专利名称：双向旋转偏移枢转止推轴承的制作方法
技术领域：
背景技术：
本发明大体来说涉及轴承，且更确切地说，涉及双向倾斜垫止推轴承布置。旋转轴承在此项技术中是众所周知的，其用以提供旋转结构与接触表面之间的接口。通常在接口处使用某类型或某些类型的垫来使轴承与旋转结构之间的互连优化，且传输轴向推力。负载能力在很大程度上取决于轴承中的垫接口。已发现，可进一步使接口优化，以用于通过使轴承的垫倾斜以减小摩擦量而更好地传输轴向推力。这通过减小的摩擦增加负载能力是通过受控打滑来实现。这些倾斜垫止推轴承布置在此项技术中是众所周知的。通常，这些倾斜垫布置包含固定垫阵列，所述固定垫阵列均在给定旋转方向上倾斜，例如，在前向旋转方向上。这种情形有利之处在于可实现打滑。还已知，使止推垫的倾斜偏移可进一步使轴承性能优化。举例来说，如在图9的曲线图中所见，使止推垫的枢转角偏移合意地增加负载能力。研究已发现，对于止推轴承，使枢转垫在旋转方向上偏移可产生(例如)50%到100%的额外负载能力。因此，非常需要使止推轴承的枢转倾斜偏移。倾斜的或成角度的垫止推轴承布置的严重缺点在于虽然在前向方向上的旋转得到高度优化，但在反向方向上的旋转的效率极其低，这是因为倾斜的垫仅在前向方向上得到优化。然而，由于在许多不同轴承环境中常常需要反向方向旋转，所以需要一种止推轴承，所述止推轴承为双向的，同时仍提供对倾斜止推垫的打滑的优化。现有技术中已存在许多尝试以提供具有倾斜垫的双向止推轴承。这个轴承包含可围绕纵向轴线来回摇动的垫，所述纵向轴线穿过装置的旋转中心轴线。这些现有技术倾斜垫相对于某类型的支点固定于适当位置处，所述支点设置于垫自身的下侧上或设置于垫所搁置的某类型的托架上。举例来说，此项技术中众所周知，提供固定倾斜垫，所述固定倾斜垫在其前边缘以及其后边缘上具有50% /50%的倾斜。当装置在前向方向上旋转时，垫自动地倾斜以提供所要的打滑以及增加的负载能力。当旋转反向时，垫自动地在相反方向上倾斜以提供所要的打滑以及增加的负载能力。在这种情况下，需要在两个方向上的50/50 前边缘倾斜，以确保在前向方向与反向方向两者上的相等负载能力。然而，应注意，所要的偏移倾斜在这种双向固定倾斜垫布置中并非非常合适的，如上文所描述。这是因为当垫固定于适当位置中时，优化的倾斜偏移仅可在仅一个方向上得到优化，例如，在前向旋转方向上。在那种情况下，当旋转反向时，相同的固定偏移将大大不利地影响在那个反向方向上的负载能力。因此，双向倾斜垫止推轴承布置通常无法使用任何类型的优化的偏移倾斜，且必须使用50/50支点定位以用于在前向旋转方向与反向旋转方向两者上相等地倾斜。因此，这种轴承布置必须牺牲能够从偏移倾斜得到的改进，以便使轴承为双向的且维持在两个旋转方向上的良好负载能力。因此，止推轴承结构不可能既为双向的，又通过同时在前向方向与反向方向两者上的偏移倾斜而得到优化。鉴于前述内容，要求止推轴承布置具有优化的轴承表面。要求轴承具有增加的负载能力。进一步要求一种单一轴承布置，所述单一轴承布置可用于前向旋转与反向旋转两者，借此排除对堆积用于多个旋转方向的多个轴承的需要。要求一种轴承布置，所述轴承布置使得能够在不需要改变轴承以便维持优化负载能力的情况下使给定装置的旋转反向。要求一种为双向的轴承。要求一种具有旋转偏移枢轴的轴承。又另外要求提供一种轴承，所述轴承维持偏移枢转倾斜，而不管轴承的旋转方向如何。
发明内容
