專利名稱：滾動軸承保持架和制造滾動軸承保持架的方法
技術領域：
實施例均涉及一種滾動軸承保持架和制造滾動軸承保持架的方法。
背景技術：
在許多機器和組件中都會出現(xiàn)某一部件相對于同一個或另一個機器或機器組件的另一個部件的相對運動。在此，所涉及的可以是旋轉(zhuǎn)運動或者直線運動。在此，通常要力求引導相關部件的相對運動，但是仍然要傳遞在垂直于相對運動方向的某一方向中出現(xiàn)的力和/或者扭矩。換句話說，在很多機器中要力求支承相關結(jié)構(gòu)元件的相對運動。為此可 使用軸承。根據(jù)相對運動的類型，所述軸承可以是直線軸承或者用于旋轉(zhuǎn)運動的軸承。在此可區(qū)分為滑動軸承和滾動軸承。第一種是通過滑軌引導運動，第二種的滾動體在滾動軸承的兩個滾道之間滾動并且因此相對于兩個滾道運動。通常將滾動軸承的滾動體鎖定或固定在滾動軸承保持架內(nèi)相應的3 孔之中。在此，滾動軸承保持架主要會影響滾動軸承對于某種應用情況的適用性。此外，其主要作用是使得滾動體保持間距，以便防止相鄰滾動體之間直接接觸，從而減小軸承內(nèi)的摩擦和因此減小熱量的生成。其還可以使得滾動體在整個圓周范圍內(nèi)均勻分布，從而能夠均勻分布載荷，使得滾動軸承和相應機器更加穩(wěn)定、均勻地運轉(zhuǎn)，必要時也可以在卸載區(qū)域內(nèi)引導滾動體，并且必要時由此改善軸承內(nèi)的滾動條件，避免有害的滑動，也可以必要時在安裝或者拆卸非自鎖軸承時防止?jié)L動體掉落。滾動體受到摩擦力、扭力和慣性力的機械負荷作用。因此造型和材料選擇對于滾動軸承保持架的性能以及軸承的工作可靠性而言具有決定意義。在某些應用情況下，滾動軸承保持架可能會遭受非常大的力。對此，例如是具有較大尺寸的軸承、某些結(jié)構(gòu)型式的滾動軸承(例如調(diào)心滾子軸承(SRB =英語SphericalRoller Bearing)),以及用于確定應用情況的滾動軸承,例如用于壓縮機和其它具有很高轉(zhuǎn)速和/或者很高靜態(tài)或動態(tài)載荷的應用可算為這些情況。通常將其它保持架材料用于這些應用情況，例如黃銅和鋼板。這些保持架材料盡管能夠基本滿足機械特性要求，但是仍然有其它負面特性。例如用這些材料制成的部件通常有很大的重量，并且有很高的摩擦系數(shù)。除此之外，其成本和制造費用也很昂貴。例如可以利用通過溫度和/或者壓力使得塑料塑化的注塑方法，以成本低廉和/或者經(jīng)濟的方式進行生產(chǎn)，可使用的塑料例如有熱塑性塑料。迄今為止如此制成的常規(guī)塑料保持架并不能實現(xiàn)這些機械特性。一方面保持架材料需要有很高的抗拉強度與剛度，才能在負荷作用下變形很小(例如在很大的離心力中)，另一方面如果沖擊負荷很大，則還要有很高的韌性和斷裂伸長率才能滿足較大的抗沖性能，因此對滾動軸承保持架及其材料的要求有時是對立的，可以購得的熱塑性塑料無法同時滿足這些要求。若為常規(guī)的短纖維增強型熱塑性塑料，盡管提高玻璃纖維或者碳纖維的含量可以增大塑料的抗拉強度和剛度，但是對于承受大負荷的軸承保持架而言，隨著纖維含量的增大，斷裂伸長率和/或者韌性將會隨之減小，并且可能會引起脆性的材料特性。因此會因為超過斷裂伸長率而導致保持架斷裂。反之如果減小熱塑性塑料中的纖維含量來保持設計規(guī)定的斷裂伸長率，則抗拉強度和剛度通常就會下降，例如彈性模量就會大幅度下降，從而會因為超過斷裂應力而導致保持架斷裂。但是從另一方面來說，塑料保持架的特點是在經(jīng)過潤滑的鋼表面上有良好的滑動特性，而且在與滾動體接觸的部位上保持架表面的粗糙度很小。與金屬保持架相比，塑料保持架通常具有比較小的保持架摩擦，因此在軸承內(nèi)產(chǎn)生的熱量比較少，從而有利于減小磨
