CN104813047B - 曲轴推力轴承及包括该曲轴推力轴承的装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了改进的、用于曲轴的轴向推力轴承的面中的流体供应槽。该槽在轴承体的外半径处的横截面积比在轴承体的内半径处的横截面积大。推力轴承用于使内燃机中的曲轴的轴向运动降至最小。用于润滑推力轴承的一个选择是将油送往推力轴承的表面，然后允许油从轴承壳体自由排放。

Description

曲轴推力轴承及包括该曲轴推力轴承的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年11月28日提交的第61/730,768号美国临时申请的优先权和权利，该临时申请的内容通过引用在完全并入本文以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及改进的、至曲轴推力轴承的供油。更具体地，本发明涉及曲轴推力轴承中的改进的供油槽。
背景技术
推力轴承用于使内燃机中的曲轴的轴向运动降至最小。用于润滑推力轴承的选择之一是将油送往推力轴承的表面，然后，允许油从轴承壳体自由排出。可以使用360度的推力轴承，该推力轴承拟制从主轴承出现的油，从而润滑推力轴承。然而，这是昂贵的选择，并且与主轴承帽相关联的、较低的180度轴承不能提供显著的推力载荷支承。还可以将压力油提供至上推力轴承，但是该选择也很昂贵，并且需要附加的块加工操作。因此，在这方面需要进一步的改进。
发明内容
本文公开了用于将油供给至用于曲轴的推力轴承的改进设计，其中，推力轴承的轴向面包括一些槽，这些槽配置成用于在该轴承的表面上接收、保留和分配油。其他实施方式、形式、目标、特征、优势、各方面以及益处将在以下描述和附图中变得显而易见。
提供该概要以介绍所选择的、在下文的说明性实施方式中进一步描述的创造。本概要并非旨在确定所要保护的主题的关键或本质特征，也非旨在用于协助限制所要保护的主题的范围。其他实施方式、形式、目的、特征、优势、各方面以及益处将在以下描述和附图中变得显而易见。
附图说明
图1是轴承组件的剖视图，示出从主轴承之下至推力轴承的示例性油流。
图2是带有推力轴承的轴承组件的一部分的剖视图，其中，推力轴承包括供油槽，该供油槽在推力轴承的外半径处比在推力轴承的内半径处更宽且更深。
图3是图2中的推力轴承的主视图。
图4是根据另一实施方式的包括油槽的推力轴承的视图，其中，油槽的横截面积在推力轴承的外半径处较大，并且逐渐减小至位于推力轴承的内半径处的较小的横截面积。
具体实施方式
为了促进理解本发明的原理，以下将参照附图中示出的实施方式并且使用特定语言来描述这些实施方式。然而，应理解的是，并非旨在由此来限制本发明的范围，并且本文中还设想了所述实施方式中的任何修改和进一步的改变、以及通常本领域技术人员会想到的、如本文所述的本发明的原理的任何进一步应用。
在常规设计中，可使用围绕曲轴的360度推力轴承，从而为该轴承的上部提供足量的油。从主轴承出现的油由360度推力轴承困住，在推力轴承的内半径处被加压并且通过宽度恒定的槽径向向外流向外半径，从而为推力轴承提供润滑供应。然而，360度推力轴承是较昂贵的选择，并且该轴承的下部并不提供显著的推力支承。图1示出了现有技术的180度轴承组件150，其中，来自主轴承112的油并不由下轴承的拟制，并且不对上推力轴承120的内半径加压。在这种情况下，上轴承120由通过重力流入宽度恒定的槽中的油来供油。由于宽度恒定的槽必须大到足以将重力供给的油从外径向表面引入轴承120中，所以油并没有显著地保留在槽中，并且不足以供给轴承表面。还可以将压力油直接从油枪提供至上推力轴承120，但是这个选择也很昂贵，需要附加的块加工操作。
如图2至图3所示，本公开的一个实施方式包括上半推力轴承10，上半推力轴承10具有推力轴承体16，推力轴承体16在其表面40中具有用于将诸如油的流体供给至推力轴承体16的表面的径向供应槽50。槽50配置成用于使润滑流体通过重力从推力轴承的外半径流向推力轴承的内半径，从而为推力轴承10提供润滑。槽50的外径向部分54较大，例如，在周向更宽和/或在轴向更深，从而允许油更易于流入槽中，并且当槽50的内径向部分52相比于外径向部分54更小时保持更多的油，从而在槽50中保留油或其他流体。槽50中保留的流体将提供可用于轴向传输至轴承间隙空间中的润滑流体的储藏，从而允许推力轴承10起到用于轴向曲轴载荷的支承以及定位的作用。流体供应槽50具有周向宽度W、轴向深度D(在图2示出)和径向长度L。流体供应槽50的长度L一般对应于位于推力轴承体16的径向面向内的表面32与径向面向外的表面30之间的距离。一些实施方式可在径向面向内的表面32之前终止供应槽50。
