CN104024666B - 凸缘式半轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凸缘式半轴承(330)以及一种包括至少一个凸缘式半轴承(330)的发动机。该凸缘式半轴承包括：具有内周(108)的至少一个大致半环形的推力垫圈(100A，100B)，其具有从该推力垫圈的内周(108)凸出的横向凸耳(104A，104B)和中间稳定凸耳(106)；以及半筒状的半轴颈轴承套(220)，其具有凹陷在该半轴颈轴承套的轴向端面(224A，224B)中且分别与推力垫圈的横向凸耳和稳定凸耳连接的横向凹槽(226A，226B)和中间稳定凹槽(228)，其中，稳定凸耳(106)具有从推力垫圈的内周(108)大致垂直地凸出的旋转稳定边缘(114)，并且稳定凹槽(228)构造为允许稳定凸耳(106)作轴向相对移动。

Description

凸缘式半轴承
技术领域
本发明涉及具有半筒状轴颈轴承套和至少一个半环形推力垫圈的凸缘式半轴承，具体地涉及用于内燃机的凸缘式半轴承。
背景技术
半环形推力垫圈(也称为推力凸缘)和相连的半筒状轴颈轴承套之间的相对移动程度对于提供轴承组件内磨损的更大均匀性以及保证正确组装是极为重要的。
已知的是将轴承套和半轴承的垫圈加工成一体结构。通常，还已知的是牢固地将推力垫圈与轴承套连接。例如，已知的是：在使与凹槽相邻的轴承套机械变形以将凸耳卡扣在鸠尾连接件内之前，通过将位于推力垫圈的内周上的凸耳插入轴承套的轴向端面中端部敞开的凹槽中来牢固、持久地将推力垫圈与轴承套连接。GB2225392披露了这种凸缘式半轴承。还已知的是利用紧密配合的鸠尾式连接件形成这种牢固连接。
在使用时，凸缘式半轴承位于例如发动机缸体等壳体内。不利的是：推力垫圈和轴承套之间的刚性连接可能导致在推力垫圈和壳体之间产生非必要间隙。这种间隙可能造成载荷得不到支撑的区域，这种区域可能导致垫圈的弯曲和疲劳。
此外，推力垫圈和轴承套之间的刚性连接可能导致推力垫圈和壳体之间的接触面积减小，减小的接触面积在推力垫圈和壳体之间提供不良的热传递，并且该刚性连接可能造成推力垫圈的过分受热，从而导致润滑油的粘度降低。降低的润滑油粘度造成油膜厚度的减小，从而导致轴承套和推力垫圈的磨损增加。
此外，在通过轴承套的机械变形实现上述连接的情况下，会导致周围材料的膨胀。在这种情况下，通常需要执行用于去除从轴承套的筒状内表面凸出的膨胀材料的连接后机加工阶段，这样提高了成本并且防止了在轴承套的内表面上使用性能增强涂层。
同样已知的是：使用从推力垫圈的内周的两个端部凸出且接近于推力垫圈的内周的两个端部的钩接凸耳将推力垫圈与轴承套连接，钩接凸耳宽松地连接在轴承套的轴向端面中的端部敞开的钩接凹槽内。在轴承套与推力垫圈对准之前，通过弹性地减小轴承套的曲率半径来组装轴承，以便轴承套在被松开时沿径向扩张回原形并且宽松地保持在推力垫圈上。US4533261披露了这种轴承。
不利的是：推力垫圈在两个钩接凸耳的周向中间位置不与轴承套连接，并且在使用时可能在该区域内经历一定程度的相对轴向移动，而这会导致磨损增加。此外，钩接凸耳的特别有利于组装目的的设计仅仅对推力垫圈在壳体内绕着曲轴的轴线旋转提供有限的少量阻力，这特别容易造成损坏。另外，此类推力垫圈可能因不正确组装而损坏，潜在地包括在不正确组装过程中发生的损坏，这两种情况可能进一步增加使用过程中的磨损。
发明内容
根据第一方面，提供一种凸缘式半轴承，所述凸缘式半轴承包括：具有内周(内部周边)的至少一个大致半环形的推力垫圈，其具有从所述推力垫圈的所述内周凸出的横向凸耳和中间稳定凸耳；以及半筒状的半轴颈轴承壳，其具有凹陷在所述半轴颈轴承壳的轴向端面中且分别与所述推力垫圈的所述横向凸耳和所述稳定凸耳连接的横向凹槽和中间稳定凹槽，其中，所述稳定凸耳具有从所述推力垫圈的所述内周大致垂直地凸出的旋转稳定边缘，并且所述稳定凹槽构造为允许所述稳定凸耳作轴向相对移动。
