CN106460935B - 公差环 - Google Patents

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CN106460935B CN201580027775.0A CN201580027775A CN106460935B CN 106460935 B CN106460935 B CN 106460935B CN 201580027775 A CN201580027775 A CN 201580027775A CN 106460935 B CN106460935 B CN 106460935B
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Abstract

一种公差环(2)包括主体,该主体包括多个侧壁段(6),每一个侧壁段都具有厚度和高度,其中该主体具有由侧壁段高度和侧壁段厚度的比来测量的不小于2:1的长径比。一种组件包括限定了孔(30)的外部部件、布置于外部部件的孔内的内部部件;和布置于内部部件和外部部件之间的公差环,该公差环包括主体,该主体包括多个侧壁段(6),每一个侧壁段都具有厚度和高度,其中每一个侧壁段都与内部部件相接触。

Description

公差环
技术领域
本公开涉及公差环,并且更具体地涉及多边形公差环。
背景技术
公差环可以布置于形成在内部部件(例如,轴)和外部部件(例如,形成于壳体中的孔)之间的径向间隙中。公差环能够起到限力器的作用,以允许在内部部件与外部部件之间传递转矩。使用公差环能够在保持内部部件和外部部件之间互连的同时适应其直径的变化。
典型地,公差环包括弹性材料(例如,诸如弹簧钢之类的金属)的带,该带的端部彼此靠近以形成环形环。尽管公差环通常包括弹性材料条(该条弯曲以使环易于形成),但是公差环也可以被制成环形带。
突出部通常被冲压到弹性材料带中。突出部能够跨越内部部件和外部部件之间的径向间隙并且在其间传输力。由于弹性材料带通常由薄条材料形成以适应必要的滑移条件,但是冲压突出部通常延伸小于1.5mm。因此,传统的公差环不能很好地适应具有较大径向间隙(例如,大于2mm(如大于3mm、大于4mm、或者甚至大于5mm)的径向间隙)的应用。
仍然需要适于在内部部件和外部部件之间具有较大径向间隙的应用中使用的公差环。
附图说明
附图中以举例而非限制的方式图示了实施例。
图1包括根据实施例的公差环的俯视图。
图2包括根据实施例的公差环的侧正视图。
图3包括根据实施例的公差环的侧正视图。
图4A和图4B包括根据本文中所描述的实施例的公差环的剖面侧视图(如沿图2中的线A-A可见)。
图5包括根据实施例的组件的俯视图,该组件包括公差环。
图6包括根据实施例的公差环的俯视图。
图7包括根据实施例的公差环的俯视图。
图8包括根据实施例的公差环的俯视图。
本领域技术人员应当领会,附图中的元素是为了简明和清楚起见图示并且不必按比例绘制。例如,附图中一些元素的尺寸可以相对于其它元素放大,以有助于改进对本发明实施例的理解。
具体实施方式
结合附图提供以下描述,以有助于理解本文中所公开的教导。下文讨论的重点在于教导的特定实施方式和实施例。提供该等重点以有助于描述教导并且不应当被理解为对教导的范围或适用性构成限制。然而,能够基于如本申请中所公开的教导使用其它的实施例。参照范围
术语“包含”、“包括”、“具有”或者其任何其它变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如,包括一系列特征的方法、物品、或装置不必仅限于该等特征,而是可以包括未明确列出或者对于该等方法、物品、或装置而言固有的其它特征。此外,除非另有清楚描述,否则“或者”指的是包括性的或者而非排他性的或者。例如,条件A或B由以下中的任何一条满足:A为真(或存在)并且B为假(或者不存在),A为假(或者不存在)并且B为真(或者存在),以及A和B为真(或者存在)。
此外,使用“一个”来描述本文中所描述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便以及给出本发明的大致范围起见。除非清楚地另有所指,否则该等描述应当被理解为一个、至少一个、或者单数形式也同样包括复数,或者反之亦然。例如,当本文中描述单个物件时,可以代替该单个物件使用多于一个的物件。类似地,当本文中描述多于一个的物件时,可以代替该等多于一个的物件使用单个物件。
除非另有限定,否则本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域内的普通技术人员所共同理解的相同含义。材料、方法、和例子仅仅是说明性的,并且不旨在构成限制。就本文中所描述的范围而言,有关特定材料和处理过程的多种细节都是传统的,并且可以在公差环领域内的教材和其它来源中找到。
根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的公差环能够大体包括主体,该主体具有多个侧壁段。每一个侧壁段都能够限定厚度和高度。在某些实施例中,长径比(由侧壁段高度与侧壁段厚度的比来测量)能够不小于2:1。
根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的组件能够大体包括限定了孔的外部部件、布置于外部部件的孔内的内部部件、和布置于内部部件和外部部件之间的公差环。该公差环能够包括多个侧壁段,该等侧壁段均沿内部部件的一部分与内部部件相接触。
现在参照图1,根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的公差环2能够大体包括主体4,该主体具有多个侧壁段6。在特定实施例中,侧壁段6中的至少一个侧壁段在未组装状态下(将公差环2安装于内部部件和外部部件之间之前)能够是平面的,使得侧壁段6的大部分沿平面定位。在更特定的实施例中,所有的侧壁段6在未组装状态下都能够是平面的。就这方面而言,每一个侧壁段6的至少65%能够沿平面定位,例如每一个侧壁段的至少70%、每一个侧壁段的至少75%、每一个侧壁段的至少80%、每一个侧壁段的至少85%、每一个侧壁段的至少90%、或者甚至每一个侧壁段的至少95%能够沿平面定位。
