专利名称：用于自润滑轴承的聚合物一金属复合物保持架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自润滑滚珠轴承，它尤其适用于高速应用场合，如牙科机头中。
背景技术：
传统轴承包括外滚道、内滚道和保持架(也就是通常所说的隔离器或隔离物)，在外滚道和内滚道之间放置了滚珠。保持架围绕轴承滚道，以几乎相同的间隔来隔离并定位滚珠。保持架可由金属或非金属材料制成。非金属材料的保持架由于其材料的多孔性结构，因而重量轻、低噪音、耐损耗，用作储油器。非金属保持架尤其适用于高速滚珠轴承。
美国专利US 3,199,934描述了一种传统的轴承，包括外滚道、内滚道和金属保持架。该专利的保持架由包含银、铂、二硫化钼、氧化铅和二氧化硅的复合物构成，这样复合物材料本身就可用作固定润滑剂。
美国专利US 3,863,962教导了一种用聚合材料制成的保持架，它具有填充剂，如金属硫化物，这样就具有了所希望的润滑特性。美国专利US 5,988,891教授了一种保持架，由可熔融氟树脂与粘接在固体润滑剂膜上的滚道一起制成。美国专利US 4,966,552教导了陶瓷滚珠的使用，以降低滚珠和轴承其他部件之间的摩擦。传统非金属保持架可用聚合物或石碳酸材料制成。传统聚合物保持架可用如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酮(polyetherethrktones)、VespelTM或MeldinTM制成。然而这些保持架由于其孔隙度的不足因而具有有限的油脂和润滑保持特性。另一方面，传统石碳酸保持架具有较好的孔隙度，因此润滑保持特性较好，但是其机械强度不如聚合物保持架，在经过如反复高压消毒循环之后易断裂。
发明内容
上述专利都没有给出固体润滑剂与注入到固体润滑剂中的其他润滑剂相结合的用法。此外，人们又希望制造出一种用于滚珠轴承的、具有较好机械特性的润滑耐用保持架。还希望用坚固的聚合物制造出一种复合物保持架，它同时又具有较好的润滑保持特性。更进一步地，人们还希望制造出一种保持架，它具有一个固体润滑剂高渗透层，能够注入其他润滑剂。
本发明的保持架克服了现有技术的上述缺点，同时提供了一种耐损耗、机械强度高的保持架，它具有高孔隙度表面，适用于制造润滑耐用的保持架，用于牙科机头或旋转工具。
本发明的保持架用复合物材料制成，该复合物具有用聚合物制成的主体(或芯)，以及形成在主体上的固体润滑剂层，该固体润滑剂层是通过用固体润滑剂多孔层在主体上进行化学涂层，并用传统方法，如真空注入法，把另一种润滑剂注入到固体润滑剂中形成的。该保持架放置在外滚道和内滚道之间，形成自润滑轴承。用这种方式制成的轴承具有高润滑耐受性(即在缺乏外部润滑的情况下运行良好)。由于其高润滑耐受性，这种轴承适用于多种场合，如定期消毒的牙科/医科机头、偶而经历润滑不足期(如机器启动时)的机械工具的主轴马达、风扇马达、直流马达，以及步进式马达。它还尤其适用于任何在不宜使用润滑剂的环境，如真空环境或高频掩蔽场合中所用的马达，在这些环境中，润滑剂由于高频振荡或高速旋转而离开滚道表面。
参阅具体描述，通过实施例并参考附图的方式，进一步的特征和优点会变得更清楚，
图1是复合物材料的横截面图。
图2是其壁具有如图1所示横截面的保持架的前视图。
图3是用图2保持架制成的滚珠轴承的平面图。
图4是用图3的轴承制作的牙科机头的横截面图。
图5是用图3的轴承制作的电动机的横截面图。
具体实施例的详细说明图1显示了复合物材料10的横截面图。复合物材料10包括用如聚酰胺酰亚胺聚合物制成的主体12。主体12也可用其他适用于制作滚珠轴承保持架的材料制成。例如，聚酰亚胺、聚醚酮(polyetherethrketones)，VespelTM，或MeldinTM可用来制作主体12。固体润滑剂层14通过化学涂层的方式在主体12上涂覆由固体润滑剂如银制成的层14，从而形成在主体12上。其他固体润滑剂(即可延展的可镀金属)包括金和其他化学可镀贵金属都可用来形成层14。由固定润滑剂银构成的层14具有高孔隙度，并有高达60％的体积孔隙度。层14还可用传统的化学镀层方法来形成，层14的厚度可为千分之一英寸，或满足润滑剂16足够的保持力即可。在一个实施例中，层14的厚度在万分之三到万分之五英寸的范围内。由于化学镀层方法提供了较高的孔隙度，层14的润滑剂保持力要高于传统方法如电镀所提供的类似层的保持力。多孔层14用传统方法，如真空注入、浸泡箱浸泡或用注射器输入润滑剂的方法注入润滑剂16。润滑剂16的一个例子是油脂。其他传统的润滑剂如油也可用来注入到层中。
图2显示了一个保持架，其壁具有类似图1及前述的横截面。保持架20由带孔24的环22组成，孔24穿过环22的壁形成。孔24的大小足够容纳一个滚珠26。保持架20通过对由聚酰胺酰亚胺聚合物制成的主体12(见图1)用固体润滑剂银层14进行镀层，并将润滑剂16注入多孔层14中来形成，润滑剂在一个实施例中是油脂。
