CN100480520C

CN100480520C - 推力轴承组件

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Publication number: CN100480520C
Application number: CNB2005800343119A
Authority: CN
Inventors: 罗纳德·J·汤普森; 肖恩·迈克尔·韦尔奇
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: JP4796579B2; BRPI0514242B1; MX2007001716A; EP1787038A2; CA2576945C; KR20070052785A; US20060034556A1; CA2576945A1; WO2006020836A3; KR101200313B1; WO2006020836A2; EP1787038B1; US7134793B2; CN101035992A; JP2008510107A; EP1787038A4; BRPI0514242A

Abstract

本发明提供一种仅具有三个推力凸缘的推力轴承组件。该推力轴承组件的一部分包括主轴承，该主轴承包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体。一具有液力机构的推力垫圈与所述主轴承的所述边之一邻接，并从所述外表面径向向外延伸以形成推力面。所述主轴承的另一边无凸缘，该主轴承的自由边优选从其他推力面向内隔开，该边的宽度窄于其他推力面的宽度。该组件的另一部分包括传统的推力轴承，该推力轴承包括一具有液力机构的推力凸缘和另一无液力机构的推力凸缘，该两推力凸缘均从推力轴承径向向外延伸；或可包括另一与一对推力垫圈邻接的主轴承，该两推力垫圈从该主轴承径向向外延伸，其中一推力垫圈具有液力机构，另一推力垫圈无液力机构。无论哪种结构，无液力机构的推力凸缘或推力垫圈均与主轴承具有液力机构的推力垫圈相对设置。

Description

推力轴承组件

发明领域

本发明涉及一种车辆发动机装置的推力轴承组件。

背景技术

机轴通过一系列轴向间隔的发动机轴承组件径向滑动地安装于发动机模块中。每一发动机轴承组件包括位于该模块的弓形凹槽中的上部和由固定在发动机模块的支撑轴承帽夹紧并靠着上轴承部分的相应下部。该位置处的发动机轴承中至少一个发动机轴承用于缓冲运行期间机轴产生的轴向推力。这里的所谓推力轴承与其他发动机轴承的不同在于，其具有两个轴向间隔的推力凸缘，该推力凸缘径向地向外凸出。推力轴承具有相对的轴向向外的推力面，该推力面位于其后方，抵靠发动机模块的支撑面并与机轴的相关推力面配合，在需要时提供推力支撑。这些推力凸缘代表性地具有相同的厚度，通常由油槽和边形成，并向轴承提供流体动力油膜作用。

发动机运行期间，机轴上的负载趋向于在轴向相对方向上向机轴施力，导致上述推力负载施加于推力轴承的推力凸缘上。当推力负载应用于同一轴向，值得欣赏的是，上、下推力凸缘中最靠前的一组与机轴推力面抵触，并靠着发动机模块的相关支撑面紧固。进一步地，当机轴在轴向相反方向上应用推力时，另一组推力凸缘将靠着发动机模块的相关支撑面紧固。持续的力具有向推力凸缘的基座的推力轴承施压的有害效果，即会导致推力轴承的过早破坏。

多数已知组件在所有推力凸缘或至少三个推力凸缘上具有液力机构(hydrodynamic features)，其中两个凸缘具有轴向对齐的液力机构。一相关已知组件如图6、7所示。图6是推力轴承组件100的仰视立体图。该推力轴承组件100包括推力轴承102、主轴承110和具有液力机构114的推力垫圈112，其中推力轴承102包括具有液力机构106的凸缘104和无液力机构的凸缘108。该组件100具有定位装置116，该定位装置要求组件100具有液力机构104、112的凸缘直接彼此相对设置，使得凸缘104、112轴向对齐。图7是图6中的推力轴承组件100的剖视图。该两个轴向对齐的具有液力机构的凸缘104、112缓冲发动机的主要推力。然而，轴向间隔无液力机构的凸缘108承受较小的推力。这些力向另一个凸缘108施压，导致组件100的过早破坏。