損。除此之外，塑料保持架還有比金屬更小的材料密度，從而使得保持架的慣性力比較小。某些情況下塑料保持架也能具有良好的應急運轉(zhuǎn)特性，從而使得軸承即使在潤滑完全失效的情況下尚能保持工作一段時間，而不會發(fā)生軸承卡死或者其它損害。因此存在用某種材料制造滾動軸承保持架的需求，所述材料具有改善了剛度和/或者抗拉強度、同時改善了韌性和/或者抗沖性能的塑料滾動軸承的特性。

發(fā)明內(nèi)容
這種需求通過一種滾動軸承保持架滿足，其包括至少一個用于滾動體的兜孔，所述滾動軸承保持架由某種材料制成，該材料包括由碳長纖維和/或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料，所述熱塑性塑料包括聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚芳醚酮、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚鄰苯二甲酰胺、聚甲醛、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚砜、聚苯醚、聚芳香酰胺、聚苯并咪唑或者液晶聚合物。這種需求還通過一種制造滾動軸承保持架的方法滿足，該方法包括制備材料，所述材料包括由碳長纖維增強或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料；并且用該材料形成滾動軸承保持架。相關實施例均基于以下認識用一種具有碳和/或者玻璃長纖維增強型熱塑性塑料制成滾動軸承保持架，就能用一種包含改善了剛度和/或者抗拉強度并且同時改善了韌性和/或者抗沖性能的熱塑性塑料的材料實現(xiàn)滾動軸承保持架的特性。形成長纖維增強作用的纖維具有比作為基體的熱塑性塑料更高的剛度，因此可承受作用于滾動軸承保持架的比較高的力和力矩。其中，作為基體的熱塑性塑料這樣嵌入在纖維之中，使纖維立體地固定，從而能夠?qū)⒘鬟f到纖維之中。除此之外，基體還可支撐纖維，防止由于折彎或者其它影響因素引起機械損傷。與常規(guī)纖維增強的熱塑性塑料的區(qū)別在于，本發(fā)明所述的實施例通過長纖維實現(xiàn)纖維增強作用。在此，可以通過具有至少I毫米平均長度的纖維形成碳長纖維增強結(jié)構(gòu)和/或者玻璃長纖維增強結(jié)構(gòu)。在此要注意這些纖維具有平均值至少為I毫米的統(tǒng)計分布，但也可以高于該值，例如至少為I. 5毫米，至少為2毫米或者至少為2. 5毫米。常規(guī)纖維(即短纖維)具有小于I毫米的平均長度。與“連續(xù)纖維”的區(qū)別在于，本發(fā)明所述實施例中的纖維通常具有不超過50毫米的平均長度，必要時不超過30毫米或者10毫米，以便減小機械荷載能力的各向異性。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架，可以通過纖維形成碳長纖維增強和/或者玻璃長纖維增強作用，所述纖維在材料中的含量至少為10%。這樣就能將滾動軸承保持架中的力傳遞分布到一定數(shù)量的纖維上，從而可以改善剛度和/或者抗拉強度，同時改善韌性和/或者抗沖性能。按照其它實施例所述，纖維的含量至少為20%，至少30%或者至少40%。還可以適當選擇所述材料的含量，使其不超過80%或者70%。這樣就能改善作為基體的熱塑性塑料的功能。所謂含量指的是質(zhì)量百分含量或者體積百分含量。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架，材料的缺口抗沖強度至少為20kJ/m2，斷裂應力至少為200MPa，彈性模量至少為lOGPa。這樣就能將滾動軸承保持架用于機械負荷較強的應用。視所用的材料而定，實施例的缺口抗沖強度可以至少為28kJ/m2，斷裂應力至少為280MPa，彈性模量至少為20GPa。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架，通過具有碳或者玻璃的纖維形成碳長纖維增強和/或者玻璃長纖維增強作用。