专利名称：复合式自润轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合式自润轴承，尤指能自动补充润滑介质，以达到强化磨润效 果的复合式自润轴承。
背景技术：
为使轴承与旋转轴芯之间运作顺畅，并避免不正常的磨擦生热，通常需要经常外 加补充润滑介质(lubricant)，例如粘稠性较低的润滑油(oil)以及粘稠性较高的润滑油 脂(gerase)与含有固态润滑粒子的润滑剂等，以便在轴孔内壁与旋转的轴芯外壁之间持 续形成足以承载轴芯负荷的磨润介面(tribology interface)；但是，由于经常需要外加 补充润滑介质不仅耗费人力且造成相当的不便，万一未及时补充润滑介质，将会造成轴承 与轴芯在无润滑的状态下快速引发过度磨擦生热而受损。现有自润轴承已普遍采用润滑 油来形成轴孔与轴芯之间的润滑介面，但由于所形成的润滑油膜较薄，使得现有自润轴承 的承载能力受到限制，且由于润滑油在高温时的粘滞性会变低，致使润滑油膜变得更薄，这 时如果轴承还须在高转速或高负载状况下运作，则轴芯有可能会把轴孔壁面的润滑油膜推 开，使得轴芯直接与轴孔的壁面发生高转速的碰撞，因而造成现有自润轴承过度的磨耗与 发热，终将导致所述自润轴承出现噪音、刮轴、扩孔现象而加速损毁。反之，由于润滑油脂及含有固态润滑粒子的润滑剂的粘稠度通常较润滑油高，如 此便能在轴芯与轴孔之间形成较厚的润滑介面，致使在高温下运作时较不易产生过度磨 耗，也具有较佳的负荷承载能力，但由于润滑油脂及含有固态润滑粒子的润滑剂的高粘度 特性，通常只适用于现有的滚珠轴承中，但滚珠轴承是由许多细长的构件所组成，相较于自 润轴承不但具有价格偏高、结构复杂以及结构性较弱等缺失，而使其在高温、高负载、高转 速的应用环境下，不论是轴芯负荷承载能力与抗高温能力及使用寿命均受到严厉的挑战。 相较于现有自润轴承，虽具有价格低、结构单纯以及结构性较强的特质，却因为自润轴承通 常由较小孔洞的多孔隙材质所制成，因此不易含浸较高粘度的润滑油脂及含有固态润滑粒 子的润滑剂，且在运作中因润滑油脂及含有固态润滑粒子的润滑剂具高粘稠度特性而不易 顺利供油，更无法顾及润滑介面的均勻性，若将润滑油脂及含有固态润滑粒子的润滑剂改 以直接涂抹于轴孔的壁面，虽然可以暂时性地提高自润轴承一定程度的承载能力，然而，一 旦润滑油脂或含有固态润滑粒子的润滑剂逐渐在旋转过程中消耗殆尽，同样会快速引发自 润轴承过度磨耗与急骤升温的问题。因此，要如何使自润轴承在高温、高负载、高转速的严苛运转环境下，仍能长期发 挥及时补充润滑介质的功能，以使轴孔内壁与旋转的轴芯外壁之间持续形成足以承载轴 芯负荷的润滑介面，已成为本发明人与从事此行业的相关厂商与业者所亟欲努力克服的课题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的缺失，乃提出一种复合式自润轴承，通过整合润滑介质(包括润滑油、润滑油脂及含有固态润滑粒子的润滑剂)的储油与供油机制建立新一 代自润轴承的设计平台，以符合全方位的应用需求，使其不论应用在高温、高负载、高转速 的严苛运转环境下，以及因应多元化的产业需求下，均能长期发挥及时补充润滑介质的功 能，以使轴孔内壁与旋转的轴芯外壁之间持续形成足以承载轴芯负荷的均勻磨润介面。本发明复合式自润轴承包括一轴承组及一壳体，其中所述轴承组是由至少一轴承 单元组配形成，所述轴承单元设有一轴向贯穿的轴孔以供轴芯穿设；所述壳体为一中空的 管体，用于沿轴芯方向密封套设在轴承组外缘，并由轴承组与壳体之间合围形成至少一储 放润滑介质的储存槽，所述储存槽围设有与轴孔连通的至少一微隙流道，以持续提供润滑 介质于轴芯与轴孔之间发挥优质磨润的功效。