本发明保留现有技术双向轴承的优点。另外，本发明提供当前可用双向轴承中未见到的新的优点，且克服这些当前可用双向轴承的许多缺点。本发明大体来说是针对新颖的且独特的双向旋转偏移枢转止推轴承。提供托架， 所述托架具有第一侧与第二侧以及外周边壁。所述托架优选为圆形的且具有中心轴线。在所述圆形托架的所述第一侧上，提供纵向突起物阵列，每一纵向突起物具有纵向轴线，且所述纵向突起物阵列是以每一纵向轴线延伸穿过所述圆形托架的所述中心轴线而定向。止推垫阵列相对于所述托架而定位，所述止推垫阵列例如呈圆形阵列，所述止推垫阵列具有前侧以及后侧，其中所述止推垫的相应后侧可与托架上的纵向突起物滑动啮合。所述止推垫可相对于托架，在围绕托架的中心轴线的第一旋转位置与围绕托架的中心轴线的第二旋转位置之间移动。当处于第一旋转位置中时，止推垫在第一方向上偏移枢转， 且当处于第二旋转位置中时，止推垫在第二方向上偏移枢转。举例来说，所述止推垫以大约 60%到40%的比率偏移枢转，其中所述止推垫的前侧60%处于第一旋转位置与第二旋转位置中。当在第一旋转位置到第二旋转位置之间以及从第二旋转位置到第一旋转位置之间移动时，所述止推垫分别从一个突起物行进到邻近突起物。还优选提供护圈，以维持呈圆形阵列且在安置于之下的相应突起物之上呈隔开关系的所述止推垫。所述护圈可包含其侧壁中的槽，所述槽用以滑动地接纳从所述托架的侧壁向外伸出的销，以界定止推垫的第一旋转位置以及第二旋转位置。当托架在逆时针方向上旋转时，止推垫自动地移动到第一旋转位置，且当托架在顺时针方向上旋转时，止推垫自动地移动到第二旋转位置。因此，止推垫的前侧提供优化的轴承表面。因此，本发明的目标是提供一种具有优化的轴承表面的轴承。本发明的另一目标是提供一种具有增加的负载能力的轴承。本发明的目标是提供一种轴承，所述轴承使得能够将单一轴承布置用于前向旋转与反向旋转两者，借此排除对堆积用于多个旋转方向的多个轴承的需要。本发明的另一目标是提供一种轴承，所述轴承使得能够在不需要改变轴承以便维持优化负载能力的情况下使给定装置的旋转反向。本发明的另一目标是提供一种为双向的轴承。本发明的另一目标是提供一种具有旋转偏移枢转倾斜的轴承。本发明的又一目标是提供一种轴承，所述轴承维持偏移枢转倾斜，而不管所述轴承的旋转方向如何。
在所附权利要求书中阐述为本发明的特性的新颖特征。然而，本发明的优选实施例以及其它目标与附带优点将通过参考结合随附图式进行的以下详细描述来理解，其中图1为根据本发明的双向旋转偏移枢转止推轴承的前透视图；
图2为图1的止推轴承的后透视图；图3为图1的止推轴承的前分解透视图；图4为图1的轴承的止推垫的后透视图；图5为在顺时针旋转位置中的具有止推垫护圈的图1的止推轴承的前透视图，其中为了说明目的而移除两个止推垫；图6为在逆时针旋转位置中的具有止推垫护圈的图1的止推轴承的前透视图，其中为了说明目的而移除两个止推垫；图7为穿过图5的线7-7的横截面图；图8为穿过图6的线8-8的横截面图；以及图9为说明具有带中心枢轴的垫的轴承的负载能力对具有带偏移枢轴的垫的轴承的负载能力的曲线图。
具体实施例方式首先转向图1以及图2，展示双向旋转偏移枢转止推轴承10。图1展示本发明的前透视图，而图2展示本发明的后透视图。轴承10包含垫阵列12，垫阵列12由外护圈14 松弛地固持成与托架16啮合。垫12驻留于护圈14中的座架14a内。垫12可进一步在其上承载额外层或涂层12e，额外层或涂层1 取决于轴承10的应用以及需要。将垫展示为具有大体梯形形状；然而，任何形状均可用以满足轴承10的要求。如下文将详细论述，护圈14以及托架16优选以某一方式旋转连接到彼此以界定垫12在托架16之上的行进范围。在图1以及图2中所展示的优选实施例中，销18连接到托架16且由护圈14的侧壁14b中的槽14c来导引。