夹紧套环的制作方法

1.本专利公开案总体上涉及并入有轴承组件的工业机器，且更特别地，涉及夹紧套环。


背景技术：

2.轴承组件支撑旋转轴。通过支撑旋转轴，轴承允许传递旋转机械能。对于用于支撑轴载荷的滚动元件轴承而言，轴承必须贴附到圆轴以允许由轴承滚动元件支持轴旋转，而在轴承组件和轴之间没有会引起轴承失效的滑动。典型的轴承轴附接件包括轴承的内圈、或由轴承内滚道组成的圈。不管轴承内圈和轴之间的附接方式如何，方法都必须考虑到应用的载荷要求以及安装和移除的容易性。
3.一种工业标准轴承轴附接包括使用固定螺钉，所述固定螺钉穿过内圈并直接接合轴。这种连接结构常常损坏轴，其中轴材料的局部毁坏是由固定螺钉的尖端引起的，但之所以仍然被广泛使用是因为它们可以在轴上实现高的轴承保持力。这种增加的保持力是承受高载荷的轴承所需要的。轴损坏是穿过轴承刚性轴环和内圈的固定螺钉通过固定螺钉上的高扭矩值使轴的表面变形的结果。轴的这种变形在移除轴承时造成了障碍，因为内圈不能容易地越过轴的变形材料，这常常导致整个轴承组件被扔掉(如果一个轴承出现故障)或者整个组件需要液压辅助才能移除出现故障的轴承，这会增加许多应用的停机时间、成本和复杂性。在不损坏轴的情况下附接轴承的常见解决方案是通过使用夹紧套环和灵活的内圈设计，这对于一些应用而言具有相对于固定螺钉而减小的轴保持力。夹紧套环使用将套环的各区段连接在一起的一个或两个螺栓，所述螺栓在收紧时充当夹子以将套环收紧到轴承的柔性内圈上，内圈进而收紧在轴上。就像软管夹操作一样，套环具有c形状，当螺栓收紧时，它闭合在柔性套环周围。因为柔性套环设计易受施加到夹紧套环螺栓的有限扭矩的影响，因此会由于夹紧套环的弹性变形而导致保持力的效率损失。因此，没有损坏的轴和具有高轴保持力的轴承是当前相互排斥的设计选项，并且两者都存在自己的一组问题。


技术实现要素：

4.本公开提供了一种轴承组件，该轴承组件具有用于均匀的轴保持压力的螺纹构件轴夹紧套环。轴承组件包括外座圈以及与外座圈相关联的多个滚动元件。内座圈可旋转地设置在外座圈内，使得所述多个滚动元件设置在内座圈和外座圈之间。内座圈适于在其中接纳轴并且包括柱形延伸部，该柱形延伸部形成对称地布置在柱形延伸部的整个周边周围的多个突出部。柱形延伸部适于接合轴。附加地，轴承组件包括具有由圆形壁限定的大致环形形状的夹紧套环。圆形壁具有沿轴向方向的厚度、沿径向方向的高度和径向地延伸穿过圆形壁的夹紧套环间隙。夹紧套环间隙具有与圆形壁相切的夹紧套环间隙厚度。夹紧套环具有径向地延伸穿过圆形壁的高度的至少一个螺纹开口。螺纹开口具有被限定在圆形壁上的内开口和外开口。螺纹构件可以可螺纹地接合在至少一个螺纹开口内并且延伸穿过所述至少一个螺纹开口。螺纹构件被配置为可抵接地和可释放地接触所述多个突出部中的一个
突出部。进一步地，夹紧套环可安装在柱形延伸部上并且在柱形延伸部周围，使得当轴设置在内座圈中时，螺纹构件在所述多个突出部中的一个上沿径向方向朝向轴施加偏置力，以沿径向方向和轴向方向两者将内座圈固定在轴上。本公开的轴承组件的一个可能优点是由螺纹构件施加在所述多个突出部中的一个上的偏置力使轴的中心线更接近于与内座圈的中心线共线，由此减少了轴承组件在操作期间的振动。从以下详细描述和附图中，这个和其他可能的优点和特征将是显而易见的。
附图说明
5.图1是根据本公开的方面的轴承组件的透视图，其中夹紧套环被移除。
6.图2是根据本公开的方面的轴承组件的透视图，其中夹紧套环被安装。
7.图3是根据本公开的方面的轴承组件的一个实施例的局部分解透视图。
8.图4是根据本公开的方面的夹紧套环的截面图。
9.图5是根据本公开的方面的轴承组件的局部截面图。
10.图6是根据本公开的方面的夹紧套环的替代性实施例的截面图。
11.图7是根据本公开的方面的与夹紧套环键一起使用的夹紧套环的透视图。
12.图8是根据本公开的方面的用于将轴承与螺纹构件轴夹紧套环组装在一起的方法的流程图。
具体实施方式
