軸承殼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及滑動軸承的軸承殼，并且特別涉及發動機曲軸軸承的軸承殼。
【背景技術】
[0002]在典型的內燃機中，成對的中空半圓柱形軸承襯殼(也被稱為“半軸承”)用于允許曲軸在連桿軸承組件和主軸承組件上旋轉。
[0003]連桿軸承組件提供在連桿的“大端”，連桿軸承組件在該“大端”連接至曲軸銷上。連桿軸承組件中最靠近活塞的軸承殼被稱為“負荷”軸承殼，因為該軸承殼承受著比與之互補的“未負荷”軸承殼更高的峰值負荷，由于經受著燒制相應的活塞導致的燃燒負荷。主軸承組件提供在發動機組和發動機蓋形成殼體以支撐主(軸向)曲軸軸頸的地方。與連桿組件相反，在主軸承組件中，離活塞最遠的軸承殼被稱為“負荷”軸承殼并且承受著比與之互補的“未負荷”軸承殼更高的峰值負荷，也是由于經受著燒制相應的活塞缸導致的燃燒負荷。
[0004]軸承殼的軸承面通常為層狀結構，其中使用牢固的基底材料，涂有一層或多層有優選的摩擦學性能的涂層以提供面對合作的可動部件(即曲軸軸頸)的軸承面。已知的軸承殼包括:基底，襯有內襯層，并且可選擇有覆蓋層。牢固的基底材料可為厚度約為Imm或更厚的鋼鐵。內襯層提供在基底上，例如銅基材料(比如銅錫青銅)或鋁基材料(比如鋁或鋁錫合金)，內襯層附著在基底上。內襯層的厚度通常約在0.05至0.5mm或0.1至0.5mm的范圍內(比如300μηι的銅基合金，除不可避免的雜質以外，該銅基合金由8%wt的錫，l%wt的鎳和余量的銅組成)。軸承面可選擇涂有涂層(覆蓋層)，為6至20μπι的塑料聚合物基復合層或金屬合金層(比如錫基合金覆蓋層)。例如，W02010066396描述了塑料聚合物基復合層用作覆蓋層，并且W02004007809公開了已知的錫基覆蓋層。
[0005]潤滑油從流過發動機組或發動機蓋的油道分配至主軸承組件，供油通道通過軸承殼上的徑向供油孔將油供應至軸承間隙。通道(被稱為“鉆孔”)流過曲軸，接著將主軸承組件的軸承間隙中的油重新分配至連桿軸承組件的軸承間隙。在正常的運轉中，曲軸軸頸和軸承殼被楔形墊狀的油膜間隔，該油膜在被稱為“流體動力潤滑”的條件下產生于曲軸軸頸和軸承殼之間。
[0006]軸承殼在過高的峰值負荷下運轉可受到損壞，導致機械疲勞，通常稱之為軸承組件的“超負荷”。
[0007]軸承組件的高峰值負荷導致曲軸軸頸和軸承殼之間相應的高的局部峰值油壓和油溫。盡管添加了復雜的石油添加劑，當軸承組件在高溫的運轉條件下工作時，潤滑油的動態粘滯度可大大減少，產生較薄的油膜。因高油溫產生的高峰值負荷和低動態油粘滯度增加了曲軸軸頸和軸承殼之間因為中間的油膜失敗導致的直接物理接觸的發生率，導致在使用中軸承殼增加的磨損率。
[0008]軸承殼的高溫運轉同樣導致軸承殼的熱降解，例如通過加強少數種類至金屬合金晶界的迀移(比如鋁錫內襯層中錫向晶界的迀移)，這會讓層變得稀薄。而且，高溫運轉可導致金屬種類在層之間迀移(比如擴散出覆蓋層和/或內襯層)。而且，高溫運轉導致潤滑油的熱降解，需要更頻繁的更換潤滑油。
[0009]在傳統的曲軸主軸承組件中，油通過未負荷軸承殼上的徑向供油孔提供至曲軸軸頸和軸承殼之間的軸承間隙，該軸承間隙通過發動機中管道的布置接收高壓潤滑油。
[0010]在主軸承組件的情況下，已知要提供沿著未負荷軸承殼的軸承面(凹形的內表面)中間的寬廣的圓周形配油槽，以通過相應的曲軸鉆孔供應油至連桿軸承組件。油槽是用來增加每個曲軸旋轉的時間，在該旋轉期間，油從寬廣的圓周形槽通過主軸頸的孔和通過曲軸內部鉆孔供應至連桿軸承組件。寬廣的圓周形槽要求確保油在高壓時提供至整個曲軸軸承組件。受最大化峰值負荷分配的表面區域推動，帶槽的軸承不被用作下部主軸承殼。有寬廣的圓周形配油槽的未負荷主軸承殼在W02012069191中示出。
