專(zhuān)利名稱(chēng)：滾動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承。這些滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)成連接到機(jī)器零件上，并且為所述零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供支承。軸承包括多個(gè)布置成在圓形座圈中圍繞對(duì)于軸承單元的轉(zhuǎn)動(dòng)中心滾動(dòng)的滾動(dòng)體。每個(gè)圓形座圈具有a)外部主要元件(結(jié)構(gòu)為環(huán)形或管形)，在圓形座圈中具有用于滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面(所述表面大體上轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)中心)，和b)主要內(nèi)部元件，它具有用于在圓形座圈中的滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面(所述表面大體上轉(zhuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)中心)。
背景技術(shù)：
依據(jù)滾動(dòng)體的形狀，上述類(lèi)型(即，用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器零件)的滾動(dòng)軸承劃分成滾珠軸承、滾柱軸承及滾針軸承。特別是這些軸承中的前兩種對(duì)于小和大負(fù)載以及不同類(lèi)型的加載以各種尺寸和結(jié)構(gòu)可得到。深槽滾珠軸承、角接觸軸承及球面軸承是少數(shù)例子。
一種市場(chǎng)類(lèi)別的軸承是標(biāo)準(zhǔn)軸承(“商品目錄軸承”)。這些軸承具有圓柱形外殼和圓柱形轂孔。這樣的軸承大都限制于只進(jìn)行其支承功能。此外，涉及的機(jī)器零件在它們經(jīng)軸承的外殼和轂孔產(chǎn)生接觸之前，必須加工到正確的配合。
另外類(lèi)別的滾動(dòng)軸承是其中除其支承功能之外軸承適于配合到其指定機(jī)器結(jié)構(gòu)上的軸承。用于自行車(chē)前輪的軸承是一典型的例子。轂套是這樣一種軸承的組分之一。這個(gè)套的每一端具有用于軸承的滾動(dòng)體的座圈(在這種情況下為滾珠軸承)。相對(duì)內(nèi)部座圈處于帶有螺紋孔的盤(pán)形。對(duì)于在它們之間的轂套，兩個(gè)這些盤(pán)能擰到軸上(對(duì)于該軸能安裝車(chē)輪)。套的外部具有帶有用于車(chē)輪的輻條的孔的凸緣。這種類(lèi)型的軸承因而設(shè)計(jì)成完整的輪轂單元。與軸一起，它能配合到前叉中，以便為輻條提供安裝單元。在這種類(lèi)別中的產(chǎn)品下文稱(chēng)作“特殊軸承”。它們通常生產(chǎn)成大量產(chǎn)品的零件，并且能廣泛用在某些產(chǎn)品分支中。
最后，涉及一種另外的類(lèi)別。這種軸承被稱(chēng)為“集成軸承”。這些軸承集成到較大復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，其中除是軸承的部分之外，機(jī)器零件也為其它功能而設(shè)計(jì)。用于車(chē)輛車(chē)輪的輪轂單元(如它們?cè)谄?chē)工業(yè)中常常叫做的那樣)是一個(gè)例子。每個(gè)輪轂單元為特定車(chē)輛型號(hào)生產(chǎn)，并且除支承功能必需的功能元件之外，也具有例如外輪轂部件(對(duì)其配合輪緣)和內(nèi)輪轂部件。后者為車(chē)輛的懸架和其驅(qū)動(dòng)的連接作好準(zhǔn)備。
所有列舉類(lèi)別的軸承的最普通的特征是，滾動(dòng)表面制成為與滾動(dòng)體的形狀匹配的磨削座圈。這些座圈必須以高精度制造，并且高強(qiáng)度鋼必須用于其中形成座圈的主要部件。這樣的設(shè)計(jì)的很高加工和材料成本導(dǎo)致對(duì)于以這種方式生產(chǎn)的滾動(dòng)軸承的較高價(jià)格。因而已經(jīng)進(jìn)行嘗試以使用其它方法形成座圈。已知方法之一是使座圈襯有高強(qiáng)度鋼的套。使用這種方法，整個(gè)軸承不必由這樣的高質(zhì)量材料制成。同時(shí)，通過(guò)壓縮和極強(qiáng)材料的選擇，能使薄套的質(zhì)量非常高。在專(zhuān)利文獻(xiàn)DE,A,384914(Thalheimer)中，提出這樣一種襯層應(yīng)該由螺旋纏繞的金屬絲形成。金屬絲這里表示成被滾平和磨削，以形成一表面，在滾柱軸承中的滾柱能在該表面上運(yùn)行的。另外的提議從專(zhuān)利文獻(xiàn)DE,A,846646(Franke)得知。這里，座圈由圓形金屬絲環(huán)形成，滾珠形式的滾動(dòng)體靠壓該環(huán)。由于座圈的整個(gè)不需要磨削，而是簡(jiǎn)單地具有為接收金屬絲環(huán)而準(zhǔn)備的凹槽，這顯著減少彼此背對(duì)的軸承的主要零件的加工。為了形成用于滾動(dòng)體的表面，金屬絲環(huán)可由壓縮、高強(qiáng)度鋼制成。這在某種程度上補(bǔ)償了在主要組分與滾動(dòng)體之間的接觸面積的減少(與磨削座圈相比)。
