轴承单元和用于装配轴承单元的方法与流程

本发明涉及一种轴承单元。本发明还涉及一种用于装配轴承单元的方法。

背景技术：

轴承单元使用在多种工业和技术领域中。在此，轴承单元可以用于将进行旋转运动的轴件支承在相对固定的壳体中。例如，在车辆变速箱中，轴承单元可以将各种可旋转的轴件支承在变速箱壳体上。因此，需要在轴件和壳体的相应支承部位实现与滚动轴承的连接或者配合。

轴承单元通常包括滚动轴承和压板。在装配时，滚动轴承的内圈通常被推移到轴件上并且锁止在该轴件上。滚动轴承的外圈通过压板固定在壳体上。在这种情况下，压板与壳体例如通过螺栓相互连接。滚动轴承的外圈可以通过多种方式安装在压板上。

例如在德国专利文献de10355363b4中公开了一种制造轴承单元的方法，轴承单元包括滚动轴承和轴承用压板，其中，在轴承外圈和压板之间构造塑料注塑件，从而在轴向和径向上固定连接外圈和压板。

又例如在德国专利文献de102016207507a1中公开了一种轴承单元，其压板的孔以松配合的方式套在滚动轴承的外圈的外侧。压板孔的内径处构造有在圆周方向上分布的卡爪。装配时，先将压板推入外圈的台阶面，随后使用压装工具压装压板的卡爪，使得卡爪接合到外圈的外周面上的卡槽中，由此完成装配。

然而，例如在固定连接压板和滚动轴承的外圈的方案中，可能会由于在制造单独部件时的相应的公差链，使得当压板和外圈在轴向上和径向上相对固定时，压板难于安装在壳体中，导致废品率升高。又例如在上述构造卡爪的方案中，由于卡爪在安装过程中会发生塑性变形，并且由于卡爪尺寸很小，因此卡爪容易断裂或异常变形。当卡爪断裂后，断裂的小碎片会影响清洁度。若小碎片进入到轴承内部，则会减少轴承的使用寿命。此外，卡爪的断裂还可能会影响压板和轴承的连接，当卡爪异常变形后，卡爪可能会卡固在卡槽里，使得压板和外圈不能沿圆周方向自由转动。另外该方案对热处理稳定性要求高，由于热处理后外圈的椭圆变形等问题，即使卡爪压装后凸起大小一致，也会存在部分位置约束较差，导致压板脱落。由此轴承单元加工成本较高，为了降低脱落率，目前只能对热处理后的台阶面进行车加工，来保证与压板的内径的配合。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种轴承单元，该轴承单元克服上述缺陷，易于装配且成本较低。

上述技术问题通过一种轴承单元解决，该轴承单元具有滚动轴承和用于将滚动轴承安装于机械构件的压板，其中，压板具有孔，其中，孔以松配合方式环绕滚动轴承的外圈；其中，外圈的外周面构造有凸肩部，凸肩部用于沿一轴向方向止挡压板；外圈的外周面还构造有卡槽，并且孔的内径处构造有沿圆周方向分布的开口部，卡槽和开口部共同构成容纳腔，容纳腔内设置有锁止件，锁止件用于沿另一轴向方向止挡压板，其中，容纳腔具有背向凸肩部开口的窗口，窗口的尺寸足够小，使得锁止件能够保持在容纳腔中、即无法从窗口脱落。

在此，滚动轴承可以借助压板安装于机械构件。机械构件尤其是相对固定的构件、例如非旋转的壳体等。轴承单元可以用于将进行旋转运动的部件、尤其轴件支承于机械构件。本发明的方案不限定滚动轴承的类型。本发明的方案也不限定压板的形状。压板优选具有用于与机械构件相连节的结构。附加地，压板还可以具有用于相对机械构件定位的结构。

在一种可能的实施方式中，轴承单元滚动轴承可以用在变速箱中。在这种情况下，机械构件例如是变速箱壳体。变速箱中的传动轴例如可以安装到滚动轴承的内圈中。滚动轴承的外圈通过压板固定在变速箱壳体上。在此，压板例如通过螺栓与变速箱壳体相互连接。

压板可以用于将一个或多于一个滚动轴承安装于相同的机械构件。在这种情况下，压板上用于环绕滚动轴承的孔的个数匹配待安装的滚动轴承的个数。安装于同一压板的滚动轴承可以具有相同或不同的尺寸。安装于同一压板的滚动轴承可以是相同或不同类型的轴承。

