CN101720290A

CN101720290A - 套管组件

Info

Publication number: CN101720290A
Application number: CN200880020614A
Authority: CN
Inventors: R·J·泰勒
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Corp
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-06-02
Also published as: RU2441791C2; US20130322796A1; US20080317393A1; EP2170676A1; RU2010101133A; WO2009002904A1

Abstract

在此披露了一种套管组件并且该套管组件包括一个套管，该套管可具有可定义一个开口的一个外表面和一个内表面。该套管可配置为装入一个孔内并且接受穿过该开口的一个轴。当在该套管与该孔之间的一个过盈配合增加时，在套管与该轴之间的一个接合扭矩T增加不大于25％。这种过盈配合可以通过在外部半径I中一个至少0.025mm的减少而被定量。

Description

套管组件

技术领域

本披露总体上涉及套管。

背景技术

传统上讲，一个机械套管是一个圆柱形的衬层，它被设计为用于减少摩擦以及磨损，或收紧并且抑制机械部件的运动。例如，一个套管可围绕一个轴安装并且这个轴可在套管内转动或滑动。一个典型的套管的尺寸和形状被确定用于接受一个单一尺寸的轴，该轴被研磨至相当严格的公差。如果这个轴尺寸过大或尺寸过小，那么套管也许不能提供对于轴的适当的支撑并且这个轴也许不能正确地运转。

因此，对一种改进的套管以及一种改进的套管/轴组件存在着一种需要。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的技术人员变得清楚。

图1是一个转向柱组件的视图；

图2是与该转向柱组件相关联的一个下部安装支架的截面视图；

图3是与该转向组件关联的一个套管组件的透视图；

图4是该套管组件的正面视图；

图5是该套管组件的侧视图；

图6是与该套管组件关联的一个套管的透视图；

图7是该套管的正面视图；

图8是该套管的侧面视图；

图9是沿图7中的线9-9截取的套管的一个截面视图；

图10是与该套管组件关联的一个弹性构件的透视图；并且

图11是与该套管组件关联的扭矩对过盈配合的一个曲线图。

具体实施方式

在此披露了一种套管组件并且该套管组件包括一个套管，该套管可具有一个外表面和一个内表面，它们可定义一个开口。该套管可被配置为装入一个孔内并且接受穿过该开口的一根轴。当在套管和孔之间的一种过盈配合增大时，在套管和轴之间的接合扭矩T增加不大于25％。这种过盈配合可通过在外部半径I中的至少0.025mm的减少而被定量。

在另一个实施方案中披露了一个套管组件并且该套管组件可包括一个套管，该套管可具有一个中枢件以及从该中枢件延伸的至少一个凸缘。另外，该套管组件可包括与该套管相接合的一个弹性构件。该弹性构件被安置为邻近该至少一个凸缘而围绕该中枢件。

在又一个实施方案中披露了一个组件并且该组件可包括一根轴，该轴可具有至少正或负0.025mm的一个外部半径尺寸公差DT。该组件可进一步包括环绕该轴的一个套管组件。此外，在该轴与该套管之间的一个轴接合扭矩在该尺寸公差内的一个尺寸范围上保持不大25％的变化。

在又另一个实施方案中披露了一个转向柱组件并且该转向柱组件可包括一个安装支架，该安装支架被形成为带有一个凹槽并且一个套管组件被安置在该凹槽之中。而且，该转向柱组件可包括穿过该套管组件延伸的一根轴。该套管组件可提供一个轴接合扭矩，该接合扭矩在该套管组件与该凹槽之间的一个过盈配合增加时可保持基本上恒定。

