CN101529103A - 套筒轴承组件及构成方法 - Google Patents

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Abstract

一种套筒轴承组件及构成该组件的方法，包括结合到注射成型的外部部分的织物内部部分。该内部部分包括光滑纺线材料的第一纺线以及不同于该第一纺线的第二纺线。该第一纺线大体上作为内部轴承表面并且该第二纺线大体上作为结合到该外部部分的外部表面。该第一和第二纺线编织到一起，并且该第一纺线以对应于该轴颈轴承表面圆周方向的纬向或对应于该轴颈轴承表面轴向的经向中的一种的方式进行编织，以大体上作为该轴承表面，并且该第二纺线以与该第一纺线不同的方向进行编织，以作为结合到该外部部分的该外部表面。

Description

套筒轴承组件及构成方法
相关申请的交叉引用
[0001]该申请要求美国临时申请序列号No.60/819,320的优先权，于2006年7月7日递交，并且要求美国临时申请序列号No.60/871,669的优先权，于2006年12月22日递交，其均通过引用被整体合并入此处。
技术领域
[0002]本发明大致上涉及套筒轴承，更具体地，涉及具有自润滑(self-lubricating)的内部轴颈轴承部分和用于缓冲冲击荷载的外部弹性体部分的套筒轴承组件，例如用于车辆的悬挂系统中的套筒轴承组件。
背景技术
[0003]车辆悬挂系统部件联合工作以提供多种功能，例如保持合适的悬架装载高度、保持前轮定位、支撑车辆重量、保持轮胎与地表面相接触、控制车辆走行方向、以及通过缓冲冲击荷载而提供平稳乘驾。这些部件中的某些通过套筒轴承连接到一起，以允许相互之间的相对运动。通常，套筒轴承被加工为具有由橡胶或聚氨酯(urethane)构成的外部部分，以及由光滑的轴颈轴承材料构成的内部部分。该外部部分提供了期望的缓冲特性，而内部部分降低了连接部件之间的摩擦，以容许使用中相互之间的相对运动。
[0004]已知可通过首先编织内部部分再围绕该内部部分注射成型外部部分来构成如上所述的套筒轴承组件。该内部部分已知可由包括光滑纺线材料的纺线复合物编织，例如聚四氟乙烯(PTFE)纤维，和结构性纺线材料，例如聚酯纤维。这两种纺线编织到一起，从而PTFE遵照该聚酯纤维的样式。当编织该内部部分时，它在超大的心轴上被拉伸，以从该织物去除圆周的松弛部分(slack)，然后设置于模腔内，然后该外部部分围绕该内部部分被注射成型。
[0005]尽管依据上述方法构成的套筒轴承组件在使用中大致上是有效的，但仍可进行一些改进。例如，该编织的套筒轴承组件当PTFE按照聚酯纤维的编织样式时，其在制造中使用了低效量的PTFE。其结果是，已确定在每个旋转中使用大约三圈(three turns)的PTFE，因此，仅仅大约30％的PTFE纺线真正用于提供轴承表面，而其余70％的PTFE纺线不必用作轴承表面。这极大地导致了成本效益低下，因为PTFE大致上是套筒内最为昂贵的纤维。另外，所得的编织的内部部分典型地允许熔融的注射成型橡胶渗透该编织纺线，进入到套筒的轴承表面区域。由于需要在心轴上伸展该织物，以从织物去除松弛部分，以及因为该编织纺线不具有足以紧致到防止橡胶穿透的结构，上述情况部分地发生。。因此，套筒的总体摩擦减小效力降低。另外，当在该已知的编织套筒内进行橡胶注射成型时，结合到该编织部分外部表面的橡胶可引起该编织部分进一步地周向伸展，从而导致了在该编织部分内形成褶皱。当这种情况发生时，得到的产品为报废品。最后，在注射成型处理过程中，由于暴露在来自于成型橡胶的热量中，心轴不断变热，从而使操作者在心轴上伸展内部部分的组装出现不便。因此，操作者通常需要佩戴耐热手套，由此使工作复杂化。
[0006]根据本发明制造的套筒轴承组件克服或极大地最小化了如上所述的现有技术中的任何局限。
发明内容
[0007]一种套筒轴承组件，其具有由多个单独纺线构成的内部部分，以提供大致上圆柱状的轴颈轴承表面，用于容纳在其内相对运动的轴颈，以及与其相啮合。该纺线包括光滑纺线材料的第一纺线以及不同于该第一纺线材料的第二纺线。该第一纺线大体上作为该内部轴承表面并且该第二纺线大体上作为该内部部分的外部表面。该轴承组件进一步具有至少部分围绕该内部部分注射成型并与该外部表面相结合的弹性外部部分。该第一和第二纺线编织到一起。该第一纺线以对应于该轴颈轴承表面圆周方向的纬向或对应于该轴颈轴承表面轴向的经向中的一种的方式进行编织，以大体上作为该轴承表面。该第二纺线以与该第一纺线不同的方向进行编织，以大体上作为该外部表面。
