CN101835995A - 凸缘衬套 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种凸缘衬套，包括：滑动轴承(1)，具有固定至所述轴承的一侧(6)的至少一个半环形或环形的轴向轴承(2)，该侧由其厚度形成，其中，凹部配置有与那些锁定元件协作的几何结构；弹性固定凸部(3)，配置在轴向轴承(2)上，像凸部(3)一样沿其周长成角度地分布，其为轴向轴承(2)的内径的径向。

Description

凸缘衬套

技术领域

本申请涉及一种包含滑动轴承的凸缘衬套，该滑动轴承通过弹性固定突出部连接至轴向轴承。

背景技术

由于对更大的燃烧压力的需求，柴油和汽油引擎的未来几代会在曲轴圆盘的表面上增加轴向载荷，导致在对齿轮进行变速时会使用更大的离合器压力，因而导致对内部轴向轴承的更大的反作用力。因此，对使用凸缘的滑动轴承的轴向反作用力也会经历载荷的增长，因此，如果后者没有得到妥善开发，则会缩短产品的使用寿命。

将不同材料安装在滑动轴承上以及在轴向轴承上的可能使其应用更为便利，并增加了组件的寿命。这种类型的产品的使用受生产引擎的公司信念的影响，其可以选择复洗机(backing washer)、纯轴向轴承，与滑动轴承完全分离，或者其使用受具有硬凸缘(单片)的壳体以及具有安装的凸缘的壳体的影响，该凸缘以灵活的方式固定至壳体，从而获得了以下优点：适应形变、覆盖和安装，以及内部燃烧引擎的特定振动。

此外，为了确保将复洗机固定至壳体，需要将其限制在三个方向上，并使其相对于刚性连杆保持灵活自由，使其适应引擎的变形和振动特性。第一限制(旋转限制)承受由曲轴的后部圆盘(backingdisc)与轴向轴承的滑动表面之间的摩擦力产生的应力(摩擦力矩)。第二限制(径向限制)防止凸缘完全松动并落在传动轴上。第三限制是轴向的，承受传动轴的振动应力。所有这些限制均确保了凸缘在传送时不会变松动，直到装配这台机器或者在后者的使用期满时。

已经提出了多种固定方式，例如，焊接、粘合、挤压或弹性固定。由于较小的几何结构和不适当的工艺而引起的高制造成本，这些类型的固定方式变得令人望而却步。由弹性连接进行的工艺不会引入可以由疲劳导致故障的剩余应力(residual strain)，而轴向安装使得生产流程更为便利，降低了生产的成本。

可以引用的现有技术的一些实例是在下文中引用的专利文献中描述的那些实例。

专利文献US 4,076,342涉及一种凸缘，在其内径中具有薄的截面，该截面容纳在钢侧上的壳体后部中的槽中，确保轴向方向上的保持力。该固定方式依赖于位于凸缘末端处的两个凸部以及同样在壳体中的两个凹部。通过径向安装，壳体发生形变并使末端的凹部容纳凸缘凸部，从而，凸缘的薄的部分被固定进入槽中。

专利文献US 4,533,261涉及在壳体的径向方向上安装凸缘，而安装工艺是衬套的粘性和凸缘的粘性的相互作用。凸缘具有接近末端的两个间隔的凸部，配置有凸棱，用于在壳体中的勾形凹部的协助下固定上述部分。此安装是“按压”型的，通过在弹性状态下的两个元件壳体和凸缘而工作，在将凸缘凸部精确地按压至衬套凹部上时，凸缘和衬套退回从而使得凸部固定在凹部中。

专利文献GB 2,210,113涉及在径向方向上将凸缘安装在壳体上的一种方案，其中，用于固定的第一凸部是中间的一个，而通过壳体的弹性形变，位于凸缘末端的其他凸部固定进入其末端的协作的凹部中，在按压衬套的时候，其可以形如“燕尾”、斜面或凹槽。

