專利名稱：滑動軸承構(gòu)件、滑動軸承和用于制造滑動軸承構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動軸承構(gòu)件。此外，本發(fā)明還涉及一種具有該滑動軸承構(gòu)件的滑動軸承以及一種用于制造該滑動軸承構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
在多種實(shí)施形式中已知一些滑動軸承構(gòu)件和滑動軸承。這些滑動軸承構(gòu)件尤其可以具有由基于塑料的滑動材料構(gòu)成的滑動面?；瑒硬牧铣撕兴芰贤?，還可以含有纖維材料，例如玻璃纖維、礦物纖維或碳纖維，以改善滑動材料的機(jī)械特性，例如其抗壓性、抗變形性等等以及改善滑動材料的溫度特性。廉價(jià)的玻璃纖維使用得特別廣。然而，在使用玻璃纖維時(shí)存在玻璃纖維尤其通過它尖棱的纖維端造成嚴(yán)重磨損和損壞與滑動材料滑動地接觸的配合面的危險(xiǎn)。此外，當(dāng)玻璃纖維暴露在外時(shí)，該滑動材料的塑料也會受損。這兩方面甚至在使用潤滑劑時(shí)也會導(dǎo)致磨損率升高并因此導(dǎo)致滑動軸承尤其在較高的壓力載荷和/ 或較高的速度時(shí)運(yùn)行效率降低。此外，已知這些含有添加劑，如聚四氟乙烯、石墨、鉬化锍等的滑動材料，以改善該滑動性能。例如由DE 202004006818U1已知一種用于可轉(zhuǎn)動地支承軸頸的軸承套筒，該軸承套筒具有由基于聚苯撐锍和聚鄰苯二甲酰胺的塑料制成的擋盤。可以給該塑料添加碳纖維或另一種纖維材料和聚四氟乙烯或其它添加劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，這樣構(gòu)成一種滑動軸承構(gòu)件或滑動軸承，使得它在一段較長的使用時(shí)間內(nèi)具有良好的滑動特性并且即使在高溫下也具有足夠的支承能力。該技術(shù)問題通過一種滑動軸承構(gòu)件、一種滑動軸承和一種用于制造該滑動軸承構(gòu)件的方法解決。按本發(fā)明的滑動軸承構(gòu)件具有由滑動材料制成的滑動面。該滑動材料具有由聚鄰苯二甲酰胺組成的基體、至少10%重量含量的高硬度碳纖維和至少10%重量含量的聚四氟乙烯。按本發(fā)明的觀點(diǎn)，概念“高硬度碳纖維”包括高模量(high modulus,HM)碳纖維和有時(shí)也稱作超高硬度的碳纖維的超高模量(ultra high modulus, UHM)碳纖維。高硬度的碳纖維按本發(fā)明可以具有至少300GPa的彈性模量。斷裂延伸率可以為以下，尤其位于 0.5%的范圍內(nèi)。強(qiáng)度可以為至少2GPa。以驚人的方式表明，通過高硬度碳纖維可以實(shí)現(xiàn)明顯比其它種類的碳纖維，例如高強(qiáng)度碳纖維(high tenacity, HT)更高的壽命。高硬度的碳纖維比高強(qiáng)度碳纖維更易碎裂并且具有另一種耐磨性能。這導(dǎo)致在滑動軸承構(gòu)件引入階段中在與滑動軸承構(gòu)件滑動接觸的配合面區(qū)域內(nèi)形成一層固定附著并且穩(wěn)定的、由聚四氟乙烯組成的、嵌有一些具有有利摩擦特性的石墨層的傳送膜。這種傳送膜使滑動面磨損更少并因此致使滑動軸承構(gòu)件的壽命提高。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該滑動軸承具有較長的使用壽命。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，滑動軸承構(gòu)件具有良好的滑動特性。這尤其也適用于在沒有潤滑劑的情況下的工作。此外，有利的是，滑動軸承構(gòu)件也在較高的溫度時(shí)具有足夠的支承能力。滑動材料尤其可以設(shè)計(jì)用于小于至少90攝氏度的工作溫度。優(yōu)選滑動材料具有至少20%重量含量的高硬度碳纖維?；瑒硬牧献疃嗪?0% 重量含量的高硬度碳纖維?；瑒硬牧献疃嗪?0%重量含量的聚四氟乙烯。此外，滑動材料可以含有至少重量含量的炭黑?；瑒訕?gòu)件可以具有至少一個(gè)由滑動材料構(gòu)成的滑動襯墊和一個(gè)支承結(jié)構(gòu)，該滑動襯墊和支承結(jié)構(gòu)相互機(jī)械連接。由此可以將較高的機(jī)械穩(wěn)定性與良好的滑動特性結(jié)合。支承結(jié)構(gòu)例如可以由一種鋼，尤其是滾動軸承鋼，例如IOOCre制成。但支承結(jié)構(gòu)也可由塑料制成?；瑒右r墊可以設(shè)計(jì)成一個(gè)固定在支承結(jié)構(gòu)上的單獨(dú)構(gòu)件?；瑒右r墊尤其可拆卸地固定在支承結(jié)構(gòu)上。這允許例如在該滑動襯墊磨損或損壞時(shí)毫無困難地更換滑動襯墊。同樣地滑動襯墊也可以設(shè)計(jì)成一層涂敷在支承結(jié)構(gòu)上的涂層。以這種方式可以在滑動襯墊的整個(gè)表面范圍內(nèi)在滑動襯墊和軸承座之間形成非常緊密的連接。