在组合件10的相对侧上，提供另一销 18以及槽Hc布置，但在图2中无法看见。这在图3中看得最清楚。垫12分别驻留于护圈 14中的座架14a中，其中护圈14的移动导致垫12的移动。垫12伸出超过护圈某一距离， 所述距离取决于轴承10的需要以及要求，以使得垫12可有效地提供所需的摩擦减小以及轴承功能。对护圈14相对于托架16的移动的限制也导致对垫12的移动的控制。应理解，图 1以及图2中所展示的销18以及槽14c构造仅为可用以控制垫12相对于托架16的旋转行进的许多结构中的一者。如下文将描述，垫12相对于托架16的行进为重要的，这是因为垫 12的倾斜方向将取决于垫12相对于托架16的位置。图2展示止推轴承组合件10的后侧。应理解，这个轴承10可能通过托架16的背表面16a而附接到需要这种旋转轴承的任何表面。举例来说，可将托架16栓接或以其它方式紧固到钻柱组合件或其它设备件(未图示)。轴承组合件10可(例如)定位于齿轮箱内，且填满油或其它润滑剂(未图示)。润滑剂与倾斜垫12的相互作用实现用于轴承组合件10的增加的负载能力的所要的打滑。现在转向图3以及图4，展示本发明的轴承组合件的其它细节。托架16优选呈圆形配置，且优选包含中心孔隙16c，但可能取决于安装环境而不包含这个孔隙16c。在托架 16的顶表面16b上，提供纵向直立突起物阵列20。这些突起物20位于托架16的周边周围， 且定向于穿过托架16的中心旋转轴线的轴线上。所述突起物的轮廓可取决于垫的应用以及所要倾斜性能而为磨圆的或修成方形的。又，突起物20可在需要时具有适合于使垫倾斜的任何高度。举例来说，突起物20(例如)可具有达几千英寸的高度，以及某长度，所述长度为从垫径向长度的90%到使得突起物20有效地成为枢转点的非常短的长度之间的任何长度。基本上，突起物20可具有任何大小或配置以满足轴承的要求，S卩，垫12的所要倾斜。 可将突起物20插入到托架16中或直接在托架16中机械加工突起物20。这种情况与现有技术形成明显对比，在现有技术中，将枢转支点直接机械加工成垫的背部，借此使得枢转支点的枢转动作为固定的。任何数目个突起物20可用以适应给定应用的大小。在所述图中所展示的实例中，以实例来说明，使用六个突起物20。在托架16的周边周围设置止推垫阵列12。优选地，使用与突起物20的数目相同的数目个止推垫12，因此在给定点处，每一垫12具有对应突起物20以实现倾斜。如下文将展示并描述，单一突起物20与给定垫12对应，以造成给定垫12在给定方向上倾斜。当旋转方向反向时，使用不同突起物20以使那个垫12在相反的反向方向上倾斜。止推垫12的底侧在图4中看得最清楚。可以看出，垫12包含用以接触突起物20的接口表面12a，以提供根据本发明的偏移倾斜。垫12还包含成角度的侧表面12b，以促进在轴承10的旋转反向时，垫12从突起物20跨骑到突起物20，且需要通过突起物20提供的支点的移动，以维持优化偏移倾斜，而不管轴承10的旋转方向如何。返回参看图3，展示护圈14包含座架阵列14a，座架阵列Ha经配置以在其中松弛地接纳止推垫12。优选地，护圈包含与垫12以及突起物20的数目相同数目个座架14a。将止推垫20从下方向上导引到护圈14中，以便通过座架14a的内部边缘限定止推垫12的侧壁12c，以使得垫12大体上保持对准且处于适当位置中。垫12中的每一者包含一对锁定突出部12d，以确保将垫12俘获于护圈14与托架16的顶表面16b之间。突出部12d为用于此目的的优选结构，但可使用其它结构。