CN102149932A - 制造对开轴承环的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造对开轴承环的方法，包括：形成具有第一边缘(34)和第二边缘(46的环圈式的环(42)；移除在所述第一和第二边缘之间的至少一部分环以形成至少一个孔(50，54)；硬化所述环；以及在硬化后，在邻近所述至少一个孔处裂开所述环以形成所述环的第一和第二配合末端(74，78)。

Description

制造对开轴承环的方法
相关申请
本申请要求于2008年9月4日提交的美国临时专利申请No.61/094,234的优先权，该临时申请的全部内容在此被引用作为参考。
技术领域
本发明涉及提供轴承座圈的轴承环，更特别地，涉及提供轴承座圈的对开轴承环。
背景技术
轴承和轴承座圈通常用于支撑转动轴。轴承座圈通常围绕轴卷绕，并且滚动元件定位在轴和轴承座圈之间。对开轴承环允许轴承环定位在轴上而无需移除轴。对开轴承环的一个例子在美国专利No.6,485,186中给出该专利的整个内容在此被引用作为参考。对开轴承环通过将金属条卷绕为圆环而形成。金属条的末端匹配并通过两个小的焊接部临时保持在一起。环然后进行热处理并随后通过断开焊接部而分开，以形成对开轴承环。另一已知的轴承环配置包括形成两件式的轴承环的两个轴承环半体。
发明内容
本发明提供一种改进的制造能够在硬化过程中维持圆度的对开轴承环的方法。
具体地，本发明提供制造对开轴承环的方法，包括形成具有第一和第二边缘的环圈式的环；移除在所述第一和第二边缘之间的至少一部分环以形成至少一个孔；硬化所述环；以及在硬化后，在邻近所述至少一个孔处裂开所述环以形成所述环的第一和第二配合末端。
在另一个实施例中，本发明提供制造对开轴承环的方法，包括：形成具有第一和第二边缘的环圈式的环；移除在第一和第二边缘之间的环的第一部分以形成第一孔；移除在第一和第二边缘之间的环的第二部分以形成与第一空间隔开的第二孔；硬化环；以及在硬化之后，在与第一孔相邻处裂开环以形成环的第一末端以及在与第二孔相邻处裂开环以形成环的第二末端。
本发明的其它方面将通过考虑详细描述和附图而变得明显。
附图说明
图1是包括台肩的环的侧视图。
图2是示出为台肩移除了的环的透视图。
图3是具有形成在那里的两个孔的环的侧视图。
图4是图3的环的透视图。
图5是一部分环移除了的图3和4的环的侧视图。
图6是图5的环的透视图。
图7是处于闭合位置并且示出为包含滚动元件的图6的环的透视图。
图8是至少部分地定位在壳体之内的图7的环的透视图。
具体实施方式
在详细描述本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在它的应用方面并不限于在下面的描述中提出或者在附图中示出的部件的结构和配置的细节。本发明能够使其它实施方式的并且能够以各种方式实施或者实践。
参照图1，示出具有环部分14和末端或者台肩部分18的拉制(drawn)的杯状件10。拉制的杯状件10由片状金属板形成并拉制为具有杯状形状。环部分14具有大致以圆延伸的大致恒定直径的外表面22和与外表面22向内径向间隔开的大致恒定直径的内表面26，从而形成圆柱形环。台肩部分18从外表面22向内弯曲以形成大致平面端面30。在另一个实施例中，拉制的杯状件或者环由片金属板形成，具有形成在那里的孔。这种拉制的杯状件或者环包括部分地从外表面延伸的台肩或者凸缘，以形成包括在那里的孔的大致平面的端面。
拉制的杯状件10包括从平面端面30间隔开并大致平行于平面端面30的第一边缘34。第一边缘34通过在外表面22和内表面26之间延伸的窄的环形状的表面限定。虚线38示出示出环部分14和台肩部分18之间的边界。
