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保持架

阅读：660发布：2020-05-12

IPRDB可以提供保持架专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于保持多个滚动元件相对角度间隔的保持架(30)，包括主体(34)，主体具有环形部(38)和多个接合部(42)。每个接合部配置为接合多个滚动元件中的至少一个。该主体是由渗透青铜的烧结粉末金属制成。，下面是保持架专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于保持多个滚动元件的相对角度间隔的保持架，保持架包括：主体，包括环形部和多个接合部，每个接合部构造为接合多个滚动元件中的至少一个，其中主体是由渗透青铜的烧结粉末金属制成。

2.根据权利要求1的保持架，其中接合部通过机械加工精整。

3.根据权利要求1的保持架，其中接合部由整体精加工精整。

4.根据权利要求1的保持架，其中主体是由渗透青铜的不锈钢制成。

5.根据权利要求4的保持架，其中主体是由渗透青铜的316或420不锈钢制成。

6.根据权利要求1的保持架，其中主体是由渗透青铜的软钢或低碳钢制成，软钢具有介于约0.3％和约0.6％之间的碳含量，而低碳钢具有0.3％或更低的碳含量。

7.根据权利要求1的保持架，其中主体是由渗透青铜的铁制成。

8.根据权利要求1的保持架，其中至少其中一个接合部包括用于在该至少一个接合部件和其中一个滚动元件之间保持润滑剂的凹窝。

9.根据权利要求1的保持架，其中环形部包括至少一个中空段。

10.根据权利要求1的保持架，其中至少其中一个接合部包括用于减少该至少一个接合部和其中一个滚动元件之间的接触面积的凹部。

11.根据权利要求1的保持架，其中环形部包括用于减少环形部的重量的至少一个凹部。

12.一种轴承组件，包括：

内滚道；

外滚道；

布置在内滚道和外滚道之间的多个滚动元件；和用于保持滚动元件的相对角度间隔的保持架，其中，保持架是由渗透青铜的烧结粉末金属制成。

13.根据权利要求12的轴承组件，其中保持架是由渗透青铜的不锈钢制成。

14.根据权利要求12的轴承组件，其中保持架是由渗透青铜的316或420不锈钢制成。

15.根据权利要求12的轴承组件，其中保持架是由渗透青铜的软钢或低碳钢制成，软钢具有介于约0.3％至约0.6％的碳含量，而低碳钢具有约0.3％或更低的碳含量。

16.根据权利要求12的轴承组件，其中保持架是由渗透青铜的铁制成。

17.根据权利要求12的轴承组件，其中保持架包括环形部和多个接合部，每个接合部配置为接合至少其中一个滚动元件。

18.根据权利要求17的轴承组件，其中至少其中一个接合部包括用于在该至少一个接合部和其中一个滚动元件之间保持润滑剂的凹窝。

19.根据权利要求17的轴承组件，其中接合部通过机械加工或整体精加工精整。

20.根据权利要求17的轴承组件，其中环形部包括至少一个中空段。

21.根据权利要求17的轴承组件，其中至少其中一个接合部包括用于减少该至少一个接合部和其中一个滚动元件之间的接触面积的凹部。

22.根据权利要求17的轴承组件，其中环形部包括用于减少环形部的重量的至少一个凹部。

23.一种制造用于保持多个滚动元件的相对角度间隔的保持架的方法，该方法包括：使用添加制造工艺由粉末金属制成保持架主体。

24.根据权利要求23的方法，还包括：

使用青铜渗透保持架主体。

25.根据权利要求23的方法，其中使用青铜渗透保持架主体增加了主体的密度，并减少主体的孔隙率。

26.根据权利要求23的方法，其中使用青铜渗透保持架主体提高了保持架的摩擦特性。

27.根据权利要求23的方法，其中构成主体包括顺序地形成多个粉末金属层，并使用粘合剂结合多个层。

28.根据权利要求23的方法，其中添加制造工艺为3D打印工艺。

29.根据权利要求23的方法，其中粉末金属为不锈钢。

30.根据权利要求29的方法，其中不锈钢为316或420不锈钢。

31.根据权利要求23的方法，其中粉末金属是渗透青铜的软钢或低碳钢，软钢具有介于约0.3％和约0.6％之间的碳含量，而低碳钢具有约0.3％或更低的碳含量。

