CN102954110A - 高润滑效能的轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种高润滑效能的轴承组件，包含有一壳体、以及多个设置于该壳体内的组合件，多个该组合件形成一轴孔以容置一芯轴，且多个该组合件各具有一相邻该壳体设置的储油壁、一相邻该芯轴的润滑壁以及两个连接壁，该润滑壁具有至少一动压沟槽及一与该动压沟槽相连通的连通槽，该两连接壁的至少一连接壁具有至少一流道，该流道连通该润滑壁及该储油壁。本发明通过该动压沟槽及连通槽可于开模制造组合件时一并加入设计中，解决已知轴承技术中内径表面动压沟槽不易制造的问题，并利用多个组合件组配形成具有高润滑效能的轴承结构。

Description

高润滑效能的轴承组件

技术领域

本发明涉及一种高润滑效能的轴承组件，尤指能在多个组合件与壳体之间合围形成至少一储放润滑介质的储存槽，并持续形成强力支撑轴芯旋转的多流道动压与循环回收润滑介质的高润滑效能轴承。

背景技术

一般来说，轴承与机械结构的连接方式不外乎滑动、滚动以及撞击三种方式，因此摩擦损耗一直是轴承无法避免的问题，而如何有效降低轴承的摩擦力，增加轴承的使用寿命，一直是轴承设计上所不断追求的目标。随着科技进步的发展，轴承必须通过在高温、低温、高负载、高转速、高振动等严苛条件下运转，以符合不同使用环境的需求。

一般已知的轴承经过长时间的使用后即可能因润滑介质(lubricatingmedia)的逐渐消耗殆尽，导致轴芯直接与轴孔壁面发生高频率的敲击与碰撞，因而造成过度的磨耗与发热，终将导致该轴承出现噪音、刮轴、扩孔等异状而加速损毁。要长期在轴承的轴孔内壁与旋转的轴芯外壁间形成足以承载轴芯高负载的磨润界面(tribology interface)以持续在上述严苛运转环境下顺畅运作，一般除了在轴承材料上改良外，也有在润滑介质上的改进，利用不同润滑特性的介质，有效降低轴承与轴芯之间的摩擦及耗损。除此之外，也有针对轴承结构的改良，例如滚珠轴承及动压轴承等。

滚珠轴承结构复杂，且很容易因为振动而影响整体结构。相较之下，动压轴承结构简单，配合润滑介质的使用，可大幅降低摩擦的损耗，有效应用在严苛的环境中。然而动压轴承除了必须使轴承富含足够的润滑介质并均匀且顺畅地供应及回收该润滑介质外，还必需具备简化制程的量产性、整体结构的强固性、润滑介质流道与储存室的位置与容量的可调性，及同时或分别使用多元化润滑介质的弹性。

而如美国专利公开第20060171618号所披露的“Lubrication oilretaining bearing assembly”，其提出一种由套设于轴芯的中空组合件形成的自润轴承，该组合件由外观呈T字形的二阶梯状圆柱体的小径端对接，以形成一外周面呈内凹的组合件，并以一中空圆筒外壳套设于该组合件以形成一储放润滑油的储存室，并通过形成该储存室的对接面之间的间隙(gap)将润滑油渗流至轴孔；然而上述轴承无法供应黏稠性较高的润滑剂。

另如美国专利公告第3917362号的“Lubricated track roller”，其披露一种由套设于轴芯的中空组合件形成的自润轴承，该组合件的外周面中央沿径向环设一凹槽，并以一中空圆筒外壳套设于该组合件的外周面以使该凹槽形成一储放润滑脂的环状储存室，并通过该凹槽设置的多个通孔以将润滑脂渗流至轴孔。

再者，如美国专利公开第20090034888号的“HYDRODYNAMICBEARING UNIT”，其提出一种动态轴承，披露了一个可含油的轴承以及于该轴承内部的特殊含油凹槽，含油凹槽可提供一含油空间于该轴承与轴芯之间，进而于运转时，增加轴承与该轴芯之间的含油量，以避免轴承与轴芯之间直接摩擦的可能性。但，于轴承内表面制作凹槽实有其困难度，且无法于后制程时以激光雕刻，因而造成加工时间过长，大幅提高整体的生产成本，实有改进的必要。

