CN106062391B - 衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种衬套(1)、尤其是滑动轴承衬套，该衬套由材料带(2)成形出，其中，材料带(2)的第一对接端部(6)具有凸起(3)，并且第二对接端部(8)具有与凸起(3)相互作用的凹部(4)，其中，凸起(3)的基侧(9)朝向第一对接端部(5)指向。应提供一种衬套(1)，该衬套在制造过程方面、尤其是在成形工艺期间以及在尺寸公差和长时间稳定性方面构造为有利的。这通过具有夹紧元件(3、4)的衬套(1)实现，其中，材料带(2)的对接端部(6、8)不仅在轴向方向(21)上而且沿着衬套(1)的圆周方向(19)也摩擦锁合/形锁合地固定。

Description

衬套
技术领域
本发明涉及一种具有圆柱形外周面的衬套、尤其是滑动轴承衬套，该衬套由材料带成形成，沿着圆周方向相邻地设有两个对接端部，其中，在第一对接端部上设有凸起，在第二对接端部上设有与凸起形锁合地嵌接的凹部。
背景技术
这种衬套很早就是公知的并且在各种不同的技术领域中使用。示例性的现有技术在文献DE 3511125 A1、DE 3316767 A1、US 1298100、EP 1248005 B1或WO 2007/087771 A1中提到。
衬套标准化地通过材料带的成形工艺、尤其是辊压成形或弯曲成形制成。在此，材料带的两个对接端部具有彼此对应的连接元件，这些连接元件在成形过程期间相切地彼此相向运动并且最终连接在一起。对接端部表示材料条的这样的侧面，在成形工艺之后在这些侧面之间形成对接接合。典型地，一个连接元件构造成具有侧凹部的插塞(Zapfen)的形式，而另一个连接元件构造成凹部的形式，所述插塞为了轴向和周向固定而嵌接到该凹部中。这些连接元件在成形开始时不精确互补。更确切地说，具有凹部的对接端部首先在凹部的一侧或两侧具有小的分支部，这些分支部在插塞和凹部彼此移动到插塞的侧凹部中时翻转，由此对接端部沿着圆周方向的形锁合的固定、所谓的“钳紧”。在翻转时发生材料变形。
此外，已知这样的连接元件，其中，插塞相比互补的凹部沿着衬套的圆周方向具有更大的延伸部，所述凹部又在衬套的轴向方向上比对应的插塞更宽地成型。这例如在US2283918中描述。在插塞和凹部被推到一起时，一旦该插塞撞击在凹部的与凹部开口相对置的边缘区域上，则插塞首先被压缩。如果各对接端部进一步相向运动，则被压缩的材料在轴向方向上转移到在插塞和凹部之间的中间空间中，由此也形成侧凹部。由此，也形成对接端部沿着衬套的圆周方向的形锁合的连接。
在所述的两种情况下，形锁合的连接、嵌紧在材料成形过程中形成。然而，基于材料成形的衬套制造的这些方法具有如下缺点：形锁合的精度在很大程度上与在拼合期间的材料流的相关。在实践中已被证明的是，不是在所有情况下都可以实现一个合适的形锁合，这在确定的情况下导致，连接元件松开并且因而整个衬套在轴承孔中屈服(nachgeben)。为了降低这种风险，需要对连接元件更严格的控制，这不仅增加衬套的次品而且也提高衬套的制造费用。
也由其它的技术领域已知类似的连接元件，这些连接元件在接合时进行材料成形工艺。这例如参见文献US 7,025,393 B2的或US 7,794,609 B2。
为了绕开所述的问题，针对具有小的尺寸公差的非常精确的应用，使用具有平滑的对接端部或者至少没有侧凹部的对接端部的衬套。这种类型的衬套例如由EP 0218274、DE 19837596 C1、DE 2818378 A1或US 4909638已知。在这些衬套中，连接元件设置成彼此精确互补的。这引起，这些连接元件即使在没有任何材料成形的情况也形锁合地相嵌接。然而，这种类型的连接件具有如下缺点，由于精确互补的连接元件，在成形期间必须保持非常严格的制造公差，以防止插塞或凹部的损坏和由此出现的衬套次品。另一个缺点在于，对接端部的形锁合的固定仅在衬套的轴向方向上实现并且不形成嵌紧。由此，沿着衬套的圆周方向不发生形锁合的固定。因此，衬套不能无间隙地被封闭，这在很大程度上使可能的随后的加工和在对应的轴承中的安装更困难。
