軸承組件及製造軸承組件的方法
2023-06-21 00:23:41
專利名稱：軸承組件及製造軸承組件的方法
技術領域：
本發明涉及一種軸承組件，尤其涉及用於傳動裝置中的軸承組件，以及製造軸承組件的方法。
背景技術：
用於在軸端上提供在傳動流體環境下使用的軸承組件的常規方法，已經被證實是不可行的。取一普通軸承並將其焊接到軸端，將對軸承組件中的自潤滑材料產生不利影響，所以該方案不得不被打折扣。另外，利用常規方法不能以足夠經濟的方式製造使用襯套系統的普通球面軸承，所以該方法也是無法使用的。
發明內容
本發明的目的是，通過提供一種軸承組件及其製造方法，以求克服常規方法及設計中存在的問題。
相應地，本發明的一個方面提供能暴露於傳動流體下的軸承組件的製造方法，該方法包括下列步驟提供一軸承座，該軸承座包括基底，具有內外表面的從基底向上延伸(upstanding)的環形壁，以及從基底延伸的凸緣；提供在軸一端的球；在軸承座的基底通過環形壁包圍形成半球形杯，該杯具有內表面；將該球設置於杯中；將環形壁型鍛(swaging)到球上。
優選地，該軸承座由具有10％或更高範圍延展性的材料鑄造而成。
有利地，該材料從下組中選擇一種鋼、鋁合金、鎂合金或鋅合金。
有利地，該方法包括另一步驟，即用襯套系統對所述杯和所述壁的內表面加襯。
優選地，襯套系統粘附到所述杯和所述壁的內表面上。
有利地，襯套系統通過樂泰(Loctite)326粘附到所述杯和所述壁的內表面上。
優選地，所述軸為圓柱形，所述球的直徑大於所述軸的直徑，所述環形壁通過設有大小可容所述軸通過的孔的模具被型鍛到球上，該模具在朝模具下表面的方向上向外逐漸變薄，以限定一半球裙狀結構，該裙狀結構成形為使所述環形壁型鍛到所述球上。
有利地，所述環形壁的型鍛邊緣具有大於軸直徑的外直徑。
本發明的另一方面提供傳動裝置的軸承組件，該軸承組件包括軸承座，該軸承座包括基底，具有內外表面的從基底向上延伸的環形壁，從基底延伸的凸緣，在軸承座的基底由環形壁包圍的半球形杯，該杯具有一內表面；所述傳動裝置的第一元件的軸；和位於該軸的一端的球，其中該球位於杯內並且所述環形壁型鍛到球上。
優選地，一襯套系統設置於所述杯和壁的內表面上。
便利地，該襯套系統由非吸水性因而不能吸收傳動流體的材料製成。
有利地，該襯套系統是Unimesh襯套。
優選地，該襯套系統是自潤滑襯套系統。
便利地，軸承座是一鑄件。
有利地，軸和球相互形成為一體。
優選地，軸承座連接到傳動裝置的第二元件上。
為了可以更容易理解本發明，現將通過舉例形式並參照附圖對本發明的實施例進行描述，其中圖1是採用本發明的軸承組件在組裝前剖開的局部剖視圖；圖2是保持在上下模具中的圖1所示的軸承組件的局部剖視圖，該模具使用在製造本發明的軸承組件的方法中；和圖3是組裝後保持在圖2所示模具中的圖1所示軸承組件的局部剖視簡圖。
具體實施例方式
用於傳動裝置的本發明的軸承組件1如圖1所示。該軸承組件1包括軸承座2，該軸承座2包括球窩接合的一部分，而球窩接合的另一部分包括與軸4形成為一體的球3。軸4為圓柱軸，其連接到所述軸承組件位於其中的傳動裝置中，或構成傳動裝置的一個元件(未示出)的一部分。軸承座2也連接到所述軸承組件位於其中的傳動裝置中，或構成該傳動裝置另一元件(未示出)的一部分。
優選地，軸4和球3如圖2所示形成為一體。軸4和球3優選由鋼製成並且鍍鉻。一流體供給孔5通過軸4與球3，允許傳動流體從一容器(未示出)流過軸承組件。
優選地，軸承座2為一由鋁、鎂或鋅合金或鋼製成的鑄件。為了下面將要討論的原因，即製造軸承座2的材料的延展性應當適於型鍛，優選具有10％或更高範圍的延展性。
軸承座2具有容納球3的內球形接觸面6。該接觸面設有襯套7，該襯套7示意性地顯示在圖2中並能清楚地看到。襯套7優選是自潤滑襯套，如UNIMESH(Minebea有限公司的商標)襯套。
