專利名稱：用于滾柱軸承的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求對2004年7月6日提交的，名稱為“抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置(ANTIROTATIONAL LOCKING DEVICE)”，序列號為60/585,783的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用并入在此文中。
背景技術(shù)：
對向安裝的單列錐形滾柱軸承廣泛應(yīng)用于使一個機械零件能夠相對于另一個機械零件轉(zhuǎn)動的機械領(lǐng)域。舉例而言，在許多機動車輛中，從動輪所連接到的輪轂圍繞固定軸(主軸)旋轉(zhuǎn)，每個輪轂位于兩個對向安裝的單列錐形滾柱軸承上，從而使軸承將軸向(縱向)載荷以及徑向載荷沿著相反的兩個軸向方向傳遞載荷。同樣地，軸在殼體中轉(zhuǎn)動于對向安裝的錐形滾柱軸承上。雖然對于每種安裝，期望采用干涉配合安裝兩個軸承的座圈以便提供最大限度的穩(wěn)定性，然而經(jīng)常地，至少一個座圈采用松配合安裝從而使它可以軸向移動以調(diào)節(jié)軸承的定位。有時候，該座圈是其中一個軸承的外座圈(杯)，特別是對于支撐汽車差速器的運載工具的軸承更是如此。一旦實現(xiàn)了軸承的正確定位，采用松配合的軸承座圈應(yīng)該至少在固定的軸向位置中得到緊固從而保持住所述定位。
然而，在當前的設(shè)計中，采用松配合的座圈仍然可以旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動，這導(dǎo)致座圈及其配合零件(例如殼體)的磨損和過早地出現(xiàn)故障。另外，當前設(shè)計的安裝較為耗時。


在作為本說明書一部分的附圖中圖1是一種軸承裝配的剖視圖，該軸承裝配設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建并實施本發(fā)明的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置；圖2以透視圖形式示出軸承外座圈，其設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建并實施本發(fā)明的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置；圖3是連接到軸承外座圈、定位螺釘和殼體的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置的透視圖；圖4是與殼體嚙合的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置的透視圖；圖5是與鎖定環(huán)嚙合的定位螺釘?shù)钠室晥D；和圖6是能夠嚙合和旋轉(zhuǎn)抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置及其所連接的外座圈的調(diào)節(jié)工具的透視圖。
貫穿附圖的多個圖，相應(yīng)的附圖標號指示對應(yīng)的部件。
具體實施例方式
以下詳細說明書通過示例描述了本發(fā)明，而并非意在限制。本說明書使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠清楚地構(gòu)造和使用本發(fā)明，描述本發(fā)明的多種實施例、改造、變化、可選方案和使用，包括目前被認為是執(zhí)行本發(fā)明的最好模式。
現(xiàn)在參照附圖，圖1描述了軸承組件A，其包括殼體2、與殼體2連接并安裝到軸6上的單列錐形滾柱軸承4、和連接到軸承4的外座圈24也就是杯的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8。雖然未被顯示，在直接配置中，類似于軸承組件A的第二軸承組件B與軸承組件A對向地安裝到軸6上。這樣，軸承組件A和B圍繞軸線X軸向限制軸6，同時又使軸6自由旋轉(zhuǎn)。另外，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8通過防止外座圈24從它的初始軸向安裝位置逐漸后退或松脫，來防止軸承定位(setting)的失敗，這將在下文中做進一步詳細描述。
