凸緣式半軸承的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種凸緣式半軸承(330)以及一種包括至少一個凸緣式半軸承(330)的發動機。該凸緣式半軸承包括：具有內周(108)的至少一個大致半環形的推力墊圈(100A，100B)，其具有從該推力墊圈的內周(108)凸出的橫向凸耳(104A，104B)和中間穩定凸耳(106)；以及半筒狀的半軸頸軸承套(220)，其具有凹陷在該半軸頸軸承套的軸向端面(224A，224B)中且分別與推力墊圈的橫向凸耳和穩定凸耳連接的橫向凹槽(226A，226B)和中間穩定凹槽(228)，其中，穩定凸耳(106)具有從推力墊圈的內周(108)大致垂直地凸出的旋轉穩定邊緣(114)，并且穩定凹槽(228)構造為允許穩定凸耳(106)作軸向相對移動。
【專利說明】凸緣式半軸承
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有半筒狀軸頸軸承套和至少一個半環形推力墊圈的凸緣式半軸承，具體地涉及用于內燃機的凸緣式半軸承。
【背景技術】
[0002]半環形推力墊圈(也稱為推力凸緣)和相連的半筒狀軸頸軸承套之間的相對移動程度對于提供軸承組件內磨損的更大均勻性以及保證正確組裝是極為重要的。
[0003]已知的是將軸承套和半軸承的墊圈加工成一體結構。通常，還已知的是牢固地將推力墊圈與軸承套連接。例如，已知的是:在使與凹槽相鄰的軸承套機械變形以將凸耳卡扣在鳩尾連接件內之前，通過將位于推力墊圈的內周上的凸耳插入軸承套的軸向端面中端部敞開的凹槽中來牢固、持久地將推力墊圈與軸承套連接。GB2225392披露了這種凸緣式半軸承。還已知的是利用緊密配合的鳩尾式連接件形成這種牢固連接。
[0004]在使用時，凸緣式半軸承位于例如發動機缸體等殼體內。不利的是:推力墊圈和軸承套之間的剛性連接可能導致在推力墊圈和殼體之間產生非必要間隙。這種間隙可能造成載荷得不到支撐的區域，這種區域可能導致墊圈的彎曲和疲勞。
[0005]此外，推力墊圈和軸承套之間的剛性連接可能導致推力墊圈和殼體之間的接觸面積減小，減小的接觸面積在推力墊圈和殼體之間提供不良的熱傳遞，并且該剛性連接可能造成推力墊圈的過分受熱，從而導致潤滑油的粘度降低。降低的潤滑油粘度造成油膜厚度的減小，從而導致軸承套和推力墊圈的磨損增加。
[0006]此外，在通過軸承套的機械變形實現上述連接的情況下，會導致周圍材料的膨脹。在這種情況下，通常需要執行用于去除從軸承套的筒狀內表面凸出的膨脹材料的連接后機加工階段，這樣提高了成本并且防止了在軸承套的內表面上使用性能增強涂層。
[0007]同樣已知的是:使用從推力墊圈的內周的兩個端部凸出且接近于推力墊圈的內周的兩個端部的鉤接凸耳將推力墊圈與軸承套連接，鉤接凸耳寬松地連接在軸承套的軸向端面中的端部敞開的鉤接凹槽內。在軸承套與推力墊圈對準之前，通過彈性地減小軸承套的曲率半徑來組裝軸承，以便軸承套在被松開時沿徑向擴張回原形并且寬松地保持在推力墊圈上。US4533261披露了這種軸承。
[0008]不利的是:推力墊圈在兩個鉤接凸耳的周向中間位置不與軸承套連接，并且在使用時可能在該區域內經歷一定程度的相對軸向移動，而這會導致磨損增加。此外，鉤接凸耳的特別有利于組裝目的的設計僅僅對推力墊圈在殼體內繞著曲軸的軸線旋轉提供有限的少量阻力，這特別容易造成損壞。另外，此類推力墊圈可能因不正確組裝而損壞，潛在地包括在不正確組裝過程中發生的損壞，這兩種情況可能進一步增加使用過程中的磨損。
【發明內容】
[0009]根據第一方面，提供一種凸緣式半軸承，所述凸緣式半軸承包括:具有內周(內部周邊)的至少一個大致半環形的推力墊圈，其具有從所述推力墊圈的所述內周凸出的橫向凸耳和中間穩定凸耳；以及半筒狀的半軸頸軸承殼，其具有凹陷在所述半軸頸軸承殼的軸向端面中且分別與所述推力墊圈的所述橫向凸耳和所述穩定凸耳連接的橫向凹槽和中間穩定凹槽，其中，所述穩定凸耳具有從所述推力墊圈的所述內周大致垂直地凸出的旋轉穩定邊緣，并且所述穩定凹槽構造為允許所述穩定凸耳作軸向相對移動。
[0010]根據第二方面，提供一種包括至少一個凸緣式半軸承的發動機，所述凸緣式半軸承包括:具有內周的至少一個大致半環形的推力墊圈，其具有從所述推力墊圈的所述內周凸出的橫向凸耳和中間穩定凸耳；以及半筒狀的半軸頸軸承殼，其具有凹陷在所述半軸頸軸承殼的軸向端面中且分別與所述推力墊圈的所述橫向凸耳和所述穩定凸耳連接的橫向凹槽和中間穩定凹槽，其中，所述穩定凸耳具有從所述推力墊圈的所述內周大致垂直地凸出的旋轉穩定邊緣，并且所述穩定凹槽構造為允許所述穩定凸耳作軸向相對移動。
