专利名称：滚动轴承保持架和制造滚动轴承保持架的方法
技术领域：
实施例均涉及一种滚动轴承保持架和制造滚动轴承保持架的方法。
背景技术：
在许多机器和组件中都会出现某一部件相对于同一个或另一个机器或机器组件的另一个部件的相对运动。在此，所涉及的可以是旋转运动或者直线运动。在此，通常要力求引导相关部件的相对运动，但是仍然要传递在垂直于相对运动方向的某一方向中出现的力和/或者扭矩。换句话说，在很多机器中要力求支承相关结构元件的相对运动。为此可 使用轴承。根据相对运动的类型，所述轴承可以是直线轴承或者用于旋转运动的轴承。在此可区分为滑动轴承和滚动轴承。第一种是通过滑轨引导运动，第二种的滚动体在滚动轴承的两个滚道之间滚动并且因此相对于两个滚道运动。通常将滚动轴承的滚动体锁定或固定在滚动轴承保持架内相应的3 孔之中。在此，滚动轴承保持架主要会影响滚动轴承对于某种应用情况的适用性。此外，其主要作用是使得滚动体保持间距，以便防止相邻滚动体之间直接接触，从而减小轴承内的摩擦和因此减小热量的生成。其还可以使得滚动体在整个圆周范围内均匀分布，从而能够均匀分布载荷，使得滚动轴承和相应机器更加稳定、均匀地运转，必要时也可以在卸载区域内引导滚动体，并且必要时由此改善轴承内的滚动条件，避免有害的滑动，也可以必要时在安装或者拆卸非自锁轴承时防止滚动体掉落。滚动体受到摩擦力、扭力和惯性力的机械负荷作用。因此造型和材料选择对于滚动轴承保持架的性能以及轴承的工作可靠性而言具有决定意义。在某些应用情况下，滚动轴承保持架可能会遭受非常大的力。对此，例如是具有较大尺寸的轴承、某些结构型式的滚动轴承(例如调心滚子轴承(SRB =英语SphericalRoller Bearing)),以及用于确定应用情况的滚动轴承,例如用于压缩机和其它具有很高转速和/或者很高静态或动态载荷的应用可算为这些情况。通常将其它保持架材料用于这些应用情况，例如黄铜和钢板。这些保持架材料尽管能够基本满足机械特性要求，但是仍然有其它负面特性。例如用这些材料制成的部件通常有很大的重量，并且有很高的摩擦系数。除此之外，其成本和制造费用也很昂贵。例如可以利用通过温度和/或者压力使得塑料塑化的注塑方法，以成本低廉和/或者经济的方式进行生产，可使用的塑料例如有热塑性塑料。迄今为止如此制成的常规塑料保持架并不能实现这些机械特性。一方面保持架材料需要有很高的抗拉强度与刚度，才能在负荷作用下变形很小(例如在很大的离心力中)，另一方面如果冲击负荷很大，则还要有很高的韧性和断裂伸长率才能满足较大的抗冲性能，因此对滚动轴承保持架及其材料的要求有时是对立的，可以购得的热塑性塑料无法同时满足这些要求。若为常规的短纤维增强型热塑性塑料，尽管提高玻璃纤维或者碳纤维的含量可以增大塑料的抗拉强度和刚度，但是对于承受大负荷的轴承保持架而言，随着纤维含量的增大，断裂伸长率和/或者韧性将会随之减小，并且可能会引起脆性的材料特性。因此会因为超过断裂伸长率而导致保持架断裂。反之如果减小热塑性塑料中的纤维含量来保持设计规定的断裂伸长率，则抗拉强度和刚度通常就会下降，例如弹性模量就会大幅度下降，从而会因为超过断裂应力而导致保持架断裂。但是从另一方面来说，塑料保持架的特点是在经过润滑的钢表面上有良好的滑动特性，而且在与滚动体接触的部位上保持架表面的粗糙度很小。与金属保持架相比，塑料保持架通常具有比较小的保持架摩擦，因此在轴承内产生的热量比较少，从而有利于减小磨
损。除此之外，塑料保持架还有比金属更小的材料密度，从而使得保持架的惯性力比较小。某些情况下塑料保持架也能具有良好的应急运转特性，从而使得轴承即使在润滑完全失效的情况下尚能保持工作一段时间，而不会发生轴承卡死或者其它损害。因此存在用某种材料制造滚动轴承保持架的需求，所述材料具有改善了刚度和/或者抗拉强度、同时改善了韧性和/或者抗冲性能的塑料滚动轴承的特性。
发明内容
