专利名称：带有对抗磨损和偏差的公差补偿特性的免维护轴承的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及轴承和公差环，并且具体地涉及用于带有对抗磨损和偏差的公差补偿特性的免维护轴承组件的一种改进的系统、方法及装置。
背景技术：
轴承和公差环将彼此相对运动的部件(如转动轴)之间的运动约束在壳体孔中。这种结构的一个实例是位于轴的外表面与孔的内表面之间的空隙内的ー种环形带。这种公差环将该轴的径向或轴向运动限制在该孔中，而同时仍允许相 对运动。在常规设计中，寻求的是内部与外部部件之间的紧密配合。此外，寻求的是提供最大摩擦接合的力或滑动カ的最小变化。部件之间的ー种紧密配合是所希望的，因为它减小了部件之间的相对振动。公差环能够对公差或偏差进行补偿，产生カ矩并且可以改善其他特性，如噪声、振动以及粗糙度特性。此类特性以及カ矩主要受常用公差环的材料特性的影响，这些公差环通常只是由不锈钢或碳钢形成的。内部与外部部件之间的这些需求要求强カ的并且实质性的接触，这种接触増大了摩擦力。例如，包括ー个背衬层33和塑料混合物35的常规衬套31 (图3A)是定位在ー个销钉37与壳体39之间的。当一个明显的力F (在图3B中加以放大)被施加到销钉37上时，衬套31发生变形并且严重磨损，并且在销钉37与背衬层33之间发生不希望的接触或不均匀的摩擦。尽管这些解决方案对某些应用是可以工作的，但继续关注对轴承和公差环的改进。
发明内容
在此披露了用于带有对抗磨损和偏差的公差补偿特性的免维护组件的ー种系统、方法及装置的实施方案。例如，一种用于对磨损、热膨胀以及偏差进行弹性补偿的系统，该系统包括定位在一个壳体与该壳体的孔中的一个销钉之间的ー个环。该环具有一个背衬层、ー个具有多个开ロ的拉网式栅格结构、一个渗透进入该拉网式栅格结构的这些开ロ之中的低摩擦层，并且该环可以额外地包括一个用于将该背衬层粘附到该拉网式栅格上的粘合剂层和/或一个用于将该低摩擦层粘附到该拉网式栅格上的第二粘合剂层。该拉网式栅格结构与该低摩擦层一起提供该环在该壳体与销钉之间的弹性变形。该拉网式栅格结构可以包括一种拉伸金属、多孔金属、金属合金或塑料材料，或者ー种编织网或非编织网。该低摩擦层被层叠在该拉网式栅格结构之中。另外，该拉网式栅格结构可以具有ー种波状构型，该波状构型带有多个条从而作为凸起部从其ー个平面中突出以形成一种波纹和弓形弹簧的图案从而在负载下提供弹性变形。该拉网式栅格结构可以被完全或仅部分埋入低摩擦层之中从而使得拉网式栅格结构的多个部分从低摩擦层中突出并且与该销钉相接触。该环提供多种滑动特性以及对生产公差、间隙公差、扭矩公差、材料差异、温度差异、负载变化、动态行为、以及部件间的磨损的公差补偿。该环进一歩提供了径向和轴向弹性变形中的至少ー个。当在该销钉上施加一个カ时，该拉网式栅格结构在ー些区域压缩而在其他区域膨胀以便补偿围绕该环的整个外周边的磨损和偏差。
通过參见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。图IA和图IB对应的是ー种层压材料的一个实施方案的分解图和组装的截面侧视图；图2A和图2B是由图IA和图IB的层压 材料构造的衬套的实施方案的截面侧视图；图3A和图3B是使用中的ー个常规衬套的截面侧视图；图4A和图4B是使用中的图2B的实施方案的截面侧视图；图5是ー种栅格结构的被放大的顶视像；图6是ー个层压材料的另ー个实施方案的截面侧视图；图7是ー个层压材料的又另ー个实施方案的截面侧视图；图8是ー个层压材料的不同实施方案的截面侧视图；图9A至图9C是在使用过程中图8的层压材料实施方案的顺序的截面侧视图；图IOA至图IOC是在另一种类型的使用过程中图8的实施方案的顺序的截面侧视图；图11至图13是用于轴承部件的不同实施方案的加载和卸载周期的曲线图；并且图14A至图14C是在另一种类型的使用过程中图8的实施方案的顺序的截面侧视图。 在不同的图中使用相同的參考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施例方式在此披露了用于带有对抗磨损和偏差的公差补偿特性的免维护组件的轴承以及公差环的ー种系统、方法以及装置的实施方案。例如，图IA和图IB描绘了ー种用于轴承或公差环组件21的层压材料，该层压材料具有ー个背衬层23、ー个拉网式栅格结构25以及ー个低摩擦层27 (如ー个带子)。