根据以上描述，已知组件具有一处或多处缺陷。本发明的一个目的在于减少制造轴承组件的成本，同时缓冲发动机产生的推力。

发明内容

本发明提供一种推力轴承组件，包括推力轴承。该推力轴承包括一具有液力机构的推力凸缘和一无液力机构的推力凸缘。该两凸缘从其外表面径向延伸以形成推力面。该推力轴承还包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体，该弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间轴向延伸。该组件还包括一主轴承，该主轴承包括具有凹陷内表面和凸出外表面、并在第一和第二末端之间以及两对边之间延伸的弓形壳体。具有液力机构的推力凸缘与所述主轴承的所述边之一邻接并从所述外表面径向向外延伸以形成推力面。主轴承具有液力机构的推力凸缘、所述推力轴承无液力机构的推力凸缘相对设置。该主轴承相对推力轴承的具有液力机构的凸缘的另一边无凸缘，使得该推力轴承组件仅具有三个推力凸缘。

当该推力轴承组件安装于发动机装置以使机轴可径向滑动时，主轴承的推力凸缘相对该推力轴承的无液力机构的推力凸缘设置。这些凸缘在单一方向上对齐，使得一具有液力机构的凸缘处于双方向上，以缓冲发动机中主要和次要推力。相对主轴承自由边的推力凸缘具有液力机构，并通过设置以将推力缓冲至更小，从而无需在自由端设置凸缘。

本发明用于发动机装置时具有降低制造成本的优点。特别是，已知发动机装置依赖作为上、下部的推力轴承。而一旦材料被切割，必须通过弯折或辗压形成凸缘，所以推力轴承的制造更为昂贵。这种额外需要的时间和人力增加了制造这样的组件的成本。因此，本发明通过用主轴承和推力垫圈替换一个推力轴承，降低了成本。该推力垫圈从材料中切割或冲压出，并与主轴承相邻设置，无需形成凸缘所需的额外的弯折或碾压步骤。

本发明进一步具有使其轴承组件可根据特定发动机装置定制的优点。具有代表性的是，该发动机装置在一个方向上具有较大的推力，在另一个方向上具有较小的推力，因此该发明可缓冲这两个力，同时也降低了装置成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的特征及优点，以下结合附图对本发明进行详细描述，其中：

图1是具有推力轴承、主轴承以及推力垫圈的推力轴承组件的实施例的仰视立体图；

图2是图1所示的推力轴承组件安装进发动机装置的剖视图；

图3是其上具有凹凸轮廓的推力轴承外面的实施例的剖视图；

图4是具有第一主轴承、一对第一推力垫圈、第二主轴承和第二推力垫圈的推力轴承组件的另一实施例的仰视立体图；

图5是图4所示的推力轴承组件安装进发动机装置的剖视图；

图6是具有推力轴承、主轴承和具有液力机构的推力垫圈的已知推力轴承组件的仰视立体图，其中推力轴承包括具液力机构的凸缘和无液力机构的凸缘；以及

图7是图6中的已知推力轴承组件的剖视图。

具体实施例

推力轴承组件的一实施例10如图1所示。该推力轴承组件10的剖视图如图2所示。图1中的实施例包括作为下部的推力轴承12以及与其邻接配合作为上部的主轴承14和推力凸缘16。值得注意的是该上部和下部可颠倒，即上部作为下部，反之亦然。

推力轴承12包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体18。其内表面可包括将在下面描述的轴承材料20。壳体18在第一和第二末端22、24之间弓形延伸，并在其相对边26、28之间轴向延伸。推力轴承12具有从其外表面径向向外延伸的推力凸缘30，形成推力面32。一推力凸缘具有液力机构，另一推力凸缘无液力机构，这使得具有液力机构的凸缘比无液力机构的凸缘厚。该推力轴承12的实例在转让给本发明受让人的美国专利第5,363,557号和第5,192,136号中有所揭露，但不限于该美国专利。这些美国专利在此作为参考。

