專利名稱：公差環(huán)的制作方法
公差環(huán)披露的領域本披露涉及用于在一個內部部件與一個外部部件之間組裝的公差環(huán)、以及制造并 且預組裝此類環(huán)的方法。典型地，一種公差環(huán)包括一個彈性材料(例如一種金屬像彈簧鋼)條，將該條卷起 這樣使得這些末端朝向彼此以形成一個穿過其圓周的環(huán)縫隙。該縫隙可以允許該環(huán)在組裝 的過程中、并且在某些情況下在使用中符合該軸和/或孔的形狀。在該環(huán)的周圍可以形成 多個凸起的一個或多個行，這些凸起從該環(huán)徑向地向內和/或向外延伸。這些凸起可以是 多種構造的，如波紋、脊、波形、凹痕、或者彈簧夾。在使用中，這些凸起可以被壓縮在該軸與孔的這些壁之間。每個凸起可以如彈簧 一樣起作用并且對這些部件施加一個徑向的力，由此在它們之間提供一種過盈配合。公差環(huán)可以有助于組裝，因為它們可以對在該軸和或孔上的制造公差進行補償。 它們還可以具有其他益處，如對由具有不同的熱膨脹特性的孔和軸材料引起的形狀和/或 尺寸改變進行補償。此外，公差環(huán)可以補償該軸和孔的有角的以及徑向的失調，并且可以用 于減少或控制振動或共振效應。當將一個過度的扭矩施加到該軸上時，一個公差環(huán)還可以 允許可預測的和可重復的滑差發(fā)生。然而，縫隙環(huán)公差環(huán)可以是難以儲藏、運輸、并且觸摸松散的，因為它們趨于變成 互鎖的并且纏結在一起，如附圖的

圖1中所展示的。這對于可能要用手將這些環(huán)分開的最 終用戶可能是一個問題。MM在一個實施方案中，一個縫隙環(huán)公差環(huán)至少在運輸和儲藏的過程中可以將其自由 端實體地連接以形成一個閉合的環(huán)路。因此，在儲藏和運輸?shù)倪^程中這些自由端的分離以 及相因而生的互鎖和纏結的風險可以被避免。在一個第一方面，一個公差環(huán)可以包括一個彎曲的材料條，該材料條具有在其中 形成的多個凸起，該條的自由端被實體地連接以形成一個閉合的環(huán)路。因此，可以使一個材料條的相對的末端朝向彼此，這樣該條形成了一個曲線形或 開放的環(huán)路?？梢酝ㄟ^任何適合的手段將該條的末端實體地連接在一起，這樣使得由該條 形成的開放的環(huán)路是閉合的。因此，當將根據(jù)該第一方面的多個公差環(huán)在一個容器中松散 地一起儲存或者運輸時，這些公差環(huán)可以不變得互鎖以及纏結。因此這些環(huán)可以由最終用 戶恢復并且容易地進行處理。具體地講，最終用戶不需要在這些公差環(huán)處用力拉而將它們 分開，并且因此可以存在相因而生的、損壞這些環(huán)的減少的風險。該條的這些自由端可以由一個空隙分開或者可以在一個末端部分處彼此重疊。該 條可以由一種彈性材料制成，如碳鋼、不銹鋼、鉻鎳鐵合金、蒙乃爾合金、inCalloy、phynox、 銅-鈹、或任何其他適合的材料。這些凸起可以在該條中通過一個壓制工具形成并且可以 是多種構造的，如波紋、脊、波形、凹痕、或者彈簧夾。在一個實施方案中，在該條的這些自由端之間的實體連接可以被適配為在該環(huán)的徑向膨脹或者收縮的過程中是可斷裂的。即，該實體連接可以是暫時的或非永久的。這種 徑向(以及圓周的)膨脹或收縮例如在該公差環(huán)預組裝到一個軸上或者預組裝在一個孔中 時可以發(fā)生。例如，當該環(huán)的預組裝內徑小于該軸的外徑時，可以引起該環(huán)的徑向膨脹以及 相因而生的、跨過該條的自由端之間的實體連接的張力。這種徑向膨脹或收縮可以在閉合的環(huán)路的周圍引起拉伸或壓縮應力，而該應力又 可以引起該實體連斷裂，這樣使得該條的自由末端被分開。