CN102124241B - 公差环及形成公差环的方法 - Google Patents

Abstract

一种公差环包括具有第一以及第二末端的一个弯曲的条。此外，该公差环包括在该弯曲的条上形成的多个凸起、以及在该第一与第二末端之间的一个实体连接这样使得该弯曲的条形成一个闭合的环路。

Description

公差环及形成公差环的方法

披露的领域

本披露涉及用于在一个内部部件与一个外部部件之间组装的公差环、以及制造并且预组装此类环的方法。

背景

典型地，一种公差环包括一个弹性材料(例如一种金属像弹簧钢)条，将该条卷起这样使得这些末端朝向彼此以形成一个穿过其圆周的环缝隙。该缝隙可以允许该环在组装的过程中、并且在某些情况下在使用中符合该轴和/或孔的形状。在该环的周围可以形成多个凸起的一个或多个行，这些凸起从该环径向地向内和/或向外延伸。这些凸起可以是多种构造的，如波纹、脊、波形、凹痕、或者弹簧夹。

在使用中，这些凸起可以被压缩在该轴与孔的这些壁之间。每个凸起可以如弹簧一样起作用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。

公差环可以有助于组装，因为它们可以对在该轴和或孔上的制造公差进行补偿。它们还可以具有其他益处，如对由具有不同的热膨胀特性的孔和轴材料引起的形状和/或尺寸改变进行补偿。此外，公差环可以补偿该轴和孔的有角的以及径向的失调，并且可以用于减少或控制振动或共振效应。当将一个过度的扭矩施加到该轴上时，一个公差环还可以允许可预测的和可重复的滑差发生。

然而，缝隙环公差环可以是难以储藏、运输、并且触摸松散的，因为它们趋于变成互锁的并且缠结在一起，如附图的图1中所展示的。这对于可能要用手将这些环分开的最终用户可能是一个问题。

概述

在一个实施方案中，一个缝隙环公差环至少在运输和储藏的过程中可以将其自由端实体地连接以形成一个闭合的环路。因此，在储藏和运输的过程中这些自由端的分离以及相因而生的互锁和缠结的风险可以被避免。

在一个第一方面，一个公差环可以包括一个弯曲的材料条，该材料条具有在其中形成的多个凸起，该条的自由端被实体地连接以形成一个闭合的环路。

因此，可以使一个材料条的相对的末端朝向彼此，这样该条形成了一个曲线形或开放的环路。可以通过任何适合的手段将该条的末端实体地连接在一起，这样使得由该条形成的开放的环路是闭合的。因此，当将根据该第一方面的多个公差环在一个容器中松散地一起储存或者运输时，这些公差环可以不变得互锁以及缠结。因此这些环可以由最终用户恢复并且容易地进行处理。具体地讲，最终用户不需要在这些公差环处用力拉而将它们分开，并且因此可以存在相因而生的、损坏这些环的减少的风险。

该条的这些自由端可以由一个空隙分开或者可以在一个末端部分处彼此重叠。该条可以由一种弹性材料制成，如碳钢、不锈钢、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、inca110y、phynox、铜-铍、或任何其他适合的材料。这些凸起可以在该条中通过一个压制工具形成并且可以是多种构造的，如波纹、脊、波形、凹痕、或者弹簧夹。

在一个实施方案中，在该条的这些自由端之间的实体连接可以被适配为在该环的径向膨胀或者收缩的过程中是可断裂的。即，该实体连接可以是暂时的或非永久的。这种径向(以及圆周的)膨胀或收缩例如在该公差环预组装到一个轴上或者预组装在一个孔中时可以发生。例如，当该环的预组装内径小于该轴的外径时，可以引起该环的径向膨胀以及相因而生的、跨过该条的自由端之间的实体连接的张力。

这种径向膨胀或收缩可以在闭合的环路的周围引起拉伸或压缩应力，而该应力又可以引起该实体连断裂，这样使得该条的自由末端被分开。以此方式，该公差环可以按与一种已知的公差环相同的方式来操作，其中这些自由端朝向或远离彼此移动以便允许该环在组装和/或在服役过程中径向的膨胀和收缩。

在一个替代实施方案中，该实体连接可以在使用中保留。为了在安装过程中容许径向膨胀/收缩，该条可以包括一个膨胀区域。该膨胀区域可以充当一个膨胀接头；它可以变形以提供与在安装过程中引起的该环的径向膨胀或收缩相对应的圆周膨胀或收缩。以此方式，该膨胀区域可以起到在该条的这些自由末端之间的空隙或重叠在已知的公差环中所起到的作用：它可以使该公差环的圆周能够增长或者缩减，这样使得它可以符合一个轴或孔的形状。

