本發(fā)明涉及一種軸承組合單元(Lageranordnung)，其包括用于安裝至少一個(gè)軸承的軸承座該軸承座包括用于軸承的軸承圈的插口(Aufnahme)。此外，本發(fā)明涉及一種制造此類(lèi)軸承組合單元的方法。

背景技術(shù)：

上述類(lèi)型的軸承組合單元在EP 1 744 071 A2中有所描述。此處假設(shè)要將軸承置于相對(duì)軸承座而言正確的位置。出于這一目的，要在鋼制的軸承圈和同樣由鋼或鋼板制成的軸承座之間注入塑性材料；該塑性材料確保了精確的相對(duì)位置。

通常來(lái)說(shuō)，還可假設(shè)軸承座完全由塑料制成。可供選擇地，能夠考慮使用熱固性塑料或熱塑性塑料。

正如已經(jīng)公知的，熱塑性塑料是能夠在特定溫度范圍內(nèi)發(fā)生熱塑性形變的塑料。該過(guò)程是可逆的。熱塑性塑料與熱固性塑料的差別在于如下方面。即，熱固性塑料是在其硬化后就不能再發(fā)生形變的塑料。熱固性塑料是通過(guò)化學(xué)價(jià)鍵連接來(lái)三維交聯(lián)的硬質(zhì)聚合物材料。

因此，熱固性塑料不具有加熱范圍，也就是說(shuō)即使隨著溫度升高此類(lèi)材料仍會(huì)保持其剛性(Festigkeit)并且具有低的熱膨脹，這使得該材料具有高的形狀穩(wěn)定性。相反，熱塑性塑料會(huì)隨著加熱而失去其剛性；由此導(dǎo)致在技術(shù)上不期望出現(xiàn)的尺寸改變。

因此，由熱塑性塑料制造軸承座或軸承覆蓋物所帶來(lái)的問(wèn)題在于：在加熱時(shí)由于溫度敏感性或喪失剛性所帶來(lái)的缺點(diǎn)，以及尺寸改變所帶來(lái)的缺點(diǎn)。然而，由熱固性塑料所制成的軸承座或軸承覆蓋物在注塑完成后——例如為了提供軸承座——必須不利地進(jìn)行機(jī)械再加工，為此目的需要進(jìn)行精密的車(chē)削或研磨處理。作為一種選擇，作為軸承座的鋼圈能夠被注塑或二次注塑(umspritzt)，然而其進(jìn)而必須被部分再加工。對(duì)于這兩種變體，軸承的外圈必須直接安裝在熱固性塑料的覆蓋物中，或者(例如使用緊配合方式)安裝在所述鋼圈中。此外，還需要部分地(例如通過(guò)止動(dòng)環(huán))實(shí)現(xiàn)另一種對(duì)滾動(dòng)軸承的外圈的軸向緊固。

在原則上，對(duì)于由熱固性塑料的軸承座或覆蓋物的注塑制造而言，需要比熱塑性注塑更高的溫度和更長(zhǎng)的停留時(shí)間(Verweilzeit)。如果滾動(dòng)軸承要直接使用熱固性塑料來(lái)二次注塑，則可能因此發(fā)生在軸承的滾動(dòng)軸承圈中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性改變的風(fēng)險(xiǎn)，并因此使得軸承性能明顯惡化。

因此，這兩種解決方案——也就是使用熱塑性塑料和熱固性塑料作為軸承座或覆蓋構(gòu)件的基礎(chǔ)材料——具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種上述類(lèi)型的軸承組合單元以及與其制造相關(guān)的方法，其中能夠避免相應(yīng)的缺點(diǎn)并且結(jié)合優(yōu)點(diǎn)。因此，應(yīng)當(dāng)在軸承座與軸承之間提供尺寸盡可能穩(wěn)定的連接，但其中要排除對(duì)軸承的破壞。

本發(fā)明的目標(biāo)的解決方案的特征在于，軸承座由熱固性塑料制成，或者包含至少一種熱固性塑料，其中，在軸承的軸承座與軸承圈之間的連接——所述軸承圈位于插口內(nèi)——至少部分地通過(guò)至少一個(gè)由熱塑性塑料制成的成型件產(chǎn)生。

