CN111226051A - 滑动轴承 - Google Patents

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岩城大辅
井口慎吾
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Taiho Kogyo Co Ltd
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Abstract

半轴承11具有从外周面贯通至内周面的凹部112a、凹部112b和凹部112c，并且垫圈12具有位于内周面侧的突起122a、突起122b和突起122c。当半轴承11处于弯曲状态时，垫圈12移位至其外周面侧，突起122b插入到凹部112b中，突起122a配合至凹部112a的位置，并且突起122c配合至凹部112c的位置。然后，当弯曲的半轴承11返回至预弯曲状态时，突起122a沉入凹部112a中，并且突起122b沉入凹部112b中。即使轴向方向的力作用在滑动轴承10上，突起122a、突起122b和突起122c将卡在凹部112a、凹部112b和凹部112c上，因此垫圈12和垫圈13将不会从半轴承11脱落。

Description

滑动轴承
技术领域
本发明涉及一种滑动轴承。
背景技术
在内燃发动机中，由两个半轴承组成的滑动轴承用于能旋转地支撑曲轴。这两个半轴承竖向布置，并且垫圈附接至两个半轴承中的每一者。在这样的滑动轴承中，半轴承承受垂直于曲轴的轴向方向的方向上的载荷，并且垫圈承受轴向载荷。作为将垫圈附接至半轴承的方法，例如，专利文献1公开了将垫圈的凸部敛缝(calking)(嵌缝连接)到半轴承的凹部中并将凹部的周围敛缝的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开JP-A-2015-200381号公报
发明内容
要解决的问题
在专利文献1中公开的方法中，在制造期间将多个凸部装配到相应的多个凹部中之后，将凹部的周围敛缝。但是，工件之间的敛缝力和位置可能会有所不同。如果发生敛缝性能的变化，则进行敛缝以固定凸部所施加的力可能根据工件的位置而变化。因此，在将半轴承组装到气缸体中之前，存在垫圈会从半轴承脱落的可能。
本发明提供一种防止安装在半轴承上的垫圈脱离的技术。
技术方案
本发明提供一种滑动轴承，该滑动轴承包括：半轴承，其具有由壳体支撑的外周面和包含滑动面的内周面，所述滑动面能关于配合轴滑动；垫圈，其附接至所述外周面，其中所述垫圈在面对所述外周面的表面上具有第一凸部和第二凸部，所述半轴承具有第一凹部和第二凹部，所述第一凸部从外周面侧插入到所述第一凹部中，所述第二凸部从外周面侧插入到所述第二凹部中，当所述配合轴的轴向方向上的力作用在所述垫圈上时，所述第一凸部与所述第一凹部接合，并且所述第二凸部与所述第二凹部接合，所述第一凸部和所述第二凸部没有敛缝痕迹，并且所述第一凹部和所述第二凹部周围不存在敛缝痕迹。
所述第一凸部可以位于第一假想线与第二假想线之间，所述第一假想线连接所述垫圈的内周面的中心与所述垫圈的所述内周面的在圆周方向上的第一端，所述第二假想线从所述中心沿所述垫圈的所述内周面的所述方向与所述第一假想线成30度角延伸，并且所述第二凸部可以位于第三假想线与第四假想线之间，所述第三假想线连接所述垫圈的所述内周面的所述中心与所述垫圈的所述内周面的在所述圆周方向上的第二端，所述第四假想线从所述中心沿所述内周面的所述方向与所述第三假想线成30度角延伸。
所述垫圈在所述第一端的内周面侧可以具有第一缺口，并且在所述第二端的内周面侧可以具有第二缺口，从所述第一假想线到所述第一缺口的在内周面侧的端部的距离可以比从所述第一缺口的在内周面侧的端部到所述第一凸部的距离长，并且从所述第二假想线到所述第二缺口的在内周面侧的端部的距离可以比从所述第二缺口的在内周面侧的端部到所述第二凸部的距离长。
所述第一凹部和所述第二凹部构造成不向轴向端敞开。
有益效果
