连杆轴承.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010232824.3

申请日:

2010.07.16

公开号:

CN101956756A

公开日:

2011.01.26

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F16C 9/04申请公布日:20110126|||实质审查的生效IPC(主分类):F16C 9/04申请日:20100716|||公开

IPC分类号:

F16C9/04; F16C7/02

主分类号:

F16C9/04

申请人:

美国光洋轴承有限责任公司

发明人:

乔·F·V·波尔曼; 安东尼·P·库珀

地址:

美国俄亥俄州

优先权:

2009.07.16 US 61/226,009

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所 11105

代理人:

吴俊

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内容摘要

本发明公开一种连杆轴承,包括护圈,该护圈具有沿其周向间隔布置的多个腔室、限定出第一法兰的第一端、以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二端。所述轴承还包括承受径向载荷的多个径向轴承元件,所述多个径向轴承元件中的每一个位于多个腔室之一内。多个第一轴向支承元件位于第一法兰上,并承接至少一部份轴向载荷,多个第二轴向支承元件位于第二法兰上,并承接至少一部份轴向载荷。

权利要求书

1: 一种连杆轴承, 所述轴承包括 : 护圈, 限定出护圈轴线, 该护圈包括 : 沿护圈周向间隔布置的多个腔室 ; 在护圈的第一端上的第一轴向法兰 ; 和 在护圈的与第一端相对的第二端上的第二轴向法兰 ; 多个径向滚动元件, 所述多个径向滚动元件中的每一个被保持在所述多个腔室中的一 个腔室内 ; 和 用于吸收在与护圈轴线基本平行的轴向上的力的装置, 所述装置位于第一轴向法兰和 第二轴向法兰上。
2: 如权利要求 1 所述的轴承, 其中, 所述多个径向滚动元件中的每一个限定出与护圈 轴线基本平行的径向滚动元件轴线, 所述径向滚动元件轴线限定出节圆, 并且其中, 用于吸 收轴向力的所述装置从该节圆径向向外地位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上。
3: 如权利要求 1 所述的轴承, 其中, 所述第一轴向法兰和第二轴向法兰包括沿护圈周 向间隔分布的多个第二腔室, 其中, 用于吸收轴向力的所述装置包括多个轴向滚动元件, 所 述多个轴向滚动元件中的每一个位于所述多个第二腔室中的一个腔室内。
4: 如权利要求 3 所述的轴承, 其中, 所述多个轴向滚动元件是多个圆柱滚子、 多个滚珠 和多个滚针中的一种。
5: 如权利要求 3 所述的轴承, 还包括位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上的多个径向 延伸的润滑槽。
6: 如权利要求 1 所述的轴承, 其中, 用于吸收轴向力的所述装置包括与第一轴向法兰 和第二轴向法兰结合的低摩擦材料。
7: 如权利要求 6 所述的轴承, 其中, 与第一和第二轴向法兰结合的低摩擦材料由润滑 材料构成。
8: 如权利要求 6 所述的轴承, 其中, 与第一和第二轴向法兰结合的低摩擦材料包括位 于轴向法兰的孔中的多个衬垫。
9: 如权利要求 6 所述的轴承, 还包括位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上的多个径向 延伸的润滑槽。
10: 如权利要求 1 所述的轴承, 其中, 用于吸收轴向力的装置包括限定在径向延伸的槽 之间的多个平坦表面。
11: 如权利要求 10 所述的轴承, 其中, 第一轴向法兰和第二轴向法兰中的每一个限定 出外推力面和内推力面, 其中, 所述多个径向延伸的润滑槽中的每一个沿外推力面和内推 力面之一径向向外延伸。
12: 一种连杆轴承, 所述轴承包括 : 护圈, 包括 : 沿护圈周向间隔分布的多个腔室 ; 限定出第一法兰的第一端 ; 限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二端 ; 承受径向载荷的多个径向轴承元件, 所述多个径向轴承元件中的每一个位于所述多个 腔室中的一个腔室内 ; 2 位于第一法兰上、 承接至少一部分轴向载荷的多个第一轴向轴承元件 ; 和 位于第二法兰上、 承接至少一部分轴向载荷的多个第二轴向轴承元件。
13: 如权利要求 12 所述的轴承, 其中, 所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴 承元件包括滚动元件。
14: 如权利要求 12 所述的轴承, 其中, 所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴 承元件包括低摩擦材料。
15: 如权利要求 12 所述的轴承, 其中, 所述护圈限定出护圈轴线, 其中, 所述多个径向 轴承元件中的每一个限定出与护圈轴线基本平行的径向滚动元件轴线, 所述径向滚动元件 轴线限定出节圆, 其中, 所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件位于从节圆 径向向外径向的位置。
16: 一种连杆组件, 包括 : 连杆, 包括第一端和第二端, 所述第一端配置为与活塞结合, 所述第二端配置为与曲轴 结合 ; 和 轴承, 与所述第二端结合, 该轴承包括 : 护圈, 包括沿护圈周向间隔分布的多个腔室、 限定出第一法兰的第一护圈端、 以及限定 出与第一法兰相对的第二法兰的第二护圈端 ; 承接径向载荷的多个径向轴承元件, 所述多个径向轴承元件中的每一个位于所述多个 腔室中的一个腔室内 ; 位于第一法兰上、 承接至少一部分轴向载荷的多个第一轴向轴承元件 ; 和 位于第二法兰上、 承接至少一部分轴向载荷的多个第二轴向轴承元件。
17: 如权利要求 16 所述的连杆组件, 其中, 所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴 向轴承元件包括滚动元件。
18: 如权利要求 16 所述的连杆组件, 其中, 所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴 向轴承元件包括低摩擦材料。

