專利名稱：軸承材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承材料，尤其是，本發(fā)明涉及用于軸頸軸承的抗摩擦材料。
背景技術(shù)：
軸頸軸承被用作旋轉(zhuǎn)部件的結(jié)構(gòu)支撐。流體動壓軸承利用軸頸銷和軸襯之間的液體潤滑劑薄膜。在通常的結(jié)構(gòu)中，軸頸銷由相對硬的、無潤滑材料制成。軸襯，或至少其上的一個表層由較柔性、更潤滑的軸承材料制成。這種軸承材料的優(yōu)越性能包括潤滑性、高導(dǎo)熱性和疲勞強(qiáng)度的合適結(jié)合。即使在流體動壓軸承中，也希望有潤滑性，用以增大液體潤滑劑和解決引起液體潤滑劑局部或整體損失的非正常情形。普通的金屬軸頸軸承材料包括錫、鉛、鋁、銀和銅的合金或其它化合物。特別應(yīng)用是用于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的風(fēng)機(jī)傳動齒輪裝置中的行星齒輪的軸頸軸承。在該應(yīng)用中，典型的軸承材料利用銅作為基本成分，鉛作為固體潤滑劑。典型的鉛濃度為21～30重量％。典型的制造技術(shù)包括銅和鉛的共淀積，以形成帶有嵌入鉛顆粒的銅基材。也可以使用其它材料。例如，在美國專利6588934中披露的一種銅-銀化合物。
然而，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在改善的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種軸頸軸承裝置。該裝置包括軸襯和該軸襯內(nèi)的軸頸銷。軸襯和軸頸銷中的至少一個具有帶配合長度的配合面，其包括基材和固體潤滑劑。該固體潤滑劑的濃度沿配合長度變化。
在各種實(shí)施形式中，靠近配合長度的端部的濃度可能比中間部分的濃度高。濃度沿所述配合長度可以以最大值的至少50％變化?；陌ㄊ┘拥降讓由系耐繉?。基材可以包括銅基材料，固體潤滑劑可以包括金屬。該固體潤滑劑金屬可以包括鉛。靠近配合長度第一和第二端的第一和第二位置上的濃度可以高于30％，第一和第二位置之間的第三位置上的濃度可以高于10～30％。在配合長度20％的第一和第二端內(nèi)的第一和第二位置上的濃度可以高于35％，該配合長度50％的大部分中間部的濃度高于10～30％。該裝置可以支撐在扇渦輪傳動中的齒輪。
本發(fā)明的另一方面涉及一種流體動壓軸承設(shè)備，包括軸襯、軸頸銷和用于在潤滑劑損失后提供延長作用的裝置。在各種實(shí)施中，該裝置可以包括在銅基體中縱向變化的鉛濃度。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制備用于動壓軸承內(nèi)襯的方法。沿內(nèi)襯施加固體潤滑劑，該固體潤滑劑按照濃度沿內(nèi)襯的長度方向變化的方式來施加。
在各種實(shí)施中，固體潤滑劑的施加可以包括濺射。固體潤滑劑的施加可以與基材的施加同時(shí)。
本發(fā)明一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)將通過下面的附圖和說明進(jìn)行闡述。本發(fā)明的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將通過這些說明、附圖和權(quán)利要求變得顯而易見。


附圖是根據(jù)本發(fā)明的原理示出的軸承裝置的半示意性縱截面視圖。
各圖中相同的參考數(shù)字和標(biāo)記表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
該圖示出了一軸承裝置20，包括軸頸22和軸襯24。典型的軸頸具有安裝在相關(guān)的安裝板28A和28B上、處于第一和第二端的軸部分26A和26B。軸頸具有一個帶圓柱形軸承表面32的中心部分30。潤滑劑通道34從中心通道(未示出)延伸到表面32上，以引導(dǎo)液體潤滑劑(如油)進(jìn)入軸承表面32和軸襯的配合軸承表面35之間的空間。典型的軸襯包括底層36和施加到該底層內(nèi)圓柱形表面上的涂層38。涂層38的內(nèi)圓柱形表面提供了軸襯軸承表面35。在典型的實(shí)施例中，該涂層沿第一和第二端40A和40B之間的長度L延伸并且具有一個厚度T。在典型的應(yīng)用中，該底層24可以是在扇渦輪發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇驅(qū)動傳動中的金屬(如鋼)行星齒輪。在這樣的應(yīng)用中，軸頸22也可以由鋼制成。典型的涂層38包括基材(如銅)和固體潤滑劑(如鉛)。該結(jié)合的基底和固體潤滑劑材料可以逐漸形成在底層內(nèi)表面上。典型的共淀積技術(shù)包括濺射(如美國專利4904362)、電子噴射蒸汽淀積(如美國專利5571332)、化學(xué)蒸鍍(美國專利4788082)、等離子體噴射和電鍍。
在兩個軸承表面之間具有共同擁有長度L的典型配合區(qū)域，根據(jù)本發(fā)明，涂層38的成分沿這樣的配合區(qū)域縱向變化。在典型的實(shí)施例中，該涂層成分可以在任一給定縱向位置上周向均勻。在典型的實(shí)施例中，該涂層成分可以在任一給定縱向位置上徑向均勻。
