CN1084941A - 滚柱轴承用的保持架 - Google Patents

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Abstract

一种滚柱轴承用的轴承保持架，它包括沿公共轴 轴向分开的第一和第二环形端边和连接两环形端边 的横杆；在这些端边和横杆之间形成保持滚柱用的槽 腔；所述的环形端边的轴向外表面限定轴承保持架的 轴向长度，所述的表面包括至少一个使润滑剂便于通 到滚柱的凹进处。

Description

本发明一般来说涉及滚柱轴承用的轴承保持架，尤其是涉及一种适用于高工作温度和较大惯性负载下的轴承保持架。
在两冲程和四冲程循环的内燃机内部的轴承的工作环境是最恶劣的。特别是在曲柄销和活塞销部位的高负载、高速度、高加速度和高温，使得轴承的选择较为苛刻。一般认为针状滚柱及其保持架组件是满足这些极端需要的最佳选择。
由于邻近燃烧室以及活塞的振动，活塞销部位需要坚固的、淬硬的钢制保持架，组合起来以保持滚柱。通常，这样的保持架具有比正常设计要宽（轴向）的环形端边，用来增加强度，并要使滚柱的长度不超过连杆的宽度。具有极小径向间隙的极小直径的滚柱被用来减小惯性负载。
在要求不高的应用中，为减轻重量并降低制造成本，滚柱轴承用的轴承保持架由各种聚合物加工而成。然而，这种聚合物轴承保持架在活塞销部位和其它条件恶劣的环境中应用是失败的，因为它们缺乏足够的强度和/或阻碍足够的润滑剂流到滚柱。
上述的局限性均存在于当今的滚柱轴承的保持架中。因此，提供一种旨在克服上述一个或多个局限性的替换结构将显然是有利的。为此，本发明提供一种合适的替换结构，它具有下面详细公开的特征。
本发明的一个方面是通过提供滚柱轴承的轴承保持架来完成的。该轴承保持架包括沿公共轴线被轴向分开的第一和第二环形端边和与两环形端边连接的横杆，使得在这些端边和横杆之间形成一些保持滚柱的槽腔。两环形端边的轴向外表面之间限定出轴承保持架的轴向长度，并且包括至少一个以利润滑剂通到滚柱的凹部。
结合附图，本发明的上述方面和其它方面将从如下的详细描述中变得更明显。
图1是内燃机的部分剖视图，示出了本发明的轴承保持架一个实施例;
图2是图1所示的轴承保持架实施例的透视图，示出了其左端及侧面的结构;
图3是图1所示的轴承保持架实施例的左端视图;
图4是图1所示的轴承保持架实施例沿图3中的线4-4剖的剖视图;以及
图5是图1所示的轴承保持架实施例沿图4中的线5-5剖的局部放大剖视图。
现参考附图，图1局部示出了在内燃机活塞销12上安装的轴承保持架10。连杆14通过曲柄销20和曲柄销轴承22将活塞16连接到曲轴18上。内燃机的其它部分是众所周知的，故不示出。
传统地，连杆14通过与曲轴连结板24和26的接触被轴向约束。像这种具有“底端引导”的约束是众所周知的，轴承保持架10可直接位于活塞突出部28和30之间，允许连杆14做轴向游动。或者，连杆14可以通过与活塞突出部28和30的接触被轴向约束。这样的约束称为“顶端引导”。
能用于上述任一种连杆的轴向约束的轴承保持架10在图2到图5中被详细地图示出来。第一和第二环形端边32和34沿用36表示的公共轴线被轴向分开，横杆38连接两环形端边32和34并且形成滚柱42（图1和图5）用的槽腔40。
轴承保持架10最好是由高温聚合材料制成，以便能经受住活塞销工作时的恶劣环境。这种聚合材料中加入玻璃纤维和/或者碳纤维加强材料，以确保保持架在重载下保持完整。聚醚醚酮（PEEK）是特别适合用于轴承保持架10的聚合材料。曲柄销轴承22工作场合比轴承保持架10稍好，可做成相似的结构。