在優(yōu)選實施例中，殼體2是拼合式殼體(圖3-4)，其包括頂半部基架10和底半部基架12，可以通過將有帽螺釘14經(jīng)孔16插入而將它們緊固。沿著軸線X，殼體2具有形式為半鉆孔20的軸承座18，半鉆孔20通向殼體2的內(nèi)部。每個半鉆孔20包含內(nèi)螺紋22，其直徑一致。換句話說，軸承座18是帶螺紋的。每個螺紋22的牙頂被截去，但是其根部呈V形。外座圈24配合進入軸承座18。
當然，軸承座18的螺紋22在外座圈24安裝于軸承座18之前被切削。為了在軸承座18中形成螺紋22，采用有帽螺釘14將頂半部10緊固于底半部12。然后，直徑對應(yīng)于螺紋22上的被截牙頂直徑的鉆孔工具穿過其中將要形成軸承座18的鉆孔20。接下來，螺紋22被切削。
軸承4(圖1)包括形式為杯24的外座圈、位于杯24中的形式為錐26的內(nèi)座圈、以及在杯24和錐26之間排成列的形式為錐形滾柱28的滾動體。軸承4還包括在錐形滾柱28的列中的隔圈30，以便保持滾柱28之間的正確間距。軸承4的軸線與軸線X重合。
軸承杯24具有錐形的滾道32，其顯示為向內(nèi)朝向軸線X；和承載面34，其處于滾道32的小端部處。承載面34垂直于軸線X。沿著杯朝向向外的表面，也就是其OD，杯24具有螺紋36和在螺紋36之外的光滑圓柱形表面38。螺紋36占據(jù)杯24長度的33％和50％之間，并從承載面34朝向杯24的另一端延伸。因此，它在錐形滾道32的小端部處圍繞杯24。在螺紋36將要嚙合螺紋22的情況下，螺紋36的螺距和直徑對應(yīng)軸承座18的螺紋22的螺距和直徑，雖然可具有微小的空隙。實際上，螺紋22和螺紋36的中徑(pitch diameter)之間的差異應(yīng)該處于0.0030英寸和0.0190英寸之間的范圍內(nèi)。圓柱形表面38的直徑超過杯24上的外螺紋36的較小或最小的直徑，并小于位于螺紋22的被截牙頂處的軸承座18上的內(nèi)螺紋22的直徑。圓柱形表面38的直徑和螺紋22的被截牙頂?shù)闹睆街g的差異應(yīng)該處于0.0005英寸和0.0030英寸之間的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，杯24由鋼制成，該鋼沿著杯24的滾道32感應(yīng)硬化，但其它處不進行這種處理。可替換地，杯24可以由表面滲碳鋼(case carburized steel)制成，而對螺紋36進行硬車削。
錐26位于軸承4的杯24內(nèi)，并具有錐形滾道40，其顯示為向外遠離軸線X并朝向杯滾道32。錐26在其滾道40的大端部處具有止推肋42和在止推肋42一端處具有垂直于軸線X的承載面44。
軸承4的錐形滾柱28呈單列位于杯24和錐26的滾道32和40之間。它們沿著它們的錐形側(cè)面接觸滾道32和40，同時它們的大端面承受錐26的止推肋42的擠壓。滾柱28在頂點上，意味著它們的錐形側(cè)面位于其中的錐形套所具有的頂點位于沿著軸線X處于公共點處。對應(yīng)滾道32和40的錐形套的頂點位于同一點處。
軸承4的錐26優(yōu)選采用干涉配合套在軸6上。其承載面44承受軸肩46的擠壓。隔圈30圍繞錐26的滾道40固定滾柱28，從而使錐26和滾柱28被安裝為公知為錐組件的單元。軸承4的杯24擰入軸承座18，它的外螺紋36嚙合軸承座18的內(nèi)螺紋22。
在安裝軸承4前，它與抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8(圖1-5)配合，該裝置可采用片金屬沖壓而形成?？剐D(zhuǎn)鎖定裝置8是環(huán)形環(huán)50，其具有從杯24的承載面34向外延伸的連續(xù)外緣52和有槽口的內(nèi)緣54。通過將環(huán)50焊接到杯24的承載面34，將抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8連接到軸承4。這樣，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8與杯24保持在一起，并且被配置用來被調(diào)節(jié)工具58嚙合。與采用銷釘來給將抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8緊固于杯24的設(shè)計相比，將抗旋轉(zhuǎn)裝置8焊接到杯24提供了優(yōu)于這種設(shè)計的增加的保持力。