主轴承14还包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体34。该主轴承14的内表面也包括轴承材料20。该壳体34在第一和第二末端36、38之间弓形延伸，并在其相对边40、42之间延伸。该组件还包括具有液力机构的凸缘16，该凸缘16与主轴承14的一边邻接并从其外表面径向向外延伸，形成推力面44。主轴承14的凸缘16与推力轴承12无液力机构的凸缘30对置。主轴承14相对具有液力机构的推力轴承12的凸缘30的另一边46无凸缘。依照这种方式，推力轴承组件10总共只具有三个推力凸缘，具有液力机构的凸缘轴向间隔且彼此径向相对。主轴承14的自由边46优选从推力轴承12的相对推力面32向内隔开。由于自由边46不具有凸缘，故边46的宽度充分窄于推力面32、44的宽度。更优选地，该边并不作为推力面。本技术领域内的普通技术人员认识到无液力机构的凸缘较具有液力机构的凸缘薄。具有液力机构的凸缘30、16可具有相同或不同的厚度，只要其厚于无液力机构的凸缘。

优选地，主轴承14的推力凸缘16是推力垫圈48，该推力垫圈48采用与主轴承14分离的分离式结构。该推力垫圈48的一实例在转让给本发明受让人的美国专利第6,511,226号中有所揭露，但不限于该美国专利。该美国专利在此作为参考。由推力轴承12、主轴承14以及推力垫圈48形成组件10的主要优点在于减少制造成本。典型地，制造商采用两个推力轴承12结合，作为上、下部分，形成轴承组件10。制造推力轴承12的成本高于分别制造主轴承14和推力垫圈48的成本。因此，采用三个元件的结合可降低成本。另一个优点是本发明的组件可为各种发动机快速定制，这将在下面做更充分地描述。

当成形为各独立部件时，如图1和2所示，本发明包括设于主轴承14和推力垫圈48之间的联动装置，以将推力垫圈48相对主轴承14固定并防止其旋转。本技术领域的普通技术人员应该知晓，当推力轴承12一体形成时，推力凸缘30之一与推力垫圈48接触并防止旋转，因此可无需联动装置。如图所示联动装置为从推力垫圈48延伸的突出部50，用以与凹槽51配合。该凹槽51如图4所示位于轴承壳体34上。然而，该凹槽51还可形成于发动机模块中，容置图1所示推力轴承12。本技术领域的普通技术人员很容易知晓形成该联动装置以防止其转动的其他方法。

该组件进一步包括定位装置61。该定位装置61将推力轴承12、主轴承14以及推力凸缘16设于单一方向上，使得具有液力机构的凸缘相互轴向间隔。如图所示，该定位装置61为从推力轴承12和主轴承14延伸的突出部。该突出部容置于发动机模块中并防止其旋转。图6和图7所示的已知技术显示了具有定位装置116的组件将具有液力机构的凸缘定位于同一平面且轴向对齐。因为定位装置116机械加工于发动机模块中，故已知技术的轴承仅能位于单一方向，而不能颠倒以轴向间隔具有液力机构的凸缘。

做为选择，主轴承14和主轴承14的推力凸缘16可一体形成。于是，主轴承14的轴承壳体34和凸缘由相同材料形成。该材料成形并被切割成期望长度。接着，弯折该材料以形成凸缘，也可再将该材料弯折成弓形。以一种类似的方式，推力轴承12和推力轴承12的凸缘30可一体形成或分别形成，与推力轴承12的轴承壳体18由相同材料形成，如图1和图2所示。该材料成形并被切割成期望长度。而后，弯折该材料以形成凸缘，也可再将该材料弯折成弓形。

