CN101634344B - 复合轴承结构万向节及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械行业的一种连接零件，尤其涉及一种复合轴承结构的万向节以及它的制造方法。轴承套内壁滚道添加有复合轴承圈，复合轴承圈代替滚针，其外壁与轴承套紧密贴合，且复合轴承圈与轴承套过盈配合。轴承圈的内壁或外壁上镀有铜基合金粉末与尼龙复合材料，铜基合金粉末与尼龙复合材料烧结后轴承本体材料再卷制成型；轴承本体材料可由钢板、聚四氟乙烯、尼龙材料、青铜中的任意一种组成；聚四氟乙烯或尼龙材料内添加有高分子化学复合材料；钢板或青铜表面加工有油穴孔，卷制前表面涂有油脂。本发明具有结构合理简单，加工成本较低，装配方便简单，生产工艺简便，润滑较好，摩擦阻力较小等特点。

Description

复合轴承结构万向节及制造方法
技术领域
本发明涉及机械行业的一种连接零件，尤其涉及一种复合轴承结构的万向节以及它的制造方法。
背景技术
十字轴万向节应用于各种汽车、工程机械等的传动轴，传递旋转扭矩，是传动系统中一个极为重要的零部件。在传统设计中，万向节的四个无内圈滚针轴承是采用滚针组装而成的，其外圈通常采用20Cr或20CrMnTi材料，经过锻造、机加工、热处理淬火而成的，轴承的内滚道上设计圆周排列的滚针，与十字轴配合成为万向节十字轴总成。这种十字轴万向节虽然应用广泛，但由于轴承内的滚针加工成本高，装配困难，轴承外圈必须用合金结构淬火热处理工艺来制造，成本较高，对于低速高扭矩的场合，目前还未出现可以代替滚针轴承的万向节。一个名为万向接头的滚针轴承的实用新型专利，专利号为CN91202827.0，主要是在轴承内壳孔底端面处设有中央为圆孔的十字形油道，其中在十字形油道的四端角依中心对称设置一圆形凹沟至内壳孔径壁，滚针设置在这圆形凹沟上，这种结构使润滑油及时流到滚针上，使滚针及万向接头得到较佳的润滑效果，并有利于滚针的装配。该结构使用寿命较低，生产成本较高。
发明内容
本发明主要是针对现有技术所存在的加工成本高，装配困难，生产工艺复杂，润滑较差，摩擦阻力较大等的技术问题，提供一种结构合理简单，加工成本较低，装配方便简单，生产工艺简便，润滑较好，摩擦阻力较小的复合轴承结构万向节，以及该复合轴承结构万向节的制造方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：轴承圈的内壁或外壁上镀有铜基合金粉末与尼龙复合材料，铜基合金粉末与尼龙复合材料烧结后轴承本体材料再卷制成型；轴承本体材料可由钢板、聚四氟乙烯、尼龙材料、青铜中的任意一种组成；聚四氟乙烯或尼龙材料内添加有高分子化学复合材料；钢板或青铜表面加工有油穴孔，卷制前表面涂有油脂。铜基合金粉末与尼龙复合材料烧结后可提高万向节在高扭矩条件下的耐磨性，聚四氟乙烯或尼龙材料内添加有高分子化学复合材料后提高抗磨性；对非金属的工程材料、尼龙复合轴承，用注塑机模具成型制造，其使用寿命与金属复合轴承相比要低，适用于承受载荷较小的场合，如微型汽车底盘传动轴和转向传动轴。对于重型载重车及工程机械传递扭矩较大的万向节，考虑采用青铜卷制的轴承或固体镶嵌轴承。青铜卷制轴承在摩擦面加工出各种油穴孔后，延长使用寿命，性能提高到黄铜的5倍，而在缺润滑油的情况下，固体润滑剂仍起到有效的润滑作用。尼龙材料的主要成分为聚酰胺，包括PA6、PA46、PA66、PA610、PA612，同时包括半芳香族尼龙PA6T以及特种尼龙。
作为优选，钢板采用20Cr冷挤成形，热处理减薄其一半的渗碳层。热处理后，一般渗碳层深度在0.05mm到0.20mm之间，相对于轴承内壁的磨损量也随之减少，硬度从通常的58～64HRC变为55～62HRC，从而节约生产成本。
万向节的十字轴头和若干个套设在十字轴头的轴承套组成，轴承套一端封闭，一侧开有圆形开口，轴承套内壁滚道添加有复合轴承圈，复合轴承圈代替滚针，其外壁与轴承套紧密贴合，且复合轴承圈与轴承套过盈配合。制作复合轴承圈的材料可由多种，可由钢板、青铜、聚四氟乙烯或尼龙材料组成，复合轴承圈代替了滚针，将原来的线接触变成现在的面接触。
作为优选，复合轴承圈的内壁或外壁上镀有复合材料层，复合轴承圈内壁上开有螺旋槽或若干蜂窝。加注适量油脂提高灵活度，测试后显示，无油条件与加油条件相比，摩擦系数相差一倍多；转速较低时，也可不设螺旋槽，以节约成本。
作为优选，蜂窝由若干相同圆形或菱形凹孔规则排列组成，圆形或菱形凹孔内装填有固体润滑剂。复合材料层由铜基合金粉末与尼龙复合材料烧结而成，在螺旋槽或蜂窝中添加固定润滑剂，增加润滑，减少面接触的摩擦系数。通常情况下，青铜基板为基体时，在螺旋槽或蜂窝填加以石墨为主的固体润滑剂，使之具有更低的摩擦系数。
作为优选，轴承套开口由内到外依次呈台阶状，开口与轴承套内壁有斜面过渡，开口处设置有油封。把复合轴承圈压入轴承后，立刻封加油封，防止润滑脂在轴承运动中溢出，增加轴承使用寿命。
作为优选，油封呈圆盘拱形状，其边缘平整，中心向外拱起，油封外设置有环状骨架，油封的边缘镶嵌在骨架内。