[0011]所述橫向凸耳可以是橫向鉤接凸耳，所述橫向凹槽可以是橫向鉤接凹槽，它們構造為通過鉤接在一起而互相連接。
[0012]所述橫向鉤接凸耳各自可以具有彼此相對的鎖扣邊緣，所述鎖扣邊緣朝向所述推力墊圈的所述內周的兩個端部之間的開口聚攏。
[0013]所述橫向鉤接凹槽各自可以具有遠離推力軸承的周向端部的側緣，所述周向端部構造為在所述推力墊圈的所述內周附近具有較小的周向間隔。
[0014]所述穩定凹槽可以具有與所述半軸頸軸承殼的所述軸向端面垂直地延伸的側緣。
[0015]所述穩定凹槽可以是大致矩形的凹槽。
[0016]所述穩定凹槽的軸向長度可以比所述穩定凸耳的軸向厚度大。
[0017]所述穩定凸耳可以沿著所述推力墊圈的所述內周位于所述推力墊圈的兩個端部之間的中間位置。
[0018]所述穩定凸耳可以沿著所述推力墊圈的所述內周位于與所述推力墊圈的兩個端部不對稱的位置。
[0019]多個中間穩定凸耳可以沿周向設置在所述橫向凸耳之間并從所述推力墊圈的所述內周凸出，并且相應的多個中間穩定凹槽可以設置在所述半軸頸軸承殼的所述軸向端面中。
[0020]所述多個中間穩定凸耳和所述多個中間穩定凹槽中的一個或多個的中心可以與所述推力墊圈的頂部隔開不大于45°的角度，優選隔開不大于30°的角度，更優選隔開不大于20°的角度，最優選隔開不大于10°的角度。一個或多個穩定凸耳和相應的穩定凹槽分別與設置在推力墊圈的兩個端部(即大致徑向接合面)附近的橫向凸耳和設置在軸承套的接合面附近的橫向凹槽隔開。相應地，通過設置一個或多個穩定凸耳和相應的穩定凹槽而允許推力墊圈的頂部相對于軸承套作軸向移動但限制該軸向移動。
[0021]所述多個中間穩定凸耳和所述多個中間穩定凹槽可以沿著所述推力墊圈的所述內周設置在與所述推力墊圈的兩個端部不對稱的位置。
[0022]所述凸緣式半軸承可以包括與所述半軸頸軸承殼的兩個相反軸向端部連接的兩個推力墊圈。
[0023]所述推力墊圈可以具有主體部分，并且所述穩定凸耳從與所述主體部分齊平的共同平面中凸出。
[0024]所述穩定凸耳可以沿其長度方向偏離所述主體部分所在的平面。[0025]所述穩定凸耳可以具有末端部，所述末端部與所述主體部所在的平面平行并且從所述主體部所在的平面垂直地偏置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]在下文中，參照附圖進一步描述本發明的實施例，其中:
[0027]圖1A至IF示出大致半環形的推力墊圈；
[0028]圖2A至2E示出半筒狀的半軸頸軸承套；
[0029]圖3A至3C示出凸緣式半軸承；
[0030]圖4A至4C示出推力墊圈的可選穩定凸耳；以及
[0031]圖5示出另一個大致半環形的推力墊圈。
【具體實施方式】
[0032]本文通篇以相同的附圖標記表示相同的部件。
[0033]圖1A至1F、圖2A至2E和圖3A至3C示出了根據實施例的凸緣式半軸承及其組成部件。
[0034]圖1A示出了具有大致半環形的主體部分102的大致半環形的推力墊圈100的軸向視圖，主體部分102具有從內周(內部周邊)108凸出的鉤接凸耳104A和104B及穩定凸耳106。如同與圖1A中的圓圈D對應的圖1B的放大視圖進一步所示，鉤接凸耳104A和104B具有基本上面向推力墊圈100的兩個相反端部112的鎖扣邊緣110。圖1C示出了在鉤接凸耳104A處剖分推力墊圈100而得到的軸向橫截面視圖，示出了在第一實施例中凸耳薄于推力墊圈的主體部分102以便凸耳與軸承套中的鉤接凹槽鉤接。
[0035]圖1D示出了與圖1A中的圓圈E對應的穩定凸耳106的放大視圖。穩定凸耳106具有從推力墊圈100的內周108大致垂直地凸出的旋轉穩定邊緣114。
[0036]穩定凸耳106具有2.0mm?10.0mm (例如3.67mm?6.22mm)的周向寬度(其周向寬度繞著推力墊圈100的內周IO8)和0.5mm?5.0mm(例如2.36mm?3.43mm)的厚度(其厚度與曲軸的軸線平行)(主體部分102也可以具有0.5mm?5.0mm的相應厚度)，并且穩定凸耳106的從推力墊圈100的內周起的徑向伸出量是1.0mm?5.0mm(例如1.8mm?
