在部件上或部件内固定轴承环的方法

专利名称：在部件上或部件内固定轴承环的方法
在部件上或部件内固定轴承环的方法本发明涉及一种在部件上或部件内通过粘合连接固定轴承环的方法。在不同情况下，例如当使用长的支承轴时，在组装滚动轴承过程中，自由的可定位性以及轴承在所支承部件上的固定配合是非常重要的。当然，节约实现固定的费用也是要重点考虑的。已知且通常用于固定的方法首先是机械解决方案。在此，使用紧固套通过锥形配合建立摩擦连接。此外，已知一种偏心环，通过这种偏心环可以在轴承和提供支承的部件之间建立固定连接。常常还为此使用螺栓紧固。在此，特别是使用埋头螺钉，朝向轴的径向在连接部件内拧入埋头螺钉，以便将轴承固定在尤其呈轴形的部件上。然而，通过紧固套固定的缺点在于，需要固定至少三个部件。这就需要相对较高的精确度，由此而产生相应的费用。除了制造耗时和费用开支外，更多的部件也意味着制造公差的积累。根据实际值的情况，制造公差可能会不利地累加。 组装紧固套时出现的另一个问题是，出于强度原因，必须如此选择套筒截面的尺寸，使得除已组合的紧固套(特殊套筒)外，随后必须选择相应更大的轴承参数，以便在另一侧不会过于削弱轴承环。这种情况限制了结构间隙。因此，例如将埋头螺栓固定改变为紧固套固定还需要安装空间的调整。当提高设备功率(例如提高转速)时，设备需要更高的运转精度，这意味着这种应用无法再被设计得如此紧凑。在使用紧固套时出现的一个特别问题是，当通过推套进行组装时很难将轴承限定在所希望的位置。这种情况在实际操作中意味着，必须反复取消压力结合，以便重新进行定位；另一种可选方式是必须在设计结构上采取措施，例如获得特殊的组装设备。对于固定轴承的定位恰恰是不允许与设定的位置发生偏差的，否则轴相对于周围结构的位置可能会限制功能。在使用螺栓连接和安装偏心环时出现的问题在于，通过这种紧固方式轴承环可能相对于轴形部件发生倾斜。这种情况会造成运转平稳性和运转精度的降低。此外还会出现的问题是，根据载荷情况，紧固方式可能无法满足完全避免微小移动的要求。在这种轴承的配合间隙中经常会观察到具有相应后续损伤的接触腐蚀。如果在这期间固定得过紧，可能会损伤到紧固件(特别是埋头螺栓)。如果轴承环固定在部件上的紧固性较差，则会明显限制轴向力的传递。首先当安装埋头螺栓时，由于过于拧紧螺栓也会出现轴承环的变形，这种变形导致不利的运行性能和张力过大。这种情况下必须通过相对较大的轴承间隙进行补偿。然而，增大轴承间隙又会在轴承内带来承重比率不均的缺点。此外通过组装，径向轴承间隙也会受到影响。根据轴承类型(例如特别是凹槽球轴承)很难控制轴承间隙的减小程度。这可能会导致轴承径向上的张力过大。这样便需要高成本的对组装的监控或者导致轴承的使用寿命降低。此外还包括以下缺点埋头螺栓通过被埋入部件(轴)的材料内而达到所需强度，也就是说通过形状配合。由于这会导致在轴上产生隆起，所以使轴承的拆卸变得困难。一个特别在偏心环上会出现的问题是，只有通过两个环的相对旋转可以实现固定连接。但这意味着，当轴承的转动方向快速改变时，会使配合间隙张开并且可能由此导致连接的松脱。同样已知的是，一种在部件上或部件内用于轴承固定的粘合连接。例如在DE 22
03664 Al中描述了这样的解决方案。在此，胶粘剂在组装时被直接涂在两个要连接部件之间的配合接合处。这种方法的劣势在于，在组装线上很难实现胶粘剂的涂覆和过程可靠性，特别是在输送胶粘剂的量和接合对象的清洁度方面，也要取决于组装时及每个组装工人的实际情况。已知的解决方案的缺点还在于，在人工涂覆胶粘剂时，周围的部件如密封件可能会被胶粘剂弄湿。由此会对这种部件的功能造成不利影响。此外，根据DE 102007052574A1已知，在要与轴粘合的轴承内环上加入了环形槽，在环形槽内嵌入由胶粘材料构成的狭长的空心圆柱形的环。当轴和轴承环被置于所希望的·相对位置时，使胶粘剂活化，由此产生所希望的粘合。虽然由此可以产生稳固的粘合连接并且该粘合连接是一种简单易操作的技术，但是此处由于这种单独的胶粘剂部件，缺点是一定会在轴和轴承环之间产生相对较大的间隙，这样至少在这个区域内会限制胶粘剂的承载能力。