推力凸缘16、30通常包括推力垫圈48。每一凸缘16、30具有内面54和外面56。外面56可用该技术领域内的已知技术为具有液力机构的凸缘形成轮廓。优选地，每一凸缘的每一外面56形成有一系列油槽58。在运行期间，该油槽58将润滑剂(图未示)引导至形成轮廓的外面56并从该外面56引导润滑剂，以形成横穿形成轮廓的面的保护流体动力油膜，减小摩擦和磨损。油槽58可相互平行或垂直。

轴承材料20还可设置于组件的表面，该组件的表面包括凸缘16、30的推力面32、44以及壳体18、34的内表面。轴承材料20上可设置斜面以形成外面56的轮廓，如以上所述。轴承材料20相对轴承壳体18、34和凸缘16、30的下层贱金属更为柔软，典型的轴承壳体18、34和凸缘16、30由钢制成。典型用于推力轴承的那些铜或铝基轴承材料可用于本发明。本发明亦可采用其他轴承金属，例如，但不限于，聚合物基材料。可在弯折凸缘之前或之后将该材料加入该轴承材料20。

凸缘也可不具衬底材料，如图1、2、4和5所示，美国专利第6,511,226号中亦有教导。如其中所述，凸缘由作为衬底材料和轴承材料20的多种成分的基质形成。然而，该凸缘可由单层或衬底层加轴承材料20形成，未脱离本发明的范围。

参考图4和图5，提供了轴承组件10的一可选实施例。在该可选实施例中，下部包括第一主轴承114以及与第一主轴承114的边邻接的一对第一推力垫圈148。此外，第一推力垫圈148之一具有液力机构，另一不具液力机构。上部包括第二主轴承214和具有液力机构的第二推力垫圈248。该第二推力垫圈248与第二主轴承214的一边邻接。第一主轴承114和第二主轴承214与上述主轴承14基本相同。同样地，第一和第二推力垫圈148、248与上述推力垫圈48基本相同。该可选实施例可进一步节省制造过程的成本。下部，即使具有两个推力垫圈148，也比推力轴承12的制造成本低。成本节省的一个主要原因是，推力垫圈148可非常快速地加工。然而，推力轴承12被切割后再辗压成型以得到一体的凸缘。因此制造该组件所需的人力和时间的减少带来成本节省。

在该实施例中，第二推力垫圈248与第一主轴承114无液力机构的第一推力垫圈148相对设置。第二主轴承相对具有液力机构的第一推力垫圈148的另一边不具有推力垫圈，使得该推力轴承组件10总共具有三个推力面32、44，且具有液力机构的两凸缘彼此轴向间隔。自由边246从相对推力面32向内隔开，其宽度充分窄于推力面32、44。

第一和第二推力垫圈148、248分别与第一和第二主轴承114、214分开。联动装置可设于其间，以将推力垫圈148、248相对主轴承114、124固定，并防止其旋转。可选地，主轴承114、214和推力垫圈148、248可一体形成。

用于车辆(图未示)的发动机装置60如图2和图5所示。在图2中，发动机装置60具有结合于其中的图1所示推力轴承组件10的实施例。图5描述了结合了图4所示推力轴承组件10的实施例的发动机装置60。通常，发动机装置60包括上支撑表面62、容置于上支撑表面62内的轴64以及下支撑表面66。上支撑表面62优选为发动机模块，下支撑表面66优选为轴承帽。轴64优选为机轴。

在一优选实施例中，轴64为具有前和后推力面68、70的机轴，与轴承组件10相邻。词语“前”和“后”用于表示机轴64相对发动机前或后的相反末端或方向，根据具体情况，可以从前到后或者横向地安装于车辆中。前推力面68靠近发动机装置60的前方，后推力面70靠近发动机装置60的后方。推力轴承装置10可旋转地支撑轴64。

