TW202037823A

TW202037823A - 複合軸承及其製造與使用方法

Info

Publication number: TW202037823A
Application number: TW109108823A
Authority: TW
Inventors: 文森迪瑪提諾; 格雷戈里阿里; 布蘭登墨菲
Original assignee: 美商聖高拜塑膠製品公司
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-10-16
Also published as: US20200300298A1; MX2021011470A; JP2022524782A; JP2023134743A; KR20210125104A; CN113508241A; CA3132376A1; PT3942190T; WO2020197908A1; EP3942190A1; US11181148B2; BR112021018565A2; EP3942190B1; TWI764109B; EP3942190A4

Abstract

本發明提供一種組件，其包括內構件；外構件；以及軸承，該軸承包括軸承側壁，該軸承側壁包括平坦部分、第一凸軸向端和第二凸軸向端，其中該內構件或該外構件中的至少一者經調適以相對於該軸承軸向移動，且其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者經調適以在該內構件或該外構件中的至少一者之該軸向移動期間在該軸承側壁上引發 (induce) 膜之形成。

Description

複合軸承及其製造與使用方法

本揭露關於軸承組件及其製造與使用方法。藉由非限制實例，該組件可用於供載具懸吊組件之用的軸承。

由複合材料製成的軸承包括基材和低摩擦層覆蓋是眾所周知的。這樣的軸承可例如用於懸吊組件。懸吊組件可用於將載具元件相對於另一載具元件連接並且提供緩衝或阻尼以控制元件的運動。懸吊組件可用於諸如自行車、摩托車、ATV、汽車、卡車、SUV、飛行器、船艇之載具，或用於其他載具。通常，懸吊系統可允許一個元件移動經過另一元件，諸如在內元件 (例如軸) 移動到外元件 (例如殼罩) 之間，並且在二個元件之間具有軸承。但是，當前的軸承設計可能會導致非所欲的特性，諸如載具懸吊元件內之振動、滯滑 (stick-slip) 和摩擦，這可能會導致非所欲的懸吊特性，諸如懸吊下垂 (suspension sag)、不適當的顛簸吸收 (bump absorption)、或懸吊組件元件元件內的未對準 (misalignment)。因此，需要經改善之軸承，特別是適合於懸吊組件者。

以下說明結合圖式，用以輔助理解本文所揭露的教示。以下討論將著重於特定實施方式和實施例。其焦點係用於輔助描述實施例，並且不應將其解釋為對本申請中揭露教示的範圍或適用性的限制。然而，其他實施例可基於本申請揭露之教式使用之。

用語「包含/包括」(comprises/comprising/includes/including)、「具有」(has/having) 或任何彼等之其他變體，係意欲涵蓋非排除性含括 (non-exclusive inclusion)。例如，包含一系列特徵之方法、物件或設備不一定僅限於該些特徵，而是可包括未明確列出或此方法、物件或設備固有的其他特徵。進一步地，除非有相反的明確提及，否則「或」(or) 係指包含性的或 (inclusive-or) 而非互斥性的或 (exclusive-or)。例如，條件 A 或 B 滿足下列任一者：A 為真 (或存在) 且 B 為假 (或不存在)、A 為假 (或不存在) 且 B 為真 (或存在)、以及 A 和 B 均為真 (或存在)。

又，「一」(a/an) 的使用係經利用來描述本文中所述之元件和元件。這僅係為方便起見且為給出本發明範圍的一般含義。除非係明確意指其他意涵，否則此描述應該被理解為包括一者、至少一者，或單數也包括複數，或反之亦然。例如，當本文中所述者係單一實施例時，可使用多於一個實施例來替代單一實施例。類似地，若本文中所述者係多於一個實施例時，單一實施例可取代多於一個實施例。

除非另外定義，否則本文使用的所有技術和科學術語的含意與本發明所屬領域的通常知識者理解的含義相同。該等材料、方法及實施例僅是說明性的而非限制性的。在本文未描述的範圍內，關於特定材料和加工動作的許多細節是常用的，並且可在軸承及軸承組件技術領域內的教科書和其他來源中找到。

如本文中所述的實施例大致上是關於軸承以及在組件內創建和使用軸承之方法。在特定實施例中，該等軸承可具有界定軸承的軸向長度 L 之軸承側壁，其中該側壁包括平坦部分、第一凸軸向端和第二凸軸向端。

為了說明的目的，圖 1 包括顯示用於形成軸承的形成過程 10 之圖。該形成過程 10 可包括提供基底材料的第一步驟 12、用低摩擦塗層塗覆該基底材料以形成複合材料的第二步驟 14、以及將複合材料形成為軸承的第三步驟 16。

參照第一步驟 12，該基底材料可以是基材。在一實施例中，該基材可以至少部分地包括金屬。根據某些實施例，該金屬可包括鐵、銅、鈦、錫、鋁、其合金，或可為另一種類型的金屬。更具體地，該基材可至少部分地包含鋼，例如不鏽鋼、碳鋼、或彈簧鋼。例如，基材可至少部分地包含 301 不鏽鋼。301 不鏽鋼可為經退火的、¼ 硬、½ 硬、¾ 硬或全硬。在一實施例中，該基材可包含編織網或擴展金屬網格。