先参见图1，一个示例性的转向柱组件被示出并且总体上被表示为100。如所示出的，该转向柱组件可包括一个总体上圆柱形的壳体102。壳体102可具有一个上部的部分104以及一个下部的部分106。而且，壳体102可包括一个上部安装支架108以及一个下部安装支架110。还有，壳体102可包括在上部的部分104与下部的部分106之间的上部安装支架108中形成的一个铰链112。铰链112可允许该转向柱组件被“斜置”，即为了驾驶员的舒适而弯折。壳体102还可包括邻近铰链112的一个扭力弹簧114。当该转向柱组件被斜置时，在壳体102的上部的部分104相对于壳体102的下部的部分106而转动的过程中扭力弹簧114可支撑壳体102的上部的部分104。转向柱组件100还可包括一个操纵杆116，该操纵杆可被操控以使铰链112释放或解锁、并且允许转向柱组件100被斜置。

图1展示了转向柱组件100可包括一个上部轴120，该上部轴可延伸到壳体102的上部部分104之中。此外，转向柱组件100可包括一个中间轴122，该中间轴可延伸到壳体102的下部部分106之中。中间轴122可在壳体102的上部部分104与壳体102的下部部分106之间中界处的铰链112上或附近被连接在上部轴120上。中间轴112可通过一个万向(U)接头(未示出)被连接在上部轴120上。

如在图1中所示，中间轴122可包括一个柔性接头124。柔性接头124可允许中间轴122被弯折并且由于在传动系统的几何形状中的动态变化而线性膨胀，而在传动系统中安装了该转向柱组件100。图1还示出了中间轴122可包括一个中间轴联接器126。中间轴联接器126可允许转向柱组件100被连接到一个下部轴(未示出)上，该下部轴从一个转向组件，例如，一个齿条和小齿轮组件(未示出)上延伸。图1还示出了一个上部轴120可形成为带有一个花键末端128，该花键末端被配置为在转向柱组件100被安装在一个车辆中之后接受一个方向盘组件(未示出)。

参见图2，在截面中示出下部安装支架110的一部分。下部安装支架110可被形成为带有一个凹槽200。而且，如所示出的，一个套管组件300可安装在凹槽200内。中间轴122可延伸穿过套管组件300。在一个具体实施方案中，中间轴122可相对于套管组件300而转动，如由弧线202所表示。套管组件300能够以一个过盈配合与凹槽200相接合并且在凹槽200内保持静止。

图3到图10展示了套管组件300的细节。如在图3到图5中所指出，套管组件300可包括一个套管600以及围绕套管600安装的一个弹性构件1000。在一个具体的实施方案中，弹性构件1000环绕套管600。

图6到图9展示了关于套管组件600的构造的细节。如图所示，套管600可包括一个中枢件602。中枢件602可包括一个内表面604以及一个外表面606。内表面604可定义一个开口，穿过该开口可插入一根轴。此外，中枢件602可包括一个第一末端608以及一个第二末端610。一个第一凸缘612可从中枢件602上延伸。具体地讲，第一凸缘612可从中枢件602(例如，从中枢件602的外表面606在中枢件602的第一末端608上或附近)径向地向外延伸。套管600还可包括从中枢件602延伸的一个第二凸缘614。具体地讲，第二凸缘614可从中枢件602(例如，从中枢件602的外表面606在中枢件602的第二末端610上或附近)在第一凸缘612的对侧径向地向外延伸。

如在图6和图7中所示，套管600可包括在以第一凸缘612、中枢件602以及第二凸缘614为界的一个总体上成U形的凹穴616。在一个具体的实施方案中，如从图3到图5中所示，弹性构件1000可装入由套管600形成的凹穴616之中。而且，弹性构件1000可环绕套管600的中枢件602。

图6和图8示出了可被形成为带有多个空隙618的套管600。确切地说，套管600可包括沿着第一凸缘612的周边以及沿着第二凸缘614的周边形成的多个空隙618。每一空隙618可以是一个弧形切口。更确切地说，每一空隙可是一个半圆形的切口。套管600还可包括一个裂隙620，这样套管600不形成一个完整的圆。在一个具体的实施方案中，在如图2中所示，当一个轴具有比安装在套管组件300内的套管600的内部半径更大的一个外部半径时，这些空隙618以及裂隙620可允许套管600径向地向外扩张。

