專利名稱：自調(diào)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種圍繞旋轉(zhuǎn)軸配置的環(huán)形軸承。
一種典型地由質(zhì)地平滑材料制的軸承可圍繞一轉(zhuǎn)軸配置，它裝在該轉(zhuǎn)軸的突擋或環(huán)肩與一不轉(zhuǎn)的或與該軸有相對轉(zhuǎn)動(dòng)的表面之間。該軸可能是諸如一閥的軸干，而不旋轉(zhuǎn)表面可能是一閥(殼)體的突擋或環(huán)肩，軸干在此閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。由于制造尺寸的分布，軸干和殼體的軸向尺寸隨各個(gè)閥而異，從而對某個(gè)特定閥來說，或是軸干晃動(dòng)過大或是摩擦力過大，于是需有一種能適應(yīng)這種軸向尺寸變化自行調(diào)節(jié)的軸承，和提供一種具有所需摩擦特性的軸承表面。
在其它應(yīng)用中，一種也是由平滑材料制的軸承可配置在一轉(zhuǎn)軸與一承納該軸并使軸在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸套之間，其目的在于減小摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)自如，例如，該軸和軸套可以是一閥的軸干和閥體。由于軸和/或軸套制造上的徑向公差，對一具體給定的軸承來說可能安裝太松以致引起軸的晃動(dòng)，或安裝太緊而致摩擦力大于預(yù)定值。因此，需有一種能適應(yīng)徑向尺寸變化自行調(diào)節(jié)的軸承從而使軸的晃動(dòng)減至最小，同時(shí)也能提供滿意的摩擦特性。
再有其它的應(yīng)用中，可能需用一種既能適應(yīng)軸向也能適應(yīng)徑向尺寸變化的軸承，這種軸承還能提供滿意的摩擦特性。
本發(fā)明的目的即為滿足上述這些要求。
本發(fā)明的一個(gè)方面特點(diǎn)在于提供一配置于一軸周圍的軸承，該軸在一同軸線的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。軸承介于一隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的側(cè)表面與相對于該側(cè)表面有轉(zhuǎn)動(dòng)的另一表面之間。大體上呈圓環(huán)狀構(gòu)件的這種軸承具有一包含第一組沿軸向延伸的峰和谷的上起伏表面，和具有一包含第二組沿軸向延伸的峰和谷的下起伏表面。此外，大體為環(huán)形的構(gòu)件的頂部至底部的高度可調(diào)，軸承具有足夠的撓曲性，其高度可響應(yīng)于軸向作用力而改變。
本發(fā)明另一方面特點(diǎn)在于提供一配置于一軸周圍的軸承，該軸在一同軸線的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。軸承介于該轉(zhuǎn)軸的一外周面與該軸套的一內(nèi)周面之間，大體上是一環(huán)形構(gòu)件的該軸承具有一包含第一組沿徑向延伸的峰和谷的沿徑向向外的起伏表面，和具有一包含第二組沿徑向延伸的峰和谷的沿徑向向內(nèi)的起伏表面。另外，該軸承有足夠的撓曲性，其徑向?qū)挾瓤身憫?yīng)于徑向作用力而改變。
還有另一方面的特點(diǎn)在于提供一種可配置于一軸周圍的軸承，該軸在一同軸線的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，軸承介于一隨該軸一起旋轉(zhuǎn)的側(cè)表面與相對于該側(cè)表面有轉(zhuǎn)動(dòng)的另一表面之間，另外還介于該轉(zhuǎn)軸的一外周面與該軸套的另一內(nèi)表面之間。此外，由大體上是一環(huán)形件構(gòu)成的該軸承具有一包含第一組延伸的峰和谷的上起伏表面，和具有一包含第二組延伸的峰和谷的下起伏表面，至少上和下起伏表面中之一的方向位于一相對于大致為環(huán)形件的徑向平面有傾斜夾角的平面內(nèi)，再者，該軸承有足夠的撓曲性，其高度和徑向?qū)挾瓤身憫?yīng)于軸向與徑向作用力而改變。
還有其它方面的特點(diǎn)，軸承兩表面上的峰和谷的波勸起伏其相位彼此不同，再者，至少有一峰呈平臺(tái)狀以形成一軸承表面，該波峰可能呈一截頭金字塔形，軸承可以呈連續(xù)環(huán)狀或呈裂開的環(huán)狀，軸承可能使用于一閥桿與一閥殼之間。