作为所述复合式自润轴承的进一步改进，所 述轴承组还可以由至少一多孔隙材质的轴承单元组配形成，并使所述轴承单元含浸有适量 的润滑油，供油管道除通过储存槽与轴孔连通的至少一微隙流道外，并通过多孔隙材质本 身的毛细力持续将润滑介质与所述含浸的润滑油输往轴孔的内壁，以发挥经由不同储油与 供油管道同时提供润滑介质与润滑油的多重磨润功效。作为所述复合式自润轴承的进一步改进，所述轴承组还可以由多孔隙材质制成， 并由轴承组与壳体之间合围形成至少一储放润滑油的储油槽，供油管道除通过储存槽与轴 孔连通的至少一微隙流道外，并通过多孔隙材质本身的毛细力持续将润滑介质与所述储油 槽中的润滑油输往轴孔的内壁，以发挥经由不同储油与供油管道同时提供润滑介质与润滑 油的又一多重磨润功效。作为所述复合式自润轴承的进一步改进，所述轴承组还可以由含浸有适量润滑油 的多孔隙材质制成，并由轴承组与壳体之间合围形成至少一储放润滑油的储油槽，供油管 道除通过储存槽与轴孔连通的至少一微隙流道外，并通过多孔隙材质本身的毛细力持续将 润滑介质与所述含浸的润滑油及储油槽中的润滑油输往轴孔的内壁，以发挥经由不同储油 与供油管道同时提供润滑介质与润滑油的再一多重磨润功效。当轴承组密封穿设于壳体的 容置空间且轴芯运转于轴承的轴孔时，通过磨擦生热与离心力将储存槽中的润滑介质由所 述自润轴承的微隙流道导引至轴孔壁面，从而可通过微隙流道提供顺畅而均勻分布于轴芯 与轴孔之间适当厚度的润滑介面，并大幅降低产生过度磨耗的机会，显现较佳的负荷承载 能力，延长所述自润轴承的使用寿命；为因应不同转速、不同温度、不同负载的应用需求，可 以采用不同的润滑介质及微隙流道的数量与尺寸(有效直径在o. 02mm至5_之间)，以确 保在所述微隙流道中的流动性；另外，由于轴承单元可使用预先含浸润滑油的多孔隙材质 制成，也可同时在轴承中建立预先储放粘滞性较低润滑介质的储油槽，当轴芯旋转于轴孔 中时，通过磨擦生热致使轴承中预先含浸的润滑油及储油槽中的润滑介质受热膨胀，从而 可通过毛细力提供顺畅而均勻分布于轴芯与轴孔之间较薄的润滑介面，达到使用本发明单 一的复合式自润轴承即可同时通过不同储油与供油管道持续补充不同润滑介质的多重润 滑功效。本发明的有益效果在于，提供一种具有多重润滑功能的复合式自润轴承结构，所 述复合式自润轴承可分别通过储放不同粘滞性的润滑介质的储存槽，并通过与轴孔连通的 微隙流道持续将润滑介质输往轴孔的内壁；又通过多孔隙材质的轴承组所设储放较低粘滞 性的润滑介质的储油槽，以及通过轴承组本身预先含浸的所述润滑介质，通过多孔隙材质 的毛细力持续将润滑介质输往轴孔的内壁，以提供多元的储油与供油管道并同时持续提供不同润滑介质的多重润滑功能，从而大幅延伸及优化复合式自润轴承的使用极限。本发明的另一有益效果在于，提供一种通过模块化设计的复合式自润轴承应用平 台，使所述自润轴承的壳体内所容置的多个轴承单元皆可运用相同的模具生产，以达简化 量产制程、易于控制与提升品质及降低成本的目的；同时为因应不同的轴芯长度与磨润条 件，可通过相邻轴承单元间的不同排列方式、轴承单元的长短与形状、微隙流道的形状、数 目及大小来调整储存槽的数目与容量以及注入润滑介质的位置与份量，进而使本发明复合 式自润轴承实现在低成本下提供灵活的设计与应用的弹性，以满足多元化的产业应用需 求。
