止推垫圈的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及设置有油分配槽的轴向面的止推垫圈，特别是涉及用于汽车发电机、传动装置、泵和压缩机系统的止推垫圈。
【背景技术】
[0002]在内燃机中，轴承组件通常分别包括保持机轴的成对的半轴承，该机轴可围绕轴线旋转。至少一个半轴承是凸缘半轴承，该凸缘半轴承包括中空的大致半圆柱形轴承壳套，该轴承壳套设置有在每个轴向端部向外(径向)延伸的大致半环形止推垫圈。在一些凸缘半轴承中，使用一个工件的轴承壳套和止推垫圈，而在其它半轴承中，轴承壳套和止推垫圈与夹具状零件松动地机械配合，且在另一类型的半轴承中，止推垫圈通过配合零件的变形永久地组装至轴承壳套上。在其它轴承组件中，还已知使用环形或圆形止推垫圈。
[0003]一旦发动机启动，润滑油被提供在机轴的轴向轴颈部件和轴承壳套之间，以及止推垫圈和机轴的相联的连结板的反面之间，这些反面垂直于机轴的旋转轴线延伸。然而，当发动机启动时，如果轴接触轴承壳套或止推垫圈，则油压低，并不能提供充分润滑。此外，即使以正常操作压力供应油，轴上的轴向力(例如，当进行齿轮更换时，或者由于一些自动变速箱的设计)可导致轴接触止推垫圈。因此，止推垫圈和轴承壳套设置有能经受这种振动接触的运行表面。已知的双金属止推垫圈包括钢背衬(衬底)，在衬底的轴向表面上设置有铝-锡(或铜基合金)运行层，其中通过将外廓加工成运行层，或者通过模压导致铝-锡运行层变形提供外廓的操作来设置油分配槽。
[0004]燃油节约操作方案对汽车发电机已变得普遍，这提高了发电机启动时的频率。在“停止-启动”操作方案下，停止和再启动汽车移动还导致发电机停运以及再启动。在“混合”操作方案下，当汽车用备用电源供电时，通常是电动的，发电机关闭。通过提高使机轴的相联的连接板和轴颈分别接触止推垫圈和轴承壳套，并导致运行表面的磨损相应增大的频率，在这些操作方案下发电机启动时的更高的频率对止推垫圈和轴环壳套的性能提出更高的要求。
[0005]油分配槽向外横跨轴向运行表面，即从内边缘向外边缘径向地延伸。这些槽可包括具有深的沟道，在该沟道和台区域之间，在每一侧具有平缓的斜坡。该坡形区域在止推垫圈和机轴连接板之间提供锥形间隙，使用时，有助于将润滑油排出横跨止推垫圈轴向表面的槽，并提供润滑油的流体动力学楔入，以有助于保持止推垫圈和连接板的反面的分离。将已知的油分配槽加工(例如研磨)成运行层，或者通过模压工艺形成。
[0006]已知的双金属垫圈通过压印来自双金属片的空白处来制造，使得该制造工艺产生双金属废弃物。相似地，这些垫圈进一步在寿命晚期产生双金属废弃物。然而，该双金属废弃物难以循环，因为分离金属(即，将钢背衬与运行层分离)困难。
【发明内容】
[0007]本发明的第一方面提供一种止推垫圈，包括:具有轴向衬底面的金属衬底层；在所述轴向衬底面上的聚合物层，所述聚合物层具有与所述轴向衬底面反向的轴向聚合物面；其中，所述轴向聚合物面是异型的，并具有至少一个油分配槽，并且所述衬底层和聚合物层中之一是厚度根据至少一个油分配槽变化的经加工的层。
[0008]本发明的第二方面提供一种凸缘轴承，包括轴承壳套和根据第一方面的止推垫圈。上述凸缘轴承(即一个或两个止推垫圈以及轴承壳套)可被可拆除地松动地夹在一起，组装成不可分地物理地配合，或者包括单部件构造。