軸承座2以鑄件的形式提供，在組裝前(如圖2所示)其包括大體上為矩形的凸緣10和一向上延伸的環形壁11，該環形壁11的內部被加工成半球杯形，大小可容納球3。UNIMESH襯套7被切割成一恰當的條形。然後，該條被放入模具中並預先形成為標稱球形以容許所述球恰當地設於杯中，且襯套之間沒有重疊，襯套條之間也沒有間隙。具有適當粘性的粘合劑施加到軸承座的內表面上，然後軸承座旋轉以使粘合劑以所需的厚度自動施加到軸承座的內表面上。然後，預成形的襯套7被粘貼到環形壁11的內表面6上。在球形杯的底部設一流體供給孔12，和在軸承座2的基底上形成同心的環行突起13以確保與傳動裝置的另一元件的準確定位，軸承座被安裝到該另一元件上。
球窩接合在傳動裝置中的位置，意味著該球窩接合將接觸到傳動流體。因此，如果球窩接合的襯套7具有呈現非吸收特性的非吸水性，而不會吸收任何傳動流體，因而不會改變軸承組件的扭矩特性，那麼這就是非常有益的。這樣，球窩接合為自潤滑。
已經發現，粘合劑可以用於將襯套7固定到軸承座2的接觸面6上，以前該粘合劑並沒有用於自潤滑軸承。令人驚訝的是，樂泰326(Loctite326)(Loctite Corporation的註冊商標)非常適合該目的。使用粘合劑將襯套貼到軸承座上完全適合自動化裝配，而且其能非常容易地經受住傳動流體中的高溫——在120℃的範圍之內。
球窩接合易於提供在軸4和軸承2之間從軸4的中心軸線起18。範圍內的運動，該運動通過在軸4和環形壁11的上邊緣之間的接觸而受到約束。儘管由於減小座體寬度(即上升壁11環繞球3的量)而會對軸承承載能力產生不利影響，但是該角度還是可以增加。
即使從圖1所示的示意圖中，也能明白本發明的該實施例提供了一種合理的設計。
在圖1中，球3和軸4顯示為一整體件。也可以分別生產軸4和球，用螺紋孔或其他方式將球3連接到軸4上。然而，就其自身而言，整體結構是優選且有利的。
已經證實，採用本發明的軸承組件在傳動裝置中在惡劣環境下能承受相對較高的疲勞負載，而沒有顯示任何磨損跡象，也沒有在軸承裝置中形成間隙。
軸承座2的凸緣10形成有固定孔14以允許該軸承座4連接到傳動裝置的另一元件上。軸承座2的凸緣10的基底最好被加工，而且也可以設置一些定位銷或一環帶物13以確保其與傳動裝置另一元件的準確定位與連接。
製造軸承組件的方法極其重要。為提供用於傳動流體環境下的在軸一端的軸承組件，已經考慮過許多方法。取一普通軸承並將其焊接到軸端，將對構成球窩接合的任何自潤滑材料產生不利影響，所以該方式不得不打折扣。另外，利用常規方法不能以足夠經濟的方式製造使用襯套系統的普通球面軸承，所以該方法也是打折扣的。令人驚訝的是，將軸承組件包括為軸4的一部分或連接到軸4的步驟，解決了傳動裝置中軸承組件的常規設計所帶來的許多問題。
本發明的軸承組件通過下述方式製造。
參照圖2，如上所述，軸4和球3作為一體的加工工件被提供。軸承座2保持在下模具20中，而且優選地通過環形突起13進行定位，該環形突起13位於在下模具20的上表面22上形成的相對應的環形凹槽21中。
上模具30為圓柱形，而且形成有一貫穿延伸的中心圓筒孔31，該中心圓筒孔31朝著模具30的下表面32逐漸向外擴展以限定一半球形裙狀結構33。該圓筒孔31的尺寸形成為幾乎以滑動配合的接合方式將軸4容納於其中，使得軸4穿過模具30，且球形裙狀結構33位於在軸承座2的環形壁11的頂部上。模具20、30置於夾具中，且壓力負載施加到模具上以迫使上模具30向下壓在下模具20上，並將環形壁11的上部分向下型鍛到球3的上半部分(如圖3所示)上，因此環形壁11環繞到球3上從而提供一承載區。壓力負載可以變化以決定所產生的球窩接合的初始扭矩。
應當注意的是，環形壁11邊緣的外直徑大於軸的直徑。另外且重要的是，由於圓筒孔31的直徑的大小形成為幾乎以滑動配合的接合方式將軸4容納於其中，因此環形壁11的自由邊完全包圍球3的周圍，因為上模具30的裙狀結構33能使壁11型鍛成完全圍繞著球3，以使包括環形壁的自由邊在內的承載區域最大化。
通過用延展性為10％或更高的材料製造軸承座2的鑄件，可得到滿意的型鍛，即環形壁11的上部如圖3所示型鍛到球3上。