[0008]根据本发明的另一个方面，提供了一种构成套筒轴承组件的方法，该组件具有大致上圆柱状的带有轴颈轴承表面的内部部分以及至少部分地围绕该内部部分延伸的外部部分。该方法包括通过将该第一和第二纺线组编织到一起，在织机上构成该内部部分以形成该轴颈轴承表面，并且该第一纺线为光滑纺线，并以对应于该轴颈轴承表面圆周方向的纬向或对应于该轴颈轴承表面轴向的经向中的一种的方式进行编织。该方法进一步包括以与该第一纺线不同的方向编织该第二纺线，然后将该内部部分设置入模腔内。另外，该方法包括用一种弹性体材料成型该外部部分其至少部分地围绕该内部部分，从而该外部部分结合到该内部部分。
[0009]根据本发明制造的套筒轴承组件具有均匀的自润滑轴承表面，降低了相对于容置于其内的轴颈的摩擦，具有大体上连续的自润滑轴承表面，降低了制造中废品的可能性，增加了制造效率，减少了与制造该组件相关的整体成本，最小化了对昂贵轴承表面材料的使用量，最大化了与轴颈相接触的轴承表面材料占总量的百分比，最小化了构成内部部分的纺线的使用量，提高了生产效率以及降低了劳动复杂性，并增加了该套筒轴承组件的使用寿命。
附图说明
[0010]结合下面具体描述的本发明优选实施方式和最佳方式、后附的权利要求、以及附图，本发明的这些和其他目的、特征及优点将更容易地显现给本领域的技术人员。
[0011]图1是根据本发明的一个当前优选实施方式构成的套筒轴承组件的立体示意图；
[0012]图2是根据一个优选实施方式的该套筒轴承组件的编织内部部分的截面示意图；
[0013]图3是显示出该内部部分的编织样式的图表；
[0014]图4是显示出构成该套筒轴承组件的方法的流程图；
[0015]图5是根据另一个优选实施方式构成的带有涂敷于其上的涂层的编织内部部分的截面示意图；
[0016]图6是根据再一个优选实施方式构成的编织内部部分的截面示意图；以及
[0017]图7是显示出图6中编织内部部分的编织样式的图表。
具体实施方式
[0018]更详细地，参考附图，图1显示了根据本发明一个当前优选实施方式构成的套筒轴承组件10。套筒轴承组件10尤其适用于在彼此连接(图未示)的元件之间提供缓冲和减少摩擦支撑，例如在防侧摆杆(anti-rollbar)内、控制臂、或车辆悬挂系统内的其他位置。该套筒轴承组件10具有由紧致编织的纺线所构成的内部部分12(图2)以及至少部分地围绕该内部部分12注射成型的外部部分14。外部部分14由任何合适的可注射成型的缓冲材料形成，例如橡胶或氨基甲酸乙酯化合物，其粘附或结合到内部部分12。内部部分12由第一复丝纺线16和第二复丝纺线18进行编织，第一复丝纺线16例如为聚酯纤维，或PET纤维，优选地具有织纹，或其他易于粘附或结合到形成外部部分14的弹性体材料的显现为高蓬松(high loft)的纤维；第二复丝纺线18例如为PTFE纤维(Teflon)、聚甲醛(polyoxymethalyne)、或展现低摩擦系数的其他材料。PET纺线16主要用作结构性功能，例如利于内部部分12结合到外部部分14，以及用于防止外部部分14的融熔的弹性体材料渗透入PTFE纺线18。PTFE纺线作为自润滑的内部轴承表面20(图1和2)，以使对轴颈表面(图未示)的摩擦最小化。因此，套筒轴承组件10能够通过外部部分14可靠地缓冲震动和力，同时还通过内部部分12使轴颈表面和轴承表面20之间的摩擦最小化。
[0019]如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中最佳地，内部部分12由分别为PET和PTFE的第一和第二纺线16、18。编织样式如图3中所示。纺线16、18可在多种织机上编织，例如在Jacob Müeller狭幅针织机上。PET纺线16以对应于该组件10轴向21(图1)的经向(图2中垂直于纸面的方向)进行编织，而PTFE纺线18以对应于轴21的圆周方向的纬向进行编织。编织该对纺线16、18，从而使PET纺线16形成内部部分12的外部表面23，而PTFE纺线18形成轴承表面20。如上所述，PET纺线16主要用作对PTFE纺线10的结构性支撑或载体，以及在注射成型(图4)过程中阻隔融熔的弹性体材料进入轴承表面。PTFE纺线18与PET纺线16以缎织纬面织法(satinweft-faced weave)进行编织。因此，PET纺线16和PTFE纺线18均表现为缎织织法的最终样式。在此处显示的示例中，如图2所示，以7∶1的缎织织法样式编织PTFE纺线18，但依需要也可以不同。因此，轴承表面20全部由光滑PTFE纺线18组成，除了偶尔的PET纺线16的单层重叠部分。由此，据估算该轴承表面包括约80-85％的PTFE纺线18，从而使相对于轴颈的静态和动态摩擦系数最小化。在狭幅针织机上的管状编织过程产生了沿内部部分12的长度上延伸的线迹缝(stitched seam)25。
