軸承元件和用于制造軸承元件的方法
【專利摘要】一種軸承元件，其包括：軸承元件基板；以及滑動(dòng)層，其應(yīng)用至軸承元件基板的表面。滑動(dòng)層由滑動(dòng)層材料形成。軸承元件基板的表面的表面粗糙度(Ra)小于1μm。滑動(dòng)層材料包括聚合材料以及氧化鐵?；瑒?dòng)層包括至少三層滑動(dòng)層材料。軸承元件可以得益于在整個(gè)軸承元件基板的表面上更一致性的滑動(dòng)層材料的厚度以及相比于公知軸承元件對(duì)磨損的更高阻力。還提供了一種制造軸承元件的方法。
【專利說明】
軸承元件和用于制造軸承元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種軸承元件。本發(fā)明還設(shè)及一種制造軸承元件的方法。
[0002] 根據(jù)本發(fā)明的軸承元件特別適合于使用在汽車環(huán)境中，該汽車環(huán)境包括用于支撐 可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件W及用于用作或者作為止推墊圈W及凸緣軸承組件的一部分。
【背景技術(shù)】
[0003] 通常公知的軸承元件包括鋼背、基板層W及滑動(dòng)層（或者覆蓋或者運(yùn)行層）。運(yùn)些 通常使用在發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如作為曲柄軸和/或凸輪軸支撐軸承W及連接桿中的大端軸承W 及小端襯套。它們還可W用作止推墊圈巧由向軸承）。
[0004] 滑動(dòng)層由滑動(dòng)層材料制成，滑動(dòng)層材料可W是金屬層，例如，包括鉛、錫、祕、銀、銅 合金或者侶合金?；瑒?dòng)層可W通過電鍛處理、蒸汽或者機(jī)械噴鍛應(yīng)用至基板?？商鎿Q地，滑 動(dòng)層材料可W是非金屬材料，其包括人造樹脂基底，或者基質(zhì)，W及用于加強(qiáng)負(fù)荷承載能力 W及/或者軸承的磨損阻力的添加劑。
[0005] 通常公知的是，滑動(dòng)層材料的磨損會(huì)導(dǎo)致基板材料暴露于滑動(dòng)層材料所施加至的 基板材料。由于捕獲運(yùn)能夠?qū)е螺S承元件故障。
[0006] 軸承元件領(lǐng)域的研究已經(jīng)導(dǎo)致較寬范圍的使用滑動(dòng)層材料的成分，許多具有較硬 粒子，特別是滑動(dòng)層材料的容積是人造樹脂基底或者基質(zhì)，其意圖是提供給軸承元件增強(qiáng) 的磨損阻力。在討論中的W下現(xiàn)有技術(shù)專利W及申請(qǐng)中，對(duì)滑動(dòng)層材料中氧化鐵的使用感 興趣。
[0007] 公開的國際專利申請(qǐng)?zhí)枮閃09738046,
【申請(qǐng)人】為Glyco Metall Werke的專利描述 了滑動(dòng)層材料的使用，該滑動(dòng)層材料主要由熱塑性含氣聚合物組成，氧化鐵添加至熱塑性 含氣聚合物組成W增加對(duì)滑動(dòng)層材料磨損的阻力。
[000引豐田電動(dòng)機(jī)公司等公開的日本專利申請(qǐng)肝2005201289聲稱提供一種不需要預(yù)加 熱基底材料的滑動(dòng)層形成復(fù)合材料。該申請(qǐng)?jiān)O(shè)及硬粒子的使用，硬粒子包括氧化鐵(Fe203)， 其可W包括在滑動(dòng)層中W充當(dāng)摩擦改進(jìn)劑W及磨損抑制劑。
[0009] 授權(quán)給Federal-Mogul Wiesbaden Gm地的美國專利US8551569描述了用于生產(chǎn)滑 動(dòng)元件的方法，該滑動(dòng)元件具有金屬基底材料，該金屬基底材料設(shè)置有具有的厚度大于50y m的滑動(dòng)層。為了制造滑動(dòng)元件，基底材料涂覆有滑動(dòng)層材料的糊料，該滑動(dòng)層材料除了含 氣聚合物包含至少一個(gè)高溫度聚合物，涂布的基底材料經(jīng)受熱處理。糊料可W包含減磨添 加劑，諸如氧化鐵(111)。
[0010]
【申請(qǐng)人】為輝口威斯己登有限公司（Federal-Mogul Wiesbaden Gm地)的公開的國 際專利申請(qǐng)W0201007630描述了一種具有基板W及應(yīng)用至基板的滑動(dòng)層材料的滑動(dòng)元件。 該滑動(dòng)層材料包括至少一個(gè)交聯(lián)粘合劑或者至少一個(gè)高烙化熱塑性材料，或者該滑動(dòng)層材 料是包含至少一個(gè)高烙化熱糊料材料或者至少一個(gè)"熱固性"材料的基質(zhì)的材料?；瑒?dòng)層材 料包含優(yōu)選體積百分比為0.1至15vol. %的Fe2〇3。W滑動(dòng)層材料應(yīng)用至的基板具有的特別 優(yōu)選表面粗糖度(RZ)為3至祉m，其中化理解為根據(jù)DIN EN ISO 4287:1998的表面粗糖度。
[001 U Federal-Mogul Wiesbaden Gm地銷售商標(biāo)名稱為"IROX"的曲柄軸軸承和連桿，該 曲柄軸軸承和連桿包括由基板和由聚酷胺酷亞胺(PAI)和化203粒子組成覆蓋層(滑動(dòng)層材 料)。
[0012] 本發(fā)明的
【申請(qǐng)人】已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)存的嘗試在滑動(dòng)層材料中使用氧化鐵得到了軸承元 件，該軸承元件具有很多限制，不優(yōu)選用于汽車環(huán)境的特定應(yīng)用。例如，包括化2〇3的公知軸 承元件傾向于具有W下缺陷中的一個(gè)或者所有：下沉滑動(dòng)層材料;改變穿過基板表面的滑 動(dòng)層材料厚度；W及污染滑動(dòng)層材料，例如在應(yīng)用滑動(dòng)層材料之前被已經(jīng)用W使基板表面 粗糖的沉沙粒子污染。
[0013]
【申請(qǐng)人】還發(fā)現(xiàn)，在公知軸承元件中，滑動(dòng)層材料應(yīng)用的基板表面較粗糖，其具有的 特別優(yōu)選表面粗糖度(Rz)為3至祉m或者更高。當(dāng)滑動(dòng)層材料磨損時(shí)運(yùn)可W導(dǎo)致形成大暴露 波峰或者下面軸承材料的表面微凸體。運(yùn)會(huì)導(dǎo)致過度的金屬間接觸，是極不期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 在W下描述中，術(shù)語"表面粗糖度"是用來指根據(jù)DIN EN IS04287:2010-07測量的 軸承元件基板的表面的表面粗糖度。W下說明書指的是根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)闡釋的"Ra"和"Rz"值。 [00 1引根據(jù)DIN EN ISO 4287:2010-07("評(píng)定的算術(shù)平均偏差的4.2.1部分Ja是"評(píng) 定輪廓的算術(shù)平均偏差-在一個(gè)取樣長度內(nèi)縱坐標(biāo)絕對(duì)值Z(X)的算術(shù)平均值"，Ra由W下公 式計(jì)算：
[0016]
[0017] 根據(jù)該障況，I = Ip, Ir或Iw
[001引根據(jù)DIN EN ISO 4287:2010-07的4.1.3部分r輪廓的最大高度"）Jz是"在一個(gè) 取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰總高度最大輪廓高卻和最大輪廓谷深Zv之和的高度"（即波峰至波 峰)-見圖1。
[0019] 本發(fā)明限定在附隨的獨(dú)立權(quán)利要求中，一方面提供了一種軸承元件，該軸承元件 包括:軸承元件基板；W及滑動(dòng)層，其應(yīng)用至軸承元件基板的表面，滑動(dòng)層由滑動(dòng)層材料形 成;其中，軸承元件基板的表面的表面粗糖度(Ra)小于1皿;其中，滑動(dòng)層材料包括:聚合材 料；W及氧化鐵；W及其中，滑動(dòng)層包括至少=層滑動(dòng)層材料。
[0020] 從屬權(quán)利要求陳述了本發(fā)明的一些優(yōu)選特征，現(xiàn)在參考從屬權(quán)利要求。