因此，本發(fā)明包括以下目的(a)提供一種能自行調(diào)節(jié)以適應(yīng)徑向尺寸變化又能保持所需摩擦特性的軸承；(b)提供一種能自行調(diào)節(jié)以適應(yīng)軸向尺寸變化又能保持所需摩擦特性的軸承；(c)提供一種能自行調(diào)節(jié)以適應(yīng)徑向和軸向尺寸變化又能保持所需特性的軸承。
本發(fā)明的這些和那些方面的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)從以下的敘述中能清楚了解到，在以下的詳盡描述中將結(jié)合一些最佳實(shí)例并參閱附圖進(jìn)行敘述，但這些實(shí)施例并不能充分代表本發(fā)明權(quán)利要求的范圍，可以理解本發(fā)明也可應(yīng)用于其它實(shí)施例中。


圖1是一可能應(yīng)用于本發(fā)明實(shí)施例的閥的側(cè)向局部剖視圖；圖2是能自調(diào)以適應(yīng)軸向尺寸變化的一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的透視圖；圖3是圖2所示軸承的頂視圖；圖4是圖2所示軸承側(cè)向立視圖；圖5是能自調(diào)以適應(yīng)徑向尺寸變化的一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的頂視圖，是沿圖1中的5-5線剖取的截面圖；圖6是圖5所示軸承的透視圖；圖7是圖5所示軸承的一側(cè)向立視圖；圖8是能適應(yīng)徑向和軸向尺寸變化而自調(diào)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖9是圖8所示軸承的頂視圖；圖10是圖8所示軸承的一側(cè)向立視圖；圖11是圖1所示閥的局部細(xì)節(jié)剖視圖，圖中示出圖8所示軸承的一截面。
圖1是一用于出水咀的筒形閥10的截面圖，一具有圓柱形帶徑向凸肩和凹槽的閥干(或軸干)或軸形式的轉(zhuǎn)軸12設(shè)置在一圓柱形具有復(fù)合直徑的同軸軸套內(nèi)，該軸套呈閥套或殼體14的形式，軸干和殼體的公共軸線在圖1中以位號(hào)15表示。表示垂直方向的術(shù)語諸如“上”和“下”，和術(shù)語“軸向”都是指沿軸線15的相應(yīng)位置，在不同的實(shí)施例中軸線15不一定都在垂直位置，表示水平方向的術(shù)語和術(shù)語“徑向”都是指垂直于軸線15的相應(yīng)位置，雖然不一定都在水平位置上。
圖1還示出，軸干12的軸向位置部分受其位于中間部位的徑向環(huán)肩(或橫擋)16與套筒20的環(huán)形端18的相互阻擋的制約(套筒20固定于閥殼14上，固定方式未示出)，軸干12的軸向位置還受其徑向凸緣22內(nèi)端與閥殼14底部的徑向凹腔25的上頂24之間的相互阻擋的制約，兩者位于此處的干涉作用是以一軸向軸承26作為中介的，這將在以下進(jìn)行詳述。
軸干12和殼體14的配合尺寸留有一微小間隙(未示出)，從而軸干12在殼體14內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸干12在徑向上受設(shè)置的一O形圈28形式的環(huán)形密封圈和分別位于軸干的下部和上部環(huán)形槽32和34內(nèi)圍繞軸干設(shè)置的徑向軸承30的制約，O形圈28和徑向軸承30提供軸干12與殼體14之間主要的支承表面。
通過旋轉(zhuǎn)一連接于軸干12頂端的旋鈕(未示出)，使用者可使軸干12轉(zhuǎn)動(dòng)并使聯(lián)接于軸干12底部并受其驅(qū)動(dòng)的閥件36和38隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，閥件36和38是與靜止不動(dòng)的閥件40配合工作以控制通過閥10的液流量，但這部分內(nèi)容與本發(fā)明無關(guān)。
圖2，3和4中描述一種能適應(yīng)軸向尺寸變化的軸向自調(diào)軸承26，它是一具有由一組軸向延伸的峰44和谷46組成的上起伏表面42和具有由一組軸向延伸的峰50和谷52組成的下起伏表面48的大致為環(huán)形的構(gòu)件。上起伏表面42和下起伏表面48的“波形”相互間不同相。雖然在圖2，3和4中所示的是一封閉環(huán)，但軸向軸承26可以是分裂環(huán)，特別是軸承在徑向上受限制情況下，由于裝配或其他原因使用分裂環(huán)較為合適。
