衰减振动的滑动轴承复合材料和滑动轴承衬套及滑动轴承组件

本披露涉及一种衰减振动的滑动轴承复合材料。本披露进一步涉及由 这种材料生产的一种滑动轴承衬套、一种滑动轴承组件、以及一种用于生 产滑动轴承复合材料的方法。

由复合材料制成的滑动轴承，包括配备有一个弹性体层的那些(例如 US 3,881,791)，已知了一段长的时间并且被用于汽车工业中而且还以各 种方式用于工业的其他分支中，作为具有不同几何形状的滑动轴承，例如 作为圆柱形的滑动轴承衬套。

US 2003/0012467A1中说明了这样一种具有一个环绕的弹性体层的圆 柱形滑动轴承衬套。它包括由一种聚合物(例如聚酰亚胺)构成的一种壳 状的圆柱形滑动轴承，该滑动轴承被一个弹性体壳包围。为了生产这种轴 承组件，根据US 2003/0012467A1，可以将该圆柱形滑动轴承压入一种弹 性体环中。进一步的可能性是将该壳状弹性体层注塑模制在该聚合物滑动 轴承的周围。然而，这仅在非常简单的几何形状(例如纯圆柱形的壳)的 情况下可以令人满意地实现、或者与相当大的支出相关联。

DE 202005006868U1披露了一种另外的滑动轴承复合系统，其中一 个金属支架涂覆有一个弹性体层，在该弹性体层上安排了一个减少摩擦的 (例如含PTFE的)外层作为滑动层。确切地说，DE 202005006868U1 陈述了该减少摩擦的外层还以及该弹性体层及将该弹性体层连接到该金属 支撑材料上的结合层在各自的情况下是作为含溶剂的湿的涂覆组合物而涂 敷在对应的下覆层上的。其结果是，例如在弹性体层的情况下，仅仅典型 地从5至120μm的相当低的层厚度是有可能的。然而，这些单独的层作为 湿的涂覆组合物施加到支撑材料上允许生产更复杂的形状，例如一种配备 有轴向套环的轴承衬套，而该层系统在成型过程中没有被损坏，因为该复 合材料仅在成型步骤之后完成。然而，对于这种轴承衬套，令人满意的衰 减振动是不可能的，因为主要负责振动衰减的弹性体层并不具有足够的厚 度。

鉴于这种现有技术，本披露的一个目的是提供一种衰减振动的滑动轴 承复合材料，该衰减振动的滑动轴承复合材料具有特别有用的衰减声音和 衰减振动的特性并且还允许生产相对复杂的三维轴承几何形状，而不存在 损坏该复合材料的风险。

在一个实施方案中，一种衰减振动的滑动轴承复合材料可以包括：一 个包含一种滑动材料的滑动层、一个尺寸稳定的支撑层、以及一个弹性 层，其中该滑动轴承复合材料可以通过以下方式来获得：

提供各自处于片状材料、具体是带形的连续材料形式的该滑动层、尺 寸稳定的支撑层、以及弹性体层，

将该滑动层以其整个面积连接到该尺寸稳定的支撑层上，并且

将该弹性层以其整个面积在该尺寸稳定的支撑层的背向该滑动层的一 侧上连接到该尺寸稳定的支撑层上

或者

提供各自处于片状材料、具体是带形的连续材料形式的该滑动层、尺 寸稳定的支撑层、以及弹性体层，

将该滑动层以其整个面积连接到该弹性体层上，并且

将该弹性体层以其整个面积在该弹性体层的背向该滑动层的一侧上连 接到该尺寸稳定的支撑层上。

该滑动轴承复合材料因此可以包括一种具有至少三个层的层系统。该 尺寸稳定的支撑层可以被安排在该滑动层与该弹性层之间。同样有可能的 是将该弹性层安排在该滑动层与该尺寸稳定的支撑层之间。

