CN106337737B - 带有凹槽以减小摩擦的轴承接口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有凹槽以减小摩擦的轴承接口。一种设备的轴承接口，该设备具有被构造成用于在设备的运转期间相对于彼此移动的第一元件和第二元件，第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合第二元件的第二轴承面的至少一部分从而限定第一轴承面与第二轴承面之间的接触区，第一轴承面具有缩进到第一轴承面中的至少一个凹槽，其中凹槽在第二元件相对于第一元件的移动方向上的尺寸小于接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。

Description

带有凹槽以减小摩擦的轴承接口

相关申请

本申请要求于2015年7月10日提交的英国专利申请号1512115.5的优先权，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及具有缩进到轴承接口的轴承面中的多个凹槽的轴承接口，并且尤其但非排他地涉及机器中的轴承接口，机器具有仅设置在轴承接口的轴承面的预定区域中的多个凹槽。

机器可包括线性致动器和旋转式机器。术语“旋转式机器”旨在包含往复式机器诸如内燃机、压缩机和真空泵以及具有旋转构件但没有往复式部件的机器。

背景技术

内燃机通常具有一个或多个往复式活塞，活塞被润滑从而在活塞在汽缸孔内滑动时减小摩擦。由于在润滑剂中产生的剪切力、在表面粗糙体之间的接触和由润滑剂中的添加剂引起的边界接触，(诸如在活塞的活塞环和汽缸孔的内表面之间的)润滑的滑动接触具有摩擦损失。

为了提高发动机的效率并降低发动机构件之间的磨损，期望减小活塞环与汽缸的内表面之间的摩擦。构件之间的摩擦可由许多因素确定，其包括发动机的运转参数和每个滑动表面的构造。例如，滑动构件之间的摩擦系数可使用斯特里贝克(Stribeck)曲线来确定，斯特里贝克曲线被用于根据润滑剂的粘度和每单位负载构件之间的相对速度对两个表面之间的摩擦特性进行分类。同样地，通过在斯特里贝克曲线上的最低点处运转可将摩擦减到最小，斯特里贝克曲线上的最低点限定了液动润滑与混合润滑之间的转变。然而，由于在活塞移动范围的极限处活塞与汽缸之间的低相对速度，因此难于在整个活塞冲程中使运转维持在斯特里贝克曲线上的最低点处。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了设备(例如，机器，诸如发动机、压缩机、真空泵或齿轮箱)的轴承接口。设备可包括具有轴承接口的任何类型的机器。设备具有第一元件和第二元件。第一元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第二元件进行移动，例如滑动和/或旋转。第二元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第一元件移动，例如滑动和/或旋转。第一元件在设备的运转期间可相对于第二元件被固定，例如静止。第二元件在设备的运转期间可相对于第一元件被固定，例如静止。第一元件包括第一轴承面。第二元件包括第二轴承面。第一轴承面和第二轴承面被构造成用于彼此接合。术语“接合”旨在包含由润滑剂薄膜分隔的两个表面以及发生直接物理接触的表面。第一轴承面被构造成用于接合至少一部分第二轴承面。接合第一元件的第二元件部分限定了第一轴承面与第二轴承面之间的接触区。第一轴承面具有缩进到第一轴承面中的至少一个凹槽，例如凹口。凹槽可以包括在第一轴承面中的开口。凹槽的尺寸(例如凹槽开口的尺寸)在第二元件相对于第一元件的移动方向上小于接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。

在设备的运转期间在接触区中第一轴承面和第二轴承面的至少一部分可平行。第二轴承面可被构造成用于当与第一轴承面接合时弹性地变形。接触区在第二元件的移动方向上的尺寸可由第二轴承面在第二元件的移动方向上的弹性变形部分的尺寸来限定。凹槽在第二元件的移动方向上的尺寸可小于第二轴承面在第二元件的移动方向上的弹性变形部分的尺寸。