此外，滑動襯墊和支承結(jié)構(gòu)可由滑動材料一體地構(gòu)成。這使得滑動軸承構(gòu)件能夠特別有效和廉價(jià)地制造。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有按本發(fā)明的滑動軸承構(gòu)件的滑動軸承。該滑動軸承具有與滑動軸承構(gòu)件的滑動面滑動接觸的配合面。該配合面可以由不同于滑動材料的另一種材料制成。尤其配合面可以由鋼制成。 滾動軸承鋼，尤其是IOOCre鋼可以用作這種鋼。該鋼可以至少在配合面的區(qū)域內(nèi)淬硬。這樣設(shè)計(jì)的滑動軸承可廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)并且具有有利的滑動特性和較長的壽命。除了鋼外，還可以使用一種成分不同于滑動材料成分的塑料?；瑒虞S承可以設(shè)計(jì)成不用潤滑油工作的干式軸承。這有利的是，不用考慮用于潤滑劑的提供、再配量和更新的耗費(fèi)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它不會使得滑動軸承的周圍環(huán)境被流出的潤滑劑污染。這例如當(dāng)在食品工業(yè)中使用該滑動軸承時(shí)意義重大。在按本發(fā)明的滑動軸承中，在滑動軸承的工作狀態(tài)中，滑動材料的至少一種成分部分地積聚在配合面上。該成分可以是碳。尤其可以積聚石墨形式的碳。按本發(fā)明的滑動軸承可以設(shè)計(jì)成徑向軸承，尤其是滑動襯套。同樣滑動軸承可以設(shè)計(jì)成止推軸承。此外，滑動軸向設(shè)計(jì)成關(guān)節(jié)軸承，尤其是徑向關(guān)節(jié)軸承。此外本發(fā)明還涉及一種用于制造滑動軸承構(gòu)件的方法。在按本發(fā)明的方法中，滑動面由滑動材料構(gòu)成，該滑動材料具有由聚鄰苯二甲酰胺構(gòu)成的基體、至少10%重量含量的高硬度碳纖維和至少10%重量含量的聚四氟乙烯。該滑動面可以在注塑中形成。在此， 滑動面可以通過滑動材料噴射到滑動軸承構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)上而形成。同樣也可以由滑動材料在注塑工藝中構(gòu)成一層作為單獨(dú)構(gòu)件的滑動襯墊并且滑動襯墊隨后固定在滑動軸承構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)上。


以下根據(jù)附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在附圖中圖1是按本發(fā)明設(shè)計(jì)的滑動軸承的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖；以及
圖2是按本發(fā)明的滑動軸承的另一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出按本發(fā)明設(shè)計(jì)的滑動軸承的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖。該滑動軸承設(shè)計(jì)成徑向軸承并且具有分別設(shè)計(jì)呈圓柱形的外圈1和內(nèi)圈2。該外圈1具有一個(gè)圓柱形的滑動襯墊3，該滑動襯墊3固定地與圓柱形的支承結(jié)構(gòu)4連接。在所示的實(shí)施例中，滑動襯墊3設(shè)計(jì)成一層例如在壓力注塑工藝中涂敷到支承結(jié)構(gòu)4上的涂層。但滑動襯墊3同樣也可能設(shè)計(jì)成一個(gè)單獨(dú)的構(gòu)件并且與支承結(jié)構(gòu)4粘在一起或螺紋連接或以其它方式固定在支承結(jié)構(gòu)4上。此外，存在這種可能，即，滑動襯墊3和支承結(jié)構(gòu)4 一體式構(gòu)成并且由同一材料制成。滑動襯墊3的內(nèi)圓周面設(shè)計(jì)成一個(gè)滑動面5。內(nèi)圈2在其外圓周面區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)與滑動襯墊3的滑動面5滑動接觸的配合面 6。視滑動軸承所規(guī)定的應(yīng)用領(lǐng)域而定，滑動面5相隔配合面6的平均徑向距離可以具有不同的值并因此軸承間隙的大小不等。圖1中所示的滑動軸承也可以變型為，不具有內(nèi)圈2。在這種情況下，滑動襯墊3 的滑動面5例如與軸滑動接觸。在圖1所示的、在該實(shí)施形式中也稱作滑動襯套的滑動軸承的工作狀態(tài)中，內(nèi)圈1 和外圈2實(shí)施相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和/或直線運(yùn)動。在一種適合的材料選擇中，滑動軸承可以不用潤滑劑工作?；瑒虞S承尤其具有以下材料內(nèi)圈2由鋼，尤其是滾動軸承鋼，例如100Cr6制成并且尤其在配合面6的范圍內(nèi)淬硬。