在该滑动轴承复合材料的背向该滑动层的一侧上可以提供另外的多个 层。例如，如果该弹性层被安排在滑动层与尺寸稳定的支撑层之间，那么 可以在该尺寸稳定的支撑层的未涂覆的一侧上提供一个附加的弹性层；该 附加的弹性层可以作为片状的材料提供并且可以以其整个面积被连接到该 尺寸稳定的支撑层上。

在一个实施方案中，滑动轴承复合材料可以在这些单独的层之间具有 一种特别强力的结合，这样使得该复合材料可以通过不同的成型技术被转 化，例如从一种扁平的材料成为一种三维的几何系统。这个层系统本身可 以具有一种简单的结构并且具有特别好的衰减振动和衰减噪音的特性。这 可以如下实现：首先将这些层在它们的整个区域上彼此连接、并且其次作 为片状的起始材料提供这些单独的层从而允许这些单独层的厚度的宽的变 化。当使用该滑动轴承复合材料时，例如以一种具有轴向套环的滑动轴承 衬套的形式，有可能的是不管该轴承部件之间的相对运动的类型和幅值如 何而实现最佳的振动衰减。此外，牢固地整合到该复合材料中的这个弹性 层可以给出有效的结构传递的声音的分离，这样使得声音通过该轴承的传 输可以被最小化。如果将这种滑动轴承衬套用于一种座椅结构中，那么这 意味着有效的振动衰减以及车辆地板组件与座椅支撑结构的分离，这可以 值得注意地增加驾驶员和乘客的舒适度。

该滑动轴承复合材料的一方面在于它可以在一个或多个方法步骤中由 这些最初作为片状材料存在的单独的层获得。片状材料可以处于例如以连 续条带的形式，这些条带在生产工艺中被连续辊压并且在一个或多个步骤 中彼此连接从而产生该复合材料。如以上提及的，这可以使之有可能生产 具有一个特别显著比例的弹性层的多种滑动轴承复合材料，其结果是由该 滑动轴承复合材料生产的轴承可以更容易地与给定的轴承壳体几何形状相 配合、并且能够平衡这些轴承部件之间的公差还以及失调而不被损坏。具 体地讲，当发生局部应力峰时，例如在由于失调造成的干扰情况下，这些 负载应力可以通过弹性变形来平衡。

由于上述这些有利的特性，该滑动轴承复合材料可以按多种多样的方 式来使用。例如，它可以在适当的成型之后用作铰链轴承，在这种情况 下，其高弹性的可变形性可以用来产生所定义的扭矩。

首先滑动层以其整个面积连接到尺寸稳定的支撑层上、并且其次弹性 层以其整个面积连接到尺寸稳定的支撑层的背向该滑动层的一侧上可以产 生一种层系统，例如该层系统可以被成型而产生具有一个内部滑动层的一 种圆柱形轴承衬套。该弹性层可以被安排在外面并且因此与一个轴承壳体 相接触。在此，与钢对比钢的一种材料配对相比，对比该轴承壳体的材料 (例如钢)，可以用来形成该弹性层的弹性体的显著更高的摩擦系数确保 了该复合的滑动轴承在壳体中的转向得到有效防止。在这些滑动轴承在轴 承壳体中宽松的座式装配(如皮带张紧器)的情况下，这可以是特别有用 的。

在一个实施方案中，该衰减振动的滑动轴承复合材料可以是如下获 得：通过提供各自处于片状材料形式的这些单独的层、通过将滑动层以其 整个面积连接到该尺寸稳定的支撑层上并且通过将弹性层以其整个面积在 该尺寸稳定的支撑层的背向该滑动层的一侧上连接到尺寸稳定的支撑层 上。

首先，可以将滑动层连接到该尺寸稳定的支撑层上。优选地，这可以 借助一种粘合剂在从250℃至400℃的温度范围内完成。该粘合剂材料 包含至少一种氟聚合物，具体是全氟烷氧基聚合物(PFA)、全氟(甲基乙 烯基醚)(MFA)，乙烯-四氟乙烯(ETFE)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，聚 偏二氟乙烯(PVDF)，氟化的乙丙烯(FEP)，四氟乙烯、六氟丙稀、偏二 氟乙烯的三聚物(THV)，固化的粘合剂(具体是环氧粘合剂)，聚酰亚胺 粘合剂和/或低温热熔性粘合剂(具体是乙烯-乙酸乙烯酯和聚醚-聚酰胺共 聚物)，或合适的热塑性塑料类，和/或它的多种混合物。