圖 2A 包括可根據形成過程 10 的第一步驟 12 和第二步驟 14 所形成的複合材料 1000 之圖式。為了說明的目的，圖 2A 顯示第二步驟 14 之後的複合材料 1000 的逐層構造。在多個實施例中，複合材料 1000 可包括基材 1119 (即，上文所述並且在第一步驟 12 中所提供之基底材料) 及低摩擦層 1104 (即，在第二步驟 14 中所施加之低摩擦塗層)。低摩擦層 1104 可經偶合至基材 1119 的至少一部份。在一具體實施例中，低摩擦層 1104 可經偶合至基材 1119 的表面，以便與另一元件形成低摩擦介面。在環形元件、諸如大致上圓柱形的元件之情況下，低摩擦層 1104 可經偶合至基材 1119 的徑向內表面或外表面，從而與另一元件形成低摩擦介面。基材 1119 可具有介於約 1 微米至約 3000 微米之間、諸如介於約 50 微米與約 1500 微米之間、諸如介於約 100 微米與約 1000 微米之間、諸如介於約 200 微米至約 800 微米之間的厚度 T_S 。在多個實施例中，基材 1119 可具有介於約 100 與 800 微米之間之厚度 T_S 。在多個實施例中，基材 1119 可具有介於約 200 與 550 微米之間之厚度 T_S 。應進一步理解的是，基材 1119 之厚度 T_S 可係介於上文所述之任何最小值與最大值之間的任何值。基材 1119 的厚度可以是均勻的，即，基材 1119 的第一位置的厚度可等於沿其第二位置的厚度。基材 1119 的厚度可以是非均勻的，即，基材 1119 的第一位置的厚度可不同於沿其第二位置的厚度。在多個實施例中，基材 1119 可至少部分地沿著複合材料 1000 的長度延伸。

在多個實施例中，低摩擦層 1104 可包括低摩擦材料。低摩擦層可包括例如聚合物，諸如聚酮、聚芳醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚伸苯硫醚 (polyphenylene sulfide)、聚醚酮、聚碸、聚伸苯碸 (polypheylene sulfone)、聚醯胺醯亞胺、超高分子量聚乙烯、含氟聚合物、聚醯胺、聚苯并咪唑、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚苯醚、聚胺甲酸酯、聚酯、液晶聚合物 (LCP)、其衍生物、或其組合。在一特定實施例中，低摩擦層 1104 可包括聚酮，諸如聚醚醚酮 (PEEK)、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮、其衍生物、或其組合。在額外的實例中，低摩擦層 1104 可包括氟聚合物，諸如氟化乙烯丙烯 (FEP)、聚四氟乙烯 (PTFE)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、全氟烷氧基 (PFA)、四氟乙烯與六氟丙烯以及偏二氟乙烯 (THV) 的三元共聚物、聚三氟氯乙烯 (PCTFE)、乙烯四氟乙烯共聚物 (ETFE)、或乙烯三氟氯乙烯共聚物 (ECTFE)。低摩擦層 1104 可進一步包含固體基材料，所述固體基材料包括鋰皂、石墨、氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢、聚四氟乙烯、氮化碳、碳化鎢或類鑽石碳、金屬 (如鋁、鋅、銅、鎂、錫、鉑、鈦、鎢、鐵、青銅、鋼、彈簧鋼、不鏽鋼)、金屬合金 (包括上列金屬)、陽極氧化金屬 (包括上列金屬) 或其任何組合。

在多個實施例中，低摩擦層 1104 可進一步包括填料，其包括玻璃纖維、碳纖維、矽、PEEK、芳族聚酯、碳顆粒、青銅、含氟聚合物、熱塑性填料、氧化鋁，聚醯胺醯亞胺 (PAI)、PPS、聚亞苯基碸 (PPSO2)、LCP、芳族聚酯、二硫化鉬、二硫化鎢、石墨、石墨烯、膨脹石墨、氮化硼、滑石、氟化鈣、BaSO4、氧化鐵、或其任何組合。另外，填料可包括氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氟化鈣、氮化硼、雲母、矽灰石、碳化矽、氮化矽、二氧化鋯、碳黑、顏料或其任何組合。填料可為珠粒、纖維、粉末、網狀物或其任何組合的形式。

在一實施例中，低摩擦層 1104 可具有介於約 1 微米至約 500 微米之間、諸如介於約 10 微米與約 450 微米之間、諸如介於約 50 微米與約 350 微米之間、諸如介於約 100 微米至約 300 微米之間的厚度 T_FL 。在多個實施例中，低摩擦層 1104 可具有介於約 50 與 330 微米之間之厚度 T_FL 。應進一步理解的是，低摩擦層 1104 之厚度 T_FL 可係介於上文所述之任何最小值與最大值之間的任何值。低摩擦 1104 的厚度可以是均勻的，即，低摩擦層 1104 的第一位置的厚度可等於沿其第二位置的厚度。低摩擦 1104 的厚度可以是非均勻的，即，低摩擦層 1104 的第一位置的厚度可不同於沿其第二位置的厚度。低摩擦層 1104 可上覆所示的基材 1119 的一個主表面，或者上覆兩個主表面。基材 1119 可藉由低摩擦層 1104 至少部分地包封。即，低摩擦層 1104 可覆蓋基材 1119 的至少一部分。基材 1119 的軸向表面可或可不從低摩擦層 1104 暴露。

在一實施例中，複合材料 1001 亦可包括至少一黏著劑層 1121，其可將低摩擦層 1104 偶合至基材 1119 (即，在第一步驟 12 中所提供之基底材料) 及低摩擦層 1104 (即，在第二步驟 14 中所施加之低摩擦塗層)。在另一替代實施例中，基材 1119 作為固體構件、編織網或擴展金屬網格，可嵌入包含在低摩擦層 1104 和基材 1119 之間的至少一黏著劑層 1121 之間。

