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CN102089539A - 用于轴承的波形膨胀套筒 - Google Patents

用于轴承的波形膨胀套筒 Download PDF

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CN102089539A
CN102089539A CN2009801272405A CN200980127240A CN102089539A CN 102089539 A CN102089539 A CN 102089539A CN 2009801272405 A CN2009801272405 A CN 2009801272405A CN 200980127240 A CN200980127240 A CN 200980127240A CN 102089539 A CN102089539 A CN 102089539A
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outer ring
bearing support
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C·E·霍斯默
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Baldor Electric Co
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Abstract

公开了一种轴承。轴承具有与外圈同心设置的内圈，其间具有以适于允许内圈相对于外圈进行旋转运动的旋转元件。外圈具有冠形的外表面。波形膨胀套筒围绕外圈设置。波形膨胀套筒具有形成被接纳在轴承座的孔中的尺寸的圆柱形外表面和具有与外圈外表面匹配的轮廓的内表面。波形膨胀套筒具有波状径向横截面，当安装在轴承座的孔中时，该波状径向横截面在其内表面处足以施加径向压力到外圈外表面上，以在轴承座中充分地固定轴承。膨胀套筒内表面在轴承安装在轴承座中时与外圈外表面形成密封。

Description

用于轴承的波形膨胀套筒
相关申请信息
本申请是当前在审的2008年8月22日提交的申请序列No.12/196,689的部分继续申请，该申请公开在此以参考的方式并入。
技术领域
本发明涉及一种用于轴承的波形膨胀套筒。
附图说明
图1是包括轴承座、轴承和波形膨胀套筒的轴承组件的分解透视图；
图2是示出轴承座、轴承和波形膨胀套筒的横截面的轴承组件的横截面视图；
图3是图1的波形膨胀套筒的透视图；
图4是具有封油环型润滑孔的波形膨胀套筒的替代实施例的侧向立面图；
图5是图4的膨胀套筒的左侧立面图；
图6示出沿图4的线6-6的膨胀套筒的局部横截面视图；以及
图7示出沿图4的线7-7的膨胀套筒的局部横截面视图。
具体实施方式
参考图1，轴承组件20包括轴承22、用于轴承的轴承座24和波形膨胀套筒26。轴承组件20可包括如图1所示的座架、或带凸缘的或收紧槽轴承组件构造。轴承座24可以是整体的或分裂的，并且轴承组件可以是密封的或者设置有再润滑特征。轴承组件20可通过轴承厂作为安装在轴承座中的单元提供。根据需要，轴承可单独地提供以便由最终用户与轴承座组装。轴承组件使用的材料可根据应用广泛地改变，并且可包括聚合物、钢、铁和/或其它铸造材料。
轴承座24具有孔28，该孔28具有容纳围绕轴承22设置的波形膨胀套筒26的尺寸和形状。当组装轴承组件并沿直径将波形膨胀套筒26约束在轴承座孔28中时，波形膨胀套筒向轴承施加足以将轴承保持在轴承组件内合适的位置的向内的力。波形膨胀套筒26和轴承22可(分别)具有防旋转特征30、32，以便当组装轴承组件时限制轴承与波形膨胀套筒之间的相对运动。波形膨胀套筒26和轴承座24同样可(分别)具有防旋转特征34、36，以便当组装轴承组件时限制轴承座与波形膨胀套筒之间的相对运动。轴承座24可具有用于接纳延伸通过轴承座孔的润滑配件40的装配孔38，以允许配件放置成与(分别)形成在波形膨胀套筒和轴承上的润滑孔42、44对准。
图2示出轴承另外的细节。轴承22包括与外圈52同心设置的内圈50，内圈与外圈之间具有旋转元件54，所述旋转元件54允许内圈相对于外圈进行旋转运动。如图2所示，旋转元件54包括通过保持架56围绕轴承约束在间隔开的周向方向中的滚珠。还可使用诸如圆柱、锥形销或滚子的其它旋转元件。保持架可根据应用包括钢、尼龙、或聚合物材料。
