专利名称：可变形轴承箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及可变形轴承箱以及使用型锻技术形成球面轴承的方法，其中该球面轴承包括可变形轴承箱和球，具体地涉及可变形球面轴承箱和形成球面轴承的方法，其中在该轴承箱和球之间具有良好的配合。
背景技术：
形成用于重负荷目的的球面轴承的有效技术是提供一种具有基本半球形杯的可变形轴承箱，将适当大小的球放在该轴承箱内，然后使用型锻模使轴承箱在球周围变形以形成成品球面轴承。该球面轴承箱通常由硬质材料(例如，钢)形成，同时该球包括较软材料，例如铜。这种布置在获得精确的几何形状方面存在固有的问题。然而，这种技术也可以应用于所有类型的轴承，其中例如球可以由比箱更硬的材料制成。
用于这种技术中的可变形轴承箱包括大体环形，其绕着中心轴线大致呈圆对称。该环的内表面包括半球形杯形式的对立面部分以及直立壁部分，其中该对立面部分成形为接收并紧密配合抵靠着放置在轴承箱中的球的表面，而直立壁部分基本垂直于中心轴线并允许在轴承箱变形前将球放置在轴承箱中以处于静止状态(rest)。杯的半球形形状允许对立面部分抵靠球的下半部分，直到并将球的圆周容纳进与中心轴线垂直并且经过球的中心的平面中。在附图的图1中示出了这种布置。
然而，这种设计存在一些问题。已发现，当如上所述通过型锻模使壁部分在球周围变形时，在杯和壁部分的接合处的内表面部分以及壁部分的内表面的其它部分过分紧紧地压靠球的表面，从而挤压并可能使球变形，以及限制球在成品轴承中的运动，这导致不期望的扭矩质量(torque quality)。此外，轴承箱的内表面可包括一系列或者一组肋和槽，并且由于型锻导致的过份压力可使得肋在球的表面上留下局部印记。另外，一旦除去型锻力，壁部分的自由端易于发生“松弛”而远离球的表面，这导致在壁部分的内表面的自由端和在成品轴承中的球之间的间隙发生变形，如附图的图2中所示。
用于缓解这些问题的已知技术依赖于形成这样的轴承箱，以使得壁部分比杯区域更容易变形，从而杯区域不会受到应力作用。例如，已知在杯区域附近的轴承箱的外表面周围留有额外厚度的材料，以加强这部分轴承箱。或者，已知从壁部分附近的轴承箱的外表面除去材料，从而使得壁部分没有那么坚固并更易于变形。然而，这些技术具有如下缺点，或者使得轴承箱不必要的笨重、体积大且昂贵，或者削弱了部分轴承箱，这可导致增加损坏或者失效的可能性。
发明内容
本发明的目的是试图缓解这些问题中的一些或者所有问题。
因此，本发明的第一方面提供了一种轴承箱，其容纳具有预定半径R的球并在该球的周围变形以形成轴承，该轴承箱的内表面大体为杯形，并且绕着中心轴线至少基本圆对称，并包括具有半径R的杯部分，其成形为紧密地支承放在轴承箱中的球的第一部分，该球具有半径R；和配合部分，其位于这样的平面中，该平面垂直于中心轴线并包含杯部分的曲率中心，在该配合部分和球的第二部分之间存在间隙，该间隙大于在杯部分和球的第一部分之间的任何间隙，该轴承箱这样成形，从而当轴承箱在具有半径R的球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得配合部分与球的第二部分的形状紧密匹配。
有利地，所述轴承箱还包括直立壁部分，其基本上平行于中心轴线延伸并这样成形，从而当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该壁部分与放置在轴承箱中的具有半径R的球的第三部分的形状紧密匹配。
优选地，壁部分的内表面为凹入的。
方便地，凹入壁部分的弧半径大于半径R。
有利地，凹入壁部分的弧半径至少是半径R的两倍。
优选地，从中心轴线到在壁部分的自由端处的壁部分的距离基本上等于半径R。
本发明的另一方面提供了一种轴承，其包括如上所述的轴承箱，该轴承箱在具有大体上半径R的球周围变形。
本发明的又一方面提供了一种制造轴承的方法，包括以下步骤提供轴承箱，该轴承箱大体为杯形并且绕着中心轴线至少基本圆对称，并包括具有半径R的杯部分，其成形为紧密地支承放在轴承箱中的具有半径R的球的第一部分；和配合部分，其位于这样的平面中，该平面垂直于中心轴线并包含杯部分的曲率中心，在该配合部分和球的第二部分之间存在有间隙，该间隙大于在杯部分和球的第一部分之间的任何间隙；将具有大体上半径R的球放在轴承箱中；以及以这种方式使轴承箱在球周围变形，即使得该配合部分与球的第二部分的形状紧密匹配。
方便地，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其还包括直立壁部分，所述壁部分基本上平行于中心轴线延伸，并成形为以使得当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该壁部分与放置在轴承箱中的具有半径R的球的第三部分的形状紧密匹配。