其它實施例中的熱塑性塑料可以包括通過具有碳的纖維形成的碳長纖維增強作用。這樣就能至少部分改善所述的機械特性。與玻璃長纖維增強作用相比，必要時也可以通過碳長纖維增強作用減小滾動體摩擦，因為碳纖維具有比玻璃纖維更小的研磨作用。 按照一種實施例所述的滾動軸承保持架，熱塑性塑料可以包括聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PO、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。視滾動軸承保持架的應用情況而定，這些熱塑性塑料能夠以經(jīng)濟可行的方式良好地協(xié)調(diào)相關的機械特性。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架在此可以是整體構(gòu)造，或者可以由多個滾動軸承保持架分段構(gòu)成。視應用情況和實施例而定，例如可以形成整體或者單體的滾動軸承保持架，不含可能起結(jié)構(gòu)弱化作用的連接結(jié)構(gòu)。若為多個滾動軸承保持架分段構(gòu)成的多構(gòu)件式或多體式滾動軸承保持架，則更加容易給滾動軸承保持架裝配一個或多個滾動體。由此，必要時也能更簡單地將滾動軸承保持架安裝到滾動軸承中。一個滾動軸承分段可以具有使得滾動軸承分段與另一個滾動軸承分段耦合或者連接的連接結(jié)構(gòu)。滾動軸承保持架的用于滾動體的兜孔也可以這樣設計，使得通過兜孔的形狀完全防止?jié)L動體脫落，或者至少在一個方向通過形狀配合的接觸防止?jié)L動體脫落。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架由一種材料制成，也就是完全由該材料制成，換句話說，滾動軸承保持架由該材料構(gòu)成。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架原則上可以用于直線滾動軸承或者用于支承或引導旋轉(zhuǎn)運動的滾動軸承。若為用于支承旋轉(zhuǎn)運動的滾動軸承的滾動軸承保持架，則滾動軸承保持架可以具有沿著一段圓弧在至少300°范圍內(nèi)延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)。滾動軸承保持架也可以是閉合的，也就是在360°范圍內(nèi)延伸。按照一種實施例所述，滾動軸承保持架可以具有例如一種環(huán)繞的環(huán)形結(jié)構(gòu)，該環(huán)形結(jié)構(gòu)具有一個或多個過梁和/或者夾頭和/或者銷柱，以便構(gòu)成用于容納一個或多個滾動體的一個或多個兜孔。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架可以用來將球形、圓柱形、錐形或截錐形、針形、桶形或者其它形狀的滾動體固定在兜孔之中。
按照一種實施例所述的方法，滾動軸承保持架的成型可以包括滾動軸承保持架的注塑成型。注塑成型能夠以簡單而且可靠的方式制造滾動軸承保持架。


以下將參考附圖對實施例進行詳細描述和解釋。附圖I所示為按照一種實施例所述的滾動軸承保持架的示意側(cè)視圖；以及附圖2所示為附圖I 所示滾動軸承保持架的局部立體圖。
具體實施例方式在結(jié)合附圖I和2詳細說明實施例和詳細解釋其工作原理之前，首先提請注意的是當詳細探討相關實體本身、某一個實施例或多個實施例范圍內(nèi)的相關實體或者相關類型的實體時，將使用本說明部分中針對相關對象、結(jié)構(gòu)和其它實體概括的附圖標記。這樣就能使得說明部分更加緊湊簡潔，因為可以避免不必要的重復，只要沒有另外的明確說明或者存在關聯(lián)性，則也可以將涉及到某個實體的說明轉(zhuǎn)用于其它實施例中的其它實體。與此不同的是，如果標識單個的實體，則使用基于相應概括的附圖標記的單獨的附圖標記。