[0021] 體現(xiàn)本發(fā)明的軸承元件可W有利地提供高負(fù)荷承載容量W及增強(qiáng)的磨損阻力，使 得其除了別的之外，適合于應(yīng)用設(shè)及高溫W及W高速移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)的部件。
[0022] 體現(xiàn)本發(fā)明的軸承元件可W有利地具有比公知軸承元件更低的基板表面的表面 粗糖度。運(yùn)意味著滑動(dòng)層材料的磨損可W較慢地易于導(dǎo)致暴露的波峰或者基板材料的表面 微凸體，因此導(dǎo)致降低通過接觸基板材料W及移動(dòng)部件與軸承之間的接觸引起的急速磨 損。
[0023] 在現(xiàn)有技術(shù)中，技術(shù)人員的理解是，較高水平的基板表面的粗糖度需要提供機(jī)械 支撐至滑動(dòng)層材料。但是，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用根據(jù)本發(fā)明的滑動(dòng)層材料，基板表面能夠 使用較低表面粗糖度，并且相比于公知軸承元件可W延長根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的壽命。
[0024] 發(fā)明人的理解是，滑動(dòng)層材料在至少=層中應(yīng)用至軸承元件基板(或者中間層，如 果存在），相比于包含化2〇3的公知滑動(dòng)層材料提供了整個(gè)軸承元件基板的表面改進(jìn)的厚度 控制W及更統(tǒng)一的滑動(dòng)層材料的厚度。W上討論的公知現(xiàn)有技術(shù)僅預(yù)計(jì)使用一層或者兩 層。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的軸承元件可W特別適合于使用在流體潤滑應(yīng)用中。對(duì)于軸承元件特 別有利的應(yīng)用是用作內(nèi)燃機(jī)中的滑動(dòng)軸承，例如曲柄軸和/或凸輪軸支撐軸承、大端軸承W 及小端襯套。根據(jù)本發(fā)明的軸承元件特別適合于使用在包括裝備有停止-開始發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) 的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中，在運(yùn)種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命中發(fā)動(dòng)機(jī)比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)受實(shí)質(zhì) 上更大數(shù)量的開始，W及在運(yùn)種發(fā)動(dòng)機(jī)中在統(tǒng)一的液體動(dòng)態(tài)膜潤滑劑建立在軸承/運(yùn)行表 面上之前曲柄軸規(guī)則地從靜止加速。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的軸承元件還可W用W在發(fā)動(dòng)機(jī)部件上形成任何數(shù)量的滑動(dòng)表面，該 發(fā)動(dòng)機(jī)部件包括襯套、活塞裙、活塞圈、襯層、凸輪軸W及連桿。它們還可W用作或者作為止 推墊圈、凸緣W及半襯套中的任何一個(gè)的一部分。其他合適的應(yīng)用可W設(shè)想，對(duì)技術(shù)人員來 說是顯而易見的。
[0027] 如果軸承元件基板的表面具有的表面粗糖度(Ra)在0.5WI1至1皿之間或者小于0.5 WH，那么其是有益的。如果軸承元件基板的表面具有的表面粗糖度(Ra)大于0.OlWIi或者大 于0.05皿或者大于0.1皿，那么其也是有益的。
[00%]優(yōu)選地，軸承元件基板的表面的表面粗糖度(Rz)小于3皿。如果軸承元件基板的表 面的表面粗糖度(Rz)小于2.5皿或者小于2皿或者小于1.5皿或者小于1皿，那么運(yùn)是有益 的。
[0029] 優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料包括Fe2〇3?？商鎿Q地或者此外，滑動(dòng)層材料可W包括FeOW及 化地4中的一個(gè)或者包括運(yùn)兩者。
[0030] 滑動(dòng)層材料可W包括粉末形式的氧化鐵。在該情況下，滑動(dòng)層材料優(yōu)選包括具有 的平均粒子尺寸(或者d50)在0.5皿至10皿之間的氧化鐵粒子。
[0031] 滑動(dòng)層材料可W可替換地包括薄片形式的氧化鐵。在該情況下，滑動(dòng)層材料優(yōu)選 包括:氧化鐵薄片，其具有的平均粒子尺寸在0.5皿至15皿之間，和/或氧化鐵薄片，其優(yōu)選 具有的平均寬高比為大約1:4。在每種情況下，最大氧化鐵粒子尺寸應(yīng)該小于15WI1或者10皿 或者扣m或者3WI1或者小于材料沉積的滑動(dòng)層材料的厚度層，最小氧化鐵粒子尺寸可W有利 地大于0.1皿或者0.5皿或者1皿。
[0032] 優(yōu)選地，至少=層滑動(dòng)層材料中每層的厚度大致相等?？商鎿Q地，至少=層滑動(dòng)層 材料中任意兩層的厚度大致相等并且不同于滑動(dòng)層材料的第=層的厚度是有利的。在另一 可替換中，至少=層滑動(dòng)層材料中每層的厚度不同是有利的（即層具有的厚度不同于每個(gè) 其他層的厚度）。
[0033] 優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料的總厚度在大約3WI1至大約12WI1之間。更優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料 的總厚度在大約8WI1至大約IOwii之間。
[0034] 優(yōu)選地，軸承元件進(jìn)一步包括軸承元件基板下方的鋼背W提供額外環(huán)向應(yīng)力和剛 度。
[0035] 優(yōu)選地，軸承元件基板包括鐵、侶或者銅合金或者青銅或者黃銅。運(yùn)些軸承元件基 板材料可W在緊急情形下提供良好的運(yùn)行表面，使得，例如如果聚合物急速磨損，那么軸承 元件無法立即卡住。
[0036] 優(yōu)選地，聚合材料包括聚酷胺酷亞胺(PAI)。其他合適的聚合物基底包括:聚酷亞 胺;聚酷胺;環(huán)氧基樹脂;環(huán)氧基樹脂樹脂;酪醒樹脂或者聚苯并咪挫(PBI);或者任何運(yùn)些 材料的組合。運(yùn)種聚合材料可W有利地提供高溫、磨損W及化學(xué)阻力。
[0037] 優(yōu)選地，至少=層滑動(dòng)層材料中的至少一層比其他層滑動(dòng)層材料中的至少一層包 括不同的體積百分比的氧化鐵。
[0038] 在滑動(dòng)層材料的中間層(不是軸承表面層或者鄰近軸承元件基板的層，即不是外 層），氧化鐵體積百分比可W不同于（高于或者于)滑動(dòng)層材料的外層中的至少一層的氧化 鐵體積百分比。
[0039] 優(yōu)選地，在滑動(dòng)層中氧化鐵體積百分比材料比形成軸承表面的層高于鄰近基板的 層，中間層體積百分比或者每個(gè)中間層優(yōu)選等于或者在更高W及更低百分比體積之間?？?替換地，在滑動(dòng)層中材料氧化鐵體積百分比隨著每層從基板減小。換句話說，接觸基板的層 包含最高體積百分比氧化鐵，形成軸承表面的層包含較低或者最低體積百分比氧化鐵。運(yùn) 可W有利地提供軸承，隨著滑動(dòng)層材料的磨損，該滑動(dòng)層材料的硬度增加，且其相關(guān)的抗磨 損性逐漸增加。第二方面，本發(fā)明還可W提供一種制造軸承元件的方法，該方法包括運(yùn)些步 驟:提供軸承元件基板;粗糖化軸承元件基板的表面，使得軸承元件基板的表面具有的表面 粗糖度(Ra)小于Iwn;提供滑動(dòng)層材料，該滑動(dòng)層材料包括:聚合材料；W及氧化鐵;應(yīng)用滑 動(dòng)層材料至軸承元件基板W形成滑動(dòng)層，其中，滑動(dòng)層材料應(yīng)用到至少=次過程中的元件 基板，每個(gè)過程包括運(yùn)些步驟:應(yīng)用滑動(dòng)層材料的層至軸承元件基板；W及干燥滑動(dòng)層材料 的層；W及固化滑動(dòng)層材料。
[0040] 在至少=次過程或者應(yīng)用中應(yīng)用滑動(dòng)層材料W形成至少=層滑動(dòng)層材料可W有 利地允許每層滑動(dòng)層材料的厚度小于如果滑動(dòng)層應(yīng)用在單個(gè)過程或者應(yīng)用或者一系列兩 個(gè)過程或者應(yīng)用中的厚度。運(yùn)還可W有助于防止下沉或者滑動(dòng)層材料移動(dòng)和/或有助于在 整個(gè)軸承元件基板上提供更統(tǒng)一厚度的滑動(dòng)層材料。