有利地，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其中壁部分的内表面为凹入的。
优选地，凹入壁部分的弧半径大于半径R。
方便地，凹入壁部分的弧半径至少是半径R的两倍。
有利地，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其中从中心轴线到壁部分的自由端处的壁部分的距离基本上等于半径R。
本发明的另一方面提供了一种轴承箱，其容纳具有预定半径R的球，并在将该球放置于预定初始位置时在球的周围变形以形成轴承，该轴承箱的内表面绕着中心轴线至少基本圆对称，并成形为使得当具有半径R的球放置在初始位置时，在垂直于中心轴线并经过球的中心的平面中，在轴承箱的内表面和球的表面之间存在间隙；并且当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得，在垂直于中心轴线并经过球的中心的平面中，在轴承箱的内表面和球的表面之间的间隙小于在轴承箱变形前的间隙。
优选地，该轴承箱包括两个直立壁部分，它们沿基本平行于中心轴线的相对方向延伸，在各个壁部分的自由端处的开口直径大于或者等于半径R，并小于轴承箱在其变形前在这样平面中的内表面的直径，其中该平面垂直于中心轴线并经过放置在初始位置的具有半径R的球的中心。
本发明的另一方面提供了一种制造轴承的方法，包括以下步骤提供轴承箱，该轴承箱的内表面绕着中心轴线至少基本圆对称，并成形为使得当具有半径R的球放置在初始位置时，在垂直于中心轴线并经过球的中心的平面中，在轴承箱的内表面和球的表面之间存在间隙；并且当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得，在垂直于中心轴线并经过球的中心的平面中，在轴承箱的内表面和球的表面之间的间隙小于在轴承箱变形前的间隙；将具有大体上半径R的球放置在初始位置；并使轴承箱在球周围变形以形成轴承。
为了更容易地理解本发明，现在将参考附图以示例的方式来描述其
具体实施例方式
图1示出了沿着传统轴承箱1的中心轴线剖取的、传统的可变形轴承箱1的部分横截面。尽管只示出了半个横截面，但是应理解传统的轴承箱1绕着其中心轴线2呈圆对称。
轴承箱1大体上为环状。如上所述，传统轴承箱1的内表面3包括对立表面，该对立表面的下部为杯4的形状，其适于接收并紧密匹配放置在传统轴承箱1中的、具有预定半径R的球的形状。因此，应理解，杯4的表面上的各个点都位于与传统轴承箱1的中心点5距离R的位置处，如果将球放置在传统轴承箱1中，则该中心点5将与具有半径R的球的中心所处的点相对应。该杯延伸到并包括一点，该点位于与中心轴线2相垂直并经过中心点5的平面内。换言之，杯4结束处的点环绕放置在传统轴承箱1中的球的“赤道”。
传统轴承箱1的内表面3还包括直立壁部分6，其从杯4平滑地伸出(run)并与中心轴线2平行地延伸而终止于自由端13。在壁部分6的内表面上的各个点位于与中心轴线2距离R处，且应理解这种布置允许在传统轴承箱1变形前将具有半径R的球插入传统轴承箱1中。
图2示出了传统轴承箱1在围绕具有半径R的球7变形后的状态。在两个平行平面处截断球7，以使其具有平的相对表面8、9，并且插入球以使得这些表面8、9基本与中心轴线2垂直。在这种布置中，球只有没有变平的部分与传统轴承箱1的内表面3接触。球7还具有穿过其中的中心孔10，该孔沿着穿过平的表面8、9的直径，并且在使用该成品轴承的过程中，轴(未示出)可穿过孔10。
通过型锻模(未示出)对传统轴承箱1进行变形，该型锻模具有适当的形状以使传统轴承箱1的壁部分6变形到球7的顶半部上，从而使得轴承箱1的对立表面与球7的相应部分的形状匹配。然而，如上所述，已发现，在球的赤道处在杯4和壁部分6的接合部11处会出现“紧贴点(tight point)”。此外，发现在传统轴承箱1的变形期间以及之后，壁部分6的内表面的中间部分12压靠球7的表面的相应部分。
最后，随着传统轴承箱1的变形，壁部分6的自由端13趋于“松弛”，从而在壁部分6的自由端13的内表面和球7的表面之间留有间隙14。
应理解，变形的传统轴承箱1的内表面3在紧贴点11和中间部分12处压靠球7，并且存在间隙14，这导致成品轴承的性能降低。
参考图3，示出了本发明所涉及的可变形轴承箱15。仍然只示出了轴承箱15的一半横截面，但是应理解，轴承箱15具有大体环形形状，并且绕着其中心轴线16至少基本圆对称。即，轴承箱15大体上圆对称，从而圆对称度足以在型锻过程后形成功能轴承。