台肩部分18可以从环部分14移除以形成环圈式的环42，如图2所示。环圈式的环42包括第一边缘34和第二边缘46，二者都在外表面22和内表面26之间延伸。在另一个实施例中，中空导管可以切割为形成环圈式的环42，而不是拉制圆盘并移除台肩。还可以使用其它方法来形成圆柱形的、环圈式的环，该环具有柔性以弹性变形从而绕轴打开和闭合(如下所述)。
至少一部分环圈式环42移除以形成至少一个孔。在一些实施例中，将形成仅单一的孔。在所示实施例中，形成第一孔50和第二孔54以产生具有孔的环58，如图3和4所示。孔50、54可以冲压、冲钻、机加工、钻削或者以其它方法形成在环圈式的环42中。孔50、54形成在第一边缘34和第二边缘46之间。在一个实施例中。孔在形成环圈式的环42的成形工艺之前形成在原材料中。
在所示实施例中，孔50、54大致为锯齿形状的或者V形状的，并且指向相同方向。在另一实施例中，孔大致为C形状的。在又一个实施例中，孔位为大致S形状的。其它的形状和构型也是可能的，并且被认为是在本发明的范围内。孔50由V形第一边缘50a和与V形第一边缘50a间隔开的V形第二边缘52a界限。V形第一边缘50a和V形第二边缘52a每个包括各自的第一腿50b、52b、第二腿50c、52c和中央顶点50d、52d。所示第一腿50b、52b沿着具有孔的环58的圆周大致平行。同样地，所示第二腿50c、52c沿着具有孔的环58的圆周大致平行。所示顶点50d、52d大致对齐并定位在各自的第一腿50b、52b和第二腿50c、52c之间。在一个实施例中，第一腿50b、52b从第二腿50c、52c倾斜大约45度至大约135度的角度。在另一实施例中，第一腿50b、52b从第二腿50c、52c倾斜大约90度的角度。这些角度仅仅是通过例子的形式给出的，并不意在限制本发明的范围。
类似地，孔54通过V形第一边缘54a和与V形第一边缘54a间隔开的V形第二边缘56a界限。V形第一边缘54a和V形第二边缘56a每个包括各自的第一腿54b、56b、第二腿54c、56c和中央顶点54d、56d。所示第一腿54b、56b沿着具有孔的环58的圆周大致平行。同样地，所示第二腿54c、56c沿着具有孔的环58大致平行。所示顶点54d、56d大致对齐并定位在各自的第一腿54b、56b和第二腿54c、56c之间。在一个实施例中，第一腿54b、56b从第二腿54c、56c倾斜大约45度至大约135度的角度。在另一实施例中，第一腿54b、56b从第二腿54c、56c倾斜大约90度的角度。这些角度仅仅是通过例子给出的，并不意在限制本发明的范围。
第一腿52b、56b从各自的中央顶点52d、56d向着第二边缘46延伸，并结束于各自的终点52e、56e。终点52e、56e每个与第二边缘46间隔开距离d1(见附图3)。具有孔的环58因此包括在各自的终点52e、56e和第二边缘46之间延伸的材料的第一凸片62a、66a。材料的第一凸片62a定位为与第一孔50相邻，材料的第一凸片66a定位为与第二孔54相邻。与从边缘到边缘完全裂开的环相比，凸片62a、66a增大具有孔的环58的刚性。
第二腿52c、56c从各自的中央顶点52d、56d向着第一边缘34延伸，并结束于各自的终点52f、56f。终点52f、56f每个从第一边缘34间隔开距离d2(见图3)。具有孔的环58因此包括在各自的终点52f、56f和第一边缘34之间延伸的材料的第二凸片62b、66b。材料的第二凸片62b定位为与第一孔50相邻，材料的第二凸片66b定位为与第二孔54相邻。与从边缘到边缘完全裂开的环相比，凸片62a、66a增加具有孔的环58的刚性。
在孔形成在环42中之后，具有孔的环58通过热处理或者其它的类似硬化工艺硬化。硬化施加残余应力到具有孔的环58中。部件的内应力状态到它的平衡点的转化可以使得环变形，从而环变为形状不佳并且变得不圆。凸片62a、62b、66a、66b增加环58的刚性以减小或者防止环58响应硬化工艺而变形。因为具有孔的环58包括凸片62a、62b、66a、66b，所以环58形成完整的圆，并且比从边缘到边缘完全裂开的环更能够抵抗变形。本发明的配置防止在硬化过程中产生翘曲，以使得具有孔的环维持它的圆度并防止扭曲。这最终增大由环58制成的轴承的寿命。