弹性层和尺寸稳定的支撑层的连接可以借助一种结合剂完成。如果该 弹性层包含一种弹性体，例如丁腈橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、烯属弹性 体、苯乙烯弹性体、热塑性弹性体、交联的弹性体、聚醚-聚酯弹性体、乙 烯-丙烯弹性体、乙烯-丙烯酸酯橡胶和/或氟弹性体，则该支撑材料与弹性 层之间的牢固结合可以借助一种固化方法在约150℃至250℃的温度下 产生。在此，交联可以在该弹性体内并且与已经由该结合剂活化了的支撑 材料的表面发生。因此在支撑材料与弹性层之间存在的这个结合层可以包 括至少一种反应性聚合物，具体是一种基于硅烷的聚合物、和/或在一种溶 剂中(具体是在甲基异丁基酮中、在二甲苯中、在乙醇和水中或在乙醇和 甲基乙基酮中)的多种颜料。

由于这两个可以在不同温度下进行的连接步骤，该衰减振动的滑动轴 承复合材料的生产(其中该滑动层以及该弹性层各自被连接到该尺寸稳定 的支撑层的一个表面上)可以在一种二阶段式方法中进行。在此，可以首 先产生在滑动层与尺寸稳定的支撑层之间的结合，因为这应在更高的温度 下进行。在将包括滑动层及尺寸稳定的支撑层的这个中间体冷却到一个适 合于该弹性层的部分固化的温度范围(约150℃-250℃)之后，可以产生 该第二结合，即：在该尺寸稳定的支撑层背向该滑动层的一侧上该弹性层 与该尺寸稳定的支撑层之间的结合。

作为一个替代方案，该衰减振动的滑动轴承复合材料可以包括由滑动 层、尺寸稳定的支撑层、以及弹性层形成的一个复合系统，其中该弹性层 被安排在该滑动层与该尺寸稳定的支撑层之间。这使之有可能在一个步骤 中进行两个连接操作，因为两个结合均可以在一个固化过程中产生。

在该滑动层中存在的滑动材料可以具有多种多样的化学组成。它优选 包括一种塑料，具体是一种选自下组的塑料，该组的构成为：氟聚合物， 具体是聚四氟乙烯(PTFE)、氟化的乙丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、以及全氟烷氧基聚合物(PFA)、以 及聚缩醛、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯(PE)、聚砜(具体是聚醚砜)、 聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PUR)、聚 酯、聚苯醚以及它的多种混合物。

该尺寸稳定的支撑层可以包含金属，具体是钢、不锈钢、铜、钛、青 铜、黄铜、铝或者其一种合金。

关于形成该滑动轴承复合材料的这些层的单独层厚度，当该弹性层的 厚度是该滑动层的厚度的多倍时，实现了特别有利的衰减以及结构传递声 音的分离的特性。因此，该弹性层的厚度可以是从0.15至5mm，如从0.3 至0.6mm。该滑动层可以具有的厚度为从0.05至1.0mm，如从0.1至0.3 mm。该尺寸稳定的支撑层进而可以具有的厚度为从0.1至1.5mm，如从 0.2至0.5mm。

在另外一个实施方案中，滑动层和尺寸稳定的支撑层可以被整合的方 式为使得该支撑层被该滑动层的滑动材料包围。在此，该滑动层以其整个 面积到该尺寸稳定的支撑层上的连接可以包括产生一种整体的层复合材 料。在这种情况下，该支撑层可以被构形为该滑动层的滑动材料中的一个 金属插入件，具体为一种纺织的金属网、多孔金属网、或者金属非纺织 物。

