具有聚合物滑動元件的軸向-徑向滑動軸承和相應(yīng)滑動元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般性地涉及一種組合式的、具有聚合物滑動元件的軸向/徑向滑動軸承以及一種尤其針對這種滑動軸承研發(fā)的聚合物滑動元件。
【背景技術(shù)】
[0002]由專利US 5，509, 738已知一種復(fù)合結(jié)構(gòu)式的組合的軸向/徑向滑動軸承。在此，由聚合物、尤其由聚酰亞胺制成的滑動元件固定在由金屬制成的軸承半部上。為了形成圓盤形的軸向滑動面，通過粘接來施加多個(gè)由聚酰亞胺制成的扇形部段。為了提供柱形的徑向滑動面，在軸承殼的內(nèi)周上粘接多個(gè)由聚酰亞胺制成的彎曲的條狀物。不利的例如是，扇形部段和彎曲條狀物必須適配于對應(yīng)的軸承殼的尺寸。此外，按照US 5，509，738的這種復(fù)合滑動軸承的制造費(fèi)用高。
[0003]公開文獻(xiàn)DE 21 59 801 A涉及鉸鏈軸承襯套，具有由金屬支撐層和位于其上的、由塑料制成的自潤滑工作層組成的多層式結(jié)構(gòu)。
[0004]由易格斯有限公司(igus GmbH)的目錄“聚合物軸承06.2005”(PloymerGleitlager 06.2005)已知一種所述類型的軸向/徑向滑動軸承(見第50.1-50.2頁)。這種滑動軸承也稱為聚合物回轉(zhuǎn)軸承(PRT)，包括由金屬或合適的塑料制成的外部的第一軸承環(huán)和內(nèi)部的第二軸承環(huán)。這兩個(gè)軸承環(huán)能圍繞軸承軸線相對彼此旋轉(zhuǎn)。內(nèi)部的第二軸承環(huán)由兩個(gè)部分組合成并且具有基本U形的橫截面。由此，第二軸承環(huán)形成一個(gè)接收部，第二軸承環(huán)以該接收部來接收第一軸承環(huán)的內(nèi)周區(qū)域。
[0005]該聚合物回轉(zhuǎn)滑動軸承還包括由在摩擦學(xué)上適合的聚合物(“摩擦聚合物”)制成的滑動元件。這些滑動元件以環(huán)形布置設(shè)置在第一軸承環(huán)和第二軸承環(huán)之間，用于使兩個(gè)軸承環(huán)在軸向上和徑向上脫耦。這些滑動元件為此在軸向平面中分別具有基本L形的橫截面，使得軸向滑動面設(shè)置在軸向區(qū)域上而徑向滑動面設(shè)置在徑向區(qū)域上。
[0006]由實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 20 2004 006 697 Ul也已知一種類似的軸向/徑向滑動軸承，被視為最接近的現(xiàn)有技術(shù)。
[0007]這種滑動軸承的優(yōu)點(diǎn)尤其在于:小的摩擦、不需要保養(yǎng)地運(yùn)行、廉價(jià)制造、堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)和高的抗磨損強(qiáng)度。
[0008]有利的軸承特性決定性地通過所使用的聚合物滑動元件達(dá)到。這些滑動元件專門針對每個(gè)希望的軸承直徑來適應(yīng)性制造，例如以壓鑄方法。相應(yīng)地，伴隨著不同的軸承直徑的制造也會帶來用于制造滑動元件的模具的相應(yīng)成本。相應(yīng)大數(shù)量構(gòu)件的倉儲管理也帶來一定的費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，使得能夠僅以一種滑動元件幾何形狀或者說構(gòu)件形狀而實(shí)現(xiàn)不同的軸承直徑。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的軸向/徑向滑動軸承以及獨(dú)立于此地也通過根據(jù)權(quán)利要求10的相應(yīng)聚合物滑動元件實(shí)現(xiàn)。在此，軸向/徑向滑動軸承不僅理解為用于主要承受軸向負(fù)載的應(yīng)用場合的滑動軸承，而且理解為用于主要承受徑向負(fù)載的應(yīng)用場合的滑動軸承(有時(shí)也稱為徑向/軸向軸承)。
[0011]對于根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的所述類型滑動軸承或者根據(jù)權(quán)利要求10前序部分的所述類型聚合物滑動元件，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，滑動元件的徑向區(qū)域具有至少一個(gè)鉸鏈連接部，它使徑向區(qū)域的兩個(gè)部段柔性地、從而可相對彼此運(yùn)動地連接。僅以一個(gè)這樣的鉸鏈連接部或者說以分為兩個(gè)可相對彼此運(yùn)動地連接的部段的一個(gè)徑向區(qū)域已可達(dá)到:軸承環(huán)之間的滑動元件能夠適配于軸承環(huán)的不同直徑。在此，布置在徑向區(qū)域中的鉸鏈連接部允許滑動元件能根據(jù)軸承直徑調(diào)節(jié)繞軸承軸線的曲率并因而允許該滑動元件安置到不同直徑的軸承環(huán)之間的徑向間隙中。
