CN102066788A - 用于轴承滚动体的保持架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轴承滚动体的保持架(1)，包括由合成材料制成的基体(5)以及固定在基体(5)上的由金属制成的涂层(8)，该涂层至少分段地覆盖基体(5)。根据本发明通过以下方法实现保持架的加强并同时在其机械稳定性、耐磨性以及耐腐蚀性方面进行改善的目的，即金属至少分段地构造成具有纳米晶粒的结构。

Description

用于轴承滚动体的保持架
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于轴承滚动体的、尤其用于滚动轴承滚动体的保持架。
背景技术
保持架在使用中承受不同的载荷尤其是机械的或热的负荷以及磨损。在实践中，已知的是由金属、特别是由黄铜或者金属板制成的保持架。金属保持架、尤其是切削制造的黄铜保持架具有很大的重量并且在制造中是昂贵的。在实践中，同样已知由合成材料制成保持架。这种合成材料可以有利地并且快速地批量制造，例如通过注塑进行制造，其中复杂的几何形状也是可以的。然而合成材料特别在高温时并不是形状固定的。
DE 1 946 535U描述了一种用于滚动轴承的保持架，其中保持架具有由合成材料制成的基体并且通过金属的涂层、尤其由铝制成的涂层完全覆盖该基体，其中通过高真空喷涂或者以电镀的方式涂覆该涂层。这种尤其以电镀的方式涂覆的涂层具有微米晶粒的结构，也就是由平均尺寸典型地处于几个μm范围内的晶粒构成的结构。
DE 10 2006 010 171A1描述了一种由两侧的带构成的保持架，其一侧由金属制成并且其另一侧由耐磨以及耐腐蚀的合成材料制成。在此，该带的合成材料层指向外，尤其指向滚动体或者指向套圈。
JP 2006083965A(摘要)描述了一种保持架，该保持架的基体由合成树脂制成，特别由酚醛树脂或者PEEK树脂制成，在该树脂中均匀地置入碳纳米颗粒，特别是碳纳米小管或者碳纳米纤维。
JP 2006300257A(摘要)描述了一种保持架，该保持架的基体由树脂化合物制成，碳纳米小管容纳在该树脂化合物中。
DE 10 2005 051 914A1描述了一种保持架，在该保持架的由聚酰胺制成的基体中置入二氧化硅小颗粒，这些二氧化硅小颗粒具有1nm和50nm之间的颗粒大小。该颗粒虽然增强了保持架的基体，但是也使其变得较脆。
JP 2005024025A(摘要)描述了一种作为轴承的可活动的元件的保持架，其中该保持架具有由碳化硅制成的基体，在该基体上布置了由碳纳米小管制成的涂层。
JP 2004308877A(摘要)描述了一种用于滚动轴承的保持架，该保持架的基体由包含合成树脂的树脂化合物制成，该树脂化合物包含具有1到50个重量百分比的份额的碳纳米小管。
WO 2004/090361A1提出用纳米复合材料对轴承的滚动体进行涂层。
JP 2007177842A(摘要)描述了一种保持架，该保持架的主体在接触面的区域内设有由多孔的树脂制成的5到500μm厚的涂层，该树脂用润滑油进行填充。
WO 2007/014729A2描述了一种具有基体和两层的涂层的保持架，其中涂层的下面一层由金属例如铬、钼、铝、钛或钨制成并且涂层的外面一层包括富勒烯状的碳氮化合物或者由该碳氮化合物(FL-CNx)制成。
US 6,994,475B2描述了一种用于滚动轴承的具有由钢制成的基体的保持架，用四层的涂层至少在接触面的区域内覆盖基体。涂层的与基体连接的第一层由厚度小于大约1μm的金属例如铬、钛或硅制成；第二层由具有几个nm的晶粒大小的耐磨损的材料例如纳米复合物、特别是碳化金属制成；第三层由例如氮化铬的材料制成，并且涂层的外面的第四层由厚度高达5μm的固体润滑剂例如氮化硼、石墨或者PTFE制成。
WO 2006/066010A2描述了一种体育用品，特别是用于球类运动的球拍，该球拍的主体分段地实心地由金属制成，该金属具有纳米晶粒的结构。