具有孔的环58可以通过表面渗碳、淬透或者通过其它的硬化处理进行硬化，其至少部分地取决于具有环的环58的材料。例如，如果具有孔的环58是1012钢的或者1524钢的，那么具有孔的环58可以最好通过表面渗碳进行硬化，或者，如果具有孔的环58是1074钢的，那么具有孔的环58最好通过淬透进行硬化。本领域技术人员将理解，可以使用其它的材料和硬化工艺。
在硬化操作之后，凸片62a、62b、66a、66b通过挤压、冲压、夹持、拉动或者其它类似操作而断裂以折去和/或移除孔50、54之间的材料。当凸片62a、62b、66a、66b断裂时，会在终点52e、56e和第二边缘46之间以及终点52f、56f和第一边缘34之间产生锯齿边或粗糙边缘。抛光工艺或者其它类似平滑工艺可以用于在凸片62a、62b、66a、66b断裂之后移除毛刺或者多余材料。
当孔50、54之间的材料移除时，形成大致C形的开口环70，如图5和6所示。开口环70包括第一末端74和与第一末端74大致匹配的第二末端78。所示的第一末端74大致为凸状的，并至少部分地由V形的第一边缘50a限定，包括第一腿50b、第二腿50c和中央顶点50d。第一末端74由定位在第一腿50b和第二边缘46之间的第一粗糙边缘82a和定位在第二腿50c和第一边缘34之间的第二粗糙边缘82b进一步限定。如上面描述的，抛光工艺可以用于平滑第一和第二粗糙边缘82a、82b，但是可以保留一定的粗糙度。所示的粗糙边缘82a、82b大致垂直于第一边缘34和第二边缘46延伸。
所示第二末端78为大致下凹的并至少部分地由V形的第二边缘56a限定，包括第一腿56b、第二腿56c和中央顶点56d。第二末端78通过定位在第一腿56b和第二边缘46之间的第三粗糙边缘86a和定位在第二腿56c和第一边缘34之间的第四粗糙边缘86b进一步限定。
上面描述的制造方法实质上减少或者防止在硬化过程中具有孔的环58的翘曲，以使得开口环70在打开和闭合位置都具有大致圆形形状。再者，第一末端74和第二末端78具有匹配的轮廓，其在当开口环70被挤压时邻接或者接合。进一步地，上面描述的制造方法提供当开口环70打开以接收轴并且挤压以围绕轴闭合环70时跨过开口环70的改善的应力分布。在组装到轴上的过程中发生弹性变形，但是将不会发生塑性变形。在组装过程中的塑性变形会导致开口环70不正确地闭合并具有会导致座圈不能正确工作的残余应力。会导致座圈表面的折损或者开裂的极端的塑性变形会把碎片引入到轴承中，从而产生不受控制的无规律的区域，进而降低轴承耐用性。本领域技术人员将理解，已知的关系，例如很好地由文献记载的用于活塞环设计的那些已知关系，可以用于有效地设计环70的几何结构，用于特定应用。例如，卡斯蒂利亚诺(Castigliano)方法可以用于确定打开开口环70以安装在轴上所需的力以及围绕轴闭合环70所需的力。可以确定弯曲力矩和相关的表面应力，并且那些应力可以与材料屈服应力相比较以选取用于特定应用的适当的材料和几何结构。
开口环70可以插入到轴上而无需从由轴驱动或驱动轴的设备分开轴。开口环70可以张开，以使得第一末端74和第二末端78允许轴插入其间。多个滚动元件94，例如辊、针或者球体，可以插入在轴和开口环70之间以允许轴关于开口环70转动。
图7和8示出在闭合位置的开口环70，以使得至少一部分的第一末端74大致邻接至少一部分的第二末端78。在这里公开的制造过程导致开口环70中更精确的圆度公差。因此，通过公开的该方法形成的环具有更一致的直径，因此更加圆。
图7和8示出具有邻接开口环70的多个辊94的开口环70。辊尺寸合适并定位为沿着开口环70的内表面26在第一和第二粗糙边缘82a、82b、86a和86b之间运动。例如，辊定位在辊区域90中，如图5所示。第一和第二粗糙边缘82a、82b、86a和86b会损坏辊94并会减少轴承寿命。定位辊94远离第一和第二粗糙边缘82a、82b、86a和86b降低辊94和开口环70之间的摩擦。
