用于带有叉头锁定导体的轴承的组合绝缘体和导体组件的制作方法

1.本发明涉及轴承，并且更特别地涉及用于防止电流或电荷流经轴承的接地装置。


背景技术：

2.如果电流或电荷流经在电气机械设备(诸如，马达(motor)、发电机和类似装置) 中使用的轴承(这对轴承滚道特别不利(/有害)(detrimental))，则在轴承可能会损坏。已经开发了诸如接地刷(grounding brush)的装置来提供用于电流的替代路径，从而防止这种电流经过轴承。这些装置通常包括绕着轴的整个外表面在周向上间隔开以形成相对实心(solid)的纤维环的多条导电纤维，使得电流经过位于轴与座(/轴承座/壳体)(housing) 之间的纤维。为了防止电流经过轴承，设置其他装置或机构以使轴承电绝缘，并且其他装置或机构可以包括绝缘涂层或覆盖物。


技术实现要素：

3.提供了一种组合有绝缘体和导体的组件，所述组件用于可布置在轴与座(/轴承座/ 壳体)(housing)之间的轴承，轴承具有内圈、带有相对的第一轴向端部和第二轴向端部的外圈以及位于圈之间的多个滚动元件，轴具有圆周外表面(/外周面)(outer circumferential surface)，并且座具有圆周内表面(/内周面)(inner circumferential surface)。组件包括环形绝缘体，所述环形绝缘体可绕着轴承的外圈布置，被构造为防止电流在外圈与座之间流动，并且包括在轴向上延伸的至少一个安装凸片(/安装凸舌)(mounting tab)。电导体(/导电体)(electrical conductor)具有径向外端部、径向内端部和至少一个保持件，所述至少一个保持件可与至少一个安装凸片接合，以使导体与绝缘体可释放地联接。导体的径向外端部或/和导体的位于外端部与内端部之间的部分可与座导电地接合，并且导体的径向内端部可与轴导电地接合，以在轴与座之间提供导电路径。
4.优选地，绝缘体具有中心线和多个安装凸片，多个安装凸片沿着中心线在轴向上延伸并且绕着中心线在周向上间隔开，并且导体包括导电盘(electrically conductive disk)，导电盘与绝缘体联接以在轴向上与轴承相邻。盘具有：径向外端部，可与座的内表面接合；径向内端部，限定用于接纳轴的一部分的中心开口；以及多个通孔和保持件叉头(/ 插脚/叉状部)(prong)，绕着导体的中心线在周向上间隔开。盘的每个通孔接纳绝缘体的多个安装凸片中的单独一个安装凸片，并且每个相邻的叉头与凸片中的单独一个凸片锁定地接合，以使导体与绝缘体可释放地联接。此外，环形导电刷子组件(annular conductivebrush subassembly)与导电盘联接，并且包括多条导电纤维，导电纤维绕着导体的中心线在周向上间隔开并且从导电盘的内端部在径向上向内延伸。每条导电纤维具有可与轴的外表面接触的内端部，以在轴与盘之间提供导电路径。
附图说明
5.当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及本发明的优选实施方式的详
30，直接绕着轴承的外圈5布置，并且提供如上面论述的径向凸缘26；以及环形外主体32，绕着环形内主体30布置，每个主体30、32优选地由相对薄的金属材料形成。具体地，环形内主体30具有可绕着轴承的外圈5的圆周外表面5c布置的管状部34，并且凸缘26从管状部34在径向上向内延伸。管状部34具有相对的第一轴向端部34a和第二轴向端部34b以及圆周内表面35a和圆周外表面35b，圆周内表面35a可与外圈5的外表面5c摩擦地接合，以保持绕着轴承1布置的绝缘体12。凸缘26可抵靠轴承的外圈5的第一轴向端部5a布置，并且具有径向外端部26a和径向内端部26b，径向外端部26a与管状部34的第一端部34a一体地形成。一个或多个安装凸片16与凸缘的内端部26b一体地形成，并且远离绝缘体12的其余部分在轴向上延伸(并且因此在安装时远离轴承1)。此外，每个安装凸片16优选大体上是矩形的，分别具有径向外表面17a和径向内表面17b以及开口19，开口19在外表面17a 与内表面17b之间在径向上延伸。