[0009]本发明的第三方面提供一种形成止推垫圈的方法，所述止推垫圈包括:具有轴向衬底面的金属衬底层；在所述轴向衬底面上的聚合物层，所述聚合物层具有与所述轴向衬底面反向的轴向聚合物面；其中，所述轴向聚合物面是异型的，并具有至少一个油分配槽，并且所述衬底层和聚合物层中之一是厚度根据至少一个油分配槽变化的经加工的层；所述方法包括:将所述聚合物层沉积至所述金属衬底层上，然后加工所述轴向聚合物面；或者加工所述轴向衬底面，然后将所述聚合物层沉积至经加工的所述衬底层上。
[0010]有利地，所述聚合物层可比已知的双金属止推垫圈的铝-锡运行层对磨损、疲劳和咬合更有恢复能力。
[0011]有利地，在寿命末期，金属和聚合物双材料止推垫圈的更换可比已知的双金属止推垫圈的更换容易。此外，形成聚合物层的异型面的制造成本低于在已知的双金属止推垫圈的铝-锡运行层的面中形成异型面的制造成本。
[0012]聚合物层可为经加工的层。在聚合物层是经加工的层的情况下，该聚合物具有20 ym至10ym的最大厚度(即在台区域中)。有利地，在对聚合物进行加工以形成油分配槽的情况下，聚合物材料可比已知的双金属止推垫圈的铝-锡运行层加工得更快。此外，加工聚合物层对用于加工工艺的刀头(例如切割刀)的磨损比加工已知的双金属止推垫圈的金属/金属合金(例如铝-锡或铜合金基)运行层的磨损小，从而降低了制造成本。然而进一步地，使用经加工的聚合物能制造出表面抛光比已知的经加工的金属/金属合金运行层光滑的运行层。
[0013]聚合物运行层的耐磨性可大于铝-锡运行层，特别是聚合物层包括分散在聚合物中的金属颗粒的情况。此外，与铝-锡运行层相比，聚合物层可提供较低的摩擦系数，和较高的相容性，特别是聚合物层包括分散在聚合物中的固体润滑颗粒的情况。
[0014]油分配槽可仅部分地延伸通过所述聚合物层。
[0015]衬底层可为经加工的层。通过使用聚合物运行层，能提供对衬底层的加工(相比而言，在已知的双金属止推垫圈中，经加工的衬底将不能适用于通过辊结合工艺涂覆销-锡运行层)。在衬底层是经加工的层的情况下，聚合物层可具有6 μπι至20 μπι的实质一致的厚度，该聚合物层沿着其沉积于其上的衬底层的异型面的轮廓，并优选具有6 μπι至12 ym的厚度。有利地，加工衬底层能使用薄的聚合物层，相应地节省了材料成本，其还可具有比较厚的聚合物层改善的耐疲劳性。此外，加工衬底层避免了因加工已知的双金属运行层的运行层而产生双材料切肩的风险，同时简化了废弃物处理。然而进一步地，加工衬底层能使用未经加工的聚合物层，由此避免了聚合物加工的边缘中潜在的裂纹的风险(称作“削边薄边”)。
[0016]止推垫圈可大致为半环形、环形或者圆形。
[0017]油分配槽可包括沟道和坡形区域。该沟道区域是槽的凹入最深的部分，且该坡形区域具有低的坡度。该坡形区域可具有以下坡度:其中在整个轴向面上每1_，经加工的层的厚度增加小于25 μ m，垂直于油分配槽。
[0018]油分配槽可包括位于第一坡形区域和第二坡形区域之间的沟道。第一坡形区域和第二坡形区域可具有不同坡度。有利地，使用不同坡度可用于特定机轴旋转方向的止推垫圈最优化。油分配槽可包括沟道和一个坡形区域，该沟道由坡形区域的另一侧上的陡的边缘界定。或者，油分配槽可包括位于异型聚合物层的陡的边缘之间的沟道区域。
[0019]油分配槽可被设置在台区域之间，在这些台区域中，止推垫圈具有一致的厚度。