锁定突出部12d使得当垫12的接口表面1 与托架16的顶表面16b上的相应突起物20接触时，垫12能够在护圈14内自由地倾斜。护圈14还包含向下下垂的侧壁14b，其包围托架16的外周边边缘壁16d。护圈14 的侧壁14b优选包含至少一个(例如，两个或两个以上)在周边延伸的槽14c，在周边延伸的槽14c接纳连接到托架16的周边边缘壁16d的相应销18。以实例来说明，所述图展示两个相对销18以及槽Hc布置。在这种情况下，以实例来说明，销18为外螺纹螺栓，其分别接纳于托架16的周边边缘壁16d上的内螺纹孔16d中。销18以及槽Hc布置优选提供于轴承10的两侧上以确保平衡锁定结构。这种情形仅为可如何将护圈14旋转地紧固到托架 16的一个实例。举例来说，可使锁定结构反向，其中提供穿过托架16的槽以接纳附接到护圈14的销。因此，在图3中可最清楚地看出，通过销18以及槽Hc布置将护圈14紧固到托架16，其中垫12被俘获于护圈14与托架16之间。图5到图8说明本发明的双向轴承10的操作，双向轴承10可提供在前向旋转方向与反向旋转方向两者上的偏移枢转止推轴承10。图5以及图7说明当在第一旋转方向上操作时的本发明，仅为了参考目的而将所述第一旋转方向称为“前向”方向。应注意，术语“前向”是相对于待通过使用轴承10的装置执行的应用来说。图6以及图8说明当在第二旋转方向上操作时的本发明，可能仅为了参考目的而将所述第二旋转方向称为“反向”方向。又，为了论述的容易性，图5以及图6以虚线来展示两个垫12，以使得可容易地看见突起物20对垫12的相互作用。在图5中，托架16以表示连接到托架16的装置(未图示)的“前向”旋转的逆时针方式旋转。托架16的旋转造成连接到托架16的边缘壁16d的销18在护圈14的侧壁 14b中的相应槽14c内行进。当销18到达槽14c的末端时，提供挡止件。在图5中，仅可见一个销18以及槽Hc布置，但应理解，所述结构与轴承10的相对侧上的另一销18以及槽 Hc布置相同。因此，护圈14以及驻留于座架14a中的垫12在相对的顺时针方向上旋转， 直至销18到达其在相应槽Hc中的行进的末端为止。图5展示销18在槽14c内的行进的末端。另外，托架16的逆时针旋转导致护圈14以及护圈14中的垫12现在也逆时针移动。 这种情况导致垫12-A到垫12-F位于其相应突起物20-A到20-F之上，相应突起物20-A到 20-F用作相应倾斜支点。如图5中可容易地看见，销18在槽14c中的定位造成垫12_A到垫12_F分别位于突起物20-A到20-F之上，借此提供偏移倾斜。图7展示穿过图5的线7_7的横截面图，以说明通过本发明实现的垫倾斜的偏移性质。更具体来说，突起物20位于垫12的右侧之下， 借此造成当托架16在逆时针前向方向A上旋转时，垫12向下向左倾斜。在这种情况下，优选地，垫向前倾斜呈60 %到40 %的比率，其中前边缘/前侧为60 %且后边缘/后侧为40 %。 因此，当托架16在方向A上旋转时，60%的前侧将向下倾斜以优化地增加负载能力。本发明的轴承10独特地可切换旋转方向，且仍提供垫12的偏移倾斜以用于优化轴承性能。这种情况可结合图6以及图8而看见。在图6中，托架16的旋转现在从“前向” 逆时针方向切换到“反向”顺时针方向。托架16的旋转造成相应槽14c中的销18移动到其相反端，如图6中所见。当销18到达槽14c的这个另一端(在槽14c的底部处，如图6 中)时，提供挡止件。另外，托架16的旋转造成垫12-A到12-F以及护圈14也以顺时针方式移动。销18在其相应槽14c中的移动与垫12-A到12-F在托架16上的突起物20-A到 20-F之上的移动对应。