根据第二方面，提供一种包括至少一个凸缘式半轴承的发动机，所述凸缘式半轴承包括：具有内周的至少一个大致半环形的推力垫圈，其具有从所述推力垫圈的所述内周凸出的横向凸耳和中间稳定凸耳；以及半筒状的半轴颈轴承壳，其具有凹陷在所述半轴颈轴承壳的轴向端面中且分别与所述推力垫圈的所述横向凸耳和所述稳定凸耳连接的横向凹槽和中间稳定凹槽，其中，所述稳定凸耳具有从所述推力垫圈的所述内周大致垂直地凸出的旋转稳定边缘，并且所述稳定凹槽构造为允许所述稳定凸耳作轴向相对移动。
所述横向凸耳可以是横向钩接凸耳，所述横向凹槽可以是横向钩接凹槽，它们构造为通过钩接在一起而互相连接。
所述横向钩接凸耳各自可以具有彼此相对的锁扣边缘，所述锁扣边缘朝向所述推力垫圈的所述内周的两个端部之间的开口聚拢。
所述横向钩接凹槽各自可以具有远离所述半轴颈轴承壳的周向端部的侧缘，所述侧缘构造为在所述推力垫圈的所述内周附近具有较小的周向间隔。
所述稳定凹槽可以具有与所述半轴颈轴承壳的所述轴向端面垂直地延伸的侧缘。
所述稳定凹槽可以是大致矩形的凹槽。
所述稳定凹槽的轴向长度可以比所述稳定凸耳的轴向厚度大。
所述稳定凸耳可以沿着所述推力垫圈的所述内周位于所述推力垫圈的两个端部之间的中间位置。
所述稳定凸耳可以沿着所述推力垫圈的所述内周位于与所述推力垫圈的两个端部不对称的位置。
多个中间稳定凸耳可以沿周向设置在所述横向凸耳之间并从所述推力垫圈的所述内周凸出，并且相应的多个中间稳定凹槽可以设置在所述半轴颈轴承壳的所述轴向端面中。
所述多个中间稳定凸耳和所述多个中间稳定凹槽中的一个或多个的中心可以与所述推力垫圈的顶部隔开不大于45°的角度，优选隔开不大于30°的角度，更优选隔开不大于20°的角度，最优选隔开不大于10°的角度。一个或多个稳定凸耳和相应的稳定凹槽分别与设置在推力垫圈的两个端部(即大致径向接合面)附近的横向凸耳和设置在轴承套的接合面附近的横向凹槽隔开。相应地，通过设置一个或多个稳定凸耳和相应的稳定凹槽而允许推力垫圈的顶部相对于轴承套作轴向移动但限制该轴向移动。
所述多个中间稳定凸耳和所述多个中间稳定凹槽可以沿着所述推力垫圈的所述内周设置在与所述推力垫圈的两个端部不对称的位置。
所述凸缘式半轴承可以包括与所述半轴颈轴承壳的两个相反轴向端部连接的两个推力垫圈。
所述推力垫圈可以具有主体部分，并且所述稳定凸耳从与所述主体部分齐平的共同平面中凸出。
所述稳定凸耳可以沿其长度方向偏离所述主体部分所在的平面。
所述稳定凸耳可以具有末端部，所述末端部与所述主体部所在的平面平行并且从所述主体部所在的平面垂直地偏置。
附图说明
在下文中，参照附图进一步描述本发明的实施例，其中：
图1A至1F示出大致半环形的推力垫圈；
图2A至2E示出半筒状的半轴颈轴承套；
图3A至3C示出凸缘式半轴承；
图4A至4C示出推力垫圈的可选稳定凸耳；以及
图5示出另一个大致半环形的推力垫圈。
具体实施方式
本文通篇以相同的附图标记表示相同的部件。
图1A至1F、图2A至2E和图3A至3C示出了根据实施例的凸缘式半轴承及其组成部件。
图1A示出了具有大致半环形的主体部分102的大致半环形的推力垫圈100的轴向视图，主体部分102具有从内周(内部周边)108凸出的钩接凸耳104A和104B及稳定凸耳106。如同与图1A中的圆圈D对应的图1B的放大视图进一步所示，钩接凸耳104A和104B具有基本上面向推力垫圈100的两个相反端部112的锁扣边缘110。图1C示出了在钩接凸耳104A处剖分推力垫圈100而得到的轴向横截面视图，示出了在第一实施例中凸耳薄于推力垫圈的主体部分102以便凸耳与轴承套中的钩接凹槽钩接。
图1D示出了与图1A中的圆圈E对应的稳定凸耳106的放大视图。稳定凸耳106具有从推力垫圈100的内周108大致垂直地凸出的旋转稳定边缘114。