每個(gè)由壁56，58，60和62限定的上峰頂44可以是一平臺(tái)54(但也不是必需如此)，各壁相互間傾斜在平臺(tái)54處交會(huì)。每個(gè)下峰頂50呈一平臺(tái)64形式(但也不是必需如此)，它由壁66，68，70，和72所限定，這些壁相互間傾斜在平臺(tái)64處交會(huì)，平臺(tái)54和64可以是平的或圓拱形，不論是哪種情況，宏觀上接近于一矩形基底的截頭金字塔形。
各波谷46，52分別由相鄰的斜壁56，58和66，68構(gòu)成。
峰和谷的數(shù)量、其高度和深度、壁的斜角、平臺(tái)的表面積以及其他特征可與圖2，3和4所示實(shí)施例中的不同，它們?nèi)Q于軸承的大小、所用材料、需要的剛度及其它因素。
軸向軸承26圍繞軸干12配置，它安裝在(a)殼體凹腔25的上頂24與(b)軸干12的凸緣22和運(yùn)動(dòng)閥件36的頂緣76兩者之間的間隙74內(nèi)，間隙74的高度對每個(gè)閥會(huì)有所不同，這是由閥部件尺寸的變化所造成的。軸向軸承26由于采用起伏形設(shè)計(jì)和選用彈性材料，其高度是可變的，它由間隙74的高度而定，軸向軸承26在軸干12上作用一軸向彈性力從而使軸干12保持穩(wěn)定并減少晃動(dòng)。
閥10工作時(shí)軸向軸承26和可動(dòng)閥件38隨軸干12一起轉(zhuǎn)動(dòng)，于是軸向軸承26的上表面42沿殼體凹腔25的上頂24滑動(dòng)。
軸干12所需的穩(wěn)定度和摩擦力可通過適當(dāng)選擇軸向軸承26的高度、材料和形狀而達(dá)到，平臺(tái)50的面積是摩擦特性的重要確定因素。
一用于能適應(yīng)徑向尺寸變化的自調(diào)徑向軸承30如圖6，7和8中所示，這是一不封閉的大致為圓形的構(gòu)件，它的兩端80和82之間有一間隙78，它的一徑向外表面84由一組沿徑向延伸的峰86和谷88而形成起伏形，它的一徑向內(nèi)表面90由一組沿徑向延伸的峰92和谷94而形成起伏形，起伏的外表面84和內(nèi)表面90的“波形”相位彼此不同。
每一外表面上的峰86可呈現(xiàn)一平臺(tái)96的形狀(但也不是必需如此)，它由壁98，100，102和104所限定，這些相互間呈傾斜的壁在平臺(tái)96處交會(huì)。每一內(nèi)表面上的峰92可為一平臺(tái)106的形狀(但也不是必需如此)，它由壁108，110，112和114所限定，這些相互間呈傾斜的壁在平臺(tái)106處交會(huì)。在所有這種情況下，所形成的平臺(tái)形狀大致為一矩形基底的截頭金字塔形，平臺(tái)可為平坦形或倒沿外周面和/或沿徑向倒圓。
每個(gè)谷88，94是分別由相鄰的壁98，100和108，110構(gòu)成。
峰和谷的數(shù)目、它們的高度和深度，傾斜壁的斜角、平臺(tái)表面積和其他一些特征可與圖5，6和7所示的實(shí)施例不同，這取決于軸承的大小，所用材料，所需的剛度及其他因素，徑向軸承30可以不是如圖所示呈分裂環(huán)形式而為一封閉環(huán)，一封閉環(huán)與一分裂環(huán)相比可能剛度較好。
徑向軸承30位于軸干12的上部凹槽34內(nèi)圍繞軸干12設(shè)置，其尺寸大小的設(shè)定應(yīng)能使其徑向外表面84伸出上凹槽34的外面而填滿軸干12與殼體14之間的間隙(未示出)，并與殼體14的內(nèi)壁相接觸，間隙(未示出)的寬度因各具體閥而異，這是由于閥零件尺寸的變化而引起的。由于軸向軸承30的這種起伏式設(shè)計(jì)和選用彈性材料制成，其徑向?qū)挾瓤勺儯奢S干12與殼體14之間的間隙寬度(未示出)所確定。在軸干12與殼體14之間受壓縮的徑向軸承30在軸干12上作用一徑向彈性力從而其軸干穩(wěn)定并使其晃動(dòng)減小。
徑向軸承30并不一定要由轉(zhuǎn)軸上的凹槽來限位，它也可由一閥套內(nèi)的凹槽來限位。
閥10工作時(shí)，徑向軸承30隨軸干12一起轉(zhuǎn)動(dòng)，于是徑向軸承30的外表面84沿殼體14的內(nèi)表面滑動(dòng)。
