CN1270660A - 用弹簧圈将元件固定在一起 - Google Patents

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保罗·约翰·比布
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Abstract

矩形截面的弹簧圈,在其端部附近有臂,臂大致径向向外延伸,弹簧圈用于将两个元件固定在一起,通过在一个元件的内槽中和在另一元件的外槽中接合而套叠地接合。在元件的组装期间,通过由一弹簧圈的臂完全支承的夹持元件,弹簧圈完全定位于一个槽中,在组装之后,将夹持元件通过外部元件上的一个槽径向向外抽出。

Description

用弹簧圈将元件固定在一起
本发明涉及一种固定元件，能将两个为套叠关系的元件连接在一起，防止其在轴向有相对移动。两个元件通过一容纳在相配合的槽中的弹簧圈固定在一起，槽为一外部元件上的内槽和一内部元件上的外槽。
已知上述的内部元件和外部元件，其中，一圆形截面的弹簧圈安装在其中，例如，在外部元件的内槽中，并在内部元件的自由端提供一倒角。当自由端被推入外部元件中时，倒角使弹簧圈扩张，并允许内部元件套叠进入外部元件，直到内部元件的外槽与外部元件的内槽对齐，在该处，弹簧圈收缩并与两个槽的侧壁接合，以固定元件防止相对的轴向移动。
在这种布置中，对槽和弹簧圈的相对尺寸要求很高，因为当弹簧圈打开时，其必需经过内部元件，但当其收缩和在其闭合状态时，其必须与两个对齐的槽的的壁接合，以将元件固定而防止相对的轴向移动。
在比圆形截面的弹簧圈要求更大的安全性的应用场合，使用矩形截面的弹簧圈，该截面的径向尺寸通常大于轴向的尺寸。当使用这种弹簧圈时，当元件套叠在一起时，其易于落入外部元件的内槽的底部，和内部元件的倒角将不能提升也不能打开弹簧圈。所以，这种弹簧圈通常在其端部或附近有一有孔，并用普通的的耳部开口簧环夹钳打开，而使部件可以组装。在装配之后，当槽对齐时，将耳部松开。在这种布置中，外槽基部有一槽口，耳部可伸入其中，从而能接近开口簧环夹钳。在这种结构中，还需要在弹簧圈和槽尺寸之间有一个很特定的关系。在外部元件的内槽必须足够地深，以完全容纳弹簧圈和进行组装，而外槽则稍浅。
前面我们已描述了在元件的组装期间弹簧圈保持打开，同时，在元件的组装时，弹簧圈也可以同样保持闭合，并且然后松开，从而扩张进入元件中相互对齐的槽，而将它们固定在一起。在这种情况下，内部元件的外槽必须足够地深以完全容纳弹簧圈而进行组装，并且内槽将较浅。
GB-A-514690已公开了一桥形元件，其装在普通的开口簧环端部的孔中，在组装作业期间，其可以用于保持开口簧环打开和闭合，然后，取下允许开口簧环回弹到其无应力的状态。在这种布置中，桥形件必须在与开口簧环平面垂直的方向取下，在许多组件中，这是不可能的。
GB-A-349 329中的图1中公开了一种弹簧圈，通过在销孔的内槽中进行接合而将一轴头销固定在位。通过***在弹簧圈的内突出臂之间的槽的一槽形盘将弹簧圈固定在其扩张状态。
最后，在GB-A-1 137 436中，显示了一种布置，其中，一外部元件有一内槽，其打开通过一槽口到元件的外部，和一开口簧环被使用，其有通过槽口伸入一凹部的长臂。在元件的组装期间，开口簧环能通过开口簧环夹钳固定在一闭合位置，然后允许扩张将元件固定在一起。在这种情况下，在内部元件上没有外槽。这种布置在许多场合不能适当使用，在这些场合中，不能用开口簧环夹钳与开口簧环的臂接合。
