專利名稱：軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承。
背景技術(shù)：
軸承能夠以一種低維護的方式提供用于可旋轉(zhuǎn)地、可樞轉(zhuǎn)地或可滑動地將多個構(gòu)件彼此緊固的方便的手段。軸承的應(yīng)用包括具有連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動的那些軸承，例如用于支 持一個從動軸的軸頸。軸承還能夠被用于具有重復(fù)的樞軸運動的應(yīng)用，例如汽車的車門鉸 鏈、車門開度件、制動器以及加速器踏板。另外的應(yīng)用包括具有重復(fù)性往復(fù)運動的那些軸 承，例如汽車的減震器以及減震支柱。軸承還能夠被用于更輕負載的應(yīng)用中，如在汽車工業(yè) 中用于行李箱蓋以及罩蓋的鉸鏈中的多桿連接機構(gòu)。低維護軸承能夠包括多種結(jié)構(gòu)，例如 像襯套或軸頸軸承、推力軸承或墊圈、定位墊、閥門端口板、以及用于多種機構(gòu)的磨損部件。 低維護的滑動軸承的一個實例包括一個金屬支持物以及一個塑料層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及軸承，如可以被用在高速應(yīng)用中的那些軸承。一方面，本發(fā)明的特征為一種軸承，該軸承包括一個基體，該基體具有一個第一部 分以及比該第一部分厚的一個第二部分，該第二部分具有一個彎曲的外輪廓；以及在該基 體的一個內(nèi)輪廓上的一個第一層。該第一層可以包括一種潤滑性材料，例如潤滑脂。另一方面，本發(fā)明的特征為一種軸承，該軸承包括一個基體，該基體具有一個第一 部分以及比該第一部分厚的一個第二部分，該第二部分具有一種彎曲的外輪廓；以及在該 基體的外輪廓上的一個第一層。另一方面，本發(fā)明的特征為一種軸承，該軸承包括一個基體，該基體具有一個內(nèi)表 面、一個第一部分以及比該第一部分厚的一個第二部分，該第二部分線性地延伸該基體的 至少25%的長度；以及在該基體的內(nèi)表面上的一個第一層。其他的方面、特征和優(yōu)點從對其實施方案的說明以及從這些權(quán)利要求中將是清楚 的。


圖1是軸承的一個實施方案的一個透視圖。圖2是沿圖1中的線2-2截取的該軸承的一個截面視圖。圖3是基體的一個實施方案的一個簡圖。圖4是軸承的一個實施方案的一個截面視圖。圖5是軸承的一個實施方案的一個截面視圖。圖6是包括一個軸承以及一個電動機的系統(tǒng)的一個簡圖。
具體實施例方式參見圖1和圖2，一個滑動軸承20包括一個圓柱本體22，該圓柱體限定了與該軸承的一條縱向軸線(L)同軸延伸的一個腔管24。在使用中，軸承20可以被放置在一個殼 體中，并且腔管24可以被用于接受例如一個電動機的旋轉(zhuǎn)軸。本體22包括(例如，由其組 成)多個(如示出的，三個)單體形成的層，這些層增強了軸承20的性能。從最外層開始， 本體22包括形成軸承20的一個圓柱形外表面的一個熱傳導性的外層26、一個基體28、以 及形成該軸承的一個圓柱形內(nèi)表面的一個潤滑性內(nèi)層30。該潤滑性材料減少了摩擦并且允 許軸承20被用于高速應(yīng)用(例如電動機、變速器、以及往復(fù)式泵)。熱傳導性的外層26可 以減少在使用過程中產(chǎn)生的熱量?；w28包括多個凸起部32，這些凸起部環(huán)圓周地并且同軸地圍繞縱向軸線L延 伸。基體28為軸承20提供了一種機械地有力的支撐，并且這些凸起部28允許來自外層26 的更多的熱傳導性材料被包括在軸承20中。如圖所示，這些凸起部32是彎曲的凸起，這些 凸起徑向地向外延伸離開縱向軸線L。參見圖3，這些鄰近的凸起部32是彼此間隔開的并且 被一個波谷部分33分開。每個波谷部分33具有一個厚度(Tt)，它小于鄰近該波谷部分33 的一個凸起部的厚度(Tl)。每個凸起部32具有一個外輪廓34，該外輪廓具有至少一個彎 曲的部分或段(如一個彎曲的最外層部分，例如，一個凸起部的最大厚度的最外面的25%、 10 %、5 %、2 % )，以及一個內(nèi)輪廓36，該內(nèi)輪廓的曲率跟隨腔管24的曲率。例如，外輪廓 34可以包括一個或多個彎曲的部分，這些部分匹配或基本上匹配一個圓、一個橢圓、一個卵 形、一個拋物線、或一個非線性以及非成角的曲線的一部分。在一些實施方案中，外輪廓34 包括一個或多個連續(xù)彎曲的部分，其中在該外輪廓上的兩個線段(如果有的話)不能夠在 該彎曲的部分上的一個點上相交。在一些實施方案中，外輪廓34具有從大致0. 