在某些实施例中,公差环2能够包括至少3个侧壁段,例如至少4个侧壁段、至少5个侧壁段、至少6个侧壁段、至少7个侧壁段、至少8个侧壁段、至少9个侧壁段、至少10个侧壁段、至少15个侧壁段、或者甚至至少20个侧壁段。在进一步的实施例中,公差环能够包括不大于75个侧壁段,例如不大于50个侧壁段、或者甚至不大于25个侧壁段。就这方面而言,当从俯视图观察时(例如图1中所示),公差环2能够限定多边形,如例如三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形等。
在阅读本说明书之后,本领域普通技术人员将理解,限定了公差环2的主体4的侧壁段6的数量可以取决于组件的内部部件和外部部件之间所形成的径向间隙的厚度。例如,如下文更详细地解释的,相比具有较小径向间隙的组件(其中可能需要更多的侧壁段6),具有较大径向间隙的组件可以利用较少的侧壁段6。
通过非限制性举例的方式,公差环2能够在夹具中形成。就这方面而言,弹性材料条能够在夹具上的期望位置处弯曲,以形成弯曲部分。弹性材料条能够包括金属,如例如弹簧钢。在非限制性实施例中,弹性材料条能够除此之外或者备选地包括聚合物或者聚合物涂层。在特定实施例中,聚合物涂层能够至少部分地包括摩擦改变的材料,如例如低摩擦材料或者高摩擦材料。当在本文中使用时,“低摩擦材料”能够是具有相对钢测量的小于0.5(例如小于0.4、小于0.3、或者甚至小于0.2)的干燥静态摩擦系数的材料。“高摩擦材料”能够是具有相对钢测量的大于0.6(例如大于0.7、大于0.8、大于0.9、或者甚至大于1.0)的干燥静态摩擦系数的材料。
在特定实施例中,公差环2还能够限定布置于公差环2的周向端部之间的周向间隙10。间隙10能够延伸公差环2的整个轴向长度,以便形成分开的公差环。在某些应用中,间隙10能够沿公差环2的周向端部在一个或多个位置处焊接在一起。焊接点(多个焊接点)能够是永久或临时的。临时焊接点可以在运输公差环2期间使用,以便防止公差环缠结。备选地,焊接点能够是永久的,以便形成闭合公差环。
未邻近间隙10定位的侧壁段6能够以角度A(在图1中示为8)相交。在特定实施例中,每一个角度8都能够不小于60°,例如不小于90°、不小于120°、或者甚至不小于150°。在进一步的实施例中,每一个角度8都能够小于180°,例如不大于170°、不大于160°、不大于150°、不大于140°、不大于130°、不大于120°、或者甚至不大于110°。在特定实施例中,角度8能够完全沿在基本平行的方向上延伸的直线定位。当在本文中使用时,“基本平行的方向”指的是偏差不大于两条线的测量方向之间的5°,例如不大于4°、不大于3°、或者甚至不大于2°。在更特定的实施例中,角度8能够完全沿平行延伸的线定位。当在本文中使用时,“平行延伸”指的是偏差不大于两条线的测量方向之间的0.5°。就这方面而言,侧壁段6均能够具有平行的周向端线。
在特定实施例中,当从俯视图观察时,公差环2能够包括正多边形,即,公差环2能够是等角并且等边的多边形。正多边形通常具有n重旋转对称,具有与其侧壁数量相等的多个旋转对称取向。例如,正三角形具有三个旋转对称点,正四边形具有四个旋转对称点,正五边形具有五个旋转对称点等。在特定实施例中,正多边形可以围绕公差环2使负载条件均匀地移位,以便避免不均匀的径向负载条件以及任何不期望的偏心操作效果。
在特定实施例中,每一个侧壁段6都能够适于在负载条件下(例如,由内部部件施加径向向外力时)偏转。就这方面而言,每一个侧壁段6都能够适于起到梁的作用。当在本文中使用时,术语“梁”指的是由梁在正常负载条件下展示出来的负载偏转特性。尽管传统的公差环可以允许通过从环形主体延伸的突出部的弹性或塑性变形来吸收配合部件之间的公差,但是如本文中所描述的侧壁段能够弯曲以吸收配合部件之间的公差。通过该方式,侧壁段能够在负载条件下像梁一样弯曲或偏转。在特定实施例中,至少一个加固件能够用于产生至少一个侧壁段6的具体弯曲特性。当在本文中使用时,“加固件”指的是适于例如通过改变侧壁段6中的至少一个侧壁段的刚度分布来改变公差环2的刚度分布的特征。这可以调节每一个侧壁段6的刚度并且可以允许在多个不同的应用中使用公差环2。
在某些实施例中,至少一个加固件12能够从至少一个侧壁段6径向延伸。在另一个实施例中,至少一个加固件12能够从每一个侧壁段6延伸。在更进一步的实施例中,多个加固件12能够从每一个侧壁段6延伸。
侧壁段6不必均具有相同数量的加固件12、相同形状的加固件12、或者甚至未必所有的侧壁段6都具有加固件12。然而,在特定实施例中,每一个侧壁段6都能够具有相同数量的加固件12。在更进一步的实施例中,每一个侧壁段6都能够具有相对于侧壁段6沿相同方向定向的一个或多个相同形状的加固件(多个加固件)12。
在特定实施例中,加固件12均能够包括从侧壁段6延伸的突出部。在更特定的实施例中,加固件12能够与侧壁段6整体形成(例如,按压、穿孔、或者以其它方式相对于侧壁段6的连续部分变形)。在另一个实施例中,加固件12中的至少一个能够是通过如例如紧固元件(例如,螺纹或非螺纹紧固件、粘合剂)之类的紧固技术、通过机械变形(例如卷曲或弯曲)、通过焊接、或者通过其任何组合附接到侧壁段6中的一个或多个侧壁段的单独部件。
在特定实施例中,每一个加固件12都能够朝向公差环2的中心轴线14径向向内延伸。在另一个实施例中,每一个加固件12都能够径向向外延伸离开公差环2的中心轴线14。在又一个实施例中,至少一个加固件12能够朝向公差环2的中心轴线14径向向内延伸并且至少一个加固件12能够径向向外延伸离开公差环2的中心轴线14。
在未组装状态下,每一个侧壁段6都能够限定未变形厚度TSS(由未变形位置(例如,侧壁段6的不具有加固件12的位置)处侧壁段6的径向内表面与侧壁段6的径向外表面之间的距离来测量)。在特定实施例中,每一个侧壁段6的未变形厚度TSS都能够小于在加固件12处测量的侧壁段6的厚度TS(由侧壁段6的径向内表面所形成的平面与每一个加固件12的径向最外顶端之间的距离(例如沿与侧壁段的内表面垂直的方向测量的从侧壁段的径向内表面延伸的加固件12的最大距离)来测量)。在特定实施例中,TS能够不小于1.01TSS,例如不小于1.05TSS、不小于1.1TSS、不小于1.15TSS、不小于1.2TSS、不小于1.25TSS、不小于1.3TSS、不小于1.35TSS、不小于1.4TSS、或者甚至不小于1.45TSS。在另一个实施例中,TS能够不大于2.0TSS,例如不大于1.95TSS、不大于1.9TSS、不大于1.85TSS、不大于1.8TSS、不大于1.75TSS、不大于1.7TSS、不大于1.65TSS、不大于1.6TSS、不大于1.55TSS、或者甚至不大于1.5TSS。本领域普通技术人员将理解,在阅读本说明书之后,在特定实施例中,TS与TSS的比能够随着在不同的加固件12之间或者不同的侧壁段6之间测量而发生变化。