图8示出通过围绕开口环70的壳体98的一部分保持在挤压位置的开口环70。在其它实施例中，开口环70可以通过夹具、0套、套筒或者其它的类似装置保持在挤压位置。在又一其它实施例中，开口环70可以用作卷绕在轴上的内座圈，而滚动元件在开口环70的外径表面上运动。
上面描述的以及在附图示出的实施例仅仅是通过例子呈现，并不意在对本发明的构思和原理进行任何限制。同样地，本领域技术人员应当认识到，可以对各部件及其构型和配置进行各种变化，其并不脱离本发明的精神和范围。本发明的各特征和优点在所附权利要求中提出。

Claims (20)

1.一种制造对开轴承环的方法，所述方法包括：
形成具有第一和第二边缘的环圈式的环；
移除在所述第一和第二边缘之间的至少一部分环以形成至少一个孔；
硬化所述环；以及
在硬化后，在邻近所述至少一个孔处裂开所述环以形成所述环的第一和第二配合末端。
2.如权利要求1所述的方法，其中，移除至少一部分环包括冲压或者冲钻通过所述环的至少一个孔。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述孔为大致V形。
4.如权利要求1所述的方法，其中，硬化包括表面渗碳。
5.如权利要求1所述的方法，其中，硬化包括淬透。
6.如权利要求1所述的方法，其中，裂开所述环包括从所述环的其余部分分开所述环的一部分。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括从所述环圈式的环移除台肩材料。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第一末端和第二末端之间插入轴。
9.如权利要求1所述的方法，其中移除至少一部分环在形成所示环圈式的环之后执行。
10.如权利要求1所述的方法，其中，移除至少一部分环在形成所述环圈式的环之前执行。
11.如权利要求1所述的方法，其中，移除至少一部分环进一步包括在所述第一和第二边缘之一与所述至少一个孔之间形成材料的至少一个凸片。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个孔包括第一孔和与该第一孔间隔开的第二孔。
13.如权利要求12所述的方法，其中，裂开所述环包括从所述第一孔和所述第二孔之间移除材料。
14.如权利要求1所述的方法，进一步包括挤压所述环以使得所述第一和第二配合末端邻接并且所述环形成一圆。
15.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述环圈式的环包括拉制处理。
16.一种制造对开轴承环的方法，所述方法包括：
形成具有第一和第二边缘的环圈式的环；
移除在所述第一和第二边缘之间的环的第一部分以形成第一孔；
移除在所述第一和第二边缘之间的环的第二部分以形成与所述第一孔间隔开的第二孔；
硬化所述环；以及
在硬化之后，在与所述第一孔相邻处裂开所述环以形成所述环的第一末端以及在与所述第二孔相邻处裂开所述环以形成所述环的第二末端。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括由于所述裂开，从所述第一孔和第二孔之间移除材料。
18.如权利要求16所述的方法，其中，移除所述环的所述第一部分和所述第二部分包括冲压或者冲钻所述环以形成所述第一和第二孔。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一和第二孔为大致V形。
20.如权利要求16所述的方法，其中，形成所述环圈式的环包括拉制处理。
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