专利文献GB 2225392涉及具有用于固定在凸缘处的至少一个凸部的一个方案，通过打点(punctioning)的方式在中心设置并轴向安装且塑性地锁定。该凸部具有在按压衬套的过程中形成的横向凹部，该凹部作为固定装置工作以容纳轴承的塑性形变的材料。

专利文献GB 2,225,393涉及一种与在专利GB 2,225,392中披露的方案相似的方案，但这个方案通过多个从平面凸出的凸部将在形成曲轴减荷轮辐(crankshaft relief spoke)中使用的材料最小化。

专利文献GB 2,241,752涉及一种方案，其中凸缘具有形成进入衬套凹部的凸部，其顺次经历外部动作，打开衬套区域中凸缘凸部旁边的材料，从而将其固定。

专利文献5,114,246涉及一种方案，其中凸缘轴向设置在衬套上。复洗机通过衬套中的凸部和凹部之间的协作设置在衬套上。在将凸部插入其凹部之后，对其进行撞击，从而将凸缘固定。

专利文献EP 0515657涉及一种方案，其中凸缘通过一个固定凸部的塑性形变固定至壳体，后者穿过位于曲轴轮辐的拖尾(trailing)凹部的中心区域的衬套侧的狭槽，与凸部分离，其保持暴露在凹部中由楔子进行撞击，以“V”的形式将凹部形变，从而防止凸缘在径向方向上松动。这种设计会对曲轴轮辐带来很大的风险，且可以擦伤它，因此削弱了该组件。通过固定在衬套凹部中的刚性的、不形变的凸部可以实现避免凸缘的旋转动作，其可以是打开的或者是狭槽形的。

专利文献DE 4041557涉及通过壳体的弹性形变径向安装的方案，使得引入勾形凹部，其与衬套凹部啮合。

为了更好地理解，下面提供了一个表格，一起显示根据其安装特性或固定类型的前述专利文献。

表-1——安装凸缘的技术方案

如上所示，提出了多种安装凸缘的方案，其中的很多方案很微妙的取决于角度的一部分，以确保其固定方式，即使是相同功能的十毫米的数量级。

通常，锁元件是塑性形变的，减少了组件的使用寿命，这是因为它们十分薄，以至于它们可能会破裂，甚至由于其高度复杂性，它们可能不会再生产。焊接和粘合已经被用作固定手段，这使得系统极其刚性，损失了凸缘相对于衬套或壳体的灵活度的优点。

然而，上述方案中没有体现出通过灵活啮合的轴向安装，其不会消除固定元件的完整性，由于其不会使后者形变。这是在现今制造工艺中可用的几何形状和尺寸中进行的，并且是本发明提出的。

发明内容

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种包含滑动轴承的凸缘衬套，可以是以半环或环的形式使一个安装在至少一个轴向轴承的衬套，还称作复洗机或凸缘，其可以固定、安装甚至装配，通过弹性固定爪在壳体或衬套的一侧允许相对运动，本文称为弹性固定凸部，其为内径的延长，在滑动轴承上具有协作几何结构的对应的凹部。

本发明的另一目的是提供一种具有轴向轴承的滑动轴承，凸缘用于通过具有弹性固定凸部的凹槽的组件固有的清除的动作相对于安装在机器及其传动轴上的组件更好地进行配置。

本发明的又一目的是在轴向轴承和滑动轴承之间使能不同材料的安装。因此，我们可以将聚合物凸缘安装在由金属合成物制成的滑动轴承上，或者反过来，均具有适于应用的摩擦学特性，还用于机械的技术开发。

本发明的优点

本发明的一些优点将在下文中描述，应当指出，这并非本发明仅有的优点。其他优点和特性将按照本发明的实施例的描述而示出。

通过本发明，制造滑动轴承的工艺更加简便。本发明提供了在第三可能位置处的两个工艺末端的单独包含以及整体放置的部件的独特的制造。因此可以选择工艺、材料和制造地点，从而具有更好的成本/利润率和优厚的社会回报。