此處，用于形成成型件的熱塑性塑料優(yōu)選被注入至少一個(gè)自由空間，特別是環(huán)形間隙中，所述自由空間存在于所述插口的內(nèi)圓周與所述軸承的軸承圈的外圓周之間。所述自由空間也能夠是用熱塑性材料填充的軸向間隙。

此處，成型件優(yōu)選至少在一個(gè)軸向端部區(qū)域中形成徑向凸出部，該徑向凸出部在徑向上超出所述軸承座和/或所述軸承的軸承圈。由此能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)咬邊的軸向固定。成型件優(yōu)選分別在兩個(gè)軸向端部區(qū)域中形成徑向凸出部，這些徑向凸出部在徑向上超出所述軸承座和/或所述軸承的軸承圈。

軸承座可包括：至少一個(gè)通孔，其用于讓固定裝置，特別是螺釘穿過(guò)；并且/或者，至少一個(gè)盲孔(21)，其用于讓固定裝置插入。此外，使用螺栓的固定同樣也是有可能的。

成型件的軸向延伸長(zhǎng)度優(yōu)選在所述軸承的軸承圈的軸向延伸長(zhǎng)度的20％與500％之間。因此，成型件能夠在軸向上被設(shè)置為僅相對(duì)較短的橋接件，或者，軸承圈還可能實(shí)質(zhì)上是軸向突出的。軸承座優(yōu)選在軸向上不比軸承寬，并且最多是正好與所述軸承一樣寬。

可為由熱塑性材料制成的成型件的徑向延伸長(zhǎng)度定義非常有利的最小值和最大值。

作為一種優(yōu)選方案，在所述軸承座的插口與所述軸承的軸承圈之間的區(qū)域內(nèi)，所述成型件的最大徑向延伸長(zhǎng)度s_1max(以毫米計(jì))的結(jié)果為：

s_1max＝1.7613·ln(D₀)-1.8079 3mm<D₀<50mm

并且

s_1max＝1.0811·ln(D₀)+0.8021 D₀≥50mm

D₀為軸承外徑，單位mm。

然而，作為一種優(yōu)選方案，在所述軸承座的插口與所述軸承的軸承圈之間的區(qū)域內(nèi)，所述成型件的最小徑向延伸長(zhǎng)度為0.1mm。

因此，成型件的前述徑向延伸長(zhǎng)度落在所述最大值與最小值之間，至于最大值，是根據(jù)軸承外徑得出的。最大值的確定的基礎(chǔ)是上述對(duì)數(shù)函數(shù)。由此，按照非常有利方式得到一種在連接強(qiáng)度與熱塑性材料形式的(形成成型件的)材料的使用之間的最佳折衷。

所推薦的軸承組合單元的各種設(shè)計(jì)方案已特別得到了驗(yàn)證：

一種可能性在于，軸承座在軸向端部區(qū)域中徑向向內(nèi)超出所述軸承的軸承圈，從而使得所述軸承的軸承圈配有在軸承座內(nèi)的軸向咬邊。因此，已證明優(yōu)選的是，所述成型件在所述軸承座的徑向向內(nèi)超出區(qū)域與所述軸承的軸承圈之間的軸向間隙中延伸。

此外，軸承的軸承圈可包括圓周凹槽，在所述圓周凹槽中插入止動(dòng)環(huán)，止動(dòng)環(huán)在徑向上延伸到位于軸承座中的凹槽內(nèi)，并且在所述凹槽中通過(guò)所述成型件的材料覆蓋。

另一可選方案設(shè)想的是，所述軸承的軸承圈包括在軸向端部區(qū)域中徑向向外延伸的法蘭。在這種情況下，成型件可在所述法蘭與軸承座之間的軸向間隙內(nèi)延伸。所述法蘭與軸承座的端部?jī)?yōu)選在軸向上是平齊的。