由文献DE 4019055 C1已知另一种衬套，该衬套具有以彼此可楔入的凸起和凹槽形式的连接元件，其中，彼此可嵌接的楔面的楔角大于自锁角度。据此，将楔角故意选择成，使得确保衬套在径向上可向外弹回。与此相应地，所述衬套是这样的衬套，该衬套也不可以无间隙地封闭。
发明内容
在该背景下，本发明的任务在于，提供一种衬套，该衬套尽可能地克服了现有技术中的缺点。
该任务通过一种具有圆柱形外周面的滑动轴承衬套解决，该滑动轴承衬套由材料带成形成，使得沿着圆周方向相邻地设有两个对接端部，其中，在第一对接端部上设有凸起，在第二对接端部上设有与凸起形锁合地嵌接的凹部，其特征在于，当滑动轴承衬套处于独立状态时，所述凸起和凹部沿着圆周方向彼此插入并且摩擦锁合地彼此连接。
根据本发明，上述类型的衬套的特征在于，在衬套的材料带的对接端部上的凸起和凹部沿着圆周方向可彼此插入并且摩擦锁合地彼此连接。
因此，在材料带的对接端部上的的凸起和凹部也被理解为在术语夹紧元件之下。该摩擦锁合的连接提供如下优点：已成形的衬套设计成相对于外部的力作用明显更结实的并且因而克服沿着圆周方向的变形。这实现衬套的寿命的显著延长并且节省费用和节省材料。此外，通过摩擦锁合的连接，衬套沿着其圆周方向的无间隙的封闭是可能的，由此避免润滑剂或其它材料泄漏到衬套的支承件中并且因而避免衬套的松动和由此引起的故障。另一个优点提供了摩擦锁合的连接，使得衬套已经可以独立地在其最终形状中制成。这显著简化了到对应的衬套轴承中的安装。衬套在安装之前无须压缩，而是可以直接插入到轴承孔中。这一事实引起装配时间和成本的减少。
一个实施形式是有利的，在该实施形式中，在到外表面上的投影中观察，所述凸部沿着圆周方向观察从其与第一对接端部相邻的基侧朝向其自由端部在构造中逐渐变细，使得该凸起不构成侧凹部。凹部优选构造为与凸起互补。
凸起的基侧在下面也被称为凸起的“长的基侧”，凸起的对置的“短的底侧”形成自由端部。夹紧元件在其构造中既不具有分支部也不具有空腔，这些分支部
Figure GDA0001711093370000031
或空腔必须在成形期间通过对应的材料流弯曲或被填充。由此，按本发明的实施形式能实现材料带的对接端部沿着衬套的圆周方向的摩擦锁合的连接，而没有任何材料变形或材料流。因此，可以制成具有明显更小的尺寸公差的衬套。也有利的是，所述夹紧元件可以更容易地彼此插入并且此外更容易实现凸起在凹部内部的定心。
根据按本发明的衬套的一种有利的扩展方案，凸起具有两个在衬套的轴向方向上间隔开的腿侧，其中，第一腿侧与圆周方向围成5°至30°的角度α1，第二侧面与圆周方向围成0°至60°的角度α2。在一种特别有利的实施方案中，角度α1和α2的总和在10°至60°之间的范围内。这同样适用于所述凹部的相应互补的第一或第二腿侧和圆周方向之间的角度β1和β2。
根据本发明，角度α1和α2有利地大小相同。特别是在角度α1、β1和α2、β2在5°至30°的角度范围内时，在凸起和凹部的相应地彼此贴靠的腿侧的面之间的摩擦足以用于可靠的夹紧。此外，力分布由于角度对称是相同的，并且在变形期间凸起在凹部中的定心是特别可靠的。
按本发明的衬套的另一种有利的扩展方案具有梯形或不规则四边形的凸起。这种形状具有如下优点，一方面夹紧元件可以特别平稳地摩擦锁合和形锁合地彼此推到一起并且另一方面优化了摩擦锁合。
有利地，凸起沿着圆周方向具有在2至8mm之间的高度h3，其中，所述高度h3描述了从凸起的基侧到凸起的对置的短的底侧的最大距离。
有利地，凸起的长的底侧具有在2和6mm之间的长度L9。