这种需求通过一种滚动轴承保持架满足，其包括至少一个用于滚动体的兜孔，所述滚动轴承保持架由某种材料制成，该材料包括由碳长纤维和/或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料，所述热塑性塑料包括聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚苯醚、聚芳香酰胺、聚苯并咪唑或者液晶聚合物。这种需求还通过一种制造滚动轴承保持架的方法满足，该方法包括制备材料，所述材料包括由碳长纤维增强或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料；并且用该材料形成滚动轴承保持架。相关实施例均基于以下认识用一种具有碳和/或者玻璃长纤维增强型热塑性塑料制成滚动轴承保持架，就能用一种包含改善了刚度和/或者抗拉强度并且同时改善了韧性和/或者抗冲性能的热塑性塑料的材料实现滚动轴承保持架的特性。形成长纤维增强作用的纤维具有比作为基体的热塑性塑料更高的刚度，因此可承受作用于滚动轴承保持架的比较高的力和力矩。其中，作为基体的热塑性塑料这样嵌入在纤维之中，使纤维立体地固定，从而能够将力传递到纤维之中。除此之外，基体还可支撑纤维，防止由于折弯或者其它影响因素引起机械损伤。与常规纤维增强的热塑性塑料的区别在于，本发明所述的实施例通过长纤维实现纤维增强作用。在此，可以通过具有至少I毫米平均长度的纤维形成碳长纤维增强结构和/或者玻璃长纤维增强结构。在此要注意这些纤维具有平均值至少为I毫米的统计分布，但也可以高于该值，例如至少为I. 5毫米，至少为2毫米或者至少为2. 5毫米。常规纤维(即短纤维)具有小于I毫米的平均长度。与“连续纤维”的区别在于，本发明所述实施例中的纤维通常具有不超过50毫米的平均长度，必要时不超过30毫米或者10毫米，以便减小机械荷载能力的各向异性。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架，可以通过纤维形成碳长纤维增强和/或者玻璃长纤维增强作用，所述纤维在材料中的含量至少为10%。这样就能将滚动轴承保持架中的力传递分布到一定数量的纤维上，从而可以改善刚度和/或者抗拉强度，同时改善韧性和/或者抗冲性能。按照其它实施例所述，纤维的含量至少为20%，至少30%或者至少40%。还可以适当选择所述材料的含量，使其不超过80%或者70%。这样就能改善作为基体的热塑性塑料的功能。所谓含量指的是质量百分含量或者体积百分含量。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架，材料的缺口抗冲强度至少为20kJ/m2，断裂应力至少为200MPa，弹性模量至少为lOGPa。这样就能将滚动轴承保持架用于机械负荷较强的应用。视所用的材料而定，实施例的缺口抗冲强度可以至少为28kJ/m2，断裂应力至少为280MPa，弹性模量至少为20GPa。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架，通过具有碳或者玻璃的纤维形成碳长纤维增强和/或者玻璃长纤维增强作用。其它实施例中的热塑性塑料可以包括通过具有碳的纤维形成的碳长纤维增强作用。这样就能至少部分改善所述的机械特性。与玻璃长纤维增强作用相比，必要时也可以通过碳长纤维增强作用减小滚动体摩擦，因为碳纤维具有比玻璃纤维更小的研磨作用。 按照一种实施例所述的滚动轴承保持架，热塑性塑料可以包括聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PO、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。视滚动轴承保持架的应用情况而定，这些热塑性塑料能够以经济可行的方式良好地协调相关的机械特性。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架在此可以是整体构造，或者可以由多个滚动轴承保持架分段构成。视应用情况和实施例而定，例如可以形成整体或者单体的滚动轴承保持架，不含可能起结构弱化作用的连接结构。若为多个滚动轴承保持架分段构成的多构件式或多体式滚动轴承保持架，则更加容易给滚动轴承保持架装配一个或多个滚动体。