扭矩限制公差環(huán)的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及公差環(huán)，并且特別涉及扭矩限制公差環(huán)。
【背景技術】
[0002]本公開涉及公差環(huán)組件，其中，公差環(huán)在組件的元件之間提供過盈配合，在該組件中，第一元件具有定位在第二元件的圓柱形鏜孔中的圓柱形部分。特別地，本公開涉及具有公差環(huán)的組件，該公差環(huán)在諸如軸之類的圓柱形部件與圍繞該軸安裝的外部部件之間提供過盈配合。
[0003]改良的工程技術已導致對于機器元件的較高精度的需要，從而提高了制造成本。在將壓配合、花鍵、銷釘或鍵槽用于在諸如滑輪、飛輪或傳動軸之類的應用中傳遞扭矩的情況下需要非常緊密的公差。
[0004]公差環(huán)可用于在傳遞扭矩所需的元件之間提供過盈配合。公差環(huán)提供了一種在可以不被機加工成精確尺寸的元件之間提供過盈配合的低成本的方法。公差環(huán)具有多個其它可能的優(yōu)點，例如對元件之間的不同的線性膨脹系數(shù)進行補償、允許實現(xiàn)快速的設備裝配、以及耐用性。
[0005]公差環(huán)通常包括彈性材料條帶，該彈性材料例如為諸如彈簧鋼之類的金屬，該條帶的兩端被聚集在一起以形成環(huán)。突起的卡箍(band)或突起可從該環(huán)徑向向外延伸，或者朝向該環(huán)的中心徑向向內延伸。通常，突起是形成物，可能地為規(guī)則的形成物，例如褶皺、脊或波狀部。
[0006]當環(huán)定位在位于例如軸與安裝在該軸上的外部部件中的鏜孔之間的環(huán)形空間內時，突起被壓縮。每一個突起均可起到彈簧的作用并且可向該軸和該鏜孔的表面上施加徑向力，從而在軸與殼體之間提供過盈配合。當通過公差環(huán)來傳遞扭矩時，殼體或軸的旋轉將在軸或殼體中的另一個中產(chǎn)生相似的旋轉。通常，突起的卡箍被該環(huán)的沒有形成物的環(huán)形區(qū)域(在本領域中被稱之為公差環(huán)的"未成形區(qū)域")軸向地側部包圍住。
[0007]盡管公差環(huán)通常包括彈性材料條帶，該彈性材料條帶被彎曲以使得環(huán)能夠通過疊置該條帶的兩端而容易地形成，但是公差環(huán)還可被制成為環(huán)形卡箍。下文中所使用的術語"公差環(huán)"包括這兩種類型的公差環(huán)。下文中所使用的術語"軸"包括帶有諸如軸或軸承之類的圓柱形部分的任何裝配部件。
[0008]因此，本工業(yè)仍然需要對公差環(huán)作出改進，特別是對可用于將旋轉軸與安裝在該旋轉軸上的外部部件聯(lián)接的公差環(huán)作出改進。
【附圖說明】
[0009]通過參照附圖進行說明，本公開可得到更好地理解，并且其多個特征和優(yōu)點對于本領域技術人員而言變得明顯。
[0010]圖1包括根據(jù)一種實施例的處于接合構造中的旋轉組件的透視圖。
[0011]圖2包括在圖1中的圓圈2處獲取的根據(jù)一種實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0012]圖3包括根據(jù)一種實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的端部平面圖。
[0013]圖4包括在圖3中的圓圈4處獲取的根據(jù)一種實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0014]圖5包括根據(jù)一種實施例的處于脫離接合構造中的旋轉組件的透視圖。
[0015]圖6包括在圖5中的圓圈6處獲取的根據(jù)一種實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0016]圖7包括根據(jù)一種實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的端部平面圖。
[0017]圖8包括在圖7中的圓圈8處獲取的根據(jù)一種實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0018]圖9包括根據(jù)另一實施例的處于接合構造中的旋轉組件的透視圖。
[0019]圖10包括在圖9中的圓圈10處獲取的根據(jù)另一實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0020]圖11包括根據(jù)另一實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的端部平面圖。