在未组装状态下,公差环2还能够限定有效径向厚度RTE(由其最内部径向位置28与最外部径向位置30之间的最短距离来测量)。在非限制性实施例中(例如图1中所示),RTE能够被表述为在单个位置处与每一个侧壁段6相接触的最小圆28。第二同心圆30能够在其相对轴向端部处与每一个侧壁段6相接触。在第三方面,RTE能够被定义成沿垂直于测量位置的最小圆28与第二同心圆30之间的距离。
现在参照图2,当从侧正视图观察时,每一个侧壁段6都能够限定表面积SASWS(当在未组装状态下测量时并且由侧壁段6的高度和长度限定)。布置于侧壁段6上的加固件12能够限定表面积SAS(由在沿垂直于侧壁段的未变形位置(例如,不具有加固件12的位置)的方向观察时所测量的侧壁段6上所有的加固件12占据的总表面积来测量)。SAS能够包括由不沿侧壁段6的表面所形成的平面定位的侧壁段6限定的加固件12的任何部分。表面积SAS和SASWS是在沿垂直于处于未变形位置的侧壁段6的方向观察时测量。应当理解,为了计算的目的,SASWS能够包括SAS
在特定实施例中,SASWS能够大于SAS。例如,在进一步的实施例中,SAS能够不大于0.99SASWS,例如不大于0.90SASWS、不大于0.85SASWS、不大于0.80SASWS、不大于0.75SASWS、不大于0.70SASWS、不大于0.65SASWS、不大于0.60SASWS、不大于0.55SASWS、不大于0.50SASWS、不大于0.45SASWS、不大于0.40SASWS、不大于0.35SASWS、不大于0.30SASWS、或者甚至不大于0.20SASWS。在又进一步的实施例中,SAS能够不小于0.01SASWS,例如不小于0.05SASWS、不小于0.10SASWS、或者甚至不小于0.15SASWS。就这方面而言,在特定实施例中,加固件12能够占据不小于每一个侧壁段6的总表面积的1%并且不大于总表面积的99%。
在特定实施例中,至少一个加固件12能够沿与侧壁段6的高度HSS(图2中示为16)基本垂直地定向的线延伸。当在本文中使用时,“基本垂直”指的是偏差不大于两条线的测量方向之间的5°(例如不大于4°、不大于3°、或者甚至不大于2°)。在更特定的实施例中,至少一个加固件12能够沿与侧壁段6的高度HSS垂直地定向的线延伸。当在本文中使用时,“垂直地定向”指的是偏差不大于两条比较线之间测量的0.5°。
仍然参照图2,每一个侧壁段都能够限定长度LSS(图2中示为20),并且每一个加固件都能够限定长度LS(图2中示为18)。在特定实施例中,LS能够小于LSS。例如,LS能够不大于0.99LSS,例如不大于0.95LSS、不大于0.90LSS、不大于0.85LSS、不大于0.75LSS、或者甚至不大于0.50LSS。此外,LS能够不小于0.1LSS,例如不小于0.25LSS、或者甚至不小于0.45LSS
在特定实施例中,至少一个加固件12能够定位在公差环2上,以便与第一侧壁段22相接触并且在与第二侧壁段24相接触之前终止。就这方面而言,至少一个加固件12能够仅布置于一个侧壁段6上。
在另一个实施例中,至少一个加固件26能够在相邻的侧壁段22和24之间延伸。通过该方式,加固件26能够横跨形成于相邻的侧壁段22和24之间的接合部并且能够沿每一个相邻的侧壁段22和24的至少一部分延伸。在进一步的实施例中,多个加固件26能够横跨相邻的侧壁段22和24之间的接合部。本领域普通技术人员将理解,在阅读整个说明书之后,将每一个加固件12仅布置在单个侧壁段6上是优选的。如下文将更详细地讨论的,根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的公差环2能够在每一个侧壁段6的周向端部处与外部部件相接触。就这方面而言,可能期望侧壁段6的未变形部分(例如,每一个侧壁段的不具有加固件的部分)与外部部件相接触。通过该方式,接触能够齐平,即,每一个侧壁段6都能够沿其整个轴向长度与外部部件相接触。
在再一个实施例中(例如图3中所示),至少一个加固件27能够沿与侧壁段6的高度16平行地定向的线延伸。在特定实施例中,加固件的长度LSS(图3中示为18)能够小于侧壁段的高度HSS(图3中示为16)。例如,LS能够不大于0.99HSS,例如不大于0.95HSS、不大于0.90HSS、不大于0.85HSS、不大于0.75HSS、或者甚至不大于0.50HSS。此外,LS能够不小于0.1HSS,例如不小于0.25HSS、或者甚至不小于0.45HSS
在特定实施例中,加固件12、26、和27能够全部相对于彼此沿不同方向定向。例如,如图3中所示,中心加固件12能够沿与侧壁段6的高度16垂直的方向延伸,而一个或多个外部加固件27能够沿与侧壁段6的高度16平行的方向延伸。此外,应当理解,本公开的范围不旨在由本示例性实施例限制。本领域普通技术人员将理解,加固件能够以具有本文中所描述的多种尺寸、特性、取向、和特性的多种布置和构型被布置在每一个侧壁段上。
现在参照图4A和图4B,在特定实施例中,当沿横截面(图4A)观察时,至少一个加固件12的至少一部分能够具有弧形轮廓。在另一个实施例中,当沿横截面(图4B)观察时,至少一个加固件13的至少一部分能够具有多边形轮廓。多边形轮廓例如能够包括三角形轮廓、四边形轮廓(如图4B中的中心加固件13所示)、五边形轮廓、六边形轮廓、七边形轮廓、或者甚至八边形轮廓。如图4B中所示,在特定实施例中,布置于每一个侧壁段6上的加固件12和13能够具有不同或独特的轮廓(当沿横截面观察时)。此外,每一个加固件12都能够具有弧形轮廓部分和多边形轮廓部分。通过该方式,加固件12能够发生变化和改变以用于具体应用。
在组装期间以及组装之后,加固件12中的至少一个能够在弹性变形区域中操作,即,至少一个加固件12能够在施加力时变形并且在移除该力之后返回其初始形状。在进一步的实施例中,加固件12中的至少一个能够在塑性变形区域中操作,即,至少一个加固件12无法在移除力之后完全返回其初始形状。通过在单个侧壁段6上包括变形特性不同的加固件,有可能进一步改变公差环2的特性,例如刚度、滑动能力、或公差吸收。