由此，必要时也能更简单地将滚动轴承保持架安装到滚动轴承中。一个滚动轴承分段可以具有使得滚动轴承分段与另一个滚动轴承分段耦合或者连接的连接结构。滚动轴承保持架的用于滚动体的兜孔也可以这样设计，使得通过兜孔的形状完全防止滚动体脱落，或者至少在一个方向通过形状配合的接触防止滚动体脱落。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架由一种材料制成，也就是完全由该材料制成，换句话说，滚动轴承保持架由该材料构成。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架原则上可以用于直线滚动轴承或者用于支承或引导旋转运动的滚动轴承。若为用于支承旋转运动的滚动轴承的滚动轴承保持架，则滚动轴承保持架可以具有沿着一段圆弧在至少300°范围内延伸的环形结构。滚动轴承保持架也可以是闭合的，也就是在360°范围内延伸。按照一种实施例所述，滚动轴承保持架可以具有例如一种环绕的环形结构，该环形结构具有一个或多个过梁和/或者夹头和/或者销柱，以便构成用于容纳一个或多个滚动体的一个或多个兜孔。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架可以用来将球形、圆柱形、锥形或截锥形、针形、桶形或者其它形状的滚动体固定在兜孔之中。
按照一种实施例所述的方法，滚动轴承保持架的成型可以包括滚动轴承保持架的注塑成型。注塑成型能够以简单而且可靠的方式制造滚动轴承保持架。
以下将参考附图对实施例进行详细描述和解释。附图I所示为按照一种实施例所述的滚动轴承保持架的示意侧视图；以及附图2所示为附图I 所示滚动轴承保持架的局部立体图。
具体实施例方式在结合附图I和2详细说明实施例和详细解释其工作原理之前，首先提请注意的是当详细探讨相关实体本身、某一个实施例或多个实施例范围内的相关实体或者相关类型的实体时，将使用本说明部分中针对相关对象、结构和其它实体概括的附图标记。这样就能使得说明部分更加紧凑简洁，因为可以避免不必要的重复，只要没有另外的明确说明或者存在关联性，则也可以将涉及到某个实体的说明转用于其它实施例中的其它实体。与此不同的是，如果标识单个的实体，则使用基于相应概括的附图标记的单独的附图标记。在某一个实施例中或者在不同的实施例中出现的实体，其技术参数中的某些参数可以相同或者不同。例如某一个实施例中的多个实体的某一个参数可以相同，但是另一个参数则可以不同。附图I所示为按照一种实施例所述的用于支承旋转运动的滚动轴承保持架100的示意侧视图。滚动轴承保持架100具有沿着滚动轴承保持架100的圆周方向完整延伸、也就是以360°延伸的环形结构110。除此之外，滚动轴承保持架100还具有多个圆形的凹缺120，这些凹缺构成相应数量的用于附图I中并未绘出的滚动体的兜孔130。在两个相邻的兜孔130之间分别形成过梁140。为了详细阐述这一点，在附图2中绘出了附图I所示滚动轴承保持架100的局部立体图。在此，附图2 —共显示了四个凹缺120，基于图2所示的局部图仅仅不完整表示了其中的第一个凹缺120-1和第四个凹缺120-4。凹缺120呈圆形，因此可提供用于容纳球形滚动体的相适配的圆形兜孔130。在凹缺120之间，也就是在兜孔130之间形成附图I中所示的过梁140，这些过梁从环形结构110的边缘开始在环形结构110以及滚动轴承保持架100的圆周方向上具有朝向其中心逐渐减小的宽度。当然也可以实现其它几何形状的实施例。例如凹缺120或兜孔130可以不同于附图I和2中所示的实施例，并非布置在环形结构110中央，而是沿着垂直于滚动轴承保持架100的圆周方向和径向的方向侧向偏置。例如可以将凹缺120适当移动到环形结构110的外侧边界，使得凹缺120不再呈圆形，而是仅仅形成一个圆弧段。在这种情况下，也可将过梁140称作夹头。滚动轴承保持架100的实施例也包括用于其它滚动体或其它滚动体形状的实施例。除了球形滚动体(球体)之外，按照相关实施例所述，也可以提供用于桶形滚动体、针形滚动体、锥形滚动体或截锥形滚动体、桶形滚动体和针形滚动体的滚动轴承保持架100。