本发明使得滑动轴承能够防止附接至半轴承的垫圈脱落。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的示例性滑动轴承10。
图2示出了半轴承11的正视图。
图3示出了半轴承11的平面图。
图4示出了垫圈12的正视图。
图5示出了垫圈12的平面图。
图6示出了垫圈13的正视图。
图7示出了垫圈13的平面图。
图8示出了将垫圈12和垫圈13安装至半轴承11的方法的说明图。
图9示出了将垫圈12和垫圈13安装至半轴承11的方法的说明图。
图10示出了用于解释将垫圈12和垫圈13安装至半轴承11的方法的说明图。
图11示出了根据变型例的垫圈12A的正视图。
附图标记列表
10...滑动轴承；11...半轴承；111...端面；112、112a、112b、112c...凹部；113...端面；114、114a、114b、114c...凹部；115...配合面；116...配合面；12...垫圈；121...内周面；122...凸部；122a...凸部；122b...凸部；122c...凸部；123...配合面；124...配合面；125...推力表面；126a...油槽；126b...油槽；127...缺口；13...垫圈；131...内周面；132...凸部；132a...凸部；132b...凸部；132c...凸部；133...配合面；134...配合面；135...推力表面；136a...油槽；136b...油槽
具体实施方式
[实施方式]
图1示出了根据本发明的实施方式的示例性滑动轴承10。滑动轴承10是例如支撑车辆发动机的气缸体B中的曲轴S的滑动轴承的实施例。曲轴S是圆柱轴并且相对于滑动轴承10旋转。曲轴S是相对于滑动轴承10的配合轴的实施例。
滑动轴承10包括半轴承11、垫圈12和垫圈13。半轴承11为通过将圆筒沿其轴向方向一分为二而获得的半圆筒的形状。半轴承11的内周面关于曲轴S的外周面滑动。半轴承11是接受垂直于轴向方向的载荷的主轴承。垫圈12和垫圈13为半圆环形状，其中，环形形状沿其直径被一分为二。垫圈12和垫圈13是接受来自曲轴S的轴向载荷(或推力载荷)的推力轴承(或推力垫圈)。垫圈12和垫圈13的形状不限于半圆环的形状，并且可以是圆周方向上的长度比半圆环短的弧形。
滑动轴承10在圆周方向上支撑曲轴S的外圆周的一半。即，为了在其整个圆周上支撑曲轴S，在气缸体B中布置滑动轴承10的每个位置使用两个滑动轴承10。在图1的实施例中，示出了两个轴承：支撑曲轴S的外圆周的上半部分的滑动轴承10a和支撑曲轴S的外圆周的下半部分的滑动轴承10b。注意，滑动轴承10a和滑动轴承10b不一定必须成对使用，并且可以使用单个。当使用一对滑动轴承10a和滑动轴承10b中的每一对时，滑动轴承10a和滑动轴承10b不一定必须设置有垫圈。垫圈可以仅设置在滑动轴承10a和滑动轴承10b中的任一者的轴向方向上的一端处，或者仅设置在滑动轴承10a和滑动轴承10b两者的轴向方向上的一端处。
为了帮助描述，现在将定义坐标系。在该坐标系中，将配合轴(曲轴S)的轴向方向定义为z方向，并由极坐标系(r，θ)表示该轴的圆周方向和径向方向的位置。θ表示从基准面(例如水平面)起的位移角，并且r表示距基准点的距离。
半轴承11具有多层结构，该多层结构从用作半圆柱形的外表面的外周面侧朝向支撑曲轴S的内周面侧(或滑动面)例如由背衬金属、衬里层和覆盖层构成。背衬金属是为半轴承11提供机械强度的层。背衬金属可以由例如钢制成。
衬里层是用于改善轴承特性(例如摩擦(系数)、耐咬合性、耐磨性、顺应性、异物坚固性和耐腐蚀性)的层。衬里层由轴承合金制成。对于衬里层，使用与轴不同的材料系统，以防止轴承与轴之间的粘附。例如，当曲轴S由钢制成时，轴承由诸如铝合金之类的合金制成。除了铝合金以外，还可以使用铝合金以外的合金，例如铜合金。
