dòng)接觸。相反，輔助環(huán)部件可以從鋼類型中選擇，它能夠使預(yù)期的焊接過程實(shí)現(xiàn)，例如激光焊接過程。用這種方法，例如環(huán)裝置部件和輔助環(huán)共同構(gòu)成了內(nèi)環(huán)裝置。同時(shí)，可以獲得特殊軸承間隙或軸承預(yù)載荷。本發(fā)明可應(yīng)用于所有類型的軸承，包括滾動(dòng)元件軸承和普通軸承。
在第二種類型中，本發(fā)明涉及軸承組件，它包括帶有至少兩個(gè)軸承裝置的軸承單元和輔助單元，該軸承裝置可移動(dòng)地彼此支承，該輔助單元通過連接裝置連接到至少其中一個(gè)所述軸承裝置上。根據(jù)本發(fā)明，該連接裝置包括銅焊或釬焊連接。作為例子，對(duì)輔助元件進(jìn)行參照，該輔助元件用作例如對(duì)特特殊軸承單元應(yīng)用的輔助支承，如輪軸軸承單元。同時(shí)，制動(dòng)鼓、制動(dòng)盤、用于冷卻目的等的葉片都可以以這種方式安裝到軸承單元上。
前述軸承單元的主要優(yōu)點(diǎn)還涉及應(yīng)用焊接技術(shù)的能力。焊接技術(shù)的應(yīng)用通常局限于低碳鋼。然而，在軸承單元的領(lǐng)域中，應(yīng)用的是高碳鋼。在這種高碳鋼上進(jìn)行的焊接過程將導(dǎo)致嚴(yán)重的焊接不完整性的出現(xiàn)，這對(duì)軸承單元的功能性是有害的。只有利用嚴(yán)密的預(yù)防，才能減輕與高碳鋼的焊接相關(guān)的某些問題。然而，由于處理問題和熱量輸入，這種預(yù)防經(jīng)常無法應(yīng)用。
作為例子，對(duì)下述鋼的類型進(jìn)行討論。非常普通的軸承鋼為SAE52100或DIN100Cr6，它具有1重量百分比的碳和1.5重量百分比的鉻。也對(duì)如SAE1070和SAE1055之類的感應(yīng)淬火鋼進(jìn)行討論。對(duì)于較高要求的應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)出特殊的鋼類型，如Werkstoff number1.3503，1.3501，1.3520，1.3536，1.3543，1.3549，1.3551和1.3553。另外，用于軸承的不銹鋼包括AIS1440C和D。高速鋼M50應(yīng)用于航空器軸承。這些類型的鋼都具有高碳含量及合金元素，該合金元素為生成的碳化物元素。這些鋼類型中的碳提供高硬度；如Cr、Mo之類的合金元素淬火溫度的改進(jìn)?；旧?，所述鋼類型的焊接都不容易。
本發(fā)明也包括塑性成形或可塑性成形的輔助元件與軸承單元的銅焊或釬焊連接。例如，這種塑性成形或可塑性成形的輔助元件可以銅焊或釬焊到環(huán)形元件軸承的環(huán)上。隨后所述軸承可以利用塑性成形或可塑性成形的元件固定到例如懸架構(gòu)件上，如轉(zhuǎn)向節(jié)。
于是，連接到軸承單元上的輔助元件也起到除了將軸承單元連接到其懸架上之外的作用。例如，該輔助元件可以起到例如制動(dòng)盤或制動(dòng)鼓的安裝部件焊接到其上的中間凸緣的作用；如傳感器外殼、制動(dòng)適配器等之類的部件也可以以這種方式連接。
現(xiàn)在將參照附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
附

圖1a和1b示出了帶有分別銅焊、焊接的鍛造連接的本發(fā)明所述軸承單元。
附圖2示出了帶有螺紋連接的軸承單元。
附圖3示出了帶有制動(dòng)鼓連接的本發(fā)明所述軸承組件。
附圖4示出了另一實(shí)施例。
附圖1a和1b中所示的軸承單元作為說明本發(fā)明具體實(shí)施例的例子。值得注意的是，本發(fā)明不僅局限于這類軸承單元，具有不同類型輥?zhàn)拥钠渌S承單元或其它類型的軸承單元也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
附圖1a和1b中所示軸承單元具有外軸承裝置1和內(nèi)軸承裝置2，每個(gè)軸承裝置都包括圓錐形滾道3至6。在成對(duì)的圓錐形滾道3、5之間容納有一組圓錐形滾動(dòng)元件7，在成對(duì)的圓錐形滾道4、6之間容納有一組圓錐形滾動(dòng)元件8。這些元件7、8利用保持架(cage)(未示出)彼此分開。
外環(huán)裝置包括外環(huán)裝置部件9、10，它們通過本發(fā)明所述的連接裝置11互相連接。該連接裝置11包括兩個(gè)中間環(huán)部件12、13，它們都通過相應(yīng)銅焊或釬焊連接14、15連接到相應(yīng)外環(huán)裝置部件9、10上。中間環(huán)部件12、13依次利用焊接16彼此連接。