如果把具有其圓柱形外殼、圓柱形孔及磨削座圈的標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承當(dāng)作用于滾動(dòng)軸承的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，則有可能在檢查至此討論的內(nèi)容時(shí)，在已知技術(shù)中觀察到某些發(fā)展趨勢(shì)。這些趨勢(shì)之一由特殊軸承和集成軸承類(lèi)別代表。在這些趨勢(shì)中，已經(jīng)提供優(yōu)于或高于軸承的功能的某些功能。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸承情況不是這樣。以前討論的第二發(fā)展趨勢(shì)是通過(guò)除磨削在軸承的主要部件中的滾動(dòng)表面之外的方法成形軸承座圈。該后一種發(fā)展最緊密地與生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)成本的減小相聯(lián)系。它也提供在材料挑選方面的較大自由度的可能性。這種發(fā)展趨勢(shì)可能涉及標(biāo)準(zhǔn)軸承以及特殊和集成軸承。

發(fā)明內(nèi)容
方案集中在軸承的主要元件的特殊設(shè)計(jì)上。即使在小系列中，這種設(shè)計(jì)也使軸承能夠以合理和成本高效的方式生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)于具有優(yōu)于和高于純軸承功能的特殊軸承和集成軸承的制造，也帶來(lái)多方面的可能性。因而，能以比當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)軸承提供軸承功能時(shí)可能的成本低的成本，生產(chǎn)包括用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸承的機(jī)器設(shè)計(jì)。本發(fā)明主要打算與用于輕操作條件的設(shè)計(jì)共同使用。
在以上討論中，滾動(dòng)軸承具有內(nèi)和外主要元件，使?jié)L動(dòng)體在它們之間。這兩個(gè)元件也能稱(chēng)為兩個(gè)同軸布置的本體。本發(fā)明的特征在于這些本體的至少一個(gè)由螺旋彈簧形成，該螺旋彈簧具有套的特征，并且纏繞成形成開(kāi)槽截面；和將螺旋彈簧的尺寸定成承接在把轉(zhuǎn)動(dòng)單元引入到螺旋彈簧中在其兩圈之間時(shí)涉及的力。


參照附圖，下面解釋方案的多種設(shè)計(jì)。在這些圖中圖1表示按照所述方案設(shè)計(jì)的多列滾珠軸承單元的橫截面，圖2表示多列滾珠軸承單元的另一種設(shè)計(jì)的橫截面，圖3表示用于例如柔性、轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸承的柔性形式的多列滾珠軸承單元的橫截面，圖4表示具有設(shè)計(jì)成提供鎖定功能的螺旋彈簧的角接觸軸承的橫截面，及圖5表示具有緩沖懸架(sprung suspension)的軸承的橫截面。
具體實(shí)施例方式
如下諸段標(biāo)記(在附圖中)和描述具有按照本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的機(jī)器結(jié)構(gòu)的部件(所述軸承能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器的零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。機(jī)器結(jié)構(gòu)的兩個(gè)部件這里稱(chēng)作“外部部件”和“內(nèi)部部件”。后者也能叫做“軸部件”。這些部件之一連接到諸如支架、車(chē)輛車(chē)體或類(lèi)似物體之類(lèi)的較大結(jié)構(gòu)上。另一部件能叫做“可轉(zhuǎn)動(dòng)”或“可擺動(dòng)”部件。固定部件能是外部部件或內(nèi)部部件(軸部件)。輪子例如可具有與輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，所述軸圍繞在輪叉中的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。輪叉這里代表固定部件?？蛇x擇地，輪子可具有外部部件，該外部部件設(shè)有貼著保持固定在機(jī)器的較大部件中的軸的軸承。