覆盖层形成用于支撑曲轴S的内周面，并且改善衬里层的特性(例如摩擦系数、顺应性、耐腐蚀性和异物坚固性)。覆盖层包括例如至少一种粘合剂树脂。就粘合剂树脂而言，例如，使用热固性树脂。具体地，粘合剂树脂包括聚酰胺-酰亚胺(PAI)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、聚酰胺树脂、酚醛树脂、聚缩醛树脂、聚醚酸酯酮(polyetherate ketone)树脂和聚苯硫醚树脂中的至少一种。覆盖层可以进一步包含固体润滑剂。添加固体润滑剂以改善摩擦性能。固体润滑剂包括例如MoS2、WS2、聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、h-BN和SB2O3中的至少一种。例如，MoS2提供了良好的润滑性。另外，因为PTFE的分子间内聚性低，所以对于降低摩擦系数是有效的。另外，石墨改善了润湿性和初始顺应性。初始顺应性是这样一种特性，借助该特性，在开始滑动后与配合构件进行滑动接触时，滑动面会磨损且变得光滑，从而改善滑动特性。当由于初始顺应性而改善了可滑动性时，整个滑动层的磨损量减小。在本实施方式中，半轴承11包括覆盖层，但是可以具有包括背衬金属和衬里层而不具有覆盖层的两层结构。另外，覆盖层可以仅设置在滑动轴承10a和滑动轴承10b之一上。
垫圈12和垫圈13由与半轴承11相同的材料制成。垫圈12和垫圈13与半轴承11分开制造，然后附接至半轴承11。垫圈12和垫圈13可以由与半轴承11不同的材料制成，或者可以具有不同的厚度。
图2示出了半轴承11的正视图，并且图3示出了半轴承11的平面图。图4示出了垫圈12的正视图，图5示出了垫圈12的平面图，图6示出了垫圈13的正视图，并且图7示出了垫圈13的平面图。
半轴承11具有与另一半轴承11接触的配合面115和配合面116。在半轴承11中，用于附接垫圈12的凹部112a(第一凹部)、凹部112b以及凹部112c(第二凹部)形成在从+z方向侧的端面111朝向-z方向侧的预定范围内。凹部112a、凹部112b以及凹部112c均位于距端面111相同距离的位置。凹部112a、凹部112b以及凹部112c均具有从半轴承11的内周面侧贯通至外周面侧的孔，并且当沿径向方向观察半轴承11时为矩形形状。凹部112a、112b和112c在轴向方向上具有宽度w11，并且在圆周方向上具有宽度w21。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部112a在假想线L1和假想线L2之间的范围内，其中，假想线L1连接半轴承11的内周面的中心点P1和配合面115，假想线L2具有从假想线L1起绕内周面的中心点P1的逆时针方向的角度θ1。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部112c在假想线L3和假想线L4之间的范围内，其中，假想线L3连接半轴承11的内周面的中心点P1和配合面116，假想线L4具有从假想线L3起绕内周面的中心点P1的顺时针方向的角度θ2。在本实施方式中，θ1或θ2均为30度。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部112b包括半轴承11的内周面的在圆周方向上的中点的位置。
在半轴承11中，用于附接垫圈13的凹部114a(或第一凹部)、凹部114b以及凹部114c(或第二凹部)形成在从-z方向侧的端面113朝向+z方向侧的预定范围内。凹部114a、凹部114b以及凹部114c均位于距端面113相同距离的位置。凹部114a、凹部114b以及凹部114c均具有从半轴承11的内周面侧贯通至外周面侧的孔，并且当沿径向方向观察半轴承11时为矩形形状。凹部114a、114b和114c在轴向方向上具有宽度w11，并且在圆周方向上具有宽度w21。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部114a在假想线L1和假想线L2之间的范围内。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部114c在假想线L3和假想线L4之间的范围内。当沿轴向方向观察半轴承11时，凹部114b包括半轴承11的内周面的在圆周方向上的中点的位置。