13.以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本公开或本技术以及本公开的用途。此外，不意图受前面技术领域、背景技术、发明内容、附图的简要描述或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的束缚。
14.现在参考附图，其中相似的附图标记指代相似的元件，图1中图示了轴承组件100的透视图，其中夹紧套环未被安装。轴承组件100(也在图3中示出)包括基部101，在所图示的实施例中，该基部包括用于附接到基部结构(未示出)的紧固件开口103。基部101是支撑滚子轴承105的两件式支架。滚子轴承105包括外座圈108、内座圈110、以及设置在外座圈108和内座圈110之间的多个滚动元件112。内座圈110通过使用设置在内座圈110和外座圈108之间的多个滚动元件112可旋转地设置在外座圈108内，由此在所述多个滚动元件112在内座圈110和外座圈108之间旋转时允许内座圈110在外座圈108内旋转。所述多个滚动元件112对称地布置在内座圈110和外座圈108之间。在典型应用中，也可以使用轴承保持器(未示出)来保持在内座圈110和外座圈108的周边周围的滚动元件之间的间隔关系。
15.内座圈110包括形成多个突出部106的柱形延伸部104。所述多个突出部106包括如图1中所描绘的突出部107。突出部107对称地布置在柱形延伸部104的整个周边周围并且沿着轴的纵向轴线轴向地延伸一段距离。所述多个突出部106中的突出部107在柱形延伸部104的内周边的相应段上均等地延伸。在一个实施例中，所述多个突出部106形成在柱形延伸部104的一端上。在另一个实施例中，所述多个突出部106也可以形成在柱形延伸部104的两端上。在又一个实施例中，所述多个突出部106中的一个或多个突出部107是柔性的。附加地，柱形延伸部104适于穿过轴向方向接合轴。
16.参考图2，图示了轴承组件100的透视图，其中夹紧套环102被安装。夹紧套环102具
有由圆形壁126限定的大致环形形状，该圆形壁具有沿径向方向的内圆周和外圆周。圆形壁126具有：沿轴向方向的厚度，例如沿着其上安装有该圆形壁的轴(轴未示出)的纵向轴线(l)；沿径向方向的高度，该径向方向垂直于纵向轴线l；以及径向地延伸穿过圆形壁的夹紧套环间隙118。夹紧套环间隙118径向地延伸穿过壁，使得圆形壁大致为c形。例如，夹紧套环在其外圆周上可具有10cm的外半径并且在其内圆周上可具有9cm的内半径。因此，夹紧套环102的圆形壁沿沿着纵向轴线l的轴向方向的高度以及夹紧套环间隙118的径向长度将为1cm。在同一示例中，夹紧套环102的圆形壁沿纵向方向的厚度也可为1cm，使得圆形壁具有大致方形的截面，并且夹紧套环间隙118可具有0.5cm的夹紧套环间隙厚度。这仅是示例，并且夹紧套环102和夹紧套环间隙118的其他尺寸也被设想，并且可基于轴承105的整体形状和尺寸进行选择。
17.如图2中所描绘的，夹紧套环102可安装在柱形延伸部104上并且在柱形延伸部104周围。夹紧套环102还具有径向地延伸穿过夹紧套环102的圆形壁的高度的至少一个螺纹开口114。螺纹开口114延伸穿过圆形壁126，并且包括如由夹紧套环102的圆形壁的高度限定的内开口和外开口。螺纹开口114的外开口延伸穿过圆形壁的外圆周的表面，并且内开口延伸穿过圆形壁的内圆周的表面。在一个实施例中，存在形成为穿过夹紧套环102的多于一个螺纹开口114，在这种情况下，开口114可以对称地间隔在夹紧套环102的圆形壁周围。例如，可存在两个、三个或四个螺纹开口114，它们分别在夹紧套环102的圆形壁上彼此间隔180度、120度或90度。在其他实施例中，可以存在多于四个或少于一个的螺纹开口114，它们对称地间隔在夹紧套环102的圆形壁周围。每个螺纹开口114的位置也可取决于夹紧套环间隙118的位置，使得(多个)螺纹开口114绕包括夹紧套环间隙118的夹紧套环102的直径而对称地分布，并且对称地布置在与夹紧套环间隙118大致相对的径向位置处。