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架100可以是整体构造，或者可以由多个滚动轴承保持架分段构成多构件式。若为整体或单体构造，就可以避免可能有结构弱化作用的连接结构。但是，这恰恰会使得各种类型滚动轴承保持架的制造、装配或安装变得很困难。这种构造恰恰适合于较大的滚动轴承保持架100。若为多个滚动轴承保持架分段构成的多构件式滚动轴承保持架100，则更加容易给滚动轴承保持架100装配一个或多个滚动体，由此也能必要时简化地将滚动轴承保持架100安装到滚动轴承之中。每一个滚动轴承分段可以具有使得滚动轴承分段与另一个滚动轴承分段耦合或者连接的连接结构。因此，例如每一个滚动轴承保持架分段可以具有一个榫头和一个用来容纳该 榫头的凹槽。滚动轴承保持架100的滚动轴承保持架分段可以相同或者不同。也可以这样选择地设计滚动轴承保持架100的滚动体的兜孔130，使得通过兜孔130的形状完全防止滚动体脱落，或者至少在一个方向通过形状配合接触防止滚动体脱落。滚动轴承保持架100可以不同于附图I所示的实施例，也可以在圆周方向小于360°角度的范围内延伸。换句话说，滚动轴承保持架100也可以不闭合，但在这种情况下通常在至少320°的范围内延伸。除此之外，还可以按照其它实施例所述将环形结构110设计成波浪形或者多次弯曲的结构，从而可通过厚度相同或者只有细微偏差的环形结构100的至少一段构成过梁140或夹头,例如这种偏差可以不大于30%。除了附图I和2中所示用于引导旋转运动的滚动轴承的滚动轴承保持架100之夕卜，按照相关的实施例所述，也可以设计用于直线导轨或直线滚动轴承的滚动轴承保持架。在这种情况下建议至少部分不同于结合附图I和2所述的环形。可以将这些滚动轴承保持架设计成可以弯曲和/或者直线形构造。滚动轴承保持架100的实施例的共性在于，这些滚动轴承保持架均由一种材料制成，该材料包括使用碳长纤维和/或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料。如前所述，使用长纤维进行增强可以实现利用常规纤维增强的热塑性塑料无法同时实现的机械特性。按照一种实施例所述的材料可以改善刚度和/或抗拉强度，同时可以改善韧性和/或者抗冲性能，方法是使用玻璃长纤维和/或者碳长纤维进行增强。形成长纤维增强作用的纤维具有比作为基材的热塑性塑料更高的刚度，因此可承受作用于滚动轴承保持架的比较高的力和力矩。在此，作为基体的热塑性塑料适当嵌入在纤维之中使其立体地固定，从而能够将力传递到纤维之中。除此之外，基体还可支撑纤维，防止折弯或者其它影响因素引起机械损伤。与常规纤维增强的热塑性塑料的不同之处在于，起到增强作用的长纤维具有至少I毫米的平均长度，其中，这些纤维在长度方面具有统计分布。平均值至少为I毫米，但也可以高于该值，例如至少I. 5毫米、至少2毫米或者至少2. 5毫米。与此不同的是，常规的短纤维则具有I毫米以下的平均长度，同时“连续纤维”的长度则大于50毫米。计算数据和部分实验数据表明，由于长纤维的长度较大，会使得作为基体的热塑性塑料承受比较少的负荷，因为可以通过热塑性塑料更好地将力传递到长纤维上。因此较长的纤维也可以使得材料的机械负荷能力变大。当然由于注塑成型过程中的可加工性也会随着纤维长度的增大而变差，因此建议将纤维的长度限制为最大50毫米，必要时可限制为最大30毫米或者最大10毫米。因此，例如若为用于支承旋转运动的滚动轴承保持架，则建议限制纤维长度。
长纤维通常在材料中的含量至少为10%，以便将滚动轴承保持架中的力传递分布到较大数量的纤维上，从而改善刚度和/或者抗拉强度，同时改善韧性和/或者抗冲性能。在此，实验也表明，提高长纤维的含量可以改善机械特性。因此材料可以含有至少30 %或至少40%的长纤维。但是为了不对作为基体的热塑性塑料的功能造成负面影响，可以适当选择纤维含量，使其不超过80%或70%。所谓含量指的是质量百分含量或者体积百分含量。在介绍各个结果之前，可以首先总结如下按照一种实施例所述的滚动轴承保持架100的材料可以达到至少20kJ/m2的缺口抗冲强度、至少200MPa的断裂应力和至少IOGPa的弹性模量。有一些材料也可以达到更高的值，例如至少28kJ/m2的缺口抗冲强度，至少280MPa的断裂应力和至少20GPa的弹性模量。这些纤维均包括碳或玻璃。首批试验表明碳长纤维增强能够符合发展趋势地实现更高的机械负荷能力。