根据层压材料的设置，多个熔体粘合剂材料层29可以位于这些部件之间以便将它们粘附在一起。在组装过程中，如图IB中所示，低摩擦层27渗透该拉网式栅格结构25。在一些实施方案中，该层压材料可以被成形为ー个环,该环具有径向向夕卜(图2A)或径向向内(图2B)的低摩擦层27。在其他实施方案中，这些熔体粘合剂层29之一(图1A)是可以省略的而提供另ー种粘合剂层渗透穿过该拉网式栅格结构25并且浸入该拉网式栅格结构的两侧以便导致附着在两侧(即，栅格结构25附着在带27和背衬层23)上。在另外的其他实施方案中，这两个熔体粘合剂层29 (图1A，没有层29)均是可以省略的，低摩擦层附着在拉网式栅格(和/或背衬材料)上以及从拉网式栅格附着到背衬材料上是通过替代手段来确保提供的。在一些实施方案中，背衬层23是钢、不锈钢、普通钢合金、或另ー种金属合金并且它具有在约O. Olmm至5mm范围内的厚度。栅格结构25是可以由不锈钢、弹簧钢、铝、青铜或其他金属合金、热塑或陶瓷材料形成的，并且它具有在约O. 05mm至2mm范围内的厚度。低摩擦层27可以包括一个塑料混合物层(如PTFE或如在此说明的其他材料)，并且它可以包含有机、无机、金属或塑料填充物。低摩擦层可以被压叠在栅格结构的顶部上以及埋入在其中，并且它具有在约O. Olmm至Imm范围内的厚度。在另外的其他实施方案中，该低摩擦层27可以包括多种材料，这些材料包括例如一种聚合物(如一种聚酮)、聚芳酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚酰胺酰亚胺、超高分子量聚こ烯、热塑性氟聚合物、聚酰胺、聚苯并咪唑或它们的任何组合。在一个实例中，该热塑性材料包括聚酮、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯砜、氟聚合物、聚苯并咪唑、它们的衍生物、或它们的组 合。在一个特别的实例中，该热塑性材料包括一种聚合物，如聚酮、热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚砜、聚酰胺酰亚胺、它们的衍生物、或它们的组合。在另ー个实例中，该材料包括聚酮，如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮、它们的衍生物或它们的组合。一种示例性氟聚合物包括氟化的こ烯丙烯(FEP)、聚四氟こ烯(PTFE)、聚偏ニ氟こ烯(PVDF)、全氟烷氧基(PFA)、四氟こ烯、六氟丙烯、以及偏ニ氟こ烯的一种三聚物(THV)、聚氯三氟こ烯(PCTFE)、こ烯-四氟こ烯共聚物(ETFE)、こ烯-氯三氟こ烯共聚物(ECTFE)或者它们的任何组合。在ー个另外的实例中，该热塑性聚合物可以是超高分子量聚こ烯。对滑动表面进行润滑是可以使用在高的力的应用中的。示例性润滑剂可以包括油、润滑脂或固体润滑剂，如ニ硫化钥、ニ硫化钨、石墨、单层石墨、膨胀石墨、氮化硼、滑石、氟化钙、氟化铈或它们的任何组合。一种示例性的陶瓷或矿物包括氧化铝、硅石、ニ氧化钛、氟化钙、氮化硼、云母、硅灰石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、碳黑、顔料类、或它们的任何组合。轴承材料的性能还受到三维拉网式栅格结构25的这些參数的选择的影响。栅格结构25可以是ー种拉伸或多孔金属、金属合金(例如，弹簧钢)或塑料材料、或者编织或非编织网(例如，具有多个焊接触点，如同Norglide M)或者具有补偿特性的任何其他编织或非编织网、栅格或网结构。这种结构具有限定的几何形状和机械特性。该栅格结构被埋入一种塑料材料之中，如通过压叠、喷涂或压延以及烧结(或用于将塑料材料应用到栅格结构上的任何其他方法)在该栅格结构上和/或在其周围的PTFE。栅格结构的多个參数是可以基于应用来进行选择和调整的。这些參数包括拉网式栅格的三维结构、形成它的材料、以及相对于衬底(如果有背衬的金属或其他材料)或相对于壳体的背衬和设计。对ー种拉网式栅格进行加工的方法包括切开原材料板片以及对得到的栅格进行变形或牵拉。因为板片的切开的条在加工过程中被撕裂，该栅格的单个条发生扭绞并且在该拉网式栅格的每ー排中形成多个凸起部，并且然后垂直伸到由拉网式栅格限定的平面之外。这些凸起部与ニ维拉网式栅格网的几何形状一起形成了一种三维结构。