機(jī)器結(jié)構(gòu)的外部部件這里表示為套(1)，并且其內(nèi)部部件表示為軸(2)。套(1)能承載要轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子或其它零件，軸在一端或兩端處固定到機(jī)器上?？蛇x擇地，軸能承載一個(gè)或多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)元件，套(1)這里是固定部件。軸承的外部主要元件是螺旋彈簧(3)，該螺旋彈簧(3)纏繞以形成多個(gè)(在圖1中表示四個(gè))向外彎曲的部分(4)。在這些彎曲的部分之間，有圓柱形部分(5)。向外彎曲部分(4)形成用于布置為圓形座圈的滾動(dòng)本體(6)的凹槽。附圖這里表示滾珠軸承，但也能使用滾柱軸承。在后一種情況下，向外彎曲部分(4)給出以向內(nèi)彎曲金屬絲圈終止的平座圈，該向內(nèi)彎曲金屬絲圈與圓柱形部分(5)相遇。這產(chǎn)生把滾柱保持到位的部分。
如表示的那樣，外部主要元件是螺旋彈簧(3)。這實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主要功能為滾動(dòng)體提供座圈；和不要求任何分離基礎(chǔ)支撐而形成支撐部分，將該支撐部分的尺寸定成承載由滾動(dòng)體施加的壓力。彈簧還實(shí)現(xiàn)另一種功能，即通過(guò)圓柱形部分(5)，形成在單個(gè)主要元件中能夠有幾個(gè)座圈的接合和固定部分。這里，主要元件的圈的直徑必須與所述部分的設(shè)計(jì)功能相匹配。因而，彈簧不僅形成主要元件的座圈，而且也經(jīng)在所述座圈的任一側(cè)或兩側(cè)上的軸向定向圈延伸，以形成所述圓柱形部分(5)。諸如在圖1的結(jié)構(gòu)中，這些圓柱形部分(5)接合幾個(gè)連續(xù)的座圈。
軸(2)是圓柱形的，并且具有與滾動(dòng)體(6)的輪廓相匹配的凹槽(8)。所述凹槽因而形成用于滾動(dòng)體的圓形路徑的內(nèi)部座圈。在結(jié)構(gòu)使用滾柱軸承的地方，軸可具有平底凹槽(而不是在圖1中所示的倒圓凹槽)。這里，經(jīng)凹槽邊緣，軸可相對(duì)于外部部件(1)被軸向固定。如果希望不固定，與滾柱軸承一起使用的軸可以是光滑的。如果滾柱由在軸中的凹槽邊緣軸向地固定，那么彈簧(3)的所述向內(nèi)彎曲部分可以省去。這里，外部部件(1)必須以不同方式固定。然而，在外部部件和內(nèi)部部件中的滾動(dòng)體的已表明的軸向控制應(yīng)該給出最適用的結(jié)構(gòu)。
冷縮配合管(9)擰在彈簧(3)上。如表示的那樣，管超越滾動(dòng)體的最外座圈延伸。在伸展之后，在這樣一種管中的塑性材料在室溫下保持其伸展尺寸。因而有可能為了容易擰在彈簧上而確定管的尺寸。當(dāng)加熱時(shí)管收縮，這是因?yàn)椴牧显O(shè)法返回其“安置位置”。因此，如圖1中所示，管貼著彈簧的外表面收緊，并且跟隨其輪廓。超越最外座圈，該圖表示管已經(jīng)收縮得如此之多，從而其端部(10)已經(jīng)貼著軸(2)收緊。這形成防止污物和水分達(dá)到滾動(dòng)體和其座圈的軸封。它也防止?jié)櫥瑒妮S承內(nèi)部逸出。
在生產(chǎn)按照?qǐng)D1中的結(jié)構(gòu)的軸承時(shí)，軸(2)和彈簧(3)首先制造。然后通過(guò)把軸放置在彈簧中且使向外彎曲的部分(4)伸展-即滾動(dòng)體要到的地方-從而能一個(gè)接一個(gè)地插入所述滾動(dòng)體以安置在軸(2)中的凹槽(8)中而對(duì)已完成的滾動(dòng)體6進(jìn)行裝配。座圈能填充到在滾動(dòng)體之間僅有最小空隙的點(diǎn)。這省去了具有用于滾動(dòng)體的保持架的需要。如果在滾動(dòng)體之間有很大間隙，則保持架是必需的。因而，即使它們可能具有固定邊緣，座圈仍然可給出滾動(dòng)體的充分補(bǔ)充，并且不需要保持架。這對(duì)于使其主要部件由具有完整凹槽邊緣的均勻環(huán)建造的軸承是不可能的。在所有滾動(dòng)體已經(jīng)裝配之后，冷縮配合管(9)擰在彈簧上，并且暴露于把它收縮到在圖1中表示的形狀所要求的熱量中。軸承單元然后插入在外部件-套(1)中。為了保證有與管的摩擦配合，套定成稍微“欠尺寸”。因?yàn)楣苊芊鈴椈蓸?gòu)造，所以通過(guò)涂抹密封或把化合物粘結(jié)到在套中的冷縮配合管的邊緣上能實(shí)現(xiàn)軸承的進(jìn)一步固定和密封。
