TW201716699A - 滑動軸承組件 - Google Patents

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Abstract

滑動軸承組件係由內、外二單元件沿軸向套合組成，其中該內單元件具有較小的一內管並以其通孔作為穿設軸芯的一軸孔，該外單元件具有較大的一外管且與該內管等長，該內管的一端設有沿徑向外延的一法蘭，其外壁面的形狀與尺寸和該外管一端的內壁面相匹配以便相互緊配，該外管的另一端設有沿徑向內延的一環盤，其中心孔的形狀與尺寸和該內管另一端的外壁面相匹配以便相互緊配，從而形成的該滑動軸承組件具有儲放潤滑介質的一儲存室。

Description

滑動軸承組件
本發明提供一種滑動軸承組件，尤指經由模組化設計的二構件沿軸向套合組成具有強固整體結構、簡化量產製程、大幅降低成本、具有儲放大量潤滑介質並適應嚴酷操作環境下強力支撐旋轉軸芯的滑動軸承組件。
現有滑動軸承在高溫、低溫、高負載、高轉速、高振動等嚴苛運轉環境下，通常經過短時間的運作即可能因潤滑介質(lubricating media)的逐漸消耗殆盡，導致軸芯直接與軸孔壁面發生高頻率的敲擊與碰撞，因而造成過度的磨耗與發熱，終將導致該軸承出現噪音、刮軸、擴孔、卡軸、功耗增加等異常現象而加速損毀，是現有滑動軸承所急需解決的技術問題。
要長期在軸承的軸孔與旋轉的軸芯間形成足以承載軸芯高負載的磨潤界面(tribology interface)以持續在上述嚴苛運轉環境下順暢運作，除必需使軸承富含足夠的潤滑介質以持續發揮潤滑效果，還必需具備簡化製程的量產性、整體架構的強固性，及使用多元潤滑介質的彈性；上述潤滑介質泛指任何能使軸芯與軸孔之間發揮優質潤滑效果的物質，包括但不侷限於：黏稠性較低的潤滑油(oil)及黏稠性較高的潤滑劑(lubricants)，例如潤滑脂(grease)與含有固態潤滑粒子的潤滑劑等。
TW530895提出一種由一外套管的內璧面緊配於一管體的外璧面形成的自潤軸承，該管體的內璧面作為穿設一風扇軸芯的一軸孔，該自潤軸承中的貯油槽是分別由該外套管的內璧面與該管體的外璧面對應凹設的腔槽合圍形成，並在沿軸向的緊配面設有一連通該貯油槽的注油孔以補充潤滑油，又設有連通該貯油槽與該軸孔的至少一通孔；惟上述軸承的該貯油槽加工難度高，不適合大量生產。
US2006/0171618 A1提出一種由套設於軸芯的中空組合件形 成的自潤軸承，該組合件由外觀呈T字形的二階梯狀圓柱體的小徑端對接，以形成一外周面呈內凹的組合件，並以一中空圓筒外殼套設於該組合件以形成儲放潤滑油的一儲存室，通過形成該儲存室的對接面之間的間隙(gap)將潤滑油滲流至軸孔；惟上述軸承必需依靠套設一外殼才能形成該儲存室，又由該二階梯狀圓柱體對接形成有間隙的軸孔，易在組裝與精整時產生同心度錯位與變形而增加軸芯的摩擦阻力。
US2002/0146183 A1提出一種分別由內凹的一外套筒與由外部中央凸起使呈內凹的另一外套筒沿軸向套設在一內管外所形成的第一軸承與第二軸承，該二軸承均以該內管的通孔作為穿設一旋轉軸芯的軸孔，並分別以該二種型式的外套筒兩端的內壁面與該內管兩端的外壁面緊配，分別形成外套筒與內管間的儲油槽；惟上述軸承的該儲油槽加工難度高不適合量產，且該第一軸承形成有接縫的軸孔，易在組裝與精整時產生同心度偏差錯位與接縫變形而增加軸芯的摩擦阻力，第二軸承則因外部中央凸起的外套筒導致難以穩定裝入馬達兩端的腔室。