润滑剂可被用于减小第一轴承面与第二轴承面之间的摩擦。在设备的运转期间润滑剂膜可被设置(例如形成)在第一轴承面与第二轴承面之间的接触区中。第一轴承面与第二轴承面之间的润滑状态可为液动润滑状态、混合润滑状态和/或边界润滑状态。润滑状态可在液动润滑状态、混合润滑状态和/或边界润滑状态之间转变，这取决于设备的运转参数。在设备的运转期间润滑剂膜可具有在第二元件的移动方向上大体上恒定的膜厚度。

凹槽在第二元件移动方向上的尺寸可小于润滑剂膜在第二元件的移动方向上的尺寸。凹槽可被构造成用于捕集润滑剂。凹槽可被构造成用于局部地增加接触区中的润滑剂膜的厚度。

往复式机器(诸如发动机或压缩机)可被提供有一个或多个轴承接口。发动机可包括一个或多个汽缸和/或一个或多个发动机活塞。第一元件可为发动机汽缸。第一轴承面可为汽缸的内表面。第二元件可为发动机活塞的活塞环。第二轴承面可为活塞环的圆周表面。活塞环的至少一部分圆周表面可被构造成用于接合汽缸的内表面。每个汽缸都可具有被构造成用于接合发动机活塞的活塞环的至少一部分圆周表面的内表面。接合内表面的活塞环的部分可限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的接触区。接触区可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了接触区在活塞行进方向上的总长度的轴向尺寸。内表面可具有缩进到内表面中的至少一个凹槽。凹槽可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了凹槽在活塞行进方向上的总长度的轴向尺寸。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于接触区在活塞行进方向上的尺寸。

在接触区中汽缸的内表面和活塞环的至少一部分圆周表面可平行，例如在发动机的运转期间。活塞环和/或内表面可被构造成用于在被加载的条件下弹性地变形。在被加载的条件下弹性地变形并且接合汽缸的内表面的活塞环部分可限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的弹性接触区。接触区在活塞行进方向上的尺寸可由活塞环弹性变形部分的尺寸(例如轴向长度)来限定。由于活塞环和/或内表面的弹性变形，活塞环的圆周表面和汽缸的内表面可平行。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于活塞环弹性变形部分在活塞行进方向上的尺寸。

润滑剂可被用于减小活塞环与汽缸的内表面之间的摩擦。在发动机的运转期间在活塞环的圆周表面与汽缸的内表面之间的接触区中可形成润滑剂膜。在至少一部分圆周表面与内表面之间的润滑剂膜可具有在发动机运转期间在活塞行进方向上大体上恒定的膜厚度。例如，在活塞环的圆周表面和汽缸的内表面平行的情况下润滑剂膜的膜厚度可大体上恒定。润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分的总长度的轴向尺寸。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分在活塞行进方向上的尺寸。

内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的顶部区域。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可远离顶部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的底端延伸。内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的底部区域。当活塞处于活塞冲程的下止点时，底部区域可远离底部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的顶端延伸。内表面可为汽缸体的孔的内表面。内表面可为汽缸套的内表面。

凹槽可被构造成用于容纳液体，例如每个凹槽均可包括被构造成用于捕集内表面中的液体的凹口。凹槽可被构造成用于使液体从内表面的顶部区域和/或底部区域排出的速率慢下来。顶部区域和底部区域可由不具有缩进到内表面中的凹槽的中间区域分离。在活塞行进方向上，顶部区域和底部区域可以例如由中间区域间隔开。

顶部区域可包括围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的顶部带。底部区域可包括围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的底部带。中间部分可包括不具有围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的中间带。顶部带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。底部带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。中间带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。中间带的轴向尺寸可大于顶部带和/或底部带的轴向尺寸。