18.参考图3，图示了轴承组件100的实施例的局部分解图，其中为清楚起见，夹紧套环102从轴承组件100被移除。夹紧套环102的圆形壁具有两个螺纹开口114，这两个螺纹开口具有两个相应的螺纹构件116。附加地，在夹紧套环102中存在夹紧套环间隙118以及存在与夹紧套环102相关联的夹紧套环螺栓120。在一个实施例中，螺纹开口114在与夹紧套环间隙118和夹紧套环螺栓120相对的区域中对称地间隔在夹紧套环102周围，如图3中所描绘的。在该实施例中，螺纹开口114设置在距套环间隙118的位置 135度和-135度处，使得它们在其间形成90度的角度。
19.参考图4，图示了夹紧套环102的截面图。该实施例中的夹紧套环102与先前实施例中所示的夹紧套环102的不同之处在于它省略了间隙118。此处所示的夹紧套环102完全包围柱形延伸部104并且具有在安装期间跳过(clear)所述多个突出部106的内直径。所述多个突出部106形成为使得各个突出部107对称地布置在柱形延伸部104的整个周边周围。所述多个突出部106中的每个突出部107在柱形延伸部104的内周边的一段上均等地延伸。在该实施例中，四个螺纹开口114对称地间隔在夹紧套环102周围(例如，在夹紧套环102的圆形壁周围存在间隔90度间距的螺纹开口114)。每个螺纹开口114延伸穿过夹紧套环102的圆形壁的高度，使得螺纹构件116(图4中未示出)延伸穿过每个螺纹开口114以可抵接地和可释放地接触所述多个突出部106中的相应一个。
20.参考图5和图6，分别图示了具有夹紧套环螺栓螺纹开口124的轴承组件100的局部截面图和具有夹紧套环螺栓螺纹开口124的夹紧套环102的替代性实施例的截面图。夹紧套
环螺栓螺纹开口124切向地延伸穿过夹紧套环102的内开口并在夹紧套环间隙118的两侧上延伸穿过圆形壁126。夹紧套环螺栓120可螺纹地接合夹紧套环螺栓螺纹开口124，使得当夹紧套环螺栓120被收紧时，夹紧套环间隙118的空间减小并且套环被拉动以使其自身在柱形延伸部104上居中。在另一个实施例中，夹紧套环102由两个半圆组成，每个半圆具有两个夹紧套环螺栓螺纹开口124使得它们可以通过两个夹紧套环螺栓120连接以固定轴。在另一个实施例中，夹紧套环102具有位于夹紧套环102的与夹紧套环间隙118相对的一侧上的铰链。
21.附加地，图5和图6描绘了在柱形延伸部104上的多个突出部106、以及两个螺纹开口114。所述多个突出部106形成为使得各个突出部对称地布置在柱形延伸部104的整个周边周围。如图所示，所述多个突出部106中的每一个在柱形延伸部104的内周边的相应段上均等地延伸。每个螺纹开口114沿径向方向延伸穿过夹紧套环102的圆形壁126，使得螺纹构件116延伸穿过每个螺纹开口114以可抵接地和可释放地接触所述多个突出部106中的相应突出部107。在一个实施例中，所述多个突出部106是柔性的或至少是可弹性变形的，使得它在被促动抵靠轴时弯曲以在轴和每个突出部107之间以摩擦的形式施加保持力。在所图示的实施例中，当螺纹构件116可螺纹地接合在螺纹开口114内并且延伸成使得螺纹构件116的尖端径向向内延伸超过圆形壁126的内周边时，尖端将与所述多个突出部106中的一个突出部107接触并在轴设置在内座圈110中时在所述多个突出部106中的该一个突出部107上沿径向方向朝向轴施加偏置力。该偏置力将突出部107推动抵靠轴以沿径向方向和轴向方向两者将内座圈110固定在轴上。应注意的是，由于突出部107和轴之间的接触压力被选择为低于轴材料的弹性极限，因此突出部107和轴之间的大接触表面积避免了对轴的损坏。偏置力引起突出部107朝向柱形延伸部104的中心向内弯曲。当轴接合在柱形延伸部104内时，偏置力引起突出部107将偏置力施加到轴，使得轴被定位成更接近于与内座圈110的中心线共线，由此减少了轴承组件100在操作期间的振动，尤其是当多于一个突出部107对称地布置在轴的区段周围并且相继(例如，以星模式)被收紧时。