設有儲油槽的現有滑動軸承，除上述製造技術難度高不適合大量生產，且形成有接縫的軸孔易在組裝與精整時產生同心度偏差錯位與接縫變形而增加軸芯的摩擦阻力外，對使用多元潤滑介質缺乏彈性，複雜的結構更使成本增加且不利於散熱；因此，將其應用於高溫、低溫、高轉速等嚴苛運轉條件下均有其侷限性，而在高負載、高振動、低噪音要求條件下，整體結構強度更顯重要。
為克服上述習知技術的缺失，乃提出一種滑動軸承組件，係由內、外二單元件沿軸向套合組成，其中由多孔隙材質製成的該內單元件具有較小的一內管並以其通孔作為穿設軸芯的一軸孔，該外單元件具有較大的一外管且與該內管等長，該內管的一端設有沿徑向外延的一法蘭，其外壁面的形狀與尺寸和該外管一端的內壁面相匹配以便相互緊配，該外管的另一端設有沿徑向內延的一環盤，其中心孔的形狀與尺寸和該內管另一端的外壁面相匹配以便相互緊配，從而形成的該滑動軸承組件具有儲放潤滑介質的一儲存室。
本發明至少具有下列優點：提供一種具有內單元件與外單元件的滑動軸承組件，達到精簡構件數量、簡化量產製程及降低成本的功效。
提供一種具有儲放大量潤滑介質的滑動軸承組件，達到大幅延伸與優化該組件的運作極限與使用壽命的功效。
提供一種具有僅由二構件組成無接縫軸孔的滑動軸承組件，達到排除組裝與精整時發生同心度偏差問題的功效。
提供一種具有僅由二構件組成強固整體結構的滑動軸承組件，達到增強負載能力與抗振能力的功效。
提供一種具有微型化結構的滑動軸承組件，達到直接裝入微型馬達應用與增強導熱性能的功效。
提供一種具有由管孔形成軸孔的滑動軸承組件，達到不必沿軸向增加構件數目僅調整構件長度即可調變軸向負載長度的功效。
提供一種具有模組化構件的滑動軸承組件，達到以模具一次成形實現快速生產與易於控制品質的功效。
提供一種具有沿軸向凹設在軸孔壁面至少一溝槽的滑動軸承組件，達到收容潤滑介質與磨潤殘屑的功效。
提供一種具有儲放多元潤滑介質的滑動軸承組件，達到因應各種不同磨潤條件下滿足多元產業需求的功效。
提供一種具有由多孔隙材質製成的內單元件與由緻密或多孔隙材質製成的外單元件組成的滑動軸承組件，達到因應不同材質需求的功效。
10‧‧‧內單元件
11‧‧‧法蘭
12‧‧‧凹槽
13‧‧‧內管
15‧‧‧內管外凹座
18‧‧‧軸孔
19‧‧‧溝槽
20‧‧‧外單元件
21‧‧‧環盤
22‧‧‧凸肋
23‧‧‧外管
25‧‧‧外管內凹座
28‧‧‧中心孔
32‧‧‧儲存室
圖1 係本發明滑動軸承組件實施例的組裝立體圖。
圖2 係本發明滑動軸承組件實施例的分解立體圖。
圖3 係本發明滑動軸承組件實施例的組裝剖面圖。
以下請參照圖1至圖3，對滑動軸承組件予以進一步說明。
如圖1至圖3所示，係分別為滑動軸承組件實施例的組裝立體圖、分解立體圖及組裝剖面圖；該滑動軸承組件為一中空柱體，該組件由一較小管徑的內單元件10與一較大管徑的外單元件20沿軸向兩端相互緊配套合組成，其中該內單元件10具有一內管13，該內管13的圓形通孔作為穿設軸芯的一軸孔18，並在該內管10的一端外壁面設有沿徑向外延的一法蘭11，所述內單元件10由多孔隙材質製成，該外單元件20具有內徑大於該內管10外徑且與該內管13等長的一外管23，該法蘭11的外壁面形狀與尺寸和該外管23一端的內壁面相匹配以便相互緊配套合，該外管23另一端的內壁面設有沿徑向內延的一環盤21，該環盤21的中心孔28內壁面形狀與尺寸和該內管13另一端的外壁面相匹配以便相互緊配套合，從而形成的滑動軸承組件具有儲放潤滑介質的一環狀儲存室32，該儲存室32由該內管13的外壁面和該外管23、該法蘭11及該環盤21的內壁面合圍形成，所述外單元件20由多孔隙材質或緻密材質製成；所述潤滑介質泛指潤滑油或較潤滑油的黏稠性為高的潤滑脂與含固態潤滑粒子的潤滑劑等。