图3显示了具有外滚道32和内滚道34的自润滑轴承30。保持架20放置在外滚道32和内滚道34之间，从而形成自润滑轴承30。轴承30能够以高速，如每分钟500,000转的速度或更高速旋转。轴承30具有高润滑耐受性(即在缺乏外部润滑的情况下运行良好)。轴承30能获得高润滑耐受性部分是因为在多孔层14中润滑剂16良好的保持力(见图1)。另外，由固体润滑剂银构成的层14也有助于使轴承30更具有润滑耐受性。在一个实施例中，更高的润滑耐受性通过使用陶瓷制成的滚珠26而获得。美国专利US 4960552披露并具体描述了用陶瓷制作滚珠26的方案。由于其高润滑耐受性，轴承30适用于各种应用场合，如需定期消毒的牙科/内科机头、偶而经历润滑不足期(如机器启动时)的机械工具的主轴马达、风扇马达、直流马达，以及步进式马达。它还尤其适用于任何在不得使用润滑剂的环境中所用的电动机，如真空环境或高频掩蔽场合，其中润滑剂通过高频振荡或高速旋转离开滚道表面。
图4显示牙科机头40的一部分，它具有由压缩空气驱动的涡轮42，压缩空气通过空气入口44输入。涡轮42安装在轴46上，整个装置在轴承30中旋转，轴承30在涡轮42两侧安装在轴46上。每个轴承30的外滚道32保持在机头40的主体48中。轴承30使用保持架20(见图2)，该保持架将多孔银的润滑保持特性和金属银的固体润滑能力与聚酰胺酰亚胺聚合物的承受反复高压消毒循环的强度和能力相结合。因此，使用轴承30的机头40寿命更长，且即使在承受多次高压消毒循环之后，也能保持在500,000rpm或更高转速下的安静运转。
图5显示了具有机架52和电枢54的电动机50。电枢54安装到在轴承30中旋转的轴56上，该轴承30在电枢54两侧安装到轴56上。每个轴承30的外滚道32保持在电动机50的机架52中。轴承30的使用，如前面参考机头40(见图4)所述，延长了使用寿命，同时即使在轴承定期润滑不足的情况下，也能保持在500,000rpm或更高转速下的安静运转。
尽管上面描述了本发明的一个优选实施例，对于本领域普通技术人员来说，在本发明内容的启发下，作出各种修改是显而易见的，这些修改也落入了随附的权利要求的保护范围。例如，本发明的轴承可用于任何类型的马达或马达设计。滚珠和/或滚道可由相对于保持架类似的材料和结构构成，或仅有滚道用这种材料和结构构成，用于工具或马达的任何应用。除了图2所披露的带孔环以外，保持架还可以是任何其他已知的设计。保持架可以是两个或多个部件保持架或机架，只有一个或多个部件可用这里所述的材料和结构制成。
权利要求
1.一种轴承保持架，包括芯；第一固体润滑剂层，粘着在所述芯上，所述第一层是多孔的；以及第二润滑剂，注入到所述第一层的微孔中。
2.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述芯由包含聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酮(polyetherethrktones)的组中选出的一种材料制成。
3.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述第一层由可延展的可镀固体润滑剂制成。
4.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述第一层由包含银和金的组中选出的一种材料制成。
5.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述第二润滑剂选自包含油和油脂的组。
6.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述第一层的厚度在万分之三到万分之五英寸的范围内。
7.权利要求1所述的轴承保持架，其中，所述第一层的体积孔隙度在百分之五到六十的范围内。
8.一种滚珠轴承，包括外滚道；内滚道；滚珠；保持架，所述保持架由具有芯的复合物材料制成；第一固体润滑剂层，粘着在所述芯上，所述第一层是多孔的；以及第二润滑剂，注入到所述第一层的微孔中，其中容纳所述滚珠的所述保持架放置在所述外滚道和所述内滚道之间。
9.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述芯是由包含聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酮(polyetherethrktones)的组中选出的一种材料制成。
10.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述第一层由可延展的可镀固体润滑剂制成。
