安装组件制造技术

公开了一种安装组件，所述安装组件包括配对的内部和外部元件（３６，３８），使用公差环（２０）把所述元件安装在一起。公差环（２０）具有径向延伸的突起（２８），所述突起被构形为使得公差环（２０）运行在它的压力／保持力特性的塑性阶段。通过使用比传统的公差环中所用的突起更软的突起，这能够得以实现。因而稳定了安装公差环所需的力以及对于配对元件的尺寸上给定的变化范围该公差环所呈现的保持力的范围。

【技术实现步骤摘要】
安装组件本专利技术涉及包括配对的内部和外部元件的装置，使用公差环把该 内部和外部元件安装在一起。例如，本专利技术能用来把轴安装在形成于 壳中的孔中。使用公差环把配对的内部和外部元件连接起来是已知的。例如， 公差环可用来把轴保持在相应的孔中的适当位置，或者它可充当力限制器(force limiter)以允许在轴和壳之间传递转矩。使用公差环允 许在内部和外部元件的直径上微小的变化，基本不会影响它们的相互 连接。通常，公差环包括弹性材料条，例如像弹簧钢这样的金属，该弹 性材料条的端部组合在一起以形成环。突起带从环径向向外延伸或者 朝环的中心径向向里延伸。突起可以是构形物，可能是规则的构形物， 例如波紋、脊、波浪状物或指状物。使用中，公差环位于元件之间，例如，在轴和壳中的孔之间的环 形空间中，使得突起受到压缩。每个突起都充当弹簧并且向元件施加 径向力，在它们之间提供过盈配合。由于环传递转矩，所以内部或者 外部元件的旋转会在内部或者外部元件中的另 一个上产生相同的旋 转。同样，由于环传递直线力， 一个元件的直线运动会在另一个元件 上产生相同的直线运动。如果向内部或者外部元件的其中一个或两个施加力(旋转的或直 线的)使得配对元件之间的合力大于某个阈值，那么内部和外部元件 会发生相对移动，即，它们会滑动。虽然公差环通常包括弹性材料带，该弹性材料带被弯曲以使得能 通过将该带的端部重叠来容易地形成环，但是公差环也可被制造成环 状条。在具有元件之间过盈配合的装置的装配过程中，通常将公差环相 对于第一 (内部或者外部)元件保持固定，同时移动第二元件形成与 第一元件的配对接合，由此接触和压缩公差环的突起以提供过盈配合。装配该装置所需力的大小可取决于突起的硬度和需要的压缩程度。同 样，公差环在其最终位置所传递载荷的大小以及因此提供的保持力的 大小或者能够传递的转矩的大小也可取决于压力大小以及突起的硬度 和/或构形。在硬盘驱动器枢轴固定件(hard disk drive pivot mount)中有 一个使用公差环的实例，其中公差环在旋转枢轴和安装在旋转枢轴上 的臂之间提供轴向保持力。这些元件是精密的，对能够使用的装配力 和压力的大小施加了约束。另外，配对元件之间的配合可呈现共振效应，即，其中在配合中 会放大外部变化。组件的共振频率或者多个共振频率对于确定该组件 的操作是重要的。例如，在硬盘驱动器枢轴固定件中，当共振出现时 不能进行准确的数据写，因此知道共振频率是重要的。共振频率可取 决于安装过程中出现的压缩量，即，可取决于装配力。具体而言，本专利技术提供一种用于精密组件的公差环，该公差环具 有使其对压力变化不太敏感的构形。因此，对于内部和外部元件之间 尺寸的给定变化范围，公差环所具有的不同性能可以更加稳定。例如， 用于公差环的装配力可以更加稳定，这可允许更大地控制组件的共振 频率。另外，在公差环安装在轴承上的情况下，本专利技术能稳定，即， 减少由该公差环引起的轴承转矩增量的变化。每个公差环都具有特性曲线图，所述曲线图表示它所承受的压力 (该压力通常是配对的内部和外部元件之间间隙的函数)和它产生的 保持力之间的关系。通常，这种特性曲线图会包括弹性阶段和超过阈 值压力时的塑性阶段，在该弹性阶段内公差环上的突起弹性变形。在 该塑性阶段，公差环仍可以呈现一些弹性状态，但是存在突起的某些 永久变形。塑性阶段的特征也在于对于压力的给定变化，保持力的 变化小于其在弹性阶段的变化。传统的用于精密组件的公差环运行在弹性阶段。在某种程度上， 这是由于假定弹性阶段提供了补偿使用中组件的变化的能力，例如， 该变化是由温度变化引起的。另外，运行在弹性阶段提供了一条满足 对与精密组件相关的安装(装配)力、压力以及保持力的范围的约束的途径。