[0021]圖12包括在圖11中的圓圈12處獲取的根據(jù)另一實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0022]圖13包括根據(jù)另一實施例的處于脫離接合構造中的旋轉組件的透視圖。
[0023]圖14包括根據(jù)另一實施例的處于脫離接合構造中的旋轉組件的側視平面圖。
[0024]圖15包括在圖14中的圓圈15處獲取的根據(jù)另一實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0025]圖16包括根據(jù)另一實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的端部平面圖。
[0026]圖17包括根據(jù)再一實施例的處于接合構造中的旋轉組件的端部平面圖。
[0027]圖18包括在圖17中的圓圈18處獲取的根據(jù)再一實施例的處于接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0028]圖19包括根據(jù)再一實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的端部平面圖。
[0029]圖20包括在圖19中的圓圈20處獲取的根據(jù)再一實施例的處于脫離接合構造中的該旋轉組件的詳視圖。
[0030]不同附圖中的相同的附圖標記用于表示相似或相同的物品。
【具體實施方式】
[0031]下列描述涉及公差環(huán)，并且特別涉及扭矩限制公差環(huán)，該扭矩限制公差環(huán)可被安裝在處于壓縮機軸與形成在壓縮機帶輪中的鏜孔之間的空調壓縮機組件內。在一個方面中，公差環(huán)可被圍繞該壓縮機軸裝配，并且隨后壓縮機帶輪可被圍繞該扭矩限制公差環(huán)安裝。作為選擇，該扭矩限制公差環(huán)可被插入到形成在該帶輪中的鏜孔中，并且該壓縮機軸可被插入穿過該扭矩限制公差環(huán)。
[0032]在常規(guī)公差環(huán)中，該公差環(huán)可在內部部件與外部部件之間提供過盈配合。這樣一來，該內部部件和外部部件就可被靜態(tài)地聯(lián)接并可以一起旋轉。如果內部部件與外部部件之間的扭矩變得大于過盈配合的力，則該內部部件與外部部件就能夠相對于彼此旋轉。當內部部件與外部部件之間的扭矩低于過盈配合的力時，這兩個元件可彼此重新接合。在該內部部件是軸并且該軸例如由于軸承失效而卡住的情況下，該外部部件可在該軸上繼續(xù)旋轉。當該外部部件繼續(xù)旋轉時，外部部件與公差環(huán)之間或軸與公差環(huán)之間的摩擦會產(chǎn)生高熱量。繼續(xù)運動會對軸、外部部件、公差環(huán)、或所有的三種部件造成永久損傷。
[0033]根據(jù)本文中描述的實施例中的一個或多個所述的扭矩限制公差環(huán)可包括多個突起，這些突起可從該扭矩限制公差環(huán)的本體徑向向內延伸、徑向向外延伸、或既徑向向內又徑向向外延伸。該扭矩限制公差環(huán)可被安裝在花鍵軸上或安裝在花鍵套管內。如果該花鍵軸或該花鍵套管相對于該扭矩限制公差環(huán)旋轉，則突起可與花鍵對齊并且該扭矩限制公差環(huán)可徑向向內收縮或徑向向外擴張。該扭矩限制公差環(huán)的擴展或收縮可使軸與套管脫離接合或斷開聯(lián)接并且這兩個部件可在不產(chǎn)生熱量的情況下相對于彼此自由地旋轉。這樣一來，可基本上降低了損壞軸或套管的風險。
[0034]參照圖1至圖8，旋轉組件被示出并且被總體上標明為100。旋轉組件100可包括內部部件102和外部部件104。扭矩限制公差環(huán)106可被安裝在內部部件102和外部部件104之間。在使用期間，并且如在下文中更為詳細地描述的那樣，該扭矩限制公差環(huán)106可從圖1至圖4中圖示的接合構造移動到圖5至圖8中圖示的脫離接合構造，在該接合構造中，內部部件102靜態(tài)地聯(lián)接至外部部件104，在該脫離接合構造中，內部部件102與外部部件104脫離接合。
[0035]在具體方面中，旋轉組件100可以是空調壓縮機組件，例如，用于機動車輛的皮帶傳動的空調壓縮機組件。此外，在該具體方面中，內部部件102可以是從空調壓縮機延伸的壓縮機軸并且外部部件104可以是圍繞該壓縮機軸安裝的壓縮機帶輪。傳動皮帶(未示出)可至少部分地圍繞壓縮機帶輪的外部圓周延伸。