以此方式，該公差環(huán)可以按與一 種已知的公差環(huán)相同的方式來操作，其中這些自由端朝向或遠離彼此移動以便允許該環(huán)在 組裝和/或在服役過程中徑向的膨脹和收縮。在一個替代實施方案中，該實體連接可以在使用中保留。為了在安裝過程中容許 徑向膨脹/收縮，該條可以包括一個膨脹區(qū)域。該膨脹區(qū)域可以充當一個膨脹接頭；它可以 變形以提供與在安裝過程中引起的該環(huán)的徑向膨脹或收縮相對應的圓周膨脹或收縮。以此 方式，該膨脹區(qū)域可以起到在該條的這些自由末端之間的空隙或重疊在已知的公差環(huán)中所 起到的作用它可以使該公差環(huán)的圓周能夠增長或者縮減，這樣使得它可以符合一個軸或 孔的形狀。該膨脹區(qū)域可以跨過該條(即跨過該條的寬度)而延伸。它可以始終跨過該條 (即沿著該環(huán)的軸向范圍)而延伸。它可以按與這些凸起相同的方式在該條中壓制成形。 具體地講，該膨脹區(qū)域可以包括一個或多個波紋。每個波紋可以是一種銳利(sharp)的褶， 像一個風扇或六角形風琴的摺，或一個平緩的褶或波形。這個或這些波紋可以在該條中壓 制成形。它們可以各自跨過該條完全延伸。即，這些波紋可以是褶，這在該帶是寬的時候。 該膨脹區(qū)域可以被定位在該焊接的對面。在一個實施方案中，在該條的自由端之間的實體連接可以包括一種焊接。該焊接 可以是一種間斷焊接，例如點焊，它被設計為在該環(huán)的徑向膨脹或者收縮的過程中是可斷 裂的。在此類實施方案中，該焊接可以并不始終跨過該條而延伸，但是可以代替地相對于該 條的寬度是小的。該焊接可以連接該條的一個或多個重疊區(qū)域。每個重疊區(qū)域均可以是未 成形的(即，沒有凸起)。當該條被彎曲成一個預使用的構型時，這些重疊區(qū)域可以包括來 自該條的一個末端的一個或多個指狀凸起，這些指狀凸起被安排為重疊在該條的另一末端 上。可替代地，該焊接可以是一個焊縫。該焊縫可以跨過該條的寬度而延伸；即該焊縫 可以與該條的寬度一樣長。這種焊縫可以在使用中保持，這樣使得當該公差環(huán)被組裝在一 個軸與一個孔之間時該條的自由端保持彼此之間實體地連接。在另一方面，一種制造公差環(huán)的方法包括在一個材料條中形成多個凸起，將該條 彎成一個曲線形，并且將該條的自由端實體地連接以形成一個閉合的環(huán)路。在一個實施方案中，形成這些凸起可以使用任何適合的成形方法進行。例如，這些 凸起可以是壓制成形的或者滾壓成形的。這些凸起可以通過例如以下方式來形成，通過將 該條壓痕以形成波紋、脊、波形或凹痕，或者通過將該條沖孔以形成彈簧夾。這些凸起各自以相同的方向從該條延伸。因此，在使用中，這些凸起可以從該條延 伸以便以摩擦方式接合一個內部部件和一個外部部件中其中之一的一個表面。該內部部件 和外部部件中的另一者可以因此由該條的一個未成形的部分來接合。例如，在一個實施方 案中，這些凸起可以接合一個軸的外表面，并且該未成形的區(qū)域可以接合一個孔的面向內的表面(例如一個殼體中的空腔)?？商娲?，這些凸起可以從該條向外延伸以便以摩擦方 式接合一個孔的面向內的表面，并且該未成形的區(qū)域可以接觸該軸。將該條彎成一個曲線形可以使用任何適合的方法來實現(xiàn)。例如，該條可以被卷成 一個曲線形。該環(huán)的徑向膨脹或收縮包括該環(huán)的未成形的表面的徑向膨脹或收縮。即，由 該環(huán)的未成形的表面形成的一個弧或環(huán)路的半徑上的改變。將該條的自由端實體地連接包括形成一個實體連接，該實體連接被安排為在該環(huán) 的徑向膨脹或收縮的過程中是可斷裂的。將該條壓制成形的步驟可以包括在該條中形成一 個膨脹區(qū)域，該膨脹區(qū)域被安排為允許該環(huán)的徑向膨脹或收縮。在此類實施方案中，該實體 連接可以在該公差環(huán)的使用過程中保持。即，該實體連接可以被安排為永久性的。