专利名称：一种组装球轴承组合件的方法
技术领域：
本发明一般地涉及组装球轴承组合件的方法，特别是涉及通过“冲压”或“卡入”轴承滚珠将单体式球轴承保持架装到球轴承组件中的方法。
球轴承保持架的一种通用型式包括以焊接、铆接或机械锁定方式连接在一起的两片。这两片式球轴承保持架需要在轴承滚珠安置在轴承环之间后从球轴承两侧插入保持架的两片。由于电弧可能要穿过轴承滚珠，使其焊接困难，又由于需要插入许多小铆钉，使得铆接也很困难。而对于有缺陷的轴承组件的检验与报废则增大了附加成本。
两片式球轴承保持架带来的另外问题是由其对空间的要求而产生的。这种球轴承保持架需要在滚珠之间有足够的周向间距，以便对其两片实行焊接、铆接或机械锁定。结果是只能插入较小的滚珠，从而降低了轴承组件的承载能力。在使用多排滚珠时，还必须保持各排之间的间隔以便给球轴承保持架提供空间，这就增加了轴承组件的轴向长度。
另外一种型式的球轴承保持架包括具有初始波浪形状的片状金属环，它有以U形连接部间隔开的开口的球窝。在将其插入轴承环并使滚珠位于各球窝中之后，缩短其U形连接部，使连接部的两侧延展并与滚珠的形状一致。然而，在滚珠上直接形成球轴承保持架往往不是过分夹紧滚珠就是对滚珠的保持力不足。
球轴承保持架还可以采用单体式的设计，它具有弹性的指状物或唇部，当滚珠进入球窝中时它们包住滚珠而形成一种简单的压入组件。这种单体式球轴承保持架难以形成有足够的保持住滚珠的接触面的金属架，而具有相似的单体式压入设计的模压的聚合物球轴承保持架则可以提供较好的包绕性及与滚珠的适应性。可是，这种聚合物球轴承保持架只能限于较低温度与低强度使用。
本发明的目的是提供一种组装上述类型的球轴承组合件的方法根据本发明，提供了一种组装球轴承组件的方法，其特征在于，它包括如下步骤形成初始形状的单体式金属球轴承保持架，它具有球窝和在球窝之间的桥部，且使至少一个桥部具有规定的弦长；将滚珠置于轴承内、外环之间的环道中，使各滚珠以小于上述规定弦长的平均节距间隔地分布；以及将球轴承保持架插入上述环道中，使得滚珠的周向运动导致球轴承保持架的各桥形部在相邻滚珠之间通过而使滚珠依次地进入球窝。
从结合各附图的后面的详细说明中将可看清上述的与其它方面的特点。
图1是表示模具与部分地形成本发明单体球轴承保持架的一部分的剖视图；图2是表示部分地形成的本发明单体球轴承保持架的另外的桥部的剖视图。
图3是沿图1中3-3线的剖视图，表示模具和部分形成的单体式球轴承保持架的一部分；图4是表示模具和完全成形的本发明单体球轴承保持架的一部分的剖视图；图5是类似于图4的剖视图，表示模具相对于完全成形的单体球轴承保持架的后续位置；图6表示完全形成的本发明单体球轴承保持架；图7是表示部分组装的球轴承组件和插入球轴承保持架的模具的局剖立面图；图8是表示部分组装的球轴承组件和图7中模具的局剖侧视图；图9是表示部分组装的球轴承组件的后续位置和图7中模具各部的立面图；图10是表示部分组装的球轴承组件的后续位置和图8中模具的立面图；图11是与图7类似的立面图，表示本发明球轴承组件的后续位置和模具的立面图。
在图中的本发明各实施例中的相似元件给出相同的标号。
现在参照附图，图1示出了本发明的部分地成形的单体球轴承保持架10和模具，该模具包括可以最终完成单体球轴承保持架的可动砧12。