对接端部的按发明的摩擦连接有利地能实现，由多孔烧结材料或拉制金属(Streckmetall)制成的材料带、尤其是具有浸渍的塑料滑动材料的材料带成形出衬套，并且衬套的各对接端部沿着圆周方向彼此固定。多孔的和脆性的材料、例如具有浸渍的塑料滑动层的拉制金属或金属烧结材料基于小的抗拉强度不太适用于通过连接元件的塑性变形在对接端部产生已知的连接。在一般情况下，具有由这些材料制成的侧凹部的连接很容易受到损坏，这甚至可能导致衬套的失效。在按本发明的衬套的情况下，在夹紧元件之间的力传递明显更均匀并且没有或几乎没有材料的塑性变形，由此，即使在敏感材料的情况下利用端部的有效的固定也能实现衬套的寿命的显著提高。
在另一种有利的实施形式中，按本发明的滑动轴承衬套在轴向端侧上具有至少一个止推盘。
如果止推盘通过材料带的成形直接在衬套上一体成型，则止推盘基于复位力增强地倾向于打开。因此，尤其是在这种衬套中在夹紧元件和材料带上出现高的力，尤其是由多孔烧结材料或具有浸渍塑料滑动材料的拉制金属制成的材料带基于其小的抗拉强度不能承受这些力。拉伸载荷导致在成形工艺期间或之后彼此形锁合地嵌接的连接元件的失效并且因而实际上导致衬套的打开。按本发明的滑动轴承衬套在各夹紧元件之间的摩擦锁合的连接方面引起显著的改善。在凸起和凹部之间的摩擦锁合的夹紧尤其是在所述的结构较弱的材料的情况下在沿着圆周方向的拉伸载荷时明显比形锁合明显更结实。
在滑动轴承衬套的另一种有利的实施形式中，凸起和凹部设置在衬套的轴向中央。
在没有止推盘的滑动轴承衬套的情况下，夹紧元件因此位于材料带的中央，从该材料带成形出衬套。在具有在一侧一体成型的止推盘的衬套的情况下，夹紧元件位于材料带的中央之外。并且在具有在两侧一体成型的止推盘的衬套的情况下，凸起和凹部优选又设置在成形的衬套的轴向中央。
这些实施形式由于对称原因是优选的。
附图说明
本发明的另外的特征和优点在下面借助于附图详细地进行说明。在附图中：
图1是具有梯形的楔夹紧部的成形的滑动轴承衬套的示意图；
图2是梯形的夹紧元件的放大的示意图；
图3是具有梯形的楔夹紧部和一体成型的止推盘的滑动轴承衬套的示意图；
图4是在一体成型出第二止推盘之前的、具有梯形的楔夹紧部和由材料带成形出的第一止推盘的滑动轴承衬套的示意图；
图5是在一体成型出第二止推盘之后的、根据图4的滑动轴承产套的示意图。
具体实施方式
在图1中示出按本发明的滑动轴承衬套的一种实施例，该滑动轴承衬套通过成形、尤其是通过辊压成形或弯曲成形由材料带2制成。衬套1具有梯形的夹紧元件，所述梯形的夹紧元件在材料带2的第一对接端部6上呈凸起3的形式并且在在材料带2的第二对接端部8上呈与凸起3相互作用的凹部4的形式。凸起3和凹部4这样成形，使得它们可彼此嵌接和可摩擦锁合地彼此连接。
图2为了说明按本发明的夹紧元件的几何形状示出根据图1的材料带2的对接端部6和8的放大图。为了清楚起见，各对接端部彼此间隔开地示出。凸起3具有两个底侧9和10。底侧9(在这里也称为基侧)是较长的底侧并且邻近于材料带2的第一对接端部6、更确切地说第一对接端部6的端侧。基侧9因此构成在凸起3侧的对接端部6的各边沿之间的假想连接线。较短的底侧10平行于基侧9设置在凸起的自由端部上。L9和L10表示凸起3的底侧9和10的长度。
凹部4与凸起互补地具有一个较长的基侧或者说底侧11和一个与所述基侧11对置的较短的底侧12。基侧11位于材料带2的第二对接端部8的平面中、更确切地说位于第二对接端部8的端侧的平面中。底侧12平行于基侧11沿着圆周方向19偏移到材料带2中地设置。L11和L12表示凹部4的底侧11和12的长度。
凸起3还具有两个在衬套1的轴向方向上间隔开的腿侧13、14，并且凹部具有两个相对应的腿侧15和16。
如果凸起3或凹部4的拐角17是倒圆的，这在图2中通过曲率半径R示出，则长度L9、L10、L11和L12通过延长的腿侧13、14、15和16与延长的底侧9、10、11和12的交点确定。
在到衬套1的外周面上的投影中观察，由此，两个夹紧元件3和4沿着圆周方向19从第一对接端部至第二对接端部逐渐变细(图1)。凸起3从其基侧9朝向其较短的底侧10逐渐变细。因此，凸起3不形成侧凹部。在同一方向上，凹部4从其较长的基侧11朝向其在材料带2内部的较短的底侧12逐渐变细。由此，适用于L9>L10并且L11>L12。