將該條的自由端實體地連接的步驟可以包括將這些自由端焊接到彼此上。當該環(huán) 被預組裝到一個孔或軸上時，該焊接可以是被設計為暫時的并且斷裂的一個間斷焊接?？?替代地，該焊接可以是一個焊縫并且可以跨過該條(例如始終跨過該條)而延伸。在又另一方面，一種將一個公差環(huán)預組裝到一個軸或孔上的方法可以包括將該公 差環(huán)安裝到該軸上從而使得該公差環(huán)徑向膨脹亦或將該公差環(huán)安裝到該孔中從而使得該 公差環(huán)徑向收縮的步驟。該公差環(huán)可以包括一個彎曲的材料條，該條具有在其中壓制成形 的多個凸起，該條的自由端被實體地連接以形成一個閉合的環(huán)路。該公差環(huán)可以被適配為在一個軸與一個孔之間組裝。但是初始時，該環(huán)可以被安 裝在該軸上或者在該孔中以形成一個預組件。然后該保持的部件可以被組裝到該組件上以 形成最終的組件。當該環(huán)被預組裝到軸上時，該軸的外徑可以大于該環(huán)的內徑(例如該未 成形的表面的直徑)，這樣使得該環(huán)在預組裝的過程中徑向地膨脹。類似地，當該環(huán)被預組 裝到該孔中時，該孔的內徑可以小于該環(huán)的外徑(例如該未成形的表面的直徑)，這樣使得 該環(huán)在預組裝的過程中徑向地收縮。該環(huán)可以被預組裝到軸上，這樣使得這些凸起從其徑向地向外延伸，即這樣使得 該未成形的表面與該軸相接觸?？商娲?，該環(huán)可以被預組裝到該孔上，這樣使得這些凸起 從其徑向地向內延伸，即這樣使得該未成形的表面與該孔相接觸。該環(huán)的徑向膨脹或收縮可以引起該條的自由端之間的實體連接的斷裂。該環(huán)可以 具有一個膨脹區(qū)域，該膨脹區(qū)域允許該環(huán)的徑向膨脹或收縮。在此類實施方案中，該實體連 接可以在使用中保持。即，該實體連接可以被安排為將該條的自由末端永久地連接在一起?？梢詫⑴c本發(fā)明的不同方面有關的多個優(yōu)選的或可任選的特征單獨地亦或組合 地應用到這些方面的任何一個上。附圖簡要說明作為舉例，現(xiàn)在將參照附圖對本披露的實施方案詳細地進行說明，其中圖1示出了多個相互連接的常規(guī)公差環(huán)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個第一實施方案的公差環(huán)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個第二實施方案的公差環(huán)；并且圖4A、4B以及4C示意性地示出了用于同本發(fā)明一起使用的三種焊接構形。詳細說明圖2和圖3中展示的公差環(huán)10各自可以由被卷成一個開放的環(huán)形或環(huán)路的一個 矩形的條、或帶12形成。條12的這些末端不能彼此接觸，但是可以通過一個空隙14分開，該空隙跨過環(huán)10的圓周、即跨過條12的寬度將該環(huán)分割開。在其他實施方案中，條12的 這些末端可以重疊，這樣使得當未連接時它們能夠響應于環(huán)10的直徑的變化而相對于彼 此滑動。每個條12都可以由一種彈性材料如彈簧鋼制成，并且可以具有一行沿著其長度壓 制成形的凸起16。因此，該條12可以具有一個未成形的表面22以及一個成形的表面24。這些凸起16可以從該環(huán)10徑向地向外延伸，這樣使得當環(huán)10被組裝在一個軸與 孔(未示出)之間的環(huán)形空間中時它們接觸該孔的壁。在使用中，這些凸起16可以被壓縮 在該軸與孔的這些壁之間。每個凸起16可以像彈簧一樣起作用并且對這些部件施加一個 徑向的力，由此在它們之間提供一種過盈配合。