如在另外結(jié)構(gòu)的如下解釋中表示的那樣，從各個(gè)座圈伸展的部分也可具有用來(lái)把主要元件固定到機(jī)器零件上的特征，該機(jī)器零件要經(jīng)軸承彼此連接。
圖2表示多列滾珠軸承。它如此設(shè)計(jì)，從而按照呈現(xiàn)的方案構(gòu)造的彈簧元件被用來(lái)形成內(nèi)部和外部座圈。彈簧在這里纏繞以形成外部和內(nèi)部接觸表面，用來(lái)分別貼著外部、光滑鉆孔機(jī)器部件和光滑軸直接安置。在圖2中，機(jī)器結(jié)構(gòu)的外部部件(具有所述光滑孔)標(biāo)為12，并且光滑軸標(biāo)為13。外部彈簧是14，并且內(nèi)部彈簧是15。彈簧14具有向外彎曲的部分(16)，該向外彎曲的部分(16)以先前描述的方式形成用于這里標(biāo)為17的滾動(dòng)體的座圈。在向外彎曲部分(16)之間，有接合和固定部分(18)。后者從終止向外彎曲截面(16)的圈延伸，并且形成圓柱形部分(19)。因而，這些部分一起形成圓柱的、完整的、能引入到機(jī)器的外部部件(12)的孔中的外部套管。
內(nèi)部彈簧(15)具有對(duì)于外部的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，但具有形成座圈的向內(nèi)彎曲部分(22)。從這些向內(nèi)彎曲部分(22)，有也作為向內(nèi)彎曲以給出一起形成圓柱形內(nèi)部套管的內(nèi)部部分(24)的接合截面(23)，該圓柱形內(nèi)部套管的內(nèi)部尺寸適于光滑軸(13)的引入。
組裝最適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)把軸(13)引入到內(nèi)部彈簧(15)中實(shí)現(xiàn)。外部彈簧(14)然后在內(nèi)部彈簧上方被推動(dòng)，并且如以前描述的那樣，通過(guò)把外部彈簧伸展開(kāi)而插入滾動(dòng)體。然后整個(gè)單元引入到外部部件的孔(12)中。
這種結(jié)構(gòu)使得有可能給周?chē)鷻C(jī)器部件一種非常簡(jiǎn)單的形式。外部部件可十分簡(jiǎn)單地由切到長(zhǎng)度的管制造，并且內(nèi)部部件可以是切到長(zhǎng)度的桿。在其最簡(jiǎn)單樣式中，如不久描述的那樣，軸承完全未密封。然而，它可使用如圖1中所示的冷縮配合管密封?？蛇x擇地，或者外部部件的孔或者軸能常規(guī)地密封，例如使用抽出密封件或O形圈。
在圖3中的結(jié)構(gòu)表示大體與圖2中的相對(duì)應(yīng)的變形如何可用來(lái)形成用于柔性、轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸承。這里，外部彈簧(28)大體具有與在圖1中的彈簧3相同的構(gòu)造。內(nèi)部彈簧(29)大體具有與在圖2中的內(nèi)部彈簧15相同的構(gòu)造。對(duì)于外部和內(nèi)部彈簧(分別為28和29)，形成座圈的部分標(biāo)為32，并且接合部分標(biāo)為33。滾動(dòng)體標(biāo)為30。
外部彈簧(28)表示為具有冷縮配合管(31)。這對(duì)于軸承有優(yōu)良支撐。然而，意圖在于，軸承應(yīng)該能夠彎曲以與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的彎曲相匹配。如果彈簧具有冷縮配合管，則可能妨礙這種匹配。如果在安裝之前，有可能估計(jì)軸在任意點(diǎn)處如何彎曲，那么軸承能成形為對(duì)應(yīng)形式，并且此后使用冷縮配合管以這種形狀固定。
可想象的是，這種類(lèi)型的軸承可用于兩種類(lèi)型的柔性軸。在它們之一中，軸轉(zhuǎn)動(dòng)以把動(dòng)力從固定馬達(dá)傳遞到例如動(dòng)力工具。這里，軸被支撐在外部套中，該外部套在主動(dòng)使用中的同時(shí)必須是充分柔性的。這里表明的軸承可被插入在外部套中，以為整個(gè)軸或其某些截面提供軸承?？蛇x擇地，軸承可配合到軸上，然后套固定到這個(gè)軸上。普遍的是，柔性軸由收緊纏繞的螺旋彈簧形成。對(duì)于本發(fā)明，纏繞形成座圈的軸承的內(nèi)部彈簧(29)也可代替動(dòng)力傳遞柔性軸。