[0020]PET经向纺线16大致上为具有大约200-1000旦尼尔(denier)，此处显示为大约600旦尼尔。由此，PET纺线16形成紧凑、紧致的织物(为明显起见，单个纺线示意性地显示为彼此放大的关系)，从而纺线16可依期望地保持朝向外部表面23，并因此，远离轴承表面20。另外，相对小的旦尼尔适于紧致编织样式，这可有助于防止在注射成型过程中外部部分14的融熔的弹性体材料渗透外部表面23。
[0021]如图4所示，当编织内部部分12后，执行其余的操作以构成该套筒轴承组件10。所得的内部部分12优选地设置于合适尺寸的心轴上，优选地心轴的外径近似于该内部部分12的内径，然后设置于注射成型机的模腔内。由于内部部分在圆周方向上没有被显著拉伸，将内部部分12设置于心轴上的力被最小化。然后，通过在压力下将需要的弹性材料(例如橡胶)注射入模腔以及至少部分地围绕内部部分12的外部表面23，从而形成外部部分14。将外部部分14冷却至预定温度和/或预定量的时间，然后将得到的套筒轴承组件10从模腔中取出。
[0022]如上所述，当编织内部部分12时，编织样式显示为以圆周方向围绕内部部分12的PTFE纬纺线18。由此，纬纺线18使内部部分12具有相对高的环形强度(hoop strength)，从而消除了前述注射成型过程中在内部部分12内形成褶皱的问题。因此，最小化了废品的产生。另外，内部部分12增加的环形强度增加了轴承表面20的刚性和完整性，从而最大化了其在载荷下的使用寿命。
[0023]如图5所示，显示了内部部分112的另一个优选的构成，其中内部部分112至少部分地由如上所述的可与橡胶外部层10良好结合的材料构成，例如PET纬纺线118，其设置为纬向。在该实施方式中，该经纺线利用光滑经纺线116进行编织，例如PTFE纺线。作为示例而非局限性的方式，编织纬纺线118，从而使它们在3条经纺线116上延伸，以提供内部部分112的外部表面123，但如果依需要更为优选，它们可在更多条经纺线上延伸。例如，如图6和7所示，在另一个优选构成中，内部部分212具有圆周指向的纬纺线218，其显示出浮在7根光滑的轴向延伸的经纺线216上。
[0024]光滑的经纺线116、216可以斜纹(twill)或缎织经面(satinwarp-faced)样式进行编织，并且形成浮纺线(floats)以提供内部部分112、212的内部轴承表面120、220。由于纺线116、216的经面缎织织法对内部轴承表面120、220具有更好的润滑性，光滑的内部表面120、220用于与轴或轴颈(图未示)的接触。光滑的经纺线116、216沿内部部分112、212的长度延伸，这确保了如果织物纤维遇到某些末端磨损时(通常在末端由纬纺线或填充纺线落入经纺线之外而导致)，是PET纬纺线118、218被去除，而不是光滑的经纺线116。另外，因为纬纺线118、218被模塑并结合到上述的外部部分14，确保了纬纺线118、218被锁固或固定位置，由此防止了末端磨损情况的发生。当纬纺线118、218锁固定位时，光滑的经纺线116、216也在纬纺线118、218和穿过内部部分112、212延伸的轴之间锁固定位。
[0025]为进一步确保避免末端磨损情况的发生，可将结合剂或粘结层50(图5)涂敷于内部部分12、112、212的编织纤维，尤其是在内部部分12、112、212的轴向相对端53(图1)。可以多种方式涂敷粘结层50，例如喷涂或涂层工艺。粘结层50可提供为单涂层或多涂层的橡胶基水溶粘结剂，作为示例但非局限性的方式，例如丁腈橡胶或硅橡胶。应当认识到，也可考虑到其他结合剂，而前述结合剂仅代表一些可能的选择。该粘结层50还有利于编织纤维基底与天然橡胶或丁苯橡胶外层14之间的结合。粘结层50优选地通过浸涂/饱和涂处理、或喷涂应用等，涂敷到编织后外部表面23、123、223的期望部分。粘结层50可通过例如热空气固化，以利于固化处理。如上所述，粘结层50涂层不仅最小化了进一步潜在的末端磨损，还增强了成型过程中内部部分12、112、212和外部部分14之间的牢固及可靠的结合。