凹部112a、凹部112b以及凹部112c在圆周方向上的宽度以及在轴向方向上的宽度是相同的，因此在下面的描述中，除非需要将这些凹部彼此区分开，否则使用术语“凹部112”。另外，因为凹部114a、凹部114b以及凹部114c在圆周方向上的宽度以及在轴向方向上的宽度均是相同的，所以在下面的描述中，除非需要将这些凹部彼此区分开，否则使用术语“凹部114”。
垫圈12具有面对另一滑动轴承10的垫圈的配合面123和配合面124。用于将垫圈12附接至半轴承11的凸部122a(或第一凸部)、凸部122b以及凸部122c(或第二凸部)形成在垫圈12的径向方向上的内侧的内周面121上。凸部122a、凸部122b以及凸部122c从垫圈12的内周面121径向突出，并且当沿径向方向观察垫圈12时为矩形形状。凸部122a、122b和122c在轴向方向上具有宽度w12，并且在圆周方向上具有宽度w22。在本实施方式中，满足w11＞w12且w21＞w22。凸部122a、凸部122b和凸部122c分别位于距推力表面125相同距离的位置，推力表面125是轴向方向上的端面。凸部122a在假想线L11(或第一假想线)和假想线L12(或第二假想线)之间的范围内，其中，当沿轴向方向观察垫圈12时，假想线L11连接垫圈12的内周面121的中心点P2和配合面123(或第一端)，假想线L12具有从假想线L11起绕内周面121的中心点P2的逆时针方向的角度θ1。当沿轴向方向观察垫圈12时，凸部122c在假想线L13(或第三假想线)和假想线L14(或第四假想线)之间的范围内，其中，假想线L13连接垫圈12的内周面121的中心点P2和配合面124(或第二端)，假想线L14具有从假想线L13起绕内周面121的中心点P2的逆时针方向的角度θ2。当沿轴向方向观察垫圈12时，凸部122b包括垫圈12的内周面和外周面的在圆周方向上的中点的位置。油槽126a和油槽126b设置在接受垫圈12中的推力载荷的推力表面125中。油槽126a和油槽126b用作用于保持润滑油并接收从半轴承11供应的润滑油的供油路径。因为凸部122a、122b以及122c在圆周方向上具有相同的宽度，并且在轴向方向上具有相同的宽度，所以在以下描述中，除非需要将这些凸部彼此区分开，否则使用术语“凸部122”。
垫圈13具有面对另一滑动轴承10的垫圈的配合面133和配合面134。用于将垫圈13附接至半轴承11的凸部132a(或第一凸部)、凸部132b以及凸部132c(或第二凸部)设置在垫圈13的径向方向上的内侧的内周面131上。凸部132a、132b和132c从垫圈13的内周面131径向突出，并且当沿径向方向观察垫圈13时为矩形形状。凸部132a、132b和132c在轴向方向上具有宽度w12，并且在圆周方向上具有宽度w22。凸部132a、凸部132b和凸部132c位于距推力表面135相同距离的位置，推力表面135是轴向方向上的端面。凸部132a在假想线L21(或第一假想线)和假想线L22(或第二假想线)之间的范围内，其中，当沿轴向方向观察垫圈13时，假想线L21连接垫圈13的内周面131的中心点P3和配合面133，假想线L22具有从假想线L21起绕内周面131的中心点P3的逆时针方向的角度θ1。当沿轴向方向观察垫圈13时，凸部132c在假想线L23(或第三假想线)和假想线L24(或第四假想线)之间的范围内，其中，假想线L23连接垫圈13的内周面131的中心点P3和配合面134，假想线L24具有从假想线L23起绕内周面131的中心点P3的逆时针方向的角度θ2。当沿轴向方向观察垫圈13时，凸部132b包括垫圈13的内周面和外周面的在圆周方向上的中点的位置。油槽136a和油槽136b设置在接受垫圈13中的推力载荷的推力表面135中。油槽136a和油槽136b用作用于保持润滑油并接收从半轴承11供应的润滑油的供油路径。因为凸部132a、凸部132b以及凸部132c在圆周方向上具有相同的宽度，并且在轴向方向上具有相同的宽度，所以在以下描述中，除非需要将这些凸部彼此区分开，否则使用术语“凸部132”。