本實施例在該內單元件10的該法蘭11外壁面設有四對稱凹槽12，以與該外單元件20的該外管23自由端至該環盤21間的內壁面對應設置沿軸向延伸的四對稱凸肋22相互卡合，達到增加滑動軸承組件的結構強度並強化負載能力與抗振能力的功效；在實際應用中，該凹槽12與該凸肋22的位置、數量、大小及形狀顯然不必受限於圖1與圖2所示而能達到上述相同的功效；同理，上述設置在該法蘭11外壁面的凹槽12亦可以改設為凸肋22，以與對應改設置在該外管23自由端至該環盤21間的內壁面沿軸向延伸的凹槽12相互卡合，亦能達到上述相同的功效，非因所舉實施例即侷限本發明的專利範圍。
本實施例在該內單元件10中的該內管13自由端的外壁面還對應環設一與該環盤21同厚度的內管外凹座15，並在該外單元件20中的該外管23自由端的內壁面對應環設一與該法蘭11同厚度的外管內凹座25；組裝時，如前所述當該法蘭11的外壁面和該外管23自由端的內壁面及該環盤21的中心孔28內壁面和該內管13自由端的外壁面同時套合時，該法蘭11的外緣即可抵靠卡合並緊配於該外管內凹座25上，同時該環盤21的中心孔28內緣即 可抵靠卡合並緊配於該內管外凹座15上，從而由該內單元件10與該外單元件20經由上述組裝形成的該滑動軸承組件具有更精準的定位與強固的結構。
本實施例滑動軸承組件的該軸孔18是由與該組件具有相同軸向長度的該內管13通孔所形成，因此僅由調整該組件的長度即可達到調變軸向負載長度的功效，而不必如具有儲存室的現有滑動軸承組件需透過沿軸向增加構件數目才可能達到調變軸向負載長度的功效；且由於所述滑動軸承組件具有無接縫的該軸孔18，因此可排除具有接縫軸孔的現有滑動軸承組件易在組裝與精整時，發生同心度偏差錯位與接縫變形而增加與旋轉軸芯間的摩擦阻力問題。
本實施例滑動軸承組件提供一種不需外套結構而是直接將該外單元件20的外壁面緊配裝入例如馬達外殼兩端中央的腔室內，除可精簡該組件的構件數量，尤其對應用在供微細軸芯使用的微型軸承而言，為克服微型馬達所能提供狹小腔室安裝空間的嚴格限制，構件數量的精簡除可提升微型滑動軸承組件的整體結構強度，更可降低導熱路徑的熱阻而強化磨潤界面的散熱性能，達到降低噪音並增強負載能力與抗振能力的功效。
本實施例滑動軸承組件在量產製程中是以精密衝壓模具進行組裝與精整以確保該內單元件10、該外單元件20及該組件尺寸的精準度與結構強度，並以模組化一次成形的構件達到簡化製程、降低成本及提升量產品質的功效。
本實施例依據儲放在該儲存室32中潤滑介質的黏稠性高低，分為兩種填充方式，並以多孔隙材質製成的滑動軸承組件為例作說明，其中，在該儲存室32內填充黏稠性較高潤滑介質的方式，包括先完成該內單元件10與該外單元件20的真空含浸潤滑油，再分別將該黏稠性較高的潤滑介質塗入該法蘭11與該內管13間及該環盤21與該外管23間，然後再將所述內單元件10與所述外單元件20沿軸向套合並使兩端相互緊配，即形成在該儲存室32內儲放黏稠性較高潤滑介質的該滑動軸承組件；另外，在該儲存室32內填充潤滑油的方式，包括先完成該內單元件10與該外單元件20的組裝以形成該滑動軸承組件後，再一次性地進行真空含浸潤滑油，即可使該滑動軸承組件的結構體與該儲存室32內充分含油；在實際應用中，顯然上述儲放 在該儲存室32中潤滑介質的兩種填充方式亦適用於由緻密材質製成的該外單元件20與由多孔隙材質製成的該內單元件10所組成的該滑動軸承組件；因此，本發明提供一種具有儲放多元潤滑介質的滑動軸承組件，以因應各種不同磨潤與材質條件下的多元產業應用需求。