還可設(shè)想的是，所述軸承的軸承圈在徑向上延伸到所述軸承座中的槽形凹陷部分內(nèi)，從而使得所述軸承的軸承圈配有在所述軸承座中的雙側(cè)軸向咬邊，并且所述軸承座(為了實(shí)現(xiàn)可安裝性這一目的)由至少兩個(gè)部件組成，所述至少兩個(gè)部件在軸向上合到一起并共同形成所述槽形凹陷部分。

所述軸承的軸承圈還可包括徑向向外延伸的法蘭部分，該法蘭部分延伸到所述軸承座中的槽形凹陷部分內(nèi)，從而使得所述法蘭部分配有在所述軸承座中的雙側(cè)軸向咬邊，并且所述軸承座由至少兩個(gè)部件組成，所述至少兩個(gè)部件在軸向上合到一起并共同形成所述槽形凹陷部分。

軸承優(yōu)選為滾動(dòng)軸承。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用，軸承座形成封閉的外殼形式的機(jī)械構(gòu)件的部件，所述封閉的外殼形式的機(jī)械構(gòu)件特別是電機(jī)、風(fēng)扇或變速器。

根據(jù)本發(fā)明，用于制造上述類(lèi)型的軸承組合單元的方法包括以下步驟：

a)將所述軸承的軸承圈置于所述軸承座的插口中；

b)將所述軸承的軸承圈相對(duì)于所述軸承座精確對(duì)齊到期望的相對(duì)終點(diǎn)位置；

c)將熔融狀態(tài)的熱塑性塑料注入到在所述插口的內(nèi)圓周與所述軸承的軸承圈的外圓周之間的至少一個(gè)殘留的自由空間，特別是環(huán)形間隙中，以便生成所述成型件；

d)令所述成型件的材料固化。

關(guān)于這一方面，本發(fā)明提出了一種用于軸承座——特別是用于機(jī)械組合單元的塑料覆蓋物——的混合單元(hybride Einheit)，其中以有針對(duì)性的方式組合使用熱固性塑料和熱塑性塑料。

此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案還可設(shè)想的是，已經(jīng)制成的熱固性覆蓋物或是熱固性軸承座和滾動(dòng)軸承使用注入熱塑性塑料的方法來(lái)彼此連接。

熱塑性塑料連接的截面應(yīng)當(dāng)相對(duì)于熱固性覆蓋物的截面被保持為盡可能小。由此盡可能減少了熱塑性塑料的上述缺點(diǎn)。

由于熱固性覆蓋物與熱塑性層的最佳截面比率，因此相比于其覆蓋物僅由熱塑性材料制成的單元而言，混合塑料覆蓋單元保持非常好的形狀穩(wěn)定性，并且具有明顯更好的強(qiáng)度特性。

有利的是，不再需要對(duì)在殼體覆蓋物中的孔座(Bohrungssitz)進(jìn)行機(jī)械再加工；熱固性注塑的容差就足夠了。

在用于熱塑性塑料的注塑的工具中，軸承的良好固定和熱固性塑料的軸承座或軸承覆蓋物的良好固定使得有可能實(shí)現(xiàn)軸承與熱固性塑料的覆蓋物或熱塑性塑料的軸承座的非常精確的同軸對(duì)準(zhǔn)。

熱固性材料還可包含有纖維和/或加強(qiáng)材料。此處還可考慮使用金屬板加強(qiáng)材料和類(lèi)似材料。因此在任何情況下，軸承座至少部分由熱固性材料制成。

還可設(shè)想分段式的解決方案，根據(jù)該解決方案將多個(gè)由熱塑性材料制成的成型件在圓周上設(shè)置到軸承與熱固性塑料的軸承座之間。

除了由熱塑性塑料組成的材料之外，還可設(shè)想的是，也使用其它的構(gòu)件來(lái)產(chǎn)生在軸承與熱固性塑料的軸承座之間的連接。

因此，相比于使用現(xiàn)有解決方案的情況，有利地實(shí)現(xiàn)了一種低噪聲和震動(dòng)的改進(jìn)方案。軸承座或覆蓋單元的混合設(shè)計(jì)還可有利地用于對(duì)軸承的電流絕緣。因此，關(guān)于該特性的特定感興趣應(yīng)用領(lǐng)域是電動(dòng)性的電機(jī)。