[0041] 如果軸承元件基板的表面準(zhǔn)備成W便具有的表面粗糖度(Ra)在0.5WI1至Iwii之間 或者小于0.5WH，那么運(yùn)是有益的。如果軸承元件基板的表面準(zhǔn)備成W便具有的表面粗糖度 (Ra)大于0.01皿或者大于0.05皿或者大于0.1皿，那么運(yùn)也是有益的。
[0042] 優(yōu)選地，軸承元件基板的表面被粗糖化，使得軸承元件基板的表面具有的表面粗 糖度(Rz)小于3WI1。如果粗糖化軸承元件基板的表面，使得軸承元件基板的表面具有的表面 粗糖度(Rz)，小于2.5皿或者小于2皿或者小于1.5皿或者小于1皿，那么運(yùn)是有益的。
[0043] 優(yōu)選地，軸承元件基板的每個(gè)過程導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上指觸干燥部分。運(yùn)能夠有助于確保 在整個(gè)軸承元件基板上每層滑動(dòng)層材料更統(tǒng)一的厚度。
[0044] 優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料噴射至軸承元件基板。
[0045] 優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料通過相對(duì)于元件基板旋轉(zhuǎn)的噴液槍(或者噴嘴)噴射至軸承元 件基板。相對(duì)于基板旋轉(zhuǎn)噴液槍能夠比其他噴射幾何形狀確保更好的控制整個(gè)噴射操作。
[0046] 優(yōu)選地，多個(gè)半柱形軸承元件基板布置成W便形成軸承元件基板的中空大致柱形 堆疊，同時(shí)它們的軸承表面面向里面。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)噴液槍沿著柱形堆疊 W及在柱形堆疊內(nèi) 線性前進(jìn)，W便在單個(gè)過程或者操作中或者同時(shí)應(yīng)用滑動(dòng)層材料至多個(gè)軸承元件的軸承元 件基板。優(yōu)選地，軸承元件的柱形堆疊垂直地定位，并且旋轉(zhuǎn)噴液槍垂直地前進(jìn)并且在堆疊 內(nèi)。
[0047] 相對(duì)于軸承元件的堆疊旋轉(zhuǎn)噴液槍能夠確保更好控制整個(gè)噴射操作，運(yùn)是由于旋 轉(zhuǎn)噴液槍可W比如果軸承元件的堆疊繞噴液槍旋轉(zhuǎn)具有更小慣性和/或動(dòng)量。
[0048] 優(yōu)選地，噴液槍與軸承元件的基板的柱的法線的角度在大約30度至大約70度之 間。
[0049] 優(yōu)選地，通過噴液槍產(chǎn)生的噴射霧錐被軸承元件基板的表面的法線相等地分隔。
[0050] 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)噴液槍的噴射方向形成與基板的表面的法線在大約30至大約70度之 間的噴射角度。優(yōu)選地，噴射霧錐被基板的表面法線對(duì)稱地分隔，使得例如，50°噴射角度將 形成位于法線任一側(cè)的大約25°的噴射霧錐。運(yùn)可W提供對(duì)滑動(dòng)層材料改進(jìn)的厚度控制。
[0051] 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)噴液槍W(xué)可變速率沿著柱形堆疊線性前進(jìn)，根據(jù)預(yù)定速率輪廓有利 地控制的。運(yùn)可W對(duì)滑動(dòng)層材料提供改進(jìn)的厚度控制并且降低滑動(dòng)層材料的下沉或者運(yùn) 行。
[0052] 優(yōu)選地，方法可W進(jìn)一步包括在每個(gè)噴射事件之間轉(zhuǎn)位(移動(dòng)通過預(yù)定旋轉(zhuǎn)角度） 柱形堆疊或者軸承元件的步驟。運(yùn)可W對(duì)滑動(dòng)層材料提供改進(jìn)的厚度控制并且降低滑動(dòng)層 材料的下沉或者運(yùn)行。
[0053] 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)噴液槍W(xué)大約500至大約1 SOOrpm之間旋轉(zhuǎn)。更優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)噴液槍W(xué) 大約1000 rpm旋轉(zhuǎn)。運(yùn)可W對(duì)滑動(dòng)層材料提供改進(jìn)的厚度控制并且降低滑動(dòng)層材料的下沉 或者運(yùn)行。
[0054] 優(yōu)選地，至少=層滑動(dòng)層材料中每層的厚度大致相等?？商鎿Q地，至少=層滑動(dòng)層 材料中任何兩層的厚度大致相等并且不同于第=層的厚度是有利的。在進(jìn)一步可替換中， 至少=層滑動(dòng)層材料中每層的厚度不同（即每層具有不同于每個(gè)其他層的厚度)是有利的。
[0055] 優(yōu)選地，至少=層滑動(dòng)層材料中至少一層比至少一個(gè)滑動(dòng)層材料的其他層包括不 同的百分比的氧化鐵體積。
[0056] 滑動(dòng)層材料的中間層氧化鐵體積百分比可W不同于滑動(dòng)層材料的至少一個(gè)外層 氧化鐵體積百分比。滑動(dòng)層中氧化鐵體積百分比可W減小，同時(shí)每層滑動(dòng)層材料來自基板。
[0057] 優(yōu)選地，方法進(jìn)一步包括對(duì)軸承元件基板的表面脫脂的步驟。
[0058] 優(yōu)選地，方法進(jìn)一步包括對(duì)軸承元件基板的表面清洗的步驟。
[0059] 優(yōu)選地，方法進(jìn)一步包括在軸承元件基板的至少一個(gè)過程之前對(duì)軸承元件基板預(yù) 加熱的步驟。
[0060] 優(yōu)選地，方法進(jìn)一步包括在軸承元件基板的至少一個(gè)過程之前預(yù)加熱滑動(dòng)層材料 的步驟。
[0061] 應(yīng)該理解的是，在本發(fā)明的一個(gè)方案中的任何特征可W W任何適當(dāng)?shù)慕M合應(yīng)用于 本發(fā)明的其他方案。尤其，方法方案可W應(yīng)用至裝置方案，反之亦然。此外，在一個(gè)方案中的 任何、一些和/或所有特征能夠W任何適當(dāng)?shù)慕M合應(yīng)用至任何其他方案中的任何、一些和/ 或所有特征。
[0062] 還應(yīng)該理解的是，在本發(fā)明的任何方案描述W及限定的各種特征的特定組合能夠 獨(dú)立實(shí)施和/或供給和/或使用。
[0063] 在發(fā)明的可替換中，軸承元件基板的表面的表面粗糖度(Rz)可W小于化m，軸承元 件基板的表面的表面粗糖度(Ra)可W具有任何值。在本發(fā)明中，如果粗糖化軸承元件基板 的表面，使得軸承元件基板的表面具有的表面粗糖度(Rz)小于ImiW及大于0.0 lMi或者 0.05皿或者0.1皿，那么運(yùn)是有益的。
【附圖說明】
[0064]現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例的一些例子，其中：
[00化]圖1是按照DIN EN ISO 4287:2010-07(圖8具有該標(biāo)準(zhǔn))繪制的圖，示出了對(duì)根據(jù) 本發(fā)明的軸承元件表面的Rz粗糖度值的測量；
[0066] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一對(duì)半柱形軸承元件；
[0067] 圖3示出了由圖2的一對(duì)半柱形軸承元件形成的柱形軸承元件；
[0068] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的截面，在該軸承元件中至少=層滑動(dòng)層材料 具有大致相等厚度；
[0069] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的截面，在該軸承元件中至少=層滑動(dòng)層材料 具有不同的厚度，每層滑動(dòng)層材料中氧化鐵體積百分比從基板朝向外(運(yùn)行)表面減??；
[0070] 圖6是示出了在第二方案中根據(jù)本發(fā)明的制造處理的概況的流程圖；
