球形滑动轴承 【技术领域】
本发明涉及特别是用于球窝节的一种球形滑动轴承，该滑动轴承具有一个滑动轴承外壳，其中该滑动轴承外壳包括一种含有滑动材料的滑动层以及至少一个在尺寸上稳定的支撑层。
背景技术
在引言中提到的这类球形滑动轴承从现有技术中已知很长的时间。具体地讲它们被用在球窝节中，这些球窝节被用在机械工程领域的非常宽的范围内并且具体地是以底盘和转向子组件的连接部件的形式用在机动车辆工程中。滑动轴承的外壳被安装在一个轴承壳体中并且包围整体地形成在连接销上的一个球形接头。原则上，这种几何形状允许该连接销在所有的空间方向上完成旋转的动作。
在一个常规设计的机动车辆底盘中，例如，这些支撑接头是处于油脂润滑的球窝节的形式。润滑剂以及轴承的配对件的老化经常导致在一个长的停用之后的结块现象，并且因此当机动车辆被再次使用时球接头从轴承外壳“挣脱”；这伴随有独特的开裂噪音并且是高度轴承磨损的一个清楚的指示。
GB 875,003描述了在引言中提到类型的球窝节接头的一种自动润滑球形滑动轴承。这个球形滑动轴承的滑动轴承外壳是由一种金属材料制成的两个半球状的外壳元件形成。这些外壳元件的内侧面(它朝向球接头)涂覆有一种自润滑的滑动材料，例如，PTFE与铅的一种混合物。这些半球状的外壳元件的外边缘(这些边缘定位为彼此相立)配备有弯曲的凸缘，一个外部夹圈通过它的径向地向内指向的凸缘接合在这些弯曲的凸缘周围。多个橡胶环首先被安排在该夹圈的这些凸缘之间并且其次在这些外壳元件的外部凸缘之间，并且其结果是这些外壳元件以一种橡胶弹性的方式抵靠在所包围的球状接头上。
以上描述的球形滑动轴承的突出之处是一个相对简单的设计。然而，尽管使用了弹性体，这种球形滑动轴承依旧达不到令人满意的振动阻尼。
【发明内容】
在这个现有技术的基础上，本发明因此是基于的目的是限定在引言中提到的类型的一种自润滑球形滑动轴承，该滑动轴承的突出之处是一种非常简单的设计以及与已知的现有技术相比改进了振动阻尼特性。
根据本发明，根据专利权利要求1的前序所述的一种球形滑动轴承实现了这个目的，其中该滑动轴承外壳包括至少一个弹性层。
根据本发明的球形滑动轴承的滑动轴承外壳包括具有简单构造的一个分层系统，该分层系统具有一个滑动层、至少一个在尺寸上稳定的支撑层以及，根据本发明，至少一个弹性层。因为与对应的球形滑动轴承配对件相接触的滑动层的整个表面区域是置于根据本发明提供的弹性层的下面，实现了最佳的振动阻尼而不用考虑在这两个轴承配对件之间的相对运动的性质和力。此外，被安排在该滑动层之下的弹性层产生了有效的结构传播的声音隔绝，并且这使得声音从一个球形滑动轴承配配对件到另一个上的传播最小化。如果将根据本发明的球形滑动轴承用在一个机动车辆的底盘中，因此这意味着有效的振动阻尼以及隔绝车辆框架结构并且因此使车辆内部隔绝噪音，振动和刚性，并且这显著地增加了驾驶舒适性。在该球形滑动轴承操作过程中在尺寸上稳定的支撑层的材料厚度和材料最终选择的方式为使该滑动轴承外壳具有高度的可成形性，并且因此该球形滑动轴承能够与大量应用相适配。
根据本发明的一个第一改进，在该滑动轴承外壳中的弹性层基本上垂直于该层范围被预拉伸。该弹性层的这种预拉伸的结果是，在该球形滑动轴承的使用寿命过程中该滑动层中的材料的逐步脱失可以通过该预拉伸的弹性层的对应的伸展而得到补偿，并且这确保了在该球形滑动轴承的使用寿命期间在该滑动轴承外壳中的轴承配对件的无间隙导向。由此，通过借助该滑动层自动调整有效地使该轴承被推出的风险最小化，该滑动层根据材料的脱失而松弛。