附圖說(shuō)明

在附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。

圖1顯示了保持軸承的軸承座的正視圖；

圖2顯示了根據(jù)圖1的截面A-B；

圖3顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第一個(gè)可供選擇的解決方案；

圖4顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第二個(gè)可供選擇的解決方案；

圖5顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第三個(gè)可供選擇的解決方案；

圖6顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第四個(gè)可供選擇的解決方案；

圖7顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第五個(gè)可供選擇的解決方案；

圖8顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第六個(gè)可供選擇的解決方案；

圖9顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第七個(gè)可供選擇的解決方案；

圖10顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第八個(gè)可供選擇的解決方案；以及

圖11顯示了如圖2所示實(shí)施方式的第九個(gè)可供選擇的解決方案。

具體實(shí)施方式

在圖1和2中可看到軸承組合單元1，該軸承組合單元1在本例中形成了電機(jī)的覆蓋構(gòu)件。軸承組合單元1包括承載了滾動(dòng)軸承3的軸承座2。一個(gè)未顯示的軸通過(guò)該軸承3來(lái)支撐。

軸承座2由熱固性塑料制成，并且被設(shè)計(jì)為基本上呈環(huán)形。在徑向靠?jī)?nèi)的端部區(qū)域中，軸承座2包括圓柱形插口4，在該圓柱形插口4中插入軸承3并且特別是插入該軸承3的外圈，在將軸承3插入插口4之后，出現(xiàn)環(huán)形間隙。

上述環(huán)形間隙由熱塑性材料填充，該熱塑性材料通過(guò)注塑過(guò)程引入。由熱塑性材料形成成型件5，該成型件5產(chǎn)生了在軸承3的軸承外圈與軸承座2之間的連接。

正如能夠在圖2中看到的，其中成型件5由熱塑性塑料來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使得徑向凸出部6、7、8和9出現(xiàn)在成型件5的兩個(gè)軸向端部區(qū)域中，所述徑向凸出部6、7、8和9每個(gè)都形成在軸向a上的咬邊(Hinterschnitt)并由此確保軸承外圈在軸向上相對(duì)于軸承座2被不可改變位置地固定。此處，凸出部6、7、8和9呈環(huán)形地繞整個(gè)圓周延伸。

為了將軸承座2或覆蓋物固定到(未顯示的)機(jī)械構(gòu)件上，在軸承座2中設(shè)置通孔10，這些通孔被設(shè)置成用于讓固定螺釘(Befestigungsschraube)穿過(guò)。

由熱塑性材料制成的成型件5的尺寸小于由熱固性材料制成的軸承座2的尺寸。這是根據(jù)(在一方面)被引入的成型件5的徑向延伸長(zhǎng)度s₁和(另一方面)軸承座2的徑向延伸長(zhǎng)度s₂得出的。延伸長(zhǎng)度s₁例如至多為延伸長(zhǎng)度s₂的15％。在上述的示例性實(shí)施方式中是設(shè)想軸承座2具有圓形的外圓周。如果不呈圓形，則所述百分比和所述軸承座2的圓周與軸承的旋轉(zhuǎn)軸相距的相應(yīng)最大或最小距離相關(guān)。

如圖2所示解決方案的備選方案在圖3至10中顯示。

在圖3中，設(shè)想成型件5具有基本上為中空?qǐng)A柱的形狀。然而，在軸承3外圈的中間區(qū)域引入凹槽11。采取這種方式的結(jié)果是，通過(guò)注塑成型件5的熱塑性材料，該熱塑性材料形成了在軸向a上的咬邊，從而使得在軸承座2與軸承3之間產(chǎn)生過(guò)盈配合(formschlüssig)的軸向連接，然而——與圖2不同——成型件5的軸向端部區(qū)域(作為一種選擇)與軸承3的外圈或與軸承座2平齊。

當(dāng)然，這樣一個(gè)凹槽11通常還可能位于軸承座2中；則在軸承座2與成型件5之間除了材料粘合(Stoffschluss)之外還可能存在軸向上的過(guò)盈配合。