在某一個實施例中或者在不同的實施例中出現(xiàn)的實體，其技術參數(shù)中的某些參數(shù)可以相同或者不同。例如某一個實施例中的多個實體的某一個參數(shù)可以相同，但是另一個參數(shù)則可以不同。附圖I所示為按照一種實施例所述的用于支承旋轉(zhuǎn)運動的滾動軸承保持架100的示意側(cè)視圖。滾動軸承保持架100具有沿著滾動軸承保持架100的圓周方向完整延伸、也就是以360°延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)110。除此之外，滾動軸承保持架100還具有多個圓形的凹缺120，這些凹缺構(gòu)成相應數(shù)量的用于附圖I中并未繪出的滾動體的兜孔130。在兩個相鄰的兜孔130之間分別形成過梁140。為了詳細闡述這一點，在附圖2中繪出了附圖I所示滾動軸承保持架100的局部立體圖。在此，附圖2 —共顯示了四個凹缺120，基于圖2所示的局部圖僅僅不完整表示了其中的第一個凹缺120-1和第四個凹缺120-4。凹缺120呈圓形，因此可提供用于容納球形滾動體的相適配的圓形兜孔130。在凹缺120之間，也就是在兜孔130之間形成附圖I中所示的過梁140，這些過梁從環(huán)形結(jié)構(gòu)110的邊緣開始在環(huán)形結(jié)構(gòu)110以及滾動軸承保持架100的圓周方向上具有朝向其中心逐漸減小的寬度。當然也可以實現(xiàn)其它幾何形狀的實施例。例如凹缺120或兜孔130可以不同于附圖I和2中所示的實施例，并非布置在環(huán)形結(jié)構(gòu)110中央，而是沿著垂直于滾動軸承保持架100的圓周方向和徑向的方向側(cè)向偏置。例如可以將凹缺120適當移動到環(huán)形結(jié)構(gòu)110的外側(cè)邊界，使得凹缺120不再呈圓形，而是僅僅形成一個圓弧段。在這種情況下，也可將過梁140稱作夾頭。滾動軸承保持架100的實施例也包括用于其它滾動體或其它滾動體形狀的實施例。除了球形滾動體(球體)之外，按照相關實施例所述，也可以提供用于桶形滾動體、針形滾動體、錐形滾動體或截錐形滾動體、桶形滾動體和針形滾動體的滾動軸承保持架100。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架100可以是整體構(gòu)造，或者可以由多個滾動軸承保持架分段構(gòu)成多構(gòu)件式。若為整體或單體構(gòu)造，就可以避免可能有結(jié)構(gòu)弱化作用的連接結(jié)構(gòu)。但是，這恰恰會使得各種類型滾動軸承保持架的制造、裝配或安裝變得很困難。這種構(gòu)造恰恰適合于較大的滾動軸承保持架100。若為多個滾動軸承保持架分段構(gòu)成的多構(gòu)件式滾動軸承保持架100，則更加容易給滾動軸承保持架100裝配一個或多個滾動體，由此也能必要時簡化地將滾動軸承保持架100安裝到滾動軸承之中。每一個滾動軸承分段可以具有使得滾動軸承分段與另一個滾動軸承分段耦合或者連接的連接結(jié)構(gòu)。因此，例如每一個滾動軸承保持架分段可以具有一個榫頭和一個用來容納該 榫頭的凹槽。滾動軸承保持架100的滾動軸承保持架分段可以相同或者不同。也可以這樣選擇地設計滾動軸承保持架100的滾動體的兜孔130，使得通過兜孔130的形狀完全防止?jié)L動體脫落，或者至少在一個方向通過形狀配合接觸防止?jié)L動體脫落。滾動軸承保持架100可以不同于附圖I所示的實施例，也可以在圓周方向小于360°角度的范圍內(nèi)延伸。換句話說，滾動軸承保持架100也可以不閉合，但在這種情況下通常在至少320°的范圍內(nèi)延伸。除此之外，還可以按照其它實施例所述將環(huán)形結(jié)構(gòu)110設計成波浪形或者多次彎曲的結(jié)構(gòu)，從而可通過厚度相同或者只有細微偏差的環(huán)形結(jié)構(gòu)100的至少一段構(gòu)成過梁140或夾頭,例如這種偏差可以不大于30%。