根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的公差环2能够具有比不具有加固件的相同公差环大至少1%(例如比不具有加固件的相同公差环大至少5%、比不具有加固件的相同公差环大至少10%、或者甚至比不具有加固件的相同公差环硬至少20%)的侧壁段刚度(侧壁段对负载条件下变形的阻力的指标)。就这方面而言,根据本文中的实施例的公差环2可能跨越内部部件和外部部件之间更大的径向间隙,而不会大幅改变公差环2的径向强度或滑移特性。当在本文中使用时,“跨越”指的是公差环2与内部部件和外部部件之间相接触。更具体地,“跨越”能够指允许内部部件和外部部件之间传递力的接触程度。
在进一步的实施例中,公差环还能够限定至少一个开孔,该至少一个开孔延伸穿过侧壁段中的至少一个。开孔能够沿侧壁段的未变形部分、沿加固件中的一个或多个、或者沿其组合沿该侧壁段布置。就这方面而言,侧壁段刚度能够进一步改变和调节以用于特定应用。例如,具有中心开孔的侧壁段可以具有较低的刚度,从而使得侧壁段更易于弯曲以在负载条件下吸收公差和偏转。
现在参照图5,根据本文中所描述的实施例中的一个或多个实施例的组件100能够大体包括限定了孔104的外部部件102和布置于外部部件102的孔104内的内部部件106。公差环2能够布置于外部部件102和内部部件106之间,以便跨越形成于该外部部件和内部部件之间的径向间隙108。
在实施例中,当内部部件106的直径小于30mm时,公差环2能够跨越所具有的径向距离为内部部件直径的至少10%(例如该直径的至少15%、该直径的至少20%、或者甚至该直径的至少25%)的径向间隙108。当在本文中使用时,“径向距离”指的是共轴的内部部件和外部部件之间的最短距离。在另一个实施例中,当内部部件106的直径为至少30mm时,公差环2能够跨越所具有的径向距离为至少3mm(例如至少4mm、至少5mm、或者甚至至少10mm)的径向间隙108。在进一步的实施例中,公差环106能够跨越所具有的径向距离不大于250mm(例如不大于200mm、不大于100mm、或者甚至不大于50mm)的径向间隙108。
根据本文中所描述的实施例,公差环2能够具有多个侧壁段6。每一个侧壁段6都能够与内部部件106的外表面110相接触,以便形成与内部部件106的至少一个接触点。在更特定的实施例中,公差环2与内部部件106之间的接触点能够出现在每一个侧壁段6的中间部分114处。在特定实施例中,内部部件106与每一个侧壁段6的中间部分114之间的接触点能够是接触点或线,例如沿单个点或沿单条线形成的接触。备选地,接触点能够是区域接触,例如沿与每一个侧壁段6的长度和高度二者平行的方向测量的区域处所形成的接触。
在进一步的实施例中,每一个侧壁段6都能够与外部部件102的内表面112相接触,以便形成与外部部件102的至少一个接触点。在更特定的实施例中,公差环2与外部部件102之间的接触点能够出现在每一个侧壁段6的相对的周向端部116和118处。就这方面而言,每一个侧壁段6都能够形成与内部部件106和外部部件102的三个接触点——周向端部116和118处的两个支承接触点、和中间部分114处的负载接触点。
径向间隙108能够限定内径IR(由内部部件106的外表面110限定)和外径OR(由外部部件102的内表面112限定)。径向间隙108能够具有径向厚度TAG(由OR和IR之间的差值测量)。径向间隙长径比能够由IR/OR的比来限定。
本领域普通技术人员将理解,在阅读整个说明书之后,跨越径向间隙108所需的侧壁段6的数量能够基于若干变量(如例如,径向间隙长径比、侧壁段6的厚度TSS和TS、和期望的负载力(例如,滑移特性、最小和最大允许径向力、以及每一个侧壁段6的可接受弯曲条件))发生变化。就这方面而言,确定用于特定径向间隙长径比的侧壁段6的数量过程中的第一步骤能够包括使用以下等式来计算侧壁段的理论数字:
Figure BDA0001160666360000101
其中n代表公差环2完美地或者接近完美地配合到径向间隙108中所需的侧壁段6的理论数量,并且其中IR/OR是径向间隙长径比。使用等式1能够确定处于未负载、或者未弯曲的公差环构型(例如图5中所示)的侧壁段6的适当数量。例如,使用等式1,布置于具有直径为16mm的孔104的外部部件102内的直径为8mm的内部部件106能够完美地或者接近完美地配合具有3个侧壁段6的公差环,而不使公差环2的任何部分变形。类似地,布置于具有直径为14.142mm的孔104的外部部件102内的直径为10.0mm的内部部件106能够完美地或者接近完美地配合具有4个侧壁段6的公差环,而不使公差环2的任何部分变形。当在本文中使用时,“完美地配合”指的是两个物体之间的尺寸比为1:1。更具体地,当在本文中使用时,“完美地配合”能够指公差环的有效径向厚度RTE与TAG的1:1的比。换句话说,完美配合的公差环能够布置于内部部件和外部部件之间,其中公差环不展示出偏转或负载力,同时每一个侧壁段都能够同时形成与内部部件和外部部件的三个接触点——与外部部件形成两个接触点并且与内部部件形成一个接触点。当在本文中使用时,“接近完美地配合”指的是相对于有效径向厚度与TAG之间的1:1比的偏差小于5%,例如小于4%、小于3%、小于2%、或者甚至小于1%。本领域普通技术人员将理解,能够调节等式1以考虑到侧壁段6的厚度。
在n不是整数的应用中,例如,布置于具有直径为26mm的孔104的外部部件102内的直径为20mm的内部部件106需要使用具有4.533个侧壁段6的公差环,可能需要通过若干方式中的一种来调节公差环2。
由于最后一个例子中所需的侧壁段6的数量处于4.0和5.0之间,因此根据应用,可以接受利用具有4个或5个侧壁段的公差环2。通过圆整到最接近的整数侧壁段(例如,圆整到4或5个等边侧壁段),可以避免不平衡径向负载。在特定实施例中,利用较少数量的侧壁段可能是有利的,由此增加轴向间隙10的周向尺寸。
除了圆整到较小整数的侧壁段6,公差环2中进一步包括一个或多个局部侧壁段120可能是有益的。如图6中所示,这些局部侧壁段120可以定位在一些或所有相邻的侧壁段6和6之间。局部侧壁段120的尺寸能够大致适应具有不合适尺寸的径向间隙长径比的径向间隙。备选地或者除此之外,在未图示的实施例中,局部侧壁段能够布置于最接近径向间隙的侧壁段的周向端部处。通过该等方式,局部侧壁段能够封闭径向间隙并且可以减少围绕公差环2的偏心负载条件。