注意到在環(huán)裝置部件9、10自身上沒有進(jìn)行焊接操作這一事實(shí)，它們可以由尤其適合滾動(dòng)軸承應(yīng)用的高碳鋼類型制成。相反，中間環(huán)部件12、13可以包括低碳鋼類型的部件，該部件尤其適合焊接。中間環(huán)部件12、13自身通過銅焊或釬焊連接14、15連接到外環(huán)裝置9、10上，這意味著在高碳的外環(huán)裝置部件9、10不需要承受極高溫度的情況下，就可以獲得堅(jiān)固和堅(jiān)硬的連接。
內(nèi)環(huán)裝置2包括承載環(huán)17，該承載環(huán)承載其中的一個(gè)內(nèi)圓錐形滾道5。另一個(gè)內(nèi)圓錐形滾道6容納在環(huán)件(ring piece)19上，該環(huán)件滑動(dòng)到承載環(huán)17的圓柱表面20和連接環(huán)18的相對(duì)應(yīng)圓柱表面21上，如附圖1a中所示。為了這一目的，連接環(huán)18的原始性狀為完全的圓柱形，從而滑動(dòng)動(dòng)作能夠定位軸承環(huán)19。
通過銅焊或釬焊連接22，所述連接環(huán)18連接到承載環(huán)17上。隨后，利用冷軋成形法，形成滾珠23。在該滾珠23的形成期間，軸承環(huán)19到達(dá)其最終位置，在軸承單元中獲得預(yù)期的(對(duì)支柱42的)預(yù)載荷或前兆(preplay)。
在附圖1b中，包括連接套管25的連接裝置24利用銅焊或釬焊連接22連接到承載環(huán)17上。徑向向外延伸的環(huán)26利用該焊接27連接到連接套管25上。當(dāng)使用環(huán)26時(shí)，像前面的情況那樣，所需要的預(yù)載荷或前兆可以再次在軸承中建立。
在這些實(shí)施例中，銅焊連接22允許選擇具體材料(高碳的/低碳的)，它們尤其適合于焊接或鍛造相應(yīng)部件。此處，高碳軸承環(huán)19不需要進(jìn)行焊接。
附圖2的方案很大程度上類似于附圖1的實(shí)施例。它示出了包括套管25的連接裝置28，環(huán)29利用螺紋連接30連接到該連接裝置上。同時(shí)，該螺紋連接也可以用于獲得所需的預(yù)載荷或前兆。
附圖3示出了制動(dòng)鼓31通過連接裝置36連接到附圖1的承載環(huán)17上的實(shí)施例。為了實(shí)現(xiàn)該目的，具有T形橫截面的輔助元件33利用銅焊連接32連接到承載環(huán)17上。最終，制動(dòng)鼓部件35利用焊接34連接到輔助元件33上。
附圖1a示出了安裝凸緣44，該安裝凸緣利用銅焊或釬焊連接22連接到承載環(huán)17上。所述凸緣44可以包括鑄鐵材料，例如奧氏體形變的球墨鑄鐵(ADI)。
附圖1b示出了另一安裝凸緣45，該安裝凸緣利用銅焊或釬焊連接22等安裝。
盡管在附圖1a、1b和2中，環(huán)裝置部件17、19利用銅焊/釬焊連接和另一連接，如焊接連接而彼此連接，但是也可能只利用銅焊/釬焊連接將所述環(huán)裝置彼此連接。
在附圖4的實(shí)施例中，外環(huán)裝置部件9、10通過銅焊或釬焊連接14直接彼此連接。
權(quán)利要求
1.軸承單元，包括至少兩個(gè)軸承裝置(1，2)，該軸承裝置可移動(dòng)地彼此支承，至少其中一個(gè)軸承裝置(1，2)包括通過連接裝置(11；18；24；28)彼此連接的兩個(gè)金屬裝置部件(9，10；17，19)，其特征在于，該連接裝置(11；18；24；28)包括銅焊和/或釬焊連接(14，15；22)。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承單元，其特征在于，該連接裝置(11；18；24；28)還包括至少一個(gè)另一連接，例如焊接連接(16；27)、螺紋連接(30)、粘結(jié)連接或塑性成形連接(23)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軸承單元，其特征在于，該軸承裝置作為環(huán)裝置(1，2)實(shí)現(xiàn)，該環(huán)裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)地彼此支承，至少其中一個(gè)所述環(huán)裝置(1，2)包括環(huán)裝置部件(9，10；17，19)，該環(huán)裝置部件通過連接裝置(11；18；24；28)連接，該連接裝置包括銅焊和/或釬焊連接(14，15；22)。
4.如權(quán)利要求3所述的軸承單元，其特征在于，設(shè)置有至少兩組滾動(dòng)元件(7，8)，每組滾動(dòng)元件都與兩個(gè)環(huán)裝置部件(9，10)的相應(yīng)滾道(3，4)接觸，其中每個(gè)環(huán)裝置部件(9，10)都通過銅焊連接(14，15)連接到中間環(huán)部件(12，13)上，并且所述中間環(huán)部件(12，13)通過焊接連接(16)彼此連接。