黏著劑層 1121 可包含軸承技術領域中常見的任何已知黏著劑材料，黏著劑材料包括但不限於環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚/聚醯胺共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯 (ETFE)、ETFE 共聚物、全氟烷氧基 (PFA)、或其任何組合。另外，粘合劑可包含選自 -C=O、-C-O-R、-COH、-COOH、-COOR、-CF₂ =CF-OR 或其任何組合的至少一種官能基，其中 R 為含有 1 至 20 個碳原子的環狀或直鏈狀有機基團。另外，粘合劑可包括共聚物。在一實施例中，熱熔黏著劑可具有不大於 450℃ 的熔化溫度，例如不大於 320℃。在另一實施例中，該黏著劑可在高於 300°C，例如高於 220℃ 時分解。在進一步的實施例中，熱熔黏著劑的熔融溫度可高於 250℃ 或甚至高於 300℃。黏著劑層 1121 可具有介於約 1 微米至約 100 微米之間的厚度 T_AL ，例如介於約 10 微米與約 50 微米之間。在多個實施例中，黏著劑層 1121 可具有介於約 20 與 50 微米之間之厚度 T_AL 。應進一步理解的是，黏著劑層 1121 之厚度 T_AL 可介於上文所述之任何最小值與最大值之間的任何值。黏著劑層 1121 的厚度可以是均勻的，即，黏著劑層 1121 的第一位置的厚度可等於沿其第二位置的厚度。黏著劑層 1121 的厚度可以是非均勻的，即，黏著劑層 1121 的第一位置的厚度可不同於沿其第二位置的厚度。

圖 2B 包括另一實施例之圖式。根據該特定實施例，複合材料 1003 可類似於圖 2A 的複合材料 1000，惟複合材料 1003 亦可包括可耦合至基材 1119 (即，在第一步驟 12 中所提供之基底材料) 及低摩擦層 1104 (即，在第二步驟 14 中所施加之低摩擦塗層) 的腐蝕保護層 1704、1705 及 1708，以及可包括黏著促進劑層 1127 及環氧樹脂層 1129 之耐腐蝕層 1125。

基材 1119 可經塗覆以腐蝕保護層 1704 及 1705 以防止在處理之前基材 1119 的腐蝕。另外，可以在層 1704 上方增加腐蝕保護層 1708。層 1704、1705 及 1708 中的每一層可具有約 1 至 50 微米的厚度，例如約 7 至 15 微米。層 1704 及 1705 可包含鋅、鐵、錳或其任何組合的磷酸鹽或奈米陶瓷層。此外，層 1704 及 1705 可包含官能矽烷、奈米級矽烷基底漆、水解矽烷、有機矽烷粘合促進劑、溶劑/水基矽烷底漆、氯化聚烯烴、鈍化表面、市售鋅 (機械/電鍍) 或鋅鎳塗料、或其任何組合。層 1708 可包含官能矽烷、奈米級矽烷基底漆、水解矽烷、有機矽烷粘合促進劑、溶劑/水基矽烷底漆。在處理時，可以去除或保留腐蝕保護層 1704、1706 及 1708。

如上所述，複合材料 1003 可進一步包括耐腐蝕層 1125。耐腐蝕層 1125 可具有約 1 至 50 微米的厚度，例如約 5 至 20 微米及例如約 7 至 15 微米。耐腐蝕層 1125 可包括黏著促進劑層 1127 和環氧樹脂層 1129。粘合促進劑層 1127 可包含鋅、鐵、錳、錫或其任何組合的磷酸鹽或奈米陶瓷層。粘合促進劑層 1127 可包含官能矽烷、奈米級矽烷基層、水解矽烷、有機矽烷粘合促進劑、溶劑/水基矽烷底漆、氯化聚烯烴、鈍化表面、市售鋅 (機械/電鍍) 或鋅－鎳塗層或其任何組合。環氧樹脂層 1129 可以是熱固化環氧樹脂、UV 固化環氧樹脂、IR 固化環氧樹脂、電子束固化環氧樹脂、輻射固化環氧樹脂或空氣固化環氧樹脂。此外，環氧樹脂層 1129 可包括聚縮水甘油醚、二縮水甘油醚、雙酚 A、雙酚 F、環氧乙烷 (oxirane)、氧雜環丙烷 (oxacyclopropane)、氧化乙烯 (ethylenoxide)、1,2-環氧丙烷、2-甲基環氧乙烷、9,10-環氧-9,10-二氫蒽，或其任何組合。環氧樹脂層 1129 可進一步包括硬化劑。硬化劑可包含胺、酸酐、苯酚酚醛清漆硬化劑，例如苯酚酚醛清漆聚 [N-(4-羥基苯基)馬來醯亞胺] (PHPMI)、甲階酚醛甲醛 (resole phenol formaldehydes)、脂肪胺化合物、聚碳酸酐、聚丙烯酸酯、異氰酸酯、包封的 (encapsulated) 多異氰酸酯、三氟化硼胺絡合物、鉻基硬化劑、聚醯胺或其任何組合。通常，酸酐可以符合式 R-C=O-O-C=O-R'，其中 R 可以是上述的 C_X H_Y X_Z A_U 。胺可包括諸如單乙胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺等的脂族胺、脂環族胺以及諸如環狀脂族胺、環脂族胺、醯氨基胺、聚醯胺、雙氰胺、咪唑衍生物等芳族胺，或其任何組合。通常，胺可以是符合式 R₁ R₂ R₃ N 的一級胺、二級胺、或三級胺，其中 R 如上所述可以是 C_X H_Y X_Z A_U 。在一實施例中，環氧樹脂層 1129 可包括提高導電性的填料，諸如碳填料、碳纖維、碳顆粒、石墨，諸如青銅；金屬填料，諸如青銅、鋁、及其他金屬及其合金；金屬氧化物填料；經金屬塗覆之碳填料；經金屬塗覆之聚合物填料，或其任何組合。與沒有導電填料的經塗覆之軸承相比，導電填料可使電流流過環氧樹脂塗層，並且可增加經塗覆之軸承之導電性。