于是，在许多应用中，在内部和外部元件的组装期间，或者是因为槽相对于组件其他部件的位置，和/或元件的组装方法，矩形截面的弹簧圈不能方便地(或不能)使用开口簧环夹钳以使弹簧圈保持打开或闭合。
在这种情况下，上面所述的装置中没有一个能适当地协助元件的组装。
所以，在这种情况下，必须找到一种装置，在以套叠关系组装元件的同时，能使弹簧圈保持打开或闭合，然后，当内和外槽对齐时，允许弹簧圈松开，收缩或扩张到其正常形态，从而弹簧圈与两个槽的壁接合，以将元件保持在所需的轴向位置。
本发明的一个目的是提供一通过弹簧圈将两个套叠关系的元件固定在一起的方法，其可以用于先有技术无法使用的有局限性的情况中。
本发明提供了一种用一弹簧圈将一为套叠关系的内部元件和外部元件固定在一起的方法，其中，外部元件有一孔，在孔中有一内槽，和一在孔的径向在通向孔的内端和元件外表面上的外端之间延伸的槽口，槽口在轴向在所述槽和元件一端之间延伸，其中，弹簧圈接合在所述槽中，以使内部元件定位，并在弹簧圈端部附近有臂，其大致径向向外延伸进入所述槽口，其特征在于：内部元件有一外槽，并且所述方法包括将弹簧圈安装在所述槽的一个之中，可松开地将弹簧圈固定在一收缩或膨胀位置，从而，通过用一夹持元件与弹簧圈的臂接合使弹簧圈基本处于所述一个槽中，夹持元件可由弹簧圈整体支承，在臂与夹持元件接合的同时，将两个元件套叠在一起，直到元件中的槽相互对齐，从而，弹簧圈臂和夹持元件将位于所述槽口之中，并通过槽口的向外打开的端部将夹持元件在径向抽出，从而使所述臂与夹持元件脱离而释放弹簧圈，从而弹簧圈扩张或收缩而与相互对齐的两个槽接合，而将两个元件固定在一起。
本发明的另一目的是提供一种能通过上述方法固定在一起的套叠的组件。
本发明提供了一种外部元件和一内部元件的套叠组件，其中，外部元件有一孔，在孔中有一内槽，和一在孔的径向在通向孔的内端和元件外表面上的外端之间延伸的槽口，槽口在轴向在所述槽和元件一端之间延伸，通过接合在所述槽中和定位于内部元件的一弹簧圈使元件固定在组装位置，弹簧圈的端部附近有大致径向向外延伸进入所述槽口的臂，其特征在于：内部元件有一外槽和弹簧圈与两个所述槽接合，以固定所述组装的元件。
本发明的另一目的是提供一种弹簧圈和夹持元件的组合，其可用于上述的方法和组件中。
本发明提供了一种矩形截面弹簧圈的组合，弹簧圈有一静止状态，其中，其或是在一打开状态，或在一闭合状态，并且，端部相邻于大致径向向外延伸的臂，用一夹持元件的尺寸可以可松开地接合所述的臂，以固定所述的弹簧圈，使其脱离其静止状态，而处于一受应力的状态，其中，弹簧圈分别或是处于一闭合状态，或处于一打开的状态，其特征在于：(1)夹持元件有反向的表面，其与臂边缘上的大致径向的反向的表面接合，以将弹簧圈固定在其受应力的状态，(2)通过夹持元件相对于臂的径向向外移动，臂的所述表面和夹持元件能脱离，(3)夹持元件有远离所述表面的部分，从而可以被抓持。
下面通过实施例并参照附图对本发明进行描述。
图1是通过汽车车轮轴承和一等速万向节组件的截面图，其中，两个元件通过本发明的方法连接在一起；
图2是用于图1中组件的弹簧圈的正视图；
图3是一夹持元件的透视图，其内部形形状用虚线表示，其用于图1中所示元件的组装；
图4是图1中组件一部分切除的透视图；
图5是图4的部件的放大图，显示了夹持元件和弹簧圈的两端；
图6是组件中弹簧圈的位置的详细剖视图；
图7是弹簧圈另一变形的正视图，其有一夹持元件，将弹簧圈保持闭合；
图8是图7的详细结构，显示了使弹簧圈保持打开的夹持元件；
图9和10是图7的弹簧圈的臂的另一变形的详细视图；
图11是图7和8中所示夹持元件的透视图；
图12是图11的夹持元件的平面图；
图13是夹持元件的稍微不同形式的平面图；