[0011]在傳統的曲軸連桿軸承組件中，油通過未負荷軸承殼上的徑向供油孔提供至曲軸軸頸和軸承殼之間的軸承間隙，該軸承間隙通過曲軸鉆孔接收來自主軸承間隙的高壓潤滑油。
[0012]連桿軸承組件可遭受比主軸承組件更高的峰值負荷，并且可特別接近其性能極限運轉。照慣例，為最小化連桿軸承組件的峰值壓力，負荷和未負荷連桿軸承殼都不提供配油槽，以便最大化負荷擴散的表面區域。
【發明內容】
[0013]根據第一個方面，提供一種發動機軸承殼，包括凹形的軸承面，相對的軸向端面和圓周形接合面，和所述軸向端面之間的軸向寬度，和沿著所述軸承面向所述軸向端面延伸的配油槽，并且該配油槽的槽寬為所述軸承殼的軸向寬度的4至9.25%。
[0014]根據第二個方面，提供一種發動機，包括有根據第一個方面所述的發動機軸承殼的軸承組件。
[0015]根據第三個方面，提供一種發動機，包括主軸承組件和連桿軸承組件，每個軸承組件包括設定為承受來自各個活塞的所述燃燒負荷的負荷軸承殼和與之互補的未負荷軸承殼，其中所述連桿軸承組件的負荷軸承殼為根據第一個方面所述的軸承殼。
[0016]根據第四個方面，提供一種發動機，包括主軸承組件和連桿軸承組件，每個軸承組件包括設定為承受來自各個活塞的所述燃燒負荷的負荷軸承殼和與之互補的未負荷軸承殼，其中所述主軸承組件的負荷軸承殼為根據第一個方面所述的軸承殼。
[0017]所述槽的軸向寬度可為所述軸承殼的軸向寬度的4至6%。
[0018]所述圓周形配油槽可完全或部分圍繞所述接合面之間的軸承面延伸。
[0019]所述圓周形配油槽可部分圍繞所述接合面之間的軸承面延伸，并且所述配油槽的端可與所述接合面有間隔。
[0020]所述圓周形配油槽可位于所述軸承殼的所述軸承面軸向中央的三分之一內。
[0021]所述圓周形配油槽可在所述軸向端面之間距離相等。
[0022]所述軸承殼可包括部分曲軸連桿軸承組件。
【附圖說明】
[0023]本發明的實施方式在下文中參照附圖進一步說明，其中:
[0024]圖1A示出連桿軸承殼的透視圖；
[0025]圖1B示出圖1A中的連桿軸承殼的剖視圖；并且
[0026]圖2示出不同寬度的圓周形槽的油流量和油運轉溫度的圖表。
【具體實施方式】
[0027]在描述的實施方式中，相似的特征全部由相似的數字指示。
[0028]圖1A示意性以中空的半圓柱形軸承襯殼，通常稱之為“半軸承”的形式示出軸承殼100 (比如連桿軸承殼)。
[0029]軸承殼100有襯底，包括牢固的鋼鐵基底102和基底凹形的內表面上的基底內襯層104(比如鋁錫合金層)。可選擇的“覆蓋層” 106(比如塑料聚合物基質的塑料聚合物基復合層，整個基質上分布有顆粒)提供在襯底上。覆蓋層106設定為在軸承殼100的使用期間提供工作表面。覆蓋層106為軸承殼100最內部的層，設定為面對軸承組件中合作的可動部件(比如覆蓋層以潤滑油的中間膜接收組裝的軸承中帶軸頸的曲軸，該覆蓋層和帶軸頸的曲軸相互合作)。
[0030]軸承殼100提供有狹窄的配油槽108，該配油槽沿著軸承面116向接合面110圓周形延伸，與軸向端面112平行。配油槽108在中心位于軸向端面112之間(比如，或至少在軸承殼軸向中央的三分之一與端面有間隔)。在使用中，有狹窄的配油槽108的軸承殼100用作發動機的軸承組件中的負荷軸承殼。例如，在連桿軸承組件的情況下，油通過曲軸中的通道(曲軸鉆孔)從主軸承組件供應連桿軸承組件。連桿軸承殼100的配油槽108可選擇提供有油孔(未示出)，該油孔穿過軸承殼徑向延伸，并且油通過該油孔流出至連桿的供油通道(連桿鉆孔)，以在連桿的相反端(“小端”)提供