本方案使能了轴向轴承的维护，由于壳体凸缘的拆除/安装不会导致任何部件的损坏，故该产品对最终消费者(机器的用户)更为有利。

本发明的简单描述

本发明的目的是通过一种含滑动轴承的凸缘衬套的手段来实现的，其中凸缘安装在其上，本发明的目的具有至少一个弹性固定凸部和另一刚性凸部，两者均安装进入以角度α成角度间隔的协作的凹部。

通过外部加强，会造成凸部形变，然后放置进入协作几何结构的凹部。之后，凸部被释放，回到初始位置并且这些凸部被容纳在凹部中，从而通过停止部避免了它们的松动。

容纳在凹部中的凸部在三个主要方向上具有避免壳体/凸缘组件的分离的三个特性：

(i)在轴向方向上，通过将凸部装入凹部中的协作几何结构、停止部来避免分离；

(ii)在径向方向上，由于凸部的成角度的分布并通过内部停止部避免分离；以及

(iii)在环向方向上，(其称为由凸缘的滑动材料上的传动轴镜面的工作强加的摩擦力矩)通过凹部中的凸部和刚性凸部的存在避免分离(这会在机械上强加防止剪切和破裂)以及疲劳，从而维护凸缘的功能。

根据本发明，可以存在平壳体的每180°的1到6个凹部以及相应的弹性固定凸部。

该弹性形变是通过相反的空间而允许的，该空间可以容纳处于形变状态的凸部。凹部依次地位于滑动轴承的一侧，形成30°和60°之间的角度γ，优选地为45°，其具有凹部的内表面，用于形成碰撞(bump)。

这种相同的协作几何结构在凸部中以表面的形式示出。在用于固定轴向轴承的凸部的底部，存在应力消除几何结构，用于确保在安装/拆除凸缘时的弹性形变。

用于制作本发明的壳体和凸缘的材料是具有粘附和滑动材料的碳钢，具有适用于传动轴的摩擦特性。聚合材料也可以用于这种轴承，即：塑料树脂、环氧树脂、含氟材料或含氟聚合物。

附图说明

下面将参照附图中示出的实施例对本发明进行更为详细的说明。附图示出了：

图1是内部燃烧引擎上的径向轴承和轴向轴承的应用的可能性中的一种；

图2是径向轴承的结构，其依次延伸至轴向轴承，由于是相同的原材料，滑动材料加上结构材料的组合；

图3是轴向轴承和滑动轴承以及弹性固定凸部的细节的示图，其以协作的几何结构变凹；

图4是具有凹部的细节和相应配置的滑动轴承的开发；

图5是安装在滑动轴承上的凸缘，弹性固定凸部完美地固定进入凹部，以及示出了安装凸缘的固定的主方向(X，Y，Z)；

图6是具有三组弹性固定凸部的安装凸缘的衬套，在壳体上的凸缘的主要的锁定方向是轴向、径向和环绕方向，以及两个细节；以及

图7是组件的分解图，特别是弹性固定凸部的弹性形变。

具体实施方式

本发明涉及一种凸缘衬套，其作为元件配置有平衬套、滑动衬套、凸缘、轴向轴承。

该壳体具有位于其侧面的形成有一定厚度的凹部。该凹部具有燕尾形的含打开的较小的底部的梯形，该梯形具有在侧面和较大底部之间以一定角度倾斜的侧壁，可以假设值为15°和60°之间，优选地为45°。侧壁用作位于凸缘上的固定元件的活门停止部(trappingstop)。

固定元件是凸缘的内部，从内径露出的凸部，并且其在壳体中具有相应的凹部。凸部是薄的手指形状的。它是通过去除其底部周围的材料而形成的，这使之成为凸缘的一部分，其具有给予凸部弹性元件特性的应力消除(strainrelieving)几何结构。凸部的侧面的空间中的一个是为了临时容纳其用于安装壳体的弹性形变。另一个空间会用作在维护时移除凸缘。从凸缘的内径，这些凸部在其末端具有等同于凹部的侧壁的角度的斜面。一旦容纳在凹部中，凸缘和凹壁的几何形状会相互协作，从而将凸缘固定至壳体。