在可替代的实施方案中，一种在功能上类似于拉网式栅格结构的结构是可以通过多种其他方法来产生，如挤压、封装、三维印刷等方法，这些方法与切割和膨胀方法相比可能是更昂贵的。在一些实施方案(例如，见图5)中，三维结构25具有波状外观。这些条51作为凸起部53从该板片的平面中突出而形成波纹并显现为如同弓形弹簧55，同时提供了整个层压材料的一种弹性和塑料行为。因此，该层压材料可以使用在以下情况中，在ー个非常短的距离(即，层压材料的小的变形)上希望如同弹簧行为的情形、或者公差需要得到补偿的情形。在一些应用中，变形可以是就轴承或公差环直径的ー个百分比表现出的特征。例如，对于具有IOmm直径的轴承，低摩擦层可以补偿约5μ至20 μ的弹性变形，而对于具有100%弹性恢复的栅格结构的整体组件可以补偿直至约O. Imm至O. 2mm的弹性变形。这种设计对于应用(如由层压材料形成的衬套)是特别有用的。通过根据本发明的一些实施方案，ー个形成有P·TFE混合物层压材料的环对于在一个壳体与轴组件之间、特别是在轴承表面与该轴之间的加工エ艺或应用的公差进行补偿。于是衬套不仅对该组件提供了滑行和/或滑动特性，而且还对于生产公差、间隙公差、扭矩公差、材料或温度差异、负载变化或动态行为、组件部件间的老化或磨损或者这些的任何组合提供公差补偿。补偿主要发生在径向方向上(但也不限于此)，如也可以提供轴向补偿。例如，如果衬套具有ー个附加凸缘，在轴向方向上也可以提供公差补偿，其中主要工作原理是与径向情况相同。取决于间隙，在组装或应用过程中，衬套的层压材料被压缩到一定程度，并且在该组装或应用的整个使用期限中是处于这种形式。组件的公差应随时间变化(例如，通过壳体的变形)，于是层压材料的弾性部分的行为容纳了这类变化。例如，对图4A和图4B进行比较，衬套21被定位在ー个同轴销钉41与壳体43之间。将カF施加到销钉41上使得拉网式栅格结构25在某些区域45上压缩(即，相反的力F，并且为了清楚被夸大示出)，而在其他区域47上膨胀以便更好地对磨损和偏差进行补偿。公差补偿材料具有几种功能动作。这些包括在负载下作为弹簧起作用的公差补偿、由于温度差异或厚度变化(例如，由于应用过程中的磨损，例如，见图9A至图9C)所引起的厚度变化的补偿、或者扭矩差异的补偿。为了实现这些补偿，可以通过许多方式来对层压材料和公差补偿材料进行设计。栅格结构可以被部分地埋入低摩擦材料之中。连同低摩擦材料一起，栅格材料的这些波峰的或其他部分可以在应用中或在组装之后(是否处于负载之下)从埋入的材料中突出并且与轴相接触。可替代的或通过组合，栅格结构的其他波峰或部分可以与背衬材料或壳体相接触，而不是与背衬材料或壳体的整个表面完全接合。具有这类组合物的材料是可以压缩的。在埋入过程中，埋入的材料移动进入栅格结构的容积之中，在这些容积中没有栅格结构(如空隙、气泡)、或者在这些容积中存在ー个与拉网式栅格相比是更柔软更可压缩的材料。在其他实施方案中，栅格结构是可以被完全埋入低摩擦材料中的并且它与背衬材料或壳体具有完全的接触。在这种情况中，当栅格结构处于完全埋入时它被压縮。栅格以及周围的低摩擦材料的整个复合物发生变形并且在完全或部分卸载时松驰。层压材料的塑料和弾性部分的行为是可以通过几个參数定制的。例如，性能是受到拉网式栅格材料、低摩擦层和填充物类型、以及背衬材料的材料选择的影响的。背衬材料也可以包括几种合金或表示ー种材料复合物。拉网式栅格结构、背衬材料以及塑料混合物的对应厚度同样对性能产生影响。另外并且再次由图5所示，该拉网式栅格结构的几何形状、ニ维參数上的其他尺寸可以选择为如菱形的长向(LWD，或者在同一排的基准点之间的水平距离)以及菱形的短向(SWD，或者同一列中的基准点之间的垂直距离)。通过将拉网式栅格变平而使其厚度减小，这增加了平面方向外的其刚度。除了对拉网式栅格被压叠进入层压材料之中以及被最终展开的方向进行选择之外，其他变量包括在相邻的结构开ロ之间选择平面内的水平距离和垂直距离，如网孔数、打结宽度(KW)和条的宽度(SW)与LWD/SWD之比、长向的开ロ(LW0)、短向的开ロ(SWO)。在一些实施方案中，通过减少横向网孔与LWDjP /或纵向网孔与SWD的可以形成一种更硬的层压材料。増加一个条的厚度或打结宽度。其他选项包括增加条的厚度和/或打结宽度、展平该拉网式栅格、增加该原材料板片的厚度，和/或増加该拉网式栅格结构的硬度和/或拉伸强度。