3.1mm)。穩定凸耳106薄于推力墊圈100的主體部分102。然而，穩定凸耳可以選擇性地與主體部分厚度相同。在所示實施例中，穩定凸耳106從推力墊圈100的中心(即從兩個端部112之間內周108的中點)不對稱地偏置0.7mm。
[0037]圖1F示出了沿著圖1A中以線A-A表示的平面截取的推力墊圈100的剖視圖。在利用沿軸向設置的切割機對凸耳104A、104B和106的厚度輪廓機加工的情況下，可以通過沖壓、機加工或切割等工藝由片狀材料制造推力墊圈100。
[0038]圖2A示出了從凹形內表面222 —側看到的半筒狀的半軸頸軸承套220的視圖，而圖2B示出了該軸承套的軸向側視圖。軸承套220具有兩個軸向端面224A和224B，軸向端面224A和224B各自具有穩定凹槽228及接近于接合面227的橫向鉤接凹槽226A和226B。軸承套220另外沿著凹形內表面222設置有周向凹槽232，還設置有貫通軸承套的厚度的供油孔234。圖2C示出了軸承套220的中央部分的放大視圖，更清楚地示出了凹槽228的矩形形狀，凹槽228具有沿軸向與軸向端面224A和224B垂直地延伸的平行側緣230。[0039]穩定凹槽228的尺寸與穩定凸耳106的尺寸和推力墊圈的主體部分102的厚度對應。穩定凹槽228的周向寬度(即繞著軸向端面224A和224B的寬度)比穩定凸耳106的周向寬度寬約Imm的總間隙。穩定凹槽228的軸向深度優選大于或等于穩定凸耳106的軸向厚度，并且可以大致等于推力墊圈100的主體部分102的厚度。穩定凹槽228從軸承套220的軸向端部的中點偏置而與穩定凸耳106在推力墊圈100上的偏置對應。側緣230中的一個設置在軸承套220的軸向端部的中點。
[0040]圖2D和2E示出了鉤接凹槽226B和鉤接側緣234的放大視圖，鉤接側緣234形成與軸向端面224A不垂直的角度，以便當鉤接凸耳104A和104B連接在凹槽內時防止凸耳沿軸向退出凹槽。
[0041]應當理解，并非所有的半軸承都可以設置有周向凹槽232和/或供油孔234。特別地，當兩個半軸承一起使用時，其中的一個可以具有這種凹槽和供油孔而另一個可以不具有凹槽和供油孔。此外，兩個半軸承可以均屬于本文所描述的類型，或者其中一個可以是這種半軸承而另一個可以是已知設計的半軸承。
[0042]圖3A、3B和3C示出了包括半筒狀的半軸頸軸承套220及一對半環形的推力墊圈100A和100B并且具有接納在穩定凹槽228中的穩定凸耳106的組裝好的凸緣式半軸承330的視圖，推力墊圈100A和100B及軸承套220通過鉤接在鉤接凹槽226A和226B內的鉤接凸耳104A和104B連接在一起。
[0043]通過使軸承套220彈性彎曲至具有較小的曲率半徑、將軸承套220與推力墊圈100A和100B對準然后松開軸承套220來組裝半軸承330，以便軸承套220沿徑向擴張而使凸耳104A、104B和106接合在凹槽226A、226B和228中。相應地，推力墊圈100A和100B以鉤接方式接合在軸承套220上。特別地，鎖扣邊緣110朝向推力墊圈100的兩個端部之間的開口聚攏，這樣防止了接合的凸耳104A和104B與軸承的軸線垂直地退出凹槽226A和226B。通過聚攏而形成的角度可以是40°?50°。
[0044]盡管允許少量的相對軸向游動，然而穩定凸耳106凸出到穩定凹槽228中使得推力墊圈100與軸承套220互鎖。這樣防止了推力墊圈100的頂部和軸承套220之間的大量相對軸向移動。此外，盡管同樣允許少量的相對旋轉游動，然而穩定凸耳106的旋轉穩定邊緣114在凹槽228的平行側緣230之間接合在凹槽228內防止了推力墊圈100和軸承套220相對于半軸承330的軸線作大量相對旋轉運動。防止繞著半軸承330的軸線的大量相對旋轉減少了由鉤接凸耳104A和104B經受的載荷和磨損。