说明书


连杆轴承

    【技术领域】
     本发明涉及连杆轴承。 更具体地说, 本发明涉及能够承受径向和轴向载荷的轴承。背景技术
     在往复式发动机中, 活塞在汽缸内往复运动。 活塞通过连杆连接到曲轴, 从而活塞 的运动驱动曲轴。在连杆和曲轴之间布置有轴承, 以吸收由连杆和曲轴之间的相对运动产 生的径向力。轴承的轴向端与曲轴的表面接触。轴承和曲轴的这种接触 ( 即, 相互摩擦 ) 导致交界面严重磨损。 另外, 连杆和轴承之间以及曲轴和轴承之间产生的摩擦产生热量, 可 导致轴承和部件本身损坏。部件的错位可导致力的分布不均, 有时导致在连杆和曲轴之间 的某个位置施加很大的轴向和径向力。
     现有技术中有各种减少连杆和曲轴之间的摩擦量的尝试。 一种尝试包括对连杆进 行润滑。但是, 润滑剂最终聚集在发动机组底部的油池中, 必须定期补充。进行的某些尝试 是通过在轴承的推力面上形成润滑扇面、 增加转动组件的飞溅润滑、 并向部件增加特殊涂 层来增加轴承中保持的润滑剂的量。虽然上述方法有助于减少摩擦和生热, 但是这些方法 无法为轴承提供充分润滑手段, 因而仍会产生不应有的摩擦量和热量。 发明内容
     在一种构造中, 本发明提供一种连杆轴承。 该轴承包括限定出护圈轴线的护圈。 所 述护圈包括沿其周向间隔分布的多个腔室、 在护圈第一端上的第一轴向法兰、 以及在第一 端对侧的护圈第二端上的第二轴向法兰。所述轴承还包括多个径向滚动元件, 所述多个径 向滚动元件中的每一个被保持在多个腔室中的一个腔室内。 所述轴承进一步包括吸收与护 圈轴线基本平行的轴向上的力的装置。该装置位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上。
     在另一种构造中, 本发明提供一种连杆轴承。该轴承包括护圈, 该护圈 具有沿周 向间隔分布多个腔室、 限定出第一法兰的第一端、 以及限定出与第一法兰相对的第二法兰 的第二端。所述轴承还包括承受径向载荷的多个径向轴承元件, 所述多个径向轴承元件中 的每一个位于多个腔室中的一个腔室内。多个第一轴向轴承元件位于第一法兰上, 并承接 至少一部份轴向载荷, 多个第二轴向轴承元件位于第二法兰上, 并承接至少一部份轴向载 荷。
     在另一种构造中, 本发明提供一种包括连杆和轴承的连杆组件。所述连杆包括第 一端和第二端。第一端配置为与活塞结合, 第二端配置为与曲轴结合。连杆组件还包括与 第二端结合的轴承。 该轴承包括护圈, 该护圈具有沿周向间隔分布有多个腔室、 限定出第一 法兰的第一护圈端、 以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二护圈端。所述轴承还包 括承接径向载荷的多个径向轴承元件。 多个径向轴承元件中的每一个位于多个腔室中的一 个腔室内。 多个第一轴向轴承元件位于第一法兰上, 并承接至少一部份轴向载荷, 多个第二 轴向轴承元件位于第二法兰上, 并承接至少一部份轴向载荷。
     通过研究详细说明和附图可使本发明的其它方面更明显。附图说明