该滑动轴承衬套优选地可以具有至少一个安排在其端面处的轴向套 环。由于该滑动轴承复合材料的这些单独的层(即滑动层、尺寸稳定的支 撑层、以及弹性层)之间的高强度的结合，此种轴向套环的成型可以容易 地实现而不发生一个或多个层的撕开或脱离。

该滑动轴承衬套可以具有一种基本上圆柱形的形状，但同样有可能的 是该滑动轴承衬套具有一种圆锥形的形状，带有或不带一个轴向套环。

这些层之间的强力结合的结果是，该滑动轴承衬套可以按不同的方式 由该衰减振动的滑动轴承复合材料来生产。因此，有可能由最初作为扁平 的材料存在的滑动轴承复合材料通过辊压或弯曲来生产该滑动轴承衬套。

作为一个替代方案，有可能通过组合的冲压和深拉来生产该滑动轴承 衬套。

该衰减振动的滑动轴承复合材料可以按多种方式以带有或不带轴向套 环的滑动轴承衬套的形式或以另一种形式来使用。在铰链中用于补偿失 调、作为公差矫平元件、并且用于在这些轴承部件之间产生所定义的扭矩 是可想象的。在座椅中，该滑动轴承复合材料可以同样地用于平衡公差并 且用于补偿失调并且特别是用于结构传递的声音的分离从而增加驾驶员和 乘客的舒适度。这些特性还可以在该滑动轴承复合材料在车辆转向系统 中、在车辆的底盘部件中以及对于高频振荡移动(皮带张紧器、双质量飞 轮、分离的皮带轮、减震器和用于车辆悬浮的部件)的使用中加以开拓。

在一个进一步的实施方案中，一种衰减振动的滑动轴承组件可以包括 一个轴承壳体、一个滑动轴承衬套、以及一个轴承轴。一个有利的实施方 案提供了该滑动轴承衬套的滑动轴承复合材料的弹性层来垂直于其多个层 的延伸部分被预加应力。该弹性层的这种预加应力的结果是，在该滑动轴 承的整个寿命期间材料从该滑动层上的逐渐去除可以通过该预加应力的弹 性层的一种对应膨胀来补偿，这样使得在该滑动轴承的整个寿命期间确保 了这些轴承部件的无游隙的熔化。