该膨胀区域可以跨过该条(即跨过该条的宽度)而延伸。它可以始终跨过该条(即沿着该环的轴向范围)而延伸。它可以按与这些凸起相同的方式在该条中压制成形。具体地讲，该膨胀区域可以包括一个或多个波纹。每个波纹可以是一种锐利(sharp)的褶，像一个风扇或六角形风琴的摺，或一个平缓的褶或波形。这个或这些波纹可以在该条中压制成形。它们可以各自跨过该条完全延伸。即，这些波纹可以是褶，这在该带是宽的时候。该膨胀区域可以被定位在该焊接的对面。

在一个实施方案中，在该条的自由端之间的实体连接可以包括一种焊接。该焊接可以是一种间断焊接，例如点焊，它被设计为在该环的径向膨胀或者收缩的过程中是可断裂的。在此类实施方案中，该焊接可以并不始终跨过该条而延伸，但是可以代替地相对于该条的宽度是小的。该焊接可以连接该条的一个或多个重叠区域。每个重叠区域均可以是未成形的(即，没有凸起)。当该条被弯曲成一个预使用的构型时，这些重叠区域可以包括来自该条的一个末端的一个或多个指状凸起，这些指状凸起被安排为重叠在该条的另一末端上。

可替代地，该焊接可以是一个焊缝。该焊缝可以跨过该条的宽度而延伸；即该焊缝可以与该条的宽度一样长。这种焊缝可以在使用中保持，这样使得当该公差环被组装在一个轴与一个孔之间时该条的自由端保持彼此之间实体地连接。

在另一方面，一种制造公差环的方法包括：在一个材料条中形成多个凸起，将该条弯成一个曲线形，并且将该条的自由端实体地连接以形成一个闭合的环路。

在一个实施方案中，形成这些凸起可以使用任何适合的成形方法进行。例如，这些凸起可以是压制成形的或者滚压成形的。这些凸起可以通过例如以下方式来形成，通过将该条压痕以形成波纹、脊、波形或凹痕，或者通过将该条冲孔以形成弹簧夹。

这些凸起各自以相同的方向从该条延伸。因此，在使用中，这些凸起可以从该条延伸以便以摩擦方式接合一个内部部件和一个外部部件中其中之一的一个表面。该内部部件和外部部件中的另一者可以因此由该条的一个未成形的部分来接合。例如，在一个实施方案中，这些凸起可以接合一个轴的外表面，并且该未成形的区域可以接合一个孔的面向内的表面(例如一个壳体中的空腔)。可替代地，这些凸起可以从该条向外延伸以便以摩擦方式接合一个孔的面向内的表面，并且该未成形的区域可以接触该轴。

将该条弯成一个曲线形可以使用任何适合的方法来实现。例如，该条可以被卷成一个曲线形。该环的径向膨胀或收缩包括该环的未成形的表面的径向膨胀或收缩。即，由该环的未成形的表面形成的一个弧或环路的半径上的改变。

将该条的自由端实体地连接包括形成一个实体连接，该实体连接被安排为在该环的径向膨胀或收缩的过程中是可断裂的。将该条压制成形的步骤可以包括在该条中形成一个膨胀区域，该膨胀区域被安排为允许该环的径向膨胀或收缩。在此类实施方案中，该实体连接可以在该公差环的使用过程中保持。即，该实体连接可以被安排为永久性的。

将该条的自由端实体地连接的步骤可以包括将这些自由端焊接到彼此上。当该环被预组装到一个孔或轴上时，该焊接可以是被设计为暂时的并且断裂的一个间断焊接。可替代地，该焊接可以是一个焊缝并且可以跨过该条(例如始终跨过该条)而延伸。

在又另一方面，一种将一个公差环预组装到一个轴或孔上的方法可以包括将该公差环安装到该轴上从而使得该公差环径向膨胀亦或将该公差环安装到该孔中从而使得该公差环径向收缩的步骤。该公差环可以包括一个弯曲的材料条，该条具有在其中压制成形的多个凸起，该条的自由端被实体地连接以形成一个闭合的环路。

该公差环可以被适配为在一个轴与一个孔之间组装。但是初始时，该环可以被安装在该轴上或者在该孔中以形成一个预组件。然后该保持的部件可以被组装到该组件上以形成最终的组件。当该环被预组装到轴上时，该轴的外径可以大于该环的内径(例如该未成形的表面的直径)，这样使得该环在预组装的过程中径向地膨胀。类似地，当该环被预组装到该孔中时，该孔的内径可以小于该环的外径(例如该未成形的表面的直径)，这样使得该环在预组装的过程中径向地收缩。