[0020]止推垫圈可设置有I至10个油分配槽。内边缘直径小于70mm的止推垫圈可具有I至7个油分配槽。直径大于70mm的止推垫圈可具有I至10个油分配槽。
[0021]所述聚合物层可为上述经加工的层，并且所述方法可包括将所述聚合物层沉积至所述金属衬底层上，然后加工所述轴向聚合物面。
[0022]所述衬底层可为上述经加工的层，且所述方法可包括加工所述轴向衬底面，然后将所述聚合物层沉积至经加工的所述衬底层上。
[0023]所述方法可包括将聚合物沉积至衬底材料片上，并由衬底材料片形成聚合物涂覆的衬底坯。
[0024]所述方法可包括将所述聚合物选择性地沉积至衬底材料片上。
[0025]所述方法可包括通过选自以下组成的组中的方法沉积所述聚合物层:压印法、遮蔽的丝网印刷法或者遮蔽的喷涂法。
[0026]所述方法可包括使所述聚合物层固化。
[0027]异型聚合物层可为选自以下组成的组中的塑料聚合物材料:聚酰亚胺/酰胺树月旨、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、含氟聚合物(例如PTFE)和甲醛。异型聚合物层可包括塑料聚合物基质和分散在整个基质中的颗粒的复合材料。该颗粒可为硬颗粒(例如陶瓷粉末、硅石，和金属粉，例如铝片)和/或软颗粒(例如MoS2和石墨)，以及含氟聚合物(例如PTFE)。该聚合物可包括聚酰亚胺/酰胺聚合物材料的基质并具有分布在整个基质中的:5%体积至小于25%体积的金属颗粒(例如金属粉末和/或金属片)；1%体积至20%体积的含氟聚合物，除伴随的杂质以外，余量为聚酰亚胺/酰胺树脂。
【附图说明】
[0028]下文参照附图进一步说明本发明的实施方式，其中:
[0029]图1A和图1B示出了根据本发明的止推垫圈的透视图；且
[0030]图2A示出了通过第一制造方法形成的根据本发明第一实施方式的止推垫圈的剖面图；
[0031]图2B示出了通过第一制造方法形成的根据本发明第二实施方式的止推垫圈的剖面图；以及
[0032]图3示出了根据本发明第三实施方式的止推垫圈的剖面图。
【具体实施方式】
[0033]在所描述的实施方式中，相似的特征用相似的标记指示，即使在具有以下一种或多种的一些情况下:100的整数倍的增量；以及印刷标记(例如上撇号)。例如，在不同的图中，已将100、100，、200、200’和300用于指示止推垫圈。
[0034]图1A示出了一种止推垫圈100，该止推垫圈100具有大致半环形的形状(例如它大致为半环形形状，并可具有突出的钩和垂片，以用于与轴承组件的其它部件配合)。止推垫圈100的轴向面102 (即与轴的旋转轴线垂直的面，该轴容纳在包括该止推垫圈的轴承组件中)具有在止推垫圈的内边缘和外边缘之间走向的平行的油分配槽104。使用时，润滑油被泵入相应的轴承壳套和旋转轴之间的轴承空隙中，并漏出到止推垫圈和机轴连接板的旋转反面之间的另一间隙中。在止推垫圈100的轴向面102中设置油分配槽104改善了止推垫圈和轴之间的压力和油膜质量。
[0035]图1B示出了油分配槽104’在另一止推垫圈100’的轴向面102’上的可选布置，其中这些油分配槽在轴向面上径向对齐。
[0036]图2A示出了垂直于油分配槽204的长度观察，穿过根据第一实施方式的止推垫圈200的一部分的剖面图。该止推垫圈200包括金属衬底(例如钢背衬)206和衬底的轴向面210上的异型聚合物层208。
[0037]衬底206具有一致的厚度，并且