图6描绘了用于衬套和公差环的层压材料组件61的另ー个实施方案。组件61具 有ー个背衬层63、栅格结构65以及低摩擦层67。低摩擦层67完全封装该栅格结构65并且它被粘附到背衬层63上。在此实施方案中，低摩擦层67具有不带附加结构的多个光滑表面。栅格结构65包括多个大的凹形特征69，这些凹形特征在负载下可以被压缩，从而在衬套的径向和/或轴向方向上提供半弹性行为。图7描绘了ー个层压材料组件71的又另ー个实施方案，该组件具有ー个背衬层73、栅格结构75以及低摩擦层77。低摩擦层77封装该栅格结构75并且它被粘附到背衬层73上。在这个实施方案中，低摩擦层77具有ー个波浪形表面，该波浪形表面带有与该栅格结构75的多个凹形部分对齐并且与其互补的多个凹陷79，但这些凹陷背离开背衬层73。在图8中呈现了先前实施方案的一个倒转的形式，其中这些凹陷89与栅格结构85的凹形构件面向层压材料组件81的背衬层83以便在其之间形成空气穴或空隙。栅格结构75,85以及这些凹陷79、89均可以在负载容积下、在径向和/或轴向方向上被压缩，以便在操作上提供弹性行为并且容易地对磨损和偏差进行补偿。例如，图9A展示了作为ー个轴承或公差环被卸载并且处于原始尺寸或厚度的组件81。在图9B中，如所示出的，轴承或公差环在负载91以及滑动速度93下发生磨损从而引起低摩擦层87的厚度的减小。然而，轴承或公差环在应用过程中是自动调节的(图9C)，如栅格结构85通过将组件返回到原始尺寸(如图9A)来对磨损进行补偿。类似地，图IOA展示了被卸载的作为轴承或公差环的组件81。在图IOB中，如所示出的轴承或公差环是处于负载101下从而引起栅格结构85以及低摩擦层87的凹陷89发生变形。在应用过程中轴承或公差环是自动调节的(图10C)，如组件81对变形进行补偿并返回原始尺寸(如在图10A)。负载101可以表示该轴和/或壳体的增加的热膨胀(或收缩)，在这种情况中该组件压缩并且然后在冷却到周围温度之后返回其原始厚度。类似地，图14B表示施加ー个非对齐的负载111到组件81上，以及在应用非对齐的负载111之前(图14A)以及之后(图14C)的结构。在应用非对齐的负载111 (图14B)的过程中，该结构中的容积或多个孔被压缩并且栅格是局部地作为ー个弹簧(即，如在由虚线所表示的轴承/公差环的ー侧上)起作用的。在松驰(图14C)之后，轴承材料松驰并且厚度局部地返回到原始水平。
栅格结构85可以被配置为使得该结构的这些波峰在压カ101 (图10B)下在不同的轴承应用中从原始位置(图10A)变形，并且在松驰之后或者在负载101被去除之后返回到它们的原始位置(图10C)。在力伸长的图中(见，例如图11至图13)，几乎不存在展现于ー个典型的负载范围内部的塑料变形以及公差环或滑动轴承的变形。这种完全弹性行为还允许轴承或公差环的调节，尽管功能表面在其使 用寿命中不发生磨损。贯穿其使用期限，功能层的表面总是保持在同一位置。例如，一个轴承或公差环的内径在其使用期限上以及在所有应用条件下都是恒定的。在其他实施方案中，拉网式结构的几何形状被配置为使得这些波峰不返回到它们的原始位置(即，它们可塑性地变形)而是环组件整体仍保持弹性行为。这种设计可以在一个环组件的使用期限过程中或者在其制造之后的定尺寸的过程中被用于公差补偿。再次參见图11至图13，在此描绘了层压材料在一个施加负载下的弾性和塑料行为。这些展示了一个示例性负载，例如在免维护自动轴承应用中所呈现的。在图11中，两个典型的加载/卸载周期1101、1103是通过对应地増加/減小一个拉网式青铜栅格以及层压材料(包含同一种拉网式栅格结构)上的压カ来测量的。与层压材料相比，拉网式裸青铜栅格产生了较高的合成变形(即，在加载周期开始与卸载周期结条之间的变形差异)。这种差异是由压叠过程中的这些カ导致的，这些カ对拉网式青铜栅格进行预先压缩从而使得层压材料在遭受相同的压カ条件时具有较小的整体变形。面向上或向右的箭头表示负载阶段，面向下或向左的箭头表示卸载阶段。在这些测试中施加的最大负载是157. 5N/mm2。同样，图12和图13中的曲线1201和1301对应地展示了用于硬弹簧和软弹簧要求的弹性行为。在一些实施方案中，本发明包括一个用于对磨损和偏差进行弹性补偿的系统。一个环(如衬套、轴承或公差环)被定位在壳体与该壳体的孔中的销钉之间。