按照一种实施例所述的滚动轴承保持架，热塑性塑料可以包括例如聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。在此，首先将这两种长纤维增强方式与上述每一种热塑性塑料组合使用。因此该材料可以包括使用碳长纤维增强的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。同样也可以包括使用玻璃长纤维增强的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PD、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。同样也可以包括混合使用玻璃长纤维和碳长纤维增强的聚酰胺(PA)、部分芳香族聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚酮(PEAK)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚砜(PSU，PESU)、聚苯醚(PPE)、聚芳香酰胺(PAMXD6)、聚苯并咪唑(PBI)或者液晶聚合物(LCP)。视滚动轴承保持架的应用情况而定，这些热塑性塑料能够以经济可行的方式良好协调相关的机械特性。按照一种实施例所述的滚动轴承保持架100由一种材料制成，也就是完全由该材料制成，换句话说，滚动轴承保持架由该材料构成。例如可以利用滚动轴承保持架100的一种制造方法实施例来制造这种滚动轴承保持架。这种实施例包括制备一种包括碳长纤维和/或者玻璃长纤维增强型热塑性塑料的材料，以及用该材料形成滚动轴承保持架100。例如可以采用将相应材料的粒子供应给注射成型机的方式执行所述的制备步骤。滚动轴承保持架100的成型可以包括滚动轴承保持架100的注塑成型。注塑成型能够以简单而且可靠的方式制造滚动轴承保持架100。为此可利用一台注塑成型机，在注塑成型机的注射单元中使得长纤维增强的热塑性塑料材料在压力和/或者升高的温度作用下塑化，然后将其注射到注塑成型模具之中。 注塑成型模具的空腔或型腔决定滚动轴承保持架100的形状和表面结构。在此，使用注塑成型法时的温度取决于材料的精确成分，即例如热塑性塑料的成分。但是这些温度应在熔化温度范围之内，并且适合于相应的材料。当然也可以按照一种实施例所述使用其它方法来制造滚动轴承保持架100。一种实施例包括例如利用挤出成型、热挤出成型、浇注成型、压制成型或者烧结成型(激光烧结成型)方法进行成型。如果滚动轴承保持架100的制造方法实施例基于挤出成型法或者热挤出成型法，则材料的制备可以包括在适合于例如该材料和挤出成型机的精确程序中或必要时以优化形状(挤出成型物)制备长纤维增强的热塑性塑料挤出成型。滚动轴承保持架100的成型在这种情况下可以包括多个子步骤。可以首先在原始挤出成型过程中由挤出成型物(即所制备的材料)挤出成型制成一种坯料，其形式例如是挤出成型管材、挤出成型型材、挤出成型板材或者其它可以利用挤出成型法制成的基本形状。然后可以在一道或者多道可选的机械加工步骤中将利用挤出成型法获得的基本形状继续加工成滚动轴承保持架100。这些可选的机械加工步骤包括例如对基本形状或者经过继续加工的基本形状进行铣削、钻孔、磨削、抛光或者车削。换句话说，挤出成型过程可产生半成品，然后在一道或多道加工步骤中(机械加工)将半成品继续加工成为成品，也就是加工成为滚动轴承保持架100。换句话说，可以从挤出成型管材、型材或者板材形成滚动轴承保持架100。