发明内容

本发明主要目的，在于提供一种由至少二组合件组配形成的新颖且具高润滑效能的轴承结构，达到调变组合件长度与数目、组合件的流道数目、以及储存槽数目，以提供一种强力支撑旋转轴芯的新颖润滑机制，达到持续产生动压并能循环回收润滑介质的功效。

本发明的另一目的，在于提供一种符合目前高转速及高负载的条件，并可模块化生产，降低生产成本的动压轴承。

为达上述目的，本发明提供一种高润滑效能的轴承组件，其包含有一壳体及多个设置于该壳体内的组合件，多个该组合件组合于该壳体内并形成一轴孔以容置一芯轴，多个该组合件各具有一储油壁、一润滑壁以及两个连接壁，该储油壁设置于该组合件相邻该壳体的一面，且该储油壁与该壳体之间具有一储存一润滑介质的储油空间。该润滑壁相对该储油壁而设置于相邻该芯轴的一面，且该润滑壁具有一动压沟槽以及一连通槽，多个该组合件的连通槽相互连通，且该动压沟槽与该连通槽相连通。而该两个连接壁分别设置于该储油壁与该润滑壁的两端而连接该储油壁与该润滑壁，该两个连接壁的至少一连接壁具有一流道，该流道连通该润滑壁及该储油壁，该储油空间通过该流道连通该动压沟槽。

需先说明的是，上述的润滑介质泛指任何能使旋转轴芯与轴承的轴孔之间发挥优质润滑效果的物质，包括但不局限于：黏稠性较低的润滑油(oil)及黏稠性较高的润滑剂(lubricants)，例如润滑脂(grease)与含有固态润滑粒子的润滑剂等，而本专利特别是使用润滑油与润滑脂混合的润滑介质，而可获得较佳的润滑效果。

由上述说明可知，相较于已知技术，本发明具有下列特点：

一、利用多个该组合件组合于该壳体，且以该流道作为该润滑介质于该储油壁及该润滑壁的快速流动通道，达到在轴芯与轴孔间持续建立均匀稳定的润滑接口，以发挥优质的磨润功效，从而大幅延伸及优化轴承的运作极限与寿命。

二、该润滑壁的动压沟槽外露于该组合件的外表面，因而可一并模块化设计与制造，而具有制造快速、制程简单以及低成本的优点。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的立体结构示意图。

图2为本发明一优选实施例的立体分解示意图。

图3为本发明一优选实施例的剖面结构示意图。

图4为本发明一优选实施例的多通道剖面结构示意图。

图5为本发明一优选实施例的多沟槽剖面结构示意图。

图6为本发明一优选实施例的流道剖面示意图。

图7为本发明另一优选实施例的流道剖面示意图。

图8为本发明一优选实施例的储油结构示意图。

图9为本发明另一优选实施例的储油结构示意图。

图10为本发明第二实施例的立体结构示意图。

图11为本发明第三实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合图式说明如下：

请参阅图1、图2及图3所示，图1为本发明一优选实施例的立体结构示意图，图2为本发明一优选实施例的立体分解示意图，而图3为本发明一优选实施例的剖面结构示意图，且其为图1中A-A的剖面示意图。如图所示：本发明为一种侧向流道的动压轴承，其包含有一壳体10及多个设置于该壳体10内的组合件20，多个该组合件20为弧形结构，于本实施例中，该组合件20具有四个，且组合于该壳体10内形成一轴孔以容置一芯轴(未图示)。本发明并不限于弧形所组成的环形结构，也可为球状结构以适用于球型轴承。该组合件20的数目可随设计需求而变化，本发明并不局限组合件20的组成个数，多个该组合件20各具有一储油壁21、一润滑壁22以及两个连接壁23。而该组合件20为多孔或致密材质所构成。