该环可以被预组装到轴上，这样使得这些凸起从其径向地向外延伸，即这样使得该未成形的表面与该轴相接触。可替代地，该环可以被预组装到该孔上，这样使得这些凸起从其径向地向内延伸，即这样使得该未成形的表面与该孔相接触。

该环的径向膨胀或收缩可以引起该条的自由端之间的实体连接的断裂。该环可以具有一个膨胀区域，该膨胀区域允许该环的径向膨胀或收缩。在此类实施方案中，该实体连接可以在使用中保持。即，该实体连接可以被安排为将该条的自由末端永久地连接在一起。

可以将与本发明的不同方面有关的多个优选的或可任选的特征单独地亦或组合地应用到这些方面的任何一个上。

附图简要说明

作为举例，现在将参照附图对本披露的实施方案详细地进行说明，其中：

图1示出了多个相互连接的常规公差环；

图2示出了根据本发明的一个第一实施方案的公差环；

图3示出了根据本发明的一个第二实施方案的公差环；并且

图4A、4B以及4C示意性地示出了用于同本发明一起使用的三种焊接构形。

详细说明

图2和图3中展示的公差环10各自可以由被卷成一个开放的环形或环路的一个矩形的条、或带12形成。条12的这些末端不能彼此接触，但是可以通过一个空隙14分开，该空隙跨过环10的圆周、即跨过条12的宽度将该环分割开。在其他实施方案中，条12的这些末端可以重叠，这样使得当未连接时它们能够响应于环10的直径的变化而相对于彼此滑动。每个条12都可以由一种弹性材料如弹簧钢制成，并且可以具有一行沿着其长度压制成形的凸起16。因此，该条12可以具有一个未成形的表面22以及一个成形的表面24。

这些凸起16可以从该环10径向地向外延伸，这样使得当环10被组装在一个轴与孔(未示出)之间的环形空间中时它们接触该孔的壁。在使用中，这些凸起16可以被压缩在该轴与孔的这些壁之间。每个凸起16可以像弹簧一样起作用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。

尽管这些展示的实施方案示出了一个公差环10，其中这些凸起16径向地向外延伸，这样使得未成形的表面18接触该轴并且成形的表面20接触该孔，但在一个替代实施方案中，这些凸起可以径向地向内延伸。

图2的实施方案中，该空隙14可以通过一种可断裂的焊接22桥接，如一种间断焊接或者点焊。在实际中，这可以通过提供一个重叠部分来实现(例如参见图4A至图4C)。该重叠部分可以是附接在条12的一个末端上(或与其一体地形成)的一个或多个未成形材料的接片。它可以被安排为当该条12被弯曲以备使用时与该条的另一个末端处的未成形的区域相重叠并且可焊接在其上。在其中该条12的自由端彼此重叠的实施方案中，该焊接可以典型地被定位为跨过最外面的自由端。这些自由端的一者或者两者可以具有一个没有凸起的平的(即未成形的)区域以便使这些自由端能够面对面配对。

图2中所示的环10可以被设计为在外径上大于它有待被组装进的孔的内径亦或在内径上小于它有待被组装到其上的轴的外径。因此，当将环10预组装在一个轴的周围或者预组装在一个孔内时，该环10可以通过径向膨胀亦或径向收缩而变形。这种变形可以引起有待施加到焊接22上的或者拉伸或者压缩应变，这样使得它断裂。因此，在组装之后，该环10可以按与一个常规的公差环恰好相同的方式起作用，因为条12的这些自由端之间的断裂或者分割被复原。这种断裂或者分割允许环10符合它被组装到的轴和/或孔的形状。在焊接22断裂之后保留在条12的这些自由端上的焊接22的这些部分在环10被组装在一个轴与孔之间之后可以仍然被附接到其上。

在图3的实施方案中，在另一方面，该空隙14可以由一个焊缝24永久地桥联。为了使环10能够符合它被组装到的轴和/或孔的形状，环10可以具有与空隙14相对的一个膨胀接头26。该膨胀接头26可以包括一系列的波纹28，这些波纹变形以提供一定程度的圆周膨胀和收缩。在这个实施方案中，该膨胀接头26可以包括多个褶，但是也可以使用具有仅一个褶的膨胀接头。因此，环10可以能够符合它所组装在其间的轴和孔的形状，尽管空隙14被焊接为闭合的。例如，如果公差环10的预组装外径是大于该孔的内径，那么这些波纹28将会朝向彼此而折叠，这样环10的外径(和圆周)可以被相应地减少。