[0012]由此，具有確定的預(yù)給定滑動元件幾何形狀的滑動元件可有效地置入到不同大小(即至少對于確定區(qū)域來說軸承直徑不同)的軸承環(huán)之間。
[0013]在此，不需要改變第一和第二軸承環(huán)的已知結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的滑動元件原則上適合于用在任意的回轉(zhuǎn)軸承中，尤其是內(nèi)部軸承環(huán)具有U形橫截面并且支承盤形外環(huán)的回轉(zhuǎn)軸承。當(dāng)然，所述滑動元件同樣適合于具有處于外部的U形橫截面的相反結(jié)構(gòu)形式。在這兩種情況中，所述滑動元件都具有折曲的、最廣義的L形橫截面，其具有兩個(gè)橫向于彼此的區(qū)域，由這些區(qū)域構(gòu)成軸向的第一滑動面(因此在此稱為軸向區(qū)域)和徑向的第二滑動面(因此在此稱為徑向區(qū)域)。
[0014]優(yōu)選，鉸鏈連接部在滑動元件的徑向區(qū)域中類似薄膜鉸鏈地制成，S卩，通過具有與滑動元件的其余壁厚相比減小的壁厚的區(qū)域來實(shí)現(xiàn)。該具有減小的壁厚的區(qū)域分別連接至少徑向區(qū)域的兩個(gè)相鄰的、比較剛性的部段。由此可實(shí)現(xiàn)僅由一種材料完成一體式制造。
[0015]鉸鏈連接部原理上也可通過附加的柔性塑料實(shí)現(xiàn)，該柔性塑料與在摩擦學(xué)上合適的塑料以適合的方式配對，例如注塑在其上。替代地或附加地，鉸鏈連接部也可用其它方式獲得，如通過材料削弱，例如借助兩個(gè)部段之間的穿孔。
[0016]因此，概念“鉸鏈連接部”在此應(yīng)最廣義地理解為一個(gè)區(qū)段，它與徑向區(qū)域內(nèi)的鄰接部段相比具有更高的柔性。這種柔性可通過附加的、具有更小彈性模量的材料達(dá)到。優(yōu)選，附加的柔性通過滑動元件內(nèi)的起鉸鏈作用的區(qū)段的相應(yīng)構(gòu)型獲得，該滑動元件由所提到的聚合物一體地制成。
[0017]在可投入使用的組件中，具有較高柔性的鉸鏈軸線或者區(qū)段優(yōu)選基本平行于軸承軸線延伸，并且在所述徑向滑動面或者說所述徑向區(qū)域的整個(gè)軸向延伸尺寸上延伸。原則上，鉸鏈連接部的走向可相對于軸承軸線傾斜設(shè)置，然而該走向應(yīng)該具有至少一個(gè)足夠大的軸向部分，以允許圍繞軸承軸線的、能調(diào)整的彎曲。
[0018]為了允許在盡可能大的直徑范圍內(nèi)使用，優(yōu)選設(shè)置，滑動元件的徑向區(qū)域具有多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的鉸鏈連接部。因此，徑向區(qū)域優(yōu)選通過多個(gè)鉸鏈連接部分劃分相應(yīng)數(shù)量的柔性連接的部段。由此，也可在鉸鏈連接部具有相對高剛性的情況下，例如在壁厚減小或其他材料削弱盡可能小的情況下，以所述滑動元件整體上獲得徑向區(qū)域圍繞軸承旋轉(zhuǎn)軸線的較強(qiáng)彎曲。
[0019]為了盡可能大地構(gòu)造折徑向區(qū)域在彎方向或旋轉(zhuǎn)方向上的柔性，符合目的的是，滑動元件的徑向區(qū)域僅在唯一一個(gè)部段的長度上、例如在兩個(gè)中部鉸鏈連接部之間，與橫向的軸向區(qū)域連接。比較剛性的所述部段或區(qū)域之間的連接部也優(yōu)選通過另一鉸鏈連接部柔性地實(shí)現(xiàn)。該另一鉸鏈連接部的軸線優(yōu)選垂直于根據(jù)本發(fā)明的鉸鏈連接部在徑向區(qū)域中的軸線。
[0020]根據(jù)使用了該滑動元件的軸向/徑向滑動軸承的直徑不同，相鄰滑動元件的軸向區(qū)域之間當(dāng)然出現(xiàn)不同的間隙尺寸。為了減小或避免滑動元件之間由于這種縫隙而出現(xiàn)的相對運(yùn)動和與此伴隨的磨損，滑動元件的軸向區(qū)域優(yōu)選具有連接器，以使軸向區(qū)域在彼此上固定。尤其符合目的的是布置在外部角上的形狀鎖合連接器。由此，相鄰滑動元件的相對置的棱邊能夠以簡單的方式可拆卸地固定在彼此上。例如，軸向區(qū)域的棱邊或角部上的卡鎖鉤-環(huán)眼快速連接器能夠以壓鑄方法簡單地制成。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的滑動元件中尤其有利的是，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)附加的、在橫向方向上(尤其垂直于徑向區(qū)域中的鉸鏈連接部)延伸的收縮部或橫截面減小部。由此，即使在摩擦聚合物剛性的情況下也可提高軸向區(qū)域的可彎性，由此避免由于折彎部引起的拱曲而增大的磨損或者不希望的夾緊。