活塞环与汽缸的内表面之间的接触区可包括在活塞环的顶部边缘与内表面之间的圆周接触以及活塞环的底部边缘与内表面之间的圆周接触为边界的区域。

接触区，例如，当活塞处于冲程的上止点时，顶部活塞环与汽缸的内表面之间的顶部接触区，可包括以顶部活塞环的顶部边缘与内表面以及顶部活塞环的底部边缘与内表面之间的圆周接触为边界的区域。

接触区，例如，当活塞处于冲程的上止点时，底部活塞环与汽缸的内表面之间的底部接触区，可包括以底部活塞环的顶部边缘与内表面以及底部活塞环的底部边缘与内表面之间的圆周接触为边界的区域。

当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可从顶部活塞环与内表面之间的接触区偏移例如预定距离。顶部区域可从顶部接触区朝向底部区域偏移。当活塞处于冲程的下止点时，底部区域可从底部活塞环与内表面之间的接触区偏移例如预定距离。底部区域可从底部接触区朝向顶部区域偏移。

当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可从顶部活塞环的顶部边缘延伸。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可从顶部活塞环的底部边缘延伸。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可从顶部活塞环的顶部边缘与底部边缘之间延伸。

当活塞处于冲程的下止点时，底部区域可从底部活塞环的顶部边缘延伸。当活塞处于冲程的下止点时，底部区域可从底部活塞环的底部边缘延伸。当活塞处于冲程的下止点时，底部区域可从底部活塞环的底部边缘与顶部边缘之间延伸。顶部区域和底部区域可朝向彼此延伸。

根据本发明的另一方面，提供了设计、形成和/或制造设备(例如旋转机器和/或往复式机器，诸如发动机、压缩机、真空泵或齿轮箱)的轴承接口的方法。设备可包括任何类型的具有轴承接口的旋转装置和/或往复式装置。设备可包括第一元件和第二元件。第一元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第二元件进行移动，例如滑动和/或旋转。第二元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第一元件移动，例如滑动和/或旋转。第一元件在设备的运转期间可相对于第二元件被固定，例如静止。第二元件在设备的运转期间可相对于第一元件被固定，例如静止。第一元件包括第一轴承面。第二元件包括第二轴承面。第一轴承面和第二轴承面被构造成用于彼此接合。术语“接合”旨在包含由润滑剂的薄膜分隔的两个表面以及发生直接物理接触的表面。第一轴承面被构造成用于接合至少一部分第二轴承面。接合第一轴承面的第二轴承面的部分限定了第一轴承面与第二轴承面之间的接触区。第一轴承面具有缩进到第一轴承面中的至少一个凹槽，例如凹口。凹槽可包括在第一轴承面中的开口。方法包括确定接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。方法包括设计、形成和/或制造凹槽，以使得凹槽在第二元件的移动方向上的尺寸小于接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。

根据本发明的一方面，提供了具有一个或多个汽缸的发动机。每个发动机均具有被构造成用于接合发动机活塞的活塞环的至少一部分圆周表面的内表面。接合内表面的活塞环的部分限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的接触区。接触区具有在活塞行进方向上的尺寸(例如轴向尺寸)，其限定了接触区在活塞行进方向上的总长度。内表面具有缩进到内表面中的至少一个凹槽。凹槽具有在活塞行进方向上的尺寸(例如轴向尺寸)，其限定了凹槽在活塞行进方向上的总长度。凹槽在活塞行进方向上的尺寸小于接触区在活塞行进方向上的尺寸。

根据本发明的另一方面，提供了设计发动机(例如内燃机)的方法。发动机包括一个或多个汽缸。每个汽缸均具有被构造成用于接合发动机活塞的活塞环的至少一部分圆周表面的内表面。接合内表面的活塞环的部分限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的接触区。接触区具有在活塞行进方向上的尺寸(例如轴向尺寸)，其限定了接触区的总长度。内表面具有缩进到内表面中的至少一个凹槽。方法包括确定接触区在活塞行进方向上的尺寸。方法包括设计凹槽，以使得凹槽在活塞行进方向上的尺寸小于接触区在活塞行进方向上的尺寸。