[0036]在該皮帶移動時，該壓縮機帶輪能夠旋轉。在接合構造中，在該壓縮機軸被靜態(tài)地聯(lián)接至該壓縮機帶輪的情況下，壓縮機軸同樣可以旋轉。如果空氣壓縮機內出現(xiàn)故障，例如，軸承咬死，那么壓縮機軸會卡在空氣壓縮機內并停止旋轉。如果該軸卡住，則該壓縮機軸/壓縮機帶輪組件內的扭矩會超過閾值扭矩并且扭矩限制公差環(huán)會通過在該壓縮機軸/壓縮機帶輪組件內成角度地旋轉而從接合構造移動到脫離接合構造。在脫離接合構造中，該壓縮機帶輪可圍繞卡住的壓縮機軸自由地旋轉。
[0037]因此，在該組件脫離接合或斷開聯(lián)接的情況下，傳動皮帶可在壓縮機帶輪、壓縮機軸、與傳動皮帶之間的過熱或摩擦并不大量增加的情況下繼續(xù)移動，該過熱或摩擦在該壓縮機帶輪于皮帶繼續(xù)圍繞卡住的壓縮機帶輪移動的同時保持與卡住的壓縮機軸靜態(tài)地接合的情況下或者在皮帶在壓縮機帶輪并未與軸完全脫離接合的情況下繼續(xù)圍繞該軸驅動壓縮機帶輪的情況下會可能出現(xiàn)。這樣一來，可顯著降低對傳動皮帶、壓縮機帶輪、或驅動皮帶或被該傳動皮帶驅動的其它部件造成損壞的風險。即使該機動車輛停止運轉并且傳動皮帶停止移動，壓縮機帶輪也可保持與壓縮機軸脫離接合。當隨后起動該機動車輛時，存在少許或不存在將由使該傳動皮帶移動的發(fā)動機傳動軸來克服的壓縮機軸與壓縮機帶輪之間的殘余扭矩。
[0038]如圖1至圖8中所圖示，該扭矩限制公差環(huán)106可包括大致呈圓柱形的本體110。該本體110可包括側壁112。該側壁112可包括未成形區(qū)段114并且多個突起116可從本體110的側壁112徑向向外延伸。本體110的側壁112可包括不具有突起的大致呈圓柱形的內表面118。側壁112還可以包括處于未成形區(qū)段114中的間隙120。在具體方面中，間隙120可沿著本體110的整個軸向長度的大部分延伸以便在本體110中形成至少局部裂縫。在另一方面中，間隙120可沿著本體110的整個軸向長度延伸以便在本體110中形成至少完全裂縫。
[0039]此外，如在圖1至圖8中所描繪的那樣，內部部件102可大致呈圓柱形并且可包括大致呈圓柱形的外表面130，并且外部部件104可包括大致呈圓柱形的鏜孔，該鏜孔具有大致呈圓柱形的內表面132。如圖示，外部部件104的內表面132可形成有多個空隙134，這多個空隙134被圍繞內表面132的圓周等距離地間隔開。在該方面中，空隙134可以是沿著外部部件104的整個軸向長度形成在外部部件104的內表面132中的花鍵?？障?34可遠離外部部件104的中心徑向地延伸到外部部件104的內表面132中。此外，空隙134可與旋轉組件100的延伸穿過該旋轉組件100的中心的旋轉軸線基本上平行。
[0040]在該方面中，突起116可遠離旋轉組件100的中心、朝向形成在外部部件104的內表面132中的空隙134從本體110的側壁112的未成形區(qū)段114徑向向外延伸。再者，每一個突起116均可以是大致細長的并且可包括比每一個突起116的最寬部分處的圓周寬度大的軸向高度。在另一方面中，每一個突起116可以是由可沿同一軸線對齊的多個分立的突起構成的列，并且該列的總軸向高度可大于該列中的每一個分立的突起的最寬部分處的圓周寬度。
[0041]在圖1至圖4中圖示的接合構造中，多個突起116可接合外部部件104的內部圓柱面132，例如，該內部圓柱面132的位于每一個空隙134之間的部分。本體110的側壁112的內表面118可接合內部部件102的外表面130。再者，每一個突起116均可被在內部部件102的外表面130與外部部件104的內表面132之間進行壓縮，并且可提供多個徑向引導的力，這些徑向引導的力可靜態(tài)地聯(lián)接內部部件102和外部部件104，由此，外部部件104可與內部部件102 —起旋轉。
[0042]在具體方面中，每一個突起116均可包括剛度SP，該剛度Sp可允許每一個突起116在接合構造中被壓縮但并非永久地變形。Sp可^ 500kN/mm，例如^ lOOOkN/mm、^: 5000kN/mm、或彡 lOOOOkN/mm。此外，Sp可彡 500000kN/mm，例如彡 250000kN/mm、彡 lOOOOOkN/mm、或(50000kN/mm。Sp可處于介于本文中描述的S P的最大值與最小值之間并包括該最大值或最小值中的任一個的范圍內。
[0043]例如，Sp可彡500kN/mm 且(500000kN/mm，例如彡 500kN/mm 且(250000kN/mm、多 500kN/mm 且 < 100000kN/mm、或多 500kN/mm 且 < 50000kN/mm。在另一方面中，Sp可彡 1000kN/mm 且(500000kN/mm,例如彡 1000kN/mm 且(250000kN/mm、彡 1000kN/mm且(lOOOOOkN/mm