凸起3具有高度h3，该高度通过在基侧9和相对置的较短的底侧10之间的最大距离确定。该高度优选在2至8mm之间。基侧9的长度L9优选在2至6mm之间。相应地，凹部4具有优选相同的构造和基本相同大小的高度h4。
腿侧13、14与衬套1的圆周方向19围成角度α1和α2。与之互补地，凹部4的在衬套1的轴向方向21上间隔开的腿侧15和16与衬套1的圆周方向19围成角度β1和β2。凸起3的腿侧13和凹部4的腿侧15以及凸起3的腿侧14和凹部4的腿侧16在材料带2成形并且凸起3插入凹部4中之后分别相贴靠。角度α1和β1或者说α2和β2分别基本上互补。
特别地，角度α1在5°至30°之间，而角度α2在0°至60°之间。
凸起3的位于腿侧13、14和短的底侧10之间的拐角17可以尖锐地收尾亦或如上所述那样设有曲率半径R。半径R与凸起3的高度h3的比例R/h3优选在0至0.5之间的范围内。
凹部4设置成，使得由于所述成形凸起3和凹部4在衬套1的轴向方向21上形锁合地彼此嵌接并且沿着衬套1的圆周方向摩擦锁合地彼此嵌接。
在按本发明的衬套1的一种实施形式中，夹紧元件3、4彼此精确地互补。凸起3和凹部4的对应的腿侧对13、15和14、16、底侧对9、11和10、12以及角度对α1、β1和α2、β2在其位置和其大小上是相同的。
在图1中所示的滑动轴承衬套1的另一种实施形式中，凸起3和凹部4彼此并不精确地互补。即，在腿侧对13、15和/或14、16、和/或底侧对9、11和/或10、12、和/或角度对α1、β1和/或α2、β2中至少一项在构造上彼此不同，从而确保增强的夹紧作用。
优选地，其中至少一个角度对适用于α1<β1或α2<β2，并且底侧对10、12适用于L10>L12。可选地，其中至少一个角度对适用于α1>β1或α2>β2，并且底侧对9、11适用于L9>L11。替选地，在相同的角度α1＝β1且α2＝β2的情况下，凸起3的两个底侧9、10比凹部4的相应的底侧11、12选择得更长：L9>L11和L10>L12。差异当然是较小的并且优选仅是相应的尺寸的百分之几。在这个意义上，精确互补的和非精确互补的夹紧元件在这里被称为(基本上)“互补的”。
用于成形出衬套1的材料带2能够以已知的方式单层地构造或着由具有不同功能层的层复合体构成。特别地，该材料带可以具有承载的拉制金属层或钢背和多孔烧结金属层，其分别与浸渍塑料滑动层、例如以四氟乙烯基的浸渍塑料滑动层结合。
在图1和2中所示的按本发明的滑动轴承衬套1涉及这样的一种实施形式，在该实施形式中夹紧元件3和4设置在材料带的轴向中央。因此，在一方面腿侧13或14并且另一方面腿侧15或16到滑动轴承衬套1的相应地相邻的端侧30或31之间的平均距离a和b是大小相同的。如果滑动轴承衬套1不具有止推盘，则夹紧元件3和4就位于衬套1的轴向中央。
在图3中示出按本发明的具有止推盘22的滑动轴承衬套1'的示意图。该止推盘22优选通过对一件式的材料带2'的成形制成。该止推盘限定衬套1的端侧30。夹紧元件3和4又设置在衬套1的轴向中央，因此，距离a和b是大小相同的。由于止推盘22所需的材料带2材料，夹紧元件3和4并不设置在原始材料带2的中央。
图4示出了具有在一侧一体成形的止推盘22的另一种滑动轴承衬套1”。该图示出了衬套1”的一个中间状态，该衬套在完成安装到轴承座之后也应在对置的敞开的端侧31上通过成形设置一个止推盘。因此，与在图3中的实施形式相比，夹紧元件3和4在该状态中并不位于衬套1”的轴向中央，而是由于对称原因位于材料带2”的中央。夹紧元件到敞开的端侧31的距离比夹紧元件到具有止推盘22的端侧30的距离大。
在图5中示出在一体成形出第二止推盘23之后的在图4中所示的衬套1”。即，所述衬套在其安装形状(未示出轴承座)中示出。据此，夹紧元件3和4又设置在制成的衬套1”的轴向中央。
当然，在本发明的意义中，取代相应的一个夹紧元件，在每个对接边缘上也可以分别设置多个夹紧元件。这些夹紧元件可以同向地设置或者也可以交替地设置，即多个凸起和互补的凹部可以设置在相同的或者在对置的对接端部上。
