轴承单元的制作方法

本发明涉及一种根据专利方案1的前序部分所述的轴承单元。

背景技术：

1、在许多应用领域中，诸如在汽车工业中，期望将组成部件(components)设计得尽可能轻从而节省能量和/或燃料。为此原因，通常一起使用由不同材料构成并因此也具有不同的热膨胀系数的组成部件。将两个组成部件彼此连接的常用连接技术是两个组成部件被压在一起的所谓的压配(/压配合)(press fit)。然而，如果两个互连的组成部件具有不同的热膨胀系数，例如，在高操作(/工作)(operating)温度下，具有较高热膨胀系数的组成部件(component)比具有较低热膨胀系数的组成部件膨胀程度大。反之，在较低操作(/工作)(operating)温度下，具有较高热膨胀系数的组成部件比具有较低热膨胀系数的组成部件收缩程度大。这种效应导致压配合的重叠随着温度升高或增加而减小，并且另一方面随着温度减小或下降而减小。

2、例如，在车轮轴承组件具有轻金属毂以及压入轻金属毂中的具有由钢制成的轴承圈的轴承单元的情况下，在高操作(/工作)温度下，轻金属毂可能膨胀太多，使得轴承单元在毂中旋转。为了确保在高操作温度下轴承单元在毂中的足够牢固的压配(/压配合)，因此必须在毂与轴承单元之间选择相对高的重叠(overlap)，然而，在低操作温度下，该重叠可能变得极端使得毂中的周向载荷达到或超过材料极限，如此可能导致破裂。即使轻金属毂没有破裂，毂的高度收缩也可能会导致轴承单元受到高摩擦甚至卡住(jam)。为此原因，因为在重叠的情况下，整个范围不能被无风险地覆盖，所以上方边界和/或下方边界中的操作温度范围受到限制。

技术实现思路

1、因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的轴承单元，该轴承单元可以在整个温度范围通过压配(/压配合)固定(secure)在具有与轴承单元不同的热膨胀系数的另一个组成部件中。

2、该目的通过根据专利方案1所述的轴承单元来实现。

3、在下文中，提出了一种轴承单元，所述轴承单元包括至少一个第一圈和至少一个第二圈，其中所述至少一个第一圈和所述至少一个第二圈能够绕着旋转轴线相对于彼此旋转并且在它们之间限定轴承内部。特别是，第一圈可以是旋转圈，并且第二圈可以是静止圈。然而，还可以想到，第一圈是静止圈，并且第二圈是旋转圈。所述组成部件也可以是较大装置的一部分。例如，所述组成部件可以是毂、轴等。第一圈被设计为通过压配(/压配合)(press fit)附接到组成部件，其中所述组成部件由具有第一热膨胀系数的第一材料形成。此外，所述至少一个圈由具有不同于所述第一热膨胀系数的第二热膨胀系数的第二材料形成。所述第二热膨胀系数优选低于所述第一热膨胀系数。

4、为了在整个操作(/工作)温度范围、通过(压配)(/压配合)将轴承单元可靠地固定在所述组成部件中，所述至少一个圈在面向所述轴承内部的一侧设置有插入元件，所述插入元件由具有第三热膨胀系数的第三材料形成。这里，第三热膨胀系数基本上至少与所述第一热膨胀系数一样高。

5、在下文中，表述“第三热膨胀系数基本上至少与所述第一热膨胀系数一样高”应理解为是指所述第三热膨胀系数比所述第一热膨胀系数低最多30％，优选地最多20％，更优选地最多10％。换句话说，所述第三热膨胀系数可以具有与所述第一热膨胀系数的值的至少70％、优选地至少80％、甚至更优选地至少90％对应的值。

6、所述第三热膨胀系数优选地可以基本上等于所述第一热膨胀系数。在下文中，术语“基本上相等的热膨胀系数”应理解为是指所述第一热膨胀系数和所述第三热膨胀系数彼此相差不超过30％，优选地不超过20％，更优选地不超过10％。

7、由于所述至少一个插入元件具有基本上至少与所述组成部件的热膨胀系数一样高的热膨胀系数，因此所述至少一个插入元件在高操作(/工作)温度下与所述组成部件一起膨胀，或者在低操作温度下与所述组成部件一起收缩。换句话说，在高操作温度下，所述至少一个插入元件比所述至少一个第一圈膨胀程度大，使得所述至少一个插入元件使所述至少一个第一圈变形。因此，即使当由于高操作温度，所述组成部件比所述至少一个第一圈膨胀程度大时，也可以保证所述轴承单元在所述组成部件中的牢固的配合。在低操作温度的情况下，所述至少一个插入元件与所述组成部件一起收缩，使得所述至少一个插入元件引起的所述至少一个第一圈的变形随着温度变低而减小。这使得能够避免所述第一组成部件的故障和/或轴承功能的阻塞或中断(disrupting)。