11.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述第一层由包含银和金的组中选出的一种材料制成。
12.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述第二润滑剂选自包含油和油脂的组。
13.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述第一层的厚度在万分之三到万分之五英寸的范围内。
14.权利要求8所述的旋转工具，其中，所述第一层的体积孔隙度在百分之五到六十的范围内。
15.一种旋转工具，包括旋转部件；驱动所述旋转部件的驱动装置；至少一个用于旋转地安装所述驱动装置的轴承，所述轴承包括保持架，所述保持架由具有芯的复合物材料制成；第一固体润滑剂层，粘着在所述芯上，所述第一层是多孔的；以及第二润滑剂，注入到所述第一层的微孔中。
16.权利要求15所述的旋转工具，其中，驱动装置是用于牙科机头的空气涡轮。
17.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述驱动装置是用于驱动心轴的电动机。
18.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述芯是由包含聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酮(polyetherethrktones)的组中选出的一种材料制成。
19.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述第一层由可延展的可镀固体润滑剂制成。
20.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述第一层由包含银和金的组中选出的一种材料制成。
21.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述第二润滑剂选自包含油和油脂的组。
22.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述第一层的厚度在万之三到万分之五英寸的范围内。
23.权利要求15所述的旋转工具，其中，所述第一层的体积孔隙度在百分之五到六十的范围内。
24.一种复合物材料，其具有低摩擦表面，所述材料包括芯；第一固体润滑剂层，粘着在所述芯上，所述第一层是多孔的；以及第二润滑剂，注入到所述第一层的微孔中。
25.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述芯由包含聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚醚酮(polyetherethrktones)的组中选出的一种材料制成。
26.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第一层由可延展的可镀固体润滑剂制成。
27.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第一层由包含银和金的组中选出的一种材料制成。
28.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第二润滑剂选自包含油和油脂的组。
29.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第一层的厚度在万分之三到万分之五英寸的范围内。
30.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第一层的体积孔隙度在百分之五到六十的范围内。
31.权利要求24所述的复合物材料，其中，所述第一层由化学可镀贵金属制成。
全文摘要
本发明的保持架(20)由复合物材料制成，该复合物具有由聚合物制成的主体，以及形成在主体上的固体润滑剂层，该固体润滑剂层是通过用固体润滑剂多孔层在主体上进行化学涂层，并用传统方法，如真空注入法，把另一种润滑剂注入到固体润滑剂中形成的。该保持架(20)放置在外滚道(32)和内滚道(34)之间，从而形成自润滑轴承(30)。用这种方式制成的轴承(30)具有高润滑耐受性(即在缺乏外部润滑的情况下性能良好)。由于其高润滑耐受性，这种轴承适用于多种场合，如定期消毒的牙科/医科机头、偶尔经历润滑不足期(如机器启动时)的机械工具的主轴马达、风扇马达、直流马达，以及步进式马达。
文档编号C10M103/04GK1505494SQ02809213
公开日2004年6月16日 申请日期2002年3月19日 优先权日2001年3月28日
发明者梅特里金·亚历克斯, 梅特里金 亚历克斯 申请人:美蓓亚株式会社