其它類(lèi)型的柔性軸具有固定的安裝，并且通常用于某些其它物體的遠(yuǎn)距離操作。在裝配時(shí)，對(duì)于環(huán)境給操縱軸適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。在某些地方可能必須彎曲軸。在這些地方，軸承壓力可能特別高，并且滾動(dòng)軸承適于承受這些壓力。在圖3中表示的軸承這里是優(yōu)秀的。它能生產(chǎn)成按米銷(xiāo)售，并且容易切到由不同產(chǎn)品和設(shè)施要求的長(zhǎng)度。
圖4表示本發(fā)明的角接觸軸承的變形。在這種類(lèi)型的軸承中，滾動(dòng)體在其軸承中心對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸傾斜的座圈中的兩個(gè)圓形路徑中起作用。座圈也是彼此呈內(nèi)部鏡像。在單個(gè)單元中，這提供承受對(duì)于軸傾斜作用的力特別良好的軸承。
在圖4中，機(jī)器結(jié)構(gòu)的外部部件表示為具有用于軸承的外部主要元件的支座(36)的輪轂(35)。支座在基礎(chǔ)部分(37)中終止。在相對(duì)端處，支座可用蓋子(38)封閉。軸承的外部主要部件標(biāo)為40，并且包括其終止部分(41)向內(nèi)彎曲的彈簧。這些部分成形為靠壓滾動(dòng)體(42)。后者這里表示為滾珠軸承，并且每個(gè)終止部分無(wú)論從那點(diǎn)看都覆蓋滾動(dòng)體的表面的四分之一。滾動(dòng)體對(duì)于機(jī)器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部部件-軸(44)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心成近似45°。在提供滾動(dòng)表面的彈簧部分(41)之間，彈簧的圈延伸形成接合和固定部分(43)。支座被成形為，在兩端處分別經(jīng)基座(37)和蓋子(38)支撐彈簧(40)和提供用于接合和固定部分(43)的表面。
軸承的內(nèi)部主要部件由彈簧(45)形成，該彈簧(45)以圓柱形連接部分(46)終止。它們的尺寸可使其擰到軸(44)上。向外彎曲接合截面(47)在用于在彈簧的每一端處的滾珠(42)的軸承截面(48)之間伸展。因而滾珠采取由從角接觸座圈的每個(gè)中心延伸的點(diǎn)劃線(51)表示的所述角接觸。
內(nèi)部彈簧(45)的外部圓柱形部分以金屬絲終止，彈簧由該金屬絲圍繞形成向內(nèi)彎曲的外部部分(49)。這些用來(lái)給出在軸中在軌道(50)中的卡接件。通過(guò)這種手段，內(nèi)部彈簧(45)相對(duì)于軸而軸向固定，軸又相對(duì)于外部部件(35)由外部彈簧在支座(36)中的配合被固定。它表明經(jīng)金屬絲的卡接截面(49)和軌道(50)的軸向固定也能用在除這里表示的之外的其它用途中。外部彈簧可經(jīng)在連續(xù)支座中的軌道中的卡入件以相同方式固定。
圖5表示提供軸承座圈的彈簧如何可用于緩沖懸架。這里假定輪子(54)將具有在叉(55)的兩個(gè)叉股之間的軸承。表示軸承的一種非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)-在彈簧(58)中的座圈(57)形成軸承的內(nèi)部部件。軸承的外部主要部件由輪子形成，其中已經(jīng)提供凹槽(59)以形成外部座圈。滾動(dòng)體(在這種情況下為滾珠軸承)裝配在彈簧的座圈部分(57)與外部座圈(59)之間。在安裝軸承時(shí)可使用彈簧的固有彈性。從內(nèi)部座圈(57)和滾珠(60)延伸，彈簧以一定長(zhǎng)度的連接部分(61)延伸到兩側(cè)。這些部分的端部固定在叉(55)中?？梢酝ㄟ^(guò)配合到叉的孔中或通過(guò)保持器固定。適當(dāng)?shù)倪x擇可以利用把彈簧設(shè)計(jì)成寬范圍的形狀和功能的巨大可能性。例如，類(lèi)似于在圖4中表示的那些的卡接部分可用于彈簧，或者彈簧可在其端部處具有針孔。針孔與在叉上的鉤狀物(或類(lèi)似物)相接合，并且彈簧能稍微伸展以保證在固定點(diǎn)處的牢固接觸。
按照?qǐng)D5的結(jié)構(gòu)因而實(shí)現(xiàn)由單個(gè)元件，即按照本發(fā)明的彈簧(58)實(shí)現(xiàn)軸承和輪子的懸架功能。這樣一種緩沖懸架不必設(shè)計(jì)成彈簧固定在兩端處。一種選擇是在座圈之后在一端處終止彈簧，并且在用于單個(gè)端接懸架的緊固件中以穩(wěn)定方式固定這端(它具有與截面61相對(duì)應(yīng)的延伸部分)。通過(guò)單個(gè)元件實(shí)現(xiàn)軸承和懸架功能的這種方法可在各種軸承結(jié)構(gòu)中采用，例如在圖1和2中的那些中和甚至使軸承的外部主要元件處于彈簧的形式。
通過(guò)改變彈簧的剛度(即，修改長(zhǎng)度、直徑及金屬絲粗度)能調(diào)節(jié)彈簧的阻力。彈性的進(jìn)一步變硬或限制可通過(guò)插入緩沖元件或通過(guò)采用冷縮配合管實(shí)現(xiàn)。
