CN116972061A - 止推垫圈 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的止推垫圈(1)，所述止推垫圈设置有金属基部，所述金属基部包括与发动机本体相关联的接触表面(2)和滑动表面(3)，所述滑动表面(3)具有合并有至少一个斜坡部(4)、至少一个平坦水平部(5)以及至少一个油通道(6)的表面轮廓，所述斜坡部(4)与所述平坦水平部(5)通过渐近曲线连接，所述斜坡部(4)渐进地朝向所述平坦水平部(5)趋近，消除了弯曲点和顶点，引起一致的流体动力学支撑，抵消了过渡效果，这导致了止推垫圈(1)具有高耐磨性和出色的性能。

Description

止推垫圈
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的止推垫圈，所述内燃机设置有包括至少一个滑动表面的金属基部，所述滑动表面具有一致的表面轮廓，而没有任何弯曲点或高点。本发明是申请号为201680013917.2、申请日为2016年3月3日、发明名称为“止推垫圈”的中国申请的分案申请。
背景技术
内燃机为大多数汽车使用的能量转换机构，并且基本上包括两个主要部分-发动机本体以及一个或更多的气缸盖。燃烧室位于气缸盖下方，并且气缸和曲柄轴组件位于发动机本体中。
曲柄轴在内燃机的功能中为基本部件，并且负责将由空气/燃料混合物的燃烧产生的能量转换为扭矩。通过支撑轴承安装在发动机本体中的曲柄轴通常为铸碳钢的，并且具有联接至曲柄销的连杆，并且连杆的几何结构联想到并排放置的多个曲柄。
在有助于将曲柄轴安装在发动机本体中的部件中的是衬套和止推垫圈，所述止推垫圈负责承受由传动装置或变速系统产生的负荷。
止推垫圈通常位于一个或更多轴承位置中，并且基本上包括定位在轴承顶部和底部的两个半月形或半垫圈。这些垫圈以抵消可能的作用在曲柄轴上的轴向力的方式起作用，使得当其暴露至轴向负荷时产生的力不直接作用在发动机本体上，因为止推垫圈提供了用于负荷的支撑表面，防止发动机本体上的磨损。
如可以在图1中看出的，止推垫圈设置有基本上半圆形的金属基部，并且具有两个表面。接触表面与发动机本体关联，并且在垫圈与发动机本体之间不存在相对运动，同时滑动表面与曲柄轴保持接触，引起垫圈与曲柄轴之间的相对运动。依据所施加的负荷，相对运动将高负荷置于滑动表面与曲柄轴之间的接触上，所述滑动表面负责支撑产生的轴向负荷。除以之外，止推垫圈还具有与轴和用于油的通道关联的内径。
油通道对于止推垫圈的合适的功能是基本的，并且确保表面被润滑，防止轴承上的加速的/过度的磨损。这些通道填充有油，使得油通过由旋转运动产生的推力分布整个表面。
四冲程发动机和柴油发动机两者均承受轴向负荷。而且，这些负荷主要在设置有自动或自动化的变速齿轮的发动机中甚至更大。这些齿轮有助于减少汽车中的油耗，但它们增加了施加的负荷，其结果是当前使用的止推垫圈不能受力并且变为磨损的或者遭受其他缺陷。
针对垫圈为了支撑而产生的负荷，油膜必须形成在垫圈的滑动表面与曲柄轴之间。该油膜需要保持厚度，并且其通过已知为流体动力学支撑的现象产生。该流体动力学支撑依靠两个因素-表面的形状与速度。
当不存在金属与金属接触时(即当表面之间存在距离时，该距离为油膜的厚度)据说垫圈为被流体动力学地支撑。对于产生油膜的厚度的流体动力学支撑需要比表面粗糙度大三倍。
为了实现足够的流体运动学支撑，需要保证能够用于该条件的指定的转速和最好的表面。随着转速相对于车辆的速度变化，表面能够以实现支撑高轴向负荷和力的足够支撑的方式进行改变。