[0022]為了使彼此相繼的滑動元件的軸向區(qū)域之間的與軸承直徑相關(guān)地變化的間隙尺寸保持盡可能小，符合目的的是:至少軸向區(qū)域在基本輪廓中基本實(shí)施為對稱的梯形，所述梯形具有兩個(gè)相同的腰，它們夾成一個(gè)比較小的角度，尤其是小于等于20°、優(yōu)選小于15°的角度。
[0023]在一種實(shí)際優(yōu)選構(gòu)型中，在兩個(gè)軸承環(huán)之間布置兩個(gè)在軸向上對置的滑動環(huán)，這兩個(gè)滑動環(huán)由多個(gè)彼此串聯(lián)的單個(gè)聚合物滑動元件組成。由各個(gè)滑動元件組成的兩個(gè)軸承環(huán)允許這些軸承環(huán)在軸向上和徑向上相對彼此優(yōu)化地支承。然而在其它情況下，例如當(dāng)徑向支承具有決定作用時(shí)，也可通過徑向區(qū)域的相應(yīng)構(gòu)型，設(shè)置僅唯一一個(gè)由聚合物滑動元件組成的滑動環(huán)。
[0024]在這兩種情況中，根據(jù)本發(fā)明的聚合物滑動元件在周向上彼此相繼地串聯(lián)，符合目的地沒有顯著的中間縫隙或間隙，并且這樣分別構(gòu)成近似連續(xù)的盤形軸向軸承面和近似連續(xù)的環(huán)形徑向軸承面。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的聚合物滑動元件尤其使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有大軸承直徑的軸向/徑向滑動軸承，例如大于250_，優(yōu)選大于500_。在此，軸承直徑是指的是處于內(nèi)部的軸承環(huán)的凈內(nèi)直徑。在這種數(shù)量級的直徑的情況下，一般也可用已提到的摩擦聚合物以簡單的方式例如通過類似薄膜鉸鏈的材料削弱在制造過程中產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的鉸鏈連接部。
[0026]前述作為優(yōu)選說明的結(jié)構(gòu)特征，只要它們涉及聚合物滑動元件，也分別針對根據(jù)本發(fā)明的聚合物滑動元件獨(dú)立地要求保護(hù)。根據(jù)并列權(quán)利要求10的聚合物滑動元件尤其適合、但不僅僅適合于用在不同直徑的軸向/徑向滑動軸承中，尤其聚合物回轉(zhuǎn)軸承中。通過所述鉸鏈連接部，根據(jù)本發(fā)明的聚合物滑動元件也可選擇式地在直線聚合物滑動軸承中使用。
[0027]除了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)型的滑動元件外，本發(fā)明還涉及這種滑動元件在任意構(gòu)型的軸向/徑向滑動軸承中的使用，尤其在任意構(gòu)型的、具有兩個(gè)能相對彼此旋轉(zhuǎn)的軸承環(huán)的滑動軸承中的使用。
【附圖說明】
[0028]由下文中參考附圖對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明得知本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征。附圖示出:
[0029]圖1A具有聚合物滑動元件的本發(fā)明軸向/徑向滑動軸承沿著軸承軸線的橫截面；
[0030]圖1B該軸向/徑向滑動軸承的俯視圖；
[0031]圖2A沿著假想軸承軸線的俯視圖中的本發(fā)明滑動元件優(yōu)選實(shí)施例；
[0032]圖2B圖2A中的滑動元件從一側(cè)看的立體視圖；
[0033]圖2C圖2A中的滑動元件從另一側(cè)看的立體視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在圖1A-1B中以一般地以10標(biāo)記軸向-徑向滑動軸承。它包括第一軸承環(huán)11和第二軸承環(huán)12，這些軸承環(huán)以已知方式制成，典型地都由金屬、例如由鋁制成。這兩個(gè)軸承環(huán)11、12之一或兩者都可以由合適的塑料制成。第二軸承環(huán)12在示出的例子中實(shí)施為內(nèi)環(huán)，具有基本U形的橫截面。由此，第二軸承環(huán)12形成一個(gè)接收部，第一軸承環(huán)11的處于徑向內(nèi)部的區(qū)域全面地被接收在該接收部中。第二軸承環(huán)12如從圖1A最清楚地看到的那樣由兩個(gè)通過擰緊連接相互法蘭式貼靠的部分組合成。第一軸承環(huán)11在示出的例子中作為外環(huán)并且一體地實(shí)施。由于這兩個(gè)軸承環(huán)11、12之間的相應(yīng)的間隙或縫隙，它們能圍繞軸承軸線A相對彼此旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)軸承環(huán)11、12具有軸向孔13，用于固定要以能旋轉(zhuǎn)的方式連接的、在此未詳細(xì)示出的部件。關(guān)于合適的軸承環(huán)11、12的其它已知特征，參閱開頭所述的現(xiàn)有技術(shù)。
[0035]圖1A還示出由摩擦聚合物制成的滑動元件2