轴承保持架10的结构允许用径向拉制刀具加工，以经济地制造出来。对于柔韧性有限的聚醚醚酮（PEEK）或类似的材料，用大约10°的斜度来径向向外移去加工加具。轻质的PEEK材料（相对于钢制而言）减少了惯性力和离心力，并且可以改善其性能和增加内燃机的寿命，重量轻，可减少发动机的振动。
环形端边32、34和横杆38比常用的保持架厚得多，以增加强度。最好这些环形端边和横杆在滚柱（42）直径的80%～85%之间径向延伸。在通常情况下（已有技术），要求轴承保持架的厚度小于滚柱直径的75%，以保证有足够的润滑剂流入，并且避免“交叉导向”，即同时在内外轴承座圈上导向。
横杆38径向向外延伸，以在邻近槽腔40的端部的各横杆上形成两个保持凸块44。保持凸块44径向向外延伸，对有向外运动趋势的滚柱即有足够的保持力，同时又能使滚柱运动。例如，保持凸块44的厚度可以是滚柱42直径的90%。横杆38和环形端边32、34的其它部分具有小一些的厚度（例如为滚柱直径的80%～85%），以使足够的润滑剂流到滚柱42。
保持凸块44的径向外表面是柱形面（与环形端32、34同轴），以避免在滚柱42的滚道中润滑剂被刮离轴承外圈。与此相反，先有技术通常做法是提供一种篷状物结构，它包括向外延伸的锋利的边。除了保持凸块44的弧形形状外，轴承保持架10的所有其它边均倒圆，并且所有尖角处均用圆角代替（包括内外侧边），以防止应力集中，从而在操作期间改善轴承保持架的完整性。
如本发明实施例所示，保持凸块44从周向延伸进槽腔40而形成导向垫46。外保持面48相对于导向垫46向内（进入槽腔40）成一角度，以限制滚柱42的向外运动。内保持面50向内（进入槽腔40）弧曲，以限制滚柱42向内运动。圆圈51（图5）表明内保持面50最好用圆柱面。
环形端边32和34各具有轴向外表面52和54，它们限定出轴承保持架10的轴向长度。凹进处56的设置是为使润滑剂容易通到滚柱42。根据轴承保持架的尺寸和用途，设置不同数目和形状的凹进处56。如本发明的实施例所示，柱面起伏的四个凹面沿轴向外表面52和54等间距分开，形成凹进处56。在那些起伏处之间，平的径向表面58作为接合活塞凸出部28和30用的导向面。
最好是两环形端边32和34是互相偏置的，即环形端边32的径向表面58轴向相对于环形端边34的凹进处56，而环形端边32的凹进处56轴向相对于环形端边34的径向表面58。在这个最佳实施例中，这些凹进处56是相距90度的弓形扇面，用来为润滑剂提供空间，而且从一环形端边的扇面到另一环形端边的扇面为45度偏置。
可以相信，从轴承保持架10一端的凹进处56到另一端的径向平面58之间的这种偏置有助于将润滑剂保持在轴承中。当轴承保持架10随着连杆的转动而进动、从而带动滚柱42转动时，最好在润滑剂排出轴承之前，润滑剂在压力下从一端通过众多的滚柱而到达相对端的凹进处56。由于轴承保持架10安装在活塞凸出部28、30及连杆14之间有限的轴向空间，凹进处56大大地改善润滑剂的流动条件。
广泛应用的、用各种材料制成的众多轴承保持架均可设置凹进处56。例如，在许多轴承放置位置的轴向空间被限定的情况下，由钢制的轴承保持架也可设置凹进处56，以改善润滑剂流动条件。本发明的这些特征应用范围广，而且特别适用于运转速度在每分钟5000至7000转的外装马达。
从上所述，可以明显看出，本发明提供的聚合材料轴承保持架比传统的钢制轴承保持架重量轻、成本低。这种特殊构造克服了润滑剂流动不足的问题，假如轴承保持架仅仅用增厚的办法来作为对聚合物（相对于钢制）的强度较低的补偿时，将会产生润滑剂流动不畅的问题。本发明的轴承保持架构造大大优于传统的金属制的各种轴承保持架。