US 2006/0135282A1描述了由轻金属、特别由聚合物制成的不同的物品，用由金属制成的纳米晶粒的涂层覆盖该物品。物品涉及高尔夫球棒的柄、弹药筒以及汽车的各个部件。该文件还指出一种用于借助于湿化学的电子合成的方法对由合成材料制成的基体进行涂层的方法，这也部分地通过参照文件US 5,352,266以及US5,433,797实现。
此外，已知‘后熔化’的命名理解为一种借助于电子合成的方法在不产生纳米颗粒的情况下用完全包围基体的由纳米晶粒的金属尤其镍或者铁镍合金制成的涂层涂覆具有由合成材料尤其由热塑性材料制成的基体的物品的方法。
发明内容
本发明的目的是对具有由合成材料制成的基体的保持架进行加强，并同时在其机械稳定性、其耐磨性以及耐腐蚀性方面进行改善。
根据本发明通过根据权利要求1所述的保持架来实现上述目的。
保持架的金属涂层的至少分段地构造成具有纳米晶粒的结构的结构在机械性能如拉伸强度以及耐磨性方面相对于具有其晶粒的平均尺寸为几个μm数量级的结构的涂层具有更好的性能。保持架由此变得明显更牢固，但不会变得更脆。具有纳米晶粒的结构尤其是非常均质并且密实的，从而只会出现很少的并且空间上受限制的干扰，外力或者说有侵蚀性的介质可以作用在所述缺陷上。
总之，可以将保持架设计成结构简单的，其中由合成材料制成的基体能够由大量已知的成形方法不用材料侵蚀地快速并且成本低廉地进行制造。
优选在接触面的区域内设置涂层。涂层例如可以限制在保持架的主体和轴承环或者说滚动体之间的接触的区域上，从而利用具有纳米晶粒的结构的减少磨损的特性。由于金属涂层的更好的导热能力，减少进入保持架主体中的热量，从而尤其可以在转速较高时设置保持架。即使仅仅分段地设置涂层，该涂层也至少分段地稳定保持架的基体。
优选地提出，涂层完全覆盖基体，使得该涂层整体作为机械稳定的套子包围保持架的主体。在一定程度上将涂层设置在保持架的接触区域内，这减少了磨损。
作为用于保持架的材料可以使用合成材料，合成材料作为这种材料在特殊的应用中由于其很小的强度或者说介质耐抗性不能单独作为保持架材料。具体地说，可以通过价格便宜的合成材料替代目前使用的合成材料，从而拓展作为基体的材料有问题的材料的多样性。
由于具有纳米晶粒的结构的改善的金属传导性能，可以在更高的温度下使用保持架。
优选的是，涂层具有小于大约300μm的厚度。具有小于大约300μm的厚度的涂层足以使得完全包围基体的外壳具有足够的固有刚性以及稳定性。即使涂层没有完全包围基体，而是仅仅分段地覆盖基体，也可以实现保持架的机械稳定性。此外，相对于不涂层的保持架还不需要在结构上配合涂层的保持架。
优选的是，结构的纳米晶粒的晶粒具有小于大约100nm的最大尺寸。特别优选的是，晶粒具有大约10nm或者几十nm的最大尺寸。这种晶粒提供了具有相对于较大晶粒以几个微米的平均尺寸改善的机械和化学性能的密实的结构。
优选的是，金属是铁合金或者基于钛或者镍的合金。对于金属合金来说，已知能够以电子合成的方式快速并且简单地作为具有纳米晶粒的结构来分离合金。
优选的是，合成材料是热塑性材料。热塑性材料由于其在大约130℃的温度中很小的机械稳定性不太适合于保持架的材料，然而由具有纳米晶粒的结构的金属制成的包围基体的具有自稳定性的涂层作为基本上自带的与基体连接的套子实现了保持架在更高温度时足够的强度。可以将热塑性材料专门设置成用于基体的材料，该材料在没有涂层的情况下由于在较高温度下不足的不变形性而不适合于作为保持架的材料。此外，可以在较高温度下使用具有由热塑性材料制成的基体的保持架。
优选的是，根据电化学的方法将涂层涂覆到基体上。在方法过程中没有形成纳米颗粒，从而可以排除由纳米颗粒对环境造成的可能的危害。
本发明的其它优点和特征由从属权利要求以及对优选实施例的描述中获得。
附图说明
下面根据实施例对本发明进行详细的描述以及解释。
图1部分地示出了根据本发明的保持架的第一实施例的透视图，以及
图2部分地示出了根据本发明的保持架的第二实施例的透视图。
具体实施方式
图1示出了用于滚动轴承的保持架1的截取部分，该保持架包括第一环2和第二环3以及连接这两个环2、3的接片4。
保持架1的基体5作为由合成材料制成的压注件一体地构成。第一环2的第一侧面6以及第二环3的第一侧面7分别构造成保持架1与没有详细示出的滚动轴承的座圈的接触面。