该环包括ー个背衬层、具有多个开ロ的ー种拉网式栅格结构、渗透进入拉网式栅格结构的这些开口中的低摩擦层、以及用于粘附该背衬层的至少ー个粘合剂层，拉网式栅格结构以及低摩擦层ー起提供了在壳体与销钉之间的环的弹性变形。该至少ー个粘合剂层可以包括一对熔体粘合剂层，这对粘合剂层渗透穿过该拉网式栅格结构并且浸入该拉网式栅格结构的两侧而到达该背衬层以及低摩擦层二者。在其他实施方案中，背衬层可以包括不锈钢以及普通钢合金之一，并且它具有O. Olmm至5_范围内的厚度，该栅格结构可以包括不锈钢、弹簧钢、铝、青铜、热塑和陶瓷材料之一，并且它具有O. 05mm至2mm范围内的厚度。低摩擦层可以包括一个带有有机、无机、金属或塑料填充物的塑料混合物，并且它具有在O. Olmm至Imm范围内的厚度。该拉网式栅格结构可以包括拉伸金属、多孔金属、金属合金以及塑性材料中的至少ー个，并且低摩擦层被压叠在拉网式栅格结构中。该拉网式栅格结构还可以包括ー个切开的原材料板片，该原材料板片具有用多个切开的条变形的多个排，这些切开的条被扭绞并且在每ー排中形成多个凸起部。并且这些凸起部从由该拉网式栅格结构限定的ー个平面中突出。另外，该拉网式栅格结构可以具有一种带有多个条的波状构型，这些条作为凸起部从其ー个平面中突出以形成一种波纹和弓形弹簧的图案从而在负载下提供弹性变形。该拉网式栅格结构可以被完全或仅部分埋入低摩擦层之中从而使得拉网式栅格结构的多个部分从低摩擦层中突出并且与该销钉相接触。这种弹性变形可以是就该环直径的一个百分比表现出的特征，并且该环是ー个分裂环。例如，对于具有10毫米直径的环，低摩擦层补偿5 μ至20 μ的弹性变形,并且整个环补偿O. Imm至O. 2mm的弹性变形。该环提供多种滑动特性以及对于生产公差、间隙公差、扭矩公差、材料差异、温度差异、负载变化、动态行为、以及部件间的磨损的公差补偿。该环进一歩提供了径向和轴向弹性变形中的至少ー个。当在该销钉上施加一个カ时，该拉网式栅格结构在ー些区域压缩而在其他区域膨胀以便补偿围绕该环的整个外周边的磨损和偏差。在一些实施方案中，该拉网式栅格结构的ー种几何形状被选择成并将图案确定成按照这些开ロ的尺寸而带有菱形的长向(LWD)、菱形的短向(SWD)、厚度、相邻开ロ之间的水平和垂直平面内间距、网孔数、打结宽度和条的宽度与LWD/SWD之比，单个条的厚度(TSS，膨胀之前材料的厚度)、整体栅格厚度(TGT，膨胀之后材料的厚度)，以及对该拉网式栅格结构进行层叠和展开的方向的选择。该环是可以通过减少横向网孔与LWD、纵向网孔与SWD的关系、增加ー个条的厚度或打结宽度、展平该拉网式栅格结构、増加ー个原材料板片的厚度，以及增加该拉网式栅格结构的刚性或拉伸强度而变得更硬。这个低摩擦层可以配备有不带附加结构的多个光滑表面，并且这种拉网式格栅结构包括多种在负载下可压缩的凹形特征。可替代地，该低摩擦层具有一个波浪形表面，该波浪形表面带有与该拉网式栅格结构的多个凹形部分对齐并且与其互补的多个凹陷。这些凹陷可以背离或朝向该背衬层，并且这种拉网式栅格结构以及这些凹陷在负载下都是可压缩的以便在使用中提供弹性行为并且对磨损和偏差进行补偿。在ー些形式中，该环具有一个初始厚度，该环在负载下变形从而导致该拉网式栅格结构以及该低摩擦层中的凹陷发生变形，并且该环自动进行调节以便对变形进行弹性补偿并且使该环恢复到该初始厚度。在其他形式中，该环具有一个初始厚度，该环在负载以及在该壳体与销钉之间的滑动速度下磨损以致减小了该低摩擦层的厚度，并且该拉网式格栅结构自动进行调节以便对磨损进行弹性补偿从而使该环恢复到该初始厚度。在此披露的这些实施方案具有超出常规解决方案的众多优点。这些轴承和公差环是免维护的并且它们具有对抗偏差的多项公差补偿特性。它们在操作与应用过程中出现磨损的情况下还是自动调节的。轴承材料因其公差特性也弹回到其最初尺寸。这些实施方案还补偿了因温差所引起的公差，并且针对具有较大公差的轴和部件提供了衬套，由此降低了制造成本。在具有实现自动调节功能的完全弹性行为的公差环和轴承应用中，这种包封的格栅结构或拉伸金属板材利用格栅设计和材料的弹性行为公差或者，通常情况下，公差环中的径向或轴向距离。该组件很适合作为具有滑动特性的公差环，或者作为ー种在径向和/或轴向方向上具有弾性公差/距离补偿功能的滑动轴承来使用。当轴承磨损时，这种设计是自动进行调节的。此外，本发明弥补了常规轴承或公差环特性的缺点。对于轴承而言，本发明补偿了源自轴承、壳体和轴的生产公差，源自应用中的温差的厚度变化，以及磨损或受动态影响(如在应用中改变的负载)的变形。
