CN102016337A - 安装组件 - Google Patents

Abstract

在此披露了一个公差环(10)，该公差环用于在内部和外部的部件(36，50)之间提供一个过盈配合。该公差环(10)包括一个可变形的带状物，该带状物缠绕形成一个第一层(111)，该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起(12，13，15)，以及一个未成形的第二层(110)，该第二层与该第一层重叠。该第二层充当一个力扩散件以将通过这些凸起传递的力分散到该内部或外部的部件上。

Description

安装组件

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置包括相匹配的内部和外部的部件，这些部件用一个公差环安装在一起。例如，本发明能够被用于在一个轴承上安装一个臂以形成一个枢轴。

背景技术

已知使用公差环将相匹配的内部和外部的部件连接在一起。例如，公差环可以被夹在一个轴之间，该轴被定位在一个壳体中形成的一个对应的孔中，或它可以作为一个力限制器以允许在轴与壳体之间传递扭矩。使用公差环调和了在内部和外部的部件的直径中的较小的变化而基本上不影响它们的互相连接。

典型地，公差环包括由弹性材料制成的一个带状物，例如，像弹簧钢的金属，它的末端朝向彼此以形成一个环。多个凸起的一个条带从该环或者向外或者向内朝向该环的中心径向地延伸。这些凸起可以是多种形式，有可能是有规则的形式，如皱纹、脊、波状或指状。因此，该带状物包括一个未成形的区域，这些凸起从该区域延伸，例如，在一个径向的方向上。

在使用中，公差环被定位在这些部件之间(例如，在壳体中的轴与孔之间的环形空间中)，这样这些凸起在内部与外部的部件之间被压缩。每一凸起充当一个弹簧并且对这些部件施加一个径向的力，由此在它们之间提供一种过盈配合。当由环传递扭矩时，内部或外部的部件的转动将在另一部件中产生类似的转动。同样地，当通过该环传递线性力时，任何一个部件的线性运动将在外部部件中产生类似的线性运动。

如果将多个力(旋转的或线性的)施加到内部和外部部件中的一个或二者上，这样在这些部件之间的合力是高于一个临界值，内部和外部的部件能够彼此相对地移动，即公差环允许它们滑动。

尽管公差环通常包括一条弹性材料，该条带被弯曲以允许容易地形成一个环，例如，通过重叠该条带的两端，它们还可以被制成一个环形带。

在组装在通过多个部件之间的一种过盈配合组装该装置的过程中，典型地是将一个公差环保持为相对于一个第一(内部或外部)部件静止，同时移动一个第二部件进入到与该第一部件相匹配的接合之中，由此使公差环的这些凸起进行接触并且压缩以提供过盈配合。组装该装置所需要的力的量值可以取决于这些凸起的刚度以及所要求的压缩的程度。同样，由公差环在其最终位置上传递的负荷以及因此提供的保持力的量值或能够被传递的扭矩还可以取决于压缩力的大小以及这些凸起的刚度和/或构造。

公差环的用途的一个实例是用在一个硬盘驱动器(HDD)的枢轴安装中，在此该公差环在一个可转动的枢轴与安装在其上的一个臂之间提供轴向的保持力。在常规的枢轴安装中，公差环在该臂与安装在轴上的一个轴承之间提供一种过盈配合。典型地，该轴承包括两对座圈，这些座圈通过一个隔离件被彼此在轴向上分离开。因为在枢轴安装中的这些部件是非常小的和灵敏的，所以该轴承经常由一个环绕的管套(一个“套管枢轴”)来保护。该套管通常具有在其内表面上加工出的隔离件。在这样的安排中，该公差环被夹在套管与臂之间。尽管多个套管枢轴更不易于损坏并且由此不太可能不利地影响硬盘驱动器的性能，在该套管的内表面上形成隔离件所要求的精密机加工以及在枢轴安装的制造中使用更少的材料的愿望已经导致引入无套枢轴。

在无套枢轴中，座圈的每一部分的外座圈是暴露的，并且隔离件包括一个环形带状物，该带状物在轴向上(“浮动的”)定位在它们之间。该隔离件是由施加在该轴承上的一个轴向的预应力保持在适当的位置上。在此类安排中，公差环被定位在轴承的外座圈与臂之间。