现在参见图9，套管600可包括一个低摩擦层622，该摩擦层可至少部分地覆盖套管600。在一个具体的实施方案中，低摩擦层622可沿着第一凸缘612的一个外表面624、沿着该中枢件的内表面604、并且沿着第二凸缘614的一个外表面628延伸。低摩擦层622可以是至少0.05毫米(mm)厚。在另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.10mm厚。在又一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.15mm厚。在又另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.20mm厚。在另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.25mm厚。在仍又另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.30mm厚。在另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.35mm厚。在又另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.40mm厚。在又另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.45mm厚。在又另一个实施方案中，低摩擦层622可以是至少0.50mm厚。在另一个实施方案中，低摩擦层622是不大于1.0mm厚。

在一个具体的实施方案中，套管600的中枢件602以及这些凸缘612、614可由金属制成。例如，中枢件602以及这些凸缘612、614可由钢制成。具体地讲，钢可以是一种软钢，例如，AISI 1008钢。

在一个具体的实施方案中，低摩擦层622可由一种低摩擦聚合物制成。该低摩擦聚合物可以是一种氟聚合物。一种示例性的氟聚合物包括由一种氟取代的烯烃单体形成的一种聚合物或包括至少一种选自下组的单体的一种聚合物，该组的构成为：偏二氟乙烯、氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯或此类氟化的单体的一种混合物。

一种示例性的氟聚合物可包括一种聚合物、一种聚合物共混物或一种共聚物，该共聚物包括一种或多种以上的单体，例如像氟化的乙烯丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚四氟乙烯-全氟丙基乙烯基醚(PFA)、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚(MFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯氯三氟乙烯(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)或四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯(THV)。

具体地讲，该氟聚合物可以是聚四氟乙烯(PTFE)，例如一种改性的PTFE。在一个实例中，该改性的PTFE是四氟乙烯与一种乙烯基醚的共聚物，如全氟丙基乙烯基醚(PPVE)。在一个实施方案中，该改性的PTFE包括至少约0.01wt％的全氟丙基乙烯基醚(PPVE)。在另一个例子中，该改性的PTFE包括不大于约5.0wt％的PPVE，如不大于约3.0wt％或不大于约1.5wt％的PPVE。虽然包括PPVE的改性的PTFE的多个具体实施方案是可熔化处理时，一种特别有用的改性的PTFE包括一个少量的PPVE，这样该改性的PTFE不是可熔化处理的并且相反是典型地溶液沉积的和烧结的。改性的PTFE的具体实例是在可商购的，如从Dyneon，

可获得的TFM1700、从

可获得的NXT以及从Daikon可获得的M1-11。使用一种粘合剂可将低摩擦层622粘贴在金属基片上。例如，该粘合剂可以是一种乙烯四氟乙烯(ETFE)胶。

图10展示了弹性构件1000。在一个具体的实施方案中，弹性构件1000是由一种弹性材料制成的一个圆环。例如，弹性构件1000是由氯丁橡胶、聚氨酯或它们的一种组合制成的一个O-圈。而且，该O-圈可具有总体上圆形的一个截面。可替代地，该O-圈可具有总体上是椭圆的一个截面。在另一个实施方案中，弹性构件1000可以是一个总体上成带状的弹性构件。而且，该成带状的弹性构件可具有一个正方形的截面。可替代地，该成带状的弹性构件可具有一个矩形的截面。还在另一个实施方案中，该成带状的弹性构件可具有一个梯形的截面。

图11是一个曲线图，它展示了的对比过盈配合绘出的扭矩。确切地说，该曲线图展示了在插入套管组件内的一个轴与该套管组件的内表面之间界面处提供的轴接合扭矩T。T被绘制为对比在该套管组件与一个孔之间的过盈配合，该套管组件被安装在这个孔内。

