軸承和隨其使用的潤滑系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種軸承，其包括：外環(huán)(14)，其具有內(nèi)表面(26)；內(nèi)環(huán)(18)，其至少被部分地定位在外環(huán)(14)之內(nèi)并且具有與內(nèi)表面(26)成面對關(guān)系的外表面(22)；槽(30)，其被限定在內(nèi)表面(26)或外表面(22)上；以及多孔材料(38)，其被定位在槽(30)中，潤滑劑被吸收入所述多孔材料(38)中。所述多孔材料(38)被構(gòu)造為響應(yīng)于受壓而分泌已吸收的潤滑劑。
【專利說明】軸承和隨其使用的潤滑系統(tǒng)
[0001]對相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求在2011年4月25日提交的同時待審的美國臨時專利申請?zhí)?1/478，729的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及軸承，并且更具體地涉及在軸承中使用的潤滑系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，將潤滑槽切割進(jìn)軸承環(huán)上的表面，以增強(qiáng)在環(huán)上的負(fù)載承載表面或負(fù)載區(qū)域之間的油脂散布。在恒定速度和/或完全旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用中，此類槽可以是有效的，因為旋轉(zhuǎn)的部件離開負(fù)載區(qū)域并且移動進(jìn)入軸承的富含潤滑劑區(qū)，以在再進(jìn)入負(fù)載區(qū)域之前獲得薄層的潤滑劑。在慢的、小的位移和/或擺動的應(yīng)用中，潤滑劑在重復(fù)的循環(huán)之后常從軸承的接觸表面被清除，使得金屬與金屬接觸。此類接觸可損傷(例如，通過微焊接或磨耗)環(huán)表面。
[0004]在小的位移和/或搖擺應(yīng)用中所使用的軸承中，已經(jīng)開發(fā)出了精細(xì)的潤滑槽圖案，以改善潤滑劑的散布，但是此類圖案典型地需要持續(xù)的再潤滑來替換在運行期間移走的潤滑劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種軸承，該軸承為軸承環(huán)上的接觸表面提供持續(xù)的再潤滑，由于軸承組件所使用中的狀態(tài)(如，在小的位移和/或擺動的應(yīng)用期間)，這些接觸表面是缺乏潤滑的。
[0006]在一個方面，本發(fā)明提供了一種軸承，該軸承包括:外環(huán)，其具有內(nèi)表面；內(nèi)環(huán)，其至少被部分地定位在所述外環(huán)之內(nèi)并且具有與所述內(nèi)表面成面對關(guān)系(facingrelationship)的外表面；槽，其被限定在所述內(nèi)表面或所述外表面中；以及多孔材料，其被定位在所述槽中，潤滑劑被吸收入該多孔材料中。多孔材料被構(gòu)造為響應(yīng)于受壓而分泌(secrete)已吸收的潤滑劑。
[0007]通過考慮以下的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的其他特征和方面將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的軸承的透視圖。
[0009]圖2是安裝在殼體中的圖1的軸承的橫截面視圖。
[0010]圖3是圖1的軸承的內(nèi)環(huán)的側(cè)視圖。
[0011]圖4是沿著圖3中的線4-4的在圖3中所顯示的內(nèi)環(huán)的橫截面視圖。
[0012]圖5是沿著圖4中的線5-5的在圖3中所顯示的內(nèi)環(huán)的橫截面視圖。
[0013]圖6是在圖5中所顯示的內(nèi)環(huán)的一部分的放大視圖。[0014]在本發(fā)明的任意實施例被詳細(xì)解釋之前，將領(lǐng)會的是本發(fā)明在其應(yīng)用上不限于在以下描述中所闡明或者在以下附圖中所圖示的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和部件的布置。本發(fā)明能具有其他的實施例，并且能以多種方式進(jìn)行實踐或?qū)嵤Ａ硗?，將領(lǐng)會的是在本文中所使用的用語和術(shù)語是出于描述的目的，不應(yīng)將其視為限制。