发明内容

最广义地说，本发明提供了一种公差环构造，该构造可以在一个无套的枢轴上给予更大的稳定性。在两对座圈与隔离件之间的稳定性是令人希望的，以便提供枢轴始终如一的性能。

在本发明中这通过一种两层的公差环构造来实现。这两个层可以包括一个第一层，该第一层具有径向延伸的多个凸起(例如，类似于常规的公差环)，以及一个平的第二层，该第二层可以充当一个传递力的扩散件。这两个层可以由一个单片的材料形成，这样当该材料围绕成圈以形成一个环时，它们发生重叠。

根据本发明的一个第一方面，在此可以提供一种公差环，该公差环用于在一个内部部件与一个外部部件之间提供一种过盈配合，该公差环包括一个可变形的带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，其中该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起。该第一层可以径向地在该第二层之内或之外。因此，该第二层可以在该第一层与该内部或外部部件之间充当一个套管。该第二层可以是一个光滑的表面，该光滑的表面被安排为充当一个力的扩散件，即，它可以将通过该第一层的这些凸起传递的力分散到该内部或外部部件上。在一个实施方案中，该第二层是一个最内部的层，该层可以形成围绕该内部部件的一个套管。在该第一与第二层之间的重叠可以基本上完全的，以便在使用时提供围绕该公差环一种均匀的作用。

将所传递的力分散在该内部或外部的部件上允许在部件之间的一个更均匀地施加力，即，一种更为一致的过盈配合，它可以改进该组装的装置的稳定性。而且，可以将更软的材料用于该内部和/或外部的部件，因为分配这种力可以防止这些凸起在该内部/外部部件上造成压痕。

在该第一层上的这些凸起可以从公差环的一个圆周的表面向内或向外延伸。每一凸起可以包括一个圆化的脊，该脊上升到一个径向的峰并且从该峰下降。可以存在多于一个圆周系列的凸起，这些系列彼此在轴向上间隔开。这些凸起可以被安排为对准在该内部和/或外部的部件上有待施加所传递的力的那些区域。在一个实施方案中，这些凸起可以包括在轴向狭长的隆突附近的多组在轴向上间隔开的隆突，该狭长的隆突的轴向范围对应于这些间隔开的隆突的轴向范围。

该带状物可以是一个弹性的开口环，例如，被安排为围绕该内部部件的圆周双重缠绕的材料的一个开放环。在第一层上的这些凸起可以关于该内部部件的圆周是对称的，即，是在重叠的区域之中。这种安排可以是特别稳定的。

这些内部和外部的部件可以包括一个轴，该轴可接受在一个孔中，该孔形成在一个壳体中。该孔可以完全地延伸穿过该壳体或仅仅部分地延伸穿过或进入该壳体之中。在一个实施方案中，该壳体可以是用于一个硬盘驱动器的一个臂并且该轴可以是用于这个臂的一个枢轴。该枢轴可以包括一对轴承，这些轴承通过一个隔离元件在轴向上彼此分离开。该隔离元件和轴承可以基本上连续地来安排以提供该内部部件用于接收公差环的一个光滑的外表面。

这些凸起可以被安排为将一个力传送到一个对应的轴承的外座圈上。该第二层可以被置于该凸起与外座圈之间以将该凸起的受力覆盖区(forcefootprint)扩散到外座圈上。

该第一和第二层中的内层可以具有一个向外展开的轴向边缘，该轴向边缘被安排为在组装过程中引导该内部部件进入带状物的中心。两个层都可以有一个向外展开的轴向边缘。

根据本发明的一个第二方面，在此可以提供一种装置，该装置包括一个内部部件、与该内部部件相匹配的一个外部部件、以及定位在该内部与外部部件之间的一个公差环，该公差环包括一个带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起，这些凸起在该内部与外部部件之间是可压缩的。该第二层可以被置于在该第一层上的这些凸起与该内部部件之间。该第二层可以是一个光滑的片，该片被安排为将经由这些凸起传递的力扩散到该内部和/或外部部件上。该内部部件可以有多个在轴向上邻近的子部件构成。这些凸起可以被安排为对准在对应的子部件上所传递的力，同时该第二层可以被安排为将所传递的力扩散开以促进在这些部件之间的一种均匀的过盈配合。如上所述，该内部部件可以是用于一个硬盘驱动器枢轴安装的一个枢轴。