图3示出了半推力轴承体16，其包括具有第一组径向相对面和第二组径向相对面40和42的半圆形配置，其中，第一组径向相对面限定了径向面向内的表面32与径向面向外的表面30，其中，第二组径向相对面40和42的轴向面40包括多个槽50。供应槽50在推力轴承体16的径向面向外的表面30附近比在径向面向内的表面32处更宽且更深。供应槽50的内部径向部分52比外部径向部分54更浅且更窄。内部径向部分52和外部径向部分54中的每个都延伸通过邻近的相应径向面向内的表面32和径向面向外的表面30，并且在邻近的相应径向面向内的表面32和径向面向外的表面30处开放。
在另一示例性实施方式中，如图4所示，流体槽50’可逐渐变小，从而在槽的外径向部分54’处比在槽的内径向部分52’处更宽且更深。如图所示，槽50’的锥度可以是连续的，或包括从外径向部分54’至内径向部分52’的可变部分。当在发动机上进行定向时，锥形槽配置辅助油或其他流体进入槽50’中的重力供给。
每个槽50、50’均包括内部径向部分52、52’，内部径向部分52、52’具有小于或少于槽50、50’的外部径向部分54、54’的开口的出口区域，从而在槽中保留油或其他流体。内部径向部分52、52’的这种较小的出口区域限制来自供应槽50、50’的流体流，并且不允许油轻易或很容易地流出供应槽50、50’。这就增强了以擦拭的方式从每个槽50、50’至轴承间隙中的供油，从而根据曲轴的推力负载支承的需要逐渐供给油或流体。
推力轴承10可包括多个油槽50和/或50’，每个油槽都具有较大的外部径向开口54、54’以及较小的内部径向开口52、52’，其中，外部径向开口54、54’用于将油重力供至至槽中，内部径向开口52、52’用于在槽50中保留油或流体以供应轴承表面。因而，恒定且连续的供油可用于通过使曲轴轴承表面旋转而从槽50、50’提取到轴承间隙中。
本公开设想到了本发明的很多方面。例如，一个方面针对包括带两组相对面的半圆形轴承体的轴承组件。一组相对面包括径向面向外的表面以及径向面向内的表面。第二组相对面包括轴向向外的相对面。轴承体具有沿轴向面向外的表面中的一个径向延伸的一个或多个流体供应槽。该槽在径向面向外的表面处的横截面积比该槽在轴承体的径向面向内的表面处的横截面积大。
在一个实施方式中，该轴承还包括从位于径向面向外的表面处的较大的横截面积逐渐减小至位于径向面向内的表面处的较小的横截面积的槽。在该实施方式的改进中，供应槽具有在径向方向上从径向面向外的表面至径向面向内的表面的连续且逐渐变小的宽度。
在另一实施方式中，供应槽沿其长度的至少一部分从径向面向外的表面至径向面向内的表面具有恒定的宽度。该槽在径向面向外的表面处比在径向面向内的表面处更深。在另一实施方式中，供应槽的深度从径向面向外的表面至径向面向内的表面恒定。
根据另一方面，一种装置包括带有曲轴以及相关联的推力轴承的内燃机。推力轴承中的至少一个包括带有两组相对面的半圆形轴承体。一组相对面包括径向面向外的表面和径向面向内的表面。第二组相对面包括轴向面向外的表面。轴承体具有沿轴向面向外的表面中的一个径向延伸的多个流体供应槽。该槽中的至少一个在径向面向外的表面处的横截面积比该槽在轴承的径向面向内的表面处的横截面积更大。
在一个实施方式中，该轴承还包括流体供应槽，该流体供应槽从位于径向面向外的表面处的较大的横截面积逐渐变小至位于径向面向内的表面处的较小的横截面积。在该实施方式的改进中，流体供应槽具有在径向方向上从径向面向外的表面至径向面向内的表面的连续且逐渐变小的宽度。
在另一实施方式中，该流体供应槽沿其长度的至少一部分从径向面向外的表面至径向面向内的表面具有恒定的宽度。该槽在径向面向外的表面处比在径向面向内的表面处更深。在另一实施方式中，流体供应槽的深度从径向面向外的表面至径向面向内的表面恒定。
在任一方面的另一实施方式中，多个流体供应槽中的每个在径向面向外的表面处的横截面积都比流体供应槽在轴承体的径向面向内的表面处的横截面积更大。在任一方面的又一实施方式中，多个流体供应槽中的每个都在轴承体的径向面向外的表面和径向面向内的表面处开放。
虽然已经在附图和以上描述中对本发明进行了详细描绘和描述，但是这些描绘和描述应被视为是说明性的，本质上没有限制性，应理解的是，仅示出和描述了某些示例性实施方式。本领域技术人员应理解的是，在实质上不脱离本发明的情况下，可对示例实施方式进行多种修改。因此，所有这种修改均旨在包括于如以下权利要求所限定的、本公开的范围内。在阅读权利要求时，当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”、或“至少一部分”的词语时，并非旨在将权利要求限制于仅一个项目，除非在该权利要求中有明确具有相反指示。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非有明确的相反指示，否则该项目可包括一部分和/或整个项目。