备选地,在特定实施例中,任何数量的额外特征都能够被增加到公差环2,该等额外特征还可以接受分数侧壁段值。例如,参照图7,支架部分122能够沿侧壁段6中的一个或多个布置。支架部分122的形状能够接收圆柱形或者大体圆柱形的内部部件。在更特定的实施例中,支架部分122能够具有与内部部件的半径类似的曲率半径。例如,支架部分122的曲率半径能够处于内部部件的半径的10%以内,例如5%以内、4%以内、或者甚至3%以内。就这方面而言,支架部分122能够为内部部件的至少一部分提供周向支承。
现在参照图8,在进一步的实施例中,公差环2还能够包括垫126。垫126能够适于定位成与内部部件106齐平。垫126能够与内部部件相接触并且在内部部件106和公差环2的内表面之间提供中介。在特定实施例中,垫126能够布置于支架部分122上。备选地,如图8中所示,垫126能够直接布置于公差环的侧壁段6上。在进一步的实施例中,公差环2能够包括多个垫126。在进一步的实施例中,至少两个垫126能够布置于每一个侧壁段6上或者沿每一个支架部分122布置。垫126能够提供公差环2与内部部件106之间的分立接触点。
在一个特定实施例中,垫126可至少部分包含金属、陶瓷或它们的任意组合。此外,在一个非限制性的实施例中,垫126可至少部分包含聚合物。示例性的聚合物可包括聚酮、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚亚苯基砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚乙烯、含氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑,或它们的任意组合。
在一个实例中,聚合物可包括聚酮、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚亚苯基砜、含氟聚合物、聚苯并咪唑、它们的衍生物,或它们的组合。在一个特定实例中,热塑性材料包括聚合物,如聚酮、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚酰胺酰亚胺、它们的衍生物,或它们的组合。在另一实例中,聚合物可包括聚酮,如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮、它们的衍生物,或它们的组合。在另一实例中,聚合物可为超高分子量聚乙烯。
一个示例性的含氟聚合物可包括氟化乙烯丙烯(FEP)、PTFE、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)、四氟乙烯,六氟丙烯和偏氟乙烯(THV)的三元共聚物(THV)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯氯三氟乙烯共聚物(ECTFE),或它们的任意组合。
在又一实施例中,在滑动应用中,可将润滑剂设置于垫126中或垫126上,或者沿着侧壁段6中的至少一个的表面设置。示例性的润滑剂可包括二硫化钼、二硫化钨、石墨、石墨烯、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙,或它们的任意组合。另外,润滑剂可包括氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、炭黑、颜料,或它们的任意组合。
在已使用等式1确定了未负载(例如未变形)公差环所需的侧壁段6的数量之后,能够通过调节侧壁段6、加固件12、以及公差环2的任何其它特征的数量、形状、和尺寸来调节公差环2的径向刚度、滑移特性、负载条件、以及其它的应用具体改型。例如,在非限制性实施例中,具有
Figure BDA0001160666360000121
的径向间隙长径比的径向间隙108能够完美地配合(不具有负载特性)具有四个侧壁段6的公差环2(例如,四边形公差环)。将具有三个侧壁段6的公差环2布置在所述径向间隙内可以允许内部部件、公差环、和外部部件之间的径向负载,由此改变组件的特性。
类似地,在另一个非限制性实施例中,具有大约1.2361的径向间隙长径比的径向间隙108能够接近完美地配合(不具有负载特性)具有五个侧壁段6的公差环2(例如,五边形公差环)。将局部侧壁段120布置于五边形公差环的相邻侧壁段6中的每一个之间能够允许内部部件、公差环、和外部部件之间的径向负载,由此改变组件的特性。
通过调节任何额外特征,例如,支架122或垫126,通过调节侧壁段6和加固件12的厚度、或者甚至通过将额外的多边形增加到公差环2,能够实现类似的改型。
多种不同的方面和实施例都是可能的。下文描述了该等方面和实施例中的一些。在阅读本本说明书之后,本领域技术人员将领会,该等方面和实施例仅仅是说明性的并且不对本发明的范围构成限制。实施例可以根据下文所列举的项中的任何一个或多个。
第一项、一种公差环,包括:
主体,该主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度,
其中该主体具有不小于2:1的长径比(由侧壁段高度与侧壁段厚度的比来测量)。
第二项、一种公差环,包括:
主体,该主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度;和
加固件,该加固件布置于主体的侧壁段上,其中该加固件包括从侧壁段延伸突出部。
第三项、一种组件,包括:
外部部件,该外部部件限定了孔;
内部部件,该内部部件布置于外部部件的孔内;和
公差环,该公差环布置于内部部件和外部部件之间,该公差环包括:
主体,该主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度,
其中每一个侧壁段都与内部部件相接触。
第四项、一种适于布置于内部部件和外部部件之间的径向间隙内的公差环,内部部件具有直径,并且径向间隙具有以下径向距离:
(i)对于小于30mm的直径而言,为内部部件的直径的至少10%;或者
(ii)对于至少30mm的直径而言,为至少3mm。
第五项、一种组件,包括:
外部部件,该外部部件限定了孔;
内部部件,该内部部件布置于外部部件的孔内并且限定了内部部件和外部部件之间的径向间隙,该内部部件具有直径;和
