轴承组件和用于制造轴承组件的方法与流程

1.本发明涉及一种根据专利权利要求1的具有轴承承载件和由该轴承承载件承载的轴承单元的轴承组件(bearing assembly)。此外，本发明涉及一种根据专利权利要求8的用于在制造这种轴承组件期间固定固定轴承圈的固定装置，以及一种根据专利权利要求10的用于制造轴承组件的方法。


背景技术：

2.滚动轴承可以用于相对于固定组成部件(/静止组成部件)(stationary components)支撑旋转组成部件(rotating components)，例如用作用于将旋转轴支撑在壳体中的非定位或定位轴承。这里，轴承圈连接到旋转组成部件和固定组成部件，例如壳体(/座)(housing)和轴，使得该连接在应用的所有操作状态和环境条件下尽可能恒定地保持不变。为了将固定轴承圈附接到固定组成部件，可以使用通过对相对应的轴承圈进行包覆成型(overmolding)而制成的轴承承载件。然后通过轴承承载件(bearing carrier)将轴承单元附接到固定组成部件。
3.轴承圈本身通常例如通过精磨被高精度地制造，并且相对应地具有高精度制造的接触表面。然而，如果固定轴承圈现在被包覆成型有轴承承载件，则这导致不再实现先前的精度。如果现在将包覆成型有轴承承载件的轴承单元安装(例如压入)在固定组成部件的相对应的配对轮廓上，则固定组成部件相对于轴承组件的位置精度明显比固定轴承圈(/静止轴承圈)和固定组成部件(/静止组成部件)具有原始高精度接触表面的情况差。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的在于提供一种轴承组件，尽管有包覆成型的轴承承载件，但该轴承组件也允许轴承组件相对于固定组成部件(/静止组成部件)的精确定位。
5.该目的通过根据专利技术方案1的轴承组件、根据专利技术方案8的固定装置以及根据专利技术方案10的用于制造轴承组件的方法来实现。
6.所提出的轴承组件包括轴承承载件(bearing carrier)和由所述轴承承载件承载的轴承单元。所述轴承单元被设计为相对于固定组成部件(/静止组成部件)(stationary component)支撑旋转组成部件(rotating component)。所述轴承单元包括第一固定轴承圈(/第一静止轴承圈)和第二可旋转轴承圈，其中，所述可旋转轴承圈能够连接到所述旋转组成部件，并且其中，所述固定轴承圈能够通过所述轴承承载件连接到所述固定组成部件，使得所述固定轴承圈和所述固定组成部件旋转地固定(/在旋转上固定)(rotationally fixed)。
7.固定组成部件例如可以是壳体(/座)(housing)，其中，在这种情况下，固定轴承圈(/静止轴承圈)通常是轴承单元的外轴承圈。旋转组成部件例如可以是轴等。作为另一种选择，固定组成部件可以是轮毂(hub)，其中，在这种情况下，内轴承圈是固定轴承圈(/静止轴承圈)。
8.现在为了实现轴承组件相对于固定组成部件的精确定位和安装，所述轴承承载件包括至少一个缺口，所述至少一个缺口使所述固定轴承圈的至少一个部分暴露。由于固定轴承圈的该暴露部分，轴承圈的高精度制造表面中的一者可用于在固定组成部件上安装时进行对准和接触。与轴承圈的高精度制造表面完全被轴承承载件环绕的(surrounded)先前轴承承载件组件不同，在这里提出的轴承组件中，仍然可以在这种高精度制造表面上接触轴承圈，并且由此还仍然可以对(against)该表面进行对准。
9.此外，轴承承载件的该缺口在轴承组件的制造中、特别是在轴承承载件的制造中具有另外的优点。到目前为止，在轴承承载件的制造期间，总是在没有被包覆成型的轴承圈上对轴承单元进行固定。然而，这具有以下缺点：待包覆成型的轴承圈没有被直接固定，而是仅经由另一轴承圈被间接固定，这进而导致待包覆成型的轴承圈至少在一定边界(/范围)(bounds)内移动。特别地，待包覆成型的轴承圈可以在径向方向、轴向方向和周向方向上移动。这导致在制造轴承承载件中产生公差，并且由此可能导致在轴承组件的最终组装之后在可旋转组成部件与固定组成部件之间(例如在轴与壳体之间)产生间隙(clearance)。
10.如果如先前情况那样在轴承承载件的注射成型(/注塑成型)(injection-molding)过程期间在内圈的孔中固定轴承单元，则在冷却之后，轴承承载件的轴承孔相对于轴承承载件具有高的位置误差(/不精确度)(inaccuracy)。原因是轴承在内圈与外圈之间的技术上不可避免的轴承间隙。例如，在电动马达中，在组装电动马达之后，这使转子轴(被压入内圈孔中)此时也相对于定子具有高的位置误差，因为定子和轴承承载件固定在共同的马达壳体中。这是徒劳无功的(not productive)，特别是在例如电动车辆的快速运转的驱动马达的情况下。