當安裝軸承4時，隨著諸如任意類型的錐尖或針尖型定位螺釘70之類的緊固件推進而穿過殼體2的頂半部基架10的螺紋孔72，直到定位螺釘70的尖端凹陷或穿過抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8的外緣52為止，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8對抗殼體2中的旋轉(zhuǎn)從而得到緊固，其中任意類型的錐尖或針尖型定位螺釘70包括槽形的、十字的、正方形的、六角形的凹頭或任意其它類型的頭。定位螺釘70與殼體并且與焊接到杯24的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8的嚙合，將杯24、抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8、螺釘70和殼體2連接在一起，從而防止杯24在殼體2中轉(zhuǎn)動/旋轉(zhuǎn)/回旋。定位螺釘70可以在任意點處嚙合外緣52，因此，定位螺釘70與連續(xù)外緣52的協(xié)同使用為杯24提供無限制的旋轉(zhuǎn)定位。外緣52的寬度是基于軸承組件A和B中任何起作用的部件的軸向公差迭加，因此外緣52總是足以用來使定位螺釘70嚙合外緣52。
在可替換的實施例中，頂半部基架10不具有用于推進定位螺釘70的螺紋孔72。確切地說，定位螺釘70是自攻螺釘，其被鉆進穿過殼體2的頂半部基架10的無螺紋的孔，直到它嚙合抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8的外緣52為止。
內(nèi)緣54具有槽口56，其以相等的圓周間距布置，并且超出杯24的承載面34而暴露，所有的槽口56均提供如下結(jié)構(gòu)，即，可以被調(diào)節(jié)工具58嚙合來旋轉(zhuǎn)杯24。當用來將工具58連接到杯24從而調(diào)節(jié)軸承4沿著軸線X的軸向位置時，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8還發(fā)揮了如下同等重要的功能，即，它一旦旋轉(zhuǎn)到軸承座18中的正確的軸承定位，就使杯24緊固而防止其旋轉(zhuǎn)、逐漸退后或松脫。另外，這還可防止杯24和殼體2的帶螺紋區(qū)域和不帶螺紋區(qū)域中的軸承4外徑和殼體2內(nèi)徑之間的磨損。
工具58(圖6)采用盤60的形式，盤60沿著其外周具有凸起62，在其中心處具有驅(qū)動插口64。它被配置為套在抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8上，或裝配于抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8，并將凸起62容納于槽口56中，從而使盤60和抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8被嚙合并將一致地旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)可以通過在驅(qū)動插口64處嚙合該工具的扳手而實現(xiàn)。實際上，工具58在軸承組件A和B的各杯24上與抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8嚙合，并且杯24隨著工具58旋轉(zhuǎn)以使軸承4正確定位。如果需要的話，工具58還包含在其外表面68上的增量標記(incrementalmark)66，其可以幫助提供適當?shù)慕切D(zhuǎn)從而獲得正確的軸承調(diào)節(jié)。
錐26和它的滾柱28，即錐組件，需要在殼體2被裝配到杯24之前安裝套在軸6上。一旦錐26被裝配于軸6上，杯24圍繞滾柱28裝配，其中滾柱28圍繞錐26定位。換句話說，軸承4圍繞軸6而安裝。由于軸承4被裝配到軸6，殼體頂半部10被緊固于底半部12，從而使軸承4落進半鉆孔20。杯24可能需要沿順時針或逆時針的輕微轉(zhuǎn)動來確保其上的螺紋36嚙合半鉆孔20的螺紋22，其中杯24位于半鉆孔20中。可以使用夾具將杯24固定于適當位置，從而確保軸承4在下降進入殼體2的底半部12時與軸6保持在一起。這樣，杯24中的螺紋36嚙合底半部12的螺紋22。頂半部基架10和底半部基架12采用有帽螺釘14緊固。這樣就完成了軸承座18，并且這些軸承座18圍繞軸承4。
隨即，對軸承4進行調(diào)節(jié)。為此，通過利用調(diào)節(jié)工具58旋轉(zhuǎn)軸承4，杯24在軸承座18中推進或退回，直到達到正確的軸承定位為止。對軸承4的定位通過軸承組件A的有效中心和軸承組件B的有效中心之間的間距進行控制。軸承組件的有效中心通過畫出從滾道40的中心到軸線X的一條垂直線而確定。軸線X上的這一點是軸承組件的有效中心。軸承組件A和B的有效中心之間的距離稱為有效寬展(effective spread)。