25.此外，环形外主体32包括：管状部36，绕着环形内主体30的管状部34布置；以及径向凸缘38，从管状部36向内延伸。管状部36具有相对的第一轴向端部36a和第二轴向端部 36b以及圆周内表面37a和圆周外表面37b。圆周内表面37a可与内主体的管状部34的圆周外表面35b摩擦地接合，以使外主体32与内主体30联接。优选地，外主体32的圆周外表面 37b可与座的内表面3a摩擦地接合，以在轴向上保持轴承1和组件10，但是外表面37b可以仅抵靠座的内表面3a布置/布置在座的内表面3a内而没有摩擦接合。此外，径向凸缘38 可抵靠轴承的第二轴向端部5b布置，并且具有径向外端部38a和径向内端部38b，径向外端部38a与管状部的第二轴向端部36b一体地形成。因此，安装的绝缘体12“封装(/封闭/ 包住)”轴承的外圈5的轴向端部5a、5b和外表面5c，以使轴承1与座3电隔离(/绝缘)。
26.优选地，内主体部分30和外主体部分32中的每者优选由铝形成，并且内主体的圆周内表面35a、内主体的圆周外表面35b、外主体的圆周内表面37a或/和外主体的圆周外表面37b中的一个或多个设置有绝缘层(未描绘)。最优选地，一个或多个绝缘层各自是阳极氧化铝(anodized aluminum)层(即，通过对主体部分30或/和32的金属进行阳极化而形成)。然而，内主体部分30和外主体部分32中的一者或两者可以由电绝缘材料(诸如，聚合物材料、陶瓷等)形成。
27.参照图9，在上述结构的情况下，优选的两件式绝缘体12以下面的方式绕着轴承的外圈5安装。首先，通过如下方式将环形内主体30绕着轴承的外圈5安装：将轴承的第一轴向端部5a插入到主体的管状部34的第二轴向端部34b中(如图9a所示)，然后使主体的内表面35a绕着圈的外表面5c滑动直到凸缘26抵靠圈的第一轴向端部5a。然后，通过将轴承的第二轴向端部5b插入到主体的管状部36的第一轴向端部36a中(于是在内主体的管状部34的第二轴向端部34b上(如图9b所示))来将环形外主体32安装在内主体30上。使外主体的管状部36的内表面37a在内主体的管状部34的外表面35b上滑动，直到凸缘38抵接外圈的第二轴向端部5b，外主体32通过摩擦而绕着内主体30保持(如上面论述的)。
28.参照图1至图4、图6至图8、图10以及图11，导电盘40大体上是圆形的，并且优选由导电金属材料形成，最优选由铝形成，但是可以由任何其他合适的材料(例如，低碳钢) 形成。一个或多个通孔20和保持件的叉头22各自优选通过如下方式形成：切割穿过盘40 的大体上呈c形的开口以形成盘40的大体上矩形的径向部分(未描绘)，然后使每个盘的部分弯曲以从盘40的第一轴向端部40c在轴向上向外延伸。这样，由于优选的金属材料的弹性，每
个叉头22可绕着叉头外端部22a弹性地弯曲，以总体上用作弹簧。优选地，盘40 还包括多个安装凸片48，多个安装凸片48绕着导体的中心线15在周向上间隔开，每个安装凸片48与刷子组件42接合以将刷子组件42与盘40联接。优选地，每个安装凸片48通过切割(例如，通过模具冲压(/模冲)(die punching))穿过盘40以形成矩形凸片48和间隙孔(clearance hole)50而形成。每个凸片48绕着刷子组件42的刷的保持件52(下面描述) 弯曲，使得每个被接合的安装凸片48大体上为c形，并且间隙孔50为流体(例如，润滑剂、空气等)提供通道，以使流体流过导电盘40，从而经过轴承1，或者使流体从轴承1流过导电盘40。
29.现在参照图4以及图6至图8，导电刷子组件42优选地包括环形保持件52，环形保持件52与导电盘40(如上所述)连接，并且具有敞开的径向内端部52a和封闭的外端部52b，径向内端部52a带有环形槽54。多条导电纤维46中的每一条具有布置在槽54内的径向外端部46b，并且从保持件52在径向上向内且朝向轴2延伸。更具体地，保持件52优选由导电金属材料(例如，铝)形成，并且具有外轴向基部56和两个相对的径向腿部(leg)58，使得保持件52大体上具有c形的轴向截面。保持件的腿部58优选夹紧(/夹持)(clamp) 导电纤维46的外端部46b，以将纤维46保持在槽54内。此外，刷子组件42优选包括布置在保持件槽54内的圆形箍(circular hoop)60，并且多条导电纤维46中的每一条绕着箍60弯曲。这样，每条导电纤维46优选大体上为u形或v形，并且具有可与轴的外表面2a接触的两个内端部46a。然而，导电纤维46中的每一条可以被配置为作为大体上为直的股(/股线) (strand)(未示出)从径向外端部46b延伸到径向内端部46a。