图4A至图4C示出了焊接安排的三个例子。

在图4A中，材料40的弯曲的条(为了方便在这些图中示为平的)可以具有可以在其中成形的多个凸起42。这些凸起42在由一个未成形的区域43分开的两个圆周行中成形。当该条处于一种预使用的位置时，即在弯曲之后但在安装到一个部件上之前，条40的这些末端可以由一个轴向空隙44对于它们的轴向长度的大部分而分开。然而，条40的一个末端可以具有一个中央圆周接片46，该接片充当一个重叠部分。接片46可以是由该条的一个未成形的末端切割成的。接片46可以是未成形的并且与这些凸起之间的未成形的区域43相对齐，这样使得当该条处于预使用的位置时，它重叠在另一末端的一部分上。一种焊接48可以将这些重叠部分附接在彼此上以在条40的这些末端之间提供一个实体连接从而形成一个未断裂的环。

图4B示出了一个类似的条40，其中该条的一个未成形的末端50的整个轴向范围与另一端重叠。在这个实施方案，两个轴向分开的点焊部位48可以提供该实体连接。这种安排的一个优点是仅需要将焊接设备和条在一个尺寸上精确定位以实现有用的焊接。

图4C示出了另一个类似的条40，其中存在从条40的一个末端延伸的三个接片56、58、60。可以提供一种焊接48，其中接片56、58、60各自与该条的另一个末端相重叠，这样使得每个接片均可以执行与参照图4A所讨论的接片46类似的功能。这些接片中的两个56、58可以被提供在该条的轴向边缘处，其中它们可以与沿着条40的顶部和底部边缘行进的未成形的区域52、54相对齐。第三个接片60可以被定位在中央以与在这些组的凸起之间的未成形的区域43相对齐。这种安排的一个优点是这些焊接可以在该条的末端处的这些最终凸起的任一侧上提供。

Claims (12)

1.一种公差环，包括：

具有第一以及第二末端的一个弯曲的条；

在该弯曲的条上形成的多个凸起；以及

在该第一与第二末端之间的一个实体连接这样使得该弯曲的条形成一个闭合的环路，其中该实体连接包括焊接，所述焊接被适配为在该公差环的径向膨胀或者收缩的过程中是可断裂的。

2.一种公差环，包括：

具有第一以及第二末端的一个弯曲的条；

在该弯曲的条上形成的多个凸起；

在该弯曲的条上形成的一个膨胀区域，其中该膨胀区域包括一个或多个经变形以提供圆周膨胀或收缩的波纹；以及

在该第一与第二末端之间的一个实体连接这样使得该弯曲的条形成一个闭合的环路，其中该实体连接包括焊接，所述焊接被适配为在该公差环的径向膨胀或者收缩的过程中是可断裂的。

3.一种形成公差环的方法，包括：

在一个条中形成多个凸起，该条具有第一以及第二末端；

将该条弯成一个曲线形；

将该条的该第一和第二末端实体连接以形成一个闭合的环路，其中该实体连接包括通过焊接来桥接所述第一和第二末端，所述焊接被适配为在该公差环的径向膨胀或者收缩的过程中是可断裂的。

4.如权利要求3所述的方法，其中该条包括碳钢、不锈钢、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、incalloy、phynox、或铜-铍。

5.一种将一个公差环预组装到一个孔上的方法，包括：

将该公差环安装在一个孔中，该公差环包括具有第一以及第二末端的一个弯曲的条；在该弯曲的条上形成的多个凸起；以及在该第一与第二末端之间的一个实体连接以形成一个闭合的环路；

将一个轴插入该孔中，

其中该实体连接包括焊接，所述焊接被适配为当该公差环被安装在该孔中时在该公差环径向收缩的过程中是可断裂的。

6.一种将一个公差环预组装到一个轴上的方法，包括：

将该公差环安装到该轴上，该公差环包括具有第一以及第二末端的一个弯曲的条；在该弯曲的条上形成的多个凸起；以及在该第一与第二末端之间的一个实体连接以形成一个闭合的环路；

将该轴插入一个孔中，

其中该实体连接包括焊接，所述焊接被适配为当该公差环被安装到该轴上时在该公差环径向膨胀的过程中是可断裂的。

7.如权利要求1、2、3、5或6所述的公差环或方法，其中该多个凸起包括波纹、脊、波形、凹痕、或者弹簧夹。

8.如权利要求1、5或6所述的公差环或方法，进一步包括在该弯曲的条上形成的一个膨胀区域。

9.如权利要求1、2、5或6所述的公差环或方法，其中该弯曲的条包括碳钢、不锈钢、铬镍铁合金、蒙乃尔合金、incalloy、phynox、或铜-铍。

10.如权利要求1、2、3或5所述的公差环或方法，其中该多个凸起各自径向地向内延伸。

11.如权利要求1、2、3或6所述的公差环或方法，其中该多个凸起各自径向地向外延伸。

12.如权利要求1、2、3、5或6所述的公差环或方法，其中该多个凸起包括至少一个圆周行的多个凸起。

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