尼龙滚轮、移动门机构、车辆及制造工艺
技术领域
本发明涉及滚轮技术领域，具体是一种尼龙滚轮、移动门机构、车辆及制造工艺。
背景技术
一些门机构通过移动门主体的方式来实现门的开关，例如轨道车辆门、电梯门、衣柜门等。而滚轮作为这类移动式的门机构的关键部件，在实现门主体顺利移动的过程中起到了重要作用。由于滚轮在随门主体移动而转动的过程中会承受较大的负载，而尼龙材料的机械强度高，韧性好，因此目前的滚轮采用在轴承外圈上固定一圈尼龙材料的轮体。滚轮在工作过程中尼龙轮体随轴承外圈一起转动，并与其它物体接触，承受一定的载荷。
虽然尼龙材料的机械强度较高，但是尼龙材料的刚度与轴承相比要低很多。滚轮滚动时由于受到负载作用，采用尼龙材料制成的轮体会产生一定量的变形。而轴承由于刚度较高，在受到同样负载的作用下其产生的变形非常细微。在尼龙轮体和轴承变形相互不协调的情况下，会造成尼龙轮体脱落的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种尼龙滚轮，用以解决现有的尼龙滚轮由于尼龙轮体在负载作用下相对轴承产生较大形变而脱落的技术问题。
第一方面，本发明提供一种尼龙滚轮，包括：
尼龙轮体；
轴承，包括轴承内圈和可以相对轴承内圈转动的轴承外圈，所述轴承外圈上背向所述轴承内圈一侧的表面为轴承的外圈面，所述轴承的外圈面上形成有滚花，所述轴承的外圈面上形成有朝轴承内圈方向凹陷的凹槽；
所述尼龙轮体通过所述轴承的外圈与所述轴承形成连接。
优选地，所述凹槽沿所述轴承的外圈面的周方向环绕所述外圈面一周，所述凹槽的截面为矩形。
优选地，所述凹槽沿所述轴承的外圈面的周向方向环绕所述外圈面一周，所述凹槽靠近轴承内圈一端的宽度大于其远离轴承内圈一端的宽度。
优选地，所述凹槽由底面、第一侧面和第二侧面围成，所述第一侧面和第二侧面的底部与所述底面相接，所述第一侧面或第二侧面与底面之间形成的夹角为A，其中40°≤A≤67°。
优选地，所述凹槽包括沿轴承轴向方向并排设置的第一凹槽和第二凹槽。
优选地，所述滚花为直纹滚花。
优选地，所述滚花为网纹滚花。
优选地，所述尼龙轮体通过注塑与所述轴承外圈形成一体化结构，所述尼龙轮体与所述外圈面相接的一面部分嵌入所述凹槽和所述滚花形成的沟槽中。
第二方面，本发明提供一种移动门机构，所述移动门机构包括第一方面所述的尼龙滚轮。
第三方面，本发明提供一种车辆，所述车辆设置有第二方面所述的移动门机构。
第四方面，本发明提供一种尼龙滚轮制造工艺，包括以下步骤：
S1、对轴承外圈进行车削加工得到轴承的外圈面；
S2、在轴承外圈面上加工出凹槽和/或滚花；
S3、将尼龙和玻璃纤维通过注塑成型得到与轴承外圈一体的尼龙轮体。
有益效果：本发明的尼龙滚轮通过在在轴承外圈面上设置凹槽和滚花使尼龙滚轮工作在负载状态时，尼龙轮体上的应力可以分散到尼龙轮体的不同位置。从而让尼龙轮体各个位置所受的应力都显著减小。当尼龙轮体的应力显著减小后，尼龙轮体所产生的形变也显著减小，这样尼龙轮体就不会因为产生较大的形变的而脱离轴承。并且本发明所采用的凹槽和滚花的结构不需要在轴承或者尼龙轮体上增加额外的连接件，对轴承原有结构的改动小，因此其结构简单，占用空间小。
本发明的移动门机构由于采用了前述尼龙滚轮，因此使用寿命长，性能稳定，且滚轮不易损坏。
本发明的车辆由于采用了前述移动门机构，因此性能稳定，使用寿命长，且滚轮不易损坏。