[0071] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于施加滑動(dòng)層材料至軸承元件的堆疊的基板的 噴液槍的一般布置;W及
[0072] 圖8是圖示出可變噴液槍速率輪廓W及可變噴射壓力輪廓的例子的圖；
[0073] 圖9是圖示出若干樣本的不同體積損失的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，參考圖2至圖5,可W用W支撐發(fā)動(dòng)機(jī)中可旋轉(zhuǎn)軸的軸 承元件1可W形成為一對(duì)半圓形或者半柱形軸承元件2、3巧由承殼），半圓形或者半柱形軸承 元件2、3巧由承殼)可W-起形成大致連續(xù)的圓形或者柱形軸承元件（圖3)?？蒞想到軸承元 件的許多可替換形狀和構(gòu)造并且對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0075] 軸承元件包括基板4和應(yīng)用至基板并且由基板支撐的滑動(dòng)層材料5。軸承元件還可 W在基板下方設(shè)置有鋼背W提供增加的堅(jiān)硬度W及環(huán)向強(qiáng)度。
[0076] 基板優(yōu)選由金屬材料制成W給予軸承元件較大結(jié)構(gòu)剛度。合適的基板材料包括 侶、青銅、黃銅、祕、銅、儀、錫、鋒、銀、金W及鐵、或者運(yùn)些材料的合金。基板可W包括組合兩 個(gè)或多個(gè)運(yùn)種材料或者合金。特定地合適的基板材料用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件包括鐵、 侶、銅合金、青銅，W及黃銅合金。
[0077] 可選地，基板可W包括中間層，中間層可W提供改進(jìn)的表面，當(dāng)使用特定支撐軸承 元件材料時(shí)改進(jìn)的表面用于粘接滑動(dòng)層材料。用于可選中間層的合適材料包括儀、銀、銅 和/或鐵或者包括一種或多種運(yùn)些材料的合金。可選中間層可W包括兩種或多種或者運(yùn)些 材料/合金的組合。中間層還可W包括粘接促進(jìn)劑，和/或經(jīng)受預(yù)處理，例如憐化處理、銘化 處理或者娃化處理。
[0078] 滑動(dòng)層材料形成在下方基板上W給予軸承元件期望的軸承特性，例如期望的負(fù)荷 承載容量W及磨損阻力。滑動(dòng)層材料的基質(zhì)(其大致提供了滑動(dòng)層材料的最高體積百分比） 由聚合材料形成。合適的聚合材料的例子包括或者可W包括:可交聯(lián)黏結(jié)劑;熱固性塑料； 高烙點(diǎn)熱塑性塑料;具有至少一種高烙點(diǎn)熱塑性材料的基質(zhì)的材料;纖維增強(qiáng)塑料;運(yùn)些材 料的任何組合。其他合適的材料還可W想到并且對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見的。特別合適 的聚合材料包括:PAI(聚酷胺酷亞胺）；PI(聚酷亞胺）；環(huán)氧基樹脂；環(huán)氧基樹脂樹脂;PBI (聚苯并咪挫）；酪醒樹脂;娃樹脂;或者任何運(yùn)些材料的組合。運(yùn)些材料的特征在于高溫阻 力和良好的介質(zhì)阻力(諸如對(duì)潤滑劑的化學(xué)阻力）。用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的一個(gè)特別 優(yōu)選的聚合材料是聚酷胺酷亞胺(PAI)。
[0079] 滑動(dòng)層材料可W可選地包括至少一種固體潤滑劑。合適的固體潤滑劑包括:具有 層結(jié)構(gòu)的金屬硫化物;石墨;六方氮化棚化-BN);二硫化鋼(MoS2);二硫化鶴(WS2); PTFE;或 者任何運(yùn)些材料的組合。其他合適的材料可W想到并且對(duì)技術(shù)人員是顯而易見的。
[0080] 滑動(dòng)層材料包括氧化鐵。相比于不包括氧化鐵的滑動(dòng)層材料運(yùn)可W提供改進(jìn)的磨 損阻力。用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的一個(gè)特別優(yōu)選的氧化鐵是Fe2〇3，其硬度大約兩倍于 其他常見氧化鐵。
[0081] 氧化鐵，優(yōu)選化2〇3,可W W粉末或者微粒的形式添加至滑動(dòng)聚合材料中。應(yīng)該認(rèn)識(shí) 的是，F(xiàn)62化的平均粒子尺寸（或者d50)具有一些重要性，并且Fe2〇3粒子的平均粒子尺寸和 滑動(dòng)層材料的厚度之間的關(guān)系是預(yù)測滑動(dòng)層材料的磨損特性的重要因子。用于根據(jù)本發(fā)明 的軸承元件的化2〇3粒子的優(yōu)選平均粒子尺寸(或者d50)是0.5-lOjim。
[0082] 氧化鐵可W可替換地W薄片形式添加至聚合材料中。用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件 的薄片F(xiàn)e2〇3粒子的優(yōu)選平均粒子的尺寸是0.5-15WH，用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的薄片 化2〇3粒子的優(yōu)選寬高比是最小寬高比1:4。氧化鐵W薄片形式添加至聚合材料中，使得薄片 隨機(jī)布置，并且隨機(jī)定向貫穿聚合材料可W用作向根據(jù)本發(fā)明的軸承元件提供的對(duì)裂紋擴(kuò) 展的阻力高于氧化鐵W粉末形式添加至聚合材料中的軸承元件。
[0083] 滑動(dòng)層材料可W可選地包括粉末和/或薄片形式的氧化鐵，W及包括一種或多種 粉末和/或薄片形式的其他類型硬粒子的組合。一些合適的硬粒子包括:氮化物;碳化物;棚 化物;氧化物；W及金屬粉末。其他合適的材料可W想到并且對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見 的。優(yōu)選最大和/或最小粒子(或者薄片)尺寸如上所述。
[0084] 如圖4和圖5所示，滑動(dòng)層材料在至少S層5a、5b、5c中應(yīng)用至基板。運(yùn)能夠使滑動(dòng) 層材料期望的總體厚度W建立一系列比滑動(dòng)層材料應(yīng)用至單層或者兩層中的基板的軸承 元件更薄的層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用滑動(dòng)層材料到至少=層中的基板提供改進(jìn)的厚度控制，在整 個(gè)下方軸承基板上更統(tǒng)一的滑動(dòng)層材料的厚度并且降低滑動(dòng)層材料的下沉。
[0085] 滑動(dòng)層材料5可W多于=層的應(yīng)用至基板。例如，滑動(dòng)層材料W四層或者五層應(yīng)用 至基板，相比于當(dāng)滑動(dòng)層材料W =層應(yīng)用至基板中，可W實(shí)現(xiàn)提供改進(jìn)的厚度控制W及更 統(tǒng)一的厚度。用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的滑動(dòng)層材料的優(yōu)選數(shù)量層是四層滑動(dòng)層材料。
[0086] 在上述軸承元件的修改中，至少=層滑動(dòng)層材料的每層可W設(shè)置相對(duì)于至少一個(gè) 其他層(見圖5)的成分的不同的成分。例如，滑動(dòng)層材料中氧化鐵粒子體積百分比可W每層 都不同。滑動(dòng)層材料中氧化鐵粒子體積百分比在中央層相鄰基板的第一外層和形成外（軸 承)表面的第二外層之間可W更高或者更低。在該布置中，第一外層中氧化鐵粒子體積百分 比可W大致相同，或者不同于滑動(dòng)層材料中氧化鐵粒子體積百分比。
[0087] 在根據(jù)本發(fā)明的軸承元件中，氧化鐵體積百分比從基板隨著每層減小，使得在相 鄰基板的層中存在更高體積百分比W及在形成外巧由承)表面的層中存在更低體積百分比。 當(dāng)每層磨損時(shí)具有該構(gòu)造的軸承元件可W提供逐步更高的磨損阻力，延長其軸承壽命超過 氧化鐵體積百分比在滑動(dòng)層材料的所有層中相同的軸承的壽命。
[0088] 滑動(dòng)層材料的總厚度優(yōu)選在大約3wii至大約12WI1之間。用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元 件的滑動(dòng)層材料的優(yōu)選厚度在大約祉m至大約IOwii之間。