图14是适用于本发明弹簧圈的另一变形的正视图；
图15是图14中弹簧圈的正视图，显示了将其端部夹在一起的工具；
图16是包围了弹簧圈的臂的夹持元件的详细图；
图17是使弹簧圈的臂保持分开的夹持元件的变形。
首先参见图1，汽车的转向节由20表示，在其上端和下端有装置21和22，用于连接汽车的悬挂装置。转向节有一中央孔23，其中安装一个车轮轴承24。车轮轴承由25表示，并有一突缘26，一个制动盘27用螺栓(未示)连接在突缘上。车轮轴承的外部由28表示，并由螺栓(其一个表示为29)固定在转向节上。在内和外轴承部分之间是两列轴承滚珠30，其右侧一列的内滚道有一环31，其由另一环32固定在位，环32然后由车轮轴承的内部分25的锻造的内端33固定在位。环32的外表面有花键34。
一等速万向节通常用35表示，并包括一外滚道36，一内滚道37，滚珠38位于内和外滚道和架39的槽中。固定在外滚道上的是一内花键环40，其与环32的花键34配合。环32和40通过一容纳在环40内槽和环32外槽中的弹簧圈41固定在一起，下面将要更详细地进行描述。一驱动轴(未示)可以与内滚道37的花键孔37a相接合。
图2显示了弹簧圈41。弹簧圈是矩形截面的，并且其径向尺寸大于其轴向尺寸。弹簧圈的端部有两个臂42。臂44的外表面分开一小的角度，其大约为10-11°。
参见图4，5和6，弹簧圈41容纳在车轮轴承的环32中的外槽45和形成等速万向节外滚道一部分的环40的内槽46中。弹簧圈可以为图2所示的静止状态，有相互分开的臂，也可以收缩成为臂相互接近的应力状态。如图6所示，弹簧圈41基本充满内槽46并伸入外槽45中。
可以看到，环40具有一槽口47。槽口在环40的孔48之间延伸，和其外端49位于环的外表面上。槽口也向内延伸，并有内壁50，槽口外端打开至环40的外端。
在组装元件时，通过图3中显示的夹持元件51将弹簧圈保持在收缩状态。夹持元件例如可以由塑料材料或金属制造。夹持元件由硬的块体制造并有一中心孔52。孔有一宽度W，其刚好大于弹簧圈的臂44的宽度，从而使臂能接合在孔中；孔的开口有倒角53。夹持元件有可以抓持的部分54。该部分比有孔52的部分要窄。
为了组装元件，将弹簧圈41装在形成了车轮轴承内部一部分的环32的槽45中。然后，弹簧圈臂42被收缩在一起。收缩的弹簧圈的臂***夹持元件51的孔52中，并且夹持元件将弹簧圈固定在其受应力的状态，其中，其完全地容纳在弹簧圈32的槽45中。在将臂42***夹持元件期间，臂42的外表面44与夹持元件的倒角53接合。
然后，将元件套叠在一起，使环32和40上的花键相互啮合，并且定向使随着部件移动在一起，使正在固定弹簧圈41的臂的夹持元件51容纳在槽口47中。当部件完全套叠时，在环40中的内槽46将与环32的槽对齐，并夹持元件51容纳在槽口47中。夹持元件的抓持部分54然后被抓持，并径向向槽口的外面拉出，于是，松开弹簧圈41的臂42，如图5所示，并允许弹簧圈扩张到其图2和6所示的位置。在这一位置，弹簧圈完全充满外槽46和部分地充满内槽45。
夹持元件51的尺寸能合适地配合在槽口47中，并能通过转向节20中的一个孔(未示)取出。孔可以用于容纳ABS传感器或可以提供特别地用于这个目的。在图4和5中，ABS环表示为55。
可以看到，夹持元件51的使用能使部件容易地组装在一起，同时弹簧圈的臂42由元件51固定在一起。用例如一对开口簧环夹钳将臂固定在一起是不可能的，因为车轮轴承和CV万向节安装在转向节中，所以，不能接近弹簧圈的端部，除非通过或用于ABS传感器或用于夹持元件的孔，如前面所述的。