11.在这里提出的轴承组件的情况下，在制造轴承承载件中，待包覆成型的相应轴承圈(在这种情况下是固定轴承圈)通过如下面进一步描述的固定装置(fixed device)固定。由于待包覆成型的轴承圈是固定的，因此由于待包覆成型的轴承圈不存在移动，改善了轴承圈与包覆成型件(即，包覆成型的轴承承载件)之间的位置精度。这进而在最终组装中具有优点，由于对轴承承载件进行更精确的制造，特别是在位置精度方面，使得轴承承载件与固定组成部件之间的公差较小，并且因此在电动马达的情况下在转子轴与定子之间获得高定位精度。
12.此外，固定装置的使用导致在轴承承载件中的缺口，如下面进一步更详细解释的。这些缺口进而产生固定轴承圈(/静止轴承圈)的暴露部分，这提供上述优点。对固定轴承圈的精确制造表面的可用性(/访问)(access)更进一步在电动马达的情况下改善转子轴与定子之间的位置精度。
13.根据一个实施方式，所述轴承承载件包括在周向上分布的多个缺口，优选地，所述轴承承载件包括在周向上均匀地分布的多个缺口。优选的是，提供在周向上分布的至少三个缺口。以这种方式，在将轴承组件安装在固定组成部件中期间，可以在固定轴承圈的这三个缺口或暴露部分处抓持(gripped)轴承组件。至少三个缺口以及由此轴承圈的至少三个暴露部分提供稳定抓持的可能性，因为由此可以有效地防止轴承圈的错位(misalignment)。
14.所述缺口可以被构造为盲孔(即，非贯通开口)和/或被构造为在轴向上连续的孔。
这些缺口具有以下优点：首先，可以通过使用标准的抓持元件来成本有效地实现固定工具(fixing tool)的设计，第二，在具有在轴向上连续的孔的情况下，可以使用抓持元件从轴承承载件的两侧进行抓持，这进而允许在工艺流的设计方面具有较大的灵活性。
15.作为另一种选择，所述轴承承载件的缺口可以被构造为周向台阶(circumferential step)，即，缺口完全在周向上延伸。在这种情况下，用于制造轴承承载件的固定装置以及之后用于将轴承组件安装在固定组成部件上的装置两者均被构造为套筒状并且在周向上环绕固定轴承圈。这种套筒状的、在周向上环绕的固定装置(fixing device)的优点体现在大大降低了在固定期间轴承圈变形的风险。
16.所述轴承承载件可以由塑料制造，优选地，所述轴承承载件被制造为注射成型部件。特别是，所述轴承承载件可以由热塑性塑料或热固性塑料制造。这些材料的组合也是可能的。
17.根据一个实施方式，所述固定轴承圈(/静止轴承圈)的暴露部分设置在所述固定轴承圈的径向表面上，并且所述径向表面接触所述轴承承载件。特别是，径向表面可以是固定轴承圈的外表面。在这种情况下，用于制造轴承承载件的固定装置可以一方面在外表面上接触并保持固定轴承圈，另外将该固定装置固定在轴承圈的端表面上。以这种方式，在制造轴承承载件期间，可以确保固定轴承圈不会在任何方向上错位。在将轴承组件安装在固定组成部件中期间，特别优选的是，暴露部分位于固定轴承圈的外表面上，因为该外表面特别好地适于用作相对于固定组成部件的对准表面。
18.根据另一方面，提出一种固定装置(fixing device)，用于在制造如上所述的轴承组件期间固定(fixing)所述固定轴承圈(/静止轴承圈)。所述固定装置被构造为保持所述固定轴承圈，并且另外被构造为与注射模具(/注塑模具)相互作用，以使被保持的固定轴承圈包覆成型有(overmold with)所述轴承承载件。
19.如上面已经解释的，固定装置固定待包覆成型有轴承承载件的轴承圈。与此相反，到目前为止，先前是已经固定不被包覆成型的轴承圈。由于对待包覆成型的轴承圈的固定，现在可以确保轴承单元相对于轴承承载件具有改善的定位。由于待包覆成型的轴承圈是固定的(fixed)，因此轴承承载件可以相对于该轴承圈被非常精确地制造，这进而造成轴承单元相对于轴承承载件以及轴承组件相对于固定组成部件的高定位精度，以及因此可旋转组成部件相对于固定组成部件的高定位精度。当能够通过固定装置制造的这种轴承组件用于需要转子轴相对于定子的高定位精度的快速运转的驱动马达中时，这是特别有利的。
20.根据一个实施方式，所述固定装置包括固定爪(fixing claws)，所述固定爪被构造为接触所述固定轴承圈的暴露部分(exposed sections)。固定爪一方面用于抓持固定轴承圈，另一方面用于定位和固定(fix)该固定轴承圈。如果现在通过注射成型来成型轴承承载件，则这些固定爪形成于如下部位：在轴承承载件的制造结束之后轴承承载件的缺口形成所在的部位。这些缺口另外具有以下优点：通过这些缺口能够以简单的方式移除固定爪。