【具體實施方式】
[0015]圖1圖示了軸承10，該軸承10包括外環(huán)14和至少被部分地定位在該外環(huán)14之內(nèi)的內(nèi)環(huán)18。在圖示的結(jié)構(gòu)中，軸承10被構(gòu)造為球形的普通軸承10，在其中，內(nèi)環(huán)18包括突起或球形的外滾道(raceway)或外表面22，并且外環(huán)14包括與內(nèi)環(huán)18的外表面22成面對關(guān)系的凹入的內(nèi)滾道或內(nèi)表面26(也參見圖2)。如以下更詳細(xì)論述的，在軸承10的運行中，潤滑劑薄膜被維持在外滾道或外表面22和內(nèi)滾道或內(nèi)表面26之間，以促進(jìn)環(huán)14和環(huán)18之間的相對運動。表面22和表面26之一或兩者都可被施加涂層，以進(jìn)一步降低在表面22和表面26之間的摩擦。備選地,可將軸承10構(gòu)造為球形滾柱軸承、圓柱形滾柱軸承、滾珠軸承、錐形滾柱軸承等。
[0016]參考圖3，軸承10包括被限定在內(nèi)環(huán)18的球形的外表面22中的多個槽30。槽30被定向在與環(huán)14、環(huán)18的中心軸線32基本上平行的方向上(圖2)。因此，相鄰的槽30是基本上平行的(圖1)。槽30還圍繞著內(nèi)環(huán)18的外表面22的周邊邊界彼此相等地間隔開。每一個槽30包括兩個邊緣34，在這兩個邊緣34之間限定了槽30的寬度。鄰近每一個邊緣34的外表面22的至少一部分由半徑、一系列半徑以及弓形輪廓或過渡部中的至少一個進(jìn)行限定，以降低在邊緣34附近的球形的外表面22上的應(yīng)力。
[0017]特別地，參考圖6，外表面22形成輪廓或被成形以將弓形過渡部36結(jié)合在外表面22和每個槽30的每一個邊緣34之間。此類弓形過渡部36使應(yīng)力降低，該應(yīng)力否則在負(fù)載10被加載時，在缺失了弓形邊緣36的情況下可沿著邊緣34發(fā)展。在軸承10的圖示結(jié)構(gòu)中，使用了三種不同的半徑來使得內(nèi)環(huán)18的外表面22形成輪廓或成形。外表面22的大部分由第一半徑或主體半徑Rl進(jìn)行限定，該第一半徑或主體半徑Rl具有與中心軸線32同軸地定位的軸線Al (圖3至圖5)。換言之，主體半徑Rl等于內(nèi)環(huán)18的標(biāo)稱直徑的二分之
一 。
[0018]第二半徑或過渡接合半徑(blend radius) R2 (圖6)稍大于主體半徑Rl并且包括了按照值V從軸線Al偏移的軸線A2 (圖3至圖5)。偏移值V被選擇以使得當(dāng)使過渡接合半徑R2成形來提供從主體半徑Rl向每一個槽30的邊緣34的平滑過渡時，僅從外表面22移除少量材料。例如，在軸承10的圖示結(jié)構(gòu)中，合適的值被選擇用于過渡接合半徑R2和偏移值V，使得過渡接合半徑R2和偏移值V之差比主體半徑Rl僅小0.0003英寸。
[0019]參考圖6，第三半徑或閉合半徑(closing radius)R3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于半徑R1、R2中的任何一個，并且使過渡接合半徑R2過渡到每一個槽30的垂直邊緣34。例如，在軸承10的圖示結(jié)構(gòu)中，閉合半徑R3小于主體半徑Rl的1%。更具體而言，閉合半徑R3為主體半徑Rl的大約0.8%。如由半徑R1、R2和R3所限定的外表面22的輪廓形狀使得沿著每一個槽30的邊緣34的局部應(yīng)力集中(stress riser)最小化，由此產(chǎn)生了沿著槽30的邊緣34的基本上均勻的負(fù)載散布。在每一個槽30的每一側(cè)上，過渡接合半徑R2和閉合半徑R3共同限定了在外表面22和每一個槽的邊緣34之間的弓形過渡部36。除了槽30自身的寬度之外，在槽30的兩側(cè)中任何一側(cè)上的弓形過渡部36沿著外表面22的周線跨越了線性的尺寸D (圖6)。在軸承10的圖示結(jié)構(gòu)中，尺寸D可以是在主體半徑Rl的大約5%和主體半徑Rl的大約10%之間。