根据本发明的另一方面，提供了具有一个或多个汽缸的发动机。每个汽缸均具有被构造成用于接合发动机活塞的一个或多个活塞环。内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的顶部区域。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可远离顶部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的底端延伸。内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的底部区域。当活塞处于活塞冲程的下止点时，底部区域可远离底部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的顶端延伸。

根据本发明的另一方面，提供了制造发动机的方法。发动机包括一个或多个汽缸。每个汽缸均具有被构造成用于接合发动机活塞的一个或多个活塞环的内表面。方法包括提供缩进到内表面的顶部区域中的多个凹槽。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可远离顶部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的底端延伸。方法可包括提供缩进到内表面的底部区域中的多个凹槽。在活塞冲程的下止点处，底部区域可远离底部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的顶端延伸。

在说明书中为避免不必要的重复劳动和文本重复，仅关于本发明的一个或若干方面或者布置描述某些特征。然而，应理解的是，只要在技术上是可能的，关于本发明的任何方面或布置描述的特征也可与本发明的任何其它方面或布置一起使用。

附图说明

为了更好地理解本公开，并且为了更清楚地示出如何实行本发明，现将以示例的方式参考附图，其中：

图1示出了通过发动机的局部横截面；

图2示出了发动机活塞的活塞环的详细视图；

图3示出了活塞环与汽缸的内表面之间的流体膜的图解示意图；以及

图4示出了发动机的汽缸。

具体实施方式

图1示出了发动机101的简化横截面。发动机101为具有顶置凸轮轴的四缸发动机。然而，发动机101可为任何类型的发动机，例如单顶置凸轮轴(SOHC)发动机、双顶置凸轮轴(DOHC)发动机、顶置阀门(OHV)发动机或其它适当类型的发动机。虽然在图1所示的发动机101为四缸发动机，但是发动机101可包括任何适当数目的汽缸103，例如发动机101可包括三缸发动机、六缸发动机或八缸发动机。汽缸103可以以适当的构造(例如直列式、水平对置式或V形)进行布置。

每个汽缸103均包括被构造成用于接合发动机活塞109的活塞环107的内表面105。内表面105可为直接形成在发动机101的汽缸体中的汽缸孔的内表面，如图1所示。另选地，内表面105可为装配到汽缸体中的汽缸套的内表面。

在发动机101的运转期间，每个活塞109在汽缸103内部在上止点位置与下止点位置之间进行往复运动。在本公开的背景下，术语“上止点”指的是活塞的行进的最远点，在最远点处，活塞的行进从向上冲程(即，远离发动机101的曲轴)改变为向下冲程(即，朝向发动机101的曲轴)。术语“下止点”指的是活塞的行进的最远点，在最远点处，活塞的行进从向下冲程改变为向上冲程。以类似的方式，术语汽缸103的“顶”端指的是活塞109到达上止点所处于的汽缸103的端部，以及术语汽缸103的“底”端指的是活塞109到达下止点所处于的汽缸103的端部。

在发动机101的运转期间，活塞109的线性速度在最小速度(例如当活塞在上止点或下止点处相对于汽缸103静止时的零速度)和当活塞109在上止点与下止点之间移动时的最大速度之间变化。由于活塞109的速度改变，活塞环107与汽缸的内表面105之间的摩擦系数随着活塞109在汽缸孔内部行进而变化。