本发明的制造工艺通过在具有凹槽和滚花结构的外圈面上注塑成型得到的尼龙滚轮，可以有效分散尼龙轮体上产生的应力，避免尼龙轮体脱落轴承。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本发明的保护范围内。
图1为本发明的尼龙滚轮的剖视图；
图2为本发明采用直槽结构的尼龙滚轮的局部剖视图；
图3为本发明采用“T”型槽结构的尼龙滚轮的局部剖视图；
图4为本发明的轴承外圈的局部剖视图；
图5为本发明的凹槽的侧面倾斜的结构示意图；
图6为本发明采用直纹滚花的轴承外圈面的展开图；
图7为本发明采用网格滚花的轴承外圈面的展开图；
图8为本发明采用网格滚花形成的沟槽的角度示意图；
图9为本发明在凹槽中设置凸起的结构示意图；
图10为本发明的凹槽设置连通面的结构示意图；
图11为本发明的尼龙滚轮制造工艺的流程图；
图中零件部件及编号：尼龙轮体10、轴承20、轴承内圈21、轴承外圈22、外圈面221、滚动体23、凹槽24、第一凹槽24-1、第二凹槽24-2、第一侧面243、第二侧面244、底面245、滚花25、凸起26、连通面27。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本发明施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实发明的保护范围之内。
实施例1：
如图1所示，所示，本实施例提供一种尼龙滚轮，该尼龙滚轮包括尼龙轮体10和轴承20。其中轴承20包括轴承内圈21和可以相对轴承内圈21转动的轴承外圈22，所述轴承外圈22上背向所述轴承内圈21一侧的表面为轴承20的外圈面221。如图6和图7所示，所述轴承20的外圈面221上形成有滚花25。如图2和图3所示，所述轴承20的外圈面221上形成有朝轴承内圈21方向凹陷的凹槽24；所述尼龙轮体10通过所述轴承20的外圈面221与所述轴承20形成连接。
本实施例中的尼龙滚轮采用轴承20作为主体骨架结构以实现滚动的功能。如图1所示，其中轴承20包括了轴承内圈21和轴承外圈22，轴承内圈21和轴承外圈22之间通常安装有滚动体23。滚轮在工作时轴承内圈21固定，而轴承外圈22相对轴承内圈21转动，在轴承外圈22相对转动时，滚动体23随之滚动，这样轴承外圈22在相对转动时所产生的摩擦力较小，有利于滚轮在工作顺利转动。其中滚动体23可以是球形滚子，圆柱滚子，圆锥滚子，滚针等，这里对滚动体23的具体形状不做限制。本实施例中轴承外圈22的外侧(背向所述轴承内圈21一侧)设置有一圈尼龙轮体10，让尼龙轮体10的内侧(朝向轴承20的一侧)与轴承20的外圈面221形成连接后得到完整的尼龙滚轮。其中尼龙轮体10主要采用尼龙材料制成，采用尼龙材料制成的轮体机械强度高，韧性好，可以显著增加滚轮性能和使用寿命。
由于滚轮在工作过程中常常处于承载状态，因此尼龙轮体10会受到负载作用。例如尼龙滚轮用在车辆的移动门机构上时，尼龙滚轮会受到移动门机构重力所产生的负载作用。由于尼龙轮体10的刚度相比轴承20要低许多，因此尼龙滚轮在滚动过程中，尼龙轮体10容易产生变形，而轴承20本身由于刚度较高，因此几乎没有形变。在这种情况下尼龙轮体10很容易从轴承20上脱落、开裂，严重影响了滚轮的使用寿命。