该滑动轴承外壳的分层结构可以是不同的；在这种情况下，应该理解与该轴承配对件直接接触的外层总是由滑动层形成。根据本发明的一个有利的改进，例如，有可能将支撑层安排在滑动层和弹性层之间。在这种情况下，可以另外提供的是在该弹性层的远离该支撑层的一侧上安排另一个支撑层。在这种情况下，该滑动轴承外壳可以简单地被压进一个轴承壳体中，而没有多个层被剥落的可能性。该支撑层和该滑动层优选借助一个粘合剂层而彼此粘合。在这种情况下所使用的粘合剂材料优选是至少一种氟聚合物，具体是全氟烷氧基聚合物(PFA)、全氟代(甲基乙烯基醚)(MFA)，乙烯‑四氟乙烯(ETFE)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，聚偏乙烯氟化物(PVDF)，全氟乙烯共聚物(FEP)，四氟乙烯、六氟丙稀和亚乙烯基氟化物的三聚物(THV)，固化的粘合剂类，具体是环氧粘合剂类、聚酰亚胺粘合剂类和/或低温热熔粘合剂类，具体是乙烯‑乙酸乙烯酯以及聚醚‑聚酰胺的共聚物类，或合适的热塑性塑料类，和/或它的混合物。
作为上面提到的方案的一个代替方案，还可以提供的是将该弹性层安排在滑动层和支撑层之间。在这个结构中，有可能将该滑动轴承外壳压进一个轴承壳体中而没有任何问题。在这种情况下，该滑动层优选地是通过一种助黏附剂层粘合在该弹性层上。同样，该弹性层优选地是通过一种助黏附剂层粘合在该支撑层上。所使用的助黏附剂层具体是至少一种反应性聚合物，具体是一种以硅烷为基础的反应性聚合物，和/或在一个溶剂中，具体是在甲基异丁基酮(MIBK)中、在二甲苯中、在乙醇和水中或在乙醇和甲基乙基酮(MEK)中的多种颜料。
根据本发明提供的弹性层可以由具有适当弹性的不同的材料形成。它优选地包含一个弹性体，具体是丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、一种烯属弹性体、一种苯乙烯弹性体、一种热塑弹性体、一种交联的弹性体、一种聚醚‑聚酯弹性体、一种乙烯‑丙烯弹性体、乙烯‑丙烯酸酯橡胶和/或一种氟弹性体。多种开口孔的材料，例如泡沫(如果它们具有合适的弹性)也是合适的。根据所希望的对润滑剂、溶剂和/或温度的耐受性，还有可能使用一种不同的弹性体，适当时添加合适的填充剂。
存在于该滑动层中的滑动材料(对于它的部分)包含不同的材料。该滑动材料优选地包含一种塑料，优选一种高温塑料，具体是选自下组，其构成为：氟聚合物类，具体是聚四氟乙烯(PTFE)、氟化的乙烯‑丙烯(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯‑氯三氟乙烯(ECTFE)以及全氟烷氧基的聚合物(PFA)、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚酰亚胺类、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯、聚砜、具体是聚醚砜、聚酰胺、聚苯硫醚、聚氨酯、聚酯、聚苯醚、以及它们的混合物。给予特别优选是使用聚四氟乙烯(PTFE)，这归因于它的优异的滑动特性。
该滑动层优选地包含多种润滑剂和/或填充剂，具体是玻璃和/或碳纤维、硅酮、石墨、聚醚醚酮、二硫化钼、芳香族聚酯、碳颗粒、青铜、氟聚合物、热塑性填充剂类，例如，聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚亚苯基砜(PPSO
2)或液晶聚合物类(LCP)、无机填充剂类，例如，硅灰石或硫酸钡(BaSO
4)、或它们的组合。
这些单独的层的厚度可以进行不同的选择。当该弹性层的厚度是该滑动层的厚度大约十倍时，在根据本发明的球形滑动轴承的情况下实现了特别良好的阻尼和结构传播声音的隔离特性。确切地说，该弹性层的厚度可以是大约0.1‑1.0mm，优选从0.3‑0.6mm。该滑动层的厚度相应地优选为0.05‑1.0mm，优选从0.1‑0.2mm。该尺寸上稳定的支撑层的厚度优选是从0.2mm至1.0mm，优选从0.2mm至0.5mm。