[0020]繼續(xù)參考圖6，形成輪廓的外表面22可使用多步驟機(jī)加工工藝而成形。首先，主體半徑Rl在內(nèi)環(huán)18上被機(jī)加工出。隨后，過渡接合半徑R2在每一個槽30的兩側(cè)中的任何一側(cè)上使用偏移工具被機(jī)加工出，該偏移工具考慮了偏移值V，以提供從主體半徑Rl向每一個槽30的邊緣34的平滑過渡。最后，閉合半徑R3在槽30的兩側(cè)中的任何一側(cè)上被機(jī)加工出，用于使過渡接合半徑R2過渡到每一個槽30的垂直邊緣34。
[0021]參考圖1，軸承10還包括被定位在每一個槽30中的多孔材料38。該多孔材料38包括足夠的高度，以便在內(nèi)環(huán)18的球形的外表面22之上稍微突出。如以下更詳細(xì)地論述的，潤滑劑或原油(base oil)在其中可被多孔材料38吸收，并且隨后當(dāng)該多孔材料38通過外環(huán)14和內(nèi)環(huán)18之間的負(fù)載區(qū)域時，該潤滑劑或原油響應(yīng)于多孔材料38被壓縮而分泌，以補(bǔ)充或補(bǔ)給在環(huán)14和環(huán)18之間的潤滑劑薄膜。多孔材料38可被構(gòu)造為充油(oil-1mpregnated)聚合物，諸如來自在俄亥俄州Springboro市的PhyMet Inc.的可在MICR0P0LY的商標(biāo)名下獲得的聚合物。當(dāng)被構(gòu)造為充油聚合物時，多孔材料38被制造成(如使用模塑工藝)薄帶并且與各自的槽30形成嵌入配合或過盈配合。備選地，多孔材料38可被構(gòu)造為工業(yè)用氈。當(dāng)被構(gòu)造為工業(yè)用氈時，多孔材料38可被粘合地聯(lián)接到內(nèi)環(huán)18上。
[0022]參考圖2，軸承10被顯示為安裝在殼體42之內(nèi)，該軸承10具有由內(nèi)環(huán)18支承的軸46,用于相對于殼體42的關(guān)節(jié)接合(articulation)。各自的密封件66被固定到殼體42上，以有效地限定在軸承10的每一側(cè)上的環(huán)形的腔或存儲部62的封閉端，潤滑劑(如油脂)被保持或維持在該環(huán)形的腔或存儲部62中用于在軸承10的運行期間使用。密封件66從殼體42延伸并且延伸朝向軸46，用于與軸46滑動接觸。在軸承10和存儲部62用潤滑劑進(jìn)行填裝之后，將密封件66安裝在殼體42上。備選地，密封件66可被固定或附接到軸46上并且朝向殼體42延伸以限定存儲部62。這樣量的潤滑劑起到雙重目的的作用。首先，在存儲部62之內(nèi)的一些潤滑劑被多孔材料38吸收，并且隨后散布到表面22、26上(以下進(jìn)行更詳細(xì)地描述)。其次，在每一個存儲部62中的潤滑劑起到對異物進(jìn)入的屏障功能。
[0023]在軸承10的運行中，在至少一個槽30中的多孔材料38的至少一端暴露于被保持在鄰近的存儲部62中的潤滑劑、或者與被保持在鄰近的存儲部62中的潤滑劑接觸。多孔材料38吸收來自存儲部62之內(nèi)的油脂的一些原油，并且使其通過毛細(xì)吸引或“燈芯傳送”而散布遍及多孔材料38以浸透該多孔材料38。在軸承10進(jìn)行了初始數(shù)量的負(fù)載循環(huán)之后，在軸承10的初始填裝工藝期間供應(yīng)至軸承10的負(fù)載區(qū)域(S卩，由殼體42或軸46施加負(fù)載的表面22、26的部分)的初始量的潤滑劑可變得被耗盡。隨后，當(dāng)多孔材料38通過軸承10的負(fù)載區(qū)域時，已浸透的多孔材料38可響應(yīng)于受壓而分泌一些其已吸收的潤滑劑。當(dāng)軸承10繼續(xù)運行時，已分泌的潤滑劑補(bǔ)充或補(bǔ)給在外環(huán)14和內(nèi)環(huán)18之間的潤滑劑的薄膜。潤滑劑可以以基本上持續(xù)的方式從多孔材料38分泌來補(bǔ)充或補(bǔ)給潤滑劑薄膜，而并非必須對軸承10進(jìn)行再填裝，否則，該再填裝可能需要使得軸承10結(jié)合于其中的裝置關(guān)閉或停止服務(wù)。因此，可能增大軸承10的使用壽命，而并非必須在軸承10上進(jìn)行比通常所需更多的任何額外的預(yù)防性維護(hù)。
[0024]本發(fā)明的各種特征在以下的權(quán)利要求書中進(jìn)行闡述。
【權(quán)利要求】