每個杯24的圓柱形表面38和含有杯24的軸承座18的螺紋22的被截牙頂之間的配合，比杯24中的螺紋36和軸承座18的螺紋22之間的配合更緊。更具體地說，內(nèi)螺紋22的被截牙頂和杯24的圓柱形表面38之間的空隙小于軸承座18的內(nèi)螺紋22和杯24上的外螺紋36的中徑(前者大于后者)之間的差。這種裝配使得徑向載荷和傾斜載荷從軸承4通過杯24上的圓柱形表面38傳遞到殼體2。另一方面，軸向或縱向的載荷通過軸承座18和杯24上的嚙合螺紋22和36而在軸承4和殼體2之間傳遞。中徑之間以及圓柱形表面38和螺紋22的牙頂之間在配合方面的差應(yīng)該處于0和0.0185英寸之間的范圍內(nèi)。
其它變化也是可行的。例如，每個軸承座18的內(nèi)螺紋22不需要延伸至軸承座18的整個長度，但是可以替代地逐漸導(dǎo)至光滑的圓柱形表面。該表面將處于與軸承座18一起定位的杯24的圓柱形表面38的相對處。軸承座18中的螺紋22和杯24上的螺紋36實際上是螺旋線，并且可以采用其它形式的螺旋線，例如滾珠螺絲。另外，帶有傾斜滾道的其它軸承-例如，角接觸球軸承-可以替代錐形滾柱軸承4。在這種情況下，所替代的軸承的外座圈將具有螺紋36和圓柱形表面38。
在其它實施例中，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置8可以采取多種配置中的任何一種。此外，它可以通過多種方法在多個位置處連接到杯24，所述多種方法包括粘結(jié)劑、螺釘、銷釘?shù)鹊?，所述多個位置包括承載面34、正面或者圓柱形表面38。
在其它實施例中，殼體可以采用一件式殼體的形式來實施。另外，抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置可以在差速器中在直接安裝或間接安裝中被用在小齒輪軸上或任何其它使用帶螺紋的杯的軸上。
在不背離本發(fā)明的范圍的前提下可以對上述結(jié)構(gòu)進行改變，本說明書旨在通過舉例說明方式對以上說明書中所包含的和附圖中所示出的內(nèi)容進行解釋，而并非意在限制。
權(quán)利要求
1.一種用于滾柱軸承組件的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，包括環(huán)形環(huán)，其連接到所述滾柱軸承組件的外座圈；外緣，其從所述環(huán)形環(huán)延伸；內(nèi)緣，其從所述環(huán)形環(huán)延伸，所述內(nèi)緣能夠被用于調(diào)節(jié)所述滾柱軸承組件的殼體內(nèi)的軸承定位的工具嚙合；和緊固件，其能夠嚙合所述外緣，以便將所述軸承組件緊固于所希望的軸承定位處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述外座圈具有嚙合所述殼體的帶螺紋的座的螺紋表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述外座圈的螺紋表面占據(jù)所述外座圈的外表面的長度的大約33％至大約50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述緊固件包括定位螺釘，其被推進并穿過所述殼體的螺紋孔，直到所述定位螺釘嚙合所述外緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述緊固件包括自攻螺釘，其被鉆進并穿過所述殼體的無螺紋的孔，直到所述自攻螺釘嚙合所述外緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述工具包括盤，該盤具有嚙合所述內(nèi)緣的槽口的凸起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述工具進一步包括增量標記，其為實現(xiàn)對所述軸承組件的所希望的軸承定位提供視覺幫助。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述滾柱軸承組件進一步包括外座圈，其具有能夠與帶螺紋的殼體嚙合的螺紋外表面；內(nèi)座圈，其位于所述外座圈內(nèi)，所述內(nèi)座圈能夠與軸嚙合；和滾動體，其布置于所述外座圈和所述內(nèi)座圈之間。