22.图7是与夹紧套环键122一起使用的夹紧套环102的透视图，该夹紧套环键安装到夹紧套环间隙118中。夹紧套环键122从柱形延伸部104滑入所述多个突出部106中的两个突出部107之间的间隙128中，以将所述一个或多个螺纹开口114和一个或多个螺纹构件116与所述多个突出部106中的每个相应突出部107的中心对齐。在其他实施例中，代替夹紧套环键122的是或除了夹紧套环键122之外，使用机械地保持到权利要求套环102中的滚制定位销(rolled dowel pin)，或者使用径向时钟机构来将所述一个或多个螺纹开口114和一个或多个螺纹构件116与所述多个突出部106中的每个相应突出部107的中心对齐。通过将所述一个或多个螺纹开口114和所述一个或多个螺纹构件116与所述多个突出部106中的每个相应突出部107的中心对齐，由所述一个或多个螺纹构件116中的每一个施加在所述多个突出部106中的每个相应突出部107上的偏置力跨越由螺纹构件116所接触的所述多个突出部106中的每个相应突出部107而被均匀地施加，以在将偏置力施加在突出部107上时促进轴上的均匀的压力。
23.图8是用于将轴承与螺纹构件轴夹紧套环组装在一起以实现均匀的轴保持压力的方法的流程图。根据该方法，该方法在步骤802处通过以下而开始：提供外座圈、内座圈、以及设置在内座圈和外座圈之间的多个滚动元件，所述多个滚动元件相对于外座圈可旋转地支撑内座圈。在一个实施例中，外座圈、内座圈和所述多个滚动元件由金属制成，但可使用
其他材料。所述多个滚动元件设置和对称地布置在内座圈和外座圈之间。内座圈适于在其中接纳轴。内座圈包括柱形延伸部，该柱形延伸部形成对称地布置在柱形延伸部的整个周边周围的多个突出部。所述多个突出部中的每个突出部在柱形延伸部的相应的圆形段上均等地延伸。如上文所讨论的，在一个实施例中，所述多个突出部仅形成在柱形延伸部的一端上。在另一个实施例中，所述多个突出部形成在柱形延伸部的两端处。在又一个实施例中，所述多个突出部中的一个或多个突出部是柔性的或可弹性变形的。
24.在步骤804处，提供夹紧套环，该夹紧套环具有包括夹紧套环间隙的大致环形的c形壁、以及至少一个螺纹开口。在一个实施例中，夹紧套环具有圆形壁而没有套环间隙，如上文所讨论的。在其他实施例中，夹紧套环由两个半圆组成，每个半圆具有两个夹紧套环螺栓螺纹开口使得它们可以通过两个夹紧套环螺栓连接以固定轴，或者夹紧套环具有位于夹紧套环的与夹紧套环间隙相对的一侧上的铰链，如上文所讨论的。在一个实施例中，夹紧套环由金属制成，但也可使用其他材料，诸如热塑性材料。夹紧套环具有由圆形壁限定的大致环形形状，该圆形壁具有内圆周和外圆周(例如，沿着其上安装有该圆形壁的轴的纵向轴线)、沿径向方向的高度、以及径向地延伸穿过圆形壁的可选的夹紧套环间隙。夹紧套环间隙具有在一个位置处将圆形壁分开的厚度。至少一个螺纹开口可径向地延伸穿过夹紧套环的圆形壁的高度。螺纹开口具有如由夹紧套环的圆形壁的高度限定的内开口和外开口。螺纹开口的外开口延伸穿过圆形壁的外圆周的表面，并且内开口延伸穿过圆形壁的内圆周的表面。在一个实施例中，存在形成为穿过夹紧套环的多于一个螺纹开口，在这种情况下，这些螺纹开口可以对称地间隔在夹紧套环的圆形壁周围。例如，可存在两个、三个或四个螺纹开口，它们可分别在圆形壁上彼此间隔180度、120度或90度。在其他实施例中，可以存在多于四个或少于一个的螺纹开口，它们对称地间隔在夹紧套环的圆形壁周围。在一个实施例中，螺纹开口的数量与柱形延伸部中的突出部的数量相匹配。附加地，在一个实施例中，夹紧套环螺栓螺纹开口被包括在夹紧套环的圆形壁中。夹紧套环螺栓螺纹开口切向地延伸穿过夹紧套环的内开口并在夹紧套环间隙的两侧上延伸穿过圆形壁。螺纹开口的定位也可取决于夹紧套环间隙的位置，使得(多个)螺纹开口绕包括夹紧套环间隙的夹紧套环的直径而对称地分布，并且对称地布置在与夹紧套环间隙大致相对的径向位置处。
25.在步骤806处，螺纹构件可螺纹地接合在螺纹开口内。该螺纹构件延伸穿过该螺纹开口，并且被配置为可抵接地和可释放地接触所述多个突出部中的相应突出部。在一个实施例中，针对附加的螺纹开口和螺纹构件而重复该步骤，其中单独的螺纹构件可螺纹地接合在单独的螺纹开口内并且延伸穿过相应的螺纹开口并被配置为可抵接地和可释放地接触所述多个突出部中的相应突出部。螺纹构件的收紧可在套环螺栓(如果存在)的收紧之后进行，以首先将套环固定在柱形延伸部周围。