为了部分地形成球轴承保持架10，首先使用已知的任何成形方法形成一个金属平板圆环。例如，可以从宽的平板带材上挤压或冲裁出像“垫圈”一样的平板环。或者，可以把边缘卷绕的(“硬化工艺”)的金属窄带加工成分割的环而形成平板环。分割环的端部可以通过将对接、锯齿切口或搭接部分进行焊接或其它工艺连接，并精压成均匀厚度，修整尺寸后而使之成为均匀一致的部分。
再使平板薄环变形而形成有初始球窝14和在相邻初始球窝14之间的桥部16的部分地形成的球轴承保持架10。可以使用通常的多级模具或其它装置逐次地把薄环加工成波浪形，同时使环的总体直径减小，在其后的模压阶段逐次形成初始球窝14和桥部16。最好使初始球窝14具有与滚珠相适应的球形的凹形底面18；然而使用其它形状的凹形也可以取得同样的效果。
初始凹窝部14的侧壁20与22不是球形凹面，这样有利于使用通常的多级模。桥部16，如图1中所示，可以包括两平直部24与26，它们成为帐篷或山峰形状，也可以具有如图2中所示的拱形的圆弧部28。平直部24与26或圆弧部28从侧壁20与22向上延伸而如在后面所述地为形成最终球轴承保持架的所需要的桥部形状提供足够的材料。
可动砧12被置于初始球窝14中。最好由可动砧12的圆形表面30确定一个直径略大于滚珠的球形带，以作最终的球轴承保持架之用，从而保证滚珠可以自由转动。圆形表面30安装在砧柄32上，砧柄可以为圆柱形。如图3中所示，可动砧12包括相对于圆形表面30的球形突出部35凹下的凹入的侧部34，以提供一个整体棒棒糖式的(“lollipop”)形状。如图中所示，凹入侧部34可以是平的，也可以是圆柱形弯曲的，以便与球轴承保持架的孔和外径取得一致。
如图4中所示，用适当的模具压平桥部16(图1与图2)使之成为平直的桥38，并使侧壁20与22(图1和图2)形成弯曲的上壁40包绕在圆形部30上，而形成正式的球轴承保持架36。桥的端部42与44延展抵在砧柄32上而成为限定平直桥38长度的终止表面，以确保最终的球窝46对圆形表面30的周向有大于180°的包角。于是最终球窝46就在轴向与径向上把滚珠保持在球轴承保持架上。
把初始球窝14(图1)之间的桥部16压平就造成了最终球窝46的狭窄通道，从而获得所需的保持特性。在压平此桥部的操作期间保持住部分成形的球轴承保持架10(图1)的孔和外径，以防止球轴承保持架径向增大或产生不希望的扭曲。砧柄32在各最终球窝46的桥端部42、44之间形成可控的公差，以保证从球轴承组合中取出轴承保持架的力的大小为所希望的值。
为了便于从完全成形的轴承保持架36中移出可动砧12而不破坏球轴承保持架；可使砧绕垂直于球轴承保持架的轴线转动，或以其它方式运动，例如，使可动砧12倾斜，从而使最终球窝46不再以大于180°的周向包角包绕可动砧12的圆形表面30。只是为了说明的目的，图5中才示出可动砧12相对于其在图4中的位置转过90°角，一般地说，转动30°就足够了。利用齿圈或小齿轮或用其它已知的装置可实现砧的转动。
图6示出了取去可动砧12之后的完全成形的球轴承保持架36。如果平的薄环是如上所述地由分离环形成的，则其焊口48最好是位于最终球窝46之内，如图所示，而不是在平直桥38上，这样可以增大其对破坏的抗力。至少有一个平直桥部38有在滚珠52的节圆50上测量的规定的弦长A，它大于相邻滚珠52之间的间距。这样，完全成形的球轴承保持架36就可变形而允许相邻滚珠52通过两桥端42与42并进入最终的球窝46。