在现有技术的情况下，存在基本上包括至少一个斜坡部、至少一个平坦水平部和至少一个通道的平垫圈、凸垫圈以及坡垫垫圈(ramp-and-pad washer)。
如名称所显示的，具有平坦滑动表面的垫圈在滑动表面上不具有任何几何结构，并且只包括油通道。这些垫圈具有低耐磨性并且只适于具有低负荷的发动机。
凸垫圈通过冲压加工生产，并且包括曲线的滑动表面。它们虽然便宜，但它们由于滑动表面的几何结构的大变化并且由于缺少平坦部而具有低耐磨性。应当注意的是，为了保持流体动力学的支撑，平坦部是必要的。
而且坡垫垫圈(ramp-and-pad washer)通过机加工制造，并且包括至少一个具有恒定的倾斜度的斜坡、至少一个水平平坦表面以及至少一个油通道。因为机加工保证了垫圈在尺寸方面是稳定的，所以这些垫圈确保了高水平的流体动力学支撑，并且平坦水平部确保了高水平的流体动力学支撑，改进了垫圈的性能。
虽然坡垫垫圈具有更大的耐磨性和更好的性能，但斜坡部与水平部之间的连接表现出几何结构的突然改变。从数学的角度讲，该连接的点引起弯曲点或者中断油在滑动表面上的分布的顶点，减少了在该点的流体动力学支撑。该弯曲点或顶点导致了压力情况的改变，引起不稳定性。
减少该缺点的一种方式为将使斜坡部连接至平坦水平部的所述顶点通过小半径磨圆。该构造导致了垫圈的较少的不稳定性，但不确保出色的性能。
考虑到以上内容，尚不存在发展的任何止推垫圈，其具有如下的表面：保证不被任何过渡效果影响的一致的流体动力学支撑、给予垫圈高耐磨性以及因此的出色性能。
发明内容
发明目的
本发明的目的为提供一种止推垫圈，垫圈包括设置有一个滑动表面的基部，滑动表面包括至少一个斜坡部、至少一个平坦水平部、至少一个油通道以及没有弯曲点或顶点的斜坡部和水平部之间的连接处。
本发明的其他目的为提供一种止推垫圈，其确保一致的流体动力学支撑而没有表面之间的任何过渡。
本发明的进一步的目的为提供一种止推垫圈，其具有高耐磨性，以及作为结果的出色性能，特别是在具有高负荷的发动机中。
本发明的又一个目的为提供一种止推垫圈，其在滑动表面上具有尺寸稳定的表面，以及比滑动表面的表面粗糙度大三倍的油膜厚度。本发明的目的由用于内燃机的止推垫圈完成，所述止推垫圈设置有金属基部，所述金属基部包括滑动表面和与发动机本体相关联的接触表面，所述滑动表面包括合并了至少一个斜坡部、至少一个平坦水平部以及至少一个油通道的表面轮廓，所述斜坡部和所述平坦水平部经由至少一个渐近曲线连接，所述斜坡部朝向所述平坦水平部渐进地趋近。
本发明的目的也通过包括至少一个上述的止推垫圈的内燃机来完成。
附图说明
以下将基于在附图中示出的实施例更具体地描述本发明。附图示出了：
图1-止推垫圈连同其全部组成部件的透视图；
图2-根据本发明的止推垫圈的正视图；
图3-图2中的截面B-B的细节图；
图4-由根据现有技术的情况以及根据本发明的止推垫圈产生的流体动力学压力的比较图；
图5-由根据现有技术的情况以及根据本发明的止推垫圈产生的流体动力学压力的比较图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于内燃机的止推垫圈1，所述止推垫圈设置有包括至少一个滑动表面3的金属基部，所述至少一个滑动表面具有一致的表面轮廓，而没有弯曲点或顶点。
如已经在现有技术的情况中提到的，止推垫圈1为帮助在内燃机的本体中安装曲柄轴的部件，并且负责承受由齿轮或变速齿轮系统产生的轴向负荷。
如可以在图1中看出的，止推垫圈1设置有基本上半圆形的金属基部，并且包括两个表面。接触表面2与发动机本体相关联，并且在垫圈1与本体之间不存在相对移动，同时滑动表面3保持与曲柄轴接触，在垫圈1与曲柄轴之间产生相对移动。根据所施加的负荷，相对移动将高负荷置于滑动表面3与曲柄轴之间的接触处，同时滑动表面3负责支撑所产生的轴向负荷。除此之外，止推垫圈1还包括与轴承相关的直径以及至少一个油通道6。