对于公差环而言，本发明通过为复合件提供了更好的滑动特性使它们在轴与公差环之间产生更低的摩擦，运动カ因摩擦减小而減少，并且寿命周期因摩擦环、轴以及壳体之间的磨损更小而更长。其他优点包括在轴承和公差环应用中对距离的弾性补偿，因为轴承起到弹簧的作用，而公差环起到轴承的作用。这个书面说明使用实例来披露这些实施方案，包括其最佳模式，并且还使得本领域的普通技术人员能够制造并且使用这些实施方案。本可获专利的范围是由权利要求书来限定的、并且可以包括本领域普通技术人员能想到的其他实例。这类其他实例如果具有与本权利要求书的语言没有差异的结构要素、或者包括了与本权利要求书的文字语言具有非实质性差异的等效的结构要素，则预期是处于本权利要求书的范围之内。应注意，并非要求在一般性说明或这些实例中的以上说明的所有这些活动，也可以不要求ー项特定活动的ー个部分、并且除了所描述的那些之外可以进行一种或多种另外的活动。这些活动列出的顺序不一定是它们的执行 顺序。在以上的说明书中，參照多个具体的实施方案对这些概念进行了说明。然而，本领域的普通技术人员应理解，在不脱离如在以下的权利要求中所给出的这些实施方案的范围的情况下，能够做出不同的修改和变化。因此，应该在一种解说性的而非ー种限制性的意义上看待本说明书和附图，并且所有此类改变均g在包括于这些实施方案的范围之内。如在此所用的，术语“包括(comprises)”、“包括了(comprising)”、“包含(includes)”、“包含了 (including)，，、"具有(has)”、“具有了(having)” 或它们的任何其他变形均g在覆盖ー种非排他性的涵盖意义。例如，包括一列特征的一种エ艺、方法、物品、或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括对于这种エ艺、方法、物品、或装置的未明确列出或固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈迷，“或者”指的是ー种包含性的或者而不是ー种排他性的或者。例如，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足:A是真(或者存在)且B是假(或者不存在)，A是假(或者不存在)且B是真(或者存在)，并且A和B均为真(或者存在)。同样，使用“ー个”或“ー种”(a/an)来描述在此描述的元素和部件。这样做仅是为了方便并且给出一般意义的范围。这种说法应该被解读为包括一个或至少ー个，并且单数还包括复数，除非它明显另有所指。以上对于多个具体的实施方案已经说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及任何一项或多项特征(它们可以致使任何益处、优点、或者解决方案发生或变得更突出)不得被解释为是任何或所有权利要求之ー关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解，为了清楚起见，在此在多个分离的实施方案的背景下描述的某些特征也可以组合在一起而提供在一个单ー的实施方案中。与此相反，为了简洁起见，在一个单ー的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括了在该范围之内的每ー个值。
权利要求
1.一种用于对磨损和偏差进行弹性补偿的系统，该系统包括ー个壳体，该壳体具有ー个孔； 一颗销钉，该销钉定位在该壳体的孔中并且与该孔同轴； ー个定位在该壳体与该壳体的孔中的销钉之间的环，该环包括 ー个背衬层； 具有多个开ロ的ー种拉网式栅格结构； 渗透进入该拉网式栅格结构的这些开ロ之中的ー个低摩擦层；并且 该背衬层、拉网式栅格结构以及低摩擦层被连接在一起以便在该壳体与销钉之间提供该环的弹性变形。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，该环包括一个衬套、ー个轴承以及ー个公差环之O