本发明的另外的方面可以包括组装根据该第二方面的装置的一种方法，以及一个预组装件，该预组装件包括将根据该第一方面的一个公差环安装在一个轴上或在一个壳体的孔中。

附图说明

下面参照多个附图说明本发明的一个实施方案，在这些附图中：

图1示出了一个常规的硬盘驱动器枢轴安装的一个平面图，它包括一个公差环；

图2示出了沿着在图1中所示的硬盘驱动器枢轴安装的线X-X截取的一个截面；

图3示出了在图1中所示的硬盘驱动器枢轴安装的臂与套管枢轴之间的连接的一个放大图；

图4示出了一个公差环的一个透视图，该公差环是本发明的一个实施方案；

图5示出了可以被用来形成图4的公差环的材料的一个矩形坯料；

图6示出了图4的公差环的一个平面图；

图7示出了通过具有一个无套枢轴的硬盘驱动器枢轴安装的一个截面，该无套枢轴是本发明的另一个实施方案；

图8是从公差环的第一层到公差环的第二层上的力覆盖区的一个侧视图的示意性图示；并且

图9是从公差环的第二层到枢轴的外表面上的受力覆盖区的一个侧视图的示意性图示。

具体实施方式

图1示出了一个已知的硬盘驱动器枢轴安装30，该硬盘驱动器枢轴安装包括一个臂32，该臂被适配为保持磁性的记录盘以及枢轴34，该枢轴是在一个轴承上围绕一个轴可旋转的。一个公差环(图1中未示出)在枢轴34与臂32之间提供了过盈配合，这样该臂随着枢轴旋转。

图2示出了沿着在图1中的线X-X截取的一个截面。图2示出了臂32包括一个圆周的壳体36，该壳体包括一个孔，枢轴34被接收在该孔中。枢轴34包括一个可旋转的套管构件42，该构件经由一对轴承40、41被连接到一个轴38上。因此，图2示出了一个套管枢轴的一个实例。该公差环装配在可旋转的套管构件42的外表面与该孔的内表面之间，该孔形成在该圆周的壳体36中。这在图3中以更多的细节示出，其中可以看到，被压缩在可旋转的套管构件42与圆周的壳体36之间一个公差环20具有基本上与轴承40、41对齐的多个波状物28。

在图3中可以看到，可旋转的套管构件42包括一个一体的隔离元件43，该隔离元件将这些轴承40、41隔开。

图4示出了一个公差环10，该公差环是本发明的一个实施方案。它适合于同一个无套枢轴(即，不带有一个可旋转的套管构件的一个枢轴)一起使用，其中这些轴承的外座圈暴露在该公差环上并且与其接触。该公差环包括弹性材料，例如，弹簧钢(例如，非碳钢)的一个环形带状物11，它可以通过使一个矩形片材料变形来制成。公差环10可以针对精致组件来确定尺寸，例如，具有小于16毫米的直径以及小于0.2毫米的片厚度。

在该实施方案中，带状物11被缠绕形成两个重叠的同心层110、111，这两个层形成公差环10的圆周壁。用于做成带状物11的材料片的长度被选择为使得在使用时该带状物的这些圆周的末端基本上位于该带状物的圆周上的相同的点处，即，这样重叠的层110、111基本上完全地重叠而没有间隙或过多的圆周上的扩展部分。

围绕带状物11的顶端和底部边缘提供了一个向外展开的凸缘16，作为用于一个被插入的轴的引导件。在其他实施方案中，可以仅在重叠的层110、111的顶端边缘上或仅在内部边缘上提供这种凸缘16。