32.根据权利要求23的方法，其中粉末金属是铁。

33.根据权利要求23的方法，其中构成保持架主体包括构成环形部和多个接合部，每个接合部配置为接合至少其中一个滚动元件。

34.根据权利要求33的方法，进一步包括使用机械加工精整接合部。

35.根据权利要求33的方法，进一步包括使用整体精加工工艺精整接合部。

36.根据权利要求33的方法，其中构成主体包括在至少其中一个接合部中构成凹窝，用于在该至少一个接合部和其中一个滚动元件之间保存润滑剂。

37.根据权利要求33的保持架，其中环形部包括至少一个中空段。

38.根据权利要求33的保持架，其中至少其中一个接合部包括凹部，用于降低该至少一个接合部和其中一个滚动元件之间的接触面积。

39.根据权利要求33的保持架，其中环形部包括至少一个凹部，用于减少环形部的重量。

说明书全文

保持架

[0001] 本申请要求共同待审的2013年8月27日提交的美国临时专利申请号为61/870,375的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种保持架，并且更具体地涉及制造保持架的方法。

背景技术

[0003] 保持架，也通常称为笼，是在包括多个滚动元件的轴承，等速万向节，以及其他类型旋转联接器中的常见组件。保持架通常包括限制滚动元件的凹口，以在滚动元件之间维持期望的角度间隔。

[0004] 常规的保持架由多种材料制成，以适应特定的应用和生产量。例如，当生产量较高，保持架通常由钢或聚合物制成。当生产量较低，保持架通常由黄铜或青铜制成。此外，与钢相比，黄铜和青铜提供卓越的摩擦(即，润滑和磨损)特性。

[0005] 常规的保持架是由多种制造工艺制成，以便适应特定的生产量。对于大批量制造，保持架可以通过冲压钢工艺或通过聚合物的注塑成型工艺制造。这些工艺可以快速、相对廉价地制造部件，但它们需要大量的初始模具投资。因此，这些工艺不适合于小批量的生产。对于小批量的生产，保持架可以由固体块铸造或锻造轧加工。虽然机械加工需要更少的模具投入，也可以是费时和昂贵的。

发明内容

[0006] 本发明提供了，在一个方面，一种用于保持多个滚动元件相对角度间隔的保持架。保持架包括具有环形部和多个接合部的主体。接合部中的每一个配置为接合滚动元件中的至少一个。该主体是由渗透青铜的烧结粉末金属制成。

[0007] 本发明提供了，在另一个方面，一种轴承组件，包括内滚道，外滚道，以及多个滚动元件。滚动元件布置在内滚道和外滚道之间。轴承组件还包括用于保持滚动元件的相对角度间隔的保持架。保持架是由渗透青铜的烧结粉末金属制成。

[0008] 本发明提供了，在另一个方面，一种制造用于保持多个滚动元件相对角度间隔的保持架的方法。该方法包括使用添加制造工艺由粉末金属制成保持架主体。

[0009] 本发明的其它特征和方面将通过考虑下面的详细描述和附图变得显而易见。

附图说明

[0010] 图1是包括保持架的典型的球轴承的剖切视图，保持架可以通过根据本发明的方法制造。

[0011] 图2是包括保持架的典型的圆锥滚子轴承的透视图，保持架可以通过根据本发明的方法制造。

[0012] 图3是包括保持架的典型的圆柱滚子轴承的剖切视图，保持架可以通过根据本发明的方法制造。

[0013] 图4是包括保持架的典型的球面滚子轴承的剖切视图，保持架可以通过根据本发明的方法制造。

[0014] 图5是包括保持架的典型的恒速万向节的分解视图，保持架可以通过根据本发明的方法制造。

[0015] 图6是根据本发明的一个实施例的保持架的透视图。

[0016] 图7是根据本发明的另一实施例的保持架的透视图。

[0017] 图8是根据本发明的另一实施例的保持架的一部分的透视图。

[0018] 图9是根据本发明的另一实施例的保持架的一部分的透视图。

[0019] 在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不限于应用到以下说明书陈述或接下来的附图中示出的组件的结构和装置的细节。本发明能够具有其他实施例并以各种不同方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了说明目的，而不应被视为限制。