3.根据权利要求I所述的系统，进一歩包括至少ー个粘合剂层，该粘合剂层渗透穿过该拉网式格栅结构并且浸入该拉网式格栅结构的两侧而到达该背衬层和该低摩擦层二者。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，该背衬层包括钢、不锈钢以及ー种普通钢合金之一，并且具有在O. Olmm至5mm范围内的厚度，该拉网式栅格结构包括不锈钢、弹簧钢、铝、青铜、热塑及陶瓷材料之一，并且具有在O. 05mm至2mm范围内的厚度，并且该低摩擦层包括一个带有有机、无机、金属或塑料填充物的塑料混合物，并且具有在O. Olmm至Imm范围内的厚度。
5.根据权利要求I所述的系统，其中，该拉网式栅格结构包括一种拉伸金属、多孔金属、金属合金、塑料材料以及编织网或非编织网中的至少ー种，并且该低摩擦层被层叠在该拉网式栅格结构中。
6.根据权利要求I所述的系统，其中，该拉网式栅格结构包括一个切开的原材料板片，该原材料板片具有用多个切开的条变形的多个排，这些切开的条被扭绞并且在每ー排中形成多个凸起部，并且这些凸起部从由该拉网式栅格结构限定的ー个平面中突出。
7.根据权利要求I所述的系统，其中，该拉网式栅格结构具有ー种波状构型，该波状构型带有多个条从而作为凸起部从其ー个平面中突出以形成一种波纹和弓形弹簧的图案从而在负载下提供弹性变形。
8.根据权利要求I所述的系统，其中，该弹性变形包括该环直径的ー个百分比，并且该环是ー个分裂环。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，该环具有IOmm的直径，该低摩擦层补偿5μ至20 μ的弹性变形，并且整个环补偿O. Imm至O. 2mm的弹性变形。
10.根据权利要求I所述的系统，其中，该环提供多种滑动特性以及对生产公差、间隙公差、扭矩公差、材料差异、温度膨胀及收缩、负载变化、动态行为、以及部件间的磨损的公差补偿。
11.根据权利要求I所述的系统，其中，该环提供了径向和轴向弹性变形中的至少ー种。
12.根据权利要求I所述的系统，其中，当在该销钉上施加一个カ时，该拉网式栅格结构在ー些区域压缩而在其他区域膨胀以便补偿围绕该环的整个外周边的磨损和偏差。
13.根据权利要求I所述的系统，其中，该拉网式栅格结构被部分包埋到该低摩擦层之中，并且该拉网式栅格结构的多个部分从该低摩擦层中突出并且与该销钉相接触。
14.根据权利要求I所述的系统，其中，该拉网式栅格结构的ー种几何形状被选择成并将图案确定成按照这些开ロ的尺寸而带有菱形的长向(LWD)、菱形的短向(SWD)、厚度、相邻开ロ之间的水平和垂直平面内间距、网孔数、打结宽度和条的宽度与LWD/SWD之比，以及对该拉网式栅格结构进行层叠和展开的方向的选择。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，该环是通过减少横向网孔与LWD、纵向网孔与SWD的关系、増加一个条的厚度或打结宽度、展平该拉网式栅格结构、増加ー个原材料板片的厚度，以及增加该拉网式栅格结构的刚性或拉伸强度而变得更硬。
16.根据权利要求I所述的系统，其中，该低摩擦层具有不带附加结构的多个光滑表面，并且该拉网式栅格结构包括在负载下可压缩的多个凹形特征。
17.根据权利要求I所述的系统，其中，该低摩擦层具有一个波浪形表面，该波浪形表面带有与该拉网式栅格结构的多个凹形部分对齐并且与其互补的多个凹陷。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，这些凹陷背离或面向该背衬层，并且该拉网式栅格结构以及这些凹陷在负载下都是可压缩的以便在使用中提供弹性行为并且对磨损和偏差进行补偿。
19.根据权利要求17所述的系统，其中该环具有一个初始厚度，该环在负载下变形从而导致该拉网式栅格结构以及该低摩擦层中的凹陷发生变形，并且该环自动进行调节以便对变形进行弹性补偿并且使该环恢复到该初始厚度。
20.根据权利要求I所述的系统，其中，该环具有一个初始厚度，该环在负载以及在该壳体与销钉之间的滑动速度下磨损以致减小了该低摩擦层的厚度，并且该拉网式格栅结构自动进行调节以便对磨损进行弹性补偿从而使该环恢复到该初始厚度。
21.—种用于对磨损和偏差进行弹性补偿的系统,该系统包括ー个壳体，该壳体具有ー个孔； 一颗销钉，该销钉定位在该壳体的孔中并且与该孔同轴； ー个定位在该壳体与该壳体的孔中的销钉之间的环，该环包括 ー个背衬层； ー种具有多个开ロ、由一种拉伸金属、多孔金属、金属合金、塑料材料以及编织网或非编织网中的至少ー种形成的拉网式栅格结构，并且该拉网式栅格结构具有一种带有多个条的波状构型，这些条作为凸起部从其ー个平面中突出以形成一种波纹和弓形弹簧的图案从而在负载下提供弹性变形； 层叠在该拉网式栅格结构的这些开口中的ー个低摩擦层；以及 至少ー个粘合剂层，该粘合剂层用于将该背衬层、拉网式栅格结构以及低摩擦层粘附在一起以便在该壳体与销钉之间提供该环的弹性变形。
