[发明专利]具有衬垫和处理过的表面的钛球状滑动轴承

说明书

技术领域

本发明涉及球状滑动轴承，特别涉及用于高负荷用途的球状滑动轴承。

背景技术

钛合金已知用于制造球状滑动轴承。但是，在本领域已知的是，此类轴承的轴承表面受到过早的磨损和磨蚀(fretting)。

基于上述事实，本发明的一般目的是提供在现有技术轴承上加以改进的轴承。

发明内容

本发明一方面在于一种球状滑动轴承，其包括：由金属形成并具有凹入的第一轴承表面的外部环状元件、在第一轴承表面上的润滑衬垫、和由钛合金形成并具有相对于第一轴承表面滑动设置的凸出的第二轴承表面的内部环状元件。

在任选的实施方案中，第二轴承表面可以是处理过的表面，且任选地，该衬垫可以包含PTFE，例如PTFE与芳族聚酰胺纤维的织物。处理过的表面可以包含通过物理气相沉积(PVD)施用的TiN。

附图说明

图1是依照本发明的一个具体实施方案的轴承的横截面示意图。

具体实施方式

本发明提供一种球状滑动轴承，其包括：外部环状元件和由钛合金制成并具有相对于第一轴承表面滑动设置的凸出的第二轴承表面的内部环状元件。这些元件中的一个含有钛合金并具有处理过的表面；另一元件在轴承表面上具有润滑衬垫。因此，处理过的轴承表面在润滑衬垫上滑动。该处理过的表面可以包含通过物理气相沉积(PVD)施用的TiN。

图1中显示了依照本发明一个示例性实施方案的球状滑动轴承。轴承10包括内部环状元件12和外部环状元件14。外部环状元件14具有环形构造——该构造具有中心轴A和面向该中心轴的球形凹入的轴承表面16。内部环状元件12具有球形凸出的轴承表面18，其在尺寸上与表面16可滑动地啮合，并可选为表面16和表面18之间的衬垫留出余量(allowance)。如在本领域中已知的那样，外部环状元件可以由两个配合零件构成，使得可以将其装配在内部环状元件周围。

外部环状元件14由任何适宜的材料制成，例如金属。内部环状元件12由钛合金制成。在一个实施方案中，该钛合金是TA6Vα-β合金，该合金含有6重量％Al和4重量％V。外部环状元件14也可以任选包含钛，或可以由主要含钛的合金形成。

处理钛合金轴承元件上的轴承表面以改善其硬度。因此，至少处理表面18；任选地，也处理表面16。所述处理可以包括通过PVD(物理气相沉积)施用氮化钛(TiN)层。

轴承10包括表面16上的自润滑衬垫20，使得衬垫20位于表面16和18之间。衬垫20含有耐久、低摩擦的材料层，例如，织物编织方向与轴A对齐且厚度为大约0.4毫米(mm)的聚合低摩擦纤维的织物。该衬垫20为轴承10提供了自润滑特性。在一个实施方案中，该衬垫20含有符合SAE-AS81820标准的Uniflon E自润滑织物。UniflonE织物含有PTFE和芳族聚酰胺的纤维，并饱合有酚醛树脂组合物。UniflonE织物可用于各种环境和极端温度，典型大约-30℃至大约+210℃。由于其组成，UniflonE材料高度耐热、耐磨、耐断裂和耐压缩。UniflonE织物含有高比例的PTFE纤维，该纤维具有优异的滑动性能，并包含通过树脂化学连接并具有低摩擦系数的基体。尽管已经展示和描述了UniflonE织物，但本发明不局限于这方面，因为在不背离本发明更宽方面的情况下可以用本发明所属领域中的技术人员已知的其它降低摩擦的衬垫材料，如PTFE、尼龙等进行替代。

如上所述的衬垫和表面处理过的钛合金轴承元件可以充分消除磨蚀现象。衬垫改善了金属与金属接触产生的材料转移的主要缺点。此外，该衬垫保护了表面处理。衬垫提供保护的一种方式是通过吸收可能粘附到轴承表面上的颗粒，例如内部颗粒(例如，诸如TiO、TiO₂和/或Ti₂O₃的钛氧化物的坚硬且磨损性颗粒)或来自轴承外部源的污染物。衬垫通过在剧烈振动条件下吸收震动还可以有助于轴承的寿命。

(一个或多个)钛合金轴承的表面处理和轴承表面之间的衬垫均有助于使轴承具有更大的宽容度(forgiving)，降低摩擦并延长轴承寿命。因此，包含具有处理过的表面的钛合金内轴承和润滑衬垫的轴承可以比设计用以提供相同寿命和承载能力的轴承更轻。

在使用中，第一轴承和第二轴承各自连接到意图彼此相对移动的装置上。如本文所述的轴承可用于高载荷的航空航天用途。