对于垫圈1，为了支撑所产生的负荷，需要在垫圈1的滑动表面3与曲柄轴之间形成油膜。该油膜需要保持厚度并且通过已知为流体动力学支撑的现象产生。该流体动力学支撑取决于两个因素-表面的形状以及曲柄轴的转速。
据说当垫圈1不存在金属与金属的接触时，即在表面之间存在距离时保持流体动力学支撑，该距离为油膜的厚度。
为了具有足够的流体动力学支撑，需要确保指定的转速，并且还需要保证能够用于该条件的最好的表面。随着转速根据车辆的速度变化，需要更换滑动表面的表面，以便实现支撑高负荷和轴向力的足够的支撑。
在该方案中，本发明提供了图2和图3中的止推垫圈1的优选构造，包括合并有至少一个斜坡部4、至少一个平坦水平部5以及至少一个油通道6的滑动表面的表面轮廓，斜坡部4和平坦水平部5通过渐近曲线连接。
斜坡部4以曲线的倾斜度开始，并且渐进地朝向平坦水平部5趋近。这意味着斜坡部4与平坦水平部5经由平滑协调的一致的曲线连接，消除了可能的连接处的弯曲点或顶点。
如之前在现有技术的情况中说明的，弯曲点或顶点在斜坡部4与平坦水平部5之间的连接处的出现导致油压的状况的改变，引起垫圈1的流体动力学支撑的不稳定性。
因此本发明提供了一种止推垫圈1，其确保更统一的流体动力学支撑，抵消了由弯曲点或顶点产生的过渡效果。
该更加统一的流体动力学支撑意味着在滑动表面3与曲柄轴之间不存在金属与金属的接触，确保了表面之间的距离或者至少三倍于表面粗糙度的油膜厚度。
而且根据本发明的垫圈1较少地被表面的尺寸公差影响。在现有技术的情况中体现的直坡道的角度的公差影响流体动力学支撑和负荷支撑的结果。根据本发明的垫圈1的公差的改变在特性方面具有较少的影响。
观看图4，能够看出：滑动表面3的表面轮廓关于该表面3的保持在该表面上的油压有关的角度位置的影响。此外，该图5示出了根据表面3的角度位置产生的滑动表面3的轮廓。
现有技术1的情况示出了凸垫圈的表面轮廓，而现有技术2的情况示出了设置有直坡道的坡垫垫圈的表面轮廓。
检查图4和图5，将得出结论，由本发明提供的滑动表面3的表面轮廓引起较小的油压，但具有更大的流体动力学支撑和更厚的油膜。
由于以上内容，根据本发明的止推垫圈1提供了最大支撑负荷的增加，增加的耐磨性，以及作为结果的出色的性能。
虽然已经描述了优选的实施例，但应当理解的是，本发明的范围覆盖其他可能的变型，仅由所附的权利要求书的内容限定，包括其中的等同替代方式。

Claims (4)

1.一种用于内燃机的止推垫圈(1)，所述止推垫圈设置有金属基部，所述金属基部包括与发动机本体相关联的接触表面(2)和滑动表面(3)，其特征在于，所述滑动表面(3)包括合并有至少一个斜坡部(4)、至少一个平坦水平部(5)以及至少一个油通道(6)的表面轮廓，所述斜坡部(4)与所述平坦水平部(5)通过渐近曲线连接，所述斜坡部(4)渐进地朝向所述平坦水平部(5)趋近，在所述斜坡部(4)和所述平坦水平部(5)之间的连接处没有弯曲点或顶点。
2.根据权利要求1所述的止推垫圈(1)，其特征在于，所述斜坡部(4)与所平坦水平部(5)通过一个渐近曲线连接。
3.根据权利要求1所述的止推垫圈(1)，其特征在于，斜坡部(4)以渐近曲线的倾斜度开始，并且渐进地朝向平坦水平部(5)趋近。
4.一种内燃机，其特征在于，其包括至少一个如权利要求1-3任一项所限定的止推垫圈(1)。
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