如果滚动轴承保持架100的制造方法实施例包括浇注成型或压制成型，则首先制备材料，然后在滚动轴承保持架100的成型范围中将该材料继续加工成为滚动轴承保持架。视所使用的加工工艺而定，建议在一种至少适合于该加工工艺、甚至并非最适合于该加工工艺的模具中制备材料。然后滚动轴承保持架100的真正成型包括对材料进行压制成型或者浇注成型。视具体的工艺控制而定，有可能已经产生了成品滚动轴承保持架100。按照其它实施例所述，也可以首先产生一种基体或半成品，例如浇注成型或者压制成型管材、形成、块料形状或者其它基本形状的半成品。在这种情况下可以采用之前所述的一种或多种可选的机械加工方法将所获得的基本形状(半成品)继续加工成为成品，也就是加工成为滚动轴承保持架100。实施例也可以包括烧结成型或者激光烧结成型。在这种情况下，材料的制备可以包括例如制备长纤维增强的热塑性塑料作为粉末混合物。当然必要时也可以考虑采用其它制备材料的形式，只要至少与将要使用的加工工艺兼容即可。然后滚动轴承保持架100的成型可以包括原本的烧结成型或者激光烧结成型。在此可行的是，在此过程中就已产生了成品滚动轴承保持架100。但是通常也可以首先形成半成品(基本形状)，然后采用以上所述的一道或者多道可选的机械加工工序将其继续加工成为滚动轴承保持架100。在滚动轴承保持架100的成型过程中通过唯一的一道加工步骤就已形成滚动轴承保持架100的方法通常要求使用负荷能力较高的专用模具，例如注塑成型模具，因此必须能够承受较高的压力、温度或者其它加工条件。对于某些应用而言，这些要求会使得相应模具的制造变得无利可图。因此，若为单个的滚动轴承保持架100、小批量滚动轴承保持架100或者特殊的应用领域，宁可使用一种有利可图的方法，即首先制成半成品，然后通过一种单步或多步机械
加工方法继续加工成为成品。例如顶级赛车运动就是对滚动轴承保持架100的件数和机械负荷有要求的一个应用领域。例如可以将聚酰胺作为基体材料，用可以加工的碳长纤维增强型(C-LFT)的热塑性塑料制造滚动轴承或者滚动轴承保持架100。如试验结果所示,这些材料与同类碳纤维增强的复合材料相比，可以将断裂应力提高70%达到300MPa，同时能够将缺口抗冲强度翻倍增加到30kJ/m。如果使用一种由含量为30%的碳长纤维增强的部分芳香聚酰胺，则与通常所用的材料相比可以改善材料特性值，可将断裂应力从大约120MPa提高到大约300MPa，将弹性模量从大约6500MPa提高到大约23000MPa，将缺口抗冲强度从大约10kJ/m2提高到大约30kJ/m2。在此，该材料的密度可以在大约I. 2g/cm3 I. 3g/cm3范围之内。通过使用一种由含量为40%的碳长纤维增强的聚酰胺也很可能进一步提高机械特性值，即使在此尚未给出全部数据。以一种聚酰胺作为热塑性塑料进行的首批试验表明，纤维的百分含量为30%时可达到大约25kJ/m的抗冲缺口强度，纤维的百分含量为40%时可达到大约30kJ/m2。纤维的百分含量为30%时可达到稍低于250MPa的断裂应力；纤维的百分含量为30%时可达到大约为18GPa的弹性模量，纤维的百分含量为30%时可达到25GPa。总而言之，对于某些材料组合而言，可通过用量为60%的实施例增加刚度，用量为70%则可提高断裂应力。按照一种实施例所述将碳长纤维增强的热塑性塑料用于滚动轴承保持架100并不仅限于长纤维增强的热塑性塑料聚酰胺基体或者部分芳香聚酰胺。也可以通过碳长纤维或者玻璃长纤维改善其它热塑性塑料基体(例如以上所述的PEEK或者PES)的材料特性值。按照相关实施例所述，也可以使用上述材料替代黄铜或钢板，例如可将C-LFT用于滚动轴承保持架100。必要时可将这些实施例应用于大型轴承，例如LSB保持架分段(LSB=Large Size Bearings =大型轴承)或者大型CRB轴承(CRB = Cylinder Roller Bearing=圆柱滚子轴承)。必要时也可以将其用于转速极高的轴承以及迄今为止无法使用塑料保持架的轴承。后者例如有调心滚子轴承(SRB = Spherical Roller Bearing)、以及CARB轴承(CARB = Compact Aligning Roller Bearing =紧凑型调心滚子轴承)。必要时也可以采用研磨作用比玻璃纤维更少的碳纤维来实现更小的滚动体或滚子磨损。