[0089] 在根據(jù)本發(fā)明的第二方案中，現(xiàn)在將參考圖6描述用于制造根據(jù)本發(fā)明的第一方 案中的軸承元件中。該處理包括W下步驟中的一些或者所有
[0090] A、脫脂基板；
[0091] B、粗糖化基板表面；
[0092] C、清洗基板；
[0093] D、組裝用于應(yīng)用滑動(dòng)層材料的多個(gè)基板；
[0094] E、預(yù)加熱組裝基板；
[00M] F、預(yù)加熱滑動(dòng)層材料
[0096] G、應(yīng)用滑動(dòng)層材料至組裝基板表面；
[0097] H、干燥滑動(dòng)層材料；
[0098] I、軸承元件的額外過程-例如僅通過先前步驟G至H或者通過C至H的任何步驟，按 照要求；
[0099] J、固化(或者硬化)滑動(dòng)層材料；
[0100] K、后置處理清潔軸承元件。
[0101] 從W下說明書將認(rèn)識(shí)到的是，在上文列出的一些方法步驟中的某些方法步驟是可 選步驟并且因此不需要包括在制造處理中。還將理解的是，任何一個(gè)或多個(gè)運(yùn)些步驟可W 重復(fù)一次或多次。處理步驟不需要按上文列出的或者下文描述的順序執(zhí)行。
[0102] 正如下文討論的，通過至少一些方法步驟根據(jù)本發(fā)明的軸承元件經(jīng)受多個(gè)過程。 運(yùn)已經(jīng)示出了提供對(duì)基板上滑動(dòng)層材料增強(qiáng)的厚度控制并且降低滑動(dòng)層材料的下沉。
[0103] (A)脫脂基板
[0104] 可選地，例如為了移除多余潤滑劑，隨后初始形成/機(jī)加工基板，能夠執(zhí)行脫脂基 板。例如，脫脂基板可W使用溶劑基或者水基清潔流體進(jìn)行。
[0105] 脫脂基板優(yōu)選導(dǎo)致對(duì)于侶合金基板來說表面張力大約^ 38mN/m，或者對(duì)于青銅基 板來說表面張力大約> 40mN/m。
[0106] (B)粗糖化基板表面
[0107] 在應(yīng)用滑動(dòng)層材料至基板之前，粗糖化基板表面W改善滑動(dòng)層材料的粘接。粗糖 化基板表面，使得基板表面的表面粗糖度小于IWii(Ra)。上文討論了一些潛在的有益表面粗 糖度值(RA和Rz)。
[0108] 依靠任何數(shù)量的合適的粗糖化處理能夠?qū)崿F(xiàn)期望的表面粗糖度，運(yùn)些粗糖化處理 包括:機(jī)械程序，諸如研磨、擦光、微細(xì)加工、機(jī)加工微凹槽/通道、噴砂、噴鋼砂或者磨削；W 及化學(xué)程序，諸如憐化處理或者輕度化學(xué)刻蝕表面。其他合適的程序可W想到并且對(duì)技術(shù) 人員來說是顯而易見的。
[0109] 噴鋼砂和/或噴丸處理基板表面被認(rèn)為是準(zhǔn)備基板的最合適的方法，該基板具有 呈現(xiàn)要求用于根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的表面粗糖度的表面。
[0110] 為了實(shí)現(xiàn)期望的表面粗糖度，用于使用在噴鋼砂基板表面的特別合適的材料是氧 化侶(Al2〇3)和/或者聚合沙。
[0111] 為了實(shí)現(xiàn)期望表面粗糖度，用于使用噴丸處理基板表面的特別合適的材料是鋼 丸、陶瓷球和/或玻璃球。
[0112] (C)清洗基板
[0113] 可選地，在粗糖化軸承元件基板的表面之后，可W執(zhí)行清洗W從軸承元件基板的 表面移除殘留物。
[0114] 軸承元件基板的表面上的殘留物隨著清洗將優(yōu)選為<0.01mg/part(每個(gè)單個(gè)軸 承元件基板)或者< 1 -2mg/m2。
[0115] 噴鋼砂處理具有聚合沙的基板表面和/或噴丸處理具有球的基板表面的益處在于 可W降低或者消除清洗表面的需要。
[0116] (D)組裝多個(gè)軸承元件基板用于應(yīng)用滑動(dòng)層材料
[0117] 滑動(dòng)層材料可W單獨(dú)應(yīng)用至每個(gè)軸承元件基板的表面。優(yōu)選地，滑動(dòng)層材料同時(shí) 或者連續(xù)應(yīng)用至多個(gè)軸承元件基板，W改善制造周期效率并且增加周期輸出。
[0118] 在方法的特別優(yōu)選形式中，首先，多個(gè)軸承元件基板大致相鄰彼此放置在第一夾 具中，同時(shí)每個(gè)相鄰半柱形軸承元件基板的內(nèi)徑面向上方，其次，多個(gè)軸承元件基板大致相 鄰彼此放置在第二夾具中，同時(shí)每個(gè)相鄰半柱形軸承元件基板的內(nèi)徑面向上方。然后第一 和第二夾具放在一起，使得在第一和第二夾具中軸承元件基板配對(duì)，每對(duì)面向彼此W形成 大致完整的氣缸，并且被組裝W形成大致柱形布置的軸承元件的中空連續(xù)柱。
[0119] (E)預(yù)加熱基板
[0120] 可選地，軸承元件基板可W在應(yīng)用滑動(dòng)層材料之前預(yù)加熱。運(yùn)可W助于W防止滑 動(dòng)層材料相對(duì)于基板下沉。
[0121] 軸承元件基板的柱的預(yù)加熱可W對(duì)流地執(zhí)行，例如通過將溫空氣通過軸承元件的 柱形柱的中屯、，或者可替換地，通過將紅外熱插入至軸承元件的柱形柱的中屯、。用于預(yù)加熱 基板的其他合適的方法和設(shè)備可W想到，對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0122] 優(yōu)選預(yù)加熱軸承元件至表面的溫度為大約30至大約100攝氏度之間，優(yōu)選為大約 40至大約85攝氏度之間。
[0123] 預(yù)加熱軸承元件基板的執(zhí)行可W僅在應(yīng)用下文步驟扣寸論的滑動(dòng)層材料的第一層 之前，或者早于多于一個(gè)的應(yīng)用之前，或者下文步驟扣寸論的滑動(dòng)層材料的每層之前。
[0124] (F)預(yù)加熱滑動(dòng)層材料
[0125] 可選地，在滑動(dòng)層材料應(yīng)用至軸承元件基板之前，滑動(dòng)層材料可W通過加熱器件 預(yù)加熱?；瑒?dòng)層材料可W預(yù)加熱至40和70度之間，優(yōu)選40和60攝氏度之間。運(yùn)可W僅在應(yīng)用 下文在步驟扣寸論的滑動(dòng)層材料的第一層之前進(jìn)行，或者在應(yīng)用下文在步驟扣寸論的滑動(dòng)層 材料的多于一個(gè)或者每個(gè)之前進(jìn)行。
[0126] 在應(yīng)用滑動(dòng)層材料之前匹配滑動(dòng)層材料的溫度與軸承元件基板的溫度和/或在應(yīng) 用滑動(dòng)層材料至軸承元件基板期間W恒定溫度維持滑動(dòng)層材料可W有助于確保軸承元件 基板上滑動(dòng)層材料的統(tǒng)一性。運(yùn)還有助于維持滑動(dòng)層材料的恒定黏性，從而確保應(yīng)用每層 滑動(dòng)層材料的處理的特征，并且得到的滑動(dòng)層材料的應(yīng)用層的厚度一致并且可重復(fù)。
[0127] 用于預(yù)加熱滑動(dòng)層材料的多個(gè)合適的方法和設(shè)備可W想到，對(duì)技術(shù)人員來說是顯 而易見的。
[01%] (G)應(yīng)用滑動(dòng)層材料至組裝基板
[0129]滑動(dòng)層材料可W W對(duì)技術(shù)人員顯而易見的多種方式中的一種方式應(yīng)用至組裝基 板。應(yīng)用滑動(dòng)層材料至組裝基板W形成根據(jù)本發(fā)明的軸承元件的優(yōu)選方法是W液體形式噴 射滑動(dòng)層材料至組裝基板?；瑒?dòng)層材料優(yōu)選通過噴液槍或者噴嘴(圖7)應(yīng)用。
[0130] 噴液槍7可W相對(duì)于軸承元件基板8的表面移動(dòng)?？商鎿Q地，軸承元件基板的表面 可W相對(duì)于噴液槍移動(dòng)。在進(jìn)一步可替換中，軸承元件基板的表面可W相對(duì)于噴液槍移動(dòng)， 噴液槍可W相對(duì)于軸承元件基板的表面移動(dòng)。在該后者布置中，噴液槍和軸承元件基板可 W依次移動(dòng)同時(shí)另一個(gè)保持靜止，或者噴液槍和軸承元件基板可W相對(duì)于另一個(gè)同時(shí)移 動(dòng)。