图1是本发明第一实施例的立体外观图；图2是本发明第一实施例的立体分解图；图3是本发明第一实施例的轴承单元结合示意图；图4是本发明第一实施例的组装剖面图；图5是本发明第一实施例与轴芯组装的组装剖面图；图6是本发明第二实施例的组装剖面图；图7是本发明第三实施例的组装剖面图；图8是本发明第四实施例与轴芯的组装剖面图。附图标记说明1_壳体；10-容置空间；11-凸肋；2-轴承组；20、20a、20b、20c-储 存槽；201-储油槽；21-轴承单元；210-轴孔；211-外表面；2111-定位凹槽；212-颈部； 213-接合部；2131-槽孔；2130,2130a-微隙流道；2130b,2130c-微隙流道；3-轴芯。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。以下参照图1至图8，对本发明复合式自润轴承予以进一步说明。请参阅图1至图5所示，分别为本发明第一实施例的立体外观图、立体分解图、轴 承单元结合示意图、组装剖面图及与轴芯组装的组装剖面图；所述复合式自润轴承由壳体 1及轴承组2组成，其中所述壳体1是一沿轴向贯穿以形成一容置空间10的中空柱体，其是由致密实心材 质或多孔隙材质制成，所述容置空间10的壁面设有沿轴向延伸的至少一凸肋11。所述轴承组2密封穿设于壳体1的容置空间10内，其是将一对由致密实心材质或 多孔隙材质制成的轴承单元21沿轴向组配形成，所述轴承单元21的一端为一外表面211， 所述外表面211沿轴向延伸成一内凹的颈部212，所述颈部212的末端相对于外表面211设 有一接合部213，且所述轴承单元21自外表面211至颈部212的接合部213设有一轴向贯 穿的轴孔210，以供轴芯3穿设；另，沿外表面211的周缘设有与壳体1的凸肋11相互卡合 的对应定位凹槽2111 ；又，所述外表面211的周缘壁面的形状与尺寸是与容置空间10的内 壁面相匹配，以使外表面211的周缘壁面可密封贴合于所述容置空间10的内壁面，并使轴 承组2稳固维持于壳体1的容置空间10内，且由相邻两轴承单元21的颈部212与容置空 间10的内壁面形成一可供润滑介质储放的储存槽20，并在储存槽20内设有至少一连通轴
5孔210的微隙流道2130 ；本发明所述润滑介质是泛指具有润滑功能的介质，包括粘稠性较 低的润滑油、粘稠性较高的润滑油脂以及含固态润滑粒子的润滑剂等。在本实施例中所示轴承单元21的颈部212为自外表面211朝轴向延伸的截面呈 渐缩状的中空锥体，且接合部213位于颈部212的收缩端面处，所述轴承单元21的接合部 213上设有呈放射状的至少一槽孔2131，所述槽孔2131与轴孔210相通，在相邻两轴承单 元21的接合部213对接处形成一组可将润滑介质渗流至轴孔210以供轴芯3润滑的至少 一微隙流道2130。通过上述壳体1与轴承组2的结合方式，使颈部212与容置空间10的内壁面之间 形成一环状的储存槽20，以充填润滑介质；所述储存槽20的轴向截面是依据颈部212的外 形而可能呈现不同的形状，例如三角形、矩形或圆弧形等；显然，本实施例中所列举储存槽 20的形状非因此即局限本发明的专利范围，举凡依据本发明说明书及图式内容所作的任何 修改或衍生的等效结构皆应涵盖于本发明的专利范围。所述轴承组2是通过轴承单元21的接合部213相互对接，并使接合部213之间的 多个槽孔2131对应围合形成连通储存槽20与轴孔210之间的多个微隙流道2130 ；在使用 过程中，当轴承单元21的轴孔210套设于轴芯3旋转时，储存槽20内的润滑介质会因磨润 生热的传入而膨胀，并使其中润滑介质的粘稠度降低而增加流动性，促使储存槽20内的润 滑介质经由所述等微隙流道2130渗流至轴孔210，且由于轴芯3旋转时所产生的离心力造 成所述等微隙流道2130朝向轴孔210端的压力较的朝向储存槽20端的压力为低，通过此 两端形成的压力差可进一步将润滑介质推向轴孔210，使所述轴孔210与轴芯3之间形成 的润滑介面远厚于只使用预先含浸润滑油的现有自润轴承；另一方面，由于所述轴承单元 21是由预先含浸润滑油的多孔隙材质制成，当旋转的轴芯3与轴孔210之间磨润生热时，使 轴承单元21毛细孔洞中的润滑油因受热膨胀与毛细力的驱动而将润滑油渗流至轴孔210 与轴芯3之间以形成润滑油介面，上述驱动润滑油朝轴孔210方向流动可进一步强化轴芯 3的润滑，进而达到有效防止过度升温的功效，使本发明复合式自润轴承具有自动补充润滑 油与润滑介质的多重润滑机制，因而能大幅延长自润轴承的使用寿命与增强轴芯的负载能 力。