在典型的實(shí)施例中，該成分的不均勻性在靠近端部40A和40B處提供了相對高的固體潤滑劑濃度，在中心區(qū)域提供了相對低的濃度。由于具有均勻涂層成分，動壓潤滑劑的損失通常導(dǎo)致軸承失效(如熔化和/或咬合)。通常在靠近軸承困難處能觀察到失效。比普通固體潤滑劑濃度更高的濃度可以避免或延遲這種失效。殘余較低濃度區(qū)域用來在正常操作中提供足夠的軸承靜態(tài)強(qiáng)度和耐磨性能。例如，固體潤滑劑的均勻高濃度可能使得涂層的強(qiáng)度太小，以致于不能抵抗靜態(tài)變形和獲得希望的正常工作壽命。
附圖示出了固體潤滑劑高濃度區(qū)域50A和50B、中心低濃度區(qū)域52。在典型的實(shí)施例中，在高和低濃度區(qū)域之間的分離線在端部向內(nèi)長度L的近似25％。然而，顯然在許多實(shí)施例中，濃度的急劇變化可能是不現(xiàn)實(shí)的。該變化可以象任一給定生產(chǎn)技術(shù)中提供的那樣急劇，或還可以更平緩。在典型的實(shí)施例中，中心區(qū)域52的主要濃度為相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的28％鉛(重量，除非另有標(biāo)明)這可以代表沿長度的最小濃度。在端部區(qū)域的主要濃度可以是35～45％范圍內(nèi)的鉛。該值的峰值可以代表沿長度的最大濃度。對中心區(qū)域典型更寬的濃度為20～30％。端部區(qū)域典型更寬的濃度為30～50％。端部區(qū)域長度可以是25％、20％、15％和10％。任一給定區(qū)域內(nèi)的濃度可以根據(jù)該區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的濃度、平均濃度、中值濃度或其它濃度特性來測量。典型的涂層厚度T為0.013～0.11mm(0.0005～0.0045英寸)，更窄的為0.025～0.076mm(0.0010～0.0030英寸)。盡管示出的是有關(guān)對稱分布的，但是分布的載荷(特別是在潤滑失效條件下的載荷)是不對稱分布。例如，端部區(qū)域可以有不同長度，并且在那些區(qū)域中峰值或其它特性濃度可以變化。甚至在所述的基本的銅-鉛系統(tǒng)內(nèi)，可以加入其它成分，以便用于如本領(lǐng)域公知的或仍待發(fā)展的各種目的。
已經(jīng)說明了本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種修改。例如，本發(fā)明的原理可以被應(yīng)用到現(xiàn)有的或其它的軸承結(jié)構(gòu)中并可被用到現(xiàn)有的或其它的生產(chǎn)技術(shù)中。特殊的使用、結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能影響到任何特殊的實(shí)施形式。因而，其它實(shí)施例也在下面的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.軸頸軸承裝置，它包括一個軸襯；一個在軸襯內(nèi)的軸頸銷，其中，所述的軸襯和軸頸銷中的至少一個具有一配合面，該配合面具有配合長度，包括基材和固體潤滑劑，該固體潤滑劑的濃度沿配合長度變化。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，靠近該配合長度的端部的濃度比中間部分的濃度高。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，濃度沿所述配合長度以最大值的至少50％變化。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該基材包括施加到基底上的涂層。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該基材包括銅基材料，該固體潤滑劑包括金屬。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，該固體潤滑劑金屬包括鉛。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，在靠近該配合長度的第一和第二端的第一和第二位置上的濃度高于30％，在所述的第一和第二位置之間的第三位置上的濃度是10～30％。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，在該配合長度20％的第一和第二端的范圍內(nèi)，第一和第二位置上的濃度高于35％；該長度50％的大部分中間部的濃度高于10～30％。
9.如權(quán)利要求1的裝置，其中，該裝置支撐渦輪風(fēng)扇傳動裝置中的齒輪。
10.一種制備用于流體動壓軸承的內(nèi)襯的方法，它包括沿內(nèi)襯施加固體潤滑劑，該固體潤滑劑按照濃度沿該內(nèi)襯的長度方向變化的方式來施加。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該固體潤滑劑的施加包括濺射。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該固體潤滑劑的施加可以與該基材的施加同時(shí)。
全文摘要
一種軸頸軸承裝置，包括軸襯和該軸襯內(nèi)的軸頸銷。軸襯和軸頸銷中的至少一個具有配合面，該配合面具有配合長度，包括基底材料和固體潤滑劑。該固體潤滑劑的濃度沿配合長度變化。
文檔編號F16C33/14GK1624347SQ20041010479
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者L·Q·董 申請人:聯(lián)合工藝公司