盡管這些展示的實施方案示出了一個公差環(huán)10，其中這些凸起16徑向地向外延 伸，這樣使得未成形的表面18接觸該軸并且成形的表面20接觸該孔，但在一個替代實施方 案中，這些凸起可以徑向地向內延伸。圖2的實施方案中，該空隙14可以通過一種可斷裂的焊接22橋接，如一種間斷焊 接或者點焊。在實際中，這可以通過提供一個重疊部分來實現(xiàn)(例如參見圖4A至圖4C)。 該重疊部分可以是附接在條12的一個末端上(或與其一體地形成)的一個或多個未成形 材料的接片。它可以被安排為當該條12被彎曲以備使用時與該條的另一個末端處的未成 形的區(qū)域相重疊并且可焊接在其上。在其中該條12的自由端彼此重疊的實施方案中，該焊 接可以典型地被定位為跨過最外面的自由端。這些自由端的一者或者兩者可以具有一個沒 有凸起的平的(即未成形的)區(qū)域以便使這些自由端能夠面對面配對。圖2中所示的環(huán)10可以被設計為在外徑上大于它有待被組裝進的孔的內徑亦或 在內徑上小于它有待被組裝到其上的軸的外徑。因此，當將環(huán)10預組裝在一個軸的周圍或 者預組裝在一個孔內時，該環(huán)10可以通過徑向膨脹亦或徑向收縮而變形。這種變形可以引 起有待施加到焊接22上的或者拉伸或者壓縮應變，這樣使得它斷裂。因此，在組裝之后，該 環(huán)10可以按與一個常規(guī)的公差環(huán)恰好相同的方式起作用，因為條12的這些自由端之間的 斷裂或者分割被復原。這種斷裂或者分割允許環(huán)10符合它被組裝到的軸和/或孔的形狀。 在焊接22斷裂之后保留在條12的這些自由端上的焊接22的這些部分在環(huán)10被組裝在一 個軸與孔之間之后可以仍然被附接到其上。在圖3的實施方案中，在另一方面，該空隙14可以由一個焊縫對永久地橋聯(lián)。為 了使環(huán)10能夠符合它被組裝到的軸和/或孔的形狀，環(huán)10可以具有與空隙14相對的一個 膨脹接頭26。該膨脹接頭沈可以包括一系列的波紋觀，這些波紋變形以提供一定程度的 圓周膨脹和收縮。在這個實施方案中，該膨脹接頭26可以包括多個褶，但是也可以使用具 有僅一個褶的膨脹接頭。因此，環(huán)10可以能夠符合它所組裝在其間的軸和孔的形狀，盡管 空隙14被焊接為閉合的。例如，如果公差環(huán)10的預組裝外徑是大于該孔的內徑，那么這些 波紋觀將會朝向彼此而折疊，這樣環(huán)10的外徑(和圓周)可以被相應地減少。圖4A至圖4C示出了焊接安排的三個例子。在圖4A中，材料40的彎曲的條(為了方便在這些圖中示為平的)可以具有可以 在其中成形的多個凸起42。這些凸起42在由一個未成形的區(qū)域43分開的兩個圓周行中成 形。當該條處于一種預使用的位置時，即在彎曲之后但在安裝到一個部件上之前，條40的 這些末端可以由一個軸向空隙44對于它們的軸向長度的大部分而分開。然而，條40的一 個末端可以具有一個中央圓周接片46，該接片充當一個重疊部分。接片46可以是由該條的一個未成形的末端切割成的。接片46可以是未成形的并且與這些凸起之間的未成形的區(qū) 域43相對齊，這樣使得當該條處于預使用的位置時，它重疊在另一末端的一部分上。一種 焊接48可以將這些重疊部分附接在彼此上以在條40的這些末端之間提供一個實體連接從 而形成一個未斷裂的環(huán)。圖4B示出了一個類似的條40，其中該條的一個未成形的末端50的整個軸向范圍 與另一端重疊。在這個實施方案，兩個軸向分開的點焊部位48可以提供該實體連接。這種 安排的一個優(yōu)點是僅需要將焊接設備和條在一個尺寸上精確定位以實現(xiàn)有用的焊接。圖4C示出了另一個類似的條40，其中存在從條40的一個末端延伸的三個接片 56、58、60?？梢蕴峁┮环N焊接48，其中接片56、58、60各自與該條的另一個末端相重疊，這 樣使得每個接片均可以執(zhí)行與參照圖4A所討論的接片46類似的功能。這些接片中的兩個 56,58可以被提供在該條的軸向邊緣處，其中它們可以與沿著條40的頂部和底部邊緣行進 的未成形的區(qū)域5254相對齊。第三個接片60可以被定位在中央以與在這些組的凸起之 間的未成形的區(qū)域43相對齊。這種安排的一個優(yōu)點是這些焊接可以在該條的末端處的這 些最終凸起的任一側上提供。