如图2和图3所示，针对前述情况，本实施例在轴承20的外圈面221上加工出凹槽24，并同时在外圈面221上加工出滚花25。其中尼龙轮体10可以通过注塑成型的方式与轴承外圈22相连后形成一体化的滚轮结构。由于外圈面221上的凹槽24朝轴承20轴线方向下凹，注塑成型后的尼龙轮体10一部分嵌入到凹槽24中，使尼龙轮体10和轴承外圈22之间的连接更加地牢固。并且由于凹槽24位于轴承20的外圈面221处，其凹陷的方向为朝轴承20轴线，因此本实施例的尼龙滚轮体积小，在保证结构牢固的同时节约了空间，这对于安装空间有限的车辆移动门机构对空间要求来说是非常有利的。
如图6和图7所示，本实施例利用在轴承外圈22面上加工出的滚花25在轴承20的外圈面221上形成多条沟槽，这些沟槽将轴承20的外圈面221划分出多个小区域，当尼龙轮体10注塑成型后，尼龙轮体10朝向轴承20的表面也会有一部分嵌入到沟槽中。当尼龙滚轮工作在负载状态时，在凹槽24和沟槽的共同作用下，尼龙轮体10由负载所产生的应力可以分散到尼龙轮体10的不同位置。应力得到分散后，尼龙轮体10各个位置所受的应力都显著减小。当应力显著减小后，尼龙轮体10所产生的形变也显著减小，这样尼龙轮体10就不会因为产生较大的形变的而脱离轴承20。并且本实施例实现分散应力的方式不需要在轴承20或者尼龙轮体10上增加额外的连接件，因此其结构简单，占用空间小。
实施例2
如图1和图2所示，在本实施例中，凹槽24沿所述轴承20的外圈面221的周方向环绕所述外圈面221一周。这样在轴承外圈22面周向方向的任意位置，尼龙轮体10的一部分都可以嵌入到凹槽24中，使得尼龙轮体10一圈的各位置都能与轴承外圈22形成牢固的连接。此外，本实施例的凹槽24的截面为矩形(直槽结构)。其中凹槽24的截面是指与轴承20的径向方向平行的截面。采用矩形的截面加工简单，配合轴承外圈22面的滚花25结构可以消除应力集中的现象，有效避免尼龙轮体10在承载滚动时脱落。
实施例3
如图3所示，本实施例的尼龙滚轮的凹槽24沿所述轴承20的外圈面221的周向方向环绕所述外圈面221一周，所述凹槽24靠近轴承内圈21一端的宽度大于其远离轴承内圈21一端的宽度。
作为一种优选的实施方式，本实施例的凹槽24采用倒“T”型的结构，即凹槽24底部(靠近轴承20轴心线的部分)，比凹槽24的顶部(靠近轴承外圈22面表面的部分)宽，使凹槽24的开口由内向外收窄。采用前述凹槽24结构，注塑成型后的尼龙轮体10部分嵌入到该凹槽24中，如果尼龙轮体10由于负载作用，朝脱离轴承20的方向移动时，尼龙轮体10在从凹槽24中脱离的过程中，由于凹槽24开口越来越窄，因此凹槽24对尼龙轮体10的挤压作用也更大，使的凹槽24阻止尼龙轮体10脱离轴承20的摩擦力也越来越多，从而避免尼龙轮体10从轴承20上脱落下来。
作为更进一步的改进方案，在本实施例中，所述凹槽24由底面245、第一侧面243和第二侧面244围成，所述第一侧面243和第二侧面244的底部与所述底面245相接，所述第一侧面243或第二侧面244与底面245之间形成的夹角为A，其中40°≤A≤67°。