在本说明书中，示例性地以具有单个滚动轴承的轴承单元进行说明，因此在本说明书的范围内，除非另有说明，否则术语“圆周方向”、“轴向”和“径向”均指该单个滚动轴承的“圆周方向”、“轴向”和“径向”。在理想情况下，压板的孔与滚动轴承同轴线布置，在此不考虑因其与外圈的松配合而导致的偏差。

压板的孔以松配合方式环绕滚动轴承的外圈，因此在将压板安装于机械构件上时可以沿径向进行微调，有利于提高装配效率。

优选地，外圈的凸肩部构造为环形的凸肩部。备选地，外圈的凸肩部也可以是在圆周方向上分布的多个间隔开的凸肩部。

优选地，外圈的卡槽构造为环形槽。备选地，外圈的卡槽也可以是多个局部地沿圆周方向延伸的卡槽，其中，各个卡槽的位置和压板的各个开口部的位置在圆周方向上相互对应。

压板的开口部如此构造，使得在压板孔的孔缘处，开口部从完成装配时背离凸肩部的轴向端面朝向凸肩部延伸，并且在远离凸肩部的轴向一侧从压板孔的内周面朝径向外侧延伸。由此，当将压板套在轴承的外圈外时，外圈的卡槽和压板的各个开口部形成多个容纳腔，容纳腔背向凸肩部形成连通到容纳腔外的窗口。

优选地，压板构造有至少三个开口部。特别优选地，开口部在压板上沿圆周方向均匀分布。由此，可以形成沿圆周方向均匀分布的多个、优选至少三个容纳腔，布置在容纳腔中的锁止件可以为压板提供均匀的止挡力。

在此，容纳腔应当略大于锁止件，从而锁止件可以容纳在容纳腔内并且可以在容纳腔内滑动和/或滚动。由此，压板可以相对滚动轴承的外圈旋转，因此在将压板安装于机械构件上时可以在圆周方向上进行调整，有利于提高装配效率。在此，压板相对外圈的可旋转角度可以根据外圈的卡槽和压板的开口部沿圆周方向的延伸长度调节。

如此匹配窗口和锁止件的尺寸，使得当压板受热膨胀时，锁止件可从增大的、尤其径向尺寸和/或周向尺寸增大的窗口置入容纳腔，而当压板冷却收缩后，即在轴承单元的常规工作温度情况下，容纳腔的窗口的相应尺寸缩小，锁止件被保持在容纳腔中并且不能从窗口脱落。

有利地，卡槽的槽型匹配锁止件的形状，由此锁止件可以在径向外侧与压板良好配合。备选地或附加地，开口部的内表面的形状匹配锁止件的形状，由此锁止件在径向内侧与外圈良好配合。从而可以通过锁止件稳定地止挡压板。当压板有脱落倾向时，锁止件可以有效阻止压板的脱落且可以保持压板在圆周方向上的旋转能力。

特别有利地，锁止件构造为球体。在此，在轴承单元的常规工作温度情况下，球体的直径大于容纳腔的窗口的径向尺寸和周向尺寸中的至少一者、优选大于窗口的径向尺寸。在这种情况下，卡槽的槽型优选构造为弧形，开口部的内表面优选构造为球面。从而以成本低且可靠性高的方式实现锁止件对压板的轴向和/或径向止挡并且同时保证压板的旋转能力。