公差环,该公差环布置于径向间隙内,
其中,该径向间隙具有以下径向距离:
(i)对于小于30mm的直径而言,为内部部件的直径的至少10%;或者
(ii)对于至少30mm的直径而言,为至少3mm。
第六项、根据第四项和第五项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括主体,该主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度。
第七项、根据第一至三项和第六项中任一项所述的公差环或组件,其中每一个侧壁段都限定了标称厚度(在侧壁段的未变形部分测量),并且其中每一个侧壁段都限定了有效厚度(在加固件处测量)。
第八项、根据第二项、第三项、第六项、和第七项中任一项所述的公差环或组件,其中该主体具有不小于2:1的长径比(由侧壁段厚度与主体厚度的比来测量)。
第九项、根据第一项和第八项中任一项所述的公差环或组件,其中长径比不小于3:1,例如不小于4:1、不小于5:1、不小于10:1、或者甚至不小于20:1。
第十项、根据第一项、第八项、和第九项中任一项所述的公差环或组件,其中长径比不大于200:1,例如不大于100:1、或者甚至不大于50:1。
第十一项、根据第一至三项和第六至十项中任一项所述的公差环,其中该公差环适于被布置在内部部件和外部部件之间的径向间隙内。
第十二项、根据第四项、第五项、和第十一项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环适于跨越径向间隙。
第十三项、根据第一项、第三项和第六至十二项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括加固件,该加固件布置于多个侧壁段中的侧壁段上。
第十四项、根据第二项和第十三项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件包括从侧壁段延伸的突出部。
第十五项、根据第二项、第十三项、和第十四项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件从公差环径向向外延伸。
第十六项、根据第二项、第十三项、和第十四项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件从公差环径向向内延伸。
第十七项、根据第二项和第十三至十六项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件与侧壁段的高度垂直地定向。
第十八项、根据第二项和第十三至十六项中任一项所述的公差环或组件,其中侧壁段限定了长度LSS,其中加固件限定了长度LS,并且其中LS小于LSS
第十九项、根据第十八项所述的公差环或组件,其中LS不大于0.99LSS,例如不大于0.95LSS、不大于0.90LSS、不大于0.85LSS、不大于0.75LSS、或者甚至不大于0.50LSS
第二十项、根据第十八项和第十九项中任一项所述的公差环或组件,其中LS不小于0.10LSS,例如不小于0.25LSS、或者甚至不小于0.45LSS
第二十一项、根据第二项和第十三至二十项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件沿多个侧壁段中的第一侧壁段延伸并且在与多个侧壁段中的第二侧壁相接触之前终止。
第二十二项、根据第二项和第十三至二十项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件沿多个侧壁段中的至少两个侧壁段延伸。
第二十三项、根据第二项和第十三至十六项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件与侧壁段的高度平行地定向。
第二十四项、根据第二项、第十三至十六项、和第二十三项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件具有长度LS,并且LS小于侧壁段的高度HSS
第二十五项、根据第二十四项所述的公差环或组件,其中LS不大于0.99HSS,例如不大于0.95HSS、不大于0.90HSS、不大于0.85HSS、不大于0.75HSS、或者甚至不大于0.50HSS
第二十六项、根据第二十四项和第二十五项中任一项所述的公差环或组件,其中LS不小于0.1HSS,例如不小于0.25HSS、或者甚至不小于0.45HSS
第二十七项、根据第二项和第十三至二十六项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件与侧壁段整体形成。
第二十八项、根据第二项和第十三至二十六项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件通过紧固元件、粘合剂、机械变形、或其组合与侧壁段相接合。
第二十九项、根据第二项和第十三至二十六项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件的至少一部分具有弧形轮廓。
第三十项、根据第二项和第十三至二十九项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件的至少一部分具有多边形轮廓。
第三十一项、根据第二项和第十三至三十项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件适于在弹性变形区域中操作。
第三十二项、根据第二项和第十三至三十一项中任一项所述的公差环或组件,其中公差环包括多个加固件。
第三十三项、根据第三十二项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的每一个侧壁段都包括至少一个加固件。
第三十四项、根据第三十二项和第三十三项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的至少一个侧壁段包括至少两个加固件。
第三十五项、根据第三十二至三十四项中任一项所述的公差环或组件,其中加固件中的至少一个加固件从主体径向向外延伸。