Claims (20)

1、一种滚柱轴承用的轴承保持架，它包括：
沿公共轴轴向分隔开的第一和第二环形端边，所述端边具有限定轴承保持架轴向长度的轴向外表面；及
连接这两个环形端边的横杆，使得在这些端边和横杆之间形成用于保持滚柱的槽腔；
所述的环形端边在所述的轴向外表面做有至少一个能使润滑剂容易通到滚柱的凹进处。
2、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：各环形端边的轴向长度沿其周向变化，较长的一段轴向部分提供一个导向面，而较短的一段轴向部分至少提供一个所述的凹进处。
3、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：每一个环形端边的轴向外表面包括至少一个限定轴承保持架轴向长度的径向表面和至少一个轴向向内延伸的起伏部，起伏部包括至少一个所述的凹进处。
4、如权利要求3所述的轴承保持架，其特征在于：径向表面的数目为4个，起伏部的数目也为4个。
5、如权利要求3所述的轴承保持架，其特征在于：两环形端边是互相偏置的，即第一环形端面的径向表面在轴向相对于第二环形端边的向内延伸的起伏部，而第一环形端面的向内延伸的起伏部在轴向相对于第二环形端边的径向表面。
6、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：各环形端边的轴向外表面包括四个沿其周向等间隔分开的弓形起伏部，这些起伏部包括至少一个便于润滑剂通过的凹进处。
7、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：两环形端边在径向方向上具有的厚度至少为滚柱直径的80%。
8、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：两环形端边和诸横杆是由加有加强材料的聚醚醚酮模制而成。
9、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：所述的横杆包括相对于横杆其它部分并相对于两环形端边的径向向外延伸的保持凸块，这些保持凸块具有配合滚柱用的保持面，以限制滚柱向外运动。
10、如权利要求9所述的轴承保持架，其特征在于：保持凸块具有一个圆柱形径向外表面并与环形端边同轴，以与轴承外圈的表面相合。
11、如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于：为了减少轴承保持架内部应力，所述的环形端边和横杆均具有圆角和倒圆过的边。
12、一种滚柱轴承用的聚合材料轴承保持架，该轴承保持架包括：
沿公共轴轴向分开的第一和第二环形端边，所述两个环形端边具有限定出轴承保持架的轴向长度的轴向外表面，所述环形端边由聚合材料制成，并且在径向方向上的厚度至少为滚柱直径的80%;
连接在两环形端边的横杆，在所述端边和横杆之间形成保持滚柱的槽腔，所述横杆由与环形端边相同的聚合材料制成;
所述横杆相对于横杆其它部分并且相对于两环形端边具有径向向外延伸的保持凸块，所述保持凸块具有配合滚柱的保持面，以限制滚柱的向外运动。
13、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：所述两环形端边在轴向外表面中设有至少一个便于润滑剂通到滚柱的凹进处。
14、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：各环形端边的轴向长度沿其周向变化，较长的轴向部分提供一个导向面，较短的轴向部分至少提供一个所述的凹进处。
15、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：各环形端边的轴向外表面包括至少一个限定轴承保持架轴向长度的径向表面和至少一个轴向向内延伸的起伏部，起伏部包括至少一个凹进处。
16、如权利要求13所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：径向表面的个数为4个，且起伏部的个数也为4个。
17、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：两环形端边是互相偏置的，即第一环形端边的径向表面轴向相对于第二环形端边的向内延伸起伏部，而第一环形端边的向内延伸起伏部轴向相对于第二环形端边的径向表面。
18、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：各环形端边的轴向外表面包括：四个沿其周向等间距分开的弓形起伏部，这些起伏部包括至少一个允许润滑剂通过的凹进处。
19、如权利要求12所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：两环形端边和诸横杆是由加有加强材料的聚醚醚酮模制而成。
20、如权利要求19所述的聚合材料轴承保持架，其特征在于：所述的保持凸块具有一个圆柱形径向外表面并与环形端边同轴，以便与轴承外圈表面相合。
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