特别有利地，锁止件由硬质材料制成、尤其金属制成、尤其钢材制成。优选地，压板也由金属制成。在这种情况下，锁止件不易从容纳腔的窗口脱落，增加了轴承单元的可靠性。

上述技术问题还通过一种用于装配轴承单元的方法解决，该方法包括以下步骤：

a)提供压板，该压板具有孔，孔的内径处构造有沿周向分布的开口部；

b)提供用于滚动轴承的外圈，外圈的外周面构造有凸肩部和卡槽；

c)提供锁止件；

d)移动压板和/或外圈，使得压板孔以松配合方式环绕外圈并且卡槽和开口部共同构成容纳腔，其中，容纳腔具有背向凸肩部的窗口；

e)在所述步骤d)之前、同时或之后加热压板；

f)在压板受热膨胀情况下将锁止件从窗口置入容纳腔；

g)在所述步骤f)之后冷却压板，使得锁止件保持在容纳腔中。

在此，本发明不限定步骤a)、步骤b)和步骤c)的顺序。本发明不限定步骤c)和步骤d)的顺序。

在此优选地，压板通过感应加热工艺加热。

在此优选地，在压板被加热至120～150℃的情况下，将锁止件置入容纳腔。

通过根据本发明的方案，避免了现有轴承单元压装过程中的硬接触，不会产生例如卡爪连接点压装不均匀的现象，也不会对轴承清洁度造成影响。另外，压板的开口部比卡爪更容易加工，由此成本更低。根据本发明的轴承单元安装过程简单，其加热步骤及填充锁止件、尤其球体的步骤可以类似角接触球轴承的装配过程机械化地进行，高效快速，而现有卡爪压装必须人工操作。此外，特别在锁止件构造为球体、尤其钢球的情况下，考虑到压板相对外圈松配合，因此压板相对外圈的旋转可以顺滑进行，不会出现卡滞现象。锁止件与卡槽和开口部形状匹配的设计使得轴向和/或径向止挡稳定可靠，消除了压板脱落的可能性。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是根据一种优选实施方式的轴承单元的立体的局部轴向剖视图，

图2是根据图1的轴承单元的局部轴向剖视图，

图3是根据图1的轴承单元的主视图的局部，以及

图4是根据图1的轴承单元的示意性的装配过程图。

具体实施方式

图1示出了根据一种优选实施方式的轴承单元的立体的局部轴向剖视图。轴承单元包括滚动轴承和压板2。滚动轴承在此设计为球轴承，其具有滚珠4形式的滚动体。压板2用于将滚动轴承的外圈1安装于例如壳体的机械构件。压板2在此具有用于通过螺栓安装到壳体的螺栓孔(参见图4)。

如图1所示，压板2具有孔，该孔以松配合方式环绕滚动轴承的外圈1。外圈1的外周面构造有环形的凸肩部12和环形的卡槽11。压板2的孔的内径处构造有开口部21。在本实施方式中，压板2构造有沿圆周方向均匀分布的三个开口部21(参见图4)。在此，卡槽11和开口部12共同构成容纳腔，容纳腔内容纳有设计为钢球3的锁止件。在此，卡槽11的槽型匹配钢球3的结构，即具有呈弧形的槽型。开口部12的内表面也匹配钢球3的结构，即构造为球面。由此，钢球3分别与压板2和外圈1实现良好的配合。由此，压板2在一个轴向方向上由凸肩部12止挡，在另一个轴向方向由钢球3止挡。钢球3在此还实现径向止挡功能。当压板2有脱落倾向时，钢球3可以阻止压板2的脱落。同时，压板2相对外圈1的旋转可以顺滑进行，不会出现卡滞。

图2示出了根据图1的轴承单元的局部轴向剖视图。图3示出了根据图1的轴承单元的主视图的局部。图4示出了根据图1的轴承单元的示意性的装配过程图。如图2、图3所示，容纳腔具有背向凸肩部12的窗口。

当压板2受热时，例如通过感应加热工艺加热至120～150℃时，开口部21的内表面从图2中由实线所示的轮廓位置膨胀至由虚线所示的轮廓位置。此时，如图3所示的窗口径向尺寸、即窗口高度h增大。钢球3的直径略小于压板2受热时的窗口高度h。因此可以如图4所示地将钢球3从窗口置入容纳腔中。

当压板2冷却至轴承单元的正常工作温度范围中时，开口部21的内表面从图2中由虚线所示的轮廓位置收缩至由实线所示的轮廓位置。此时，如图3所示的窗口径向尺寸、即窗口高度h缩小或者说回复常态。钢球3的直径略大于压板2常态下的窗口高度h，因此钢球3被可靠地保持在容纳腔中，不会从窗口脱落。

通过本实施方式的轴承单元及其装配方法，避免了现有轴承单元压装过程中的硬接触，不会产生例如卡爪连接点压装不均匀现象，也不会对轴承清洁度造成影响。另外，压板上开口部比卡爪更容易加工，由此成本更低。根据本实施方式的轴承单元安装过程简单，其加热步骤及填球步骤可以类似角接触球轴承的装配过程机械化地进行，高效快速。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

1外圈

11卡槽

12凸肩部

2压板

21容纳部

3锁止件；钢球

4滚动体