请参阅图6所示，是本发明第二实施例的组装剖面图，由图中所示可以清楚看出， 轴承组2为密封穿设于壳体1的容置空间10内，其中所述轴承组2包含三轴承单元21，如 采用与第一实施例相同长度的轴承单元21，则本实施例可提供较长的轴芯3承载长度，又 如要维持与第一实施例相同的轴芯3承载长度，则本实施例可采用比第一实施例相对较短 的轴承单元21 ；依轴承组2在容置空间10中的相邻二轴承单元21之间的排列可区分为对 接与串接两种型态，其中，当相邻二轴承单元21之间呈对接排列时，其是分别以一轴承单 元21的接合部213对接于另一轴承单元21的接合部213，由所述相邻二轴承单元21的接 合部213的多个槽孔2131合围形成一组与所述槽孔2131相同数目的微隙流道2130，所述 组微隙流道2130的截面积为所述槽孔2131的两倍，且由壳体1的容置空间10与颈部212 所合围形成一储放润滑介质的储存槽20 ；另，当相邻两轴承单元21之间呈串接排列时，是 分别以一轴承单元21的接合部213串接于另一轴承单元21的外表面211，使设置于所述轴 承单元21的接合部213的多个槽孔2131与另一相邻轴承单元21的外表面211合围形成 另一组微隙流道2130a，所述组微隙流道2130a的截面积及数目与所述槽孔2131相同，且由壳体1的容置空间10与轴承组2的颈部212所合围形成的另一组储存槽20a的容量仅为 前述对接排列时所述储存槽20的一半。对于相同承载长度的轴芯3而言，轴承组2可随增加轴承单元21的数目而相对缩 短轴承单元21的长度，依上述相邻两轴承单元21之间排列型态的不同组合方式，可使轴承 组2与容置空间10的壁面形成更多可充填润滑介质的储存槽20、20a，当轴芯3旋转时，所 述供油方式通过新增加的储存槽20a及新增加的微隙流道2130a，不但可使经模块化的多 个较短轴承单元21分别套设在较短的轴芯3承载长度上，以便在轴孔210多处供给较充分 且均勻的润滑介质，且可使轴芯3与轴承组2之间所形成的润滑介质的轴向分布及磨润介 面的厚度更为均勻，从而可有效抑制不正常的温升，确保延长使用寿命与强化承载能力。请参阅图7所示，为本发明第三实施例的侧视剖面图，由图中所示可以清楚看出， 轴承组2为密封穿设于壳体1的容置空间10内，所述轴承组2由四轴承单元21组成，其是 通过与第一实施例完全相同的二轴承组2串列设置；对于同一承载长度的轴芯3而言，此种 供油方式相较于第一实施例不但可提供另一容量完全相同的储存槽20b及另一完全相同 的微隙流道2130b而使供油的容量倍增，且因分别在轴孔210的二位置供油，除可进一步使 润滑介质在较短长度的轴芯3上供应较充足的润滑介质，也使所供应润滑介质的轴向分布 以及磨润介面的润滑介质厚度更为均勻。另，相较于第二实施例的所述供油方式，对于同一 长度的轴芯3而言，可提供与第一储存槽20容量相同，但较第二储存槽20a为大的另一储 存槽20b，如此不但可进一步使润滑介质在较短长度的轴芯3上供应更充足的润滑介质，且 可提供比第二微隙流道2130a较大的第二微隙流道2130b，并使所供应润滑介质的轴向分 布以及磨润介面的厚度更为均勻。