稳定凸耳106具有2.0mm～10.0mm(例如3.67mm～6.22mm)的周向宽度(其周向宽度绕着推力垫圈100的内周108)和0.5mm～5.0mm(例如2.36mm～3.43mm)的厚度(其厚度与曲轴的轴线平行)(主体部分102也可以具有0.5mm～5.0mm的相应厚度)，并且稳定凸耳106的从推力垫圈100的内周起的径向伸出量是1.0mm～5.0mm(例如1.8mm～3.1mm)。稳定凸耳106薄于推力垫圈100的主体部分102。然而，稳定凸耳可以选择性地与主体部分厚度相同。在所示实施例中，稳定凸耳106从推力垫圈100的中心(即从两个端部112之间内周108的中点)不对称地偏置0.7mm。
图1F示出了沿着图1A中以线A-A表示的平面截取的推力垫圈100的剖视图。在利用沿轴向设置的切割机对凸耳104A、104B和106的厚度轮廓机加工的情况下，可以通过冲压、机加工或切割等工艺由片状材料制造推力垫圈100。
图2A示出了从凹形内表面222一侧看到的半筒状的半轴颈轴承套220的视图，而图2B示出了该轴承套的轴向侧视图。轴承套220具有两个轴向端面224A和224B，轴向端面224A和224B各自具有稳定凹槽228及接近于接合面227的横向钩接凹槽226A和226B。轴承套220另外沿着凹形内表面222设置有周向凹槽232，还设置有贯通轴承套的厚度的供油孔234。图2C示出了轴承套220的中央部分的放大视图，更清楚地示出了凹槽228的矩形形状，凹槽228具有沿轴向与轴向端面224A和224B垂直地延伸的平行侧缘230。
稳定凹槽228的尺寸与稳定凸耳106的尺寸和推力垫圈的主体部分102的厚度对应。稳定凹槽228的周向宽度(即绕着轴向端面224A和224B的宽度)比稳定凸耳106的周向宽度宽约1mm的总间隙。稳定凹槽228的轴向深度优选大于或等于稳定凸耳106的轴向厚度，并且可以大致等于推力垫圈100的主体部分102的厚度。稳定凹槽228从轴承套220的轴向端部的中点偏置而与稳定凸耳106在推力垫圈100上的偏置对应。侧缘230中的一个设置在轴承套220的轴向端部的中点。
图2D和2E示出了钩接凹槽226B和钩接侧缘234的放大视图，钩接侧缘234形成与轴向端面224A不垂直的角度，以便当钩接凸耳104A和104B连接在凹槽内时防止凸耳沿轴向退出凹槽。
应当理解，并非所有的半轴承都可以设置有周向凹槽232和/或供油孔234。特别地，当两个半轴承一起使用时，其中的一个可以具有这种凹槽和供油孔而另一个可以不具有凹槽和供油孔。此外，两个半轴承可以均属于本文所描述的类型，或者其中一个可以是这种半轴承而另一个可以是已知设计的半轴承。
图3A、3B和3C示出了包括半筒状的半轴颈轴承套220及一对半环形的推力垫圈100A和100B并且具有接纳在稳定凹槽228中的稳定凸耳106的组装好的凸缘式半轴承330的视图，推力垫圈100A和100B及轴承套220通过钩接在钩接凹槽226A和226B内的钩接凸耳104A和104B连接在一起。
通过使轴承套220弹性弯曲至具有较小的曲率半径、将轴承套220与推力垫圈100A和100B对准然后松开轴承套220来组装半轴承330，以便轴承套220沿径向扩张而使凸耳104A、104B和106接合在凹槽226A、226B和228中。相应地，推力垫圈100A和100B以钩接方式接合在轴承套220上。特别地，锁扣边缘110朝向推力垫圈100的两个端部之间的开口聚拢，这样防止了接合的凸耳104A和104B与轴承的轴线垂直地退出凹槽226A和226B。通过聚拢而形成的角度可以是40°～50°。