因此，本发明所要解决的技术问题是如此改进在部件上或部件内通过粘合连接固定轴承环的方法，使其形成一种进一步优化的操作方式以及更为简单的且因此更为经济的连接。在此同样力求使胶粘剂相对于前述已知解决方案具有更高的承载能力。通过本发明解决所述技术问题，其特征在于，所述方法具有如下步骤a)将胶粘剂涂在轴承环的用于与部件粘合的面上；b)使所述胶粘剂在所述面上预先固化，从而使所述胶粘剂不再具有粘性；c)将所述轴承环与所述部件在所希望的相对位置连接；d)如此使所述胶粘剂活化，使其在所述轴承环与所述部件之间产生粘合连接。当根据上述步骤a)涂覆所述胶粘剂时，优选使用具有糊状稠度的胶粘剂。当根据上述步骤d)对所述胶粘剂进行活化时，特别优选的是所述胶粘剂的体积增大。为了胶粘剂体积的增大，优选使用添加有化学或物理膨胀剂的胶粘剂。通过向所述胶粘剂供给热能，特别是通过电感应加热，根据上述步骤d)对所述胶粘剂进行活化。也可以通过施加超声波实现所述胶粘剂的活化。在所述轴承环面向所述部件的面上，可以设置用于所述胶粘剂的容纳空间，在根据上述步骤a)涂覆所述胶粘剂时，至少部分所述容纳空间被所述胶粘剂填充。可以通过至少一个环形槽构成所述容纳空间。与所述容纳空间相邻的并且面向所述轴承环的轴向端部的区域可以在所述轴承环与所述部件之间具有缩小的径向间距，所述间距形成对所述胶粘剂的阻隔。由此，被活化的且体积增大的胶粘剂不会轻易地流到外面，而是在所述轴承环和所述部件之间的空间内形成一定的压力。也就是说，在内环和轴之间的环形空间内产生一定的预应力。当胶粘剂均匀膨胀时，由此也以优选的方式使所述轴承环和所述轴彼此对中定心。本发明意义上的粘性应理解为，所述胶粘剂与所述轴承环的或所述部件的表面之间的黏附。在胶粘剂的一种状态下进行所述部件与所述轴承环的连接，在这种状态下，所述胶粘剂还未“粘合”。只有当准确地到达要连接部件之间的相对位置后，使所述胶粘剂“活化”，从而产生粘合连接。当所述胶粘剂被活化后，可以通过至少一个阻隔件在所述轴承环和所述部件之间的轴向上限制所述胶粘剂的流动，如所提及的具有缩小的间距的间隙可以作为所述阻隔件使用。可以设计为0形环的密封环也可以考虑用作所述阻隔件。另一方面，此处也可以是一种定径环。在此，所述阻隔件优选安置于所述轴承环或所述部件内的环形槽内。所述轴承环优选是滚动轴承的内环和所述部件为轴。但是同样可能的是，所述轴承环是滚动轴承的外环和所述部件为外壳。所提供的方法具有的优势是，能够以低成本的方式建立稳固的粘合。通过这种方式可以顺利地将具有不同材料特征的不同材料相互连接。附图
示出了本发明的实施例。在附图中，

图I示出通过滚动轴承内部的径向剖面图，其中在内孔上涂有胶粘剂；图2示出依据图I的内环，在内环内插入了应与内环固定连接的轴；图3示出使胶粘剂活化的过程，由此在内环和轴之间形成粘合连接；图4示出通过内环的径向剖面图，其中此处示出了在图I中被省略的一些设计细节。图I概略地示出了球轴承的内环I，所述内环I应与在图I中未示出的轴通过粘合过程连接。此处，在内环I的内圆柱面4上涂有胶粘剂3。当所述胶粘剂3在内环I上涂覆时具有糊状稠度。当胶粘剂3被涂覆后，便进行胶粘剂3的预先固化。这个过程可以通过将内环I连同胶粘剂在空气下长时间地充分放置来实现。由此使胶粘剂3 “变干”，从而使胶粘剂3不仅具有一定的机械牢固度，而且当触摸胶粘剂3时，也不会感觉到明显的粘性。依此，使得对附着有胶粘剂3的内环I进行下一步处理变得简单了，因为在对其操作或运输时不必采取特殊的预防措施。如此已做好预先准备的内环I (当然所述内环I已经可以与未示出轴承外环和滚动体连接)被置于组装位置，在这里内环I与轴2实现如图2所示的连接。依此，轴2插入内环孔。所示出的是，在胶粘剂3的表面与轴2的外表面之间具有径向的间隙，其中间隙在此被夸张地示出。为了建立粘合，现在如图3所示使胶粘剂3通过箭头标示实现活化。在此例如通过对胶粘剂3进行加热。在所述实施例中通过活化，胶粘剂3的体积增大，从而填补了轴2与胶粘剂3之间的此处被夸张示出的间隙，并且在内环I与轴2之间形成粘合。图4示出用于涂覆胶粘剂3的面4是如何构造的。在轴承环I的侧面端部区域各以环形槽的形式包含了两个容纳空间5(当然也可以只有一个环形槽或者两个以上的环形槽)。在紧邻表面的区域6，内环I的孔的直径减小了一点，以便产生相对较窄的具有间距s的间隙7。由此当胶粘剂3被活化并因此而体积增大时，所述间隙7起到对胶粘剂3的阻隔作用。通过依据图4的内环的孔的结构设计，自身膨胀的胶粘剂3首先在径向上膨胀。当胶粘剂3延伸至内环与轴的接合间隙时，除了径向膨胀，胶粘剂还会在轴向上膨胀，由此产生额外的强度效果。人们可以通过设计内环与轴之间的间隙走向来影响这种轴向膨胀的效果。