在一實施例中，複合材料 1000、1003可具有厚度 T_SW ，其可在 0.01 mm 和 4 mm 的範圍內，諸如在 0.15 mm 和 2.5 mm 的範圍內，或者甚至在 0.2 mm 和 1 mm 的範圍內。應進一步理解的是，複合材料 1000、1003 之厚度 T_SW 可介於上文所述之任何最小值與最大值之間的任何值。複合材料 1000、1003 之厚度 T_SW 可以是均勻的，即，複合材料 1000、1003 的第一位置的厚度可等於沿其第二位置的厚度。複合材料 1000、1003 之厚度 T_SW 可以是非均勻的，即，複合材料 1000、1003 的第一位置的厚度可不同於沿其第二位置的厚度。

在一實施例中，在圖 1 的步驟 14 下，如上所述，複合材料 1000、1003 上的任何層均可經設置成捲並且從其上剝離以結合在一起。結合可在壓力下、可選地在高溫下 (例如熱壓) 並以黏著劑來完成。如上所述，複合材料 1000 的任何層可經層壓在一起，使得它們至少部分地彼此重疊。

圖 3 顯示之剖視圖描繪使用如上所述的材料和成型方法之成品軸承的一實施例，通常用 100 表示。在許多特定實施例中，軸承 100 可以是平軸承 (plain bearing)。在多個實施例中，軸承 100 可以是滑動軸承 (sliding bearing)。軸承 100 可相對於中心軸線 500 在軸向方向上延伸。中心軸線 500 經定向為沿著軸承 100 的長度縱向延伸。軸承 100 可包括形成為環形的軸承側壁 102。軸承 100 可包括第一軸向端或邊緣 103 和第二軸向端或邊緣 105。軸承可具有內徑向端 104 和外徑向端或邊緣 106。軸承側壁可包括 (從縱向橫截面看) 平坦部分 110、第一凸軸向端 120 及第二凸軸向端 130 (介於第一軸向端或邊緣 103 與第二軸向端或邊緣 105 之間)。軸承 100 的第一凸軸向端 120 和第二凸軸向端 130 可在軸承 100 的平坦部分 110 處相遇。如本文中所使用，平坦部分 100 是在平行於中心軸線 500 截取的軸向橫截面的情況下。在三維上，平坦部分 110 形成圓柱形。軸承 100 的平坦部分 110 可實質上平行於中心軸線 500。

圖 4 顯示軸承 100 的實施例的俯視圖。如圖 4 所示，軸承 100 的相對端可在軸向間隙 170 處相遇，該軸向間隙沿著軸承側壁 102 在軸向方向上延伸。軸向間隙 170 也可能非線性地和/或傾斜地相對於軸承 100 的中心軸線 500 延伸。在許多特定實施例中，軸向間隙 170 可藉由其他方式經焊接或以其他方式偶合以形成軸承 100。在一些實施例中，軸向間隙 170 可以不經偶合以簡化軸承 100 的組裝。

參見圖 3 至圖 4，軸承 100 可包括孔 50。孔 50 可沿軸承 100 的軸長向下延伸並經調適以容納組件之內部元件。孔 50 可平行於中心軸線 500。孔 50 可藉由將平面複合材料 1000、1003 彎曲成大致圓柱形來形成。可藉由各種方式在軸承側壁 102 中形成幾何形狀。可選地，軸承 100 可包括徑向凸緣 (未示出)。

在多個實施例中，如圖 3 所示，軸承 100 可具有厚度 T，且 T 可在 0.01 mm 和 3.5 mm 的範圍內，諸如在 0.15 mm 和 2.5 mm 的範圍內，或者甚至在 0.2 mm 和 1 mm 的範圍內。應理解的是，軸承 100 可具有厚度 T，其可介於上文所述之任何最小值與最大值之間的範圍內。軸承的厚度 T 可與複合材料 1000、1001、1002 的厚度 T_SW 相同。軸承 100 的厚度 T 可以是均勻的，即，第一位置的厚度可等於沿其第二位置的厚度。軸承 100 的厚度 T 可以是非均勻的，即，第一位置的厚度可不同於沿其第二位置的厚度。軸承 100 的厚度 T 可以與複合材料 1000、1003 的厚度 T_SW 實質上相同。

在多個實施例中，如圖 3 所示，軸承 100 可具有從第一軸向端或邊緣 103 到第二軸向端或邊緣 105 的總長度 L，並且 L 可以在 5 mm 與 100 mm 的範圍內，諸如在 10 mm 與 50 mm 的範圍內，或甚至 15 mm 與 30 mm 的範圍。在許多實施例中，軸承 100 的總長度 L 可以在大約 5 至 100 mm 之間。應進一步理解的是，軸承 100 可具有總長度 L，其可介於上文所述之最小值與最大值之間的任何值。軸承側壁 102 可界定軸承 100 的總長度 L。

在多個實施例中，如圖 3 至圖 4 所示，軸承 100 可具有從中心軸線 500 到外徑向端或邊緣 106 的總外半徑 OR，並且 OR 可以在 1.5 mm 與 100 mm 的範圍內，諸如在 3 mm 與 50 mm 的範圍內，或甚至 4 mm 與 20 mm 的範圍。總外半徑 OR 可沿著軸承 100 的圓周而變化。在許多實施例中，軸承 100 可具有大約 1.5 至 50 mm 之間的總外半徑 OR。應進一步理解的是，軸承 100 可具有總外半徑 OR，其可介於上文所述之最小值與最大值之間的任何值。