5mm到大致 2. Omm范圍的一個曲率半徑。類似的，每個波谷部分33具有一個彎曲的外輪廓35。如在圖 3中所示，外輪廓35是凹陷的，而凸起部32的外輪廓34是凸起的。外輪廓35可以包括一 個或多個彎曲的部分，這些部分匹配或基本上匹配一個圓、一個橢圓、一個卵形、一個拋物 線、或一個非線性以及非成角的曲線的一部分。在一些實施方案中，外輪廓35包括一個或 多個連續(xù)彎曲的部分，其中在該外輪廓上的兩個線段(如果有的話)不能夠在該彎曲的部 分上的一個點上相交。外輪廓35可以具有一個曲率半徑，它是小于、基本上等于、或大于比 外輪廓34的曲率半徑。這些凸起部32以及基體28的結(jié)構(gòu)可以改變，這取決于軸承20所打算的應(yīng)用。例 如，一個基體可以包括一個或多個凸起部，如兩個至多于十二個凸起部。例如，對于軸承20 所打算的應(yīng)用，這些凸起部的數(shù)目可以取決于該軸承中的這些層的厚度、包括在該軸承中 的這些材料、該軸承的幾何形狀以及尺寸、和/或有待于與該軸承一起使用的構(gòu)件(例如， 旋轉(zhuǎn)軸)的幾何形狀以及尺寸。例如，增加這些凸起部的數(shù)目可以增加與一個殼體相互作 用的基體的表面區(qū)域、并且允許對該軸承使用一個更高的負載。例如，當該軸承將被用在低 負載的應(yīng)用中時，減少這些凸起部的數(shù)目可以允許更多熱傳導性材料被包括在該軸承中并 且減少摩擦以及產(chǎn)生的熱量。在一些實施方案中，通過平衡所打算的應(yīng)用的負載要求與摩 擦的減少(例如，最小化)以及產(chǎn)生的熱量來確定這些凸起部的數(shù)目。這些凸起部可以均 等地或不均等地圍繞縱向軸線L分布。如在圖1中所示，這些凸起部線性地并且縱向地平 行于縱向軸線L延伸基體28的整個長度，如所示出的，這與軸承20的縱向長度(1)匹配。在其他實施方案中，這些凸起部延伸了小于軸承20的整個縱向長度(1)，例如，從長度(1) 的大致25%到大致100%，從長度(1)的大致50%到大致100%，或從長度(1)的大致75% 到大致100%。一個或多個凸起部(例如，多個共線的凸起部)可以沿著長度(1)連續(xù)地或 不連續(xù)地延伸。參見圖4，在一些實施方案中，一個軸承20'包括不同尺寸的凸起部32'。 如所示出的，基體28'包括四個凸起部32'以及四個較細的凸起部32"?；w28可以包括(例如，形成自)能夠為軸承20提供機械和物理特性以便使軸承 用于在其所打算的應(yīng)用中的任何材料。例如，基體28可以包括一種或多種金屬(例如鋁)、 一種或更多種合金(例如鋼、冷軋鋼、不銹鋼、常規(guī)拉伸質(zhì)量的薄板鋼、以及黃銅)、一種或 更多種塑料、一種或更多種陶瓷、和/或一種或更多種復(fù)合材料(例如包括玻璃和/或碳纖 維的材料)?；w28可以包括僅一種均質(zhì)組合物(例如一種合金或一種復(fù)合材料)、或不 同組合物的兩個或更多的離散的部分。例如，參見圖5，基體28"包括具有一個第一組合物 (例如一種鋼)的一個內(nèi)層40、以及具有不同于該第一組合物的一個第二組合物(例如一 種多孔的青銅)的一個外層42?；w的其他實例包括來自一族已知的材料如N0RGLIDE (例如N0RGLIDE PRO XL，可獲自 Saint-Gobain Performance Plastics)的復(fù)合材料。例 如，這些復(fù)合材料可以包括一種鋼背襯和/或一種強化的網(wǎng)狀物、以及填滿或混合了 PTFE 的一個層。具有不同的組合物的這些部分可以徑向地(圖5)或環(huán)圓周地(例如，鄰 近的凸 起部或它們的部分可以具有不同的組合物)進行安排?；w28的內(nèi)和外表面可以獨立地 是未處理的或處理的以增強該基體的物理和/或化學特性。這個或這些表面可以使用多種 技術(shù)，例如鍍鋅、鉻酸鹽或磷酸鹽處理、陽極化作用(例如，用于一個鋁基體)、激光熔化或 燒蝕、機械噴砂和/或化學酸洗來進行處理。例如，使用一個不連續(xù)的激光束可以修改一個 表面，該激光束選擇性地擊中該表面并且將它在一個相對小的面積上熔融以產(chǎn)生間隔開的 焊口。這些焊口可以增強基體28與潤滑性層30之間的粘附。熱傳導性的層26可以包括(例如，形成自)一種或更多材料，這些材料具有的熱 傳導性等于和/或大于包括在基體28中的材料的熱傳導性。這些熱傳導性的材料可以具 有多種特性，它們允許層26被施加(例如，被疊層)到包括在基體28中的這種或這些材料 上。和基體28 —樣，熱傳導性的層26可以包括僅一種均質(zhì)的組合物、或不同的組合物的兩 個或更多個離散部分。