也可設(shè)想與之相反的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)該相反的設(shè)計(jì)方案，軸承3的外圈(也可能是軸承圈2)包括在軸向的中間區(qū)域內(nèi)的徑向突起，成型件5的材料就覆蓋在該徑向突起上。

正如能夠在圖3中看到的，成型件5不在軸向上突出到軸承3的外圈的側(cè)面或軸承座2的側(cè)面以外。因此，該突起為零，或者成型件5相對(duì)于軸承圈或軸承座在軸向上甚至是凹陷的。

此處，凹槽11或相應(yīng)的徑向凸出部的形狀能夠以任意方式來(lái)設(shè)計(jì)：例如槽形、杏仁形、階梯形、或者傾斜的突起或凹陷部分。這些設(shè)計(jì)方案能夠單獨(dú)在軸承外圈上、或者單獨(dú)在軸承座上、或者在這兩者上實(shí)現(xiàn)。

圖4顯示了另一種解決方案。此處，在與成型件5的接觸區(qū)域中，軸承座2在徑向部分(Radialschnitt)中配有T形結(jié)構(gòu)。結(jié)果是在成型件5的注塑之后，在軸承座2與成型件5之間實(shí)現(xiàn)了材料粘合的且過(guò)盈配合的連接。當(dāng)然，通常還可設(shè)想將這樣一種連接用于在軸承3的外圈與成型件5之間的連接。

從圖5中，可得出另一種具有不同設(shè)計(jì)的、在軸承3的外圈與軸承座2之間的連接。

此處，軸承座包括若干個(gè)在徑向上延伸的開(kāi)口12(例如孔)，熔融的成型件5的材料能夠在在注塑期間流過(guò)這些開(kāi)口；這些材料均勻地流入在軸承3的外圈與軸承座2之間的環(huán)形間隙。

在左右兩個(gè)軸向端部區(qū)域中，成型件5的材料流到一起并按照與圖2所示類(lèi)似的方式(見(jiàn)圖2中附圖標(biāo)記6、7、8和9的表示)形成了所示的徑向凸出部。

因此，(例如被設(shè)置為對(duì)穿開(kāi)口(Durchbruch)或孔的)開(kāi)口允許熱塑性材料在成型件5注塑期間從一個(gè)端側(cè)(例如從澆注側(cè))流到另一個(gè)端側(cè)。因此，能夠借助于熱塑性塑料的注塑實(shí)現(xiàn)得到改善的材料分布；此外在熱固性塑料與熱塑性塑料之間產(chǎn)生得到改善的過(guò)盈配合。

在軸承3的外圈與軸承座2之間實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)固的連接。

圖6至10顯示了所提出的解決方案的其它變體形式。

在圖6中設(shè)想的是，軸承座2在一個(gè)(即左側(cè)的)軸向端部區(qū)域中徑向向內(nèi)延伸超過(guò)軸承3的外圈。因此，軸承3的軸承外圈配有在軸承座2中的軸向咬邊。在這種情況下，成型件5在軸承座2的徑向向內(nèi)延伸的區(qū)域與軸承3的軸承圈之間的間隙13內(nèi)延伸。

根據(jù)圖7設(shè)想的是，軸承3的外圈包括圓周凹槽14。止動(dòng)環(huán)15被插入該圓周凹槽14。在安裝狀態(tài)下，圓周凹槽14所達(dá)到的位置比止動(dòng)環(huán)15更深，從而實(shí)現(xiàn)了可安裝性(止動(dòng)環(huán)在一圓周點(diǎn)處切斷并壓到一起，并且被保持在一起直至達(dá)到圓周凹槽14的底部為止，以便能夠?qū)⑤S承3在軸向上推入軸承座2中)。在安裝狀態(tài)下——如圖7中所示——止動(dòng)環(huán)15徑向延伸到軸承座2中的凹槽16內(nèi)。成型件5的材料已被注塑到該位置中，從而使得這些材料覆蓋所述止動(dòng)環(huán)。