在多個實施例中，如圖 3 至圖 4 所示，軸承 100 可具有從中心軸線 500 到內徑向端或邊緣 104 的總內半徑 IR，並且 IR 可以在 1 mm 與 100 mm 的範圍內，諸如在 2、5 mm 與 50 mm 的範圍內，或甚至3、5 mm 與 20 mm 的範圍。總內半徑 IR 可沿著軸承 100 的圓周而變化。在許多實施例中，軸承 100 可具有大約 1 至 50 mm 之間的總內半徑 IR。應進一步理解的是，軸承 100 可具有總內半徑 IR，其可介於上文所述之最小值與最大值之間的任何值。

圖 5A 和圖 5B 繪示剖視圖，其示出根據許多不同實施例的成品軸承 100。圖 5A 示出了軸承 100，其中軸承側壁 102 或軸承 100 的第一凸出軸向端 120 和第二凸出軸向端 130 朝著內構件 28 向內凸。或者，圖 5A 示出了軸承 100，其中軸承側壁 102 或軸承 100 的第一凸出軸向端 120 和第二凸出軸向端 130 朝著外構件 30 向外凸。如圖所示，第一凸軸向端 120 可具有第一凸軸向端表面 R1。第一凸軸向端表面 R1 可軸向向外或向內凸。此外，第二凸軸向端 130 可具有第一凸軸向端表面 R2。第二凸軸向端面 R2 可軸向向外或向內凸。

在一實施例中，如圖 5A 至圖 5B 所示，平坦部分 110 可包括長度 L1，其中 L1 為軸承 100 的軸向長度 L 的至少 2.5%，諸如軸向長度 L 的至少 5%，諸如軸向長度 L 的至少 7.5%，諸如軸向長度 L 的至少 10%，諸如軸向長度 L 的至少 15%，諸如軸向長度 L 的至少 20%，諸如軸向長度 L 的至少 25%，諸如軸向長度 L 的至少 30%，諸如軸向長度 L 的至少 40%，諸如軸向長度 L 的至少 50%，諸如軸向長度 L 的至少 60%，諸如軸向長度 L 的至少 70%，諸如軸向長度 L 的至少 80%，諸如軸向長度 L 的至少 90%，或諸如軸向長度 L 的至少 95%。

在一實施例中，如圖 5A 至圖 5B 所示，第一凸軸向端 120 可包括長度 L2，其中 L2 為軸承 100 的軸向長度 L 的至少 2.5%，諸如軸向長度 L 的至少 5%，諸如軸向長度 L 的至少 7.5%，諸如軸向長度 L 的至少 10%，諸如軸向長度 L 的至少 15%，諸如軸向長度 L 的至少 20%，諸如軸向長度 L 的至少 25%，諸如軸向長度 L 的至少 30%，諸如軸向長度 L 的至少 40%，或諸如軸向長度 L 的至少 50%。

在一實施例中，如圖 5A 至圖 5B 所示，第一凸軸向端 130 可包括長度 L3，其中 L3 為軸承 100 的軸向長度 L 的至少 2.5%，諸如軸向長度 L 的至少 5%，諸如軸向長度 L 的至少 7.5%，諸如軸向長度 L 的至少 10%，諸如軸向長度 L 的至少 15%，諸如軸向長度 L 的至少 20%，諸如軸向長度 L 的至少 25%，諸如軸向長度 L 的至少 30%，諸如軸向長度 L 的至少 40%，或諸如軸向長度 L 的至少 50%。

圖 6 顯示側視圖，其描繪根據多個實施例的組件 1000 內的成品軸承 100。組件 1000 可進一步包括內構件 28 和外構件 30。內構件或外構件 30 中的至少一者可包括軸、桿、或管。外構件 30 可包括組件內的殼罩。如圖6 所示，軸承 100 是經設置在內構件 28 和外構件 30 之間。

在一實施例中，內構件 28 可包括在滑動組件領域中通常使用的任何材料。內元件 28 可包括具有足夠的剛度以承受軸向和縱向力的任何合適的材料。在一特定實施例中，內構件 28 可包括聚合物。在另一實施例中，內構件 28 可包括金屬或合金 (諸如但不限於鋁、鋅、銅、鎂、錫、鈦、鎢、鐵、青銅、鋼、彈簧鋼、不鏽鋼)。內構件 28 可由單件、二件、或數件藉由焊接、黏著劑、緊固件、螺紋、或任何其他合適的緊固方式連接在一起而形成。

在一實施例中，外構件 30 可包括在滑動組件領域中通常使用的任何材料。外構件 30 可包括具有足夠的剛度以承受軸向和縱向力的任何合適的材料。在一特定實施例中，外構件 30 可包括聚合物。在另一實施例中，外構件 30 可包括金屬或合金 (諸如但不限於鋁、鋅、銅、鎂、錫、鈦、鎢、鐵、青銅、鋼、彈簧鋼、不鏽鋼)。外構件 30 可由單件、二件、或數件藉由焊接、黏著劑、緊固件、螺紋、或任何其他合適的緊固方式連接在一起而形成。

在一實施例中，軸承 100 可與內構件 28 和外構件 30 中的至少一者一致地移動。例如，軸承 100 可在位置上固定到外構件 30，並且內構件 28 可相對於外構件 30 和軸承 100 在縱向上移動。或者，軸承 100 可在位置上固定到內構件 28，並且外構件 30 可相對於內構件 28 和軸承 100 在縱向上移動。