将凸缘固定至壳体是在三个主要方向上强制发生的，即：轴向、径向、旋转方向。轴向固定由停止部和斜面的协作几何形状提供。

通过分别沿壳体和凸缘的180°分配凹部和凸部来实现径向固定，以使停止部与松动活动相悖。

旋转固定，活动是通过防止工作凸部切断以及斜面和停止部破碎的部分来避免的。

在壳体上安装凸缘是通过凸部的弹性形变而发生到这样一个程度的，其可以穿过凹梯形的较小底部。一旦已经完成，就释放凸部以返回至初始的没有形变的状态，与停止部协作，从而能够防止解体。

这种想法的优点在于提供了轴向安装而没有与焊接和按压材料相关的弹性应力和疲劳，从而使制作工艺更为简便，并降低了安装成本。

参照图1，其示出了引擎和多种径向和轴向轴承的应用。零件1是传动轴衬套，径向轴承；2是复洗机，轴向轴承；3是凸缘衬套，径向轴承加轴向轴承；4是杆部壳体(rod shell)，径向轴承；5是中部轴承壳体，径向壳体；6是杆部衬套，径向轴承。径向或轴向轴承用于使能运动部件的完美运行，将摩擦最小化，确保以相应的传输力来运动。这些轴承具有在确保保持力和运动的传输的同时不同功能的多种材料的合成。

参照图2，滑动轴承及其特定材料的多种层。层1是片状结构，由刚制成，用于确保壳体中的保持力；2是紧急滑动材料，在缺少润滑油的情况下使用；3是反扩展(anti-spread)阻挡，用于防止层之间的材料的扩展；4是滚动层，其接受轴的接触，调整其自身并接收引擎润滑油的杂质。本示出延伸至轴向轴承，由于原材料，特定材料的钢板加层可以用于实现轴向轴承和径向轴承。

图3中，以层1和轴承2的详细的分解图观察本发明的轴承。该位置在将弹性固定凸部3插入凹部4之前。弹性固定凸部3是薄元件，其几何形状是由设计产生的，其前提是确保使用的材料(即，合成)的弹性。

如零件设计所示，邻近凸部的空间5是这些凸部形变至这种程度的区域，其不会超出这里使用的材料的破裂限度，且该凸部可以进入凹部4。将弹性凸部3安装进入空间5的形变是由外力F形成的，如图7所示。由于安装的形变，弹性凸部3的底部处的应力通过引入与弹性固定凸部3邻接的圆滑表面7而被最小化，其在技术文献中被传统地认为是用于这个目的。当凸缘2安装在壳体1上时，弹性固定凸部在其末端表面10处与由停止部9形成的表面进行协作。虑及停止部9的凹部4具有燕尾形并且在协作用于通过相似的几何结构进行固定的两个弹性固定凸部3的末端处具有表面10。凸缘轴向方向上的固定是通过由停止部9为表面10提供阻碍而确保的。

图4依次示出了壳体1，具有通过部分α和β适合沿该壳体进行分布的相应的凹部位置。在该位置中，我们可以清楚地看到由梯形形成的燕尾几何结构，其参考标号为9和4。凹部4具有防止凸缘在方向X(环绕)上、Y(轴向)、Z(径向)上从壳体1脱落的功能。障碍是由于停止部9的形状，其作为角度y适用于这种作用。角度y具有与表面10协作的几何结构，其位于弹性固定凸部3的末端。

参考图5，我们观察弹性凸部3已经插入凹部4的轴承，确保轴向轴承2在由箭头示出的轴X(旋转)、Y(轴向)和(径向)上固定至滑动轴承1。Z处的阻碍与第二、第三或更多组的弹性固定凸部进行作用，成角度地彼此间隔，如图4所示。停止部9和表面10之间的完美啮合是通过其相似性而完成的，通过协作从而避免凸缘2在方向X、Y和Z上从壳体1脱落。