当部件组装时，弹簧圈是处于其未受应力的状态，如图2所示。如果需要，可将一定位装置***槽口47，以保证弹簧圈有完全的扩张，定位装置的尺寸可进入弹簧圈42之间。
另一方面，如上所述，可以提供夹持元件的一适当的部分，如果元件反向操作时，该部件将反向进入槽口中，并夹持打开的弹簧圈的端部。
参见图7，显示了一弹簧圈60，其有一矩形截面，其中其径向尺寸大于其轴向尺寸。在其端部，弹簧圈具有臂61，其细节显示于图9中。各臂有一向内的径向表面62，其有一部分圆形的凹部63。臂的朝外的径向表面有倾斜部分64，其终止于突出部65。弹簧圈的外径向表面在各臂61附近被降低61a。
在图7中，夹持元件通常表示为66，其细节显示于图11和12中。夹持元件可以方便地由塑料模制。如从图11和12中清楚地显示。夹持元件大致为U形，有一个基部67和臂68。一突出部69从基部上伸出，并可以用钳子夹住，使夹持元件进入或离开该位置。臂68的外表面70有一突起71，并且臂的内表面72有凹部73。外壁70向端部74稍呈锥形。
如图7所示，夹持元件能用于夹持弹簧圈使之处于闭合位置，这可以是其未受应力的位置。这是通过将夹持元件在图7箭头C方向滑动进入与臂61接合而实现。臂的倾斜部分64与表面72接合，并随着夹持元件在箭头C的方向向内移动，内表面72沿倾斜面64向下移动，直到臂的突起65容纳在夹持元件的凹部73中。夹持元件于是被可松开地固定在位，并能通过抓持突出部69和在与箭头C相反的方向移动夹持元件，而将夹持元件从弹簧圈上取下。
图8显示了如何使用夹持元件将弹簧圈固定在其扩张位置，即，在其受应力的状态。在该位置中，夹持元件的臂上的突起71容纳在臂61内表面的凹部63中，并且将弹簧圈固定在其扩张位置，以允许两个套叠部件的组装。
在图1，4和5所示的元件组装中，可以使用弹簧圈60和夹持元件66。于是，弹簧圈可以***形成等速万向节外滚道一部分的环40上的内槽46中，臂61容纳在槽口47中。夹持元件66可以***臂之间，如图8所示，将弹簧圈保持在一扩张的受应力的状态，从而其可以整体地处于内槽46中。然后，两个部件可以如上所述根据需要进行套叠，直到槽45和46对齐，在该处，夹持元件66能从槽口47中抽出，使弹簧圈返回到其未受应力的状态，如图7所示，其中，它与两个槽45和46啮合。
然后，可将夹持元件再***槽口47，从而使其处于图7所示的位置，并将弹簧圈固定在其未受应力的状态与两个槽接合。这防止了使用中在离心力的作用下使弹簧圈扩张而与槽45脱离的可能性。
所以，在组装操作期间，一旦弹簧圈60已经设置，和夹持元件66复位如图7所述，对组件的检查可以显示弹簧圈已适当地设置。
图10显示了弹簧圈85的臂的稍有不同的设计。其操作很类似于图9所示的臂，但在臂的外表面有圆形的突起86，在内表面有凹部87。
图13显示了一夹持元件88，其基本上与相对于图11和12描述的相同，除了其截面不是U形的，而是大致为矩形的管状，在U形的开口部分附近有一壁89。该夹持元件的操作与上述的完全相同，但其多余的壁防止夹持元件在轴向会不利地移动离开弹簧圈的臂。
下面参照图14-16描述本发明的另一实施例。参见图14，一弹簧圈表示为80。该弹簧圈有一矩形截面，其横截面的径向尺寸大于其轴向尺寸。弹簧圈的端部为81，并处于未受应力的状态，在其端部之间有一间隙82。端部有径向向外延伸的臂83，和在其向外的表面有凹部84。在弹簧圈外周在臂附近有一槽口85、
在使用中，弹簧圈将两个套叠的部件固定在一起，如上面参照图4和5所示的相同，弹簧圈安装在内环32的外槽45中，然后端部81用一下面将要描述的工具夹合在一起。然后，一夹持元件与臂的端部接合，将弹簧圈固定在其收缩状态。当部件已经组装时，将夹持元件取下，和弹簧圈返回到其未受应力的状态，如图14所示，这与前面所述的相同。