軸干12所需的穩(wěn)定度和所需的摩擦力量值可通過適當(dāng)選擇徑向軸承30的徑向?qū)挾?、材料及其形狀而?shí)現(xiàn)，平臺(tái)96的面積是一重要確定因素。
圖8-10示出一能適應(yīng)軸向和徑向尺寸變化而自行調(diào)節(jié)的軸承116，它大致為一環(huán)形件，它具有一由一組峰120和谷122組成的上起伏表面118和具有一由一組峰126和谷128組成的下起伏表面124，表面118和124大體上與一相對于大致為圓形件的徑向平面傾斜一角度的平面對齊，該徑向平面是垂直于圓形件的軸線15。在圖8-10中，表面118和124所在平面均與徑向平面成45°角，雖然其它角度也是可以采用的。上起伏表面118和下起伏表面124的“波形”相位彼此不同。在圖8-10中所示的軸承116雖然呈一封閉環(huán)形，但也可為一分裂環(huán)。
每個(gè)上部峰120可由壁132和134限定呈一平臺(tái)130的形狀，但也不一定非如此，這些壁相互傾斜在平臺(tái)130處交會(huì)。每個(gè)下部峰126可由壁138和140限定呈一平臺(tái)136的形狀，但也不一定非如此，這些壁相互傾斜在平臺(tái)136處相交會(huì)。平臺(tái)130和136可以是平坦形或圓拱形，另外兩個(gè)分別支持平臺(tái)130，136的壁142，144亦可相互傾斜這樣形成的形狀接近于一矩形基底的截頭金字塔形。
每個(gè)谷122，128分別由相鄰的斜壁132，134和138，140構(gòu)成。
峰和谷的數(shù)目、其高度和深度、傾斜壁的斜角、平臺(tái)的表面積以及其他特征可與圖8，9和10中所示實(shí)施例有所不同，這取決于軸承的大小、所用材料、需要的剛度和其他因素。
圖11示出軸承116位于圖1所示閥的間隙74中的情況，軸承沿徑向和側(cè)向兩個(gè)方向都可撓曲和具有彈性。
軸承26，30和116可由富有彈性的平滑材料制成，當(dāng)在如圖1所示管道閥中使用時(shí)，采用乙酰、乙酰共聚物和特富隆(teflon)充填的乙酰材料制作是很有利的，其它一些材料，包括尼龍和玻璃纖維增強(qiáng)塑料(但不限于這些材料)亦可在這種或其它應(yīng)用情況下使用。
本發(fā)明的一個(gè)重要特征在于可提供一種能自調(diào)以適應(yīng)軸向尺寸變化的軸承；一種能自調(diào)以適應(yīng)徑向尺寸變化的軸承；和一種能自調(diào)以適應(yīng)軸向和徑向兩者尺寸均變化的軸承，由此在摩擦力保持在一所需范圍內(nèi)的同時(shí)能使軸的晃動(dòng)減小。
以上對一些最佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，對熟悉本專業(yè)領(lǐng)域的人而言都能理解，其他有關(guān)的實(shí)施例也是屬于本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，例如示出的本發(fā)明被應(yīng)用于一管道閥，它也可在其它閥類和非閥類牽涉到一軸在一軸套中旋轉(zhuǎn)的各種場合中使用，同樣，所提到的一些具體材料并非意味著只能采用這些材料，對所描述實(shí)施例作出這樣或那樣的改變都應(yīng)理解為被包含在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一軸承圍繞一在同軸的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸配置，軸承介于一與軸一起旋轉(zhuǎn)的側(cè)表面和相對于該側(cè)表面有相對轉(zhuǎn)的另一表面之間，由一大致呈環(huán)形件組成的軸承包含有具有第一組沿軸向延伸的峰和谷的上起伏表面；具有第二組沿軸向延伸的峰和谷的下起伏表面；大致呈環(huán)形的構(gòu)件從頂部至底部的高度可調(diào)；其特征在于軸承具有足夠的撓曲性，其高度可響應(yīng)于軸向作用力而改變。
2.按權(quán)利要求1的軸承，其特征在于具有第一和第二組峰和谷的兩起伏表面，彼此不同相。
3.按權(quán)利要求1的軸承，其特征在于軸承是用來在一約束閥干軸向運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上作用一軸向彈性力。
4.按權(quán)利要求1的軸承，其特征在于至少有一峰是一構(gòu)成軸承表面的平臺(tái)(凸臺(tái))。