更具体来说，垫12在突起物20之上的受控部分旋转造成突起物向右迁移到相邻垫12。举例来说，在图6中，突起物20-A现在已迁移到垫12-B之下。其它突起物20已类似地移位。如图6以及图8中可见，托架16在(反向)方向B上旋转，小于360度除以垫 12(以及突起物20)的数目的所得值。举例来说，在所述图中所展示的实施例中，六个垫12 以及六个对应突起物20彼此隔开大约60度。然而，如通过槽14c中的销18控制的，所需的旋转的量小于60度，这是因为在两个方向上都需要偏移倾斜。因此，突起物20必须位于垫12的相应右侧上(图5以及图7中)，但在旋转方向反向时(如图6以及图8中)，需要仅向相邻垫的左侧行进。这个旋转的量优选为360/垫的数目减去优化偏移角的两倍的所得值，在针对60/40偏移倾斜的这种特定情况下，这个旋转的量将为50度，但可修改这个旋转的量以适应即将到来的应用。举例来说，在图5中，垫12-A到12-F位于其相应垫20-A 到20-F之上，以提供所需的60/40向下向左倾斜，如图7中所见。当托架16在垫12之下顺时针旋转时，突起物将移位到相邻垫12。更具体来说，如图6中，突起物20-A移位以驻留于垫12-B之下；突起物20-B移位以驻留于垫12-C之下；突起物20-C移位以驻留于垫 12-D之下；突起物20-D移位以驻留于垫12-E之下；突起物20-E移位以驻留于垫12-F之下，且突起物20-F移位以驻留于垫12-A之下。图6中的移位的位置在垫的左侧处，以诱导 60/40或凑巧为用于向下向右倾斜的优化比率的任何比率，如图8中所见，现在左侧为轴承的前边缘/前侧，这是因为轴承现在在反向旋转。这个移位基于托架16的旋转方向而自动地发生。可修改轴承10的大小以及配置以适应安装。鉴于前述内容，本发明使得双向止推轴承10能够在托架16的前向旋转方向与反向旋转方向两者上具有偏移倾斜。通过(例如)销18以及槽Hc布置进行的止推垫12相对于托架20上的突起物20的控制“滑动”使得通过垫12之下的突起物20形成的枢转支点能够自动地移位到垫12下的适当位置以用于实现优化倾斜。这种情况自动地实现在前向旋转方向与反向旋转方向两者上的增加的负载能力。所属领域的技术人员将了解，可在不偏离本发明的精神的情况下，对所说明的实施例作出各种改变以及修改。所有这些修改以及改变意欲为所附权利要求书所涵盖。
权利要求
1.一种双向旋转偏移枢转止推轴承，其包括托架，其具有第一侧与第二侧以及外周边壁；所述托架为圆形的且具有中心轴线；纵向突起物阵列，每一纵向突起物具有纵向轴线，所述纵向突起物阵列定位于所述圆形托架的所述第一侧上，且以每一纵向轴线延伸穿过所述圆形托架的所述中心轴线而定向；以及呈圆形阵列的多个止推垫，所述止推垫具有前侧以及后侧；所述多个止推垫的所述相应后侧可与所述纵向突起物滑动啮合；所述多个止推垫可相对于所述托架在围绕所述托架的所述中心轴线的第一旋转位置与围绕所述托架的所述中心轴线的第二旋转位置之间移动；当处于所述第一旋转位置中时，所述止推垫在第一方向上偏移枢转，且当处于所述第二旋转位置中时，所述止推垫在第二方向上偏移枢转。
2.根据权利要求1所述的止推轴承，其进一步包括护圈，其具有对应于所述止推垫中的每一者的多个座架；所述止推垫分别驻留于所述多个座架中；所述护圈具有侧壁且维持呈圆形阵列的所述止推垫。
3.根据权利要求2所述的止推轴承，其中所述护圈中包含在所述侧壁中的槽，且所述托架包含从所述侧壁向外伸出的销，所述销在所述护圈中的所述槽内从第一端位置行进到第二端位置；所述第一端位置界定所述第一旋转位置且所述第二端位置界定所述止推垫的所述第二旋转位置。
