导电环和轴承组件的制作方法

本发明涉及轴承。本发明具体地涉及导电环和轴承组件。

背景技术：

1、对于一些电气化应用中的轴承、例如应用于电动车辆或者混合动力车辆中的轴承，可能会在电机运行时引发轴承的外圈和内圈之间的电势差。具体地，由于在轴承内部通过润滑油或润滑脂进行润滑，因此在滚动元件和内滚道或外滚道之间形成润滑膜，由此仅在积攒足够电荷并因此形成大电压时才能传导电流。这种大电压会导致火花放电，燃烧润滑油或润滑脂，并在滚道上引起点蚀和类似搓板状的隆起的损坏，这将极大地影响轴承的质量，导致高噪音并且缩短轴承的使用寿命。在某些情况下，除轴承自身的损坏外，电流还会影响与轴承相关联的设备。为解决上述问题，在现有方案中存在由导电弹性材料制成的、布置在轴承的外圈和内圈之间的弹性环件。这种导电的弹性环件能够消除外圈和内圈之间的电压差，从而避免火花放电损坏轴承。

2、然而，在一些需要利用润滑油同时对轴承内部以及外部进行润滑的工况中，需要在导电的弹性环件的径向外侧端部构造轴向贯通的过油槽。这类方案例如参照专利申请文献cn 114688169 a。在这类方案中，由于弹性环件的径向外侧端部仅由例如橡胶的弹性材料构成并且构造有沿圆周方向分布的过油槽，因此，在弹性环件和轴承的外圈之间的安装保持力可能不足以在整个使用寿命周期内满足需求。例如在润滑油流过弹性环件并且对其产生冲击时，弹性环件易于从安装位置脱落。此外，当弹性环件在高速高温环境中使用时，弹性材料会在长时间使用后逐渐失去弹性性能，因此弹性环件与轴承的旋转构件、例如内圈的动态接触可能不稳定或者断开接触，弹性环件无法再在轴承的外圈和内圈之间有效引导电荷。

3、此外，尤其在轴承为深沟球轴承或者类似情况下，其中用于安装弹性环件的轴向空间非常有限，因此通过附加的构件增加弹性环件在径向上的保持力难以实现。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于提供一种用于轴承、尤其深沟球轴承的导电环，其能够安装在狭窄的轴向空间内并且稳定地实现相对轴承的旋转构件的动态接触。

2、根据本发明的一个方面，上述目的通过一种导电环实现，所述导电环包括：由导电弹性材料制成的弹性体，其中，弹性体的径向内侧端部构造有唇部；用于沿径向支撑弹性体的支撑体；与弹性体固定连接的弹簧圈，其中，弹簧圈提供将唇部压向旋转构件的径向力。

3、导电环整体呈环状。可以理解的是，在本文的描述中，除非另有明确的规定和限定，否则术语“轴向”、“径向”和“圆周方向”均基于导电环的中轴线。在此，术语“轴向”可以理解为导电环的中轴线的延伸方向；术语“径向”可以理解为垂直并且相交于导电环的中轴线的方向；术语“圆周方向”可以理解为环绕导电环的中轴线的方向。

4、优选地，导电环能够适用于轴承。有利地，轴承是滚动轴承，其中，滚动轴承在此可以参照已知方案实现。有利地，导电环可以沿径向布置在轴承部件、例如外圈和内圈的轴向端部之间。替代地，导电环可以在轴向上紧邻轴承地、沿径向布置在分别与轴承部件固定连接的部件、例如壳体和轴件之间。

5、弹性体由导电弹性材料、优选导电橡胶构成。弹性体在此能够完全地或者部分地包覆支撑体。弹性体优选地包覆支撑体的径向外侧端部。弹性体优选地包覆支撑体的径向内侧端部并且构造有唇部。优选地，弹性体在靠近唇部的位置处与弹簧圈固定连接。在此，导电环可以通过其径向外侧端部、尤其径向外侧端部处的弹性体固定在轴承的外圈或者壳体处，并且，导电环可以通过其径向内侧端部、例如带有或者不带有其他导电介质的唇部抵靠在旋转构件、例如内圈或轴件处，从而形成导电环与旋转构件的动态接触。通过这样构造的导电环以及其布置方式，能够直接地或者间接地在轴承的外圈和内圈之间建立电荷通路，进而避免火花放电。此外，由于弹性体、支撑体以及弹簧圈集成为一体的零件，从而便于导电环的运送和装配。尤其在导电环布置在深沟球轴承的外圈和内圈之间的情况下，导电环的容纳空间以及能够用于实施导电环的装配的操作空间非常有限，根据本文提供的导电环可以通过其相对小的轴向尺寸装配在指定的狭窄的容纳空间中，并且由于弹簧圈与弹性体固定连接为一体、易于装配，因此即使在用于深沟球轴承的装配操作空间狭小的情况下也能够简便安装。另外，即使导电环的弹性体的弹性在长期的高速高温环境应用后有所降低，也能够借助弹簧圈的径向力将导电环的弹性体的唇部紧密压紧在旋转构件的表面，从而始终稳定地实现内圈和外圈之间的电荷通路。在导电环用作密封圈的情况下，还能够实现良好的动态密封效果。