具有不同組合物的這些部分可以被徑向地(例如，圖5)或環(huán)圓周地 安排。熱傳導性的材料的實例包括壓縮的粉末金屬(例如，銅)、壓縮的粉末合金、以及具有 熱傳導性纖維(例如，金屬纖維)的壓縮的復(fù)合物。在一些實施方案中，軸承20不包括熱 傳導性層26或置于基體28的外表面(例如，外輪廓34或外輪廓35)上的任何材料。潤滑性層30可以包括(例如，被形成自)一種或多種潤滑性材料，如具有比包括 在基體28中的一種材料更低的摩擦系數(shù)的一種材料。這些潤滑性材料可以允許軸承20在 安裝之后鉆孔、鉸孔或按照尺寸打磨而不降低軸承的性能。這些潤滑性材料可以具有多種 特性，它們允許層30被施加(例如，被疊層)到包括在基體28中的這種或這些材料上。和 基體28 —樣，潤滑性層30可以包括僅一種均質(zhì)的組合物、或不同的組合物的兩個或更多個 離散的部分。具有不同的組合物的這些部分可以被徑向地(例如，圖5)或環(huán)圓周地安排。在潤滑性層30中的材料的實例包括聚合物或塑料材料，如包含高熔融溫度聚合 物類的耐高溫聚合物系統(tǒng)。聚合物材料的實例包含氟聚合物類(例如，聚四氟乙烯(PTFE)、 氟化的乙烯_丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯-氯三氟乙烯(ECTFE)、全氟烷氧基的聚合物(PFA)、以及在美國專利號5，573，846中披露的其他材料)、縮醛類、聚碳酸酯類、聚酰亞胺類、聚醚酰亞胺類、聚醚醚酮類(PEEK)、聚乙烯類、聚丙烯類、 聚砜類(例如，聚醚砜)、聚酰胺類(尼龍)、聚亞苯基硫化物類、聚氨酯類、聚酯類、聚亞苯 基氧化物類、PPS、PPS02、芳香族的或脂肪的聚酮/醚類、PEI以及它們的共混物和合金。在一些實施方案中，一種或更多添加劑(例如潤滑劑和/或填充劑)被包括在層 30中。這些添加劑可以影響在層30中的這種或這些材料的特性，例如潤滑性、機械強度、耐 磨損性、熱傳導性以及導電性。添加劑的實例包括玻璃和/或碳纖維、有機硅、石墨、二硫化 鉬、芳香族的聚酯、碳顆粒、青銅、氟聚合物以及它們的組合。這些添加劑可以按從大致0. 5 到大致49. 5的體積百分比存在。在潤滑性層30中的材料的其他實例包括固態(tài)材料(例如，無機材料，如石墨和/ 或二硫化鉬)以及粘性流體(例如，潤滑脂)。可以使用金屬包層以及層壓技術(shù)來制造軸承20。在基體28包括多個離散的部分 (例如，多個層)的實施方案中，可以使用金屬包層技術(shù)來形成該基體，其中施加熱量以及 壓力以形成一個單體結(jié)構(gòu)(例如，一個薄板)。一旦形成，可以使基體28穿過具有凸起部32 的選定圖案的負片的一個常規(guī)的砑光機，或通過一系列的齒輪。隨后，可以通過對這種或這 些選擇的材料(例如PTFE)的薄板進行層壓將潤滑性層30以及熱傳導性的層26施加到基 體28上。然后該整個的層壓板可以在熱以及壓力下被插入一個常規(guī)的壓機之中以形成一 個單一本體(例如，一個薄板)。然后使用常規(guī)的技術(shù)可以將該本體形成為不同應(yīng)用特有的 結(jié)構(gòu)以生產(chǎn)軸承20。例如，可以將該本體形成為任何數(shù)目的軸承類型，如襯套或軸頸軸承、 推力墊圈、以及滑動板。通過將該單一的本體切成條可以形成襯套或軸頸軸承。這些條中 的每一個進而可以被形成(例如，軋制)為空心的圓柱體?？梢允褂贸Ｒ?guī)的技術(shù)將某些軸 承卷緣，例如圓柱形的軸承。其他方法可以被用于形成一個軸承。例如，可以通過在施加該潤滑性層之前將一 個基體形成為一個選定的結(jié)構(gòu)(例如，如一個圓柱體)來制造一個軸承。可以為該基體配 備如在此描述的多個凸起部，并且然后被制造成一個圓柱體。此后，該潤滑性層可以被施加 到該圓柱體上，例如，通過噴涂層、涂覆或浸漬?？梢栽谠搱A柱體的一個或兩個末端進行卷 緣之前或之后來完成施加該潤滑性層。作為另一個實例，通過一種常規(guī)的方法可以將該基 體制造成一個圓柱體，如熱或冷成形操作，包括軋制成形、沖孔、沖壓成形或擠壓過程以產(chǎn) 生有縫的或無縫的圓柱體。例如，可以使用一個化學蝕刻過程或激光處理來提供這些凸起 部。潤滑性層可以被施加到圓柱體上，如先前描述的。在使用中，在此描述的這些軸承可以被放置在一個殼體與一個可移動的構(gòu)件之 間。參見圖6，一個系統(tǒng)50包括一個殼體52、在該殼體中的一個具有可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子54的 電動機54、以及在該殼體中的軸承20。如所示出的，軸承20被定位在轉(zhuǎn)子54與殼體52之 間，具體地轉(zhuǎn)子是在該軸承的腔管24中。軸承20能夠減少電動機振動，這可以導致更安靜 的電動機的運轉(zhuǎn)并且增加電動機的壽命。在一些實施方案中，軸承20被用于替換在電動機 (例如，在一個馬力下的那些電動機)中的軸襯以及滾珠軸承。在其他的實施方案中，在此 描述的這些軸承被用于多種應(yīng)用中，其中一個可樞轉(zhuǎn)的構(gòu)件(例如，一個軸)被放置在軸承 的腔管中。雖然已經(jīng)說明了多個實施方案，但本發(fā)明并不受此限制。