5.如權(quán)利要求3或4所述的軸承單元，其特征在于，設(shè)置有至少兩組滾動(dòng)元件(7，8)，每組滾動(dòng)元件都與兩個(gè)環(huán)裝置部件(17，19)的相應(yīng)滾道(5，6)接觸，其中一個(gè)所述環(huán)裝置部件(17)包括支柱(42)，并通過銅焊連接(22)連接到中間環(huán)部件(25)上，所述中間環(huán)部件(25)包括一個(gè)凸緣(23，26，29)，該凸緣定位在另一環(huán)裝置部件(19)的一個(gè)軸向端上，其另一端抵靠在所述支柱(42)上。
6.如權(quán)利要求5所述的軸承單元，其特征在于，凸緣(29)通過螺紋連接(30)連接到中間環(huán)部件(23)上。
7.如權(quán)利要求5所述的軸承單元，其特征在于，凸緣(26)通過焊接連接(27)連接到中間環(huán)部件(25)上。
8.如權(quán)利要求5所述的軸承單元，其特征在于，凸緣(23)通過中間環(huán)部件(25)的塑性變形獲得。
9.如權(quán)利要求3至8中任意一項(xiàng)所述的軸承單元，其特征在于，環(huán)裝置部件(9，10)和中間環(huán)部件(12，13)一起構(gòu)成了內(nèi)環(huán)裝置(2)和/或外環(huán)裝置(1)。
10.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的軸承單元，其特征在于，連接裝置(11；18；24；28)具有同心的面對(duì)表面，該面對(duì)表面封閉一層銅焊材料(22；32)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的軸承單元，其特征在于，該軸承裝置可滑動(dòng)地彼此支承。
12.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的軸承單元，其特征在于，連接裝置(11；18；24；28)包括相對(duì)較高等級(jí)的材料，例如低碳高強(qiáng)度的鋼材料、不銹鋼或非鐵材料，如銅合金、鎳合金等。
13.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的軸承單元，其特征在于，連接裝置(11；18，24，28)包括重量輕的材料，例如鋁、鈦、鎂或它們的合金。
14.如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的軸承單元，其特征在于，軸承裝置(1，2)和/或連接裝置(11；18；24；28)中的至少一個(gè)包括陶瓷部件。
15.軸承組件，包括軸承單元和輔助單元(31)，該軸承單元具有可移動(dòng)地彼此支承的至少兩個(gè)軸承裝置(1，2)，該輔助單元通過連接裝置(36)連接到至少一個(gè)所述軸承裝置上，其特征在于，該連接裝置(36)包括銅焊或釬焊連接(32)。
16.如權(quán)利要求15所述的軸承組件，其特征在于，該連接裝置(36)也包括至少一個(gè)另一連接，例如焊接連接、螺紋連接、粘結(jié)連接或塑性成形連接。
17.如權(quán)利要求15或16所述的軸承組件，其特征在于，該輔助單元包括制動(dòng)裝置，例如制動(dòng)盤或制動(dòng)鼓(35)。
18.如權(quán)利要求15或16所述的軸承組件，其特征在于，該輔助單元包括冷卻元件，例如葉片構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求15或16所述的軸承組件，其特征在于，該輔助單元包括安裝凸緣(44，45，46)。
20.如權(quán)利要求19所述的軸承組件，其特征在于，該安裝凸緣(44，45，46)包括鑄鐵材料，例如奧氏體形變的球墨鑄鐵。
全文摘要
如軸承單元之類的構(gòu)造單元，包括通過連接裝置(11，18，24，28)彼此連接的至少兩個(gè)金屬裝置部件(9，10；17，19)，該連接裝置包括銅焊或釬焊連接(14，15，22)。該連接裝置也包括至少一個(gè)其它連接，例如焊接連接(16，27)、螺紋連接(30)、粘結(jié)連接或塑性成形連接(23)。
文檔編號(hào)B60B27/00GK1836114SQ200480023316
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者J·F·范德桑登, R·G·A·范布里曼, H·J·卡潘, E·J·埃羅, J·茨瓦特斯, C·P·A·菲瑟斯 申請(qǐng)人:Skf 股份公司