图8是本发明复合式自润轴承第四实施例与轴芯的组装剖面图，所述自润轴承在 多孔质轴承组2的颈部212与容置空间10的内壁面合围形成三个环状圆弧形截面的凹槽， 其中靠近中央者为储放润滑介质的储存槽20c，通过所述储存槽20c底部围设有与轴孔210 连通的多个微隙流道2130c，持续补充轴孔210与轴芯3之间所形成的润滑介质承载介面， 另两凹槽则为储放润滑油的储油槽201，通过已含浸润滑油于多孔质轴承组2中的毛细力， 驱动润滑油进一步持续补充轴孔210与轴芯3之间的润滑油承载介面，从而大幅延伸及优 化复合式自润轴承的使用极限。综上所述，本发明提供一种能同时在轴芯3与轴孔210之间持续供给润滑介质与 润滑油的复合式自润轴承，以因应不同磨润介面需求的设计与应用平台，所举所述壳体1 的容置空间10内所能容置轴承单元21的数量、组合型态、以及轴承单元21的形状仅为实 施例的说明，并不因此局限本专利范围，使用者可依轴芯3的长度与轴承单元21的长度而 选取所要设置的轴承单元21数量；且轴承单元21的外观形状也不局限于图示的锥形体 (第一至第三实施例)，通过不同曲面生成的颈部212可产生不同模块化轴承单元21的外 观形状，例如菱形体、柱体(第四实施例)、圆弧体等，以上述所举相邻两轴承单元21的轴 向排列均可形成至少一围绕轴孔210且互相连通的环状凹槽式储存槽20及储油槽201，此 外，也可由轴承组2的颈部212与容置空间10的内壁面合围形成多个互不连通的独立储存 槽20及储油槽201，只要壳体1的长度与轴承组2的长度相匹配，并以提供由壳体1与轴孔 210之间所形成的至少一储存槽20达到储放润滑介质的效果，以及由轴芯3与轴孔210之 间所形成磨润介面的至少一组微隙流道2130达到储油与供油的效果，如此便可以本发明复合式自润轴承的模块化的轴承单元21来因应多元化的市场应用，达到灵活的设计与应 用的弹性；另外，在本发明中所示轴承组2也可以为多个轴承单元21的一体成形件而具有 所述相同的功效。本发明具有如下的优点(1)提供一种具有多重润滑功能的复合式自润轴承结构，所述复合式自润轴承可 分别通过储放不同粘滞性的润滑介质的储存槽，并通过与轴孔连通的微隙流道持续将润滑 介质输往轴孔的内壁；又通过多孔隙材质的轴承组所设储放较低粘滞性的润滑介质的储油 槽，以及通过轴承组本身预先含浸的所述润滑介质，通过多孔隙材质的毛细力持续将润滑 介质输往轴孔的内壁，以提供多元的储油与供油管道并同时持续提供不同润滑介质的多重 润滑功能，从而大幅延伸及优化复合式自润轴承的使用极限。(2)提供一种通过模块化设计的复合式自润轴承应用平台，使所述自润轴承的壳 体内所容置的多个轴承单元皆可运用相同的模具生产，以达简化量产制程、易于控制与提 升品质及降低成本的目的；同时为因应不同的轴芯长度与磨润条件，可通过相邻轴承单元 间的不同排列方式、轴承单元的长短与形状、微隙流道的形状、数目及大小来调整储存槽的 数目与容量以及注入润滑介质的位置与份量，进而使本发明复合式自润轴承实现在低成本 下提供灵活的设计与应用的弹性，以满足多元化的产业应用需求。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等 效，但都将落入本发明的保护范围内。
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权利要求
一种复合式自润轴承，其特征在于，其包括一壳体及一轴承组，其中所述壳体是一沿轴向贯穿以形成一容置空间的中空柱体；所述轴承组是将至少一轴承单元沿轴向组配形成，所述轴承单元的一端为一外表面，并在所述外表面沿轴向延伸成一颈部，所述颈部的末端相对于所述外表面设有一接合部，且所述轴承单元自所述外表面至所述颈部的接合部设有一轴向贯穿的轴孔以供轴芯穿设；所述轴承组的颈部与所述容置空间的内壁面合围形成至少一供润滑介质储放的储存槽，并在所述储存槽设有至少一连通所述轴孔的微隙流道。