除了附圖I和2中所示用于引導旋轉(zhuǎn)運動的滾動軸承的滾動軸承保持架100之夕卜，按照相關的實施例所述，也可以設計用于直線導軌或直線滾動軸承的滾動軸承保持架。在這種情況下建議至少部分不同于結(jié)合附圖I和2所述的環(huán)形?？梢詫⑦@些滾動軸承保持架設計成可以彎曲和/或者直線形構(gòu)造。滾動軸承保持架100的實施例的共性在于，這些滾動軸承保持架均由一種材料制成，該材料包括使用碳長纖維和/或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料。如前所述，使用長纖維進行增強可以實現(xiàn)利用常規(guī)纖維增強的熱塑性塑料無法同時實現(xiàn)的機械特性。按照一種實施例所述的材料可以改善剛度和/或抗拉強度，同時可以改善韌性和/或者抗沖性能，方法是使用玻璃長纖維和/或者碳長纖維進行增強。形成長纖維增強作用的纖維具有比作為基材的熱塑性塑料更高的剛度，因此可承受作用于滾動軸承保持架的比較高的力和力矩。在此，作為基體的熱塑性塑料適當嵌入在纖維之中使其立體地固定，從而能夠?qū)⒘鬟f到纖維之中。除此之外，基體還可支撐纖維，防止折彎或者其它影響因素引起機械損傷。與常規(guī)纖維增強的熱塑性塑料的不同之處在于，起到增強作用的長纖維具有至少I毫米的平均長度，其中，這些纖維在長度方面具有統(tǒng)計分布。平均值至少為I毫米，但也可以高于該值，例如至少I. 5毫米、至少2毫米或者至少2. 5毫米。與此不同的是，常規(guī)的短纖維則具有I毫米以下的平均長度，同時“連續(xù)纖維”的長度則大于50毫米。計算數(shù)據(jù)和部分實驗數(shù)據(jù)表明，由于長纖維的長度較大，會使得作為基體的熱塑性塑料承受比較少的負荷，因為可以通過熱塑性塑料更好地將力傳遞到長纖維上。因此較長的纖維也可以使得材料的機械負荷能力變大。當然由于注塑成型過程中的可加工性也會隨著纖維長度的增大而變差，因此建議將纖維的長度限制為最大50毫米，必要時可限制為最大30毫米或者最大10毫米。因此，例如若為用于支承旋轉(zhuǎn)運動的滾動軸承保持架，則建議限制纖維長度。
長纖維通常在材料中的含量至少為10%，以便將滾動軸承保持架中的力傳遞分布到較大數(shù)量的纖維上，從而改善剛度和/或者抗拉強度，同時改善韌性和/或者抗沖性能。在此，實驗也表明，提高長纖維的含量可以改善機械特性。因此材料可以含有至少30 %或至少40%的長纖維。但是為了不對作為基體的熱塑性塑料的功能造成負面影響，可以適當選擇纖維含量，使其不超過80%或70%。所謂含量指的是質(zhì)量百分含量或者體積百分含量。在介紹各個結(jié)果之前，可以首先總結(jié)如下按照一種實施例所述的滾動軸承保持架100的材料可以達到至少20kJ/m2的缺口抗沖強度、至少200MPa的斷裂應力和至少IOGPa的彈性模量。有一些材料也可以達到更高的值，例如至少28kJ/m2的缺口抗沖強度，至少280MPa的斷裂應力和至少20GPa的彈性模量。這些纖維均包括碳或玻璃。首批試驗表明碳長纖維增強能夠符合發(fā)展趨勢地實現(xiàn)更高的機械負荷能力。
按照一種實施例所述的滾動軸承保持架，熱塑性塑料可以包括例如聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。在此，首先將這兩種長纖維增強方式與上述每一種熱塑性塑料組合使用。因此該材料可以包括使用碳長纖維增強的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。同樣也可以包括使用玻璃長纖維增強的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PD、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。