该储油壁21设置于该组合件20相邻该壳体10的一面，且该储油壁21与该壳体10之间具有一储存一润滑介质的储油空间40，其中，该储油壁21具有一凹槽结构211，因而与该壳体10相接时，形成该储油空间40。该润滑壁22相对该储油壁21而设置于相邻该芯轴的一面，且该润滑壁22具有一动压沟槽221以及一连通槽222，多个该组合件20的连通槽222相互连通，且该动压沟槽221与该连通槽222相连通，该动压沟槽221的形状可为三角形、长方形、斜翼形、弧形或其组合所形成的形状，于本实施例中，其以斜翼形作为举例，而该连通槽222连通于该斜翼形动压沟槽221的中心，于本实施例中，每一个组合件20各具有两个平行排列的动压沟槽221，而该连通槽222连通两个动压沟槽221的中心位置并与相邻组合件20的连通槽222相连接而形成一大型的连通沟槽。而该两个连接壁23分别设置于该储油壁21与该润滑壁22的两端而连接该储油壁21与该润滑壁22，该两个连接壁23的至少一连接壁23具有一流道231，该流道231连通该润滑壁22及该储油壁21，该储油空间40通过该流道231连通该连通槽222，进而连通该动压沟槽221。而于组装轴芯并启动旋转后，分别位于该润滑壁22及该储油壁21的该润滑介质会因为轴芯的高速旋转而有离心力以及内部压力的变化，进而产生推拉效应，让该润滑介质往返流动于该储油壁21及该润滑壁22，换句话说，该轴芯会于该润滑壁22滚动挤压并汇聚经过该流道231所供应的润滑介质形成支撑轴芯的动压，再将部分该润滑介质经由另一流道231回流至该储油壁21的储油空间40内，藉此强化汇聚润滑介质的功能，形成循环式的动压润滑系统，因而达到保护轴芯及轴承以及减少摩擦力的目的。需另外说明的是，该流道231会随着该组合件20的厚度以及凹槽结构211的大小而变化，若该流道231的长度过长，则该润滑介质不易流动于该储油壁21及该润滑壁22之间，而若适当控制该流道231的长度，则可使得该储油空间40变大；或是增大该流道231的截面积，如此将可使润滑介质的流通性大幅提高，因而可增加轴承的寿命。而优选地，该流道231符合-2≤logD≤0.5×log(2×Sd×H/N)的规范，其中N为该流道231的总数，D是以毫米为单位的该流道231等值水力直径，Sd是以毫米为单位的该轴芯直径，H是以毫米为单位的该轴孔长度。

请配合参阅图4所示，其为本发明另一优选实施例的多通道剖面结构示意图，该流道231及该连通槽222可设计为多个，且多个该流道231的口径可配合该润滑介质的黏稠性作适当调整，以让动压轴承发挥最佳效能，一般来说，只要其中一个连接壁23具有该流道231，于组合后，便可发挥流道231的疏通功能，而让该润滑介质流通于该储油壁21及该润滑壁22之间，而于本实施例中，为加强流道231的流通功能，该两个连接壁23上各设置有三个流道231，而该润滑壁22也具有三个连通槽222，也可如前例所述，只单用中间一个连通槽222即可。除此之外，该动压沟槽221的数量也可随着该连通槽222的数量而进行配合增加，请配合参阅图5所示，该连通槽222具有三个且分别平行设置于该润滑壁22，而该动压沟槽221分别配合每一个连通槽222设置，且于本实施例中，其以交错的方式设置。

另需说明的是，上述的润滑介质泛指任何能使旋转轴芯与轴承的轴孔之间发挥优质润滑效果的物质，包括但不局限于：黏稠性较低的润滑油(oil)及黏稠性较高的润滑剂(lubricants)，例如润滑脂(grease)与含有固态润滑粒子的润滑剂等，而于本实施例中，其为该润滑油与润滑脂的混合，润滑油可于轴芯旋转初期先行产生润滑效果，而于轴芯旋转后产生热量而软化润滑脂因而通过该流道231流通于该润滑壁22于该储油壁21后，产生更强力的动压润滑效果。除此之外，本发明的组合件20可由预先含浸润滑油的多孔隙材质制成，同时也由所述含油的多孔隙材质通过毛细力驱动供应润滑油，从而形成更优质的润滑界面，进一步强化磨润功效。而配合轴芯的长度，本发明由多个组合件20组合为轴承后，也可以上下叠置的方式而与该轴芯配合使用，且设置于同一个壳体10内以共享润滑介质，藉此达到更稳定的动压轴承效果。

再请配合参阅图6及图7所示，其为图1中B-B的剖面方向示意图。位于两个相互连接的连接壁23的多个流道231可以对称性排列，或者以交错性排列。另外，该储油空间40可以有不同的实施方式，请配合参阅图8所示，本发明还具有一间隔件30，其设置于该组合件20与该壳体10之间，藉此，该间隔件30、该组合件20及该壳体10之间形成该储油空间40。除此之外，请配合参阅图9所示，该壳体10具有一油通凹槽12，并与该储油壁21形成该储油空间40。