權利要求
1.一種公差環(huán)，包括具有第一以及第二末端的一個彎曲的條； 在該彎曲的條上形成的多個凸起；以及在該第一與第二末端之間的一個實體連接這樣使得該彎曲的條形成一個閉合的環(huán)路。
2.一種公差環(huán)，包括具有第一以及第二末端的一個彎曲的條； 在該彎曲的條上形成的多個凸起； 在該彎曲的條上形成的一個膨脹區(qū)域；以及在該第一與第二末端之間的一個實體連接這樣使得該彎曲的條形成一個閉合的環(huán)路。
3.一種形成一個公差環(huán)的方法，包括在一個條中形成多個凸起，該條具有第一以及第二末端； 將該條彎成一個曲線形；將該條的該第一和第二末端進行實體連接以形成一個閉合的環(huán)路。
4.一種將一個公差環(huán)預組裝到一個孔上的方法，包括將該公差環(huán)安裝在一個孔中，該公差環(huán)包括具有第一以及第二末端的一個彎曲的條； 在該彎曲的條上形成的多個凸起；以及在該第一與第二末端之間的一個實體連接以形成一 個閉合的環(huán)路；將一個軸插入該孔中。
5.一種將一個公差環(huán)預組裝到一個軸上的方法，包括將該公差環(huán)安裝到該軸上，該公差環(huán)包括具有第一以及第二末端的一個彎曲的條；在 該彎曲的條上形成的多個凸起；以及在該第一與第二末端之間的一個實體連接以形成一個 閉合的環(huán)路；將該軸插入一個孔中。
6.如權利要求1、2、4或5所述的公差環(huán)或方法，其中該實體連接被適配為在該公差環(huán) 的徑向膨脹或者收縮的過程中是可斷裂的。
7.如權利要求1、2、4或5所述的公差環(huán)或方法，其中該實體連接是一種焊接。
8.如權利要求7所述的公差環(huán)，其中該焊接連接了一個重疊區(qū)域。
9.如權利要求8所述的公差環(huán)，其中該重疊區(qū)域包括一個未成形的區(qū)域。
10.如權利要求8所述的公差環(huán)，其中該重疊區(qū)域包括一種指狀凸起。
11.如權利要求7所述的公差環(huán)，其中該實體連接是一種間斷焊接或一種點焊。
12.如權利要求7所述的公差環(huán)，其中該實體連接是一個焊縫。
13.如權利要求1、2、3、4或5所述的公差環(huán)或方法，其中該多個凸起包括波紋、脊、波 形、凹痕、或者彈簧夾。
14.如權利要求1、4或5所述的公差環(huán)或方法，進一步包括在該彎曲的條上形成的一個 膨脹區(qū)域。
15.如權利要求14所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域沿著該公差環(huán)的軸向范圍延伸。
16.如權利要求14所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域被定位在該實體連接的對面。
17.如權利要求14所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域包括一個或多個波紋。
18.如權利要求17所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自包括一個銳利的褶。
19.如權利要求17所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自包括一個平緩的褶或波形。