2.根据权利要求1所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述容置空间的壁面设有沿 轴向延伸的至少一凸肋，且沿所述轴承单元外表面的周缘设有与所述壳体的凸肋相互卡合 的对应定位凹槽。
3.根据权利要求1所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述外表面的周缘壁面的形 状与尺寸是与所述容置空间的内壁面相匹配，以使所述外表面的周缘壁面密封贴合于所述 容置空间的内壁面，并使所述轴承组稳固维持于所述壳体的容置空间内。
4.根据权利要求1所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承单元的接合部上设 有至少一槽孔，所述槽孔与所述轴孔相通。
5.根据权利要求1所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承单元为多孔隙材质 制成，并于轴承含有浸润滑油。
6.根据权利要求1所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承组设置在所述容置 空间中的相邻两轴承单元之间的排列区分为对接排列与串接排列两种型态。
7.根据权利要求6所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述对接排列是分别以一轴 承单元的接合部对接于另一轴承单元的接合部。
8.根据权利要求6所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述串接排列是分别以一轴 承单元的接合部串接于另一轴承单元的外表面。
9.根据权利要求7所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承单元的接合部上设 有至少一槽孔，所述槽孔与所述轴孔相通，由所述轴承单元的一槽孔与另一相邻轴承单元 的接合部的一槽孔合围形成一微隙流道。
10.根据权利要求8所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承单元的接合部上设 有至少一槽孔，所述槽孔与所述轴孔相通，由所述轴承单元的一槽孔与另一相邻轴承单元 的外表面合围形成一微隙流道。
11.根据权利要求5所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述轴承组的颈部与所述容 置空间的内壁面合围形成至少一供润滑油储放的储油槽。
12.根据权利要求1项所述的复合式自润轴承，其特征在于，所述润滑介质为粘稠性较 低的润滑油或粘稠性较高的润滑油脂或含固态润滑粒子的润滑剂。
全文摘要
本发明是一种复合式自润轴承，包括一轴承组及一壳体，其中所述轴承组是由至少一轴承单元组配形成，所述轴承单元设有一轴向贯穿的轴孔以供轴芯穿设；所述壳体为一中空的管体，用于沿轴芯方向密封套设在轴承组外缘，并由轴承组与壳体之间合围形成至少一储放润滑介质的储存槽，所述储存槽围设有与轴孔连通的至少一微隙流道，以持续提供润滑介质，在轴芯与轴孔之间发挥优质磨润的功效。
文档编号F16C33/10GK101922502SQ20091014671
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月16日 优先权日2009年6月16日
发明者刘汉卿, 黄隆伟 申请人:新瓷科技股份有限公司