尽管允许少量的相对轴向游动，然而稳定凸耳106凸出到稳定凹槽228中使得推力垫圈100与轴承套220互锁。这样防止了推力垫圈100的顶部和轴承套220之间的大量相对轴向移动。此外，尽管同样允许少量的相对旋转游动，然而稳定凸耳106的旋转稳定边缘114在凹槽228的平行侧缘230之间接合在凹槽228内防止了推力垫圈100和轴承套220相对于半轴承330的轴线作大量相对旋转运动。防止绕着半轴承330的轴线的大量相对旋转减少了由钩接凸耳104A和104B经受的载荷和磨损。
图4A、4B和4C示出了可选的稳定凸耳406’、406”和406”’。与图1E中的凸耳106对比，图4A中的凸耳406’未经变薄处理而与推力垫圈的主体402厚度相等。在这种推力垫圈的形成过程中，可以使用凸轮式切割机对钩接凸耳104A和104B机加工而不用对稳定凸耳406’机加工。这种凸耳406’对推力垫圈和轴承套的相对轴向移动均提供更大的阻力，因此也更紧固，从而更好地防止相对旋转运动。
作为选择，为了避免在对钩接凸耳104A和104B机加工时使用凸轮式切割机的需要，稳定凸耳406”和406”’可以从与推力垫圈的主体402齐平的平面中弯曲而偏离主体402所在的平面。在图4B中，凸耳406”偏离主体402所在的平面；而在图4C中，凸耳406”’具有与主体402平行但从主体402所在的平面偏置的末端部450。鉴于这种稳定凸耳，轴承套可以设置有轴向长度更大的稳定凹槽。
有利的是：设置稳定凸耳和与稳定凸耳配合的稳定凹槽在防止推力垫圈和轴承套的大量相对旋转运动的同时允许少量的相对旋转游动。此外，有利的是：稳定凸耳和与稳定凸耳配合的稳定凹槽允许推力垫圈和轴承套在半轴承的顶部作程度受限的相对轴向移动，其相对轴向移动量大于通过机械变形或鸠尾连接件而牢固地连接的相应部件的相对轴向移动量但小于在缺少凸耳和凹槽的情况下该位置处的相应相对轴向移动量。特别地，稳定凸耳和与稳定凸耳配合的稳定凹槽在限制推力垫圈的顶部朝向轴承套的轴向移动的同时允许推力垫圈的顶部远离轴承套的轴向移动。
图1A示出了稳定凸耳106，稳定凸耳106比推力垫圈100的一个端部112A更接近于另一个端部112B，即稳定凸耳的中心偏向推力垫圈的顶部(与中心线107对应)的一侧。有利的是：在推力垫圈上设置偏离中心的稳定凸耳以便使推力垫圈相对于稳定凸耳所在的位置不镜面对称可以防止推力垫圈不正确地连接在轴承套上。然而，作为选择，稳定凸耳也可以设置在推力垫圈的内周的中心位置。
在另一个实施例中，推力垫圈可以沿着内周在钩接凸耳之间设置有多于一个的稳定凸耳，并且轴承套可以在轴向端面中设置有相应数目的稳定凹槽。图5示出了设置有两个稳定凸耳506A和506B的这种推力垫圈500。两个稳定凸耳506A和506B的中心各自与推力垫圈的顶部(即中心线507)隔开不大于45°的角度θ(优选隔开不大于30°的角度，更优选隔开不大于20°的角度，最优选隔开不大于10°的角度)。多个稳定凸耳可以相对于推力垫圈的顶部507及端部512A和512B不对称地布置。
在本文中提供的附图是示意性的而不是按比例绘制的。
在本发明的说明书和权利要求书中，用语“包括”及其变体意味着“包括但不限于”，并且这些用语的用意不在于排除其他组分、加项、部件、整体或步骤。在本发明的说明书和权利要求书中，如果上下文未给出相反的要求，则单数形式也包括复数对象。特别地，在使用不定冠词的情况下，如果上下文未给出相反的要求，则应当理解为所描述的对象包括单数和复数。
除非彼此不相容，否则应当理解结合本发明的特定方面、实施例或实例所描述的特征、整体、特性、化合物、化学组分或化学基团也适用于本文中所描述的任何其他方面、实施例或实例。在本发明(包括任何权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或所公开的任何方法或过程的所有步骤可以组合成任何组合形式，此类特征和/或步骤中的至少一些互相排斥的组合形式除外。本发明不局限于任何前述实施例的细节。本发明可扩展至在本发明(包括任何权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖形式或任何新颖组合形式或者可扩展至所公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖形式或任何新颖组合形式。