为了更进一步地避免多个该组合件20的滑移，请配合参阅图10所示，本发明的该壳体10上还可具有一定位部11，而多个该组合件20具有一对应该定位部11的固定部24，于本实施例中，该定位部11为一设置于该壳体10内表面的凸块柱体，而该固定部24为一对应该凸块柱体的凹槽，该定位部11设置于该储油壁21表面而与该固定部24连接，因而可达到精准对位的能力。再者，请配合参阅图11所示，多个该组合件20各具有分设于该两连接壁23上的一组合凸块25以及一组合凹槽26，多个该组合件20之间通过该组合凸块25以及该组合凹槽26的相互结合，而可更加稳固的彼此连接，以承受高速轴承的运转时产生的振动，避免多个该组合件20之间因振动而松散的问题。

综上所述，本发明的多个该组合件20组合于该壳体10，利用该流道231作为该润滑介质于该储油壁21及该润滑壁22的快速流动通道，达到在轴芯与润滑壁22间建立均匀稳定的润滑接口，以发挥优质的磨润功效，从而大幅延伸及优化轴承的运作极限与寿命。此外，该润滑介质为润滑油与润滑脂的混合，分别于旋转初期与中后期发挥其功效，稳定动压界面。更重要的是，本发明的该组合件20是设计为弧形结构，位于该润滑壁22的动压沟槽221及连通槽222外露于该组合件20的外表面，因而可于开模制造组合件20时一并加入设计开模，于动压沟槽221的设计样式复杂的形态时，特别具有制造快速、制程简单以及低成本的优点。因此本发明极具进步性及符合申请发明专利的要件，依法提出申请。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述仅为本发明的一优选实施例而已，当不能限定本发明实施的权利要求的范围。即凡依本发明权利要求范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的权利要求涵盖范围内。

Claims (13)

1.一种高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述高润滑效能的轴承组件包含有一壳体和多个设置于所述壳体内的组合件，多个所述组合件组合于所述壳体内并形成一轴孔以容置一芯轴，

多个所述组合件各具有：

一相邻所述壳体设置的储油壁，所述储油壁与所述壳体之间具有至少一储存一润滑介质的储油空间；

一相邻所述芯轴的润滑壁，其相对所述储油壁的位置，所述润滑壁具有至少一动压沟槽以及至少一连通槽，多个所述组合件的连通槽相互连通，且所述动压沟槽与所述连通槽相连通；

两个连接壁，其分别设置于所述储油壁与所述润滑壁的两端而连接所述储油壁与所述润滑壁，所述两个连接壁的至少一连接壁具有至少一流道，所述流道连通所述润滑壁及所述储油壁，所述储油空间通过所述流道连通所述连通槽及所述动压沟槽。

2.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述流道为多个，而所述连通槽配合所述流道而具有多个。

3.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述流道为多个，并分别设置于所述两个连接壁上，而所述连通槽配合所述流道而具有多个。

4.根据权利要求3所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，两个相互连接的连接壁上的多个所述流道以交错位置排列。

5.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述润滑壁具有多个动压沟槽，所述连通槽与多个所述动压沟槽连接而相互连通。

6.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述储油壁具有一凹槽结构而形成所述储油空间。

7.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述高润滑效能的轴承组件还具有一间隔件，所述间隔件设置于所述组合件与所述壳体之间，且所述间隔件、所述组合件及所述壳体之间形成所述储油空间。

8.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述壳体具有一油通凹槽，所述油通凹槽与所述组合件的储油壁形成所述储油空间。

9.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述壳体具有多个定位部，而多个所述组合件各具有一对应多个所述定位部的固定部，所述定位部设置于所述储油壁表面而与所述固定部连接。

10.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述润滑介质为润滑油、润滑脂或润滑油与润滑脂混合的润滑剂。

11.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述动压沟槽的形状选自于三角形、长方形、斜翼形、弧形及其组合所组成的群组。

12.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述流道符合-2≤logD≤0.5×log(2×Sd×H/N)的规范，其中N为所述流道的总数，D是以毫米为单位的所述流道等值水力直径，Sd是以毫米为单位的所述轴芯直径，H是以毫米为单位的所述轴孔长度。

13.根据权利要求1所述的高润滑效能的轴承组件，其特征在于，所述组合件为一弧形结构，并于所述壳体内组合而为一环形结构。

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