作为优选，复合轴承圈上开有若干间隔径向通槽，通槽内镶嵌有固体润滑剂。在通槽内镶嵌固体润滑剂，结合了铜合金的耐磨性和固体润滑剂的自润滑性能，适用于高载荷场合的万向节。
作为优选，轴承圈的内壁上开有若干条通油槽，通油槽相互间隔且呈螺旋方向分布。在轴承运动过程中，确保万向节的油脂进入作用面，防止发热提高万向节的整体寿命。
作为优选，通油槽的截面形状呈梯形或矩形或圆弧形。复合轴承圈内壁或内外壁同时加工成螺旋形油槽或径向贮油孔，确保万向节的油脂进入作用面，采用固体镶嵌的轴承促进了自润滑性能，防止发热提高万向节的整体寿命。
因此，本发明具有结构合理简单，加工成本较低，装配方便简单，生产工艺简便，润滑较好，摩擦阻力较小等特点。
附图说明
附图1是本发明的整体结构示意图；
附图2是本发明轴承套的第一种结构剖视图；
附图3是本发明轴承套的第二种结构剖视图；
附图4是本发明轴承套的第三种结构剖视图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：采用20Cr作为轴承圈1的主要材料，通过冷挤成板状，淬火热处理，把渗碳层深度变为0.10mm，其硬度测试为58HRC。随后，选用尼龙PA6和铜基合金粉末烧结，将烧结后的复合材料镀在20Cr板的两侧；同时，在20Cr板的两侧表面上，均打上螺旋槽，后将20Cr板卷制成轴承圈。轴承圈成型后呈圆柱形套筒，同时涂上油脂，把轴承圈压入与之过盈配合的轴承套中，轴承圈1上开有通油槽7，轴承套开口由内到外依次呈台阶状，开口与轴承套内壁有斜面过渡，开口处设置有油封5。油封5呈圆盘拱形状，其边缘平整，中心向外拱起，油封5外设置有环状骨架，油封5的边缘镶嵌在骨架内。之后将轴承套套设在万向节的十字轴上(如图1和2所示)。
此种轴承通常适合应用于轻卡及微型汽车的底盘传动轴上。
实施例2：采用聚四氟乙烯或尼龙PA6作为轴承圈的主要材料，在其中添加玻璃纤维，混合后采用注塑机注塑成圆柱形套筒，在轴承圈两侧表面上均打上蜂窝4，蜂窝4由菱形油穴孔排列组合而成，涂上油脂后把轴承圈压入与之过盈配合的轴承套中，轴承套开口由内到外依次呈台阶状，开口与轴承套内壁有斜面过渡，开口处设置有油封5。油封5呈圆盘拱形状，其边缘平整，中心向外拱起，油封5外设置有环状骨架，油封5的边缘镶嵌在骨架内。之后将轴承套套设在万向节的十字轴上(如图1和3所示)。
此种轴承通常适合应用于微型汽车的底盘传动轴和转向传动轴上。
实施例3：采用青铜作为轴承圈的主要材料，在其表面加工出各种不同形状油穴孔和径向通槽6，并将其挤压成圆柱形套筒，在油穴孔内填装油脂，在通孔内填装石墨作为固体润滑剂，把轴承圈压入与之过盈配合的轴承套中，轴承套开口由内到外依次呈台阶状，开口与轴承套内壁有斜面过渡，开口处设置有油封5。油封5呈圆盘拱形状，其边缘平整，中心向外拱起，油封5外设置有环状骨架，油封5的边缘镶嵌在骨架内。之后将轴承套套设在万向节的十字轴上(如图1和4所示)。
此种轴承适合应用在重型载重车以及工程机械传递扭矩较大的万向节上。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，对于轴承圈因不同材料组成而具有不同结构，本文也没有一一列举，这应该是发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，都是正常的变形，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种复合轴承结构万向节的制造方法，包括轴承套的制造方法和万向节的制造方法，包括轴承套的毛坯锻造、车削加工、热处理、磨削加工、精研加工，其特征在于，在轴承圈的内壁和外壁上镀有铜基合金粉末与尼龙烧结后的复合材料，选用铜基合金粉末与尼龙烧结，将烧结后的复合材料先镀在轴承圈本体材料的两侧表面，同时，在轴承圈本体材料的构成轴承圈内壁的表面上打上螺旋槽，然后将轴承圈本体材料卷制成型为轴承圈；轴承圈成型后，同时涂上油脂，把轴承圈压入与之过盈配合的轴承套中；其中轴承圈本体材料为钢板。 
2.根据权利要求1所述的复合轴承结构万向节的制造方法，其特征在于所述钢板采用20Cr冷挤成形，热处理后的渗碳层深度为0.05-0.20mm。
3.一种由权利要求1-2之一所述的制造方法制造所得的复合轴承结构万向节，包括万向节的十字轴头和若干个套设在十字轴头的轴承套组成，轴承套一端封闭，另一端开有圆形开口，其特征在于所述轴承套内壁滚道添加有所述轴承圈（1），其外壁与轴承套紧密贴合，且所述轴承圈与轴承套过盈配合。
4.根据权利要求3所述的复合轴承结构万向节，其特征在于所述轴承套的开口由内到外依次呈台阶状，开口与轴承套内壁有斜面过渡，开口处设置有油封（5）。
5.根据权利要求4所述的复合轴承结构万向节，其特征在于所述油封（5）呈圆盘拱形状，其边缘平整，中心向外拱起，油封（5）外设置有环状骨架，油封（5）的边缘镶嵌在骨架内。
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