[0045]圖4A、4B和4C示出了可選的穩定凸耳406’、406”和406”’。與圖1E中的凸耳106對比，圖4A中的凸耳406’未經變薄處理而與推力墊圈的主體402厚度相等。在這種推力墊圈的形成過程中，可以使用凸輪式切割機對鉤接凸耳104A和104B機加工而不用對穩定凸耳406’機加工。這種凸耳406’對推力墊圈和軸承套的相對軸向移動均提供更大的阻力，因此也更緊固，從而更好地防止相對旋轉運動。
[0046]作為選擇，為了避免在對鉤接凸耳104A和104B機加工時使用凸輪式切割機的需要，穩定凸耳406”和406”’可以從與推力墊圈的主體402齊平的平面中彎曲而偏離主體402所在的平面。在圖4B中，凸耳406”偏離主體402所在的平面；而在圖4C中，凸耳406”’具有與主體402平行但從主體402所在的平面偏置的末端部450。鑒于這種穩定凸耳，軸承套可以設置有軸向長度更大的穩定凹槽。[0047]有利的是:設置穩定凸耳和與穩定凸耳配合的穩定凹槽在防止推力墊圈和軸承套的大量相對旋轉運動的同時允許少量的相對旋轉游動。此外，有利的是:穩定凸耳和與穩定凸耳配合的穩定凹槽允許推力墊圈和軸承套在半軸承的頂部作程度受限的相對軸向移動，其相對軸向移動量大于通過機械變形或鳩尾連接件而牢固地連接的相應部件的相對軸向移動量但小于在缺少凸耳和凹槽的情況下該位置處的相應相對軸向移動量。特別地，穩定凸耳和與穩定凸耳配合的穩定凹槽在限制推力墊圈的頂部朝向軸承套的軸向移動的同時允許推力墊圈的頂部遠離軸承套的軸向移動。
[0048]圖1A示出了穩定凸耳106，穩定凸耳106比推力墊圈100的一個端部112A更接近于另一個端部112B,即穩定凸耳的中心偏向推力墊圈的頂部(與中心線107對應)的一偵U。有利的是:在推力墊圈上設置偏離中心的穩定凸耳以便使推力墊圈相對于穩定凸耳所在的位置不鏡面對稱可以防止推力墊圈不正確地連接在軸承套上。然而，作為選擇，穩定凸耳也可以設置在推力墊圈的內周的中心位置。
[0049]在另一個實施例中，推力墊圈可以沿著內周在鉤接凸耳之間設置有多于一個的穩定凸耳，并且軸承套可以在軸向端面中設置有相應數目的穩定凹槽。圖5示出了設置有兩個穩定凸耳506A和506B的這種推力墊圈500。兩個穩定凸耳506A和506B的中心各自與推力墊圈的頂部(即中心線507)隔開不大于45°的角度Θ (優選隔開不大于30°的角度，更優選隔開不大于20°的角度，最優選隔開不大于10°的角度)。多個穩定凸耳可以相對于推力墊圈的頂部507及端部512A和512B不對稱地布置。
[0050]在本文中提供的附圖是示意性的而不是按比例繪制的。 [0051]在本發明的說明書和權利要求書中，用語“包括”及其變體意味著“包括但不限于”，并且這些用語的用意不在于排除其他組分、加項、部件、整體或步驟。在本發明的說明書和權利要求書中，如果上下文未給出相反的要求，則單數形式也包括復數對象。特別地，在使用不定冠詞的情況下，如果上下文未給出相反的要求，則應當理解為所描述的對象包括單數和復數。
[0052]除非彼此不相容，否則應當理解結合本發明的特定方面、實施例或實例所描述的特征、整體、特性、化合物、化學組分或化學基團也適用于本文中所描述的任何其他方面、實施例或實例。在本發明(包括任何權利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征和/或所公開的任何方法或過程的所有步驟可以組合成任何組合形式，此類特征和/或步驟中的至少一些互相排斥的組合形式除外。本發明不局限于任何前述實施例的細節。本發明可擴展至在本發明(包括任何權利要求、摘要和附圖)中公開的特征的任何新穎形式或任何新穎組合形式或者可擴展至所公開的任何方法或過程的步驟的任何新穎形式或任何新穎組合形式。
[0053]讀者的注意力應當集中在向公眾開放以供審視本發明的與本申請同時提交或者先于本申請提交的與本申請有關的所有文本或文檔，所有此類文本或文檔的內容通過引用并入本文。
【權利要求】