在一實施例中，內構件 28 或外構件 30中的至少一者可經調適以相對於軸承 100 軸向移動軸承 100 的軸向長度 L 的至少 2.5%，諸如軸向長度 L 的至少 5%，諸如軸向長度 L 的至少 7.5%，諸如軸向長度 L 的至少 10%，諸如軸向長度 L 的至少 15%，諸如軸向長度 L 的至少 20%，諸如軸向長度 L 的至少 25%，諸如軸向長度 L 的至少 30%，諸如軸向長度 L 的至少 40%，諸如軸向長度 L 的至少 50%，諸如軸向長度 L 的至少 60%，諸如軸向長度 L 的至少 70%，諸如軸向長度 L 的至少 80%，諸如軸向長度 L 的至少 90%，或諸如軸向長度 L 的至少 100%。在多個實施例中，內構件 28 或外構件 30 中的至少一者可經調適以相對於軸承 100 軸向移動至少 0.01 mm，諸如至少 0.05 mm、至少 0.1 mm、至少 0.15 mm、至少 0.2 mm、至少 0.25 mm、至少 0.3 mm、至少 0.5 mm、或至少 1 mm。在多個實施例中，內構件 28 或外構件 30 中的至少一者可經調適以相對於軸承 100 軸向移動不大於 500 mm，諸如不大於 400 mm、不大於 300 mm、不大於 200 mm、不大於 150 mm、不大於 100 mm、不大於 50 mm、不大於 25 mm、或不大於 10 mm。

圖 7 顯示近視圖，其描繪根據多個實施例的組件 1000 內的成品軸承 100 之第一凸軸向端 120。在多個實施例中，軸承 100 的第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 中的至少一者可為連續凸狀。如本文中所使用，“連續凸狀 (continuously convex)”可經界定為分別從軸承 100 的第一軸向端 103 或第二軸向端 105 朝向平坦部分 110 漸近切線的斜率連續增加。軸承 100 的第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 中的至少一者可具有至少 0.05 mm 的曲率半徑，諸如至少 0.1 mm、至少 0.15 mm、至少 0.25 mm、至少 0.5 mm、至少 1 mm、至少 5 mm、至少 15 mm、至少 25 mm、至少 50 mm、至少 100 mm、至少 250 mm、至少 500 mm、或至少 100 mm。在多個實施例中，軸承側壁 102 或軸承 100 的第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 中的至少一者可藉由去角、車削、鉸孔、鍛造、擠壓、成型、燒結、軋製、或鑄造的至少一者而形成。

在至少一個實施例中，組件 1000 可在其任何元件上包括潤滑劑形式的膜 55。在至少一實施例中，潤滑劑可包含滑脂，所述滑脂包括鋰皂、二硫化鋰、石墨、礦物油或植物油、矽氧滑脂、氟醚基滑脂、阿佩佐 (apiezon)、食品級滑脂、石油化學滑脂中的至少一種，或者可為其他不同類型。在至少一實施例中，潤滑劑可包含油，所述油包括 I 族－III 族 + 油 (Group I-Group III+ oil)、石蠟基油、環烷油、芳香油、生物潤滑劑、蓖麻油、芥菜油、棕櫚油、葵花籽油、菜籽油、妥爾油、羊毛脂、合成油、聚阿爾發 (α)-烯烴、合成酯、聚亞烷基二醇、磷酸酯、烷基化萘、矽酸酯、離子液體、多烷基化環戊烷、石化基油中的至少一種，或者可為其他不同類型。在至少一實施例中，潤滑劑可包含固體基潤滑劑，其包括鋰皂、石墨、氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢、聚四氟乙烯、金屬、金屬合金中的至少一種，或者可為其他不同類型。

在許多實施例中，內構件 28 或外構件 30 中的至少一者相對於軸承 100 的軸向移動可在內構件 28 或外構件 30 中的至少一者之該軸向移動期間引發 (induce) 在軸承側壁 102 上形成膜 55。這可能是由於軸承 100 的第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 中的至少一者引發膜 55 的形成。在多個實施例中，軸承 100 的第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 中的至少一者可引發在軸承 100 的軸承側壁 102 的平坦部分 110 上形成膜 55。流體膜 55 的引發可在內構件 28 或外構件 30 中的至少一者在元件之間運動期間的軸向移動期間發生。流體膜 55 的引發可在內構件 28 或外構件 30 中的至少一者在元件之間振盪或環狀運動期間的軸向移動期間發生。在內構件 28 或外構件 30 中的至少一者的軸向移動期間，當潤滑劑可從組件 1000 中的軸向鄰近元件向內拉入軸承 100 的凸軸向端 120 和第二凸軸向端 130 中的至少一者附近時，可發生流體膜 55 的引發，其中膜 55 在軸承的平坦部分 110 中傳播。當內構件或外構件 28、30 相對於軸承 100 移動時，潤滑劑 55 可沿著第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 經吸入軸承 100 的平坦部分 110 中。再參照圖 5A 至圖 5B，可在平坦部分 110 與第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 相遇的點附近形成黏性楔 (viscous wedge)。黏性楔允許流體膜 55 在軸承表面 R1、R2 與移動內元件 28 或外元件 30 之間發生。第一凸軸向端 120 或第二軸向端 130 可在平坦部分 110 與第一凸軸向端 120 或第二凸軸向端 130 相遇的點處與平坦部分 110 相切。

