CN106715937B - 由纤维复合材料构成的轴承支撑件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种轴承支撑件(1)，包括设置在所述轴承支撑件(1)中的至少一个滑动轴承(4)和/或至少一个滚动轴承(6、8)，其中，所述轴承支撑件(1)由纤维‑塑料复合材料(10)形成，并且包括滑动轴承(4)的一体形成的滑动表面(12)和/或用于滚动轴承(6；8)的滚动元件(18)的滚道(16)，其特征在于，所述纤维‑塑料复合材料(10)具有在滑动轴承的滑动表面和/或滚动轴承的滚道(16)的区域中空间定向的滑动纤维(14)嵌入其中的基质，以及还公开了一种用于制造这种轴承支撑件(1)的方法。

Description

由纤维复合材料构成的轴承支撑件
技术领域
本发明涉及一种轴承支撑件，其包括设置在轴承支撑件中的至少一个滑动轴承和/或至少一个滚动轴承，其中轴承支撑件由纤维增强塑料形成。
背景技术
从现有技术中已知轴承支撑件并且其通常用于在车辆的手动变速器中支撑变速器的轴和相关的换档连杆。此外，从现有技术中已知的是，由纤维增强塑料制造轴承支撑件，由此可以减小轴承支撑件的重量。然而，为了将换档连杆的滑动轴承形成在轴承支撑件上，通常将滑动轴承衬套集成到塑料中。这同样适用于引入用于滚动轴承的轴承环。然而，滑动轴承衬套或轴承环的这种集成是非常昂贵的，并且需要特殊的几何形状，例如底切，滑动轴承衬套或轴承环通过该底切被固定在轴承支撑件中的位置。
此外，从现有技术特别是DE102013004339中已知一种用于泵单元的注塑成型的轴承支撑件，其中滑动轴承的滑动表面与轴承支撑件的塑料一体地制成。在此尤其使用摩擦学上有效的塑料。然而，由于该塑料非常昂贵，因此在该文献中进一步提出，通过双组分注射成型制造轴承支撑件，其中仅在滑动表面的区域中使用摩擦学上有效的塑料。
然而，在该现有技术中不利的是，所提出的轴承支撑件在车辆结构中不可用，因为总体上注塑成型的轴承支撑件不足以稳定地支撑通过变速器输入轴和相关换档连杆的支撑而预期的力。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于车辆的轴承支承件，其中该轴承支撑件的滑动轴承和/或滚动轴承可以简单地制造并且可以支撑较大的力。
该目的通过根据权利要求1的轴承支撑件以及根据权利要求9的方法来实现。
根据本发明，提供了一种用于车辆的轴承支撑件，其包括设置在轴承支撑件中的至少一个滑动轴承和/或设置在轴承支撑件中的至少一个滚动轴承，其中轴承支撑件由塑料形成，并且包括滑动轴承的滑动表面，该滑动表面与轴承支撑件一体形成，和/或用于滚动轴承的滚动元件的滚道，该滚道与轴承支撑件一体形成。在此，本发明基于由纤维复合塑料制造轴承支撑件以及滑动表面和/或滚道的想法，其中纤维复合塑料具有基质，其中空间定向的滑动纤维嵌入在滑动表面和/或滚道的区域中。由于轴承支撑件本身构造为用于滑动轴承的滑动表面和/或用于滚动轴承的滚道，所以省去了昂贵的轴承衬套或轴承内圈的引入，结果是轴承支撑件可快速且简单地制造。特别优选的是，滑动纤维是PTFE纤维。除了低摩擦值之外，PTFE还具有的优点是，利用PTFE，可以提供待支撑元件或轴承元件本身的润滑。
空间定向的纤维又确保作用在滑动表面或滚道上的力能够以有针对性的方式消散到轴承支撑件，因为力沿着纤维的空间定向消散。如果完全可应用的话，在现有技术中已知的注塑成型的轴承支撑件中，纤维是无序的并且不能提供任何力支撑或力消散。另一个区别在于，在纤维-塑料复合材料中，空间定向的纤维构造得比注射成型塑料更长。这些较长的纤维还实现更好的稳定性和更好的力支撑和力消散。
此外，有利的是，空间定向的纤维以半成品纤维的形式嵌入，例如作为织造织物和/或作为针织织物和/或作为稀松布和/或作为优选管状网。因此，可以精确、快速且简单地形成轴承支撑件的形状。
为了向滑动轴承或用于滚动轴承的滚道提供特别平滑的滑动表面，嵌入在塑料中的滑动纤维设置在滑动轴承的第一滑动表面和/或滚动轴承的滚道的区域中。这里特别优选的是PTFE纤维，因为它们具有良好的滑动性能并且可以同时提供滑动轴承或滚动轴承的润滑。这些纤维在制造过程中同时在滑动轴承的滑动表面和/或滚动元件的滚道的位置处被引入，使得可以省略滑动表面或滚道的附加组装过程。此外，玻璃纤维可以构造为半成品纤维的形式，其被基质塑料包围。