内圈50具有孔，该孔可具有容纳旋转轴或由特定的应用所规定的其它旋转元件的尺寸。外圈52具有外径表面58，该外径表面58具有成形为装配在前述的轴承的波形膨胀套筒26中的轮廓。在附图所示的构造中，内圈旋转，而外圈保持固定。然而，应理解的是，可使用轴承的其它构造，包括固定内圈和使外圈旋转。
轴承22在轴承的两轴向侧面上具有内密封60，以防止污染物干涉旋转元件的操作。如附图所示，内密封60包括从形成在外圈的内径表面上的凹槽64延伸的支撑构件62。在支撑构件62的远侧端部处，装配刮片68，以接合内圈的外径表面。示出的刮片68具有一个边缘，以提供与内圈的外径表面的密封接触。根据应用可使用刮片和刮片边缘的其它构造。内密封60保持内圈与外圈之间的润滑剂，并帮助防止污染物进入内圈与外圈之间。内密封与油脂一起用作迷宫式密封和过滤器，以防止污染物干涉内圈和外圈之间的旋转元件的操作。内密封的取向也可以是反向的，使得支撑构件可附接到内圈的外径，而刮片可接触外圈的内径。
护圈70可设置在轴承的外部上，邻近内密封。护圈用作防护物，以保护内密封。如图2所示，护圈固定至内圈，并与内圈一起旋转，以帮助排斥碎屑和污染物。护圈也可固定至外圈。如所示，轴承在轴承的两轴向侧上均设置有护圈。然而，根据应用，护圈可用在轴承的一个轴向侧上。护圈还可具有与内密封支撑构件紧密匹配的形状，以遮蔽在内密封支撑构件中并与该内密封支撑构件形成迷宫式密封。
图2和3示出膨胀套筒26更多的细节。膨胀套筒包括具有波状横截面区域78的薄金属环，该波状横截面区域78在沿直径约束套筒时允许套筒在轴承外圈52上施加安装力。波形套筒26可由金属带形成，该金属带在套筒的两轴向边缘上的两圆柱形凸台80之间形成有波状横截面78。套筒的两轴向边缘上的圆柱形凸台80可根据需要形成为装配在轴承座孔28内。优选地，套筒包括薄片钢带材，该薄片钢带材成形为波形，然后被卷成具有端隙82的环。波状波形的波浪从套筒的内径表面84突出。套筒内径表面84也可成形为具有球形外轮廓。如附图所示，轴承的外圈具有冠形的外表面58，从而允许轴承用于与波形膨胀套筒的球形内径表面84的自动对准应用。用于形成膨胀套筒的薄片金属带材允许在膨胀轴承应用中使用圆柱形轴承座，在该膨胀轴承应用中，还需要轴承组件与动力传输系统中的其它轴承的大小一样，并需要自动校准和/或自动定心特征。然而，应理解的是，也可根据在本公开中说明的原理使用波形膨胀套筒内径表面和轴承外圈的其它构造。
优选地，波形膨胀套筒的内表面84具有与外圈52的外径表面58的轮廓紧密匹配的轮廓，从而在将轴承安装在轴承座中时允许波形膨胀套筒与外圈形成密封。为了便于在轴承外圈与波形膨胀形状之间形成密封，波形膨胀套筒的内径表面可衬有弹性体材料86。例如，在内径表面上可使用橡胶材料，以帮助形成密封和提供振动阻尼。弹性体材料可以是模制的，使得其轮廓与外圈的轮廓紧密匹配。例如，波形膨胀套筒可形成有圆柱形内表面，并且弹性体材料可形成有球形内表面或与外圈外表面匹配的轮廓。在替代方案中，内部波形膨胀套筒和弹性体材料均可形成有球形内表面。
图1和3示出设置用于波形膨胀套筒和轴承的防旋转特征30、32的细节。波形膨胀套筒防旋转特征30优选地包括延伸通过轴向侧面的切口，该切口具有接纳从轴承外圈的外径表面突出的防旋转销32的尺寸。防旋转销优选地具有防止波形膨胀套筒相对于外圈的周向运动的尺寸，并可从切口突出，以接合在轴承座孔中形成的狭槽88。可通过使波形膨胀套筒的内径表面的轮廓与外圈外径表面紧密匹配来减小轴承相对于膨胀套筒的轴向运动。在波形膨胀套筒和轴承外圈的外径表面上还可设置有凹槽和其它定位特征，以限制该波形膨胀套筒与轴承外圈的外径表面之间的轴向运动。应理解的是，附图所示的切口和销特征可对换。
图2和3提供在波形膨胀套筒上形成的润滑孔42的细节。润滑孔42优选地被模制在膨胀套筒的端隙82中。优选地，润滑孔42包括从膨胀套筒的外径表面突出的键90。优选地，键具有通过套筒的外径表面延伸至内径表面的孔92，使得当将轴承安装在轴承座中时，轴承座润滑配件40与波形膨胀套筒的键孔92对准。在这点上，轴承上的防旋转销32和套筒上的防旋转切口30可与波形套筒上的润滑孔42、轴承的润滑孔44和轴承座的润滑配件40形成为键合布置，以确保轴承组件正确的组装。