本實施例滑動軸承組件在所述內單元件10中的該內管13與該法蘭11的外壁面形狀，及在所述外單元件20中的該外管23與該環盤21中該中心孔28的內壁面形狀，顯然不必受限於本實施例圖式中所示的圓形，只需限定該內管13自由端的外壁面與該環盤21中該中心孔28的內壁面及該外管23自由端的內壁面與該法蘭11的外壁面分別具有互相匹配的形狀與尺寸，即可達到相互緊配套合的目的，非因所舉實施例即侷限本發明的專利範圍。
當軸芯在所述滑動軸承組件的軸孔18中旋轉時，透過該組件的結構體內多孔隙材質的毛細力驅動在該多孔隙中含浸的潤滑油以降低軸孔18與軸芯間的摩擦力，並因磨潤生熱使該滑動軸承組件的該結構體與儲存室32內潤滑介質的黏稠性降低而增加流動性，進而促使儲存室32內的潤滑介質通過該內管13的所述多孔隙，充分供應至軸孔18與軸芯間，持續形成強力支撐旋轉軸芯的優質磨潤界面。
本實施例滑動軸承組件的該軸孔18壁面沿軸向還間隔凹設三條細長的溝槽19，其功能之一是將滲流至該軸孔18中多餘的潤滑介質透過軸芯的旋轉導入該溝槽19內，從而避免因軸芯旋轉產生的離心力而可能將該潤滑介質從該組件兩端甩出的風險，達到降低潤滑介質耗損並防制馬達內部遭受潤滑介質污染的功效；其功能之二是將長期磨潤可能產生的微細殘屑或氧化物透過軸芯的旋轉順勢導入該溝槽19內，從而避免因旋轉軸芯與該軸孔18間逐漸積存的該殘屑或氧化物而增加摩擦阻力與功耗並導致軸芯與該軸孔18壁面過度溫升與磨損的風險，達到提升操作性能並延長使用壽命的功效；在實際應用中，顯然只需在該軸孔18的壁面沿軸向凹設至少一細長的溝槽19，且該溝槽19的形狀與位置不必受限於本實施例的圖式所示，即可達到上述相同的功效，非因所舉實施例即侷限本發明的專利範圍。
由上述的實施方式已進一步清楚說明本發明滑動軸承組件 的技術特徵與達成的功效，包括：
(1)提供一種具有內單元件與外單元件的滑動軸承組件，達到精簡構件數量、簡化量產製程及降低成本的功效。
(2)提供一種具有儲放大量潤滑介質的滑動軸承組件，達到大幅延伸與優化該組件的運作極限與使用壽命的功效。
(3)提供一種具有僅由二構件組成無接縫軸孔的滑動軸承組件，達到排除組裝與精整時發生同心度偏差問題的功效。
(4)提供一種具有僅由二構件組成強固整體結構的滑動軸承組件，達到增強負載能力與抗振能力的功效。
(5)提供一種具有微型化結構的滑動軸承組件，達到直接裝入微型馬達應用與增強導熱性能的功效。
(6)提供一種具有由管孔形成軸孔的滑動軸承組件，達到不必沿軸向增加構件數目僅調整構件長度即可調變軸向負載長度的功效。
(7)提供一種具有模組化構件的滑動軸承組件，達到以模具一次成形實現快速生產與易於控制品質的功效。
(8)提供一種具有沿軸向凹設在軸孔壁面至少一溝槽的滑動軸承組件，達到收容潤滑介質與磨潤殘屑的功效。
(9)提供一種具有儲放多元潤滑介質的滑動軸承組件，達到因應各種不同磨潤條件下滿足多元產業需求的功效。
(10)提供一種具有由多孔隙材質製成的內單元件與由緻密或多孔隙材質製成的外單元件組成的滑動軸承組件，達到因應不同材質需求的功效。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為說明本發明技術特徵的較佳實施例，自不能以此限制本案的申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作的等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧內單元件