在图4所示的实施方案中是最外面的重叠层的一个第一层111包括多个向外突出的波状物12、13、15，它们充当径向延伸的凸起。这些波状物12、13、15是可压缩的以便在内部与外部的部件之间(未示出)提供过盈配合，例如，在以上给出的实例中分别是枢轴和壳体。每一波状物12、13、15包括一个沿圆周延伸的圆化的脊，该脊上升到一个径向峰并且从该峰下降。每一波状物12、13、15从其轴向边缘逐渐减少直到该峰处。

这些波状物12、13、15形成两个类型。第一类型具有与常规的波状物类似的构造(实际上，在其他实施方案中的所有的波状物都可以是常规的类型)。在图4所示的实施方案中，波状物的第一类型是由多组的两个在轴向上分隔开的隆突12、13所代表。每一组(被称为一个“双波状物”)包括两个相同的波状物，这两个波状物位于在外部层111的圆周上的一个轴向列中。围绕第一(外部)层111的圆周存在多个这样的组。在图4所示的实施方案中的波状物的第二类型是由多个轴向狭长的隆突15来代表。每一隆突15的轴向范围对应于每组在轴向上分隔开的隆突12、13的轴向范围，其中双波状物12、13和狭长的波状物15的最外面的轴向边缘基本上位于该第一(外部)层的相同的圆周上。

在图4所示的实施方案中是最内的重叠层的一个第二层110是一个光滑的规则表面，该层可以充当环绕一个内部部件(例如，被公差环10接收的一个轴)的一个套管。由此，第二层110被置于第一层111(带有多个凸起12、13、15)与该内部部件之间。

图5示出了一个矩形片的材料(一个坯料)，该材料可以被变形以形成根据本发明的一个公差环。该矩形片的材料包括两个邻近的区域，这两个区域分别形成了内部与外部层110、111。因此，在该坯料的一半上形成了这些波状物12、13、15，而外面的一半保留是平面。

图6示出了公差环10的一个平面图，该公差环是本发明的一个实施方案。展示了内部和外部层110、111的同心的性质，并且能够看出，内部层110对该内部部件(没有显示)呈现出一个光滑的表面。

图7示出了装置的一个截面视图，其中如以上讨论的公差环10被用在一个无套枢轴50与一个外部部件(例如，用于硬盘驱动器枢轴安装的一个臂)的圆周壳体36之间。该无套枢轴包括一个空心的中心轴52，有一对轴承54、56附接在其上。这些轴承54、56被一个环形的隔离元件58在轴向上分离开。枢轴50没有套管，所以每一轴承54、56的外座圈和隔离元件58形成了枢轴50的外表面。这些部件不是相互附着的；它们在一个预加载的轴向力的作用下在适当位置上“浮动”，该轴向力是在它们被附接到轴52上时被施加到这些轴承54、56的内部座圈上。公差环10通过与枢轴50的外表面和圆周的壳体36的内表面接触(被压缩在它们之间)而提供了一种过盈配合。

图7示出了在一个位置上通过该装置的一个截面，其中在公差环10的外部层111上存在两个在直径上相对的双波状物12、13。每一波状物12、13与一个对应的轴承54、56的外座圈是基本上对齐的以便将该压缩力传递到那个轴承上。重要的是为了稳定的操作要将力传递到这些轴承54、56上并且要减少枢轴的扭矩。公差环10的内部层110被置于外部层111与这些轴承54、56之间，由此有效地充当用于枢轴50的一个套管。参考图8和9说明传递力的内部层110的作用。

图8示出了这些波状物12、13、15在内部层110上所传递的力的覆盖区的一个示意图。图8是叠加了这些力的覆盖区的内部层110的一个侧视图。多个覆盖区60、62是来自一个双波状物12、13并且被局限在与对应的轴承54、56相应的区域上。覆盖区64是来自一个狭长的波状物15并且在内表面110下在轴向上延伸。这些覆盖区总体上提供了相对清晰的压力区域，这些区域是沿着波状物12、13、15与带状物11相汇合的区域。