9.一種抗旋轉(zhuǎn)滾柱軸承組件，包括外座圈，其具有能夠與帶螺紋的殼體嚙合的螺紋外表面；內(nèi)座圈，其位于所述外座圈內(nèi)，所述內(nèi)座圈能夠與軸嚙合；滾動體，其布置于所述外座圈和所述內(nèi)座圈之間；抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其連接到所述外座圈，所述鎖定裝置能夠被用于調(diào)節(jié)所述帶螺紋的殼體內(nèi)的所述滾柱軸承組件的軸承定位的工具嚙合；和緊固件，其能夠嚙合所述抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，以便將所述軸承組件緊固于所希望的軸承定位處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗旋轉(zhuǎn)滾柱軸承組件，其中所述抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置包括環(huán)形環(huán)，其連接到所述外座圈；外緣，其從所述環(huán)形環(huán)延伸；和內(nèi)緣，其從所述環(huán)形環(huán)延伸，所述內(nèi)緣具有槽口，所述槽口能夠被用于調(diào)節(jié)所述帶螺紋的殼體內(nèi)的所述滾柱軸承組件的軸承定位的工具嚙合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述緊固件包括定位螺釘，其被推進并穿過所述帶螺紋的殼體的螺紋孔，直到所述定位螺釘嚙合所述外緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述緊固件包括自攻螺釘，其被鉆進并穿過所述帶螺紋的殼體的無螺紋的孔，直到所述自攻螺釘嚙合所述外緣。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其中所述外座圈的螺紋表面占據(jù)所述外座圈的外表面的長度的大約33％至大約50％。
14.一種將殼體內(nèi)的軸承組件緊固于所希望的軸承定位處的方法，所述軸承組件具有外座圈，其帶有螺紋外表面；內(nèi)座圈，其位于所述外座圈內(nèi)；滾動體，其布置于所述外座圈和所述內(nèi)座圈之間；和抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，其連接到所述外座圈，所述方法包括步驟將所述外座圈的螺紋外表面與所述殼體的螺紋表面嚙合；將所述抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置與一工具嚙合；旋轉(zhuǎn)所述工具和所嚙合的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置，以推進或退回所述殼體內(nèi)的軸承組件，直到所述軸承組件到達所希望的軸承定位；以及使用緊固件將所述軸承組件緊固于所希望的軸承定位處。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中緊固所述軸承組件的步驟進一步包括步驟將定位螺釘推進并穿過殼體的螺紋孔，直到所述定位螺釘嚙合所述外緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中緊固所述軸承組件的步驟進一步包括步驟將自攻螺釘推進并穿過殼體的不帶螺紋的孔，直到所述自攻螺釘嚙合所述外緣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于滾柱軸承組件(A)的抗旋轉(zhuǎn)鎖定裝置(8)，該裝置具有環(huán)形環(huán)(50)，其連接到所述滾柱軸承組件(A)的外座圈(24)；外緣(52)，其從所述環(huán)形環(huán)(50)延伸；內(nèi)緣(54)，其從所述環(huán)形環(huán)(50)延伸，所述內(nèi)緣能夠被用于調(diào)節(jié)殼體(2)內(nèi)的滾柱軸承組件(A)的軸承定位的工具(58)嚙合；和緊固件(70)，其能夠嚙合所述外緣(52)，以便將所述滾柱軸承組件(A)緊固于所希望的軸承定位處。
文檔編號F16C35/067GK101014786SQ200580022787
公開日2007年8月8日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者格倫·R·法爾尼, 格里高利·C·彼得羅夫斯基 申請人:迪姆肯公司