同樣也可以包括混合使用玻璃長纖維和碳長纖維增強的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚鄰苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。視滾動軸承保持架的應用情況而定，這些熱塑性塑料能夠以經(jīng)濟可行的方式良好協(xié)調(diào)相關的機械特性。按照一種實施例所述的滾動軸承保持架100由一種材料制成，也就是完全由該材料制成，換句話說，滾動軸承保持架由該材料構(gòu)成。例如可以利用滾動軸承保持架100的一種制造方法實施例來制造這種滾動軸承保持架。這種實施例包括制備一種包括碳長纖維和/或者玻璃長纖維增強型熱塑性塑料的材料，以及用該材料形成滾動軸承保持架100。例如可以采用將相應材料的粒子供應給注射成型機的方式執(zhí)行所述的制備步驟。滾動軸承保持架100的成型可以包括滾動軸承保持架100的注塑成型。注塑成型能夠以簡單而且可靠的方式制造滾動軸承保持架100。為此可利用一臺注塑成型機，在注塑成型機的注射單元中使得長纖維增強的熱塑性塑料材料在壓力和/或者升高的溫度作用下塑化，然后將其注射到注塑成型模具之中。 注塑成型模具的空腔或型腔決定滾動軸承保持架100的形狀和表面結(jié)構(gòu)。在此，使用注塑成型法時的溫度取決于材料的精確成分，即例如熱塑性塑料的成分。但是這些溫度應在熔化溫度范圍之內(nèi)，并且適合于相應的材料。當然也可以按照一種實施例所述使用其它方法來制造滾動軸承保持架100。一種實施例包括例如利用擠出成型、熱擠出成型、澆注成型、壓制成型或者燒結(jié)成型(激光燒結(jié)成型)方法進行成型。如果滾動軸承保持架100的制造方法實施例基于擠出成型法或者熱擠出成型法，則材料的制備可以包括在適合于例如該材料和擠出成型機的精確程序中或必要時以優(yōu)化形狀(擠出成型物)制備長纖維增強的熱塑性塑料擠出成型。滾動軸承保持架100的成型在這種情況下可以包括多個子步驟?？梢允紫仍谠紨D出成型過程中由擠出成型物(即所制備的材料)擠出成型制成一種坯料，其形式例如是擠出成型管材、擠出成型型材、擠出成型板材或者其它可以利用擠出成型法制成的基本形狀。然后可以在一道或者多道可選的機械加工步驟中將利用擠出成型法獲得的基本形狀繼續(xù)加工成滾動軸承保持架100。這些可選的機械加工步驟包括例如對基本形狀或者經(jīng)過繼續(xù)加工的基本形狀進行銑削、鉆孔、磨削、拋光或者車削。換句話說，擠出成型過程可產(chǎn)生半成品，然后在一道或多道加工步驟中(機械加工)將半成品繼續(xù)加工成為成品，也就是加工成為滾動軸承保持架100。換句話說，可以從擠出成型管材、型材或者板材形成滾動軸承保持架100。如果滾動軸承保持架100的制造方法實施例包括澆注成型或壓制成型，則首先制備材料，然后在滾動軸承保持架100的成型范圍中將該材料繼續(xù)加工成為滾動軸承保持架。視所使用的加工工藝而定，建議在一種至少適合于該加工工藝、甚至并非最適合于該加工工藝的模具中制備材料。然后滾動軸承保持架100的真正成型包括對材料進行壓制成型或者澆注成型。視具體的工藝控制而定，有可能已經(jīng)產(chǎn)生了成品滾動軸承保持架100。按照其它實施例所述，也可以首先產(chǎn)生一種基體或半成品，例如澆注成型或者壓制成型管材、形成、塊料形狀或者其它基本形狀的半成品。在這種情況下可以采用之前所述的一種或多種可選的機械加工方法將所獲得的基本形狀(半成品)繼續(xù)加工成為成品，也就是加工成為滾動軸承保持架100。實施例也可以包括燒結(jié)成型或者激光燒結(jié)成型。在這種情況下，材料的制備可以包括例如制備長纖維增強的熱塑性塑料作為粉末混合物。當然必要時也可以考慮采用其它制備材料的形式，只要至少與將要使用的加工工藝兼容即可。