[0131] 在制造處理的優(yōu)選形式中，第一和第二多個(gè)軸承元件基板在它們的相應(yīng)夾具中保 持靜止在大致連續(xù)柱中。然后第一和第二夾具定位成，使得軸承元件基板的大致柱形布置 如圖7所示垂直地定向。
[0132] 來自噴射槍的噴流9與軸承元件基板的柱的法線的優(yōu)選角度在大約30至大約70度 之間。優(yōu)選地，噴射霧錐被軸承元件基板的表面的法線分隔，使得，例如，大約50度的噴射角 度將在軸承元件基板的表面的法線的任意側(cè)形成大約25度的噴射霧錐。
[0133] 噴液槍可W相對(duì)于軸承元件基板旋轉(zhuǎn)。可替換地，軸承元件基板可W相對(duì)于噴液 槍旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步可替換中，軸承元件基板可W相對(duì)于噴液槍旋轉(zhuǎn)，噴液槍還可相對(duì)于軸承 元件基板W旋轉(zhuǎn)。在該后者布置中，噴液槍和軸承元件基板可W依次旋轉(zhuǎn)同時(shí)其他保持靜 止，或者噴液槍和軸承元件基板可W相對(duì)于彼此同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
[0134] 在制造處理的優(yōu)選形式中，噴液槍相對(duì)于軸承元件基板的柱形布置。相對(duì)于基板 旋轉(zhuǎn)噴液槍可W比繞著固定噴射槍旋轉(zhuǎn)軸承基板的堆疊更容易控制是由于旋轉(zhuǎn)噴射槍可 W比旋轉(zhuǎn)堆疊具有較小慣性或者動(dòng)量。
[01巧]噴射槍在大約500至大約1500巧m之間的旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選大約1000巧m。
[0136] 旋轉(zhuǎn)噴液槍向下前進(jìn)至軸承基板的柱的型忍并且相對(duì)于靜止軸承元件基板向下 移動(dòng)。噴液槍可W相對(duì)于軸承元件基板的柱形布置連續(xù)前進(jìn)?？商鎿Q地，噴液槍可W在多個(gè) 預(yù)定噴射位置之間相對(duì)于軸承元件基板的柱形布置前進(jìn)。
[0137] 旋轉(zhuǎn)噴射槍前進(jìn)至軸承基板的柱的上端部，然后沿著軸承基板的柱的中央軸線向 下，直到其超出軸承基板的柱的下端部。然后其沿著軸承基板的柱的中央軸線向上被撤回， 直到其通過軸承基板的柱的上端部。
[0138] 為了控制噴射操作，可W控制噴射槍所連接的噴液槍和噴射裝置的各種操作特 性。例如，為了控制特性，下列任何或者所有都可W變化，運(yùn)些特性包括:應(yīng)用至軸承元件基 板的滑動(dòng)層材料的厚度:噴液槍的線性速率;噴液槍的旋轉(zhuǎn)速率;霧化壓力;風(fēng)扇壓力W及 噴射槍孔口的尺寸。
[0139] 至少一些噴射參數(shù)可W是非線性控制的。例如，噴射槍可W W可變速率沿著軸承 基板線性前進(jìn)。速率可W改變噴射裝置中噴射壓力和/或背壓的被控變量變化，或者與噴射 裝置中噴射壓力和/或背壓的被控變量組合。例如，堆疊的垂直高度的中屯、的線性速率W降 低W創(chuàng)建增加的背壓。當(dāng)噴射槍接近軸承基板的堆疊的上端部和/或的下端部時(shí)線性速率 還可W降低。
[0140] 噴射壓力在噴液槍向下移動(dòng)通過軸承元件基板的柱期間可W變化。此外，噴射槍 的旋轉(zhuǎn)速率可W在整個(gè)每個(gè)噴射操作中保持恒定或者可W是可變的。
[0141] 噴液槍的線性速率和/或噴射壓力在每個(gè)噴射操作的持續(xù)時(shí)間中可W是可變的。 圖8示出了噴液槍的線性速率和噴射壓力的例輪廓，其中：水平軸線代表時(shí)間；左垂直軸線 代表距離，單位為mm;右垂直軸線代表噴射壓力，單位為bar。實(shí)線10示出了噴液槍的線性速 率(隨著時(shí)間噴液槍的線性移動(dòng)的變化）。虛線11示出了隨著時(shí)間噴射壓力的變化。該圖包 括軸承元件的堆疊的例子。
[0142] 從圖8的例子示出的實(shí)線輪廓（噴液槍的線性速率)將認(rèn)識(shí)到的是，當(dāng)其進(jìn)入軸承 元件的柱的上端部時(shí)噴液槍的線性速率增加，并且當(dāng)其沿著軸承元件的長度柱向下移動(dòng)時(shí) 噴液槍的線性速率維持。然后當(dāng)噴液槍前進(jìn)超出軸承元件的柱的下端時(shí)線性速率減小。噴 液槍在軸承元件的柱的下端部下方保持靜止一段時(shí)間周期。當(dāng)噴液槍再次進(jìn)入軸承元件的 柱的下端部時(shí)噴液槍的線性速率增加，當(dāng)其沿著軸承元件的長度柱向上移動(dòng)時(shí)噴液槍的線 性速率維持。然后當(dāng)噴液槍從軸承元件的柱的上端部被撤回時(shí)噴液槍的線性速率再次降 低。
[0143] 從圖8的例子示出的虛線輪廓（噴射壓力）還將認(rèn)識(shí)到的是：當(dāng)噴液槍進(jìn)入軸承元 件的柱的上端部時(shí)噴射壓力位于最小處(或者被關(guān)閉）；當(dāng)噴液槍沿著軸承元件的長度柱向 下移動(dòng)時(shí)噴射壓力位于最大處；當(dāng)噴液槍前進(jìn)超出軸承元件的柱的下端部時(shí)噴射壓力位于 最小處(或者被關(guān)閉）；當(dāng)噴液槍再次進(jìn)入軸承元件的柱的下端部時(shí)噴射壓力保持最小(或 者被關(guān)閉）；當(dāng)噴液槍沿著軸承元件的長度柱向上移動(dòng)時(shí)噴射壓力位于最大處；當(dāng)噴液槍從 軸承元件的柱的上端部被撤回時(shí)噴射壓力降低至最小(或者被關(guān)閉）。
[0144] 在圖8的例子輪廓中，線性速率輪廓和噴射壓力輪廓是對(duì)稱的，并且噴射滑動(dòng)層材 料至軸承元件與噴液槍相對(duì)于柱或者軸承元件向下前進(jìn)W及噴液槍相對(duì)于柱或者軸承元 件向上前進(jìn)兩者都發(fā)生。將理解的是，任何一個(gè)或者運(yùn)兩者，速率輪廓和噴射壓力輪廓可W 不是對(duì)稱的。將進(jìn)一步理解的是，滑動(dòng)層材料的噴射可W僅發(fā)生在相對(duì)于軸承元件的柱向 下或者向上的移動(dòng)噴液槍期間。
[0145] 噴液槍可W在相對(duì)于軸承元件的柱向上W及向下運(yùn)動(dòng)期間或者僅在其中一個(gè)期 間旋轉(zhuǎn)。噴液槍可W在相同或者相反方向上在噴液槍相對(duì)于軸承元件的柱向上W及向下運(yùn) 動(dòng)期間旋轉(zhuǎn)。
[0146] 化)干燥滑動(dòng)層材料
[0147] 在步驟G描述的噴射滑動(dòng)層材料之后，執(zhí)行滑動(dòng)層材料被干燥的干燥(或者閃蒸） 步驟。干燥步驟優(yōu)選在基板上留下滑動(dòng)層材料連續(xù)的、薄的膜，并且導(dǎo)致大致指觸干燥軸承 元件。
[0148] 干燥滑動(dòng)層材料可W通過多個(gè)合適的方法中的一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)。軸承元件可W被干 燥而軸承元件保留在柱形構(gòu)造中?？商鎿Q地，第一和第二夾具可W被分離，第一和第二多個(gè) 軸承元件單獨(dú)地被干燥。
[0149] 在一種合適的干燥方法中，溫空氣被通過柱形軸承元件的柱的中屯、，并且通過軸 承元件的整個(gè)表面W便對(duì)流地干燥滑動(dòng)層材料。在另一種合適的干燥方法中，熱源(諸如紅 外熱源)沿著柱形軸承元件的柱的中屯、通過。在另一種合適的干燥方法中，干燥滑動(dòng)層材料 的實(shí)現(xiàn)是通過從后面加熱軸承元件，通過夾具，例如使用合適的加熱元件，諸如感應(yīng)加熱 器。用于干燥滑動(dòng)層材料的其他合適的方法和設(shè)備是可W想到的，并且對(duì)技術(shù)人員來說是 顯而易見的。
[0150] 在軸承元件的實(shí)施例中，溶劑包括在滑動(dòng)層材料流體中，大多數(shù)溶劑在干燥步驟 期間被趕走W便在基板上留下滑動(dòng)層材料的連續(xù)的薄的膜。
[0151] (D軸承元件的額外過程
[0152] 在根據(jù)本發(fā)明的制造處理中，軸承元件經(jīng)受至少=次過程通過噴射步驟(步驟G) 和干燥步驟(步驟H)而，至少=次過程由W下步驟組成:-
[0153] (Ila)第一噴射步驟(正如在步驟G討論的）；
[0154] (Hb)第一干燥步驟(正如在步驟H討論的）；
[0巧5] (I2a)第二噴射步驟；