图9示出了这些波状物12、13、15在枢轴50上所传递力的覆盖区的一个示意图。图9是枢轴50的一个侧视图，其中显露出这些轴承54、56的外座圈和隔离元件58。通过内部层110在枢轴50上传递的这些受力覆盖区是叠加的。图9示出了内部层110如何充当一个力扩散件将这些力分散到一个更大的区域上。因此，来自双波状物12、13的受力覆盖区66、68仍然局限在这些轴承54、56上，但是比内部层110所经受到的直接的覆盖区更扩散。同样，跨过隔离元件在这些轴承54、56之间桥接以使作用在枢轴上的这些力平衡的覆盖区70与对应的直接作用在内部层110上的覆盖区相比也是更分散的。

Claims (18)

1.一种用于在一个内部部件与一个外部部件之间提供一种过盈配合的公差环，该公差环包括一个可变形的带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，其中该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起。

2.根据权利要求1所述的公差环，其中该第一层是径向地在该第二层之内。

3.根据权利要求1所述的公差环，其中该第一层是径向地在该第二层之外。

4.根据以上权利要求中任一项所述的公差环，其中该第二层基本上是未成形的并且这些凸起从该第一层的一个未成形的部分上延伸离开。

5.根据以上权利要求中任一项所述的公差环，其中该第二层完全地叠盖该第一层上的这些凸起。

6.根据以上权利要求中任一项所述的公差环，其中在该第一层上的所有凸起从该第一层的一个未成形的部分上向内或向外延伸。

7.根据以上权利要求中任一项所述的公差环，其中这些凸起包括在一个轴向狭长的隆突附近的一组在轴向上间隔开的隆突，该狭长的隆突的轴向范围对应于该组间隔开的隆突的轴向范围。

8.根据以上权利要求中任一项所述的公差环，其中该带状物是一个弹性的开口环，该开口环被安排为围绕该内部部件的圆周双重缠绕。

9.一种装置，包括一个内部部件、与该内部部件配合的一个外部部件、以及定位在该内部与外部部件之间的一个公差环，该公差环包括一个带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起，这些突起被压缩在该内部与外部部件之间。

10.根据权利要求9所述的装置，其中该第二层被置于该第一层上的这些凸起与该内部部件之间。

11.根据权利要求10所述的装置，其中该第二层是一个光滑的片，该光滑的片被安排为使经由这些突起传递到该内部部件上的力扩散。

12.根据权利要求11所述的装置，其中该内部部件包括多个在轴向上邻近的子部件。

13.根据权利要求12所述的装置，其中该内部和外部部件包括一个轴，该轴可容纳在一个孔中，该孔形成在一个壳体中。

14.根据权利要求13所述的装置，其中该壳体是用于一个硬盘驱动器的一个臂并且该轴是用于这个臂的一个枢轴，该枢轴包括一对轴承，这些轴承通过一个隔离元件彼此分离开，该隔离元件和轴承被安排为基本上连续的以形成用于接收该公差环的一个外表面。

15.根据权利要求14所述的装置，其中该第二层被置于这些突起与这些轴承的外座圈之间以便将这些突起的受力覆盖区扩散到这些外座圈上。

16.根据权利要求9到15中任一项所述的装置，其中该第一和/或第二层具有一个向外展开的轴向边缘，该轴向边缘被安排为在组装过程中引导该内部部件进入该带状物的中心。

17.用于一个装置的一个预组装的安排，该装置包括一个内部部件、与该内部部件配合的一个外部部件、以及定位在该内部与外部部件之间的一个公差环，该预组装包括在一个轴上或一个孔中牢固地安装一个公差环，其中该公差环包括一个可变形的带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，其中该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起。

18.一种组装一个装置的方法，该装置包括一个内部部件、与该内部部件相匹配的一个外部部件、以及定位在该内部与外部部件之间的一个公差环，该方法包括：

将一个公差环安装在该内部或外部部件中的任意一个上，该公差环包括一个可变形的带状物，该带状物缠绕形成重叠的第一和第二层，其中该第一层具有围绕其圆周的多个径向地延伸的凸起；并且

使该内部和外部部件相匹配，由此将这些凸起压缩在该公差环上，以提供在该内部与外部部件之间的一种过盈配合。

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