图1、2和3示出波形膨胀套筒和轴承座的防旋转特征34、36更多的细节。如图2所示，轴承座润滑配件40部分地延伸到装配孔38中。然后，波形膨胀套筒的键90突出到装配孔38中，以便防止膨胀套筒相对于轴承座的旋转。键90还可成形为并构造成限制膨胀套筒相对于轴承座的轴向运动。这样，轴承座的润换配件40可经由波形膨胀套筒的键孔92与轴承的润滑孔44直接连通，以允许根据需要再润滑轴承。尽管附图示出与膨胀套筒相关的、突出到轴承座的润滑装配孔中的键，但特征可对换，例如配件可穿过装配孔延伸至足以接合波形膨胀套筒上的定位槽的距离。
图4、5和6示出波形膨胀套筒100的替代实施例。膨胀套筒的总体布置与先前描述的一样，并包括具有波状横截面区域104的薄金属环102，该波状横截面区域104在沿直径约束套筒时允许套筒对轴承外圈施加安装力。波形套筒100可由金属带材102形成，该金属带材102在套筒的轴向边缘上的两圆柱形凸台106之间形成有波状横截面。如上所述，套筒的轴向边缘上的圆柱形凸台106可根据需要形成为装配在轴承座孔内。正如在先的实施例的情况一样，套筒包括薄片钢带材，该薄片钢带材成形为波形，然后被卷成具有端隙108的环。波状波形的波浪110朝套筒的内径表面112突出。套筒的内径表面112还可成形为具有如图所示的球形轮廓或根据轴承的外圈的外表面构造的圆柱形轮廓。
为了便于在轴承外圈与波形膨胀套筒之间形成密封，图4-6的实施例的波形膨胀套筒的内径表面还可衬有弹性体材料114。例如，在内径表面上可使用橡胶材料，以帮助形成密封和提供振动阻尼。内径表面还可在其外边缘上形成有唇形密封，以促进轴承外圈与波形膨胀套筒之间的密封的形成。如图6和7中清楚地示出地，在套筒的内表面上形成的弹性体构件在套筒的轴向两侧上具有设计成向内折叠并支撑在轴承的外圈上的周边唇形密封116。
正如在先的实施例的情况一样，为波形膨胀套筒和轴承提供防旋转特征。波形膨胀套筒防旋转特征优选地包括延伸通过轴向侧的切口118，该切口118具有接纳从轴承外圈的外径表面突出的防旋转销(图1的附图标记32)的尺寸。防旋转销优选地具有防止波形膨胀套筒相对于外圈的周向运动的尺寸，并可从切口突出，以接合在轴承座孔中形成的狭槽。在图1-3的实施例中，防旋转特征设置成通过环的侧面。在图5所示的波形膨胀套筒的实施例中，防旋转特征设置在环的端隙区域108中。同样地，防旋转特征可包括狭槽，该狭槽在包括波形膨胀套筒的内表面的弹性体材料114中形成，并延伸到波形膨胀套筒的端隙区域中。如上所述，可通过使波形膨胀套筒的内径表面的轮廓与外圈外径表面紧密匹配来减小轴承相对于膨胀套筒的轴向运动。此外，在波形膨胀套筒和轴承外圈的外径表面上可设置有凹槽和其它定位特征，以减小该波形膨胀套筒与轴承外圈的外径表面之间的轴向运动。
图4和6提供在波形膨胀套筒上形成的润滑孔120的其它细节。在图4-6的实施例中，润滑孔包括插入在波形膨胀套筒的侧面中形成的孔124中的封油环(grommet)组件122。封油环组件包括由衬套128围绕的管状插入件126。优选地，管状插入件126由金属材料形成，而衬套包括与用于形成波形膨胀套筒的内表面的弹性体材料114类似的弹性体材料。如图7中清楚地示出地，衬套128具有允许衬套压配合在波形膨胀套筒的侧面中形成的孔124中的圆柱形外表面。衬套的内径表面130具有接合管状插入件126的外突凸缘134的凹槽132，以限制管状插入件。衬套的底表面136具有与波形膨胀套筒的内径表面112的轮廓匹配的轮廓，而衬套的顶表面具有抵靠轴承座孔(图1，附图标记28)的唇形密封138，以在该衬套与轴承座孔之间形成密封。在操作中，使组件的润滑孔120的管状插入件126与轴承座润滑配件(图1，附图标记40)对准。因此，从轴承座润滑配件注入的润滑剂流过管状插入件的内部，并流入轴承的润滑孔(图1，附图标记44)。另外的润滑剂可流过在衬套底表面136上形成的出口140，以在波形膨胀套筒的内表面与轴承的外圈的外表面之间引导润滑剂。
正如在先的实施例的情况一样，轴承上的防旋转销(图1，附图标记32)和套筒上的防旋转切口118可与波形膨胀套筒的润滑孔120、轴承的润滑孔(图1，附图标记44)和轴承座的润滑配件(图1，附图标记40)形成键合布置，以确保轴承组件正确的组装。
尽管在前述详细说明中已详细描述并在附图中已图示特定的实施例，但本领域的技术人员应理解的是，根据本公开的全面教导能形成所述细节的各种变型和替代。因此，公开的特定布置关于本发明的范围仅是示例性的、而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求及其所有等同物的完整范围给出。

Claims (34)

1.一种轴承，包括：