为了减小发动机101的滑动构件(诸如活塞环107)与汽缸的内表面105之间的摩擦，可使用润滑剂。滑动构件之间的摩擦系数可使用斯特里贝克曲线来确定，斯特里贝克曲线被用于根据润滑剂的粘度和每单位负载构件之间的相对速度对两个表面之间的摩擦特性进行分类。可通过在斯特里贝克曲线上的最低点处运转将摩擦减到最小，斯特里贝克曲线上的最低点限定液动润滑与混合润滑之间的摩擦学上的过渡。然而，由于活塞109的周期性加速和减速，因此难于在整个活塞冲程中使运转维持在斯特里贝克曲线上的最低点处。例如，由于活塞109与汽缸103之间的低相对速度，保持朝向活塞冲程的顶端和底端的液动润滑是困难的。尤其，在活塞109的行进结束时(在该处活塞速度下降到零)，由于不存在形成液动润滑剂膜的运动，因此在活塞环107与汽缸103的内表面105之间的润滑剂膜能够塌缩。膜的塌缩依赖于润滑剂能够从活塞环107与汽缸103的内表面105之间的接触区111多快流尽。

图2示出了活塞环107与汽缸103的内表面105之间的接触区111的详细视图。在图1至图3所示的布置中，活塞109具有顶部活塞环107A和底部活塞环107B。然而，活塞109可具有任何适当数目的活塞环107，例如图1至图3中的活塞109具有中间活塞环107C。每个活塞环107均被构造成用于执行不同的功能，例如顶部活塞环107A可为被构造成用于提供在活塞109任一侧上的汽缸103的顶部与底部之间的密封的压缩环，并且底部活塞环107B可为被构造成用于将油从汽缸103的内表面105移除的刮油环。

在图2所示的布置中，顶部活塞环107A和底部活塞环107B均包括被构造成用于接合汽缸103的内表面105的圆周表面117A、117B。活塞环107轴向地与活塞109对准，使得圆周表面117A、117B大体上接合汽缸103的内表面105。以这种方式，顶部活塞环107A与汽缸103的内表面105之间的接触区111A由以顶部活塞环107A的顶部边缘113A与内表面105以及顶部活塞环107A的底部边缘115A与内表面105之间的圆周接触为边界的区域来限定。以类似的方式，底部活塞环107B与汽缸103的内表面105之间的接触区111B包括以底部活塞环107B的顶部边缘113B与内表面105以及底部活塞环107B的底部边缘115B与内表面105之间的圆周接触为边界的区域。然而，在不同的布置中，活塞环107可被构造成使得圆周表面117A、117B的仅一部分或每个接合汽缸103的内表面105。例如，圆周表面117A、117B可包括至少部分围绕活塞环107的圆周延伸的一个或多个凸缘/突出部分。因此应理解的是，任何一个活塞环107之间的接触区111都可由接合汽缸103的内表面105的活塞环107的圆周表面的一部分来限定。

汽缸103的内表面105包括朝向汽缸103的顶端定位的顶部区域119和朝向汽缸103的底端定位的底部区域121。顶部区域119和底部区域121中的每个均可包括缩进到内表面105中的多个凹槽129。凹槽129可包括内表面105中的任何类型的开口，当活塞环107在开口上移动时，该开口能够使液体(诸如润滑剂)保存在开口内。例如，凹槽129可包括成形用于容纳润滑剂且/或降低润滑剂从接触区111排出的速率的多个凹口。凹口可为任何形状，例如凹口可为正方形、矩形、圆形或任何其它形状。在一种布置中，凹口可为彼此类似的形状。在另一种布置中，多个凹口可包括若干不同形成/成形的凹口，例如多个凹口可包括被构造成用于捕集润滑剂的若干圆底凹口和若干方底凹口。

为了使凹口有效，当活塞环107在凹口上行进时，润滑剂需要被限制从凹口“泄漏”。这能够通过在活塞109的行进方向上具有大于凹槽129的开口131的接触区111来实现。在图2中，每个活塞环107都具有圆周表面，所述圆周表面具有直/平坦轮廓，使得在发动机的运转期间圆周表面大体上平行于内表面105。在此类布置中，接触区111在活塞109的行进方向上的尺寸可由活塞环107的顶部边缘与底部边缘之间的尺寸限定。为了防止润滑剂从凹口泄漏，凹口可被设计为使得凹口在活塞109的行进方向上的总尺寸131小于活塞环107的顶部边缘与底部边缘之间的尺寸。