8、根据另一实施方式，所述至少一个插入元件布置在所述至少一个第一圈在径向方向上的材料厚度尽可能小的区域中。例如，所述至少一个插入元件可以布置在所述至少一个第一圈中的凹部和/或槽中。这具有以下优点：所述插入元件可以更容易地使所述至少一个第一圈变形，从而固定(secure)所述至少一个第一圈在所述组成部件中的位置。所述至少一个第一圈优选地在所述至少一个插入元件的所述区域中在径向方向上具有较小的材料厚度。例如，所述至少一个第一圈的面向所述轴承内部的一侧可以设置有凹部，所述至少一个插入元件插入所述凹部中。所述至少一个插入元件优选地利用压配(/压配合)插入到所述至少一个凹部中。

9、此外，所述轴承单元可以是滚动轴承单元，所述滚动轴承单元包括至少一个第一列滚动元件和第二列滚动元件，其中所述至少一个插入元件在轴向方向上设置在两个滚动元件列之间的中间位置。这具有以下优点：所述插入元件可以布置在所述轴承内部中通常存在空闲区域(/自由区域)(free area)的区域中，使得所述插入元件也可以集成到已经现有的滚动轴承设计中。此外，由于所述至少一个插入元件在所述轴承单元中的中心配置，可以确保所述轴承单元在所述组成部件中的尽可能牢固的配合。所述滚动体特别可以是圆锥滚子、圆柱滚子(/圆柱形滚子)和/或球。

10、作为另一种选择或另外地，所述至少一个插入元件可以布置在所述轴承单元的轴向外侧。特别地，所述至少一个插入元件可以布置在所述至少一个第一圈的肩部上。例如，所述至少一个插入元件可以设置在密封单元通常被插入的区域中。所述轴承单元优选地可以包括多于一个插入元件。例如，所述轴承单元可以设置有第一插入元件和第二插入元件，其中所述第一插入元件布置在所述轴承单元的第一轴向外侧，并且所述第二插入元件布置在与所述第一轴向外侧相对的第二轴向外侧。这使得能够确保在高操作(/工作)温度下将所述轴承单元特别良好地固定在所述组成部件中。此外，第三插入元件也可以设置在所述轴承单元的中心。因此，所述至少一个第一圈可以在三个区域中局部地变形，使得所述轴承单元可以固定在所述组成部件中。

11、根据另一实施方式，所述第一轴承圈是具有第一部件和第二部件的两件式圈(two-part ring)，其中，所述至少一个插入元件布置在所述第一部件和所述第二部件彼此抵接的区域中。对于两件式圈，有利地，插入元件可以被装配的凹部通常已经设置在两个圈部件彼此抵接的区域中。

12、此外，所述插入元件在径向方向上的材料厚度与所述至少一个第一圈的壁厚度的比可以取决于所述插入元件在所述轴承内部中的定位。例如，在插入元件在轴向方向上布置在所述轴承单元的中心中的凹部中的情况下，所述外圈的壁厚度与所述插入元件在径向方向上的材料厚度之间的比可以在1比1和1比8之间。如果所述插入元件布置在所述轴承单元的轴向边缘上，则所述外圈在径向方向上的材料厚度与所述插入元件在径向方向上的材料厚度之间的壁厚度比可以在1比1和1比4之间。然而，如果所述插入元件布置在轴承单元的中心，然而其中不设置凹部，例如可以是单件式圈(one-part ring)的情况，则所述外圈在径向方向上的材料厚度与所述插入元件在径向方向上的材料厚度之间的壁厚度比可以在1比0.2和1比2之间。

13、第一材料和第三材料优选彼此相同。例如，所述组成部件和所述至少一个插入元件可以由相同的铸模材料(/铸造化合物)(casting compound)和/或由相同的铸件(casting)成形。此外，所述第一材料和所述第三材料可以各自是轻金属，诸如以铝、铝合金和/或镁合金为例，并且所述第二材料可以是钢，诸如以轴承钢为例。

14、根据另一实施方式，所述组成部件是车轮轴承组件的毂。特别是，所述车轮轴承组件可以用于机动车辆，诸如，以卡车为例。

15、根据本发明的另一方面，提出了一种车轮轴承组件(wheel bearing assembly)，所述车轮轴承组件包括能够连接到车轮的毂并且包括上述轴承单元，所述轴承单元利用压配(/压配合)(press fit)插入所述毂中。

16、在说明书、附图和权利要求中指定了进一步的优点和有利的实施方式。这里，特别地，在说明书和附图中指定的特征的组合仅仅是示例性的，使得特征也可以单独存在或以其他方式被组合。

17、在下文中，使用附图中描绘的示例性实施方式更详细地描述本发明。这里，示例性实施方式和示例性实施方式中所示的组合仅仅是示例性的，并不旨在限定本发明的范围。该范围仅由权利要求限定。