11‧‧‧法蘭
12‧‧‧凹槽
13‧‧‧內管
15‧‧‧內管外凹座
18‧‧‧軸孔
19‧‧‧溝槽
20‧‧‧外單元件
21‧‧‧環盤
22‧‧‧凸肋
23‧‧‧外管
25‧‧‧外管內凹座
28‧‧‧中心孔

Claims (10)

  1. 一種滑動軸承組件，係由內、外二單元件沿軸向套合組成，其中由多孔隙材質製成的該內單元件具有較小的一內管並以其通孔作為穿設軸芯的一軸孔，該外單元件具有較大的一外管且與該內管等長，該內管的一端設有沿徑向外延的一法蘭，其外壁面的形狀與尺寸和該外管一端的內壁面相匹配以便相互緊配，該外管的另一端設有沿徑向內延的一環盤，其中心孔的形狀與尺寸和該內管另一端的外壁面相匹配以便相互緊配，從而形成的該滑動軸承組件具有儲放潤滑介質的一儲存室。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的滑動軸承組件，其中該內單元件的該法蘭外壁面設有至少一凹槽，以與該外單元件的該外管自由端至該環盤間的內壁面對應設置沿軸向延伸的至少一凸肋相互卡合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的滑動軸承組件，其中該內單元件的該法蘭外壁面設有至少一凸肋，以與該外單元件的該外管自由端至該環盤間的內壁面對應設置沿軸向延伸的至少一凹槽相互卡合。
  4. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述的滑動軸承組件，其中該內單元件中的該內管自由端的外壁面對應環設一與該環盤同厚度的內管外凹座，以與該環盤的該中心孔內緣抵靠卡合並緊配，該外單元件中的該外管自由端的內壁面對應環設一與該法蘭同厚度的外管內凹座，以與該法蘭外緣抵靠卡合並緊配，使組裝形成的該滑動軸承組件具有更精準的定位與強固的結構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的滑動軸承組件，其中該軸孔的壁面沿軸向凹設至少一細長的溝槽。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的滑動軸承組件，其中該儲存室內儲放潤滑油。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的滑動軸承組件，其中該儲存室內儲放黏稠性較潤滑油高的潤滑介質。
  8. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述的滑動軸承組件，其中該外單元件由緻密材質製成。
  9. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述的滑動軸承組件，其中該外單元件由多孔隙材質製成。
  10. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項所述的滑動軸承組件，其中該儲存室由該內管的外壁面和該外管、該法蘭及該環盤的內壁面合圍形成。
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