表明和解釋的結(jié)構(gòu)只是本方案，即螺旋彈簧可形成用于軸承的滾動(dòng)體的座圈同時(shí)也形成用于不與軸承功能相關(guān)的功能的其它部分的原理的例子。作為后者的例子，本文已經(jīng)表明彈簧可如何使用接合座圈列；提供對(duì)其已經(jīng)供給軸承的機(jī)器零件的固定和連接；及形成緩沖懸架。除此之外，有多種可利用本發(fā)明的原理以創(chuàng)建用于所有類(lèi)型的產(chǎn)品的特定滾動(dòng)軸承和集成軸承結(jié)構(gòu)的其它方式。除在上文中描述的那些之外的結(jié)構(gòu)特征使用彈簧原理也可實(shí)現(xiàn)。
基本前提是，座圈應(yīng)該由允許彈簧承受來(lái)自滾動(dòng)體的力的尺寸的收緊纏繞的金屬絲形成。彈簧的其它圈對(duì)于接合和固定部分是可能的。為了減小金屬絲消耗和/或?yàn)榱税演S向定尺寸可能性加到彈簧中，接合和固定部分可用寬間隔的圈制成。使用現(xiàn)代纏繞技術(shù)，也有可能給所述截面一種非圓柱形形狀，例如除圓錐形之外，甚至非圓形形狀(如果這樣的形狀對(duì)于討論的主要元件的機(jī)器零件的適應(yīng)和連接是適當(dāng)?shù)?。
用來(lái)纏繞的金屬絲的質(zhì)量也被用來(lái)優(yōu)化對(duì)于用來(lái)把彈簧包括到結(jié)構(gòu)中的不同條件的適應(yīng)。用于金屬絲的基材當(dāng)然是重要的。例如可使用不銹鋼。在拉制過(guò)程中，材料的硬度可受產(chǎn)生的壓縮的影響。硬度也可受在已經(jīng)纏繞彈簧之后的硬化的影響。
例如，如果希望座圈具有比對(duì)于彈簧使用圓金屬絲得到的那些大的接觸表面，那么金屬絲在它已經(jīng)纏繞而形成基本彈簧之后可被磨削。也有可能使用正方形或扁平金屬絲，以產(chǎn)生比使用圓金屬絲得到的那些大的接觸表面。
螺旋彈簧具有在一個(gè)方向上扭轉(zhuǎn)時(shí)尺寸減小而在相反方向上扭轉(zhuǎn)時(shí)尺寸增大的性質(zhì)。這帶來(lái)通過(guò)把彈簧以一種方式扭轉(zhuǎn)而把它保持到位并且把它引入到“欠尺寸的”孔中或者相反以另一種方式扭轉(zhuǎn)它并且把它擰在“過(guò)尺寸的”軸頸上的可能性。當(dāng)扭轉(zhuǎn)停止時(shí)，彈簧通過(guò)在孔中的膨脹或在軸頸上的收縮鎖定到位。
如以前提到的那樣，在組裝軸承時(shí)可使用彈簧的彈性。一個(gè)引用的例子是在座圈處通過(guò)彈簧的伸展開(kāi)而插入滾動(dòng)體。伸展必須足以允許滾動(dòng)體(通常為滾珠軸承)插入在彈簧圈之間。以這種方式，滾動(dòng)體的列可填充到不要求用來(lái)彼此隔開(kāi)所述流動(dòng)體的保持架的程度。此外，彈性性質(zhì)帶來(lái)用來(lái)把完整軸承安裝到討論的機(jī)器零件上的很大可能性。這樣的例子已經(jīng)給出(見(jiàn)以前自然段和在按照?qǐng)D4的結(jié)構(gòu)中的鎖定截面)。
假定現(xiàn)代CNC技術(shù)使極復(fù)雜的彈簧形狀能夠在自動(dòng)過(guò)程中纏繞，本方案特別便利。由于CNC不要求生產(chǎn)用于每種形狀的特定工具，所以彈簧的樣式可與當(dāng)前需要相匹配而沒(méi)有巨大的裝備成本。這使得本發(fā)明甚至適用于非常小系列的特殊軸承。對(duì)于采用本發(fā)明的原理的所有結(jié)構(gòu)普遍的是，它們最好適于在輕操作條件下使用的軸承、和另外在比較臨時(shí)基礎(chǔ)上使用的設(shè)備。
因而本發(fā)明的中心想法是，纏繞到預(yù)定形狀的螺旋彈簧被用作軸承主要元件的一個(gè)或兩個(gè)，因而彈簧形成框架和軸承的力吸收零件。所述彈簧也纏繞有在座圈外的部分，纏繞是這樣的從而形成用于除提供座圈之外的功能的部分。因而彈簧制成集成幾個(gè)功能的物體。
新方案在圖1至5中，在上文中討論的滾動(dòng)軸承是滾珠軸承(60)的形式的球形體。這種軸承與形成為由彈簧絲(62)制成的套的螺旋彈簧(58)一起工作。套具有圓周凹槽(64)。這種凹槽的檢查表明，在本情況下，它由并排保持的金屬絲環(huán)形成。這些能帶來(lái)無(wú)論什么形狀的外表面。然而，圓柱形形狀是優(yōu)選的。由于滾珠(64)是球形的，所以與外表面每部分的軸承接觸具有點(diǎn)狀特征。結(jié)果，在滾珠軸承上的加載不能太高。