6、在一种优选的实施方式中，弹簧圈部分地或者完全地被导电弹性材料包覆。优选地，弹簧圈在靠近唇部的位置处被导电弹性材料部分包覆或者完全包覆。由此，弹簧圈能够简便地与弹性体集成为一体，并且弹簧圈在唇部和旋转构件长期的动态接触情况下也不易脱落。

7、在一种优选的实施方式中，唇部构造为环状薄片并且能够在装配状态下弯折至弹簧圈的径向内侧。在此，唇部在导电环未完成安装时可以大致朝向径向内侧延伸并且在沿轴向移动以装配至内圈和外圈之间时能够大致朝向与移动方向相反的轴向方向弯曲。在此，弯曲后的薄片形式的唇部能够在径向上被压紧在旋转构件、例如内圈和弹簧圈之间，从而唇部能够可靠地贴靠在旋转构件的表面处，由此建立稳定的电荷通路。弹簧圈在此不仅为唇部提供径向力，还能够对唇部的弯曲进行限制，使得在完成装配后唇部能够以理想方式贴靠旋转构件。

8、在一种优选的实施方式中，唇部的背向弹簧圈的侧面附有导电防磨层。导电防磨层通过导电材料形成，该导电材料相比于构成弹性体的导电弹性材料具有与旋转构件的材料更低的摩擦系数。特别优选地，构成导电防磨层的导电材料还具有良好的耐高温材料。在此，导电防磨层至少设置在唇部的与旋转构件形成动态接触、尤其旋转接触的区域中，从而能够借助导电防磨层替代弹性体的导电弹性材料与旋转构件进行直接接触，减少热量的产生，进而保证弹性体在较长的使用时间后依然具备足够的弹性。

9、在此，优选地，导电防磨层由导电聚四氟乙烯(导电ptfe)形成。在此，由于导电聚四氟乙烯的摩擦系数非常低，因此可以实现与旋转构件的较大的接触面积，因此可以确保导电环与旋转构件始终保持紧密接触并由此确保可靠的电荷通路，同时还能够保证大面积的动态接触所产生的热量相对小，从而减缓弹性体的弹性失效。

10、在一种优选的实施方式中，导电环在径向外侧构造有沿圆周方向分布的、沿轴向贯通的凹槽。由此尤其绝缘的润滑剂、例如润滑油能够借助凹槽在轴承的轴向内部和外部之间流通。

11、在此，优选地，在导电环的圆周方向上，相邻的凹槽通过间隔部分隔，间隔部在径向外侧处的周向长度比在径向内侧处的周向长度小。在一些实施例中，这可以如此实现：使得在导电环的圆周方向上凹槽的槽口比槽底宽。例如，凹槽构造为圆弧形槽或者较长的底边形成在槽口的梯形槽。在此，间隔部用作相对径向外侧构件、例如外圈或壳体的支承部。通过如此构造的间隔部，在将导电环安装到径向外侧构件的过程中，导电环相对径向外侧构件的压紧力能够逐渐增大，从而导电环易于始终对中地安装到径向外侧构件，防止唇部的过度挤压和不期望的变形，由此确保带有或者不带有导电防磨层的唇部与旋转构件均匀且紧密的动态接触。

12、在此，优选地，凹槽的最大槽深相比导电环的环宽的比例不超过二分之一。需要说明的是，凹槽的最大槽深在此特指凹槽在最深位置处的沿径向的深度尺寸。导电环的环宽在此特指导电环的外直径和内直径之间差值的一半。通过在此提供的优选比例参数，凹槽既能够提供良好的润滑剂流通效果，同时导电环还能够保持良好的强度，能够稳定地支撑于径向外侧构件。

13、在此，优选地，支撑体整体呈环状并且在径向外侧端部构造有沿圆周方向分布的弯曲的片状部。由此能够借助支撑体的弯曲的片状部增加间隔部的安装保持力，使得导电环能够稳定且持久地安装在径向外侧构件处。

14、根据本发明的另一个方面，前述的目的通过一种轴承组件实现，所述轴承组件包括轴承和根据如上述实施方式构造的导电环。在此，轴承优选是滚动轴承，其中，滚动轴承可以参照已知方案实现。

15、在此，有利地，轴承构造为深沟球轴承。