30.此外，刷子组件42的多条导电纤维46被配置为大体上连续的纤维环(未示出)，或者优选被配置为多个在周向上间隔开的纤维46的离散组47。在后一种优选情况下，纤维 46的组47优选通过对包括连续纤维46环的刷子组件42进行模切(die
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cutting)来形成，使得可与轴2接触的纤维组47被较短长度的纤维46的组49间隔开。此外，每条导电纤维46的尺寸优选具有在五微米(5μm)至一百微米(100μm)的范围内的直径。尽管如上面论述的，每条导电纤维46优选由碳形成，但是作为另一种选择，纤维46可以由任何合适的导电材料(诸如，金属材料、导电聚合物等)制成。
31.尽管如上所述并且如在附图中所描绘的，导体14优选地包括导电盘40和刷子组件 42，但是作为另一种选择，导体14可以以既可与绝缘体12联接又能够在轴2与座3之间提供一条或多条导电路径的任何其他合适的方式形成。例如，导体14可以包括导电材料的实心环(solid ring)(未示出)(而非刷子组件42)，导电材料的实心环附接到导电盘40并且可与轴2导电地接合，环具有连续的内圆周接触表面、或由在径向上向内延伸的突起提供的多个弧形接触表面部分(sections)。作为另一替代方案，导电盘40可以形成为具有可与轴的外表面2a接触的内端部40b，以在轴2与盘40之间提供直接导电路径。本发明的范围包括能够总体上如在此所描述地起作用的导体14的这些构造和所有其他合适的构造。
32.参照图10，通过如下方式将导体14与绝缘体12联接：将附接有的刷子组件42的导电盘40朝向绝缘体12(安装在轴承1上)在轴向上移位，直到每个安装凸片16的自由轴向端部16b进入然后穿过盘通孔20中的单独一个。当盘40继续朝向绝缘体12和轴承1移位时，每个凸片的自由端部16b接触相邻的保持件的叉头22，使得叉头22在径向上向外弯曲(如图10b所描绘的)。使叉头的内端部22b在凸片16的外表面17a上滑动(slide over)，直到到达凸片的开口19，于是叉头22向内往回(back)“卡扣(/卡入)”来，并且叉头的端部22b进入安
装凸片16的开口19，以使叉头22锁定在凸片16内。此时，导电盘40以及因此整个导体14与绝缘体12可释放地联接，并且如果期望稍后从绝缘体12移除导体14，则必须使叉头22在径向上向外弯曲以从安装凸片16释放(/取下)盘40。
33.与先前已知的装置相比，绝缘体/导体组件10在保护轴承1免受由电流引起的损坏方面更加有效。绝缘体12有效地防止通过轴承1在轴2与座3之间形成(/产生/建立)电压差，使得防止电流流过内圈4和外圈5以及滚动元件6。为了进一步确保电流不会流经轴承1，导电盘40和刷子组件42为轴2上的任何电荷或电流提供替代路径，以(使电荷或电流)通过导电纤维46到达保持件52，通过保持件52并且进入导电盘40，然后通过盘的外端部40a 并且进入座3。进入座3的另外或替代的导电路径可以通过座3的一部分(例如，径向肩部) 或布置在座3内的机器的部件8(图11)(诸如，弹簧、销等)与导电盘的表面或/和刷的环形保持件52的表面之间的轴向接触来提供。因此，轴2上的位于轴承1的区域中的任何电荷或电流不仅被绝缘体12防止通过轴承1，而且被分路(shunted)以流经导体14的刷子组件42和导电盘40。此外，组件10可以由制造商或分销商安装在轴承1上，使得具有组合有绝缘体和导体的组件10的轴承1可以作为准备安装在轴2上和座3内的整个组件提供给客户或最终用户。
34.本领域技术人员将理解，可以在不脱离其广泛的发明构思的情况下对上述实施方式做出改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，而是旨在涵盖如所附权利要求中总体上限定的本发明的精神和范围内的变型。