在两个接触面6、7的区域内分别设置了涂层8，该涂层沿着两个环2、3的圆周方向仅仅分段地构造，沿轴向连接两个环2、3的两个侧面6、7的两个边缘。该涂层8由具有纳米晶粒的结构的金属、特别是镍合金制成，该材料以大约300μm的高度突出超过相应的侧面6、7的邻接的没有涂覆的区域。在此，不再沿着整个侧面6、7出现两个环2、3和滚动轴承的轴承环之间的接触，而是仅仅在涂层8的区域内出现该接触，在那里具有纳米晶粒的结构的减少磨损的特性起作用。
涂层8根据支撑环的类型仅仅分段地包围保持架1的基体5。由此，整体在机械方面稳定基体5并且由此稳定保持架1。
涂层8本身通过电化学的方法涂覆到基体5上，在此，事先覆盖基体5的表面的不应该获得涂层8的区段。
图2示出了具有由合成材料制成的基体5的保持架1，在其两个侧环2、3的接触面6、7上如此地涂覆了由具有纳米晶粒的结构的镍合金制成的涂层8，使得各个涂层8在接触6、7区域内完全围绕侧环2、3。
在两个前面描述的实施例中，分别通过电化学的方法涂覆涂层8。当然，也可以通过其它方法、特别是从气相中进行分离(CVD、PVD)或者通过喷镀来涂覆涂层8的结构的纳米晶粒。
不必强制地将各个涂层8直接布置在基体5的表面8上；例如可以将涂层8涂覆到基底上，该基底随后再作为很薄的薄膜施加或者说粘贴到基体5的表面上。在此，具有涂层8的基底可以独立于基体5进行制造，并且事后例如仅仅在需要时进行涂覆。
在两个前面所描述的实施例中，涂层8仅仅在两个环2、3的接触面6、7的区域内分段地覆盖基体5的涂层8。当然，涂层8也可以设置在容纳滚动体的凹处的区域内。还可以这样理解，即涂层8也可以覆盖基体5的整个表面。在后面的那种情况下，涂层8向保持架1提供明显改善的机械稳定性。
在前面所描述的第一实施例中，通过分段构造的在俯视图中基本上矩形的区段构造涂层8，这些区段突出超过邻接的不进行涂层的区段。不言而喻，涂覆的区段也可以具有不同于矩形的构造；例如可以如此构造或者说布置进行涂层的区段，从而沿着到滚动体的方向形成用于润滑剂的输送作用。在侧环2、3的侧面6、7的俯视图中，例如当涂覆的区段设计成梯形或者具有鱼骨形时就是这样的情况。在此，涂层8也至少间接地为减少磨损作贡献。
附图标记列表
1    保持架
2    第一环
3    第二环
4    接片
5    基体
6    第一环的第一侧面
7    第二环的第一侧面
8    涂层

Claims (8)

1.一种用于轴承滚动体的保持架(1)，包括由合成材料制成的基体(5)以及固定在所述基体(5)上的由金属制成的涂层(8)，所述涂层至少分段地覆盖所述基体(5)，其特征在于，所述金属至少分段地构造成具有纳米晶粒的结构。
2.根据权利要求1所述的保持架，其特征在于，在接触面(6、7)的区域内设置所述涂层(8)。
3.根据权利要求1或2所述的保持架，其特征在于，所述涂层(8)完全覆盖所述基体(5)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的保持架，其特征在于，所述涂层(8)具有小于大约300μm的厚度。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的保持架，其特征在于，所述结构的纳米晶粒具有小于大约100nm的最大尺寸。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的保持架，其特征在于，所述金属是铁合金或者基于钛或者镍的合金。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的保持架，其特征在于，所述合成材料是热塑性材料。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的保持架，其特征在于，根据电化学的方法将所述涂层(8)涂覆到所述基体(5)上。
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