内圈，所述内圈与外圈同心设置，所述内圈与外圈之间具有旋转元件，所述旋转元件适于允许所述内圈相对于所述外圈进行旋转运动，所述外圈具有冠形的外表面；以及
波形膨胀套筒，所述波形膨胀套筒围绕所述外圈设置，所述波形膨胀套筒具有形成被接纳在轴承座的孔中的尺寸的圆柱形外表面和具有与所述外圈的外表面匹配的轮廓的内表面，所述波形膨胀套筒具有波状径向横截面，当安装在所述轴承座的孔中时，所述波状径向横截面在其内表面处足以向所述外圈的外表面施加径向压力，以在所述轴承座中充分地固定所述轴承，所述波形膨胀套筒的内表面在所述轴承安装在所述轴承座中时与所述外圈的外表面形成密封。
2.根据权利要求1所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒和外圈具有防止所述波形膨胀套筒相对于所述外圈的旋转的防旋转装置。
3.根据权利要求1所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒在其外表面上具有防旋转接合部，所述防旋转接合部成形为接合所述轴承座的、合作的防旋转接合件，以便当所述轴承安装在所述轴承座中时防止所述波形膨胀套筒在所述轴承座中的周向相对运动。
4.根据权利要求3所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的防旋转接合部包括从所述波形膨胀套筒的外表面径向向外突出的突起。
5.根据权利要求3所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的防旋转接合部成形为接合所述轴承座的润滑剂注入孔。
6.根据权利要求3所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的防旋转接合部具有延伸通过其内表面的润滑孔，并且所述波形膨胀套筒的防旋转装置成形为使所述润滑孔与所述轴承座的润滑剂注入孔对准。
7.根据权利要求3所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的防旋转接合部成形为当所述轴承安装在所述轴承座中时、限制所述波形膨胀套筒在所述轴承座中的轴向相对运动。
8.根据权利要求1所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒包括薄的、弹性的管形构件，该管形构件具有在所述波形膨胀套筒的外表面上形成的轴向相对的圆柱形凸台，所述凸台具有被接纳在所述轴承座中的尺寸，并且所述波状径向横截面在所述凸台之间延伸。
9.根据权利要求1所述的轴承，其中所述密封包括所述波形膨胀套筒的内表面上的弹性体衬套。
10.一种轴承，包括：
内圈，所述内圈与外圈同心设置，所述内圈与外圈之间具有旋转元件，所述旋转元件适于允许所述内圈相对于所述外圈进行旋转运动，所述外圈具有冠形的外表面；以及
波形膨胀套筒，所述波形膨胀套筒围绕所述外圈设置，所述波形膨胀套筒具有形成被接纳在轴承座的孔中的尺寸的圆柱形外表面和具有与所述外圈的外表面匹配的轮廓的内表面，所述波形膨胀套筒具有波状径向横截面，所述波状径向横截面在所述轴承安装在所述轴承座孔中时能够充分地径向偏移以对所述轴承座中的所述轴承施加足够的安装力，所述波形膨胀套筒具有润滑通道，所述润滑通道成形为在所述轴承安装在所述轴承座中时与所述轴承座的润滑剂注入孔对准。
11.根据权利要求10所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的所述润滑通道的一部分接合所述轴承座的所述润滑剂注入孔的一部分，以便当所述轴承安装在所述轴承座中时防止所述波形膨胀套筒相对于所述轴承座的周向旋转。
12.根据权利要求11所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的所述润滑通道的一部分接合所述轴承座的所述润滑剂注入孔的一部分，以便当所述轴承安装在所述轴承座中时防止所述波形膨胀套筒相对于所述轴承座的轴向旋转。
13.根据权利要求10所述的轴承，其中内套筒在其内表面上具有弹性衬套，所述弹性衬套在所述轴承安装在所述轴承座中时与所述外圈的外表面形成密封。
14.根据权利要求13所述的轴承，其中所述弹性衬套的一部分从在所述波形膨胀套筒中形成的切口径向向外突出，以形成所述润滑通道。
15.根据权利要求14所述的轴承，其中所述弹性衬套的径向向外的突出部具有在所述轴承安装在所述轴承座中时与所述轴承座的润滑剂注入孔对准的孔。