因此，根據(jù)應(yīng)用，可以使用一個(gè)完全或僅局部淬硬的內(nèi)圈2。同樣內(nèi)圈2也可以由塑料制成。在此，優(yōu)選使用一種具有不同于滑動襯墊3的滑動材料的成分的塑料。外圈1的支承結(jié)構(gòu)4由形狀穩(wěn)定的材料，尤其由金屬制成。支承結(jié)構(gòu)4例如可以由鋼制成。在此，尤其可以將上述類型的鋼用于內(nèi)圈2。但也可以使用一種具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性的塑料?；瑒右r墊3由一種具有良好的滑動特性，尤其是較小的摩擦系數(shù)的滑動材料制成?；瑒硬牧嫌绕溆伤芰蠌?fù)合物組成，該塑料復(fù)合物具有由聚鄰苯二甲酰胺(PPA)構(gòu)成的基體、10 %至60 %重量含量的高硬度碳纖維和10 %至30 %重量含量的聚四氟乙烯(PTFE)。 碳纖維和聚四氟乙烯重量含量的參比量分別是聚鄰苯二甲酰胺-基體?？蛇x擇地，滑動材料可以含有至少重量含量的炭黑。按本發(fā)明的觀點(diǎn)，概念“高硬度的碳纖維”歸入高模量(high modulus,HM)碳纖維和超高模量(ultra high modulus,UHM)的、有時(shí)也稱作超高硬度的碳纖維。高硬度的碳纖維按本發(fā)明的觀點(diǎn)可以具有至少300GI^的彈性模量。斷裂延伸率可以為以下并且尤其在0.5%的范圍內(nèi)。強(qiáng)度可以為至少2GPa。聚鄰苯二甲酰胺具有大約120攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。據(jù)此，由這一種滑動材料構(gòu)成的滑動襯墊3在高于70攝氏度，尤其在小于至少90攝氏度的工作溫度中使用。此外，由這一種滑動材料構(gòu)成的滑動襯墊3具有較高的抗壓強(qiáng)度，因此，具有這種滑動襯墊3 的滑動軸承可以承受至少IOOMPa的動壓載荷。通過該滑動材料，在沒有潤滑劑的情況下實(shí)現(xiàn)小于0. 02的摩擦系數(shù)。此外，由表1可知，通過滑動材料可實(shí)現(xiàn)比通過相似成分的類似材料明顯更長的壽命。
權(quán)利要求
1.一種具有由滑動材料制成的滑動面(5)的滑動軸承構(gòu)件，其中，所述滑動材料具有由聚鄰苯二甲酰胺組成的基體、至少10%重量含量的高硬度碳纖維和至少10%重量含量的聚四氟乙烯。
2.按權(quán)利要求1所述的滑動軸承構(gòu)件，其特征在于，該滑動軸承構(gòu)件具有至少一個(gè)由所述滑動材料構(gòu)成的滑動襯墊(3)和一個(gè)支承結(jié)構(gòu)G)，該滑動襯墊(3)和支承結(jié)構(gòu)(4)相互機(jī)械連接。
3.按權(quán)利要求2所述的滑動軸承構(gòu)件，其特征在于，所述滑動襯墊C3)設(shè)計(jì)成一個(gè)固定在所述支承結(jié)構(gòu)(4)上的單獨(dú)構(gòu)件。
4.按權(quán)利要求2所述的滑動軸承構(gòu)件，其特征在于，所述滑動襯墊C3)設(shè)計(jì)成一層涂敷到所述支承結(jié)構(gòu)(4)上的涂層。
5.按權(quán)利要求2所述的滑動軸承構(gòu)件，其特征在于，所述滑動襯墊(3)和所述支承結(jié)構(gòu) (4) 一體式地由所述滑動材料構(gòu)成。
6.一種滑動軸承，其具有按權(quán)利要求1至5之一所述的滑動軸承構(gòu)件(1)和一個(gè)與所述滑動軸承構(gòu)件(1)的所述滑動面( 滑動接觸的配合面(6)。
7.按權(quán)利要求6所述的滑動軸承，其特征在于，所述配合面(6)由不同于所述滑動材料的另一種材料制成。
8.按權(quán)利要求6或7所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承設(shè)計(jì)成一種在沒有潤滑劑的情況下工作的干式軸承。
9.按權(quán)利要求6至8之一所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動材料的至少一種成分在所述滑動軸承的工作狀態(tài)中部分聚集在所述配合面(6)上。
10.一種用于制造滑動軸承構(gòu)件(1)的方法，其中，滑動面(5)由一種滑動材料構(gòu)成， 該滑動材料具有由聚鄰苯二甲酰胺構(gòu)成的基體、至少10%重量含量的高硬度碳纖維和至少 10%重量含量的聚四氟乙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有由滑動材料制成的滑動面(5)的滑動軸承構(gòu)件。所述滑動材料具有由聚鄰苯二甲酰胺組成的基體、至少10％重量含量的高硬度碳纖維和至少10％重量含量的聚四氟乙烯。
文檔編號F16C33/20GK102312923SQ20111015810
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者T.克勞斯 申請人:Skf公司