1.一種軸承,其包括: 外環(huán)，其具有內(nèi)表面； 內(nèi)環(huán)，其至少被部分地定位在所述外環(huán)之內(nèi)，并且具有與所述內(nèi)表面成面對關(guān)系的外表面； 槽，其被限定在所述內(nèi)表面和所述外表面之一上；以及 多孔材料，其被定位在所述槽中，潤滑劑被吸收入所述多孔材料中，其中，所述多孔材料被構(gòu)造為響應(yīng)于受壓而分泌已吸收的潤滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述多孔材料被構(gòu)造為響應(yīng)于受壓而在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間分泌已吸收的潤滑劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述槽被限定在所述內(nèi)環(huán)的所述外表面中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承，其中，所述槽被定向在基本上平行于所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)的中心軸線的方向上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述槽是被限定在所述內(nèi)表面和所述外表面之一上的多個槽中的第一個槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承，其中，所述多個槽中的第二個槽位于鄰近所述第一個槽處，并且其中，所述第一個槽和所述第二個槽是基本上平行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承，其中，所述多個槽圍繞著所述內(nèi)表面和所述外表面的所述之一的周邊彼此相等地間隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述軸承被構(gòu)造為球形普通軸承，并且其中，所述內(nèi)環(huán)的所述外表面包括球形形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承，其中，所述槽被限定在所述內(nèi)環(huán)的球形的外表面中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸承，其中，所述槽包括邊緣，所述邊緣接近球形的外表面，并且其中，鄰近所述邊緣的球形的外表面的至少一部分由半徑、一系列半徑和弓形過渡中的至少一個進(jìn)行限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承，其中，相當(dāng)大的量的所述外表面由第一半徑進(jìn)行限定，并且其中，所述弓形過渡包括使所述第一半徑和所述槽的所述邊緣過渡接合的第二半徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的軸承，其中，所述弓形過渡包括進(jìn)一步使所述第二半徑和所述槽的所述邊緣過渡接合的第三半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軸承，其中，其中，所述第一半徑的中心被定在第一軸線上，其中，所述第二半徑大于所述第一半徑，并且其中，所述第二半徑的中心被定在從所述第一軸線偏移的第二軸線上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軸承，其中，所述第三半徑小于所述第一半徑的大約1%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述多孔材料是充油聚合物和工業(yè)用氈中的一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，所述多孔材料與所述槽形成嵌入配合和過盈配合中的一種。
【文檔編號】F16C23/04GK103608596SQ201280020251
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月25日
【發(fā)明者】T.P.墨菲, P.E.杰克遜, S.D.奧爾森 申請人:鐵姆肯公司