Claims (12)

1.一种轴承组件，包括：
半圆形轴承体，具有两组相对面；
第一组相对面，包括径向面向外的表面和径向面向内的表面；
第二组相对面，包括轴向向外的相对面；
多个流体供应槽，在所述轴承体的所述轴向向外的相对面中的一个中径向延伸；以及
其中，所述流体供应槽中的至少一个延伸通过所述径向面向外的表面和所述径向面向内的表面，并且在所述径向面向外的表面处开放以及在所述径向面向内的表面处开放，所述流体供应槽中的至少一个具有外部开口，所述外部开口在所述径向面向外的表面处的横截面积比所述流体供应槽的排出开口在所述轴承体的所述径向面向内的表面处的横截面积大，其中，所述排出开口配置成允许限制的流体流过所述排出开口，以在通过至少一个所述外部开口重力进给的至少一个所述流体供应槽中维持油供应。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述流体供应槽从其在所述径向面向外的表面处的较大的横截面积逐渐变小至其在所述径向面向内的表面处的较小的横截面积。
3.如权利要求2所述的轴承组件，其中，所述流体供应槽具有从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面的连续且逐渐变小的宽度。
4.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述流体供应槽沿其长度的至少一部分从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面具有恒定的宽度，并且所述流体供应槽在所述径向面向外的表面处比在所述径向面向内的表面处更深。
5.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述流体供应槽的深度从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面保持恒定。
6.如权利要求1所述的轴承组件，其中，所述多个流体供应槽中的每个在所述径向面向外的表面处的横截面积均比所述流体供应槽在所述轴承体的所述径向面向内的表面处的横截面积大。
7.一种装置，包括：
内燃机，带有具有相关联的推力轴承的曲轴；
其中，所述推力轴承中的至少一个包括具有两组相对面的半圆形轴承体；
第一组相对面，包括径向面向外的表面和径向面向内的表面；
第二组相对面，包括轴向面向外的表面；
多个流体供应槽，在所述轴承体的所述轴向面向外的表面中的一个中径向延伸；以及
其中，所述流体供应槽中的至少一个延伸通过所述径向面向外的表面和所述径向面向内的表面，并且在所述径向面向外的表面处开放以及在所述径向面向内的表面处开放，所述流体供应槽中的至少一个具有外部开口，所述外部开口在所述径向面向外的表面处的横截面积比所述流体供应槽的排出开口在所述轴承的所述径向面向内的表面处的横截面积大，其中，所述排出开口配置成允许限制的流体流过所述排出开口，以在通过至少一个所述外部开口重力进给的至少一个所述流体供应槽中维持油供应。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述流体供应槽从其在所述径向面向外的表面处的较大的横截面积逐渐变小至其在所述径向面向内的表面处的较小的横截面积。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述流体供应槽具有从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面连续且逐渐变小的宽度。
10.如权利要求7所述的装置，其中，所述流体供应槽沿其长度的至少一部分从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面具有恒定的宽度，并且所述流体供应槽在所述径向面向外的表面处比在所述径向面向内的表面处深。
11.如权利要求7所述的装置，其中，所述流体供应槽的深度从所述径向面向外的表面至所述径向面向内的表面保持恒定。
12.如权利要求7所述的装置，其中，所述多个流体供应槽中的每个在所述径向面向外的表面处的横截面积均比所述流体供应槽在所述轴承体的所述径向面向内的表面处的横截面积大。
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