[0156] (I2b)第二干燥步驟；
[0157] (I3a)第S噴射步驟;W及 [015引 （I3b)第S干燥步驟。
[0159] 步驟IlA和Hb形成第一過程(正如在步驟G和步驟H討論的）。步驟I2a和I2b形成第 二過程。步驟I3a和I3b形成第=過程。
[0160] 在第一過程之后，軸承元件被一起帶回（如果柱被拆開用于干燥和/或清洗）W形 成垂直定位的柱。第二過程由噴射步驟（I2a)和干燥步驟(I化)組成，然后W上述步驟G和步 驟H描述的方式執(zhí)行。
[0161] 在第二過程之后，軸承元件被一起帶回（如果柱被拆開用于干燥和/或清洗）W形 成垂直定位的柱。第=過程由噴射步驟（I3a)和干燥步驟(I3b)組成，然后W上述步驟G和步 驟H描述的方式執(zhí)行。
[0162] 當(dāng)要求實(shí)現(xiàn)W及控制期望厚度的滑動(dòng)層材料時(shí)，可W執(zhí)行任何數(shù)量的額外過程。
[0163] 優(yōu)選地，至少=次過程的每個(gè)過程之間，軸承元件的柱被轉(zhuǎn)位(即移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)通 過預(yù)定距離或者角度），使得第二（I2a)和第=噴射步驟（I3a)開始的軸承元件的內(nèi)徑位置 與第一噴射操作(步驟G)開始的軸承元件的內(nèi)徑位置不同。
[0164] 優(yōu)選地，軸承元件的堆疊在每個(gè)過程之后被轉(zhuǎn)位的量等于360度除W被要執(zhí)行的 過程的次數(shù)。例如，在將執(zhí)行=次過程的處理中，軸承元件的堆疊在每個(gè)過程之后在下一過 程開始之前將被轉(zhuǎn)位大約120度。在將執(zhí)行四個(gè)過程的處理中，軸承元件的堆疊在每個(gè)過程 之后在下一過程開始之前將被轉(zhuǎn)位大約90度。
[0165] 轉(zhuǎn)位可W通過任何合適的器件實(shí)現(xiàn)，例如通過步級(jí)電動(dòng)機(jī)。其他合適的器件可W 想到，并且對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見的。
[0166] 轉(zhuǎn)位軸承元件可W有助于對(duì)滑動(dòng)層材料的厚度提供改進(jìn)的控制，W及對(duì)至少=層 滑動(dòng)層材料的厚度提供較大統(tǒng)一性。
[0167] 軸承元件可W隨著W下一個(gè)過程或者W下每個(gè)過程被清洗。
[0168] 改變?nèi)魏蝺蓚€(gè)過程之間或者每個(gè)至少=次過程之間的噴射和/或干燥步驟的參數(shù) 是有益的。例如，改變W下任何、一些或者所有是有益的：噴液槍的旋轉(zhuǎn)速率;噴液槍的旋轉(zhuǎn) 方向；噴液槍的線性速率;噴液槍孔口的尺寸;滑動(dòng)層材料的噴射壓力；噴射霧錐相對(duì)于軸 承元件的表面的法線的噴射角度;噴射步驟的持續(xù)時(shí)間;干燥步驟的持續(xù)時(shí)間；W及用W干 燥滑動(dòng)層材料的加熱/干燥器件的溫度。
[0169] (J)固化(或者硬化)滑動(dòng)層材料
[0170] 在噴射滑動(dòng)層材料W及干燥滑動(dòng)層材料之后，滑動(dòng)層材料被固化。固化硬化聚合 材料W及引起交聯(lián)聚合物鏈。固化給予滑動(dòng)層材料期望的滑動(dòng)或者運(yùn)行屬性。
[0171] 固化滑動(dòng)層材料可W通過多個(gè)合適的方法中的一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)。軸承元件可W被固 化而軸承元件保留在柱形構(gòu)造中?？商鎿Q地，第一和第二夾具可W被分離，第一和第二多個(gè) 軸承元件通過相同設(shè)備單獨(dú)地被固化或者通過單獨(dú)固化設(shè)備被固化。
[0172] 在一個(gè)合適的固化方法中，溫空氣通過柱形軸承元件的柱的中屯、并且通過整個(gè)軸 承元件的表面W便對(duì)流地固化滑動(dòng)層材料。在另一合適的固化方法中，熱源(諸如紅外熱 源)沿著柱形軸承元件的柱的中屯、通過。在另一合適的固化方法中，固化滑動(dòng)層材料的實(shí)現(xiàn) 是通過從背面加熱軸承元件，穿過夾具，例如使用合適的加熱元件，諸如感應(yīng)加熱器。用于 固化滑動(dòng)層材料的其他合適的方法和設(shè)備是可W想到的并且對(duì)技術(shù)人員來說是顯而易見 的。
[0173] 固化可W在烙爐中執(zhí)行，例如間歇式烙爐或者隧道式烙爐或者另一合適的加熱設(shè) 備。軸承元件優(yōu)選在大于150攝氏度的溫度被固化。軸承元件在烙爐中被固化時(shí)，優(yōu)選的是， 軸承元件的柱是分離的，并且兩個(gè)夾具定位成，使得第一和第二多個(gè)軸承元件中的每個(gè)水 平地定向，同時(shí)它們的內(nèi)巧由承)表面面向上方。可替換地，在隧道式烙爐的情形下軸承元件 可W被分離并且防止在托盤或者輸送帶上。
[0174] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，僅要求單個(gè)固化步驟跟隨最終過程（即在第=或者最終干燥步驟 之后）。但是，在一個(gè)或多個(gè)較早過程之后包括固化步驟也是有益的，并且在每個(gè)過程之后 在下一過程開始之前包括固化步驟是有益的。
[0175] (K)后置處理清洗軸承元件。
[0176] 可選地，軸承元件可W在一個(gè)或多個(gè)運(yùn)些步驟制造處理之后被清洗。軸承元件優(yōu) 選被水溶液清洗。清洗軸承元件優(yōu)選執(zhí)行固化滑動(dòng)層材料的W下步驟。根據(jù)要求，在制造處 理中的其他步驟之后可W執(zhí)行額外情形步驟。
[0177] 圖9示出了，氧化鐵化2〇3改善了Fl方程，自制IROX(根據(jù)FM專利中的配方)在磨損方 面也更好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種軸承元件，包括： 軸承元件基板；以及 滑動(dòng)層，其應(yīng)用至所述軸承元件基板的表面，所述滑動(dòng)層由滑動(dòng)層材料形成； 其中，所述軸承元件基板的所述表面的表面粗糙度(Ra)小于ιμπι; 其中，所述滑動(dòng)層材料包括 聚合材料；以及 氧化鐵；以及 其中，所述滑動(dòng)層包括至少三層所述滑動(dòng)層材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承元件，其中，所述軸承元件基板的所述表面的所述表面粗 糙度(Rz)小于大約3μηι。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承元件，其中，所述軸承元件基板的所述表面的所述表 面粗糙度(Rz)小于大約Ιμπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括Fe203。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括Fe204。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括粉末形式 的氧化鐵。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括的氧化鐵粒子具有的平 均粒子的尺寸在0.5μηι至ΙΟμπι之間。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括薄片形式 的氧化鐵。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料包括的氧化鐵薄片具有的平 均粒子的尺寸在0.5μηι至15μηι之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的軸承元件，其中，所述氧化鐵薄片具有的平均寬高比為 大約1:4。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，至少三層所述滑動(dòng)層材料的每 層的厚度大致相等。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料的總厚度在大 約3μηι至大約12μηι之間。