20.如權利要求17所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自完全跨過該條而延伸。
21.如權利要求1、2、3、4或5所述的公差環(huán)或方法，其中該彎曲的條包括碳鋼、不銹鋼、 鉻鎳鐵合金、蒙乃爾合金、incalloy, phynox、或銅-鈹。
22.如權利要求2所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域沿著該公差環(huán)的軸向范圍延伸。
23.如權利要求2所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域被定位在該實體連接的對面。
24.如權利要求2所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域包括一個或多個波24.如權利要求2所述的公差環(huán)，其中該膨脹區(qū)域包括一個或多個波紋。
25.如權利要求M所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自包括一個銳利的褶。
26.如權利要求M所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自包括一個平緩的褶或波形。
27.如權利要求M所述的公差環(huán)，其中該一個或多個波紋各自完全跨過該條而延伸。
28.如權利要求3所述的方法，其中形成該多個凸起包括壓制成形或者滾壓成形。
29.如權利要求觀所述的方法，其中壓制成形包括在該條中形成一個膨脹區(qū)域。
30.如權利要求3所述的方法，其中將該條彎成一個曲線形包括卷成一個曲線形。
31.如權利要求3所述的方法，其中該實體連接包括形成一個連接，該連接被適配為在 該公差環(huán)的徑向膨脹或者收縮的過程中是可斷裂的。
32.如權利要求3所述的方法，其中將該第一和第二末端進行實體連接包括將該第一 和第二末端進行焊接。
33.如權利要求32所述的方法，其中焊接包括堆焊。
34.如權利要求32所述的方法，其中焊接包括間斷焊接或點焊。
35.如權利要求32所述的方法，其中焊接包括連接一個或多個重疊區(qū)域。
36.如權利要求35所述的方法，其中該重疊區(qū)域包括一種指狀凸起。
37.如權利要求3所述的方法，其中該多個凸起包括波紋、脊、波形、凹痕、或者彈簧夾。
38.如權利要求四所述的方法，其中該膨脹區(qū)域沿著該公差環(huán)的軸向范圍延伸。
39.如權利要求四所述的方法，其中該膨脹區(qū)域包括一個或多個波紋。
40.如權利要求39所述的方法，其中該一個或多個波紋各自包括一個銳利的褶。
41.如權利要求39所述的方法，其中該一個或多個波紋各自包括一個平緩的褶或波形。
42.如權利要求39所述的方法，其中該一個或多個波紋各自完全跨過該條而延伸。
43.如權利要求1、2、3或4所述的公差環(huán)或方法，其中該多個凸起各自徑向地向內延伸。
44.如權利要求1、2、3或5所述的公差環(huán)或方法，其中該多個凸起各自徑向地向外延伸。
45.如權利要求1、2、3、4或5所述的公差環(huán)或方法，其中該多個凸起包括多個凸起的至 少一個圓周的行。
全文摘要
一種公差環(huán)包括具有第一以及第二末端的一個彎曲的條。此外，該公差環(huán)包括在該彎曲的條上形成的多個凸起、以及在該第一與第二末端之間的一個實體連接這樣使得該彎曲的條形成一個閉合的環(huán)路。
文檔編號F16D1/08GK102124241SQ200980131736
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權日2008年7月1日
發(fā)明者A·R·斯雷恩 申請人:圣戈班性能塑料萬科有限公司