例如，在一些實施方案中，一個軸承包括在基體28與內(nèi)層30之間的一個或多個中 間層。例如，該中間層可以增強基體28與層30之間的粘附或結(jié)合。例如，該中間層可以包 括一種粘合劑，例如氟聚合物類，如PFA、MFA、ETFE, FEP、PCTFE,以及PVDF，固化粘合劑，如 環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺粘合劑類、以及較低溫度的熱熔體，如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)以及聚醚 /聚酰胺共聚物(Pebax )。在此描述的這些彎曲的凸起部可以與不彎曲的結(jié)構(gòu)組合使用，例如在Woelki的 美國專利號5，971，617中所描述的凸起結(jié)構(gòu)。這些凸起結(jié)構(gòu)可以包括在這些結(jié)構(gòu)的外輪廓 上的一個點處相交的多個線性段。在一些實施方案中，潤滑性層30是有孔的以用于通過放置在其中的潤滑脂凹穴 的額外的潤滑作用。所有的參考文件，如以上提到的專利、專利申請、以及公開物都通過引用將它們的 全文結(jié)合在此。其他的實施方案是在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種軸承，包括一個基體，該基體包括一個第一部分以及比該第一部分厚的一個第二部分，該第二部分具有一個彎曲的外輪廓；以及在該基體的外輪廓上的一個第一層。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該基體包括多個相互間隔開的第一部分，以及多個 相互間隔開的第二部分。
3.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該基體包括多個向外突出的凸起部。
4.如權(quán)利要求3所述的軸承，其中這些凸起部具有彎曲的最外部的輪廓。
5.如權(quán)利要求3所述的軸承，其中這些凸起部線性地延伸該基體的至少25%的長度。
6.如權(quán)利要求3所述的軸承，其中這些凸起部是圍繞該軸承的一條縱向軸線定位的。
7.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該第二部分具有一個彎曲的最外部的輪廓。
8.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該基體包括兩個隔開的第二部分并且該第一部分是 在這兩個隔開的第二部分之間。
9.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該基體包括具有不同化學組合物的多個離散的層。
10.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該基體包括一種金屬或一種合金。
11.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該第一層包括一種材料，該材料與該基體的材料相 比具有一個更高的熱傳導性。
12.如權(quán)利要求1所述的軸承，其中該第一層接觸該基體。
13.如權(quán)利要求1所述的軸承，進一步包括在該基體的一個內(nèi)輪廓上的一個第二層。
14.如權(quán)利要求13所述的軸承，其中該第二層包括一種材料，該材料與該基體的材料 相比具有一個更低的摩擦系數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的軸承，其中該基體包括具有多個彎曲的最外層的輪廓的多個 向外突出的凸起部，這些凸起部是圍繞該軸承的一條縱向軸線定位的，并且該第一層包括 一種材料，該材料與該基體的材料相比具有一個更高的熱傳導性。
16.如權(quán)利要求15所述的軸承，其中這些凸起部線性地延伸該基體的至少25%的長度。