当如图1所示安装于推力轴承组件10中时，推力轴承12的末端22、24与主轴承14的末端36、38充分配合接触。在该优选实施例中，组件在主轴承14无凸缘的边46和下支撑表面66之间形成间隙72。主轴承14的凸缘16优选与轴64的后推力面70配合，无凸缘的边46优选与轴64的前推力面68相邻。可选地，轴承可以颠倒，使得主轴承14的凸缘16接触前推力面68，无凸缘的边46靠近后推力面70。再参考图2，主轴承14的自由边46与相反的推力轴承12的凸缘30的推力面32在不同的平面。因为推力面32在一不同平面，当在一个方向上施加力时，推力面32缓冲该力。

值得欣赏的是，图5所示实施例与图2所示实施例的运行基本一致。然而，在图5中，第二轴承垫圈248与前推力面68接触，而不像图2中与后推力面70接触。如上所述结构上的差异，但并不影响组件的运行。因此，对图5所示实施例的运行的详细描述与图2所示实施例相同，不再赘述。

很明显，根据以上描述可以对本发明做各种改变和修改。除上述特定实施例外，本发明可在其权利要求范围内实施。

Claims

1、一种推力轴承组件，包括：

推力轴承，包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体和推力凸缘，所述弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间轴向延伸，所述推力凸缘从所述外表面径向延伸以形成推力面，其中一推力凸缘具有液力机构，另一推力凸缘无液力机构；

主轴承，包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体，该弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间延伸；

推力凸缘，具有液力机构，与所述主轴承的所述边之一邻接并从所述外表面径向向外延伸以形成推力面，该推力凸缘与所述推力轴承的无液力机构的所述凸缘相对设置；

其中相对所述推力轴承具有液力机构的凸缘的所述主轴承的另一边无凸缘，使得所述推力轴承组件仅具有三个推力凸缘。

2、根据权利要求1所述的推力轴承组件，进一步包括定位装置，该定位装置将所述推力轴承、所述主轴承以及所述推力凸缘设置于单一方向上，使得所述具有液力机构的凸缘彼此轴向间隔。

3、根据权利要求2所述的推力轴承组件，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述推力轴承和所述主轴承延伸的定位唇缘。

4、根据权利要求3所述的推力轴承组件，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述主轴承的所述推力凸缘延伸的突出部。

5、根据权利要求1所述的推力轴承组件，其特征在于，所述自由边从所述推力轴承的相对推力面向内隔开。

6、根据权利要求1所述的推力轴承组件，其特征在于，所述自由边的宽度窄于所述推力面的宽度。

7、根据权利要求1所述的推力轴承组件，其特征在于，所述主轴承的所述推力凸缘进一步设为与所述主轴承分离的结构的推力垫圈。

8、根据权利要求7所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述主轴承和所述推力垫圈之间的联动装置，用于将所述推力垫圈相对所述主轴承固定并防止其旋转。

9、根据权利要求1所述的推力轴承组件，其特征在于，所述主轴承和所述主轴承的所述推力凸缘一体形成。

10、根据权利要求1所述的推力轴承组件，其特征在于，所述推力轴承和所述凸缘一体形成。

11、根据权利要求8所述的推力轴承组件，其特征在于，所述推力凸缘包括形成于其上的油槽。

12、根据权利要求1所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述推力轴承的所述内表面上的轴承材料。

13、根据权利要求1所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述主轴承的所述内表面上的轴承材料。

14、一种推力轴承组件，包括：

第一主轴承，包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体，该弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间延伸；

一对第一推力垫圈，与所述第一主轴承的所述边邻接并从所述外表面径向向外延伸以形成推力面；

其中一第一推力垫圈具有液力机构，另一第一推力垫圈无液力机构；

第二主轴承，包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体，该弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间延伸；

第二推力垫圈，具有液力机构，与所述第二主轴承的所述边之一邻接并从所述外表面径向向外延伸以形成推力面，该第二推力垫圈与所述第一主轴承的无液力机构的第一推力垫圈相对设置；