然而，圆周表面可具有曲线轮廓，例如桶状轮廓。接触区111在活塞109的行进方向上的尺寸可由内表面与在被加载的条件下弹性变形的活塞环107的一部分圆周表面之间的弹性接触区的大小(例如轴向长度)来限定。例如，接触区111在活塞109的行进方向上的尺寸可由曲线轮廓的一部分来限定，该曲线轮廓的一部分弹性地变形从而提供与汽缸103的内表面105平行的一部分圆周表面。弹性接触区的大小可取决于活塞环107对内表面105的径向负载、活塞环107的圆周表面的形状/形式和/或各自表面的材料特性(例如杨氏模量)。为了防止润滑剂从凹口泄漏，凹口可被设计为使得凹口在活塞109的行进方向上的总尺寸131小于弹性接触区在活塞的行进方向上的尺寸。

在发动机的运转期间，例如由于各自表面之间的运动，可在活塞环107的圆周表面与汽缸103的内表面105之间形成润滑剂膜133。润滑剂膜133可被用于分隔内表面105和活塞环107的圆周表面，使得两个表面之间没有物理接触。图3示出了当活塞环107相对于内表面105移动时活塞环107与汽缸103的内表面105之间的润滑剂膜133的图解表示。润滑剂膜133具有为活塞环107的圆周表面的形状、活塞环107与内表面105之间的速度梯度、润滑剂中剪切应力、润滑剂的动力粘度和/或活塞环107的径向负载的函数的膜厚度。在图3中，润滑剂膜133的厚度在活塞环107前面的会聚区中的最大厚度与活塞环107后面的分散区(例如在该处膜133成汽蚀)中的最小厚度之间变化。因此，在润滑剂膜133中生成的液动压力根据膜厚度变化。图3示出了膜厚度与液动压力之间的关系。

在图3中，活塞环107为具有在被加载的情况下弹性地变形的曲线圆周表面的桶状活塞环，这致使一部分圆周表面与汽缸103的内表面105平行。因此，润滑剂膜133具有在圆周表面与内表面105平行的区域中具有恒定的膜厚度的部分135。为了防止润滑剂从凹口泄漏，凹口可被设计为使得凹口在活塞109的行进方向上的总尺寸131小于润滑剂膜133的具有大体上恒定的膜厚度的部分135的长度，即润滑剂膜133的生成大体上恒定的液动压力的部分135的长度。在液动压力起分隔活塞环107的圆周表面和内表面105的作用的布置中，接触区111的总尺寸可由润滑剂膜133在活塞109的行进方向上的高压区域的尺寸确定。进一步，液动压力可起使活塞环107的一部分圆周表面弹性地变形的作用。因此，弹性接触区的总尺寸可为在润滑剂膜133中生成的液动压力和制造活塞环的材料的特性的函数。

通过捕集润滑剂，可以确保润滑状态保持为液动式且阻止活塞环107和汽缸103的内表面105之间的接触，例如在其中活塞109的速度接近零的内表面105的那些区域中。然而，在活塞109的速度高的内表面105的那些区域(例如活塞109的中冲程)中，当由于活塞环107与汽缸103的表面105之间的高相对速度导致的液动膜可已经建立时，提供的凹槽可起增大摩擦系数的作用。因此期望仅在活塞环107与内表面105之间的相对速度接近零的内表面105的区域中(例如在活塞109处于活塞冲程的上止点和下止点的内表面105的区域中)提供凹槽。