22.根据权利要求21所述的系统，其中该环包括一个衬套、ー个轴承以及ー个公差环之一，并且该至少ー个粘合剂层包括一对熔体粘合剂层，这对熔体粘合剂层渗透穿过该拉网式栅格结构并且浸入该拉网式栅格结构的两侧而到达该背衬层和该低摩擦层二者上。
23.根据权利要求21所述的系统，其中该背衬层包括钢、不锈钢以及ー种普通钢合金之一，并且具有在O. Olmm至5mm范围内的厚度，该拉网式栅格结构包括不锈钢、弹簧钢、铝、青铜、热塑及陶瓷材料之一，并且具有在O. 05mm至2mm范围内的厚度，并且该低摩擦层包括一个带有有机、无机、金属或塑料填充物的塑料混合物，并且具有在O. Olmm至Imm范围内的厚度。
24.根据权利要求21所述的系统，其中该拉网式栅格结构包括一个切开的原材料板片，该板具有与多个切开的条一起变形的多个排，这些条是扭绞的并且在每ー排中形成多个凸起部，并且这些凸起部从由该拉网式栅格结构限定的ー个平面中突出。
25.根据权利要求21所述的系统，其中，该环具有IOmm的直径，该低摩擦层补偿5μ至20 μ的弹性变形，整个环补偿O. Imm至O. 2mm的弹性变形，并且该环提供多种滑动特性以及对生产公差、间隙公差、扭矩公差、材料差异、温度膨胀及收缩、负载变化、动态行为和部件间的磨损的公差补偿。
26.根据权利要求21所述的系统，其中，该环提供径向和轴向弹性变形中的至少ー种，并且当在该销钉上施加一个カ时，该拉网式栅格结构在ー些区域压缩而在其他区域膨胀以便补偿围绕该环的整个外周边的磨损和偏差。
27.根据权利要求21所述的系统，其中，该拉网式栅格结构被部分地包埋到该低摩擦层之中，并且该拉网式栅格结构的多个部分从该低摩擦层中突出并且与该销钉相接触。
28.根据权利要求21所述的系统，其中，该拉网式栅格结构的ー种几何形状被选择成并将图案确定成按照这些开ロ的尺寸而带有菱形的长向(LWD)、菱形的短向(SWD)、厚度、相邻开ロ之间的水平和垂直平面内间距、网孔数、打结宽度和条的宽度与LWD/SWD之比，以及对该拉网式栅格结构进行层叠和展开的方向的选择。
29.根据权利要求21所述的系统，其中，该低摩擦层具有不带附加结构的多个光滑表面，并且该拉网式栅格结构包括在负载下是可压缩的多个凹形特征。
30.根据权利要求21所述的系统，其中，该低摩擦层具有一个带有多个凹陷的波浪形表面，这些凹陷与该拉网式栅格结构的多个凹形部分对齐并且与其互补，这些凹陷背离或朝向该背衬层，并且该拉网式栅格结构以及这些凹陷在负载下都是可压缩的以便在使用中提供弹性行为并且对磨损和偏差进行补偿。
31.根据权利要求30所述的系统，其中该环具有一个初始厚度，该环在负载下变形从而导致该拉网式栅格结构以及低摩擦层中的多个凹陷发生变形，并且该环自动进行调节以便对变形进行弹性补偿并且使该环恢复到该初始厚度。
32.根据权利要求30所述的系统，其中，该环是通过减少横向网孔与LWD、纵向网孔与SWD的关系、増加一个条的厚度或打结宽度、展平该拉网式栅格结构、増加ー个原材料板片的厚度，以及增加该拉网式栅格结构的刚性或拉伸强度而变得更硬。
33.根据权利要求21所述的系统，其中，该环具有一个初始厚度，该环在负载以及在该壳体与销钉之间的滑动速度下磨损以致减小了该低摩擦层的厚度，并且该拉网式格栅结构自动进行调节以便对磨损进行弹性补偿从而使该环恢复到该初始厚度。
全文摘要
一种用于对磨损、热膨胀以及偏差进行补偿的系统，该系统包括定位在壳体与该壳体的孔中的销钉之间的一个环。这个环具有一个背衬层(63)、具有多个开口的一种拉网式栅格结构(65)、渗透进入该拉网式栅格结构的这些开口中的一个低摩擦层(67)、以及粘合剂，该粘合剂用于将背衬层、拉网式栅格结构以及低摩擦层粘附在一起以便在该壳体与销钉之间提供该环的弹性变形。
文档编号F16C33/28GK102695887SQ201180005352
公开日2012年9月26日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者A·欧莱恩, H-J·耶格尔, J·海德曼 申请人:圣戈班性能塑料帕姆普斯有限公司