本發(fā)明的目的在于增大對(duì)于滾珠軸承的加載可能性。這能通過(guò)成形由并排環(huán)帶來(lái)的每個(gè)外表面以給出在滾珠與金屬絲之間的最大接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)。換句話(huà)說(shuō)，從而實(shí)現(xiàn)在滾珠與外表面之間的最大接觸，每個(gè)環(huán)的接觸表面應(yīng)該或多或少地接近球形或圓柱形。
當(dāng)套安置在圓周凹槽中時(shí)有幾種實(shí)現(xiàn)由在套中各個(gè)并排環(huán)帶來(lái)的外表面的所述成形的幾種方式(這種成形的目標(biāo)在于使接觸面積最大)。最簡(jiǎn)單的方法是設(shè)計(jì)在滾珠與金屬絲之間具有點(diǎn)狀接觸的球軸承的形式的滾動(dòng)軸承。當(dāng)軸承運(yùn)行時(shí)，滾珠本身加工相互作用環(huán)的外表面，并因而保證所述最大接觸面積的成形。當(dāng)然，其進(jìn)一步的結(jié)果是，在滾珠與環(huán)的接觸區(qū)域之間產(chǎn)生間隙(65)。這種間隙可通過(guò)用具有與“重新成形的”凹槽的寬度相匹配的圓周的其它滾珠替換用過(guò)的滾珠來(lái)補(bǔ)償。
補(bǔ)償這種間隙的另一種方式是把機(jī)械張緊給予生產(chǎn)的套上，從而當(dāng)滾珠軸承加工環(huán)的表面時(shí)，所述張緊吸收了產(chǎn)生的任何間隙。以這種方式，因?yàn)樘椎乃鰪埦o補(bǔ)償材料損失，所以可保持原始滾珠軸承。
第三種可能性是使磨削過(guò)程以這樣一種方式作用在凹槽中的環(huán)表面上，從而使接觸面積最大。
第四種可能性是甚至在制造套之前機(jī)械地影響金屬絲，并因而保證在凹槽中的環(huán)表面具有正確的形狀，以提供在環(huán)與滾珠軸承之間的最大接觸。
第五種可能性是在滾珠軸承本身的制造期間補(bǔ)償間隙。
本發(fā)明的另外特征在如下專(zhuān)利權(quán)利要求書(shū)中給出。
在最后兩幅圖的檢查中更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖6表示與圖5中的對(duì)應(yīng)的輪轂，其中輪轂按照本發(fā)明設(shè)計(jì)，圖7表示在形成其中軸承運(yùn)行的圓周凹槽的環(huán)上具有點(diǎn)狀承載的滾珠軸承的相互作用，圖8表示在環(huán)與滾珠之間的軸承，圖9表示與圖6相同的圖像，不同之處在于，這里已經(jīng)重新成形各個(gè)環(huán)的表面，圖10表示重新成形如何由滾珠軸承產(chǎn)生和間隙如何產(chǎn)生，圖11表示一旦已經(jīng)重新成形套表面在滾珠與環(huán)之間的接觸，及圖12表示已經(jīng)被處理以提供最大接觸面積的螺旋彈簧的外表面。
圖6至8表示與在輪轂的內(nèi)圓周中的凹槽中運(yùn)行的滾珠軸承(60)相互作用的輪轂(54)。滾珠與在由彈簧絲(62)制成的緩沖套(58)中的凹槽(64)相接觸。在這些情況下，滾珠(60)與每個(gè)彈簧絲(62)的外表面為點(diǎn)接觸，所述表面具有圓柱形特征。在圖6中表示的滾珠軸承被試運(yùn)行，滾珠(60)然后立即在凹槽(64)中的環(huán)的外表面上以這樣一種方式加工，從而每個(gè)環(huán)產(chǎn)生與滾珠的最大接觸面積。圖7和8表示在彈簧絲(62)與滾珠(60)之間的接觸。圖7清楚地表示滾珠(60)如何在圓周凹槽(64)中的彈簧絲(62)的外表面上加工。表面的這種加工導(dǎo)致在圖10中清楚表示的間隙(65)。圖11表示彈簧絲(62)的每個(gè)環(huán)的外表面(63)如何已經(jīng)被加工。在剛才描述的過(guò)程中，必須用具有與重新成形的凹槽(64)的直徑相匹配的圓周的滾珠替換用過(guò)的滾珠。圖12表示已經(jīng)處理以把最佳形狀給予在凹槽中的環(huán)的外表面的彈簧絲套。
另外一種補(bǔ)償由滾珠軸承引起的凹槽加寬的方式是預(yù)張緊螺旋彈簧(58)，從而它連續(xù)地補(bǔ)償由所述滾珠軸承(60)進(jìn)行的磨損生成的加寬。
實(shí)現(xiàn)凹槽的所述重新成形的第三種方式是使在凹槽中的環(huán)經(jīng)受磨削過(guò)程，該磨削過(guò)程產(chǎn)生在環(huán)與滾珠之間的希望接觸。
也有第四種可能性。這涉及在金屬絲的制造期間在其表面上的作用，從而當(dāng)它纏繞成具有凹槽的套時(shí)，所述凹槽呈現(xiàn)出在金屬絲與滾珠之間的最大接觸的形狀。
第五種可能性是在滾珠軸承本身的制造期間補(bǔ)償間隙。
在滾珠軸承由兩個(gè)管狀螺旋彈簧形成的場(chǎng)合，彈簧的每一個(gè)具有其自己的圓周凹槽，那么兩個(gè)套(彈簧)必須以一種方式或另一種方式，由某類(lèi)裝置或布置保持在一起。考慮到在凹槽中的金屬絲的外表面的重新成形，可能有利的是，金屬絲包括由較硬材料涂敷的比較軟的材料。