图4示出了具有处于上止点的第一位置123中以及处于下止点的第二位置125中的活塞109的汽缸103的示意性视图。当活塞109处于冲程的上止点时，内表面105的顶部区域119远离顶部活塞环107A与内表面105之间的接触区111A朝向汽缸103的底端延伸。在图4所示的布置中，当活塞109处于上止点时，顶部区域119从顶部活塞环107A的底部边缘115A延伸。然而，当活塞109处于冲程的上止点时，顶部区域119可从顶部活塞环107A与内表面105之间的接触区111A的任何部分延伸。例如，当活塞109处于上止点时，顶部区域119可从顶部活塞环107A的顶部边缘113A或从顶部边缘113A与底部边缘115A之间的任何点延伸。在另一种布置中，当活塞109处于冲程的上止点时，顶部区域119可从活塞环107A与内表面105之间的接触区111A(例如朝向底部区域121)偏移。因此应当清楚，在上述每个布置中，当活塞109处于冲程的上止点时，顶部区域119没有延伸到顶部活塞环107A的行进范围之外，并且多个凹槽没有被设置在顶部活塞环107A的行进范围之外。

当活塞处于冲程的下止点时，底部区域121远离底部活塞环107B与内表面105之间的接触区111B朝向汽缸103的顶端延伸。在图4所述的布置中，当活塞109处于下止点时，底部区域121从活塞环107B的顶部边缘113B延伸。然而，当活塞环109处于冲程的下止点时，底部区域121可从底部活塞环107B与内表面105之间的接触区111B的任何部分延伸。例如，当活塞109处于下止点时，底部区域121可从底部活塞环107B的底部边缘115B或从顶部边缘113B与底部边缘115B之间的任何点延伸。在另一种布置中，当活塞109处于冲程的下止点时，底部区域121可从底部活塞环107B与内表面105之间的接触区111B(例如朝向顶部区域119)偏移。因此应当清楚，在上述每个布置中，当活塞109处于冲程的下止点时，底部区域121没有延伸到底部活塞环107B的行进范围之外，并且多个凹槽没有被设置在底部活塞环107B的行进范围之外。

气缸103的内表面105可包括在顶部区域119与底部区域121之间的中间区域127。中间区域127可紧邻顶部区域119和底部区域121，或者可与顶部区域119和底部区域121间隔开和分开。中间区域127可提供不具有被构造成用于捕集液体的凹槽的内表面的区域，例如内表面105的中间区域127可为分隔顶部区域119和底部区域121的光滑表面。中间区域可设置在大部分内表面105上，同时顶部区域和底部区域朝向内表面的顶端和底端设置。因此，汽缸103的内表面105可被构造成用于提供被构造成用于防止在活塞109的速度接近零的活塞冲程区域中润滑状态从液动润滑转变成边界润滑的离散区域119、121。以这种方式，在发动机的运转期间通过维持在接近于斯特里贝克曲线的最小值下运转的润滑状态，将摩擦系数减到最小。

本领域技术人员将清楚的是，虽然参考一种或多种布置以示例的方式描述了本发明，但本发明不限于所公开的布置并且在不偏离由随附权利要求限定的本发明的范围的情况下可构建替代布置。

Claims (20)

1.一种设备的轴承接口，所述设备具有被构造成用于在所述设备的运转期间相对于彼此移动的第一元件和第二元件，所述第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合所述第二元件的第二轴承面的至少一部分，从而限定所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第二元件相对于所述第一元件移动的方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸，并且其中所述第一凹槽包括第一形状，并且所述第二凹槽包括不同于所述第一形状的第二形状。

2.根据权利要求1所述的轴承接口，其中在所述设备的运转期间在所述接触区中所述第一轴承面和所述第二轴承面的所述至少一部分平行，其中所述第二轴承面被构造成用于当与所述第一轴承面接合时弹性地变形，所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸由所述第二轴承面的弹性变形部分在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸限定。

3.根据权利要求2所述的轴承接口，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸小于所述第二轴承面的所述弹性变形部分在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸。

4.根据权利要求1所述的轴承接口，其中在所述设备的运转期间润滑剂膜被设置在所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的所述接触区中，在所述设备的运转期间所述润滑剂膜具有在所述第二元件的所述移动方向上大体上恒定的膜厚度。