球轴承保持架可由钢、黄铜、青铜或类似材料制成。如果使用相对较软的材料，则可以减少形成部分成形的轴承保持架10与完全成形的轴承保持架36所需的工步数。例如，部分形成的球轴承保持架10的初始球窝14可以有简单的曲面，而且可动砧12的圆形部分30可以用作形成球形凹底面18的模具，同时还具有形成平直桥部38和弯曲的上壁40的功能。
完全成形的球轴承保持架36应具有足够的弹性，以便在经历了把滚珠52装入最终的球窝46的变形之后恢复其完全成型的形状，从而实现压入式组装。如果球轴承保持架是由低碳钢制成的，可以对完全成形的球轴承保持架36进行渗碳、淬火与回火而造成残余压缩应力，并增进弹性与破坏抗力。最好渗碳不超过球轴承保持架厚度的三分之一，而回火则可以保证保持架的表面比滚珠52的表面软。
图7与图8表示可以插入完全成形的球轴承保持架36以完成球轴承组合的工具。顶板柄60安装在垂直压力机上，并使顶板62可以垂直于球轴承66的轴承端面64作垂直运动，如图中箭头B所示。各滚珠52位于内、外轴承环68、70之间的环道内，并以小于至少一个平直桥38弦长的平均节距相互隔开。球轴承66可以是如图中所示的轴承内环68宽于轴承外环70的形式，或者为其它形状。
铰接板72用凸耳74和枢销76铰装在顶板62相对的两侧。铰接板72包括止动杆77和止动垫圈79，并用压缩弹簧78或其它偏压装置顶压在如图7所示位置的顶板62上。加载冲头80有环形的肩部82，并用夹持器84在铰接板72的相对两侧固定在铰接板72上。中心导向轴86固定在顶板62上并穿过加载冲头80的孔88和铰接板72的相应的孔。
图8示出图7中的模具与球轴承组件的后续位置。垂直压力机使顶板柄60、顶板62和中心导向轴86作为一体使中心导向轴86垂直进入轴承内环68的孔90中，如图9所示，以此来保持球轴承66准确对中。然后加载冲头80的肩部92如图10中所示地与保持架94接合，使得相邻滚珠52沿节圆50作周向运动，在滚珠进入最终的球窝46时使得相邻平直桥部38在滚球52之间通过。
在保持架94初期插入之后，工具进一步运动压下压缩弹簧78和加载冲头导向轴80并把完全成形的球轴承保持架36的附加部分压下抵在滚珠52上，滚珠52沿节圆50作周向运动而使滚珠进入其余的最终球窝46里。由于滚珠52不能全部同时进入各球窝中，这种插入动作可以说是“依次”进行的，即至少有一个滚珠52(例如，靠近保持架94的滚珠)先于其它的同时或者不同时进入的滚珠插入。
虽然所描述的是一种具有初始与轴承端面64有一角度而后与之平行的相接表面的简单铰接的加载冲头，但也可以使用其它工具来冲压球轴承保持架并对相邻滚珠之间的平桥部38施力。例如，可以把V形或弧形相接面压在两个保持架部分上以把滚珠52初步地插入到这两个轴承保持架部分上而不是只压一个保持架部分94。在插入时，球轴承保持架36可以基本保持如图6所示的形状，或者可临时被弯成“炸土豆片”的形状以便于插入滚珠52。
完全成形的球轴承保持架36是由弹性材料制成的，这样，在滚珠52进入最终球窝46中之后它会恢复其正式成形的形状，从而提供了一种压入式的组合。由于至少某些平直桥38是长于各滚珠52之间的相应间隔的，就使得桥的端部42与44与各滚珠52啮合而能防止球轴承保持架36在相对于球轴承66的轴线方向与滚珠52脱离。最好使最终的桥窝46为大体球形的凹面，以容纳各滚珠的外周部分，且其直径应略大以便使滚球可自由转动。