     图 1 是按照本发明实现的与轴承结合的连杆的透视图。 图 2 是图 1 中的连杆和轴承的局部剖视图。 图 3 是图 1 中的连杆和轴承的局部平面图。 图 4 是图 1 的轴承的透视图。 图 5 是按照本发明实现的轴承的第二实施例的透视图。 图 6 是按照本发明实现的轴承的第三实施例的透视图。 图 7 是按照本发明实现的轴承的第四实施例的透视图。 图 8 是安装在曲轴上的图 1 的连杆和轴承的剖视图。 图 9 是安装在曲轴上的图 1 的连杆和轴承的剖视图。 图 10 是安装在曲轴上的图 1 的连杆和轴承的局部透视图。 图 11 是与安装在曲轴上的图 1 的连杆和轴承的图 10 类似的局部透视图。具体实施方式
     在详细说明本发明的任何实施例之前, 应理解的是, 本发明不限于下文所述或附 图所示的详细构造和部件布置的应用。 本发明可有其它实施例, 并 可通过各种方式实施或 实现。另外, 还应理解的是, 在此所用的措词和术语仅是为了说明, 不应视为任何限制。 “包 含” 、 “包括” 或 “具有” 等词的使用以及本文中这些词的各种变化仅意味着涵盖其后所列的 项目和等价项目、 以及附加项目。除非另有说明或限制外, “安装” 、 “连接” 、 “支撑” 和 “结合” 等术语以及其各种变化是在广义上使用, 并涵盖直接和间接安装、 连接、 支撑和结合。 而且, “连接” 和 “结合” 不局限于物理或机械连接或结合。
     请参考图 8-11, 在往复式发动机中, 活塞在汽缸内往复运动, 并驱动曲轴 12。活 塞通过包括连杆 10 和轴承 14 的连杆组件连接到曲轴 12, 从而曲轴 12 由活塞的运动驱动。 活塞、 曲轴 12 和连杆 10 的运动导致通过轴承 14 在连杆 10 和曲轴 12 之间施加轴向和径向 力。汽缸上的气压也是系统的径向力的构成因素。而且, 部件的错位可能导致在连杆 10 和 曲轴 12 之间施加的力分布不均。
     如图 1 所示, 连杆 10 包括第一端 18、 杆部 22、 以及第二端 26。第一端 18 连接到活 塞。更具体地说, 活塞销穿过第一端中的孔 30 把连杆 10 与活塞结合起来。枢轴 34 限定为 穿过第一端 18 中的孔 30 的中心, 当活塞在汽缸中往复运动时, 连杆 10 绕活塞销枢转。连 杆 10 的第二端 26 包括第二孔 38。曲轴 12 穿过第二孔 38, 从而曲轴 12 与连杆 10 结合。轴 承 14 位于连杆 10 和曲轴 12 之间, 吸收其间产生的径向和轴向力。
     轴承 14 包括具有第一轴向法兰 46、 第二轴向法兰 50 和桥接件 52 的护圈 42。 第一 轴向法兰 46、 第二轴向法兰 50 和桥接件 52 共同构成一个整体。桥接件 52 在第一轴向法兰 46 和第二轴向法兰 50 之间延伸, 限定出沿护圈 42 的周向排列的多个腔室 53。每个腔室 53 限定在两个相邻桥接件 52、 第一轴向法兰 46 和第二轴向法兰 50 之间。多个径向滚动元件 54 中的每一个被保持在腔室 53 中的相应的一个腔室中。护圈 42 具有扣合保持 (snap-fit retention) 特性, 使径向滚动元件 54 被压入腔室 53 中, 并保持在那里。 扣合保持特性不阻 止径向滚动元件 54 的转动。