轴承箱15的内表面17包括对立表面，该对立表面的下部具有杯18的形状，它的各个点都位于与中心点19至少大致距离R处，该中心点19与放置在轴承箱15中具有半径R的球的中心所处的点相对应。
与上述传统轴承箱1相反的是，轴承箱15的杯18并不延伸远到这样的平面，该平面与中心轴线16垂直并经过中心点19(即，轴承箱1的内表面部分，其将与插入箱15中的具有半径R的球的赤道相接触)。相反，杯18结束于终止点20，从而使得轴承箱15的杯18比传统轴承箱的对立面部分4更少地接触放置于其中的球的表面。在终止点20后，轴承箱15的内表面17位于与中心点19相距大于R的距离处。
轴承箱15的内表面17的位于这样平面中的部分与中心点19相距的距离大于R，该距离大于R的量基本上大于在杯18和球之间的任何间隙，其中所述平面与中心轴线16垂直并经过中心点19。在本发明的优选实施例中，该距离基本等于间隙14(由于传统轴承箱1在其变形后发生松弛，而在传统轴承箱1的内表面3和球7之间出现该间隙)的宽度。
轴承箱15的内表面17的壁部分(即，位于终止点20上方的部分)在朝向中心轴线16向后弯曲到终点22之前，限定了到达远点21的平滑圆弧，在远点21处内表面17与中心轴线16的距离最大。该平滑圆弧自身在杯部分18的半径的切线处与杯部分18会合，并因此使得整个内表面17包括一系列圆弧，这些圆弧的半径之间平滑过渡从而基本上没有中断。终点22与中心轴线16的距离优选地基本等于R，并且应理解，这种布置允许在轴承箱15变形之前将具有半径R的球插入到轴承箱15中。
优选地，内表面17的壁部分的曲率半径23大于R，且可大于两倍的R。
内表面17可以衬有自支撑衬垫，以使得成品轴承为自润滑轴承。
当将具有半径R的球插入到轴承箱15中并且使用型锻模使轴承箱15在球周围变形时，已发现轴承箱15的内表面17的构造基本上减少或消除了上面关于传统轴承箱1所述的“紧贴点”，以及在中间部分12处的不期望的额外压力。
轴承箱15的内表面17的位于所述平面(该平面垂直于中心轴线16)中的部分包括配合部分，该部分在型锻期间变形以与在赤道区域中的球的形状相配合。
此外，由于在变形期间轴承箱15的内表面并不有力地压靠球的表面，因此内表面的终点22并不会随着变形发生明显的松弛，并且基本上减少或消除了在轴承箱的内表面17和球的表面之间存在的间隙。
这里所讨论类型的轴承也可通过提供这样的轴承箱来形成，该轴承箱并不包括杯，而是包括两个可变形部分。可沿着轴承箱的中心轴线从任一方向将球插入到可变形的轴承箱中，并且两个可变形部分先后在球周围变形以形成轴承。本发明也可适用于该技术，并且采用这里所述的使用该技术的实施例对于本领域技术人员是显而易见的。
应理解，本发明提供了一种提高轴承质量的有效方法，其中通过这里所述的技术来形成轴承，从而提高轴承的性能和寿命。
在本说明书中，“包括”是指“包含或者由……组成”。
前面描述所披露的特征，或者随后的权利要求，或者以它们特定形式或以用于进行所披露功能的方式表示的附图，或者用于获得所披露结果的方法或过程，可适当地单独或以这些特征的任何组合而以其多种形式用于实现本发明。
权利要求
1.一种轴承箱，其容纳具有预定半径R的球并在该球的周围变形以形成轴承，该轴承箱的内表面大体为杯形，并且绕着中心轴线至少基本圆对称，并包括具有半径R的杯部分，其成形为紧密地支承放在轴承箱中的具有半径R的球的第一部分；和配合部分，其位于这样的平面中，该平面垂直于所述中心轴线并包含杯部分的曲率中心，在该配合部分和球的第二部分之间存在有间隙，该间隙大于在杯部分和球的第一部分之间的任何间隙，所述轴承箱成形为使得，当轴承箱在具有半径R的球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得所述配合部分与球的第二部分的形状紧密匹配。
2.根据权利要求1所述的轴承箱，其特征在于，还包括直立壁部分，其基本上平行于所述中心轴线延伸，并成形为使得当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，所述壁部分与放置在轴承箱中的具有半径R的球的第三部分的形状紧密匹配。
3.根据权利要求2所述的轴承箱，其特征在于，所述壁部分的内表面为凹入的。
4.根据权利要求3所述的轴承箱，其特征在于，所述凹入壁部分的弧半径大于所述半径R。
5.根据权利要求4所述的轴承箱，其特征在于，所述凹入壁部分的弧半径至少是半径R的两倍。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的轴承箱，其特征在于，从所述中心轴线到在壁部分的自由端处的壁部分的距离基本上等于半径R。