5.根据权利要求4所述的轴承接口，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸小于所述润滑剂膜在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽被构造成用于捕集润滑剂并且局部地增加所述接触区中所述润滑剂膜的厚度。

6.一种包括轴承接口的机器，所述机器包括设备，所述设备具有被构造成在所述设备的运转期间用于相对于彼此移动的第一元件和第二元件，所述第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合所述第二元件的第二轴承面的至少一部分，从而限定所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少一个凹槽，其中所述凹槽在所述第二元件相对于所述第一元件的移动方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸。

7.根据权利要求6所述的机器，其中：

所述第一元件为活塞式汽缸并且所述第一轴承面为所述活塞式汽缸的内表面；以及

所述第二元件为活塞环并且所述第二轴承面为被构造成用于接合所述活塞式汽缸的所述内表面的所述活塞环的圆周表面。

8.根据权利要求7所述的机器，其中所述活塞式汽缸的所述内表面包括下列中的至少一个：

具有缩进到所述活塞式汽缸的所述内表面中的第一多个凹槽的顶部区域，其中当活塞处于冲程的上止点时，所述顶部区域远离顶部活塞环与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的接触区朝向所述汽缸的底端延伸；以及

具有缩进到所述活塞式汽缸的所述内表面中的第二多个凹槽的底部区域，其中当所述活塞处于所述活塞的所述冲程的下止点时，所述底部区域远离底部活塞环与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的接触区朝向所述汽缸的顶端延伸。

9.根据权利要求8所述的机器，其中所述顶部区域和所述底部区域由不具有缩进到所述活塞式汽缸的所述内表面中的凹槽的中间区域分隔，其中所述顶部区域和所述底部区域在所述活塞的行进方向上被间隔开。

10.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于冲程的上止点时，所述顶部区域从所述顶部活塞环与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的所述接触区偏移，其中当所述活塞处于冲程的下止点时，所述底部区域从所述底部活塞环与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的所述接触区偏移。

11.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于冲程的上止点时，所述顶部活塞环与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的所述接触区包括以所述顶部活塞环的顶部边缘与所述活塞式汽缸的所述内表面以及所述顶部活塞环的底部边缘与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的圆周接触为边界的区域。

12.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于冲程的上止点时，所述底部活塞环和所述活塞式汽缸的所述内表面之间的所述接触区包括以所述底部活塞环的顶部边缘与所述活塞式汽缸的所述内表面以及所述底部活塞环的底部边缘与所述活塞式汽缸的所述内表面之间的圆周接触为边界的区域。

13.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的上止点时，所述顶部区域从所述顶部活塞环的顶部边缘延伸。

14.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的上止点时，所述顶部区域从所述顶部活塞环的底部边缘延伸。

15.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的上止点时，所述顶部区域从所述顶部活塞环的顶部边缘与底部边缘之间延伸。

16.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的下止点时，所述底部区域从所述底部活塞环的顶部边缘延伸。

17.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的下止点时，所述底部区域从所述底部活塞环的底部边缘延伸。

18.根据权利要求8所述的机器，其中当所述活塞处于所述冲程的下止点时，所述底部区域从所述底部活塞环的底部边缘与顶部边缘之间延伸。

19.根据权利要求8所述的机器，其中所述顶部区域和所述底部区域朝向彼此延伸；其中所述机器为发动机或压缩机，并且其中所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽被设置在汽缸体的孔中或在汽缸套的孔中。

20.一种用于发动机的设备，所述设备包括：

带有第一轴承面的轴承接口，所述第一轴承面接合第二轴承面从而限定其间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少一个凹槽，所述至少一个凹槽包括方底凹口，所述凹槽在所述第二轴承面相对于所述第一轴承面的移动方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二轴承面的所述移动方向上的尺寸。

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