圖 8 描繪用於載具的懸吊組件形式的組件 1000。在該非限制性實施例中，組件 1000 是用於諸如摩托車或自行車的二輪載具的例示性前叉減震器懸吊組件。在組件 1000 中，駕駛裝置 (steerer) 802 可與可容納二個內支柱 (inner stanchion) 806、808 (或如本文中所述的內構件 28) 的頂冠部 (crown) 804 配對。內支柱 806、808 可經由一對頂蓋 810、812 與頂冠部 804 配對。二個滑動件 816、818 可透過頭管 804 (或如本文中所述的外構件 30) 放置在內支柱 806、808 上。滑動件 816、818 可藉由拱形件 820 來連接。軸承 822、824 可經放置在內支柱 806、808 和滑動件 816、818 之間，以保持對準並防止內支柱 806、808 和滑動件 816、818 之間的接觸。如上所述，軸承 800 和 824 可實質上與先前所述的軸承 100 相同。可選地，可將罩 830 放置在內支柱 806、808 之一者上，以防止灰塵和其他顆粒物質污染軸承 100 的滑動表面，和/或有助於提供阻尼效果。或者，軸承 100 可在組件 1000 中用於另一懸吊元件。

圖 9 描繪與根據數個實施例的現有先前技術軸承相比，時間相對軸承軸向上的動摩擦力的曲線圖。軸承 P1 是已知的先前技術軸承。軸承 P2 是已知的先前技術軸承。軸承 TR1 是根據本文中所示之實施例的軸承 100。如所示，由於軸承 100 的凸軸向端，與本技術領域中已知的軸承相比，在本文中所示之軸承 100 的實施例具有經改善之 (經減少之) 動摩擦性能。

與習知解決方案相比，在此所揭示之各種實施例可以具有明顯的優點。根據本文中的實施例，所提供者為具有經改善的動摩擦性能和滯滑特性的軸承。此外，各種軸承實施例在元件的其他構件之間表現出經改善的穩定性。此外，根據本文中的實施例，各種軸承可提供簡單的安裝和翻新現有的組件。此外，在軸承上使用低摩擦層可顯著減少移動期間內元件和外元件之間的摩擦。當在配合元件之間使用時，各種實施例的軸承可進一步提供經改善的滑動力控制。本文中的各種實施例的軸承可減少或消除非所欲的特性，例如載具懸吊元件內之振動、滯滑、和摩擦。

許多不同態樣及實施例係可行的。一些該等態樣及實施例已於本文中描述。在閱讀本說明書之後，熟習本技術者將理解該等態樣及實施例僅係說明性，且並不限制本發明的範圍。實施例可根據如下列實施例之任何一或多者。

實施例 1.一種組件，其包含：內構件；外構件；以及軸承，該軸承包含軸承側壁，該軸承側壁包含平坦部分、第一凸軸向端和第二凸軸向端，其中該內構件或該外構件中的至少一者經調適以相對於該軸承軸向移動，且其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者經調適以在該內構件或該外構件中的至少一者之該軸向移動期間在該軸承側壁上引發 (induce) 膜之形成。

實施例 2.一種方法，其包含：提供內構件；提供外構件；提供軸承，其經設置介於該內構件與該外構件之間，該軸承包含軸承側壁，該軸承側壁包含平坦部分、第一凸軸向端和第二凸軸向端；以及相對於該軸承軸向移動該內構件或該外構件中的至少一者，以引發該軸承側壁上的膜之形成。

實施例 3.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者為連續凸狀。

實施例 4.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者具有至少 0.05 mm 之曲率半徑。

實施例 5.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該軸承包含基材。

實施例 6.如實施例 5 所述之組件或方法，其中該基材包含塑膠、金屬、或陶瓷。

實施例 7.如實施例 5 所述之組件或方法，其中該基材包含鋼或不鏽鋼。

實施例 8.如實施例 5 所述之組件或方法，其中該軸承進一步包括上覆該基材之低摩擦層。

實施例 9.如實施例 8 所述之組件或方法，其中該低摩擦層包含包含聚酮、聚芳胺、熱塑性聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚伸苯硫醚 (polyphenylene sulfide)、聚醚碸、聚碸、聚伸苯碸 (polypheylene sulfone)、聚醯胺醯亞胺、超高分子量聚乙烯、熱塑性氟聚合物、聚醯胺、聚苯并咪唑，或其組合。

實施例 10.如實施例 8 所述之組件或方法，其中該低摩擦層包含氟聚合物。

實施例 11.如實施例 5 至 10 中任一項所述之組件或方法，其中該軸承進一步包含介於該基材與該低摩擦層之間之黏著劑層。

實施例 12.如實施例 11 所述之組件或方法，其中該黏著劑層包含環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醚/聚醯胺共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、ETFE 共聚物、或其任何組合。

實施例 13.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該膜包含潤滑劑，該潤滑劑包含水、滑脂或油中的至少一者。

實施例 14.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該組件是用於載具之懸吊組件。

實施例 15.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該軸承包含軸向間隙。

實施例 16.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該膜之形成是在該軸承側壁的該平坦部分上引發。

實施例 17.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該軸承之第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者是藉由去角、車削、鉸孔、鍛造、擠壓、成型、燒結、軋製、或鑄造的至少一者而形成。

實施例 18.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該內構件或該外構件中的至少一者是腳踏車組件內的桿、軸、或管。

實施例 19.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中長度 L 是介於約 5 至 100 mm 之間。

實施例 20.如前述任一實施例所述之組件或方法，其中該軸承具有介於約 5 至 25 mm 之間的外半徑 IR。

請注意，並非上文一般說明或實例中所述的所有特徵均係需要，可能並不需要特定特徵的一部分，並且除了所述者之外的一或多種特徵可予提供。又進一步地，所列出的特徵之順序不一定是它們的執行順序。