具体实施方式

[0020] 图1-5示出了各种示例性减磨轴承10，其每个包括内滚道14，外滚道18(在图2未示出)，设置并定位在滚道14，18之间的多个滚动元件22，和保持架26。保持架26保持滚动元件22的分离，并引导滚动元件22相对于内和外滚道14，18均一旋转。

[0021] 图6示出了根据本发明的实施例的保持架或笼30。图6的保持架30可以被组装为，例如，双排球面滚子轴承的一部分。保持架30包括主体34，主体34具有环形部38和从环形部38沿轴向延伸的多个接合部42。相邻的接合部42限定了凹口46，其可以容纳滚动元件的补体(未示出)。

[0022] 图7示出了根据本发明的另一实施例的保持架30a。保持架30a类似于图6的保持架30，并且类似的元件给予类似的具有字母“a”的附图标记。图7的保持架30a可以组装为，例如，球面或圆柱滚子轴承的一部分。保持架30a包括主体34a，主体34a具有通过多个接合部
42a相互连接的两个、轴向间隔的环50，54。相邻接合部42a限定了凹口46a，其可以容纳滚动元件的补体(未示出)。

[0023] 制造根据本发明的，图1-7所示的任何保持架26，30，30a，以及本文未示出或未描述的其他保持架的方法，在下文进行说明。

[0024] 保持架30，30a的主体34，34a通过添加制造工艺(additive manufacturing process)由粉末金属制成，并且更具体地，由三维(3D)打印工艺制成。不像消减制造工艺(例如，机械加工)其为了形成成品部件而去除材料，添加制造工艺逐步添加材料以形成成品部件。

[0025] 为了生产保持架30，30a，分层算法首先将保持架30，30a的3D计算机或CAD模型沿着保持架30，30a的中心轴线划分成许多薄片或层。然后由分层算法产生的层数据发送到3D打印装置(未示出)，并由3D打印装置解析，3D打印装置，其在下文进一步详细描述，可以一层一层地顺序构造保持架30，30a以生产完整的部件。

[0026] 3D打印装置可包括粉末床，分散器，以及打印头。应当理解的是，3D打印装置可以以任何方式进行配置，并且可以包括任何数目和各种其它组件和特征。保持架30，30a的每一层始于由分散器在粉末床的表面上撒散的粉末金属的薄分布。在一些实施方案中，粉末金属可以是铁。在其他实施方案中，粉末金属可以是软钢或低碳钢。软钢具有介于约0.3％至约0.6％之间的碳含量，而低碳钢具有约0.3％或更低的碳含量。在其他实施方案中，粉末金属可以是具有约0.15％或更低的碳含量的软钢。在另外其它实施方案中，粉末金属可以是不锈钢，如316不锈钢或420不锈钢。可替代地，粉末金属可以是任何其他金属或金属合金。

[0027] 打印头然后选择性加入粉末金属的颗粒，其构成保持架30，30a的特定层。在一些实施方案中，打印头分配粘合材料或粘合剂结合粉末颗粒。在其他实施方案中，打印头包括激光器，熔化或烧结目标区域以结合粉末颗粒。一旦粉末金属颗粒连接形成粘结层，粉末床降低，分散器在部分构造的保持架30，30a表面施加下一粉末层。这种一层接一层的工艺重复，直到保持架30，30a完全在未结合的粉末金属的周边区域内构成。

[0028] 接下来，对于粉末颗粒通过粘合剂或粘结剂结合的实施例，保持架30，30a可以在预定的时间周期内加热到升高的温度，以固化粘合剂或粘结剂并加固保持架30，30a。一旦保持架30，30a固化，使用振动，真空，高速空气，或任何其它合适的方法，将周边未结合的粉末从保持架30，30a移除。可选地，周边未结合的粉末可以在固化过程之前被移除。

[0029] 保持架30，30a然后在烧结过程中加热用于额外的加固。在烧结过程中，保持架30，30a在炉中加热，并保持低于粉末金属熔化温度的温度一段预定时间(例如，12-36小时)。烧结过程可以烧掉任何粘合剂或粘结剂，并加速分子扩散以将粉末金属结合在一起。在其他实施方案中，例如那些粉末颗粒通过激光烧结结合的实施方案中，固化和/或烧结工艺可以省略。