1.一種凸緣式半軸承，包括: 具有內周的至少一個大致半環形的推力墊圈，其具有從所述推力墊圈的所述內周凸出的橫向凸耳和中間穩定凸耳；以及 半筒狀的半軸頸軸承套，其具有凹陷在所述半軸頸軸承套的軸向端面中且分別與所述推力墊圈的所述橫向凸耳和所述穩定凸耳連接的橫向凹槽和中間穩定凹槽， 其中，所述穩定凸耳具有從所述推力墊圈的所述內周大致垂直地凸出的旋轉穩定邊緣，并且所述穩定凹槽構造為允許所述穩定凸耳作軸向相對移動。
2.根據權利要求1所述的凸緣式半軸承，其中， 所述橫向凸耳是橫向鉤接凸耳，所述橫向凹槽是橫向鉤接凹槽，它們構造為通過鉤接在一起而互相連接。
3.根據權利要求2所述的凸緣式半軸承，其中， 所述橫向鉤接凸耳各自具有彼此相對的鎖扣邊緣，所述鎖扣邊緣朝向所述推力墊圈的所述內周的兩個端部之間的開口聚攏。
4.根據權利要求2或3所述的凸緣式半軸承，其中， 所述橫向鉤接凹槽各自具有遠離推力軸承的周向端部的側緣，所述周向端部構造為在所述推力墊圈的所述內周附近具有較小的周向間隔。
5.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凹槽具有與所述半軸頸軸承套的所述軸向端面垂直地延伸的側緣。
6.根據權利要求5所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凹槽是大致矩形的凹槽。
7.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凹槽的軸向長度比所述穩定凸耳的軸向厚度大。
8.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凸耳沿著所述推力墊圈的所述內周位于所述推力墊圈的兩個端部之間的中間位置。
9.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凸耳沿著所述推力墊圈的所述內周位于與所述推力墊圈的兩個端部不對稱的位置。
10.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 多個中間穩定凸耳沿周向設置在所述橫向凸耳之間并從所述推力墊圈的所述內周凸出，并且相應的多個中間穩定凹槽設置在所述半軸頸軸承套的所述軸向端面中。
11.根據權利要求10所述的凸緣式半軸承，其中， 所述多個中間穩定凸耳和相應的多個中間穩定凹槽中的一個或多個的中心與所述推力墊圈的頂部隔開不大于45°的角度。
12.根據權利要求10或11所述的凸緣式半軸承，其中， 所述多個中間穩定凸耳和所述多個中間穩定凹槽沿著所述推力墊圈的所述內周設置在與所述推力墊圈的兩個端部不對稱的位置。
13.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述凸緣式半軸承包括與所述半軸頸軸承套的兩個相反軸向端部連接的兩個推力墊圈。
14.根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承，其中， 所述推力墊圈具有主體部分，并且所述穩定凸耳從與所述主體部分齊平的共同平面中凸出。
15.根據權利要求14所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凸耳沿其長度方向偏離所述主體部分所在的平面。
16.根據權利要求14所述的凸緣式半軸承，其中， 所述穩定凸耳具有末端部，所述末端部與所述主體部所在的平面平行并且從所述主體部所在的平面垂直地偏置。
17.一種發動機，包括根據前述權利要求中任一項所述的凸緣式半軸承。
18.—種凸緣式半軸承，其如在下文中參考說明書和任何一幅附圖所述。
19.一種發動機， 包括如在下文中參考說明書和任何一幅附圖所述的凸緣式半軸承。
【文檔編號】F16C17/10GK104024666SQ201280064536
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年11月7日 優先權日:2011年11月7日
【發明者】阿南特·帕特爾, 哈·德蘭, 內森·費希爾, 菲利普·詹姆斯, 布雷多·萊普雷恩德, 馬庫斯·保羅 申請人:馬勒國際公司