然后滾動軸承保持架100的成型可以包括原本的燒結(jié)成型或者激光燒結(jié)成型。在此可行的是，在此過程中就已產(chǎn)生了成品滾動軸承保持架100。但是通常也可以首先形成半成品(基本形狀)，然后采用以上所述的一道或者多道可選的機械加工工序?qū)⑵淅^續(xù)加工成為滾動軸承保持架100。在滾動軸承保持架100的成型過程中通過唯一的一道加工步驟就已形成滾動軸承保持架100的方法通常要求使用負荷能力較高的專用模具，例如注塑成型模具，因此必須能夠承受較高的壓力、溫度或者其它加工條件。對于某些應用而言，這些要求會使得相應模具的制造變得無利可圖。因此，若為單個的滾動軸承保持架100、小批量滾動軸承保持架100或者特殊的應用領域，寧可使用一種有利可圖的方法，即首先制成半成品，然后通過一種單步或多步機械
加工方法繼續(xù)加工成為成品。例如頂級賽車運動就是對滾動軸承保持架100的件數(shù)和機械負荷有要求的一個應用領域。例如可以將聚酰胺作為基體材料，用可以加工的碳長纖維增強型(C-LFT)的熱塑性塑料制造滾動軸承或者滾動軸承保持架100。如試驗結(jié)果所示,這些材料與同類碳纖維增強的復合材料相比，可以將斷裂應力提高70%達到300MPa，同時能夠?qū)⑷笨诳箾_強度翻倍增加到30kJ/m。如果使用一種由含量為30%的碳長纖維增強的部分芳香聚酰胺，則與通常所用的材料相比可以改善材料特性值，可將斷裂應力從大約120MPa提高到大約300MPa，將彈性模量從大約6500MPa提高到大約23000MPa，將缺口抗沖強度從大約10kJ/m2提高到大約30kJ/m2。在此，該材料的密度可以在大約I. 2g/cm3 I. 3g/cm3范圍之內(nèi)。通過使用一種由含量為40%的碳長纖維增強的聚酰胺也很可能進一步提高機械特性值，即使在此尚未給出全部數(shù)據(jù)。以一種聚酰胺作為熱塑性塑料進行的首批試驗表明，纖維的百分含量為30%時可達到大約25kJ/m的抗沖缺口強度，纖維的百分含量為40%時可達到大約30kJ/m2。纖維的百分含量為30%時可達到稍低于250MPa的斷裂應力；纖維的百分含量為30%時可達到大約為18GPa的彈性模量，纖維的百分含量為30%時可達到25GPa?？偠灾?，對于某些材料組合而言，可通過用量為60%的實施例增加剛度，用量為70%則可提高斷裂應力。按照一種實施例所述將碳長纖維增強的熱塑性塑料用于滾動軸承保持架100并不僅限于長纖維增強的熱塑性塑料聚酰胺基體或者部分芳香聚酰胺。也可以通過碳長纖維或者玻璃長纖維改善其它熱塑性塑料基體(例如以上所述的PEEK或者PES)的材料特性值。按照相關實施例所述，也可以使用上述材料替代黃銅或鋼板，例如可將C-LFT用于滾動軸承保持架100。必要時可將這些實施例應用于大型軸承，例如LSB保持架分段(LSB=Large Size Bearings =大型軸承)或者大型CRB軸承(CRB = Cylinder Roller Bearing=圓柱滾子軸承)。必要時也可以將其用于轉(zhuǎn)速極高的軸承以及迄今為止無法使用塑料保持架的軸承。后者例如有調(diào)心滾子軸承(SRB = Spherical Roller Bearing)、以及CARB軸承(CARB = Compact Aligning Roller Bearing =緊湊型調(diào)心滾子軸承)。必要時也可以采用研磨作用比玻璃纖維更少的碳纖維來實現(xiàn)更小的滾動體或滾子磨損。
附圖標記清單100滾動軸承保持架110環(huán)形結(jié)構(gòu)
120 凹缺130 兜孔140 過梁
權(quán)利要求