该支撑层的材料优选地是一种金属材料，具体是钢、不锈钢、铜、钛、青铜、铝、它的一种合金、由从一种编织金属结构和PTFE制成的一个轴承箔片、或由从一个PTFE(
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MP)薄膜与一种青铜展开的金属(
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SM)制成的一种复合材料。
本发明还基于以下目的，即限定一种球窝节，该球窝节具有一个简单的设计并且确保有效的振动阻尼和结构传播声音的隔离。
根据本发明，这个目的是通过一个球窝节来实现的，该球窝节包括一个球状的接头和一个球形滑动轴承，其中该球形滑动轴承被设计为如权利要求1至14之一所述。
【附图说明】
在下文中，将通过参考附图来更加详细地说明本发明，这些附图展示了一个示例性的实施方案，并且在附图中：
图1示出了一个球窝节，该球窝节具有一个轴承壳体、一个球形滑动轴承和一个球状接头，并且
图2示出了按照图1中的细节I I的球形滑动轴承的滑动轴承外壳的分层系统。
【具体实施方式】
如在图1中示出的根据本发明的球窝节包括一个自润滑球形滑动轴承1和一个球状接头2，该球状接头无游隙地安装在球形滑动轴承1中并且其上整体地形成了一个轴承销2a。球形滑动轴承1被安装在一个轴承壳体3中并且通过一个环形元件3a被固定在这个位置中，该环形元件是该轴承壳体3的一个组成部分。
球形滑动轴承1包括两个球形的滑动轴承外壳1a、1b，上部滑动轴承外壳1a包括一个中心开口1a*，整体地形成在球状接头2上的轴承销2a穿过该中心开口伸出该球窝节之外。开口1a*确定的尺寸的方式为允许轴承销2a完成相对于球形滑动轴承1的所希望的运动。两个滑动轴承外壳1a、1b各自在它们的彼此相对的环形边缘上具有一个环形的、径向地向外指向的凸缘1a′、1b′。在两个凸缘1a′、1b′之间形成一个环形的间隙4，并且这个间隙用来精细地调整与球状接头2有关的轴承外壳1a、1b的定位，该球状接头被安装在这些轴承外壳中。这确保球状接头2无游隙地安装在这些轴承外壳1a、1b中。此外，它有可能通过适当地设置用于球状接头2的间隙4来补偿制造公差。
图2详细地示出了图1中所示的球窝节的球形滑动轴承1的滑动轴承外壳1b的分层结构，滑动轴承外壳1a具有一个相同的设计。一个滑动层5直接面向球状接头2。存在于这个层中的滑动材料优选是聚四氟乙烯(PTFE)。原则上有可能在这里使用很多种滑动材料，例如由本申请人在商标
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下销售的那些材料。
滑动层5通过一个粘合剂层6粘合在一个在下面的、在尺寸上稳定的支撑层7上。这个支撑层优选由具有0.2mm至0.5mm的厚度的钢构成。对于它的部分，在尺寸上稳定的支撑层7通过一种助黏附剂层8粘合在一个弹性层9上，该弹性层是根据本发明提供的。该弹性层优选地包含一种弹性体，具体是腈橡胶。在根据本发明的球窝节中，弹性层9提供优异的振动阻尼。弹性层9同样有效地隔离了在轴承壳体3和球状接头2之间的结构传播的声音，该弹性层被置于滑动轴承外壳1a、1b的滑动层5的整个表面区域的下面。
在本发明的球窝节的情况下，在滑动轴承外壳1a、1b中的弹性层9垂直该层的范围(即，在该球窝节的径向方向上)被预拉伸。这具有的效果是，在球形滑动轴承1的使用寿命的过程中，例如在滑动层5中的材料的逐步脱失通过伸展该预拉伸的弹性层9而得到补偿。这确保了在该球窝节的整个使用寿命期间无游隙地在球形滑动轴承1中引导球状接头2。
为了获得最佳的阻尼特性，在本发明的球窝节中的弹性层9的厚度优选是该滑动层的厚度的十倍。在本发明的情况中，该滑动层的厚度是大约0.1mm并且该弹性层的厚度是大约0.4mm。