用于金屬絲和滾珠軸承的適當(dāng)合金都可以改變。
顯而易見(jiàn)的是，使用的金屬絲可具有無(wú)論什么樣的橫截面。然而，已經(jīng)證明最適當(dāng)?shù)氖?，使用具有圓形周緣的金屬絲。
已經(jīng)證明按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的滾珠軸承，在其中常規(guī)滾珠軸承一般表現(xiàn)不太好的結(jié)構(gòu)中特別適用。
權(quán)利要求
1.一種滾動(dòng)軸承，包括兩個(gè)同軸布置的物體(3、2；14、15；28、29；40、45；及54、58)，這些物體中的一個(gè)布置在另一個(gè)外側(cè)，所述兩個(gè)物體具有兩個(gè)相對(duì)表面，在該兩個(gè)相對(duì)表面之間布置有多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)單元(6、17、30、42及60)，如滾珠或滾柱，所述相對(duì)表面具有凹槽，所述單元保持在兩個(gè)物體的兩個(gè)相對(duì)表面的凹槽中，這些物體的至少一個(gè)由螺旋彈簧形成，該螺旋彈簧具有套的特征，并且如此纏繞，從而導(dǎo)致帶凹槽的部分(4、16、22、32、41、48及57)，此外，螺旋彈簧如此定尺寸，以使它承受由所述單元施加的力，提供使彈簧經(jīng)受軸向力的可能性允許將可轉(zhuǎn)動(dòng)單元引入到螺旋彈簧的兩圈之間，整體的特征在于，在與可轉(zhuǎn)動(dòng)單元相互作用的凹槽中的表面如此成形，從而在單元的外表面與凹槽的對(duì)應(yīng)外表面之間得到高達(dá)最大的可能接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，凹槽的外表面通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)單元給出其操作形狀，所述單元能夠由具有與給予凹槽的圓周相對(duì)應(yīng)的圓周的單元替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，由螺旋彈簧形成的套受到用以收縮彈簧的機(jī)械張緊，從而由可轉(zhuǎn)動(dòng)單元施加的表面磨損引起的寬度擴(kuò)大得以補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，在套的制造之前通過(guò)金屬絲的預(yù)處理(例如滾動(dòng))得到凹槽形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，具有一個(gè)或多個(gè)凹槽的套通過(guò)磨削工藝獲得所要求的起始形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，金屬絲具有如下強(qiáng)度性能...
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，金屬絲從外向內(nèi)具有不同的硬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動(dòng)軸承，由每個(gè)具有其相關(guān)凹槽的兩個(gè)套形成，其特征在于，把兩個(gè)套與可轉(zhuǎn)動(dòng)單元保持在一起從而產(chǎn)生單個(gè)產(chǎn)品單元的裝置或設(shè)備。
全文摘要
在諸如包括兩個(gè)同軸布置的物體(3、2；14、15；28、29；40、45；及54、58)的滾珠軸承之類(lèi)的滾動(dòng)軸承中，它們中的一個(gè)被布置在另一個(gè)外側(cè)，兩個(gè)物體具有兩個(gè)相對(duì)表面，在該兩個(gè)相對(duì)表面之間布置有多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)單元(6、17、30、42及60)，如滾珠或滾柱，所述相對(duì)表面具有凹槽，單元保持在兩個(gè)物體的兩個(gè)相對(duì)表面的凹槽中，這些物體的至少一個(gè)由螺旋彈簧形成，該螺旋彈簧具有套的特征，并且如此纏繞，從而導(dǎo)致帶凹槽的部分(4、16、22、32、41、48及57)，已經(jīng)表明，如果凹槽的外表面與可轉(zhuǎn)動(dòng)單元的外表面相匹配，則滾動(dòng)軸承經(jīng)受的加載可顯著增大。
文檔編號(hào)F16C33/61GK1842661SQ200480024263
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
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