其中相对所述具有液力机构的第一推力垫圈的所述第二主轴承的另一边无凸缘，使得所述推力轴承组件仅具有三个推力面。

15、根据权利要求14所述的推力轴承组件，进一步包括定位装置，该定位装置将所述第一、第二主轴承以及所述第一对、第二对推力垫圈设置于单一方向上，使得所述具有液力机构的垫圈彼此轴向间隔。

16、根据权利要求15所述的推力轴承组件，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述第一和第二主轴承延伸的定位唇缘。

17、根据权利要求16所述的推力轴承组件，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述第一对和所述第二对推力垫圈延伸的突出部。

18、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，所述自由边从所述推力轴承的相对推力面向内隔开。

19、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，所述自由边的宽度窄于所述推力面的宽度。

20、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，所述第二推力垫圈和所述第二主轴承彼此分离。

21、根据权利要求20所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述第二主轴承和所述第二推力垫圈之间的联动装置，用于将所述第二推力垫圈相对所述第二主轴承固定并防止其旋转。

22、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，所述第二主轴承和所述第二推力垫圈一体形成。

23、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，所述第一推力垫圈和所述第一主轴承彼此分离。

24、根据权利要求23所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述第一主轴承和所述一对第一推力垫圈之间的联动装置，用于将所述第一推力垫圈相对所述第一主轴承固定并防止其旋转。

25、根据权利要求14所述的推力轴承组件，其特征在于，每一所述推力垫圈包括形成于其上的油槽。

26、根据权利要求14所述的推力轴承组件，进一步包括设于所述主轴承的所述内表面上的轴承材料。

27、一种用于车辆的发动机装置，包括：

上支撑表面和下支撑表面；

容置于所述上支撑表面内的轴；

推力轴承组件，可旋转地将所述轴支撑于所述上支撑表面和所述下支撑表面之间，该推力轴承组件包括：

推力轴承，包括具有凹陷内表面和凸出外表面的弓形轴承壳体、一具有液力机构的推力凸缘以及一无液力机构的推力凸缘，所述弓形轴承壳体在第一和第二末端之间弓形延伸并在相对边之间轴向延伸，所述两推力凸缘从所述外表面径向延伸而形成推力面；

推力凸缘，具有液力机构，与所述主轴承的所述边之一邻接并从所述外表面径向向外延伸，该推力凸缘与所述推力轴承的无液力机构的推力凸缘相对设置，使得该推力凸缘形成推力面；

28、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述自由边从所述推力轴承的相对推力面向内隔开。

29、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述自由边的宽度窄于所述推力面的宽度。

30、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述主轴承的所述推力凸缘进一步设为与所述主轴承分离的结构的推力垫圈。

31、根据权利要求30所述的发动机装置，其特征在于，所述推力垫圈和所述主轴承彼此分离。

32、根据权利要求30所述的发动机装置，进一步包括设于所述主轴承和所述推力垫圈之间的联动装置，用于将所述推力垫圈相对所述主轴承固定并防止其旋转。

33、根据权利要求30所述的发动机装置，其特征在于，所述主轴承和所述推力垫圈一体形成。

34、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述推力轴承和所述凸缘一体形成。

35、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述上支撑表面进一步设为一发动机模块。

36、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述下支撑表面进一步设为轴承帽。

37、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述轴进一步设为机轴。

38、根据权利要求27所述的发动机装置，其特征在于，所述推力轴承组件进一步包括定位装置，该定位装置将所述推力轴承、所述主轴承以及所述推力垫圈设置于单一方向上，使得所述具有液力机构的凸缘彼此轴向间隔。

39、根据权利要求38所述的发动机装置，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述推力轴承和所述主轴承延伸的定位唇缘。

40、根据权利要求39所述的发动机装置，其特征在于，所述定位装置进一步设为从所述主轴承的所述推力凸缘延伸的突出部。