7.一种轴承，其包括如前述任一权利要求所述的轴承箱，该轴承箱在具有大体上半径R的球周围变形。
8.一种制造轴承的方法，包括以下步骤提供一轴承箱，该轴承箱大体为杯形并且绕着中心轴线至少基本圆对称，并包括具有半径R的杯部分，其成形为紧密地支承放在轴承箱中的具有半径R的球的第一部分；和配合部分，其位于这样的平面中，该平面垂直于中心轴线并包含所述杯部分的曲率中心，在该配合部分和球的第二部分之间存在有间隙，该间隙大于在杯部分和球的第一部分之间的任何间隙；将具有大体上半径R的球放入到轴承箱中；以及以这种方式使轴承箱在球周围变形，即使得该配合部分与球的第二部分的形状紧密匹配。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其还包括直立壁部分，该直立壁部分基本上平行于所述中心轴线延伸，并成形为使得当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，所述壁部分与放置在轴承箱中的具有半径R的球的第三部分的形状紧密匹配。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其中所述壁部分的内表面为凹入的。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述凹入壁部分的弧半径大于半径R。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述凹入壁部分的弧半径至少是半径R的两倍。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述提供轴承箱的步骤包括提供这样的轴承箱，其中从所述中心轴线到在壁部分的自由端处的壁部分的距离基本上等于半径R。
14.一种轴承箱，其容纳具有预定半径R的球，并在将该球放置于预定初始位置时在球的周围变形以形成轴承，该轴承箱的内表面绕着中心轴线至少基本圆对称，并成形为以使得当将具有半径R的球放置在初始位置时，在这样的平面中在轴承箱的内表面和球的表面之间存在有间隙，其中该平面垂直于中心轴线并经过球的中心；并且当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得，在这样的平面中在轴承箱的内表面和球的表面之间的间隙小于在轴承箱变形前的所述间隙，其中所述平面垂直于中心轴线并经过球的中心。
15.根据权利要求10所述的轴承箱，其特征在于，所述轴承箱包括两个直立壁部分，它们沿基本平行于所述中心轴线的相对方向延伸，在各个壁部分的自由端处的开口直径大于或者等于半径R，并小于轴承箱在其变形前在这样平面中的内表面的直径，其中该平面垂直于中心轴线并经过放置在初始位置的具有半径R的球的中心。
16.一种制造轴承的方法，包括以下步骤提供一轴承箱，该轴承箱的内表面绕着中心轴线至少基本圆对称，并成形为使得当将具有半径R的球放置在初始位置时，在这样平面中在轴承箱的内表面和球的表面之间存在间隙，其中该平面垂直于中心轴线并经过球的中心；并且当轴承箱在球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得，在这样平面中在轴承箱的内表面和球的表面之间的间隙小于在轴承箱变形前的所述间隙，其中所述平面垂直于中心轴线并经过球的中心；将具有大体上半径R的球放置在初始位置；以及使轴承箱在球周围变形以形成轴承。
17.一种轴承箱，其基本如前面参考附图的图3所述。
18.一种轴承，其基本如前面参考附图的图3所述。
19.一种方法，其基本如前面参考附图的图3所述。
全文摘要
一种轴承箱，其容纳具有预定半径R的球并在该球的周围变形以形成轴承，该轴承箱的内表面大体为杯形，并且绕着中心轴线至少基本圆对称，并包括具有半径R的杯部分，其成形为紧密地支承放在轴承箱中的具有半径R的球的第一部分；和配合部分，其位于这样的平面中，该平面垂直于该中心轴线并包含杯部分的曲率中心，在该配合部分和球的第二部分之间存在间隙，该间隙大于在杯部分和球的第一部分之间的任何间隙，该轴承箱成形为使得，当轴承箱在具有半径R的球周围变形以形成轴承时，该轴承箱变形以使得该配合部分与球的第二部分的形状紧密匹配。
文档编号F16C11/06GK1703588SQ200380100963
公开日2005年11月30日 申请日期2003年10月13日 优先权日2002年10月15日
发明者史蒂文·安德鲁·埃萨姆 申请人:美蓓亚株式会社