在又一个实施方案中，一种用于生产衰减振动的滑动轴承复合材料 (包括：一个包含一种滑动轴承材料的滑动层、一个尺寸稳定的支撑层、 以及一个弹性层)的方法可以包括：

提供各自处于片状材料、具体是带形的连续材料形式的该滑动层、尺 寸稳定的支撑层、以及弹性体层，

将该滑动层以其整个面积连接到该尺寸稳定的支撑层上，并且

将该弹性层以其整个面积在该尺寸稳定的支撑层的背向该滑动层的一 侧上连接到该尺寸稳定的支撑层上

或者

提供各自处于片状材料、具体是带形的连续材料形式的该滑动层、尺 寸稳定的支撑层、以及弹性体层，

将该滑动层以其整个面积连接到该弹性体层上，并且

将该弹性体层以其整个面积在该弹性体层的背向该滑动层的一侧上连 接到该尺寸稳定的支撑层上。

通过参考附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于 本领域的普通技术人员变得清楚。

图1以透视图示出了由该滑动轴承复合材料通过辊压生产的、具有一 个裂缝的圆柱形滑动轴承衬套。

图2a、图2b以透视图示出了由该滑动轴承复合材料通过辊压生产的、 具有一个轴向套环的圆柱形和圆锥形的滑动轴承衬套。

图3以透视图示出了一种第一滑动轴承组件。

图4以透视图示出了一种第二滑动轴承组件。

图5示出了通过深拉生产的、具有一个轴向套环的滑动轴承衬套。

图6以轴向截面示出了图2a的滑动轴承衬套。

图7示出了来自图6的细部X。

图8以轴向截面示出了由该滑动轴承复合材料形成的、具有一个轴向 套环以及针对图6的一种替代层结构的滑动轴承衬套。

图9示出了来自图8的细部Y。

图10示出了不同于图9的一种层结构。

图11示出了由该滑动轴承复合材料形成的、具有一个轴向套环的滑动 轴承衬套，其中该滑动轴承材料的滑动层和尺寸稳定的支撑层是整合的。

图12示出了来自图11的细部Z。

图13示出了图11的具有一个改变的层结构的滑动轴承衬套。

图14示出了来自图13的细部W。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

图1中所示的滑动轴承衬套1是通过一个适当定尺寸的最初作为扁平 的材料存在的滑动轴承复合材料块件的辊压而生产的。作为一种替代方 案，对一个材料块件进行弯曲也是有可能的。辊压后的材料块件的相对的 末端限制了一个缝隙1a。在当前情况下，缝隙1a在轴向方向上以直线伸 展。以任何非线性的方式和/或相对于衬套1的对称轴线倾斜地伸展的缝隙 也是有可能的。在图1的滑动轴承衬套1中，该滑动轴承复合材料可以被 定向为使得该滑动层位于衬套1的内部，即在其内表面上。同样有可能使 该滑动层位于外部，如结合图6至图14更详细地解释的。

图2a示出了一种滑动轴承衬套1，该滑动轴承衬套在一个端面上形成 了一个轴向套环1b。这个轴向套环可以例如通过将最初的圆柱形衬套1的 一个末端区段进行卷曲而产生。在当前情况下，轴向套环1b(凸缘)以直 角对齐。然而，更大的和更小的角度二者都是有可能的，通过其达到一个 指向内的凸缘(未示出)。

图2b示出了一种滑动轴承衬套1*的一个替代实施方案。在当前情况 下，它具有一种圆锥形的形状，其中轴向套环1b*是位于该具有最大直径的 端面上。

图3示出了一种第一衰减振动的滑动轴承组件。它包括由钢制成的一 个轴承壳体2，由该滑动轴承复合材料通过辊压制成的、具有一个轴向套环 1b的一个圆柱形滑动轴承衬套1被插入其中。提供了停靠在滑动轴承衬套 1的轴向套环1b上的、具有一个末端区段3a(具有一个扩大的直径)的一 个简单的圆柱形的销钉3作为轴承轴，这样使得它在至少一个方向上被滑 动轴承衬套1轴向地固定。同时，滑动轴承衬套1同样地被轴向套环1b固 定以免从轴承壳体2中滑出。用来制造该滑动轴承衬套1的滑动轴承复合 材料在当前情况下包括一个滑动层、一个弹性体层、以及安排在其之间的 一个金属的尺寸稳定的支撑层。如果该滑动层是在内侧上的并且该弹性体 层是在外侧上的，即，与轴承壳体相接触，那么销钉3可以在滑动轴承衬 套1中滑动。然而，轴承衬1在壳体2中的转动被该抑制滑动的弹性体有 效地防止。此种滑动轴承组件对于皮带张紧器或者双质量飞轮是典型的。

图4示出了另外一种衰减振动的滑动轴承组件。它再次包括一个轴承 壳体4，图2中所示类型的一个滑动轴承衬套1被插入其中。为了将滑动轴 承衬套1固定在壳体4中形成了，一个第二套环1c。由于在用来制成滑动 轴承衬套1的该滑动轴承复合材料的这些单独的层之间的牢固结合，所以 不存以下风险：该层复合材料将在第二套环1c的形成过程中被损坏。

在图4的滑动轴承组件中，具有一个扩宽的紧箍螺栓头6a的一种紧箍 螺栓6现在作为轴承轴起作用并且在当前情况下从下面被插入滑动轴承衬 套1中。紧箍螺栓6的在向上的方向上从滑动轴承衬套1突出的这个部分 6b在当前情况下与该螺栓的与滑动轴承衬套1相接触的区段相比具有一个 略微更小的直径并且以一个固定的座被连接到部件5上，该部件可以通过 该滑动轴承(例如通过摆动)而相对于轴承壳体4转向。以此方式产生的 由部件5和紧箍螺栓6构成的单元现在可以相对于该插入壳体4中的滑动 轴承衬套1平滑地移动。在此，该滑动层再一次位于滑动轴承衬套1的内 表面上。由于在制成该滑动轴承衬套1的滑动轴承复合材料中提供的这个 弹性层，在这些轴承部件之间的公差还以及失调可以没有问题地进行补 偿。