从上面的描述中可清楚地看出，将位于各开口环形初始球窝14中间之间且位于其上方的桥部16压平就可确保最终的球窝46的开口较窄，从而能保持住完全成形的球轴承保持架36。可动砧12在插入操作时提供了对滚珠52的可控的静配合，而在把球轴承保持架36插入球轴承66中之后则提供可控制的公差，从而形成球轴承组合。这样，就会防止对滚珠52的过度夹紧与夹持不足。
本发明提供了一种装入上述类型的球轴承保持架的方法，它既改善了性能也降低了制造成本。由于无需将两片保持架进行连接，相应地就消除了由于对其两片进行焊、铆等带来的成本与缺陷问题。各球窝可以排列得更紧密，以便在给定尺寸下使轴承组件有更多的滚珠，于是就增大了其负载容量，而且与两片式球轴承保持架相比它可使两列球轴承保持架的两列之间的间隔更紧密。保持润滑脂的空间加大使其有更好的润滑，而且与各种聚合物球轴承保持架相比其使用温度可以更高。
权利要求
1.一种组装球轴承组合件的方法，其特征在于，它包括如下步骤形成初始形状的单体式金属球轴承保持架，它具有球窝和在球窝之间的桥部，且使至少一个桥部具有规定的弦长；将滚珠置于轴承内、外环之间的环道中，使各滚珠以小于上述规定弦长的平均节距间隔地分布；以及将球轴承保持架插入上述环道中，使得滚珠的周向运动导致球轴承保持架的各桥形部在相邻滚珠之间通过而使滚珠依次地进入球窝。
2.如权利要求1中所述的组装球轴承组合件的方法，其中，球轴承保持架是由弹性材料制成的，在插入球轴承保持架工序中，保持架弹性变形，而在插入之后，该球轴承保持架恢复到上述初始形状。
3.如权利要求1中所述的组装球轴承组合件的方法，其中，在插入球轴承保持架之后，至少某些桥部的端部是与滚珠相啮合的，以阻止球轴承保持架在相对于轴承内、外环的轴线方向上与滚珠脱离。
4.如权利要求1中所述的组装球轴承组合件的方法，其中，球轴承保持架的球窝分别包括基本为球形的凹面，用以容纳各滚珠的一部分，该凹面的直径大于滚珠的直径，从而使滚珠可在球窝内自由转动。
5.如权利要求4中所述的组装球轴承组件的方法，其中，凹形面对应一个大于180°的弧，以便把滚珠保持在该球轴承支架中。
6.如权利要求1中所述的组装球轴承组件的方法，其中，把球轴承保持架插入轴承内、外环之间的环道中的工步包括对相邻滚珠之间的第一桥部施力并依次使球轴承保持架运动而使位于其它相邻滚珠之间的其它桥部依次受力的步骤。
7.如权利要求6中所述的组装球轴承组件的方法，其中，轴承的内、外环确定出一个轴承端面，其中把球轴承保持架插入轴承内、外环之间环道的工步是借助插入工具而实现的，该工具有在初始时相对该轴承端面成一角度，而后则运动到平行于该轴承端面位置上的接合面。
8.如权利要求7中所述的组装球轴承组件的方法，其中，插入工具包括顶压装置，它把该接合面顶压成有一定角度的初始位置，而且插入工具相对于轴承内、外环的轴向运动使该接合面与球轴承保持架接合，并克服顶压装置的压力而把该接合面运动到后续的与轴承端面平行的位置上。
全文摘要
本发明提供了一种组装球轴承组合件的方法,其特征在于,它包括如下步骤:形成初始形状的单体式金属球轴承保持架,它具有球窝和在球窝之间的桥部,且使至少一个桥部具有规定的弦长;将滚珠置于轴承内、外环之间的环道中,使各滚珠以小于上述规定弦长的平均节距间隔地分布;以及将球轴承保持架插入上述环道中,使得滚珠的周向运动导致球轴承保持架的各桥形部在相邻滚珠之间通过而使滚珠依次地进入球窝。
文档编号B23P13/00GK1261649SQ9911852
公开日2000年8月2日 申请日期1999年9月6日 优先权日1994年1月31日
发明者R·L·阿林, G·J·津肯 申请人:托林顿公司