1.一種用于容納滾動體的滾動軸承保持架(loo),包括至少一個用于滾動體的覽孔(130)，所述滾動軸承保持架(100)由一種材料制成，該材料包括一種由碳長纖維和/或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料，所述熱塑性塑料包括聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚芳醚酮、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚鄰苯二甲酰胺、聚甲醛、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚砜、聚苯醚、聚芳香酰胺、聚苯并咪唑或者液晶聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動軸承保持架(10 0)，其特征在于，通過平均長度至少為Imm的纖維形成碳或玻璃長纖維增強作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的滾動軸承保持架(100)，其特征在于，通過在所述材料中的含量至少為10%的纖維形成所述碳長纖維增強和/或者玻璃長纖維增強作用。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的滾動軸承保持架(100)，其特征在于，所述材料具有至少為20kJ/m2的缺口抗沖強度、至少為200MPa的斷裂應力和至少為IOGPa的彈性模量。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的滾動軸承保持架(100)，其特征在于，通過具有碳或者玻璃的纖維形成所述碳長纖維增強或者玻璃長纖維增強作用。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的滾動軸承保持架(100)，其特征在于，所述熱塑性塑料包括通過具有碳的纖維形成的碳長纖維增強作用。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的滾動軸承保持架(100)，其特征在于，所述滾動軸承保持架(100)設計為一體式或由多個滾動軸承保持架分段構(gòu)成的多體式。
8.—種制造滾動軸承保持架(100)的方法，包括 制備材料，所述材料包括由碳長纖維或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料；并且 用該材料成型所述滾動軸承保持架(100)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述滾動軸承保持架(100)的成型包括所述滾動軸承保持架(100)的注塑成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述滾動軸承保持架(100)的成型包括擠出成型、熱擠出成型、澆注成型、壓制成型、燒結(jié)成型或者激光燒結(jié)成型。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在擠出成型、熱擠出成型、澆注成型、壓制成型、燒結(jié)成型或者激光燒結(jié)成型過程中首先制成半成品，并且所述滾動軸承保持架(100)的成型包括對半成品進行機械加工，由此制成所述滾動軸承保持架(100)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述制造半成品是指制造管材、型材、板材或者塊料形狀的半成品。
全文摘要
按照一種實施例所述的用于容納滾動體的滾動軸承保持架(100)包括至少一個用于滾動體的兜孔(130)，所述滾動軸承保持架(100)由一種材料制成，該材料包括一種由碳長纖維和/或者玻璃長纖維增強的熱塑性塑料。
文檔編號F16C33/56GK102748393SQ20121023913
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
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