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料的總厚度在大約8μπι至大 約ΙΟμπι之間。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，進(jìn)一步包括所述軸承元件基板下方 的鋼背。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述基板包括鐵、鋁或者青銅 合金。16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述聚合材料包括聚酰胺酰亞 胺。17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述至少三層所述滑動(dòng)層材料 中至少一層比所述滑動(dòng)層材料的至少一個(gè)其他層包括不同的氧化鐵體積百分比。18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層材料的中間層的氧 化鐵體積百分比不同于所述滑動(dòng)層材料的至少一個(gè)外層的氧化鐵體積百分比。19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸承元件，其中，所述滑動(dòng)層中氧化鐵體積百分 比從所述基板隨著每層所述滑動(dòng)層材料減小。20. -種制造軸承元件的方法，所述方法包括這些步驟： 提供軸承元件基板； 粗糙化所述軸承元件基板的表面，使得所述軸承元件基板的所述表面具有的表面粗糙 度(Ra)小于Ιμπι; 提供滑動(dòng)層材料，所述滑動(dòng)層材料包括:_ 聚合材料；以及 氧化鐵； 應(yīng)用所述滑動(dòng)層材料至所述軸承元件基板以形成滑動(dòng)層，其中，所述滑動(dòng)層材料在至 少三次過程中應(yīng)用至所述軸承元件基板，每個(gè)過程包括這些步驟:_ 應(yīng)用所述滑動(dòng)層材料的層至所述軸承元件基板；以及 干燥滑動(dòng)層材料的滑動(dòng)層的層；以及 固化所述滑動(dòng)層材料。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制造軸承元件的方法，其中，粗糙化所述軸承元件基板的所 述表面，使得所述軸承元件基板的所述表面具有的表面粗糙度(Rz)小于大約3μπι。22. 根據(jù)權(quán)利要求20或者21所述的制造軸承元件的方法，其中，粗糙化所述軸承元件基 板的所述表面，使得所述軸承元件基板的所述表面具有的表面粗糙度(Rz)小于大約Ιμπι。23. 根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述滑動(dòng)層材料 噴射至所述基板。24. 根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，通過相對(duì)于所述 基板旋轉(zhuǎn)的噴液槍將所述滑動(dòng)層材料噴射至所述基板。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的制造軸承元件的方法，其中，多個(gè)半柱形軸承元件基板布置 成以便形成所述軸承元件基板的中空大致柱形堆疊，旋轉(zhuǎn)噴液槍沿著所述柱形堆疊線性前 進(jìn)以便在單個(gè)操作中應(yīng)用所述滑動(dòng)層材料至所述多個(gè)半柱形軸承元件基板。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造軸承元件的方法，其中，所述噴液槍與所述軸承元件基 板的柱的法線的角度為大約30至大約70度之間。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的制造軸承元件的方法，其中，通過所述噴液槍產(chǎn)生的噴射霧 錐被所述軸承元件基板的所述表面的法線均等分隔。28. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)噴液槍 沿著所述柱形堆疊以可變線性速率線性前進(jìn)。29. 根據(jù)權(quán)利要求20至28中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，進(jìn)一步包括在每個(gè)過 程之間轉(zhuǎn)位所述軸承元件的柱形堆疊的步驟。30. 根據(jù)權(quán)利要求24至29中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述噴液槍以 500至1500rpm之間旋轉(zhuǎn)。31. 根據(jù)權(quán)利要求24至30中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述噴液槍以大 約lOOOrpm旋轉(zhuǎn)。32. 根據(jù)權(quán)利要求20至31中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述每個(gè)所述至 少三層所述滑動(dòng)層材料的厚度大致相等。33. 根據(jù)權(quán)利要求20至32中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，至少三層所述滑 動(dòng)層材料中的至少一個(gè)包括的氧化鐵體積百分比不同于至少一個(gè)其他層所述滑動(dòng)層材料。34. 根據(jù)權(quán)利要求20至33中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述滑動(dòng)層材料 的中間層的氧化鐵體積百分比不同于所述滑動(dòng)層材料的至少一個(gè)外層的氧化鐵體積百分 比。35. 根據(jù)權(quán)利要求20至34中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，其中，所述滑動(dòng)層中氧 化鐵體積百分比從所述基板隨著每層所述滑動(dòng)層材料減小。36. 根據(jù)權(quán)利要求20至35中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，進(jìn)一步包括脫脂所述 軸承元件基板的所述表面的步驟。37. 根據(jù)權(quán)利要求20至36中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，進(jìn)一步包括清洗所述 軸承元件基板的所述表面的步驟。38. 根據(jù)權(quán)利要求20至37中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，進(jìn)一步包括在所述軸 承元件基板的至少一個(gè)過程之前預(yù)加熱所述軸承元件基板的步驟。39. 根據(jù)權(quán)利要求20至38中任一項(xiàng)所述的制造軸承元件的方法，進(jìn)一步包括在所述軸 承元件基板的至少一個(gè)過程之前預(yù)加熱所述滑動(dòng)層材料的步驟。40. -種根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的半柱形軸承元件。41. 一種根據(jù)權(quán)利要求20至39中任一項(xiàng)所述的方法制造的軸承元件。42. -種參考附圖正如上文中大致描述的軸承元件。43. -種參考附圖正如上文中大致描述的制造軸承元件的方法。44. 一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至19或者根據(jù)權(quán)利要求40至42中任一項(xiàng)所述的軸承元件 的發(fā)動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F16C33/20GK105829743SQ201480065515
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月5日
【發(fā)明人】羅杰·戈杰斯, 詹姆斯·德·布拉基埃, 納塔莉·菲普斯
【申請(qǐng)人】馬勒國際有限公司, 馬勒發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)英國有限公司