如图4和图5所示，本实施例将围成凹槽24的两个侧面即第一侧面243和第二侧面244设置成斜面，斜面相对凹槽24的底面245倾斜，时凹槽24的截面由凹槽24的底部朝凹槽24的顶部逐渐线性的变窄。并且斜面相对凹槽24底面245倾斜的角度范围为40°≤A≤67°。由于第一侧面243和第二侧面244存在一定的倾斜角度，当尼龙轮体10出现受力变形朝外(向远离轴承20轴心线的方向)脱离轴承外圈22的趋势时，凹槽24倾斜的两个侧面可以产生将尼龙轮体10朝轴承20轴心线方向回拉的作用力，并且尼龙轮体10朝脱离轴承外圈22的方向移动的越多，该作用力也越大。这样“T”型结构的凹槽24可以对尼龙轮体10起到很好的限制作用，避免尼龙轮体10脱落。
此外，如图9所示，为了通过注塑成型提高轴承外圈与尼龙轮体固定的稳定性，本实施例还在凹槽的第一侧面和第二侧面设置有沿轴承轴向方向延伸的凸起26。采用前述方式尼龙轮体注塑到凹槽中后，通过第一侧面和第二侧面设置的凸起26与凹槽形成可靠的固定，使注入到凹槽中的尼龙轮体的部分成为尼龙轮体与轴承外圈连接的根基，这样可以使与轴承外圈紧靠的尼龙轮体的变形较小与轴承外圈保持一致，避免脱离，而尼龙轮体远离轴承外圈的部分可以产生相对较大的形变以适应尼龙滚轮在使用时周围空间体积的改变。其中第一侧面和第二侧面设置凸起26可以沿轴承的径向方向交错设置来减小尼龙轮体靠近轴承外圈部分的形变。
实施例4
如图2和图3所示，本实施例是在实施例1的基础上进一步的改进，在本实施例中，设置在轴承外圈22面上的凹槽24为双排凹槽24，即第一凹槽24-1和第二凹槽24-2。两个凹槽24并排设置，且均沿轴承外圈22面的周向方向延伸一周形成，而两个凹槽24并排的方向为轴承20的轴向方向。采用两个凹槽24并排的方式既可以增加尼龙轮体10与轴承外圈22相连的面积，又可以增加尼龙轮体10与轴承外圈22连接的稳定性，避免应力集中。其中第一凹槽24-1和第二凹槽24-2可以采用直槽(截面为矩形的凹槽24)，也可以采用“T”型结构的凹槽24。
在本实施例中，滚花25的所形成的沟槽深度为d,其中0.14mm≤d≤0.26mm，其中沟槽深度是指沟槽底部至轴承外圈22面的距离。相邻沟槽之间的间距为w，其中为0.6mm≤w≤1.6mm。作为更进一步的实施方式，1.0mm≤w≤1.1mm。采用前述结构的滚花25配合双排沟槽可以使作用在尼龙轮体10上的应力分布更加地均匀，这样在整体载荷相同的情况下尼龙轮体10上各个位置的应力都较小，不会引起较大的形变造成尼龙轮体10脱落。其中采用两排直槽和滚花25结构交替排布可以引导作用在轮体的应力由轮体的中部向两侧均匀分散开来，可以进一步减小尼龙轮体10的形变量，有效防止尼龙轮体10从轴承外圈22上脱落。
如图10所示，作为一种优选的实施方式，本申请在第一凹槽24-1和第二凹槽24-2上设置一个或者多个连通面27，该连通面27将第一凹槽24-1或第二凹槽24-2沿轴承外圈轴向方向的两侧带有滚花的部分连通。而尼龙轮体上与连通面27相对应的部分设置有连通缺口。其中连通面27部分也相应设置滚花。采用前述方式，作用在尼龙轮体上的应力可以通过连通面27更均匀的沿尼龙轮体的轴向方向扩散，从而抑制了第一凹槽24-1和第二凹槽24-2对尼龙轮体应力朝其轴向方向扩散的阻碍作用。
作为一种优选的实施例方式，第一凹槽24-1或第二凹槽24-2中相邻两个的连通面27的朝向相反，第一凹槽24-1或第二凹槽24-2的连通面27沿轴承外圈面的周向方向交错设置。采用前述方式可以使尼龙轮体的应力在通过连通面27后朝四周更加均匀地扩散。
实施例5