16.根据权利要求10所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒和外圈具有防旋转装置，以防止所述波形膨胀套筒相对于所述外圈旋转。
17.根据权利要求10所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒包括薄的金属带材，所述薄的金属带材在所述金属带材的中心形成有径向波状的波形，并且所述薄的金属带材沿其长度成形为环形，其中所述金属带材的外轴向边缘具有形成为被接纳在所述轴承座孔中的尺寸的圆柱形形状。
18.一种轴承组件，包括：
轴承座，所述轴承座具有孔，所述孔形成为在其中接纳轴承的尺寸；以及
轴承，所述轴承包括内圈，所述内圈与外圈同心设置，所述内圈与外圈之间具有旋转元件，所述旋转元件适于允许所述内圈相对于所述外圈进行旋转运动，所述外圈具有冠形的外表面；以及
波形膨胀套筒，所述波形膨胀套筒围绕所述外圈设置，所述波形膨胀套筒具有形成被接纳在轴承座孔中的尺寸的圆柱形外表面和具有与所述外圈的外表面匹配的轮廓的内表面，所述波形膨胀套筒具有波状径向横截面，所述波状径向横截面能够充分地径向偏移以将所述轴承固定在所述轴承座的孔中，所述波形膨胀套筒具有与所述轴承座的润滑剂注入孔连通的润滑通道。
19.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒的所述润滑通道的一部分接合所述轴承座的所述润滑剂注入孔的一部分，以防止所述波形膨胀套筒相对于所述轴承座的周向旋转。
20.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒的所述润滑通道的一部分接合所述轴承座的所述润滑剂注入孔的一部分，以便当所述轴承安装在所述轴承座中时防止所述波形膨胀套筒相对于所述轴承座的轴向旋转。
21.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒在其内表面上具有弹性体衬套，所述弹性体衬套与所述外圈的外表面形成密封。
22.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述弹性衬套的一部分从在所述波形膨胀套筒中形成的间隙径向向外突出，以形成所述润滑通道。
23.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒和外圈具有防旋转装置，以防止所述波形膨胀套筒相对于所述外圈旋转。
24.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒包括薄的金属带材，所述薄的金属带材在构件的中心形成有径向波状的波形，并且所述薄的金属带材沿其长度成形为一形状，其中所述金属带材的外轴向边缘具有装配在所述轴承座孔内的圆柱形形状。
25.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒的润滑通道包括延伸通过所述波形膨胀套筒的管状插入件。
26.根据权利要求25所述的轴承组件，其中所述管状插入件固定至所述波形膨胀套筒，其中衬套围绕所述管状插入件。
27.根据权利要求26所述的轴承组件，其中所述衬套具有外表面，所述衬套的外表面构造成当所述轴承安装在所述轴承座中时与所述轴承座的孔形成密封。
28.根据权利要求26所述的轴承组件，其中所述衬套具有构造成与所述外圈的外表面的轮廓匹配的内表面。
29.根据权利要求18所述的轴承组件，其中所述波形膨胀套筒的内表面具有适于与所述外圈的外表面形成密封的周向唇。
30.根据权利要求10所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的润滑通道包括延伸通过所述波形膨胀套筒的管状插入件。
31.根据权利要求30所述的轴承，其中所述管状插入件固定至所述波形膨胀套筒，其中衬套围绕所述管状插入件。
32.根据权利要求31所述的轴承，其中所述衬套具有外表面，所述衬套的外表面构造成当所述轴承安装在所述轴承座中时与所述轴承座的孔形成密封。
33.根据权利要求31所述的轴承，其中所述衬套具有构造成与所述外圈的外表面的轮廓匹配的内表面。
34.根据权利要求10所述的轴承，其中所述波形膨胀套筒的内表面具有适于与所述外圈的外表面形成密封的周向唇。
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