17.如權(quán)利要求13所述的軸承，其中該第二層接觸該基體。
18.一種系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的一種軸承，該軸承具有一個腔管；以及 在該腔管中的一個可移動的構(gòu)件。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括一個電動機，該電動機包括該可移動的構(gòu)件。
20.一種軸承，包括一個基體，該基體包括一個內(nèi)表面、一個第一部分以及比該第一部分厚的一個第二部 分，該第二部分線性地延伸該基體的至少25%的長度；以及 在該基體的內(nèi)表面上的一個第一層。
21.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該第二部分延伸了該基體的至少50%的長度。
22.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該第二部分延伸了該基體的至少75%的長度。
23.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括多個相互間隔開的第一部分，以及多個相互間隔開的第二部分。
24.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括多個向外突出的凸起部。
25.如權(quán)利要求24所述的軸承，其中這些凸起部具有彎曲的最外部的輪廓。
26.如權(quán)利要求24所述的軸承，其中這些凸起部線性地延伸了該基體的至少25%的長度。
27.如權(quán)利要求24所述的軸承，其中這些凸起部是圍繞該軸承的一條縱向軸線定位的。
28.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該第二部分具有一個彎曲的最外部的輪廓。
29.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括兩個間隔開的第二部分并且該第一部 分是在這兩個隔開的第二部分之間。
30.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括具有不同化學組合物的多個離散的層。
31.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括一種金屬或一種合金。
32.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該第一層包括一種材料，該材料與該基體的材料 相比具有一個更低的摩擦系數(shù)。
33.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該第一層接觸該基體。
34.如權(quán)利要求20所述的軸承，進一步包括在該基體的一個外表面上的一個第二層。
35.如權(quán)利要求34所述的軸承，其中該第二層包括一種材料，該材料與該基體的材料 相比具有一個更高的熱傳導性。
36.如權(quán)利要求34所述的軸承，其中該第二層接觸該基體。
37.如權(quán)利要求20所述的軸承，其中該基體包括具有多個彎曲的最外部的輪廓的多個 向外突出的凸起部，這些凸起部是圍繞該軸承的一條縱向軸線定位的，并且該第一層包括 一種材料，該材料與該基體的材料相比具有一個更低的摩擦系數(shù)。
38.一種系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求20所述的一種軸承，該軸承具有一個腔管；以及 在該腔管中的一個可移動的構(gòu)件。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，進一步包括一個電動機，該電動機包括該可移動的構(gòu)件。
全文摘要
在一些實施方案中，一種軸承包括一個基體，該基體具有一個第一部分以及比該第一部分厚的一個第二部分，該第二部分具有一個彎曲的外輪廓。該軸承可以進一步包括在該基體的外輪廓上的一個第一層和/或在該基體的一個內(nèi)輪廓上的一個第二層。該第一層可以包括一種熱傳導性材料，并且該第二層可以包括一種潤滑性材料。
文檔編號F16C33/02GK101809302SQ200880109569
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月1日
發(fā)明者T·J·黑根, V·J·迪馬蒂諾 申請人:美國圣戈班性能塑料公司