在测试的过程中，一个轴被放置在该套管组件的内部并且该套管组件被放置在一个拼合环中，例如，一个蚌壳形的套环。该套环被重复地夹紧以增加该套管组件和该套环的内部孔的过盈配合。进一步，在该过盈配合增加时使该轴在该套管组件内转动并且在该轴的外部半径上测量在轴上的扭矩。

如在图11中所示出的，该曲线图包括一个第一部分1102，其中，T从没有过盈配合存在时的0N-m增加，并且当该套环的内部半径减少-0.21mm并且在该套环的内部半径与该套管组件的外部半径之间建立了一个过盈配合时T增加到大约0.175N-m。该曲线图还包括一个第二部分1104，其中在该外部半径从-0.21减少到-0.45mm并且进一步减少到-0.71mm时，T基本上保持恒定(即，T＝0％增加)。此后，该曲线图包括一个第三部分1106，其中，在该过盈配合通过减少该套环的内部半径而增加时，T增加。当该套环的内部半径减少到大约-0.81mm时，T从在0.21mm与0.71mm之间的T的恒定值增加了大约百分子二十五(25％)。

因此，在该套管组件与该孔之间的过盈配合增加时，T基本上保持恒定。该过盈配合I可由在该套管组件的外部半径的一个减少而被定量。例如，I是小于或等于0.025mm。在另一个实施方案中，I是小于或等于0.05mm。在又另一个实施方案中，I是小于或等于0.1mm。在另一个实施方案中，I是小于或等于0.15mm。在扔另一个实施方案中，I是小于或等于0.2mm。在仍又另一个实施方案中，I是小于或等于0.25mm。在另一个实施方案中，I是小于或等于0.3mm。在又另一个实施方案中，I是小于或等于0.35mm。在仍又另一个实施方案中，I是小于或等于0.40mm。在另一个实施方案中，I是小于或等于0.45mm。在另一个实施方案中，I是小于或等于0.5mm。在又另一个实施方案中，I是不大于1.0mm。

在一个具体的实施方案中，当该过盈配合增加时，T从一个初始值T_I的一个增加是小于或等于百分之二十五(25％)。在另一个实施方案中，在T中的增加是小于或等于百分之二十(20％)。在又另一个实施方案中，在T中的增加是小于或等于百分之十五(15％)。在仍另一个实施方案中，在T中的增加是小于或等于百分之十(10％)。在另一个实施方案中，在T中的增加是小于或等于百分之五(5％)。在又另一个实施方案中，T基本上保持恒定。

在另一个实施方案中，一旦该套管组件被安装在具有恒定尺寸的一个孔中，该套管组件可提供用于一个轴的恒定的扭矩，该轴具有一个半径，该半径带有至少正或负0.025mm的一个尺寸公差DT。在另一个实施方案中，DT是至少正或负0.05mm。在又另一个实施方案中，DT是至少正或负0.1mm。在另一个实施方案中，DT是至少正或负0.15mm。在仍另一个实施方案中，DT是至少正或负0.2mm。在另一个实施方案中，DT是至少正或负0.25mm。在又另一个实施方案中，DT是不大于0.5mm。

该套管组件还可在以上描述的对于在图11中示出的该过盈配合以及对于DT的相同值在相同的范围上的提供与一个轴的恒定的线性接触力。

另外，低摩擦层622可使在如图2中示出的被安装在套管组件300内的一根轴与套管600之间的摩擦最小化。例如，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于1.0N-m。而且，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.75N-m。可替代地，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.5N-m。在另一个实施方案中，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.4N-m。在又另一个实施方案中，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.3N-m。在仍另一个实施方案中，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.2N-m。在另一个实施方案中，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于或等于0.1N-m。在仍又另一个实施方案中，在该轴与低摩擦层622之间的摩擦是小于0.05N-m。