附图标记列表
1、1'、1” 衬套
2、2'、2” 材料带
3 凸起
4 凹部
6 第一对接端部
8 第二对接端部
9 凸起的第一底侧/基侧
10 凸起的第二底侧
11 凹部的第一底侧/基侧
12 凹部的第二底侧
13 凸起的第一腿侧
14 凸起的第二腿侧
15 凹部的第一腿侧
16 凹部的第二腿侧
17 拐角
19 衬套的圆周方向
21 衬套的轴向方向
22 止推盘
23 止推盘
30 衬套的端侧
31 衬套的端侧
a 在凸起或凹部的腿侧和衬套的端侧之间的距离
b 在凸起或凹部的腿侧和衬套的端侧之间的距离
R 拐角的半径
h3 凸起的高度
h4 凹部的深度
L9 凸起的第一底侧的长度
L10 凸起的第二底侧的长度
L11 凹部的第一底侧的长度
L12 凹部的第二底侧的长度
α1、α2 在凸起的腿侧和衬套的圆周方向之间的角度
β1、β2 在凹部的腿侧和衬套的圆周方向之间的角度

Claims (10)

1.具有圆柱形外周面的滑动轴承衬套(1)，该滑动轴承衬套由材料带(2)成形成，使得沿着圆周方向相邻地设有两个对接端部(6、8)，其中，在第一对接端部(6)上设有凸起(3)，在第二对接端部(8)上设有与凸起(3)形锁合地嵌接的凹部(4)，其特征在于，所述材料带由多孔烧结材料或拉制金属制成并且滑动轴承衬套的两个对接端部沿着圆周方向彼此固定，使得当滑动轴承衬套处于独立状态时，所述凸起(3)和凹部(4)沿着圆周方向彼此插入并且所述凸起(3)和凹部(4)在衬套(1)的轴向方向(21)上形锁合地彼此连接并且沿着衬套(1)的圆周方向(19)摩擦锁合地彼此连接。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，在到外周面上的投影中观察，所述凸起(3)沿着圆周方向从其与第一对接端部(6)相邻的基侧(9)朝向其自由端部逐渐变细并且不形成侧凹部，而所述凹部(4)构造成互补的。
3.根据权利要求2所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述凸起(3)具有两个在轴向方向上间隔开的腿侧(13、14)，在到外周面上的投影中观察，其中第一腿侧(13)与圆周方向围成5°至30°的角度α1，而第二腿侧(14)与圆周方向围成0°至60°的角度α2。
4.根据权利要求3所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述角度α1和α2的总和为10°至60°。
5.根据权利要求3或4所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述角度α1和α2按照数值是大小相同的。
6.根据权利要求1至4之一所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述凸起(3)是梯形形状的或不规则四边形形状的。
7.根据权利要求1至4之一所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述凸起(3)沿着圆周方向的高度h3在2mm至8mm之间。
8.根据权利要求1至4之一所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述凸起(3)的基侧的长度L9在2mm至6mm之间。
9.根据权利要求1至4之一所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，至少在滑动轴承衬套(1)的一个轴向端侧(30、31)上设有止挡盘(22)。
10.根据权利要求1至4之一所述的滑动轴承衬套(1)，其特征在于，所述凸起(3)设置在滑动轴承衬套(1)的轴向中央。
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