為清楚起見，本文在單獨的實施例的上下文中描述的某些特徵，也可以在單個實施方案中組合提供。相反，為簡潔起見，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵亦可單獨提供或以任何次組合來提供。

益處、其他優點及問題之解決方案已針對特定實施例描述如上。然而，這些益處、優點、問題之解決方案以及可造成任何益處、優點、問題之解決方案發生或變得更加顯著之任何特徵不應被解釋為任何或所有申請專利範圍之關鍵、所需或必要特徵。

說明書及本文中所述之實施例的描繪係意欲提供各種實施例之結構的一般瞭解。說明書和描繪並非意欲用作使用本文中所述之結構或方法的裝置和系統之所有元件和特徵之詳盡和全面的描述。單獨的實施例亦可在單一實施例中組合提供，並且相反地，為了簡潔起見，在單一實施例的上下文中所述的各種特徵亦可單獨提供或以任何次組合來提供。進一步地，引用範圍中所述的值包括該範圍內的各個及每個值。只有在閱讀本說明書之後，許多其他實施例對於熟習本技術領域者才是清楚易見的。其他實施例可予使用並衍生自本揭露，使得結構性取代、邏輯性取代或另外的改變可在不脫離本揭露的範圍下進行。因此，本揭露應被視為說明性的而非限制性的。

10:過程 12、14、16:步驟 28:內元件 30:外元件 50:孔 55:膜 100、822、824、P1、P2、TR1:軸承 102:軸承側壁 103:第一軸向端或邊緣 104:內徑向端 105:第二軸向端或邊緣 106:外徑向端或邊緣 110:平坦部分 120:第一凸軸向端 130:第二凸軸向端 170:軸向間隙 500:中心軸線 802:駕駛裝置 804:頭管 806、808:內支柱 810、812:頂蓋 816、818:滑動件 820:拱形件 830:罩 1000、1003:複合材料 1004、1104:低摩擦層 1119:基材 1121:黏著劑層 1125:耐腐蝕層 1127:黏著促進劑層 1129:環氧樹脂層 1704、1705、1708:腐蝕保護層 IR:總內半徑 L:總長度、軸向長度 L1、L2、L3:長度 OR:總外半徑 R1、R2:表面 T、T_AL、T_FL、T_S、T_SW:厚度

藉由參考附圖，可以更好地理解本發明，且其眾多特徵和優點對於本領域技術人員而言是顯而易見的。圖 1 包括製造根據一實施例的軸承之方法；圖 2A 包括根據一實施例的軸承之橫截面圖式；圖 2B 包括根據一實施例的軸承之橫截面圖式；圖 3 包括根據數個實施例的軸承之圖式；圖 4 包括根據數個實施例的軸承之圖式；圖 5A 包括根據數個實施例的軸承之橫截面圖式；圖 5B 是根據數個實施例的軸承之橫截面圖式；圖 6 包括根據數個實施例的組件內之軸承之圖式；圖 7 包括根據數個實施例的組件內之軸承之圖式；圖 8 包括根據數個實施例的組件內之軸承之圖式；以及圖 9 包括與根據數個實施例的現有先前技術軸承相比，時間相對軸承軸向上的動摩擦力的曲線圖之圖式式。熟習技術者理解圖式中的元件是為簡化和清楚明確而描繪且不一定按比例繪製。例如，圖式中的某些元件的尺寸可能相對於其他元件被放大，以幫助改善對本發明的實施例的理解。在不同附圖中使用相同的附圖標記，表示相似或相同的物件。

28:內元件

100:軸承

30:外元件

1000、1003:複合材料

Claims

一種組件，其包含：一內構件；一外構件；以及一軸承，其包含一軸承側壁，該軸承側壁包括一平坦部分、一第一凸軸向端和一第二凸軸向端，其中該內構件或該外構件中的至少一者經調適以相對於該軸承軸向移動，且其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者經調適以在該內構件或該外構件中的至少一者之該軸向移動期間在該軸承側壁上引發 (induce) 一膜之形成。
一種方法，其包含：提供一內構件；提供一外構件；提供一軸承，其經設置介於該內構件與該外構件之間，該軸承包含一軸承側壁，該軸承側壁包含一平坦部分、一第一凸軸向端和一第二凸軸向端；以及該內構件或該外構件中的至少一者相對於該軸承軸向移動以在該軸承側壁上引發一膜之形成。
如請求項 1 至請求項 2 中任一項所述之組件或方法，其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者為連續凸狀。
如請求項 1 至請求項 2 中任一項所述之組件或方法，其中該第一凸軸向端或該第二凸軸向端中的至少一者具有至少 0.05 mm 之曲率半徑。
如請求項 1 至請求項 2 中任一項所述之組件或方法，其中該軸承包含一基材。
如請求項 5 所述之組件或方法，其中該基材包含鋼或不鏽鋼。
如請求項 5 所述之組件或方法，其中該軸承進一步包括上覆該基材之一低摩擦層。
如請求項 7 所述之組件或方法，其中該低摩擦層包含聚酮、聚芳胺、熱塑性聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚伸苯硫醚 (polyphenylene sulfide)、聚醚碸、聚碸、聚伸苯碸 (polypheylene sulfone)、聚醯胺醯亞胺、超高分子量聚乙烯、熱塑性氟聚合物、聚醯胺、聚苯并咪唑，或其組合。
如請求項 1 至請求項 2 中任一項所述之組件或方法，其中該膜包含一潤滑劑，該潤滑劑包含水、滑脂或油中的至少一者。
如請求項 1 至請求項 2 中任一項所述之組件或方法，其中該膜之形成是在該軸承側壁的該平坦部分上引發。