接下来，将描述将垫圈12和垫圈13附接至半轴承11的方法。首先，沿径向方向向半轴承11的外周面的在圆周方向上的端部施加力，并且如图8中的虚线所示，半轴承11朝内周面弯曲。接下来，如图9中所示，垫圈12移动至弯曲状态下的半轴承11的外周面侧，并且凸部122b插入到凹部112b中。此外，凸部122a与凹部112a的位置对准，并且凸部122c与凹部112c的位置对准。与垫圈12类似，垫圈13移动至弯曲状态下的半轴承11的外周面侧，并且凸部132b插入到凹部114b中。此外，凸部132a与凹部114a的位置对准，并且凸部132c与凹部114c的位置对准。
接下来，去除施加至半轴承11的周向端部的力，并且半轴承11恢复到弯曲之前的状态。当半轴承11恢复到弯曲之前的状态时，如图10中所示，凸部122a不从凹部112a向半轴承11的内周面侧突出，而是装配在凹部112a中，并且凸部122b也在不从凹部112b向半轴承11的内周面侧突出的情况下装配在凹部112b中。凸部122c也在不从凹部112c向半轴承11的内周面侧突出的情况下装配在凹部112c内。当垫圈13恢复到半轴承11弯曲之前的状态时，凸部132a不从凹部114a向半轴承11的内周面侧突出，而是装配在凹部114a中，并且凸部132b也在不从凹部114b向半轴承11的内周面侧突出的情况下装配在凹部114b中。凸部132c也在不从凹部114c向半轴承11的内周面侧突出的情况下装配在凹部114c内。
根据本实施方式的滑动轴承10，因为不进行敛缝，所以不存在敛缝痕迹，凸部122容纳在凹部112中，并且凸部132容纳凹部114中，当轴向力作用在滑动轴承10上时，凸部122与凹部112接合，并且凸部132与凹部114接合，从而垫圈12和垫圈13不会从半轴承11脱落。此外，即使在凸部122a、122b和122c中的任一者的延伸方向上的力作用在垫圈12上，任何其他凸部也与凹部接合，因此垫圈12不会从半轴承11脱落，因为即使在凸部132a、132b和132c中的任一者的延伸方向上的力作用在垫圈13上，任何其他凸部也与凹部接合，因此垫圈13不会从半轴承11脱落。此外，根据本实施方式的滑动轴承10，与通过敛缝将垫圈组装至半轴承的情况相比，在将垫圈12和垫圈13附接至半轴承11时不存在敛缝部分，结果是工作过程更有效，并且便于附接。
[变型例]
本发明不限于前述实施方式中的描述，并且可以通过各种其他变型例来实施。例如，前述实施方式中描述的发明可以按照以下所述变型并实施。可以适当地组合上述实施方式和以下变型例中的任何项。
在上述实施方式中，凹部112和凹部114从半轴承11的外周面侧贯通至内周面侧。但是，也可以采用使凹部112和凹部114不贯通至内周面侧的构造。
在本发明中，凸部122a和122c以及凸部122b可以从垫圈12的内周面起在径向方向上具有不同的高度。例如，可以采用使得凸部122a和凸部122c从垫圈12的内周面起在径向方向上的高度低于凸部122b的从垫圈12的内周面起在径向方向上的高度的构造。根据该构造，当将垫圈12附接至半轴承11时，能够减小半轴承11的挠曲量。凸部132a和132c以及凸部132b可以在从垫圈13的内周面起在径向方向上具有不同的高度。
半轴承11中的凹部的形状和数量以及垫圈12和垫圈13中的凸部的形状和数量不限于实施方式中描述的那些，并且可以具有其他形状和数量。另外，凹部和凸部的位置不限于实施方式中所示的位置，并且可以具有其他位置。
垫圈12和垫圈13可以具有位于外周面上的止动突起以防止相对于气缸体B旋转。油槽126的形状和数量以及油槽136的形状和数量不限于实施方式中描述的那些，并且可以具有其他形状和数量。
在上述实施方式中，垫圈12和垫圈13附接至半轴承11，但是可以仅垫圈12和垫圈13中的一者附接至半轴承11。