附图标记清单100滚动轴承保持架110环形结构
120 凹缺130 兜孔140 过梁
权利要求
1.一种用于容纳滚动体的滚动轴承保持架(loo),包括至少一个用于滚动体的览孔(130)，所述滚动轴承保持架(100)由一种材料制成，该材料包括一种由碳长纤维和/或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料，所述热塑性塑料包括聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚芳醚酮、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚苯醚、聚芳香酰胺、聚苯并咪唑或者液晶聚合物。
2.根据权利要求I所述的滚动轴承保持架(10 0)，其特征在于，通过平均长度至少为Imm的纤维形成碳或玻璃长纤维增强作用。
3.根据权利要求I或2所述的滚动轴承保持架(100)，其特征在于，通过在所述材料中的含量至少为10%的纤维形成所述碳长纤维增强和/或者玻璃长纤维增强作用。
4.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承保持架(100)，其特征在于，所述材料具有至少为20kJ/m2的缺口抗冲强度、至少为200MPa的断裂应力和至少为IOGPa的弹性模量。
5.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承保持架(100)，其特征在于，通过具有碳或者玻璃的纤维形成所述碳长纤维增强或者玻璃长纤维增强作用。
6.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承保持架(100)，其特征在于，所述热塑性塑料包括通过具有碳的纤维形成的碳长纤维增强作用。
7.根据上述权利要求中任一项所述的滚动轴承保持架(100)，其特征在于，所述滚动轴承保持架(100)设计为一体式或由多个滚动轴承保持架分段构成的多体式。
8.—种制造滚动轴承保持架(100)的方法，包括 制备材料，所述材料包括由碳长纤维或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料；并且 用该材料成型所述滚动轴承保持架(100)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滚动轴承保持架(100)的成型包括所述滚动轴承保持架(100)的注塑成型。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滚动轴承保持架(100)的成型包括挤出成型、热挤出成型、浇注成型、压制成型、烧结成型或者激光烧结成型。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在挤出成型、热挤出成型、浇注成型、压制成型、烧结成型或者激光烧结成型过程中首先制成半成品，并且所述滚动轴承保持架(100)的成型包括对半成品进行机械加工，由此制成所述滚动轴承保持架(100)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述制造半成品是指制造管材、型材、板材或者块料形状的半成品。
全文摘要
按照一种实施例所述的用于容纳滚动体的滚动轴承保持架(100)包括至少一个用于滚动体的兜孔(130)，所述滚动轴承保持架(100)由一种材料制成，该材料包括一种由碳长纤维和/或者玻璃长纤维增强的热塑性塑料。
文档编号F16C33/56GK102748393SQ20121023913
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月16日 优先权日2011年4月15日
发明者T·克劳斯 申请人:Skf公司