[发明专利]具有非晶形表层的聚合物轴承保持架

说明书

本发明与旋转机械中所用的轴承保持架有关，更具体讲，与聚合物模制而成的轴承保持架有关。

轴承保持架通常用于滚珠和滚柱轴承中，以分离滚动元件(柱、针、珠)并将它们保持在预先确定的位置上，轴承保持架放在内、外轴承圈之间。

在某些应用中，轴承保持架要在严酷的工作环境下工作，从而缩短轴承保持架的使用寿命和要求复杂及昂贵的结构。例如，双冲程引擎(例如艇外推进机)曲柄的滚针轴承装置就是这样的一种应用。

在这样的应用中，滚针轴承装置承受由燃烧压力、部件惯性和离心力而产生的高负荷。这种应用的条件是如此严酷，所以一般使用由电镀银的钢所制的特殊高精度轴承保持架。人们认为银可作为润滑剂，至少在磨合阶段是这样。

上述的轴承保持架有很多缺点，高精度需要有很多加工步骤，如渗透、热处理、研磨和化学的后处理。工具的初始成本很高，制造过程中产生的化学副产品会引起如何处置它们的环境问题。另外，由于必须要做的多道工序，使得加工这样轴承保持架的时间很长。这样整个制造工艺需要的工作量比希望的多许多。由于需要很多工序，同时又要求高精度，结果使劳动成本很高，或者废品率较高。还有，所需要的银也使成本增加。

上述说明的这些局限性在现有的轴承保持架上都是存在的。因此，如果能克服上述的一种或几种缺陷，显然将是一种进步。因此提出另一种适合的解决办法，下面将详细公开它的特点。

本发明一方面提供由晶状合成树脂加工而成的轴承保持架或者能承受摩擦负荷的其他部件。这种部件包含结晶的内部和非晶形的外层。外部的非晶形层有一定厚度，具有抗摩擦特性以改善塑料部件承受摩擦负荷的能力。

本发明的另一方面是提供这种带有非晶形表层的塑料部件的一种可供选择的生产方法。

下面参考附图详细描述本发明时，上述及其他方面将会更加清楚。

图1是双冲程引擎部分的剖面图，显示曲柄销的位置，本发明的轴承保持架可以安装在曲柄销上；

图2是按照本发明的一个实施方案，半个轴承保持架的透视图；和

图3是图2的轴承保持架的轨条在3-3结指示位置的剖面图。

现在参考图1，双冲程引擎10显示的部分包括气缸12和在气缸内作往复运动的活塞14。连杆16将活塞14的往复运动传给偏心安装在曲柄20上的曲柄销18。驱动轴(没有显示)与曲柄刚性连结。这样活塞14的往复运动通过连杆16和曲柄20的作用，转变成所希望的驱动轴的转动。

滚针轴承装置24(在图1中没有详细显示)提供曲柄销18和连杆16之间的滚动接触。在本发明背景的说明中已指出，在这个位置滚针轴承装置承受很大的力。如前所述，在那种应用中轴承保持架一般由镀银的钢制造。

滚针轴承装置24的轴承保持架，由一对半保持架28耦合而成，半保持架显示在图2中。每个半保持架28包括被杆34分开的第一和第二轨条30和32。终端板36和38在半保持架28的末端。每对相邻的杆34就确定插入轴承滚柱、滚针、滚珠的口袋40。轨条30和32上的内表面42确定每个袋40的两端。在图2中只有轨条32的内表面42可见，另一个则看不见。

就整个形状而言，半保持架28与常规的镀银钢制的装置相似，如前所述。

根据工业标准的模压温度、塑料树脂温度和其他参数，可用晶状的热熔塑料如具有玻璃充填剂的聚醚醚酮(PEEK)模制成如图2所示形状的轴承保持架。但是这样的部件将由于工艺不成熟而失败，不能承受这样严酷的应用。

与此相反，本发明与工业上的常规不同，具有与通常工序不同的模制参数。因此，半保持架28没有均一的晶状结构。半保持架28有晶状的部分但被非晶形层包裹着。

现在参考图3，从图中可见，轨条30包含晶状塑料组成的内芯44和非晶形塑料构成的相对较薄的外包层46。晶状塑料可由它的棕黄-琥珀色来鉴别，而非晶形塑料则呈现琥珀-橙黄色。按照ASTM热分析试验程序D3417的试验证实外层46确实是非晶形的。

模制带有非晶形外表层的晶状塑料部件与工业上通常的制造方法不一样。工业上一般的制造方法是用晶状塑料模制整个部件，并认为带有非晶形外表层的塑料部件是次品。工业常规是模型温度约为华氏325度到350度，聚醚醚酮(PEEK)树脂的温度约为华氏700度。