在上述实施方式中，两个相同的滑动轴承10用于支撑配合轴，但是本文中使用的两个滑动轴承10可以具有不同的形状，例如，它们可以具有内周面。例如，可以在滑动轴承10的上侧和下侧之一的滑动面上设置油槽或油孔。滑动轴承10的应用不限于支撑曲轴S。
在上述实施方式中，当沿径向方向观察垫圈12时，凸部122的形状为矩形，但是凸部122可以具有诸如多边形、圆形或椭圆形之类的另一种形状，只要凸部122与凹部112接合即可。当沿径向方向观察垫圈13时，凸部132的形状也为矩形，但是凸部132可以具有诸如多边形、圆形或者椭圆形之类的另一种形状，只要凸部132与凹部114接合即可。
在上述实施方式中，凹部112构造成不向端面111敞开。但是，可以设置从端面111向凹部112延伸的槽，该槽的宽度比凸部122在圆周方向上的宽度w22窄；借助该槽，凹部112可以构造成向端面111敞开。此外，尽管凹部112构造成不向端面111敞开，但是可以设置从端面113向凹部114延伸的槽，该槽的宽度比凸部132在圆周方向上的宽度w22窄，并且凹部114可以构造成借助该槽向端面113敞开。
在本发明中，如图11所示的垫圈12A那样，垫圈可以构造成在圆周方向上的端部的内周面121侧具有缺口127。与配合面123相邻的缺口127是根据本发明的第一缺口的实施例，与配合面124相邻的缺口127是根据本发明的第二缺口的实施例。另外，如垫圈12A中那样，在垫圈具有缺口127的构造中，从沿水平方向从缺口127的在内周面121侧的端部绘制的假想线到假想线L1的距离d2与从沿水平方向从缺口127的在内周面侧的端部绘制的假想线到沿水平方向从凸部122a(凸部122c)在缺口127侧的端部绘制的假想线的距离d1之间的关系可以是d2＞d1。垫圈13可以具有与图11中所示的垫圈12A相同的构造。
在本发明中，垫圈12可以不具有凸部122b，并且垫圈13可以不具有凸部132b。另外，在垫圈12不具有凸部122b并且垫圈13不具有凸部132b的构造中，半轴承11可以具有不设置凹部112b和凹部114b的构造。

Claims (4)

1.一种滑动轴承，该滑动轴承包括：
半轴承，其具有由壳体支撑的外周面和包含滑动面的内周面，所述滑动面能关于配合轴滑动；
垫圈，其附接至所述外周面，其中
所述垫圈在面对所述外周面的表面上具有第一凸部和第二凸部，
所述半轴承具有第一凹部和第二凹部，所述第一凸部从外周面侧插入到所述第一凹部中，所述第二凸部从外周面侧插入到所述第二凹部中，
当所述配合轴的轴向方向上的力作用在所述垫圈上时，所述第一凸部与所述第一凹部接合，并且所述第二凸部与所述第二凹部接合，
所述第一凸部和所述第二凸部没有敛缝痕迹，并且
所述第一凹部和所述第二凹部周围不存在敛缝痕迹。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承，其中，
所述第一凸部位于第一假想线与第二假想线之间，所述第一假想线连接所述垫圈的内周面的中心与所述垫圈的所述内周面的在圆周方向上的第一端，所述第二假想线从所述中心沿所述垫圈的所述内周面的所述方向与所述第一假想线成30度角延伸，并且
所述第二凸部位于第三假想线与第四假想线之间，所述第三假想线连接所述垫圈的所述内周面的所述中心与所述垫圈的所述内周面的在所述圆周方向上的第二端，所述第四假想线从所述中心沿所述内周面的所述方向与所述第三假想线成30度角延伸。
3.根据权利要求2所述的滑动轴承，其中，
所述垫圈在所述第一端的内周面侧具有第一缺口，并且在所述第二端的内周面侧具有第二缺口，
从所述第一假想线到所述第一缺口的在内周面侧的端部的距离比从所述第一缺口的在内周面侧的端部到所述第一凸部的距离长，并且
从所述第二假想线到所述第二缺口的在内周面侧的端部的距离比从所述第二缺口的在内周面侧的端部到所述第二凸部的距离长。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的滑动轴承，其中，
所述第一凹部和所述第二凹部构造成不向轴向端敞开。
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