5.按權(quán)利要求4的軸承，其特征在于至少有一上述峰呈截頭金字塔形。
6.按權(quán)利要求1的軸承，其特征在于大致呈環(huán)形的件是一連續(xù)(或封閉)環(huán)。
7.按權(quán)利要求1的軸承，其特征在于大致呈環(huán)形的件是一分裂環(huán)。
8.一軸承圍繞一在同軸的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸配置，軸承介于所述軸的一外周面與所述軸套的一內(nèi)周面之間，由一大致呈環(huán)形件構(gòu)成的所述軸承包含有具有第一組沿徑向延伸的峰和谷的沿徑向向外的起伏表面；具有第二組沿徑向延伸的峰和谷的沿徑向向內(nèi)的起伏表面；和其特征在于軸承具有足夠的撓曲性，其徑向?qū)挾瓤身憫?yīng)于徑向作用力而改變。
9.按權(quán)利要求8的軸承，其特征在于具有第一和第二組峰和谷的兩起伏表面彼此不同相。
10.按權(quán)利要求8的軸承，其特征在于軸承是應(yīng)用于一閥桿與一閥殼之間。
11.按權(quán)利要求8的軸承，其特征在于至少一個(gè)峰是構(gòu)成軸承表面的一個(gè)平臺(tái)。
12.按權(quán)利要求11的軸承，其特征在于至少上述一個(gè)峰呈截頭金字塔形。
13.按權(quán)利要求8的軸承，其特征在于大致為圓環(huán)形的件是一連續(xù)環(huán)。
14.按權(quán)利要求8的軸承，其特征在于大致為圓環(huán)形的件是一分裂環(huán)。
15.一軸承圍繞一在同軸的軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸配置，軸承介于隨軸旋轉(zhuǎn)的一側(cè)表面與相對于所述側(cè)向表面有相對轉(zhuǎn)動(dòng)的另一表面之間，它還介于所述軸的一外周面與所述軸套的一內(nèi)周面之間，所述軸承由一大致為環(huán)形的件構(gòu)成，它包含有—具有第一組延伸的峰和谷的上起伏表面；和—具有第二組延伸的峰和谷的下起伏表面；其特征在于至少上和下起伏表面之一的方向大致在一相對于大致環(huán)形件的徑向平面有斜角的平面內(nèi)；特征還在于軸承具有足夠撓曲性，其高度和徑向?qū)挾饶茼憫?yīng)于軸向和徑向作用力而變化。
16.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于具有第一組和第二組峰和谷的起伏表面彼此間不同相。
17.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于軸承是用于在一閥干與一閥殼體之間。
18.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于至少有一峰是一構(gòu)成軸承表面的平臺(tái)。
19.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于至少上述的一個(gè)峰呈截頭金字塔形。
20.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于大致呈圓環(huán)形的件是一連續(xù)環(huán)。
21.按權(quán)利要求15的軸承，其特征在于大致呈圓環(huán)形的件是一分裂環(huán)。
全文摘要
一圍繞在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸(12)配置的彈性環(huán)狀軸承，它可相對于軸套自行調(diào)節(jié)以使軸(12)穩(wěn)定。該軸承具有由一系列的峰(86)和谷(88)構(gòu)成的兩相對設(shè)置的起伏表面從而使軸承具有彈性，所述兩相對的設(shè)置的起伏表面沿徑向、軸向或斜向延伸以提供徑向或軸向上的穩(wěn)定性或徑向、軸向兩個(gè)方向上的穩(wěn)定性。峰可具有平臺(tái)(96)的形狀或類似一截頭金字塔形。
文檔編號(hào)F16K41/00GK1136344SQ95190973
公開日1996年11月20日 申請日期1995年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月2日
發(fā)明者道格拉斯·J·布勞威爾 申請人:科勒公司