21.上面关于轴承组件描述的特征和优点相对应地适用于固定装置，反之亦然。
22.根据另一方面，提出一种用于制造如上所述的轴承组件的方法。所述方法包括以下步骤：固定其上将设置轴承承载件的固定轴承圈，并且对固定的固定轴承圈包覆成型所述轴承承载件。如上面已经解释的，首先通过固定装置来固定所述固定轴承圈，然后绕着固定轴承圈和固定装置布置注射模具。然后在该注射模具中注射轴承承载件的材料，例如塑
料材料，以便形成轴承承载件。在轴承承载件的冷却和硬化之后，然后可以移除注射模具和固定装置。
23.上面关于轴承组件以及固定装置描述的特征和优点相应地适用于该方法，反之亦然。
24.在说明书、附图和权利要求中指明了其他优点和有利的实施方式。这里，特别地，在说明书和附图中指明的特征的组合仅仅是示例性的，使得特征还可以单独存在或以其他方式进行组合。
25.在下文中，使用在附图中描绘的示例性实施方式更详细地描述本发明。这里，示例性实施方式和在示例性实施方式中示出的组合仅仅是示例性的，并且不旨在限定本发明的范围。该范围仅由未决权利要求限定。
附图说明
26.图1示出了具有轴承承载件的轴承组件的立体图；
27.图2示出了图1的轴承组件的立体截面图；以及
28.图3示出了用于制造图1和图2的轴承组件的固定装置的截面图。
29.在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记指定。
30.附图标记列表
31.1轴承组件
32.2轴承承载件
33.4内圈
34.6外圈
35.8滚动元件
36.10接纳部
37.12凸缘
38.14肩部
39.16缺口
40.18暴露部分
41.20固定装置
42.22固定爪
43.24保持元件
44.26注射模具
45.28注射模具
具体实施方式
46.图1示出了具有轴承承载件(bearing carrier)2的轴承组件1，轴承单元布置在轴承承载件2中，轴承单元包括内圈4和外圈6。所描绘的示例性实施方式示出了轴承组件1，轴承组件1例如可以用于将轴支撑在壳体(/座)(housing)中，其中，壳体是固定的(/静止的)(stationary)，轴是旋转的。当然，轴承组件1也可用于其他应用，例如固定螺栓(stationary bolt)和旋转壳体。
47.内圈4被构造为可旋转轴承圈，并且外圈6被构造为固定轴承圈并且连接到轴承承载件2。在轴承圈4、6之间布置有滚动元件8，如特别是在图2中能够看出的。在所描绘的示例性实施方式中，轴承单元被构造为球轴承，但是所有其他类型的滚动轴承(诸如以滚子轴承或滑动轴承为例)也是可能的。
48.为了附接到壳体(未描绘)，轴承承载件2包括接纳部(receptacles)10，在这种情况下为贯通开口(/通孔)，附接部件(例如螺丝)能够被引入到接纳部10中。其他接纳部也是可能的，诸如以螺纹通管(/螺纹通杆)(threaded through-stems)或单独的插入件为例。
49.在所描绘的示例性实施方式中，轴承承载件2包括凸缘(/法兰)(flange)12和肩部14，凸缘12包括接纳部10，轴承单元布置于肩部14的中心。
50.在肩部14的区域中，轴承承载件2包括多个缺口(notches)16。这些缺口16使轴承外圈6的部分18暴露。在将轴承组件1安装到固定组成部件(例如壳体)中期间，可以使用这些部分18，以允许用到(/接近)(access)外圈6的高精度制造表面，并且由此允许轴承组件1相对于固定组成部件的精确对准。
51.在轴承承载件2的制造期间，缺口16或暴露部分18另外具有以下优点：如下面参照图3所描述的，固定装置20可以在这些暴露部分18处抓持并固定轴承外圈6。然后在轴承外圈6上包覆成型轴承承载件2，其中这些部分18保持为空的(/没有轴承承载件)(remaining free)。
52.此刻在下文中参照图3描述用于制造轴承承载件2的固定装置20。固定装置20包括固定爪22以及可选的保持元件24。保持元件24可以用于在轴向方向上固定内圈4和外圈6两者。固定爪22进而在不同部分处接触外圈6的径向外表面，这些不同部件在制造轴承承载件2之后形成暴露部分18。
53.固定爪22能够在多个部位处接触并抓持(grip)轴承外圈6。作为另一种选择，固定爪22还可以形成为套筒并且在周向上完全环绕轴承外圈6。