如图6所示，在本实施例中，轴承20的外圈面221采用直纹滚花25的结构，其中滚花25形成的沟槽方向与轴承20的轴向方向平行。本实施例采用直纹滚花25与凹槽24配合使用的形式，既可以有效限制尼龙轮体10相对轴承外圈22朝轴承20的径向方向或者轴向方向位移，又可以有效限制尼龙轮体10沿轴承外圈22面的切线方向位移，使尼龙轮体10及时在承受较大的变化的载荷情况下也可以同轴承20形成牢固的连接。
实施例6
如图7和图8所示，在本实施例中，轴承20的外圈面221滚花25结构采用网格的形式，其中滚花25形成的沟槽方向与轴承20的轴向的夹角B的范围为29.1°≤A≤30.3°。本实施例采用网格形式的滚花25结构与凹槽24配合使用，可以同时加强对尼龙轮体10在轴承外圈22切向方向和轴向方向的移动的限制作用，并使作用在尼龙轮体10上的应力朝四周的各个方向快速分散，从而进一步减少尼龙轮体10产生形变量，避免尼龙轮体10脱落。
实施例7
本实施例提供一种移动门机构，其中移动门机构包括前述任一项中的尼龙滚轮。其中移动门机构可以在需要门的主体可以来回移动的场合使用，例如可以作为车辆门、电梯门、柜门，安全屏蔽门等来使用。本实施例中的移动门机构由于使用了前述尼龙滚轮，因此使用寿命长，性能稳定，不易出现滚轮损坏的情况。
实施例8
本实施例提供一种车辆，所述车辆设置有实施例7中的移动门机构。
其中车辆可以是轨道车辆，例如地铁，轻轨、云轨、有轨电车、高铁，动车组、磁悬浮列车，也可以是普通汽车、新能源汽车等。在车辆中采用前述移动门机构，可以方便地开关门，并且由于移动门机构中采用了前述尼龙滚轮，因此使用寿命长，性能稳定，不易出现滚轮损坏的情况。
实施例9
如图11所示，本实施例提供一种制造前述尼龙滚轮的制造工艺，该工艺主要包括以下几个步骤：
S1、对轴承外圈22进行车削加工得到轴承20的外圈面221；
由于轴承20的外圈面221是与尼龙轮体10结合的表面，因此本实施例的制造工艺先对轴承20的外圈进行加工，使轴承外圈22面的直径符合设计要求。
S2、在轴承外圈22面上加工出凹槽24和/或滚花25；
轴承外圈22面加工完成后，再加工凹槽24或者滚花25。其中凹槽24可以采用车削的方法加工，滚花25可以利用滚刀进行加工。凹槽24和滚花25加工时可以将工件装夹在车床上，由车床主轴带动工件旋转，同时由刀进给加工出滚花25或者凹槽24。
S3、将尼龙和玻璃纤维通过注塑成型得到与轴承外圈22一体的尼龙轮体10。
此外在凹槽24或者滚花25加工完成后可以先对轴承20的外圈进行干燥和清洁处理，然后在进行注塑成型。以使后续注塑成型时尼龙轮体10可以与轴承外圈22很好的形成一体化地连接。
本实施例的制造工艺先在轴承外圈22面上加工出凹槽24和滚花25，然后将尼龙材料和玻璃纤维通过注塑成型的方式与轴承外圈22连接成整体的尼龙滚轮。采用注塑成型的方式，尼龙轮体10的一部分可以部分嵌入到轴承外圈22面上的凹槽24和滚花25形成的沟槽中。当尼龙滚轮工作在负载状态时，在凹槽24和沟槽的共同作用下，尼龙轮体10由负载所产生的应力可以分散到尼龙轮体10的不同位置，使尼龙轮体10各个位置所受的应力都显著减小，避免尼龙轮体10在较大应力作用下产生使尼龙轮体10脱离轴承20的形变。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