读者的注意力应当集中在向公众开放以供审视本发明的与本申请同时提交或者先于本申请提交的与本申请有关的所有文本或文档，所有此类文本或文档的内容通过引用并入本文。

Claims (13)

1.一种凸缘式半轴承，包括：
具有内周的至少一个大致半环形的推力垫圈，其具有从所述推力垫圈的所述内周凸出的横向凸耳和中间稳定凸耳；以及
半筒状的半轴颈轴承套，其具有凹陷在所述半轴颈轴承套的轴向端面中且分别与所述推力垫圈的所述横向凸耳和所述稳定凸耳连接的横向凹槽和大致矩形的中间稳定凹槽，
其中，所述稳定凸耳具有从所述推力垫圈的所述内周大致径向地凸出的旋转稳定边缘，并且所述稳定凹槽的轴向长度比所述稳定凸耳的轴向厚度大以允许所述稳定凸耳作轴向相对移动，
其中，所述稳定凸耳和所述稳定凹槽在防止所述推力垫圈和所述轴承套的大量相对旋转运动的同时允许少量的相对旋转游动。
2.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
所述横向凸耳是横向钩接凸耳，所述横向凹槽是横向钩接凹槽，它们构造为通过钩接在一起而互相连接。
3.根据权利要求2所述的凸缘式半轴承，其中，
所述横向钩接凸耳各自具有彼此相对的锁扣边缘，所述锁扣边缘朝向所述推力垫圈的所述内周的两个端部之间的开口聚拢。
4.根据权利要求2所述的凸缘式半轴承，其中，
所述横向钩接凹槽各自具有远离所述半轴颈轴承套的周向端部的侧缘，所述侧缘构造为在所述推力垫圈的所述内周附近具有较小的周向间隔。
5.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
所述稳定凹槽具有与所述半轴颈轴承套的所述轴向端面垂直地延伸的侧缘。
6.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
所述稳定凸耳沿着所述推力垫圈的所述内周位于与所述推力垫圈的两个端部不对称的位置。
7.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
多个中间稳定凸耳沿周向设置在所述横向凸耳之间并从所述推力垫圈的所述内周凸出，并且相应的多个中间稳定凹槽设置在所述半轴颈轴承套的所述轴向端面中。
8.根据权利要求7所述的凸缘式半轴承，其中，
所述多个中间稳定凸耳和相应的多个中间稳定凹槽中的一个或多个的中心与所述推力垫圈的顶部隔开不大于45°的角度。
9.根据权利要求7所述的凸缘式半轴承，其中，
所述多个中间稳定凸耳和所述多个中间稳定凹槽沿着所述推力垫圈的所述内周设置在与所述推力垫圈的两个端部不对称的位置。
10.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
所述凸缘式半轴承包括与所述半轴颈轴承套的两个相反轴向端部连接的两个推力垫圈。
11.根据权利要求1所述的凸缘式半轴承，其中，
所述推力垫圈具有主体部分，并且所述稳定凸耳从与所述主体部分齐平的共同平面中凸出。
12.根据权利要求11所述的凸缘式半轴承，其中，
所述稳定凸耳沿其长度方向偏离所述主体部分所在的平面。
13.根据权利要求11所述的凸缘式半轴承，其中，
所述稳定凸耳具有末端部，所述末端部与所述主体部所在的平面平行并且从所述主体部所在的平面垂直地偏置。
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