图6示出了沿凸缘环绕配置地安装有三组弹性固定凸部的凸缘衬套，还示出了锁定的主要方向：壳体1上的凸缘2的轴向、径向和环向。其进一步表示箭头Z1，示出了径向方向上虚拟拆开的实现，作为用于将凸缘从壳体分离而示出。在细节B中，应用虚拟力Z1将凸缘2从壳体1拆开在壳体1上产生停止部9的区域中的相反的反作用力R，其强度与表面10的强度相同，位于凸部3的末端，避免分离。这样，无论从哪里施加径向力Z1，凸缘和壳体均通过它的一个或多个组的弹性固定凸部3及其相关的停止部9来进行反作用，其具有适当的角度y和表面10的协作。细节C示出了凸缘2在主要方向X(环向)和Y(轴向)上从壳体1移除。通过凹部4的开口在轴向Y上移除是通过停止部9与弹性固定凸部3的表面10的运动相反而避免的。由于凹部4的开口小于整个凸缘的开口(由彼此间隔的弹性固定凸部3的组的表面10的运动形成)，避免了凸缘2从壳体1拆开。凸缘2在环向X上从壳体1移除(与和凸缘的滑动材料接触的曲轴镜面的摩擦力矩相关)是通过在壳体2上以及在弹性固定凸部3的末端处示出的相应的工作几何结构9和10的互相插入而避免的。

图7示意性地示出了安装次序，步骤如下：

步骤(I)——在自由位置中存在凸缘2的细节和具有大写字母的一组固定凸部3。

步骤(II)——弹性凸部3已经由外力F弹性形变进入间隔5，以假设分离A2具有进入壳体4的可能，其位于侧边6处。

步骤(III)——壳体6的具有协作几何结构和厚度的停止部9的凹部4等待插入已形变的弹性凸部3。

步骤(IV)——设置在壳体凹部4和弹性凸部3中的凸缘2回到初始位置，分离A1，由于其具有的弹性特性，没有外部协助，通过几何结构10彼此完美地啮合，其与停止部9协作，确保了轴向固定Y。

已经描述了优选的实施例，我们应当理解，本发明的范围还包括其他可能的变化，仅由所附权利要求的内容进行限定，其包含可能的等效替换。

Claims (12)

1.一种凸缘衬套，其特征在于，具有：滑动轴承(1)，可以说壳体或衬套；至少一个轴向轴承(2)，安装在滑动轴承(1)上，由滑动材料组成，所述轴向轴承(2)为半环形，即，在凸缘的一侧(6)，其中，凹部(4)配置有协作几何结构，该结构具有形成在其上的停止部(9)，并且用于通过开口容纳同样具有由表面(10)形成的协作几何结构的弹性固定凸部(3)，这种凸部在其底部具有应力消除几何结构(7)，该凸部具有相邻的间隔(5)，用于容纳安装形变，该凸部被分布为与凹部(4)的数量和位置相同，通过共有的协作几何结构固定所述凸缘；还具有至少一个刚性凸部(8)。

2.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述弹性固定凸部(3)是凸缘(2)的内径的延长。

3.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述弹性固定凸部是弹性元件。

4.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，存在在旋转实现的环向方向上制成所述凸缘(2)的一个或多个刚性凸部(8)。

5.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述弹性固定凸部(3)和所述刚性固定凸部(8)被成角度(α，β)地配置，和所述弹性固定凸部与所述刚性固定凸部各自的凹部(4)一样。

6.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，在15度和60度之间的区域中存在远离末端的至少两个弹性固定凸部(3)。

7.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，存在空间(5)，用于在安装时容纳所述弹性固定凸部(3)的形变。

8.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述停止部(9)与凹部底部(4)成角度，所述角度(y)在30度和60度之间。

9.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，在所述壳体的所述一侧(6)具有凹部(4)，所述凹部的几何结构与所述弹性固定凸部(3)的几何结构相协作。

10.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述弹性固定凸部(3)在其末端具有协作几何结构(10)。

11.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，在所述凸缘(2)上存在平壳体(1)的每180度的1到6个凹部(4)以及相应的弹性固定凸部(3)。

12.根据权利要求1所述的凸缘衬套，其特征在于，所述凸缘(2)由聚合物制成，即：塑料树脂、环氧树脂、含氟材料或含氟聚合物。

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