根据另一有利的示例性实施例，纤维-塑料复合物具有作为基质的热固性塑料和/或弹性体和/或热塑性塑料。该塑料被构造为基质，将半成品纤维形式的空间定向的纤维嵌入其中，例如作为织造织物和/或针织织物和/或作为稀松布和/或作为优选管状网。这里，半成品纤维可以构造为预成形的形状，例如作为滑动轴承的衬套。
根据另一有利的示例性实施例，空间定向的增强纤维可以是玻璃纤维和/或碳纤维和/或陶瓷纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或硼纤维和/或玄武岩纤维和/或钢纤维和/或天然纤维和/或聚六亚甲基己二酸酰胺纤维和/或由高度结晶的高度拉伸的超高分子量聚乙烯制成的高强度纤维。特别是利用本发明的设计，可以实现高效率，结果是即使在不同的操作条件(例如不同的高温和/或不同的振动)下也可以实现具有高拉伸强度和低质量的轴承支撑件。此外，可以实现由轴承相对于轴承支撑件的边缘区域支撑的轴承的接收区域的尺寸精确的布置，其中可以同时实现成本有效的设计。
特别优选的是其中轴承支撑件由碳纤维增强塑料形成的示例性实施例，其中碳纤维特别是多层的碳纤维嵌入由热固性材料特别是环氧树脂制成的塑料基质中。因此可以实现具有低质量和成本有效形成的特别高的拉伸强度。在滑动轴承的滑动表面和/或滚动轴承的滚道的区域中，纤维配置为滑动纤维，特别是作为PTFE纤维，从而可以提供滑动支承表面或滚道，除了优异的滑动性能之外还可以提供滑动轴承或滚动轴承的自润滑。
本发明的另一方面涉及一种用于制造轴承支撑件的方法，其中根据本发明，在提供用于由塑料制成的轴承支撑件的基质中，其中纤维被嵌入用于加强，用于滑动轴承的滑动表面和/或用于滚动轴承的滚动元件的滚道由纤维增强塑料形成。这里，在滑动轴承和/或滚动轴承的区域中，空间定向的滑动纤维特别是PTFE纤维嵌入塑料中，而在其余区域中，基本上空间定向的增强纤维特别是玻璃纤维和/或碳纤维和/或陶瓷纤维嵌入塑料中。
在说明书、附图和权利要求书中定义了其它优点和有利实施例。
附图说明
在下文中，将参考附图中所示的示例性实施例更详细地描述本发明。这里，示例性实施例具有纯粹示例性的性质，并且不旨在确定本申请的范围。该范围仅由待批权利要求限定。
图1示出了根据本发明的轴承支撑件的优选设计的示意性俯视图；
图2示出了沿图1的轴承支撑件的线B-B的示意性剖视图；以及
图3示出了穿过图1的轴承支撑件的示意性空间视图，其中截面沿着线B-B。
具体实施方式
在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。
图1至图3示出了通常用于机动车辆的手动变速器的本发明轴承支撑件1的不同视图。这里，图1示出了轴承支撑件1的示意性俯视图。轴承支撑件1包括轴承支撑板2，其中形成有用于引导换挡连杆(未示出)的滑动轴承4。此外，在轴承支撑件1中设有滚动轴承组件6、8，这些滚动轴承组件6、8用于支撑传动轴。
如图2和3的剖视图中示意性地示出，轴承支撑件1本身由具有空间定向纤维的纤维-塑料复合材料10制成。在纤维-塑料复合材料中，例如半成品纤维的空间定向纤维，例如织造织物、针织织物、稀松布、网、绒毛或垫子通常嵌入塑料基质中，所述塑料基质例如形成用于热固性塑料、弹性体和/或热塑性塑料。这些增强纤维可以是例如玻璃纤维和/或碳纤维和/或陶瓷纤维，并且用于形成具有高拉伸强度但低质量的轴承支撑件1。从图2和图3的剖视图中还可以看出，滑动轴承4的滑动表面12由纤维-塑料复合材料10一体地即与轴承支撑件一体地制造，其中在滑动表面12的区域中，空间定向的滑动纤维14嵌入塑料基质中。滑动纤维14还可以以半成品纤维的形式构造，例如织造织物、针织织物、稀松布或网、或预制形状，例如衬套形状。类似地，用于滚动元件18的滚道16可以与轴承支撑件1一体地形成。
为了形成滑动表面12和/或滚道16，这里对于待支撑元件特别是待支撑的换档连杆或滚动元件18具有特别好的滑动性能，PTFE纤维嵌入在滑动轴承4和/或滚动元件6的区域中的基质塑料中，该PTFE纤维确保低摩擦支撑并同时润滑滑动轴承4或滚动轴承6。
这里，纤维复合材料10中的滑动纤维14在制造轴承支撑件2的过程中嵌入基质塑料中，与增强纤维相同。
可以省去用于形成滑动轴承4的滑动轴承衬套或滚珠套筒的嵌入或随后附接，从而可以节省成本和重量，并且可以总体上简化组装过程。由此也可以省略用于滚动轴承6的轴承环的附接。