图15显示了通过一钳式工具T的钳口86的端部与弹簧圈80的槽口85啮合，该工具包括在88处铰接的两个臂87。臂87有手柄89。通过相对地移动手柄89，钳口86相互靠近，所以使弹簧圈80的端部81靠在一起。
当上述已经完成时，一夹持元件90可以在臂83上滑动，将壁83和端部81固定在一起，如图16所示。夹持元件90是大致U形元件，有一基部91和臂92。臂向内倾斜，并有突起部93，其可与臂上的凹部84啮合。夹持元件90可以由弹性材料制造，从而其能易于在臂83的端部上滑动，从而突起部93能容纳在凹部84中。
该弹簧圈用于将例如图4和5中所示形式的两个套叠部件固定在一起。在使用中，将弹簧圈80放置在环32的槽45中，并且如果必要，将弹簧圈打开容纳在槽中。当弹簧圈在槽中时，槽口85由工具T的钳口86啮合，使弹簧圈的端部靠在一起。然后，夹持元件90在弹簧圈的端部上滑动，将其固定在收缩位置。在这位置中，弹簧圈完全容纳在槽45中。如上所述，部件被移动从而槽45和46对齐，并且然后夹持元件90从臂83上通过槽口47取出，这允许弹簧圈80运动到其非受应力的状态，其中，其充满槽46，同时也部分地容纳在槽45中。为了便于夹持元件的取出，后者可以有一孔92，孔形成在基部上，其可以与一钩或类似的工具啮合。
图17显示了一变形的夹持元件。在图17中，夹持元件包括一U形的部分93，其有一臂94，能以与图3相似的方式与弹簧圈80的臂83啮合，并有一突起部分95，如图所示，当弹簧圈是在未受应力的状态时，该部分能***臂83之间的间隙82。突起部分95的端部可以有突起96，其可容纳在臂的向内的表面97上，于是，将夹持元件保持在图17所示的位置。
在使用变形的夹持元件中，弹簧圈***环40的槽45和部件的组装与前面的相同。一旦夹持元件已被取出，并且弹簧圈已移动到其未受应力的状态与两个槽45和46接合时，将夹持元件转过来，并将突起部分95通过槽口47***间隙82，将弹簧圈固定在其未受应力的状态，于是，基本充满槽46。通过所述的突起部分96，夹持元件将被可松开地固定在位。
可以看到，本发明提供了组装两个部件的装置和方法，两个部件用一弹簧圈固定在一起，在这种情况下，其不用一普通的开口环簧钳接近弹簧圈。

Claims (16)

1.用一弹簧圈将一与一内部元件为套叠关系的外部元件固定在一起的方法，其中，外部元件有一孔，在孔中有一内槽，和一在孔的径向在通向孔的内端和元件外表面上的外端之间延伸的槽口，槽口在轴向在所述槽和元件一端之间延伸，其中，弹簧圈接合在所述槽中，以使内部元件定位，并在弹簧圈端部附近有臂，其大致径向向外延伸进入所述槽口，其特征在于：内部元件有一外槽，并且所述方法包括将弹簧圈安装在所述槽的一个之中，可松开地将弹簧圈固定在一收缩或膨胀位置，从而，通过用一夹持元件与弹簧圈的臂接合使弹簧圈基本处于所述一个槽中，夹持元件可由弹簧圈整体支承，在臂与夹持元件接合的同时，将两个元件套叠在一起，直到元件中的槽相互对齐，从而，弹簧圈臂和夹持元件将位于所述槽口之中，并通过槽口的向外打开的端部将夹持元件在径向抽出，从而使所述臂与夹持元件脱离而释放弹簧圈，从而弹簧圈扩张或收缩而与相互对齐的两个槽接合，而将两个元件固定在一起。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在弹簧圈已经扩张或收缩以与两个槽接合之后，将夹持元件***槽口和与臂啮合，以将弹簧圈固定在其扩张或收缩状态，其中，弹簧圈与两个所述槽接合。