由相应的滑动轴承复合材料生产一种滑动轴承衬套的一种进一步可能 的方式包括该复合材料的深拉以及一个冲压操作。在此，图5中所示的滑 动轴承衬套1**的圆柱形部分是通过在一个或多个步骤中将最初作为扁平材 料存在的的复合材料围绕一个穿孔进行深拉而形成的。最终，然后将该拉 伸区域周围的区域进行冲压，因此形成了轴衬1**的轴向套环。这种生产技 术的结果是，这种滑动轴承衬套1**不具有缝隙。

图6以轴向截面示出了图2a的滑动轴承衬套1。在此，如图7中的细 部中放大的，滑动层10被安排在内侧上。这优选地包括聚四氟乙烯 (PTFE)作为滑动材料。原则上，在此可以使用多种滑动材料，如由本申 请人在商品名下在市场上出售的。

滑动层10是通过一个粘合剂层11连接到一个下覆的、尺寸稳定的支 撑层12上的。这优选地由具有0.2-0.5mm厚度的钢组成。该尺寸稳定的 支撑层12进而通过一个结合层13被连接到一个弹性层14上。该弹性层14 优选地包含一种弹性体，具体是丁腈橡胶。弹性层14的结果是，在由该滑 动轴承复合材料生产的滑动轴承衬套1中实现了优异的振动衰减。在图3 和图4所示的滑动轴承组件中以其整个面积与有待配备一个轴承的这些部 件(壳体2、4)相接触的弹性层14在图4的滑动轴承组件的情况下同样地 完成了这些部件4与5之间的有效的结构传递的声音的分离。此外，该抑 制滑动的弹性层14防止了滑动轴承衬套1在壳体4中的转动。

图8中示出了具有轴向套环1b的滑动轴承衬套1(其中滑动层10是在 其外侧)的一个实施方案。图9中详细示出了这种结构；这些单独的层10- 14的命名和功能是相似的。在此种安排下，轴承壳体4在图4的滑动轴承 组件的情况下再次相对于其他部件1、5、6平滑地转动。

图10示出了该滑动轴承复合材料的一种替代的层结构，其中弹性层14 是存在于滑动层10与支撑层12之间。弹性层14在其两侧上被牢固地连接 (在各自的情况下是通过一个结合层13)到滑动层10上以及该尺寸稳定的 支撑层12上。此种复合材料原则上可以在一个制造步骤中生产，其中该滑 动层和支撑层(在各自的情况下作为连续的条带材料存在)各自是通过施 加该结合层而制备的并且然后从两侧施加到同样作为连续条带材料而供应 的弹性层上。在此，在滑动层与弹性层之间的以及在弹性层与尺寸稳定的 支撑层之间的结合是在压力下并且在从150℃至250℃的温度下通过一 种固化方法产生的。

为了获得最佳的衰减特性，上述滑动轴承中的弹性层14的厚度优选是 滑动层10的层厚度的多倍。在当前情况下，滑动层10具有的厚度为约0.1 mm并且弹性层14具有的厚度为约0.4mm。

图11至14(图9、10、12以及14中的放大的视图)示出了该滑动轴 承复合材料的层结构的另外的多个实施方案。在此，滑动层15被用在一个 尺寸稳定化的实施方案中。这优选包括聚四氟乙烯(PTFE)作为滑动材 料。作为加强材料，有可能使用一种纺织的金属网、一种多孔金属网、或 者另一种类型的金属插入件，特别是一种穿孔的金属片或者一种金属非纺 织物，其中该加强材料在所有侧面上被滑动材料包围。该尺寸稳定化的滑 动层15通过一个结合层13被连接到弹性层14上。

再次有可能将该尺寸稳定化的滑动层定位在由该复合材料生产的一种 滑动轴承衬套的内侧或者外侧上。