然而，如果需要引入包括单独形成的轴承环20的滚动轴承8，则特别有利的是，在制造轴承座1的过程中将轴承环20直接引入到纤维增强塑料材料中。为此，特别优选的是，在轴承环20上形成底切，该底切在形成轴承支撑件1的纤维增强塑料基质的过程中可以干涉配合地附接轴承环。
总体上，在轴承座中一体形成滑动轴承表面和/或滚道，特别是在滑动轴承的区域中使用PTFE纤维，可以提供具有一体滑动轴承和/或一体滚动轴承的轴承支撑件，其中一体形成的滑动轴承或一体形成的滚动轴承确保待支撑元件的稳定支撑并同时实现其润滑。
附图标记列表
1 轴承支撑件
2 轴承支撑板
4 滑动轴承
6、8 滚动轴承
10 纤维增强塑料
12 滑动轴承表面
14 滑动纤维
16 滚道
18 滚动元件
20 轴承环

Claims (9)

1.一种轴承支撑件(1)，包括设置在所述轴承支撑件(1)中的至少一个滑动轴承(4)和/或至少一个滚动轴承(6、8)，其中，所述轴承支撑件由纤维-塑料复合材料(10)形成，并且包括滑动轴承(4)的一体形成的滑动表面(12)和/或用于滚动轴承(6；8)的滚动元件(18)的滚道(16)，其特征在于，所述纤维-塑料复合材料(10)具有在滑动轴承的滑动表面和/或滚动轴承的滚道(16)的区域中空间定向的滑动纤维(14)嵌入其中的基质,所述空间定向的纤维被预制为半成品纤维；
所述空间定向的滑动纤维以半成品纤维的形式作为管状网；
所述空间定向的滑动纤维确保作用在滑动表面或滚道上的力能够消散到所述轴承支撑件，所述力沿着滑动纤维的空间走向消散。
2.根据权利要求1所述的轴承支撑件(1)，其中，所述纤维-塑料复合材料(10)还包括嵌入所述基质中的空间取向的增强纤维。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的轴承支撑件，其中，所述纤维-塑料复合材料(10)具有作为基质的热固性塑料和/或弹性体和/或热塑性塑料。
4.根据权利要求1所述的轴承支撑件(1)，其中，嵌入所述基质中的滑动纤维是PTFE纤维。
5.根据权利要求2所述的轴承支撑件(1)，其中，嵌入所述基质中的增强纤维是玻璃纤维和/或碳纤维和/或陶瓷纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或硼纤维和/或玄武岩纤维和/或钢纤维和/或天然纤维和/或聚六亚甲基己二酸酰胺纤维和/或由高度结晶的高度拉伸的超高分子量聚乙烯制成的高强度纤维。
6.根据权利要求1所述的轴承支撑件，其中，所述轴承支撑件(1)由碳纤维增强的纤维-塑料复合材料(10)形成，其中，所述碳纤维以多层嵌入所述基质中，所述基质是环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的轴承支撑件，其中，所述滚动轴承(6；8)的至少一个滚道(16)由通过干涉配合设置在所述轴承支撑件上的轴承环(20)形成。
8.一种由具有其中嵌入纤维的基质塑料的纤维-塑料复合材料(10)制造轴承支撑件(1)的方法，其中，所述轴承支撑件(1)支撑至少一个滑动轴承(4)和/或至少一个滚动轴承(6；8)，其特征在于，在提供用于所述轴承支撑件(1)的基质的过程中，用于滑动轴承(4)的滑动表面(12)和/或用于滚动轴承(6；8)的滚道(16)由纤维-塑料复合材料(10)一体地形成，其中，在滑动轴承(4)的滑动表面(12)和/或滚动轴承(6；8)的滚道(16)的区域中空间定向的滑动纤维(14)和在轴承支撑件(1)的其余区域中空间定向的增强纤维嵌入所述基质中；
所述空间定向的滑动纤维确保作用在滑动表面或滚道上的力能够消散到所述轴承支撑件，所述力沿着滑动纤维的空间走向消散。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，PTFE纤维嵌入作为滑动纤维(14)和嵌入所述基质中的增强纤维是玻璃纤维和/或碳纤维和/或陶瓷纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或硼纤维和/或玄武岩纤维和/或钢纤维和/或天然纤维和/或聚六亚甲基己二酸酰胺纤维和/或由高度结晶的高度拉伸的超高分子量聚乙烯制成的高强度纤维。
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