[0030] 烧结保持架30，30a通常为具有介于约50％到约70％粉末金属材料的理论密度的多孔结构(即，锻件形式的金属密度)。取决于期望的应用，保持架30，30a可以在该状态下用作成品部件，或可以经过附加的机械加工，处理或抛光。在其他实施方案中，多孔保持架30，30a可以用另一种材料渗透，诸如更低熔化温度的金属，以增加保持架30，30a的密度，并使其具有所希望的性质。更具体地，已经发现，用青铜或铜渗透多孔保持架30，30a增加密度和强度，降低孔隙率，并提供了优异的摩擦特性(即，减少操作过程中保持架和/或滚动元件受到的磨损和/或摩擦)。

[0031] 渗透过程可构成一个单独的加热过程，或者可以用烧结过程同时或顺序执行。渗透剂(例如，青铜粉末)的预定量沉积在保持架30，30a上，然后加热至渗透剂的熔点以上的温度。重力，毛细作用和/或压力使熔融的渗透剂进入多孔保持架30，30a，直到渗透保持架30，30a具有小于或等于约30％的孔隙率。在一些实施方案中，渗透保持架30，30a具有小于或等于约20％的孔隙率。在其他实施方案中，渗透保持架30，30a具有小于或等于约10％的孔隙率。在其他实施方案中，渗透保持架30，30a具有小于或等于约5％的孔隙率。

[0032] 渗透保持架30，30a具有基底金属(例如，软钢，不锈钢等)的强度益处和渗透剂的摩擦益处，从而消除了在选择传统的保持架材料时所需要的折衷。例如，按照上述方法用青铜渗入软钢粉末制造的保持架具有比常规的黄铜或青铜保持架优异的强度，且具有比常规的钢保持架更优异的强度。

[0033] 使用添加制造工艺，如3D打印在保持架的制造中具有许多优点。例如，该工艺无需使用任何工具，从而中小产量可具成本效益。对于高产量，传统的粉末金属压缩和烧结过程可以用于产生多孔的粉末金属保持架，然后其可以以上述方式渗透。

[0034] 图8示出了根据本发明另一实施例的保持架30b。保持架30b相似于图6的保持架30，并且类似的元件给予类似的具有字母“b”的附图标记。保持架30b中包括环形部38b和多个接合部42b，其限定了凹口46b用于容纳多个滚动元件(未示出)。每个接合部42b包括凹窝
58，可以保存润滑剂，降低保持架30b的整体重量，并且降低接合部42b和滚动元件之间的接触面积。

[0035] 图9示出了根据本发明另一实施例的保持架30c。保持架30c相似于图6的保持架30，并且类似的元件给予类似的具有字母“c”的附图标记。保持架30c包括环形部38c和多个接合部42c，其限定了凹口46c用于容纳多个滚动元件(未示出)。每个接合部42c包括凹进区域或通道62，其可以保存润滑剂，降低保持架30c的整体重量，并且降低了接合部42c和滚动元件之间的接触面积。此外，环形部38c基本上是中空的，以减少保持架30c的整体重量。

[0036] 图8和9的保持架30b，30c包含易于使用上述3D打印方法生产的特征和几何形状，否则，成本过高或不可能用传统的制造方法。

[0037] 在一些实施方案中，在此描述的任何的保持架30，30a，30b，30c可以经过一个或多个精加工过程来提高接合部42，42a，43b，43c的表面光洁度，尺寸精度，耐蚀性，耐磨性，硬度，或外观。这样加工工序在高性能和高精密轴承应用中是特别有利的。接合部42，42a，42b，42c可通过机械加工，整体精加工(例如，翻滚或振动精加工)，超精加工，抛光，或任何其他精加工过程。

[0038] 本发明的各种特征在以下权利要求中阐述。

标题	发布/更新时间	阅读量
球保持架-专利编号CN103815683A	2020-05-13	565
保持架-专利编号CN105658975A	2020-05-12	658
保持架-专利编号CN105369148A	2020-05-12	413
一种轴承内保持架生产工艺-专利编号CN101818760A	2020-05-11	420
保持架-专利编号CN105658975B	2020-05-12	541
一种轴承内保持架生产工艺-专利编号CN101818760B	2020-05-11	883
一种高速长效保持架-专利编号CN110145546A	2020-05-11	245
保持架-专利编号CN105698130B	2020-05-13	549
保持架-专利编号CN105698130A	2020-05-13	919
一种轴承保持架-专利编号CN207777422U	2020-05-11	793

保持架

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