在本說明書中，「包括」指「包含或由...組成」，「包括有」指「包括...在內或由...組成」。
以它們具體形式或能實現所述功能的方式表示的，在上述說明書或下列權利要求或附圖中公開的特徵、或以上述特徵或上述特徵的任何組合形式適當地獲得所公開的效果的方法或步驟，可用於以各種形式來實現本發明。
權利要求
1.一種製造暴露於傳動流體的軸承組件的方法，該方法包括下列步驟提供一軸承座，該軸承座包括基底，具有內外表面的從基底向上延伸的環形壁，以及從基底延伸的凸緣；在一軸的一端提供球；在軸承座的基底形成被環形壁包圍的半球形杯，該杯具有內表面；將該球設置於杯中；以及將環形壁型鍛到球上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述軸承座由具有10％或更高範圍延展性的材料鑄造而成。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述材料從下組中選擇一種鋼、鋁合金、鎂合金或鋅合金。
4.如上述任一權利要求所述的方法，其特徵在於，還包括用襯套系統對所述杯和所述壁的內表面加襯的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述襯套系統粘附到所述杯和所述壁的內表面上。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述襯套系統通過樂泰326粘附到所述杯和所述壁的內表面上。
7.如上述任一權利要求所述的方法，其特徵在於，所述軸為圓柱形，所述球的直徑大於所述軸的直徑，所述環形壁通過一模具型鍛到球上，該模具設有大小可容軸通過的孔，和所述模具朝著模具下表面向外逐漸變薄，以限定出一半球裙狀結構，該裙狀結構成形為使所述環形壁型鍛到球上。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述環形壁的型鍛邊緣的外直徑大於軸的直徑。
9.一種傳動裝置的軸承組件，該軸承組件包括軸承座，該軸承座包括基底；具有內外表面的從基底向上延伸的環形壁；從基底延伸的凸緣；在軸承座的基底被環形壁包圍的半球形杯，該杯具有一內表面；所述傳動裝置的第一元件的軸，以及設在該軸一端的球，其中該球位於杯內並且所述環形壁被型鍛到球上。
10.如權利要求9所述的軸承組件，其特徵在於，一襯套系統設置於所述杯和所述壁的內表面上。
11.如權利要求10所述軸承組件，其特徵在於，所述襯套系統由非吸水性因而不能吸收傳動流體的材料製成。
12.如權利要求10或11所述的軸承組件，其特徵在於，所述襯套系統是Unimesh襯套。
13.如權利要求10-12中任意一項所述的軸承組件，其特徵在於，所述襯套系統是自潤滑襯套系統。
14.如權利要求9-13中任意一項所述的軸承組件，其特徵在於，所述軸承座是一鑄件。
15.如權利要求9-14中任意一項所述的軸承組件，其特徵在於，所述軸和球相互形成為一體。
16.如權利要求9-15中任意一項所述的軸承組件，其特徵在於，所述軸承座連接到所述傳動裝置的第二元件上。
17.基本上如上文參照附圖描述的以及附圖中顯示的軸承組件。
18.基本上如上文參照附圖描述的以及附圖中顯示的製造軸承組件的方法。
全文摘要
一種軸承組件和製造暴露於傳動流體的軸承組件的方法，該方法包括下列步驟提供一軸承座(2)，該軸承座(2)包括基底，具有內表面(6)和外表面的從基底向上延伸的環形壁(11)，以及從基底延伸的凸緣(10)；提供在軸(4)一端的球(3)；在軸承座的基底通過環形壁包圍形成半球形杯，該杯具有內表面；將所述球設置於所述杯中；將所述環形壁型鍛到所述球上。
文檔編號F16C23/04GK1564916SQ02819666
公開日2005年1月12日 申請日期2002年9月12日 優先權日2001年10月5日
發明者克萊夫·哈裡·博希爾, 艾倫·克裡斯多佛·克拉克, 保羅·雷蒙德·史密斯 申請人:美蓓亞株式會社