具有共模成型的内圈的具有滚动体的轴承单元的制作方法

本发明涉及一种用于食品和饮料(f&b)工业的具有滚动体的轴承单元，该轴承单元设置有共模成型有(co-molded with)增强聚合物材料(/聚合材料)的径向内圈。

背景技术：

1、具有滚动元件或滚动体的轴承单元是已知的，如已知的，滚动元件或滚动体用于允许一个组成部件(component)或组(group)与另一组成部件或组之间的相对运动。轴承单元通常具有固定到固定元件(/静止元件)(stationary element)的第一组成部件(例如径向外圈)和固定到旋转元件的第二组成部件(例如径向内圈)。在任何情况下，在滚子轴承单元中，可以通过位于一个组成部件的圆柱形表面(通常称为滚道)与第二组成部件的圆柱形表面(通常称为滚道)之间的多个滚动元件实现一个圈相对于另一个圈的旋转。滚动元件可以是球、圆柱形滚子(/圆柱滚子)或圆锥滚子、滚针滚子或类似的滚动元件。

2、在所有的轴承单元应用中，主要问题之一往往是在暴露的金属表面上出现腐蚀层。在f&b应用中，暴露的金属表面主要是径向内圈的金属表面。腐蚀可以发生的速度取决于制成轴承的圈的材料，但是通常，在腐蚀性环境中，腐蚀往往在48小时左右发生。腐蚀测试可以例如通过根据标准iso 9227的盐雾测试(salt spray test)来进行。

3、尽管不锈钢轴承单元具有较好的耐腐蚀行为，但即使是这些轴承单元也容易受到腐蚀。出于明显的原因，这些轴承单元特别是用于f&b应用中，在该应用中，防止食品污染对于最终客户至关重要。

4、通常，不锈钢在耐腐蚀性方面提供非常高的性能。即使在不锈钢轴承单元中也存在腐蚀，这通过以下事实来解释：这种钢必须进行热处理以增加表面硬度，换句话说，这种钢必须进行回火。这是因为轴承单元的圈承受由滚动体施加在滚道上的高“赫兹”压力。为了使钢可以进行回火，钢显然必须具有高碳含量。不锈钢中较高的碳含量意味着低耐腐蚀性。因此，该问题与降低耐腐蚀性的较高碳含量有关，不锈钢中碳含量的增加越高，这种降低越快。

5、在一些不锈钢(例如aisi 300系列钢)中，该问题并没有那么严重。然而，使用这种不锈钢，无法达到与轴承单元的滚道所需的强度相容(compatible)的表面硬度。

6、提供与滚道所需的强度相容的表面硬度同时具有更耐腐蚀的材料(可能还包括钝化(passivation process)工艺)的一种可行解决方案将是例如aisi 400系列不锈钢。然而，即便如此，在表面强度/耐腐蚀性权衡方面获得的结果并不是令人满意的。

7、另一种可行解决方案将是使用用于轴承单元的内圈的标准材料，例如镀锌钢。然而，这种材料在食品和饮料工业中根本不被接受，不锈钢轴承单元是优选的，因为在轴承单元的操作期间镀锌表面可能被刮擦或损坏。

8、因此，需要限定一种没有上述缺点的具有径向内圈的轴承单元。

技术实现思路

1、发明背后的思想是结合聚合物材料的耐腐蚀性能，而不损失由使用金属的解决方案提供的表面硬度特性。因此，本发明旨在提供一种具有以下径向内圈的解决方案，该径向内圈提供与根据现有技术的完全由金属制成的内圈相同的标称载荷值，但在食品和饮料工业中存在的问题环境中具有较好的耐腐蚀性。该目的通过一种轴承单元来实现，该轴承单元设置有径向内圈，该径向内圈包括具有滚道的不锈钢套环(collar)，由增强聚合物材料制成的两个套筒共模成型(/共成型)(co-molded)在不锈钢套环的相对侧。

2、因此，本发明提供了一种具有径向内圈的轴承单元，其具有在所附权利要求中阐述的特征。

技术特征：

1.一种轴承单元(30)，包括：

2.根据权利要求1所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述套环(332)具有圆柱形径向外表面(332b)，所述圆柱形径向外表面(332b)从在轴向上相对的带部朝向所述滚道(332a)形成肩部并且与所述两个密封装置(35)的接触唇(351)滑动接触。

3.根据权利要求2所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述径向外表面(332b)的轴向长度(la)不小于所述两个密封装置(35)的接触唇(351)的总轴向尺寸。

4.根据权利要求2或3所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述套环(332)的圆柱形径向内表面(332c)的轴向长度(l1)等于以下圆周的弦长，所述圆周的中心(c)与一圈滚动体(32)的中心重合，并且所述圆周的半径(r)将所述中心(c)与沿着所述套环(332)的表面(332b)的轴向极端点(a)连接。

5.根据权利要求2所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述两个密封装置(35)包括相应的金属遮蔽件(352)，所述金属遮蔽件(352)相对于所述接触唇(351)在轴向外部并且通过过盈方式安装在对应的第一套筒(331)和第二套筒(333)的径向外表面(331a、333a)上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述轴承单元(30)被构造为夹持在机器轴上，其中，相关的夹持装置包括一对平头螺丝(36)，所述一对平头螺丝(36)接合在对应的一对螺纹衬套(37)中，所述一对螺纹衬套(37)的座由相应的一对孔(333b)构成，每个孔在周向上配置在所述第二套筒(333)上。

7.根据权利要求6所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述一对螺纹衬套(37)中的每个衬套设置有相对于由所述一对孔(332b)中的孔构成的对应座的防旋转特征。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述套环(332)在其轴向端部处具有与在周向上配置的多个槽(332”)在周向上交替配置的多个齿(332’)，并且所述第一套筒(331)和所述第二套筒(333)在面向所述套环(332)的对应轴向端部中具有与在周向上配置的多个槽(333”)在周向上交替配置的多个齿(333’)，其中，在使用中，所述套环(332)的齿(332’)与所述套筒(331、333)的对应槽(333”)接合，并且所述套环(332)的槽(332”)与所述套筒(333)的对应齿(333’)接合，以产生防旋转特征。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述第一套筒(331)和所述第二套筒(333)的增强聚合物材料具有不低于80的肖氏a硬度。

10.根据权利要求9所述的轴承单元(30)，其特征在于，所述第一套筒(331)和所述第二套筒(333)的增强聚合物材料是具有40％玻璃纤维的聚丙烯。

技术总结
一种轴承单元(30)具有：‑固定的径向外圈(31)；‑可旋转的径向内圈(33)；‑成列滚动体(32)，介于所述径向外圈(31)与所述径向内圈(33)之间；‑两个密封装置(35)，相对于所述成列滚动体(32)配置在轴向上的相对侧，其中，所述径向内圈(33)设置有共模成型在一起的三个部分：‑不锈钢套环(332)，设置有滚道(332a)，以及‑第一套筒(331)和第二套筒(333)，两者均由增强聚合物材料制成并且在轴向上的相对侧共模成型到所述套环(332)。

技术研发人员：安德里亚•A•贝尔托利尼,阿莱西奥·内比亚·科隆巴,福斯托·巴拉卡,法比奥•卡瓦切斯
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15