在内环I的孔直径中，同样也可以加入螺旋走向的凹槽，这种凹槽使胶粘剂3便于在内环I和轴2之间的空间内分布。为了应用，胶粘剂在典型环境温度((TC至50°C之间)下应具有固态的稠度。依此在典型环境温度下，胶粘剂不仅具有固态稠度，还不具有粘性。一般使用热塑型胶粘剂(也称为“热熔胶”)。这种胶粘剂在室温下是固体。该胶粘剂可通过熔化处理，也就是说，当加热时其发挥出粘性作用。在此也即通过温度来活化。这种被称为胶粘剂的热塑实现了粘合连接。在胶粘剂冷却且变硬后，该连接直接固化。这样的优势在于可迅速组装。在此也可以使用接触型胶粘剂。此外，也可以使用厌氧硬化胶。这种胶粘剂是作为单组分体系使用的。所使用的(改性的)丙烯酸酯的单体按照自由基连锁反应机理类似甲基丙烯酸甲酯般发生固化。当该胶粘剂在狭窄的金属粘合缝内与周围空气隔绝时，在此特殊的是，只有在排除氧气的情况下，也就是在厌氧状态下，且在有金属离子的参与时开始固化反应。对于本发明有利的 是，只能粘合金属材料，因为固化需要游离态金属离子作为反应物。另一种对本发明有利的优选胶粘剂是辐射固化胶。对于这种作为单组分体系使用的胶粘剂，通过自由基聚合固化为固体聚合物，其中通过紫外线辐射(或者是其它射线源，如电子)引发产生初始自由基。在此，紫外线的波长必须与所使用的胶粘剂体系精确地协调。通过紫外线辐射引起固化。在此有许多可选方案首先公知的是UV丙烯酸酯。在液态下，自由基交联的UV胶粘剂主要由单体和光引发剂组成。在这种状态下，胶粘剂很容易被计量。通过紫外线辐射作用，光引发剂分裂产生自由基。所述自由基开始构成聚合物。在固化状态下，UV胶粘剂由交联聚合物组成。此外优选的是，可以使用阳离子型环氧化物(环氧树脂黏合剂)用于不透光基础下的粘合。与自由基固化的丙烯酸酯胶粘剂不同的是，阳离子固化的胶粘剂体系可以在经过紫外线辐射被充分活化后，在黑暗中继续固化。阳离子型环氧化物可以用于可透过紫外线的部件，同样也可以用于无法透过紫外线的部件。对于后者，胶粘剂必须根据用量在接合前通过紫外线辐射被活化。在活化后，胶粘剂具有有限的活性时间，在这个时间内应与部件接合。特别优选的是，胶粘剂在活化时体积增大。为此，胶粘剂优选含有物理或化学作用的膨胀剂，其在胶粘剂被活化时自身也被活化并且通过产生气体或者气体膨胀使胶粘剂的体积增大。对于物理作用的发生剂，体积增大是对填充了气体或可蒸发液体的微型空心球进行加热的物理结果。对于化学的发生剂是通过化学反应分解出气体，从而引发胶粘剂体积的增大。由于在活化后胶粘剂体积的增大，就不必对内环和轴之间的区域过度精确地规定彼此的公差。其实只要胶粘剂和内环的内孔之间保留的间隙方便两部件的接合就可以了。由于体积的增大，胶粘剂在活化后填满间隙并且由此使两个部件材料连接。可以选用以聚氨酯、环氧树脂或丙烯酸酯为基础的胶粘剂用于所推荐的方法。在此，在“丙烯酸酯”的定义下包含可替代丙烯酸酯的如甲基丙烯酸甲酯。适用的胶粘剂的示例是如所谓的“反应性热熔胶”。这种胶粘剂在已熔化的状态是可涂覆的，以便其在这种状态下可以涂在内环的内孔上，而无需引发固化过程。然而这需要在更高的活化温度下进行加热，在这种活化温度下潜伏性固化剂被活化用于可发生反应的结合剂成分(含有环氧基团或异氰酸酯基团的预聚物)。对此在EP 0354498A2中已示范性地提出，其中可发现对此进一步的描述。胶粘剂含有固化成分、至少一种用于固化成分的热活性潜伏性固化剂以及必要时含有催化剂、填充剂、触变助剂和其它常用的添加剂，其中通过室温下固体环氧树脂、室温下液体环氧树脂和具有氨基端基的线型聚氧丙烯的反应可获得固化成分。根据具有氨基端基的线型聚氧丙烯，环氧树脂的用量要保证环氧基团多于氨基团。例如双氰胺适合作为潜伏性固化剂。