54.在通过固定装置20固定轴承外圈6之后，可以配置注射模具(injection molds)26、28，然后可以将轴承承载件2的材料引入注射模具26、28中。为此目的，注射模具26、28可以包括供轴承承载件2的塑料材料注射的开口。在轴承承载件2的材料冷却和硬化之后，可以再次移除注射模具26、28和固定装置20两者。这时，轴承承载件2的缺口16位于固定爪22已经接触轴承外圈6的部分处。
55.因此，轴承承载件2的缺口16或轴承外圈6的暴露部分18一方面具有以下优点：它们允许轴承外圈6在轴承承载件2的制造期间被固定爪22接触，并且另一方面具有以下优点：在完成轴承承载件2之后，轴承外圈6的暴露部分18提供对轴承外圈6的高度精确制造表面的可用性(access)，用于将轴承组件1安装在壳体中。
56.由于这里描述的轴承组件，一方面可以实现轴承承载件的精确制造，另一方面提供一种允许在固定组成部件上精确定位的轴承组件。

技术特征：
1.一种轴承组件(1)，具有轴承承载件(2)和由所述轴承承载件(2)承载的轴承单元，所述轴承单元被构造为相对于固定组成部件支撑旋转组成部件并且包括第一固定轴承圈(6)和第二可旋转轴承圈(4)，其中，所述旋转轴承圈(4)能够连接到所述旋转组成部件，并且其中，所述固定轴承圈(6)能够使用所述轴承承载件(2)连接到所述固定组成部件，使得所述固定轴承圈和所述固定组成部件旋转地固定，其特征在于，所述轴承承载件(2)包括至少一个缺口(16)，所述至少一个缺口(16)使所述固定轴承圈(6)在至少一个部分(18)处暴露。2.根据权利要求1所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述轴承承载件(2)包括在周向上分布的多个缺口，优选地，所述轴承承载件(2)包括在周向上均匀地分布的多个缺口。3.根据权利要求1或2所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述至少一个缺口(16)被构造为盲孔和/或在轴向上连续的孔。4.根据权利要求1所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述缺口(16)被构造为周向台阶。5.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述轴承承载件(2)是由塑料制造的，优选地，所述轴承承载件(2)被制造为注射成型部件。6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承组件(1)，其特征在于，所述固定轴承圈(6)的暴露部分(18)设置在所述固定轴承圈(6)的接触所述轴承承载件(2)的径向表面上。7.根据权利要求6所述的轴承组件，其特征在于，所述径向表面是所述固定轴承圈(6)的外表面。8.一种固定装置(20)，用于在制造根据前述权利要求中的任一项所述的轴承组件(1)期间固定所述固定轴承圈(6)，其中，所述固定装置(20)被构造为保持所述固定轴承圈(6)并且与注射模具(26、28)相互作用，以使被保持的固定轴承圈(6)包覆成型有所述轴承承载件(2)。9.根据权利要求8所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置(20)包括固定爪(22)，所述固定爪(22)被构造为与所述固定轴承圈(6)的暴露部分(18)接触。10.一种用于制造根据权利要求1至7中的任一项所述的轴承组件(1)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：-固定其上待设置有轴承承载件(2)的固定轴承圈(6)，并且对固定的固定轴承圈(6)包覆成型所述轴承承载件(2)。

技术总结
公开了一种轴承组件(1)，所述轴承组件(1)具有轴承承载件(2)和由所述轴承承载件(2)承载的轴承单元，所述轴承单元被构造为相对于固定组成部件支撑旋转组成部件并且包括第一固定轴承圈(6)和第二可旋转轴承圈(4)，其中，所述旋转轴承圈(4)能够连接到所述旋转组成部件，并且其中，所述固定轴承圈(6)能够使用所述轴承承载件(2)连接到所述固定组成部件，使得所述固定轴承圈和所述固定组成部件旋转地固定，其中，所述轴承承载件(2)包括至少一个缺口(16)，所述至少一个缺口(16)使所述固定轴承圈(6)在至少一个部分(18)处暴露。(6)在至少一个部分(18)处暴露。(6)在至少一个部分(18)处暴露。


技术研发人员：尤尔根
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/7/26