在此描述的一个套管组件的一个或多个实施方案可被安装在一个壳体内。一个轴可被安装在该套管组件内。该轴可在该套管组件内转动或该轴可在该套管组件内滑动。该套管组件可提供在该套管组件和该轴的界面上的一个恒定的扭矩或一个恒定的滑动力。另外，该套管组件可提供在该轴的尺寸公差的一个范围上的一个恒定的扭矩或滑动力。例如，如果一个具体的轴是25.4mm加或减0.25mm，那么该套管组件可在公差的整个范围(例如，25.15mm至25.65mm)上提供恒定的扭矩。

因为该套管组件在这些尺寸公差的一个宽范围上提供了一个恒定的扭矩，所以一个具体的轴不需要被制造成达到相对严格的公差。这样，与这些套管组件一起使用的轴的制造相关联的费用可极大地被减少。另外，例如由于焊接或机加工造成的其它尺寸变化也许不再引起该接合扭矩或滑动力从一个恒定的值上变化。同样，该套管组件基本上可缓和由于不平衡的或轻微变形的轴而产生的任何摆动。因为该接合扭矩或滑动力保持不变，所以在这些轴中的尺寸或变体的一个范围上用户体验是相同的。换句话说，包括这种套管组件的一个转向柱将在方向盘上提供相同的扭矩，而该方向盘是用于具有在一个尺寸公差内的尺寸范围的转向轴。

在此讨论的这些实施方案可用在不同的应用中。例如，如在此所说明的，一个或多个实施方案可与一个转向柱组件一起使用。可替代地，一个或多个实施方案可与一种可伸缩的镜组件一起使用。在这样的一个组件中，一个轴可在该套管组件内滑动并且在轴的几何形状中的小的变化由该套管组件或多个套管组件来缓和。

以上披露的主题应被认为是说明性的，而非限制性的，并且所附权利要求是旨在覆盖落入本发明的真正范围内的所有此类变更、改进、以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应被上述详细的说明所约束或限制。

Claims

1.一种套管组件，包括：

一个套管，该套管具有定义了一个开口的一个外表面和一个内表面，其中该套管被配置为用于装入一个孔内并且接受穿过该开口的一个轴，并且其中当由外部半径I中的一个至少0.025mm的减小所定量的、在该套管与该孔之间的一个过盈配合增加时，在套管与该轴之间的一个接合扭矩T增加不大于25％。