在根據(jù)圖8的解決方案中設(shè)想的是，軸承3的軸承圈包括在軸向端部區(qū)域(即在右側(cè)軸向端部區(qū)域)中徑向向外延伸的法蘭17。在這種情況下，通過(guò)注塑生成的熱塑性成型件5延伸到在法蘭17與軸承座2之間的軸向間隙18中。在該示例性實(shí)施方式中，法蘭17和軸承座2的端部軸向平齊。

正如能夠在根據(jù)圖9和圖10所示的示例性實(shí)施方式中看到的，軸承座2也能夠被設(shè)置成兩件式的(或多件式的)。該軸承座2由部件2’和2”組成，這兩個(gè)部件在軸向上合到一起并連接。由于在這兩個(gè)部件2’、2”中相應(yīng)設(shè)置的凹陷部分，軸承座2在其內(nèi)部形成槽形凹陷部分19，所述槽形凹陷部分19用于容納軸承外圈或軸承外圈的一部分，使得此處存在軸承座2的雙側(cè)軸向咬邊，由此實(shí)現(xiàn)軸承3相對(duì)于軸承座2的軸向固定。

在根據(jù)圖9的設(shè)計(jì)方案中設(shè)想的是，軸承3的外圈徑向延伸到軸承座2內(nèi)的所述槽形凹陷部分19中，從而使得出現(xiàn)上述的雙側(cè)軸向咬邊。

同時(shí)，根據(jù)圖10設(shè)想的是，軸承3的外圈具有徑向向外延伸的法蘭部分20。該法蘭部分20延伸到軸承座內(nèi)的槽形凹陷部分19中。進(jìn)而由此出現(xiàn)雙側(cè)軸向咬邊。在法蘭部分20被置于軸承座2的兩個(gè)相互接觸的部件2’、2”中之后，該法蘭部分20通過(guò)被注塑的成型件5固定到軸承座2中。

最后，根據(jù)附圖11的實(shí)施方式代表了一種可供選擇的或額外的解決方案，即此處不設(shè)置通孔10，而是盲孔21。盲孔21允許旋入螺釘，以便將軸承座2附著到一固定設(shè)備上。一般來(lái)說(shuō)，盲孔21能夠被直接引入軸承座2的材料中，并且在該盲孔中切出螺紋。然而，根據(jù)所示示例性實(shí)施方式，優(yōu)選在注塑軸承座2期間將插入構(gòu)件22引入到注塑模中，從而使得插入構(gòu)件22完全由軸承座的材料所包圍并因此在軸承座22中固定就位。

正如在根據(jù)圖11的示例性實(shí)施方式中可識(shí)別出的，為上述目的，在一軸向端部區(qū)域中，插入構(gòu)件22可包括法蘭類(lèi)型的擴(kuò)展部分(Verbreiterung)，該擴(kuò)展部分確保了插入構(gòu)件22被穩(wěn)固地固定在軸承座2中。借助于軸承座2的固定，可隨后將螺釘旋入插入構(gòu)件22的螺紋23中。

當(dāng)然，通孔10和盲孔21也能夠組合使用。

附圖標(biāo)記列表

1 軸承組合單元

2 由熱固性塑料制成的軸承座

2’ 軸承座的部件

2” 軸承座的部件

3 軸承

4 插口

5 由熱塑性塑料制成的成型件

6 徑向凸出部

7 徑向凸出部

8 徑向凸出部

9 徑向凸出部

10 通孔

11 凹槽

12 開(kāi)口

13 軸向間隙

14 圓周凹槽

15 止動(dòng)環(huán)

16 軸承座中的凹槽

17 法蘭

18 軸向間隙

19 軸承座中的槽形凹陷部分

20 法蘭部分

21 盲孔

22 插入構(gòu)件

23 螺紋

a 軸向

r 徑向

s₁ 成型件的徑向延伸長(zhǎng)度

s_1min 成型件的最小徑向延伸長(zhǎng)度

s_1max 成型件的最大徑向延伸長(zhǎng)度

s₂ 軸承座的徑向延伸長(zhǎng)度

D₀ 軸承外徑