第三十六项、根据第二项和第十三至三十五项中任一项所述的公差环或组件,其中侧壁段的刚度比不具有加固件的相同侧壁段硬至少1%(例如,比不具有加固件的相同侧壁段硬至少5%、比不具有加固件的相同侧壁段硬至少10%、或者比不具有加固件的相同侧壁段硬至少20%)。
第三十七项、根据第二项和第十三至三十六项中任一项所述的公差环或组件,其中,当从侧视图观察时,每一个侧壁段都具有表面积SASWS,并且每一个加固件都具有表面积SAS,并且其中SAS不大于0.90SASWS,例如不大于0.75SASWS、不大于0.50SASWS、或者甚至不大于0.25SASWS
第三十八项、根据第一至三项和第六至三十七项中任一项所述的公差环或组件,其中主体包括至少3个侧壁段,例如至少4个侧壁段、至少5个侧壁段、至少6个侧壁段、至少7个侧壁段、至少8个侧壁段、至少9个侧壁段、至少10个侧壁段、至少15个侧壁段、或者甚至至少20个侧壁段。
第三十九项、根据第一至三项和第六至三十八项中任一项所述的公差环或组件,其中主体包括不大于75个侧壁段,例如不大于50个侧壁段、或者甚至不大于25个侧壁段。
第四十项、根据第一至三项和第六至三十九项中任一项所述的公差环或组件,其中第一侧壁段相对于第二侧壁段以角度A定向,并且其中A不小于60°,例如不小于90°、不小于120°、或者甚至不小于150°。
第四十一项、根据第四十项所述的公差环或组件,其中A小于180°,例如不大于170°、不大于160°、不大于150°、不大于140°、不大于130°、不大于120°、或者甚至不大于110°。
第四十二项、根据第一至三项和第六至四十一项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于在被布置于内部部件和外部部件之间的径向间隙内时偏转。
第四十三项、根据第一至三项和第六至四十二项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的所有侧壁段都适于在被布置于内部部件和外部部件之间的径向间隙内时偏转。
第四十四项、根据第一至三项和第六至四十三项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于起到梁的作用。
第四十五项、根据第一至三项和第六至四十四项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的所有侧壁段都适于起到梁的作用。
第四十六项、根据第一至三项和第六至四十五项中任一项所述的公差环,其中多个侧壁段中的每一个侧壁段都限定了弹簧刚度,并且其中每一个侧壁的弹簧刚度都相同。
第四十七项、根据第一至三项和第六至四十六项中任一项所述的公差环或组件,其中至少两个侧壁段具有相同的尺寸。
第四十八项、根据第一至三项和第六至四十七项中任一项所述的公差环或组件,其中至少两个侧壁段具有不同的尺寸。
第四十九项、根据第一至三项和第六至四十八项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于形成与内部部件的至少一个接触点。
第五十项、根据第四十九项所述的公差环或组件,其中至少一个接触点定位于至少一个侧壁段的中部处。
第五十一项、根据第一至三项和第六至五十项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的每一个侧壁段都适于形成与内部部件的至少一个接触点。
第五十二项、根据第一至三项和第六至五十一项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于形成与外部部件的至少一个接触点。
第五十三项、根据第一至三项和第六至五十二项中任一项所述的公差环或组件,其中多个侧壁段中的每一个侧壁段都适于形成与外部部件的两个接触点。
第五十四项、根据第一至三项和第六至五十三项中任一项所述的公差环或组件,其中每一个侧壁段的大部分都沿平面定位。
第五十五项、根据第一至三项或第六至五十四项中任一项所述的公差环或组件,其中每一个侧壁段在未组装状态下都成大体平面。
第五十六项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中公差环适于安装在内部部件和外部部件之间的径向间隙内,并且其中径向间隙具有以下径向距离:
(i)对于小于30mm的直径而言,为内部部件直径的至少10%,例如对于小于30mm的直径而言为直径的至少15%、对于小于30mm的直径而言为直径的至少20%、或者甚至对于小于30mm的直径而言为直径的至少25%;或者
(ii)对于至少30mm的直径而言,为至少3mm,例如对于至少30mm的直径而言为至少4mm、对于至少30mm的直径而言为至少5mm、或者甚至对于至少30mm的直径而言为至少10mm。
第五十七项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中公差环适于安装在内部部件和外部部件之间的径向间隙内,并且其中径向间隙具有不大于250mm(例如不大于200mm、不大于100mm、或者甚至不大于50mm)的径向距离。
第五十八项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环包括金属。
第五十九项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环包括弹簧钢。
第六十项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环包括聚合物。
第六十一项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括聚合物涂层。
第六十二项、根据第一至三项和第六至六十一项中任一项所述的公差环或组件,其中至少一个侧壁段限定了孔,该孔从侧壁段的第一侧壁延伸到侧壁段的第二侧壁。
第六十三项、根据第一至三项和第六至六十二项中任一项所述的公差环或组件,其中每一个侧壁段都限定了孔,该孔从侧壁段的第一侧壁延伸到侧壁段的第二侧壁。
第六十四项、根据第一至三项和第六至六十三项中任一项所述的公差环或组件,其中至少一个侧壁段限定了薄部,该薄部从侧壁段的第一侧壁和侧壁段的第二侧壁中的一个朝向侧壁段的第一侧壁和侧壁段的第二侧壁中的另一个延伸。
第六十五项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括附连到至少一个侧壁段的至少一部分的低摩擦材料。