4.根据权利要求2所述的止推轴承，其中所述止推垫各自分别包含与所述护圈啮合的多个向外伸出的突出部。
5.根据权利要求1所述的止推轴承，其中所述止推垫以大约60%到40 %的比率偏移枢转，其中所述止推垫的所述前侧60%处于所述第一旋转位置与所述第二旋转位置两者中； 所述止推垫的所述前侧借此提供优化的轴承表面。
6.根据权利要求1所述的止推轴承，其中当所述托架在逆时针方向上旋转时，所述止推垫自动地移动到所述第一旋转位置，且当所述托架在顺时针方向上旋转时，所述止推垫自动地移动到第二旋转位置。
7.根据权利要求1所述的止推轴承，其中当在所述第一旋转位置到所述第二旋转位置之间以及从所述第二旋转位置到所述第一旋转位置之间移动时，所述多个止推垫中的每一者分别从一个突起物行进到邻近突起物。
8.一种双向旋转偏移枢转止推轴承，其包括托架，其具有第一侧与第二侧以及外周边壁；突起物阵列，其定位于所述托架的所述第一侧上；以及多个止推垫，其具有前侧以及后侧；所述多个止推垫的所述相应后侧可与所述突起物滑动啮合；所述多个止推垫可相对于所述托架在第一位置与第二位置之间移动；当处于所述第一位置中时，所述止推垫在第一方向上偏移枢转，且当处于所述第二位置中时，所述止推垫在第二方向上偏移枢转。
9.根据权利要求8所述的止推轴承，其进一步包括护圈，其具有对应于所述止推垫中的每一者的多个座架；所述止推垫分别驻留于所述多个座架中；所述护圈具有侧壁且维持呈阵列的所述止推垫。
10.根据权利要求9所述的止推轴承，其中所述护圈中包含在所述侧壁中的槽，且所述托架包含从所述侧壁向外伸出的销，所述销在所述护圈中的所述槽内从第一端位置行进到第二端位置；所述第一端位置界定所述第一位置且所述第二端位置界定所述止推垫的所述第二位置。
11.根据权利要求9所述的止推轴承，其中所述止推垫各自分别包含与所述护圈啮合的多个向外伸出的突出部。
12.根据权利要求8所述的止推轴承，其中所述止推垫以大约60%到40%的比率偏移枢转，其中所述止推垫的所述前侧60%处于所述第一旋转位置与所述第二旋转位置两者中；所述止推垫的所述前侧借此提供优化的轴承表面。
13.根据权利要求8所述的止推轴承，其中当所述托架在第一方向上移动时，所述止推垫自动地移动到所述第一旋转位置，且当所述托架在第二方向上移动时，所述止推垫自动地移动到第二位置。
14.根据权利要求8所述的止推轴承，其中当在所述第一位置到所述第二位置之间以及从所述第二位置到所述第一位置之间移动时，所述多个止推垫中的每一者分别从一个突起物行进到邻近突起物。
全文摘要
双向旋转偏移枢转止推轴承(10)包含托架(16)，以及托架(16)上的纵向突起物阵列(20)，所述纵向突起物阵列(20)延伸穿过所述托架(16)的中心轴线。垫阵列(12)与所述纵向突起物(20)滑动啮合，以准许所述止推垫(12)在第一旋转位置与第二旋转位置之间移动。当处于所述第一旋转位置中时，所述止推垫(12)自动地在第一方向上偏移枢转，且当处于所述第二旋转位置中时，所述止推垫(12)自动地在第二方向上偏移枢转。所述止推垫(12)以大约60％到40％的比率偏移枢转，其中所述止推垫(12)的前侧60％处于所述第一旋转位置与所述第二旋转位置两者中。还提供护圈(14)以维持所述止推垫(12)与所述突起物(20)滑动连通。
文档编号F16C17/06GK102498304SQ201080032363
公开日2012年6月13日 申请日期2010年6月4日 优先权日2009年6月8日
发明者福阿德·Y·扎伊丹 申请人:沃喀莎轴承公司