[0026]应当理解，可实现相同功能的本发明的其他实施方式包括在本发明的范围内。还应当理解，套筒组件可制造成多种形状、尺寸和直径，例如通过改变加入织物的经纺线16的数量。另外，该套筒轴承组件可用于上述范围之外的多种应用和行业中。本发明由本申请和任何相关申请所公布的权利要求所限定。

Claims (23)

1.一种套筒轴承组件，包括：
由多个单独纺线构成的内部部分，作为大致上圆柱状的轴颈轴承表面，用于容纳在其内相对运动的轴颈，以及与其相啮合，所述纺线包括光滑纺线材料的第一纺线以及不同于所述第一纺线材料的第二纺线，所述第二纺线大体上作为所述内部部分的外部表面；
至少部分地围绕所述内部部分并与所述外部表面相结合的注射成型的弹性外部部分；以及
所述第一和第二纺线编织到一起，并且所述第一纺线以对应于所述轴颈轴承表面圆周方向的纬向或对应于所述轴颈轴承表面轴向的经向中的一种的方式进行编织，以大体上作为所述轴承表面，并且所述第二纺线以与所述第一纺线不同的方向进行编织。
2.根据权利要求1所述的套筒组件，其中所述第一纺线以所述纬向进行编织，以形成所述轴承表面。
3.根据权利要求2所述的套筒组件，其中所述第一纺线以纬面缎织织法进行编织。
4.根据权利要求2所述的套筒组件，其中所述第二纺线是以所述经向编织的聚酯纤维材料。
5.根据权利要求4所述的套筒组件，其中所述第二纺线在大约200和1000旦尼尔之间。
6.根据权利要求1所述的套筒组件，其中所述第一纺线为PTFE。
7.根据权利要求1所述的套筒组件，其中所述第一纺线以所述经向进行编织。
8.根据权利要求7所述的套筒组件，其中所述第一纺线以缎织经面织法进行编织。
9.根据权利要求7所述的套筒组件，其中所述第一纺线以斜纹织法进行编织。
10.根据权利要求7所述的套筒组件，其中所述第二纺线以所述纬向进行编织。
11.根据权利要求10所述的套筒组件，其中所述第二纺线为聚酯纤维。
12.根据权利要求1所述的套筒组件，进一步包括结合到所述内部部分的所述外部表面的粘结层。
13.根据权利要求12所述的套筒组件，其中所述粘结层为橡胶基材料。
14.一种构成套筒轴承组件的方法，该组件具有大致上圆柱状的带有轴颈轴承表面的内部部分以及至少部分地围绕所述内部部分延伸的外部部分，该方法包括：
通过将多个纺线编织到一起，在织机上构成该内部部分以形成该轴颈轴承表面，所述纺线的至少一种提供为光滑纺线，并以对应于所述轴颈轴承表面圆周方向的纬向或对应于所述轴颈轴承表面轴向的经向中的一种的方式进行编织，并且其他所述纺线以与所述至少一种所述纺线不同的方向进行编织；
将所述内部部分设置入模腔内；以及
以一种弹性体材料成型所述外部部分，其至少部分地围绕所述内部部分，从而所述外部部分结合到所述内部部分。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以该纬向编织所述光滑纺线。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以纬面缎织织法编织所述光滑纺线。
17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括作为涤纶复丝提供在该经向上延伸的该纺线。
18.根据权利要求14所述的方法，包括在狭幅针织机上编织所述内部部分。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括所述成型步骤之前，在所述内部部分的外部表面上涂敷粘结涂层。
20.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以经向编织所述光滑纺线。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括采用缎织织法编织所述光滑纺线。
22.根据权利要求20所述的方法，进一步包括采用斜纹织法编织所述光滑纺线。
23.根据权利要求20所述的方法，进一步包括采用涤纶复丝作为沿纬向上延伸的纺线。
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