26.在步骤808处，将夹紧套环安装在柱形延伸部上并且在柱形延伸部周围。夹紧套环键安装到夹紧套环间隙和所述多个突出部中的两个之间的间隙中，以将螺纹构件与来自柱形延伸部的所述多个突出部中的一个的中心对齐。在一个实施例中，如果存在多于一个螺纹开口和螺纹构件，则夹紧套环键的安装将使螺纹构件中的每一个与所述多个突出部中的相应突出部的中心对齐。通过将所述一个或多个螺纹开口和一个或多个螺纹构件与所述多个突出部中的每个突出部的中心对齐，由所述一个或多个螺纹构件施加在所述多个突出部中的每个相应突出部上的偏置力跨越由所述一个或多个螺纹构件所接触的所述多个突出
部中的每个相应突出部而被均匀地施加，以在将偏置力施加在突出部上时促进轴上的均匀的压力。附加地，这也沿径向方向和轴向方向两者将内座圈固定在轴上并使轴的中心线更接近于与内座圈的中心线共线，由此减少了轴承组件在操作期间的振动。
27.通过以本公开中所描述的方式使用轴承组件并将偏置力施加到轴，与使用不具有螺纹开口114(如例如在图3中所示)的套环相比，实现了对轴的更大保持力，但不引起对轴的任何损坏，因为螺纹构件不直接接触轴。相反，螺纹构件按压抵靠突出部，这些突出部将载荷分布在轴的更大区域上。进一步地，避免了螺纹构件和轴之间的局部应力集中，并且由于接触面积更大以及将突出部推动抵靠轴的按压力增加两者，突出部和轴之间的静摩擦增加。轴承组件的更高保持力允许比先前的轴承轴附接件更高的轴同心度。例如，本公开的轴承组件提供了与夹紧套环保持力设计相比90-110％的保持力增加(以及与固定螺钉保持力设计相比60-75％的保持力增加)。
28.在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)，术语“一”和“一个”以及“该”和“至少一个”以及类似参考的使用将被解释为涵盖单数和复数两者，除非本文中另有指示或者与上下文明显矛盾。术语“至少一个”后跟一个或多个项目的列表(例如，“a和b中的至少一个”)的使用将被解释为意指从所列项目(a或b)中选择的一个项目或所列项目中的两个或更多个(a和b)的任何组合，除非本文中另有指示或者与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”将被解释为开放性术语(即，意指“包括但不限于”)。除非本文中另有指示或者另外与上下文明显矛盾，否则本文中所描述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文中所提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并且不对本发明的范围强加限制。说明书中的语言不应被解释为将任何未要求保护的要素指示为实践本发明所必需的。
29.除非本文中另有指示或者另外与上下文明显矛盾，否则本文中所描述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文中所提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并且不对本发明的范围强加限制。说明书中的语言不应被解释为将任何未要求保护的要素指示为实践本发明所必需的。
30.本文中描述了本发明的优选实施例。在阅读前面的描述时，那些优选实施例的变型对于本领域普通技术人员而言可变得显而易见。本发明人期望熟练的技术人员适当地采用这种变型，并且本发明人意图以不同于本文中具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律所准许的所附权利要求书中叙述的主题的所有修改和等效物。此外，除非本文中另有指示或者与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述要素在其所有可能变型中的任何组合。