第六十六项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括附连到至少一个侧壁段的至少一个的高摩擦部分。
第六十七项、根据前述项中任一项所述的公差环或组件,其中该公差环还包括沿至少一个侧壁段布置的至少一个支架部分。
第六十八项、根据第六十七项所述的公差环或组件,其中支架部分适于为布置于公差环内的内部部件的一部分提供周向支承。
第六十九项、根据第六十七项和第六十八项所述的公差环或组件,其中支架部分还包括垫,该垫适于与内部部件相接触。
第七十项、一种公差环,该公差环具有多个侧壁段,其中每一个侧壁段的至少大部分沿平面定位,并且其中该公差环具有至少三个旋转对称取向。
第七十一项、根据第七十项所述的公差环,其中每一个侧壁段的至少75%沿平面定位,例如其中每一个侧壁段的至少80%沿平面定位、其中每一个侧壁段的至少85%沿平面定位、其中每一个侧壁段的至少90%沿平面定位、或者甚至其中每一个侧壁段的至少95%沿平面定位。
应当注意,并非需要上文所描述的所有特征,一部分具体特征可能是不需要的,并且可以除了所描述的特征之外提供一个或多个特征。此外,描述特征的顺序并不一定是安装该等特征的顺序。
为了清楚起见,在不同实施例的背景之下描述的某些特征也可以结合单个实施例提供。相反地,为了简明起见,在单个实施例的背景下描述的多个特征也可以分别或以任何子组合提供。
上文已结合具体实施例描述了益处、其它优点、和问题的解决方案。然而,可能使任何益处、优点、或解决方案出现或者变得更加显著的益处、优点、问题的解决方案、和任何特征(多个特征)并不被理解成任何或全部权利要求的关键、必需、或基本的特征。
本文中所描述的实施例的说明书和图示旨在提供对多个实施例结构的大体理解。说明书和图示并非旨在用作对使用本文中所描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的排他并且全面的描述。可以结合单个实施例提供不同的实施例,并且相反地,为了简明起见,在单个实施例背景下描述的多个特征可也可以分别或以任何子组合提供。此外,参照范围中所述的值包括该等范围内的所有值。对于本领域技术人员而言,多种其它的实施例仅在阅读本说明书之后是显而易见的。可以相对于本公开使用和推导出其它实施例,使得可以在不偏离本公开的范围的前提下进行结构替换、逻辑替换、或任何改变。因此,本公开应当被看作说明性而非限制性的。

Claims (12)

1.一种公差环,包括:
主体,所述主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度,其中每对侧壁段以角度A相交,且其中每个角度A不小于60°;
其中所述主体具有由所述侧壁段的高度和所述侧壁段的厚度的比来测量的至少2:1的长径比,其中每一个侧壁段在未组装状态下都成大体平面,其中所述多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于形成与内部部件的一个接触点和与外部部件的两个接触点,且其中所述公差环包括正等边多边形;其中所述公差环进一步包括加固件,所述加固件布置于所述多个侧壁段中的一个侧壁段上以产生具体的弯曲特性。
2.一种公差环,包括:
主体,所述主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段具有厚度和高度,其中每对侧壁段以角度A相交,且其中每个角度A不小于60°;和
加固件,所述加固件布置于所述主体的多个侧壁段中的一个侧壁段上以产生具体的弯曲特性,其中所述加固件包括从所述侧壁段延伸的突出部,其中每一个侧壁段在未组装状态下都成大体平面,其中所述多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于形成与内部部件的一个接触点和与外部部件的两个接触点,且其中所述公差环包括正等边多边形。
3.一种组件,包括:
外部部件,所述外部部件限定了孔;
内部部件,所述内部部件布置于所述外部部件的孔内;和
公差环,所述公差环布置于所述内部部件和所述外部部件之间,所述公差环包括:
主体,所述主体包括多个侧壁段,每一个侧壁段都具有厚度和高度,其中每对侧壁段以角度A相交,且其中每个角度A不小于60°,
其中每一个侧壁段都与所述内部部件相接触,其中每一个侧壁段在未组装状态下都成大体平面,其中所述多个侧壁段中的至少一个侧壁段适于形成与内部部件的一个接触点和与外部部件的两个接触点,且其中所述公差环包括正等边多边形;其中所述公差环进一步包括加固件,所述加固件布置于所述多个侧壁段中的一个侧壁段上以产生具体的弯曲特性。
4.根据权利要求1、2、和3中任一项所述的公差环或组件,其中所述主体的长径比为至少20:1。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的公差环或组件,其中所述加固件与所述侧壁段的高度垂直地定向。
6.根据权利要求2和3中任一项所述的公差环或组件,其中所述加固件沿所述多个侧壁段中的第一侧壁段延伸并且在与所述多个侧壁段中的第二侧壁段相接触之前终止。
7.根据权利要求2和3中任一项所述的公差环或组件,其中所述加固件沿所述多个侧壁段中的至少两个侧壁段延伸。
8.根据权利要求2和3中任一项所述的公差环或组件,其中所述加固件与所述侧壁段是整体的。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的公差环或组件,其中所述多个侧壁段中所有的侧壁段均包括至少一个加固件。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的公差环或组件,其中所述主体包括至少三个侧壁段。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的公差环或组件,其中所述公差环还包括附连于至少一个侧壁段的至少一部分的低摩擦材料。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的公差环或组件,其中当从俯视图观察时,所述公差环具有至少三个旋转对称取向。
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