本专利技术提供了一种公差环构形，其中为了适合于精密组件中元件的压力和保持力，公差环运行在其塑性阶段。这是基于这样的发现 运行在塑性阶段实质上并不影响组件的共振频率。结果，对于给定范 围的压力，例如与配对元件尺寸上的变化相对应的给定范围的压力， 由公差环施加的压力范围(当装配完成时)更小，即，由組件内公差 环施加的力更稳定。而且，由于运行在塑性阶段，把公差环安装在组 件中所需的力也可以被稳定了。因此共振频率更加精确可控。根据本专利技术的一个方面，可以提供一种公差环，用于在内部元件 和外部元件之间提供过盈配合，该公差环包括具有多个径向延伸的突 起的条，该突起在内部和外部元件之间是可压缩的，以便在使用中布 置该条以使其在内部和外部元件之间受到压缩时呈现塑性状态。该公 差环可由一种材料制成并且被设计大小以适于精密组件。例如，该条 可具有小于16毫米的直径。该条可由非碳钢制成。它的厚度可小于 0. 2毫米。塑性状态意味着在使用中，公差环运行在其压力/保持力特性的 平坦部分(即，几乎没有弹性阶段的陡哨的部分)。平坦部分可包括 位于弹性阶段和塑性阶段的过渡区域。选择公差环的构形以便在通常 与弹性状态相关的压力时呈现塑性状态。另外，根据本专利技术的公差环 的保持力可与传统的公差环在相同的范围内。为了获得改进的特性，公差环上的突起能被制得更和緩。通过多 种方法能够实现这个目的，例如，增加突起的圆周宽度与总的环直径 的比例(即，平滑每个突起顶峰的坡度)，在圆周方向和轴向方向的 任一个方向或两个方向上把每个突起结合到环体中，改变突起顶峰的高度等等。环可包括多个系列的突起，该突起轴向上互相间隔开。每个突起 可包括一个圆形的脊，该脊升起到辐射状的顶峰又从该顶峰落下。每 个系列中的突起可以相等地间隔开。突起可从公差环的圆周表面向里 或向外延伸。公差环可以是开口的或闭合的弹性材料环，即，它可完全或部分 围绕轴的周界。可布置突起，使得突起对在直径方向上对立。在壳中的孔的纵轴线和每个突起的顶峰之间可有相等的距离。在这种情况下， 测量从纵轴线到任一 突起的顶峰的距离能得到顶峰半径。内部和外部元件可包括轴，该轴可容纳在形成于壳中的孔中。该 轴可以是实心或中空元件，或者由几个零件形成的复杂元件的外部零 件，例如轴承。孔可完全贯穿壳，或者只是部分贯穿或者进入壳中。本专利技术的另一个方面可提供一种装置，该装置包括内部元件、与公差环包括具有直径小于16毫米的条，其中该条包括多个径向延伸 的、在内部和外部元件之间可压缩的突起，使得该条在内部和外部元 件之间受到压缩时呈现塑性状态。该装置可以是硬盘驱动器枢轴固定 件，其中壳组成臂，并且轴组成旋转的枢轴。在一个实施方案中，压力(该压力通常不会超过10， 000牛)要足 以引起条(即，公差环)的变形以呈现塑性状态。本专利技术的另外方面可包括一种装配根据第二方面的装置的方法， 以及包括一种预组件，该预组件包括牢固安装在轴上或壳的孔内的根 据第一或者第二方面的公差环。本专利技术的实施方案在下面参考附图来描述，其中附图说明图1显示传统的公差环的压力/保持力曲线图；图2显示本专利技术的一个实施方案的公差环的压力/保持力曲线图；图3显示一组间隙/载荷曲线图，把传统的公差环的曲线图和多个替代构形相比较；图4是显示了装配力和共振频率之间关系的曲线图；图5显示传统的公差环的立体图；图6显示本专利技术的一个实施方案的公差环的立体图；图7显示包括图6的公差环的硬盘驱动器枢轴固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：　　　　内部元件；　　　　与所述内部元件配对的外部元件；以及　　　　位于所述内部元件和所述外部元件之间的公差环，所述公差环包括一根条，所述条包括多个径向延伸的、在所述内部和外部元件之间可压缩的突起，以及　　　　特征在于：　　　　布置所述公差环以运行在它的压力／保持力特性的平坦部分，使得所述突起在压缩于所述内部和外部元件之间时呈现塑性状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M贝克，A斯莱恩，
申请(专利权)人：兰科容隙环有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]