2.如权利要求1所述的套管组件，其中，当该过盈配合增加时T增加不大于20％。

3.如权利要求2所述的套管组件，其中，当该过盈配合增加时，T增加不大于15％。

4.如权利要求3所述的套管组件，其中，当该过盈配合增加时，T增加不大于10％。

5.如权利要求4所述的套管组件，其中，当该过盈配合增加时，T增加不大于5％。

6.如权利要求5所述的套管组件，其中，当该过盈配合增加时，T是恒定的。

7.如权利要求1所述的套管组件，其中I是小于或等于0.1mm。

8.如权利要求1所述的套管组件，其中I是小于或等于0.25mm。

9.如权利要求1所述的套管组件，其中I是小于或等于0.5mm。

10.如权利要求1所述的套管组件，进一步包括环绕该套管的一个弹性构件。

11.如权利要求10所述的套管组件，其中，该弹性构件是一个圆环。

12.如权利要求11所述的套管组件，其中，该弹性构件是一个O-圈。

13.如权利要求1所述的套管组件，其中，该套管包括一个裂隙。

14.如权利要求1所述的套管组件，其中，该套管包括：

一个中枢件；

一个第一凸缘，该第一凸缘从该中枢件上径向地向外延伸；以及

一个第二凸缘，该第二凸缘从该中枢件上径向地向外延伸，其中，在以该中枢件、该第一凸缘以及该第二凸缘为界的一个区域中形成了一个凹穴。

15.如权利要求14所述的套管组件，其中，该弹性构件被安置在该凹穴之中。

16.如权利要求15所述的套管组件，进一步包括沿着该第一凸缘的一个周边以及沿着该第二凸缘的一个周边形成的多个空隙。

17.如权利要求16所述的套管组件，其中，该多个空隙围绕该第一凸缘以及该第二凸缘的整个周边被分隔开。

18.如权利要求17所述的套管组件，其中，该多个空隙以一个恒定的间隔被分隔开。

19.如权利要求16所述的套管组件，其中，该多个空隙各自包括一个弧形切口。

20.如权利要求19所述的套管组件，其中，该多个空隙各自包括一个半圆形切口。

21.如权利要求20所述的套管组件，其中，该多个空隙沿着该第一凸缘的周边以及该第二凸缘的周边径向地被分隔开。

22.如权利要求14所述的套管组件，进一步包括至少部分地覆盖该套管的一个低摩擦层。

23.如权利要求22所述的套管组件，其中，该低摩擦层在该中枢件的一个内表面上延伸。

24.如权利要求23所述的套管组件，其中，该低摩擦层跨过该中枢件的内表面从该第一凸缘的一个外表面延伸至该第二凸缘的一个外表面。

25.如权利要求24所述的套管组件，其中，该低摩擦层包括一种氟聚合物材料。

26.如权利要求25所述的套管组件，其中，该低摩擦层包括聚四氟乙烯(PTFE)。

27.一种套管组件，包括：

一个套管，该套管具有一个中枢件以及从该中枢件延伸的至少一个凸缘；以及

一个弹性构件，该弹性构件与该套管相接合，其中该弹性构件被安置为邻近该至少一个凸缘而围绕该中枢件。

28.如权利要求27所述的套管组件，其中，该弹性构件是一个O-圈。

29.如权利要求27所述的套管组件，其中该至少一个凸缘包括从该中枢件径向地延伸的一个第一凸缘以及从该中枢件径向地延伸的一个第二凸缘，其中在以该中枢件、该第一凸缘和该第二凸缘为界的一个区域中形成了一个凹穴，。

30.如权利要求29所述的套管组件，其中，该弹性构件被安置在该凹穴之中。

31.如权利要求29所述的套管组件，进一步包括沿着该第一凸缘的一个周边以及沿着该第二凸缘的一个周边形成的多个空隙。

32.如权利要求31所述的套管组件，其中，该多个空隙各自包括一个半圆形切口。

33.如权利要求32所述的套管组件，其中，该多个空隙沿着该第一凸缘的周边和该第二凸缘的周边径向地分隔开。

34.如权利要求29所述的套管组件，进一步包括至少部分地覆盖该套管的一个低摩擦层。

35.如权利要求34所述的套管组件，其中，该低摩擦层在该中枢件的一个内表面上延伸。

36.如权利要求35所述的套管组件，其中，该低摩擦层跨过该中枢件的内表面从该第一凸缘的一个外表面延伸至该第二凸缘的一个外表面。

37.如权利要求36所述的套管组件，其中，该低摩擦层包括PTFE。

38.一个组件，包括：

一个轴，该轴具有至少正或负0.025mm的一个外半径尺寸公差DT；以及

环绕该轴的一个套管组件，其中，在该轴与该套管之间的一个轴接合扭矩在该尺寸公差内的一个尺寸范围上保持不大于25％的变化。

39.如权利要求38所述的组件，其中，DT是至少正或负0.05mm。

40.如权利要求39所述的组件，其中，DT是至少正或负0.1mm。

41.如权利要求40所述的组件，其中，DT是至少正或负0.15mm。

42.如权利要求41所述的组件，其中，DT是至少正或负0.2mm。

43.如权利要求39所述的组件，其中，DT是至少正或负0.25mm。

44.如权利要求43所述的组件，其中，DT是不超过正或负0.5mm。

45.一个转向柱组件，包括：

形成为带有一个凹槽的一个安装支架；

安置在该凹槽内的一个套管组件；以及

穿过该套管组件延伸的一个轴，其中，该套管组件提供一个轴接合扭矩，该扭矩在该套管组件与该凹槽之间的一个过盈配合增加时保持基本上恒定。