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在组装期间，弹簧圈固定在其收缩状态，然后，允许其扩张以将元件固定在一起，从而，弹簧圈基本充满外部元件的内槽和伸入内部元件的外槽。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：弹簧圈的外周的臂的附近有一构形，用于与一工具接合，当弹簧圈是在内部元件的外槽中然后臂与夹持元件接合时，弹簧圈由与所述构形接合的工具收缩。
5.一外部元件和一内部元件的套叠组件，其中，外部元件有一孔，在孔中有一内槽，和一在孔的径向在通向孔的内端和元件外表面上的外端之间延伸的槽口，槽口在轴向在所述槽和元件一端之间延伸，通过接合在所述槽中和定位于内部元件的一弹簧圈使元件固定在组装位置，弹簧圈的端部附近有大致径向向外延伸进入所述槽口的臂，其特征在于：内部元件有一外槽和弹簧圈与两个所述槽接合，以固定所述组装的元件。
6.如权利要求5所述的套叠的组件，其特征在于：一夹持元件位于槽口中，并与臂接合，以将弹簧圈固定在其与所述两个槽接合的状态。
7.如权利要求5或6所述的套叠的组件，其特征在于：弹簧圈基本充满外部元件的内槽，并伸入内部元件的外槽。
8.如权利要求5-7中任一所述的套叠的组件，其特征在于：所述元件分别是一万向节和汽车车轮轴承的一部分。
9.如权利要求8所述的套叠的组件，其特征在于：外部元件是等速万向节外滚道的一部分，内部元件是汽车车轮轴承的一部分。
10.矩形截面弹簧圈的组合，弹簧圈有一静止状态，其中，其或是在一打开状态，或在一闭合状态，并且，端部相邻于大致径向向外延伸的臂，用一夹持元件的尺寸可以可松开地接合所述的臂，以固定所述的弹簧圈，使其脱离其静止状态，而处于一受应力的状态，其中，弹簧圈分别或是处于一闭合状态，或处于一打开的状态，其特征在于：(1)夹持元件有反向的表面，其与臂边缘上的大致径向的反向的表面接合，以将弹簧圈固定在其受应力的状态，(2)通过夹持元件相对于臂的径向向外移动，臂的所述表面和夹持元件能脱离，(3)夹持元件有远离所述表面的部分，从而可以被抓持。
11.矩形截面的弹簧圈的组合，弹簧圈有一通常打开的静止状态，其中，其有分开的端部，臂与端部相邻，臂大致径向向外延伸，和一夹持元件的尺寸能与所述臂可松开地接合，以将弹簧圈固定在一闭合状态，其特征在于：(1)夹持元件有朝内的表面，其与臂的边缘上的大致径向的朝外的表面接合，以将弹簧圈固定在其闭合状态，(2)通过将夹持元件相对于臂径向向外拉出，使臂上和夹持元件上的的所述表面脱离，(3)夹持元件有一远离所述表面的部分，其可以被抓持。
12.如权利要求11所述的组合，其特征在于：夹持元件是U形截面的，U形的臂部的内表面提供了所述的朝内的表面。
13.如权利要求12所述的组合，其特征在于：夹持元件的截面是一中空的矩形，其尺寸可在矩形中容纳弹簧圈的臂。
14.如权利要求11-13所述的组合，其特征在于：可以抓持的夹持元件的部分能***弹簧圈臂之间，以将弹簧圈固定在其打开状态。
15.如权利要求11-14所述的组合，其特征在于：夹持元件和臂有可松开的内接合突起和凹部，当弹簧圈与夹持元件接合时，所述突起和凹部可以啮合。
16.如权利要求11-15所述的组合，其特征在于：弹簧圈在其外周臂的附近有一构形，可用一工具进行接合，使弹簧圈收缩到其闭合状态，从而夹持元件能与所述臂接合。
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