在WO 93/00381中也公开了用于可用的胶粘剂的特殊实施方式，使用这种胶粘剂可以实现本发明的反应。 此外可使用例如在WO 00/37554中进一步描述的环氧树脂结构黏合剂。在此涉及一种化合物，其含有共聚物，所述共聚物具有的玻璃化转变温度至少为-30°C或者更低，和与环氧化物反应的基团或者所述共聚物与聚环氧化物的反应产物，此外还含有聚氨酯预聚物与聚苯酚或氨基苯酚的反应产物以及最后至少一种环氧树脂。为了产生可加热固化的化合物，其还含有由一组物质双氰胺、胍胺、胍、氨基胍、固体芳香族二胺和/或固化催化剂组成的潜伏性固化剂。此外，化合物还可以添加塑化剂、反应稀释剂、流变助剂、填充剂、湿润剂和/或抗老化剂和/或稳定剂。所提及的可热活化的胶粘剂系统在使用时可以添加或不添加前述膨胀剂，这取决于人们是否力求在热力活化时或之后使胶粘剂的体积增大。附图标记列表I轴承环(内环)2部件(轴)3胶粘剂4 面5容纳空间6 区域7 间隙s 间距
权利要求
1.一种在部件(2)上或部件(2)内通过粘合连接固定轴承环(I)的方法， 其特征在于，所述方法具有如下步骤 a)将胶粘剂(3)涂在所述轴承环⑴的用干与所述部件⑵粘合的面⑷上； b)使所述胶粘剂(3)在所述面(4)上预先固化，从而使所述胶粘剂(3)不再具有粘性； c)将所述轴承环(I)与所述部件(2)在所希望的相对位置连接； d)如此使所述胶粘剂(3)活化，使其在所述轴承环(I)与所述部件(2)之间产生粘合连接。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在干，当按照权利要求I的步骤a)涂覆所述胶粘剂(3)时，使用具有糊状稠度的胶粘剂。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在干，当按照权利要求I的步骤d)对所述胶粘剂(3)进行活化时，所述胶粘剂的体积増大。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在干，为了增大所述体积使用添加有化学膨胀剂的胶粘剂。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在干，为了增大所述体积使用添加有物理膨胀剂的胶粘剂。
6.如权利要求I至5之任一项所述的方法，其特征在于，通过向所述胶粘剂(3)供给热能，按照权利要求I的步骤d)对所述胶粘剂(3)进行活化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过电感应加热对所述胶粘剂(3)进行活化。
8.如权利要求I至7之任一项所述的方法，其特征在于，在所述轴承环(I)面向所述部件(2)的面上，至少设置ー个用于所述胶粘剂(3)的容纳空间(5)，在按照权利要求I的步骤a)涂覆所述胶粘剂(3)时，至少部分所述容纳空间被所述胶粘剂(3)填充。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过至少一个环形槽构成所述容纳空间(5)。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，与所述容纳空间(5)相邻的并且面向所述轴承环⑴的轴向端部的区域(6)在所述轴承环⑴与所述部件⑵之间具有縮小的径向间距(S)，所述间距(s)形成对所述胶粘剂⑶的阻隔。
全文摘要
本发明涉及一种在部件(2)上或部件(2)内通过粘合连接固定轴承环(1)的方法。为了优化轴承环与部件之间的固定过程，本发明规定如下步骤a)将胶粘剂(3)涂在轴承环(1)的用于与部件(2)粘合的面(4)上；b)使胶粘剂(3)在面(4)上预先固化，从而使胶粘剂(3)不再具有粘性；c)将轴承环(1)与部件(2)在所希望的相对位置连接；d)如此使胶粘剂(3)活化，使其在轴承环(1)与部件(2)之间产生粘合连接。
文档编号F16C35/063GK102792041SQ201180013883
公开日2012年11月21日 申请日期2011年1月5日 优先权日2010年1月16日
发明者F.沃尔菲尔, W.梅耶 申请人:Skf公司