     在所示实施例中, 护圈 42 形成为一个整体。 因此, 所示的轴承 14 与组装式曲轴 12结合使用。组装式曲轴 12 包括组装在一起形成曲轴 12 的多个多个元件。组装式曲轴包括 多个曲柄销 13( 其中一个在图 9 中示出 ), 轴承 14 安装在曲柄销 13 之一上。
     在其它构造中, 护圈 42 可为分体笼式设计, 由两个单独的部分构成。或者, 护圈 42 可形成一个整体, 随后沿一个平坦表面分开或切开, 从而形成两 个基本均等的半圆柱形 部分。分体笼式护圈可与组装式曲轴或整体曲轴 12 结合使用。护圈的两部分绕曲轴 12 布 置, 连杆安装到两部分上, 从而把护圈的两部分保持在曲轴 12 的周围。另外, 护圈的两个单 独部分可在曲轴 12 周围定位后接合起来。例如, 如果护圈由聚合材料制成, 则护圈的每半 可单独形成有一个或多个锁耳 (locking tab)。因此, 护圈可具有卡扣配合接口, 该卡扣配 合接口包括位于护圈的一半或两半上的锁耳。
     护圈轴线 66 限定为穿过护圈 42 的中心, 护圈 42 的中心一般与连杆 10 的第二孔 38 的中心重合。护圈轴线 66 与枢轴 34 基本平行。随着活塞泵往复运动以及曲轴 12 由连 杆 10 驱动, 产生径向和轴向力。 径向力定义为指向与护圈轴线 66 基本垂直的方向的力。 因 此, 径向力指向相对于轴承 14 的径向。轴向力定义为与护圈轴线 66 基本平行的方向的力。 因此, 轴向力指向相对于轴承 14 的轴向。多个径向轴承元件 54 配置并定位为提供径向支 撑。轴承 14 还包括吸收轴向载荷的装置。该装置包括在护圈 42 上配置和定位为提供轴向 支撑的轴向轴承元件。 所述轴向轴承元件可包括滚动元件、 与轴承结合的低摩擦材料、 轴承 的平坦表面、 或其它适当的装置。 图 1 中轴承 14 的吸收轴向载荷的装置包括多个轴向滚动元件 58 和多个润滑槽 62。径向滚动元件 54 吸收由往复运动产生的径向力, 轴向滚动元件 58 吸收由往复运动产 生的轴向力。在所示构造中, 径向和轴向滚动元件 54 和 58 为圆柱滚子。在其它构造中, 轴 向和径向滚动元件 54 和 58 可以是滚针、 滚珠、 或其它合适的载荷吸收元件。
     第一和第二轴向法兰 46 和 50 限定出内推力面 70 和外推力面 74。当连杆 10 与 轴承 14 一起安装时, 连杆 10 的外表面与轴向法兰 46 和 50 的内推力面 70 相邻。类似地, 当连杆 10 和轴承 14 组件安装在曲轴 12 上时, 轴向法兰 46 和 50 的外推力面 74 与例如由 曲轴 12 限定的壁 16( 参见图 9-11) 相邻。在曲轴 12 旋转的过程中, 连杆 10 的外表面和轴 承 14 的内推力面 70 彼此相对运动, 轴承 14 的外推力面 74 和由曲轴 12 限定出的壁 16 的 表面彼此相对运动。如果没有轴向滚动元件 58, 则表面会相互摩擦。由于运动会产生很大 的摩擦力, 而这会产生不应有的热量。而且, 当表面彼此摩擦时, 两种材料中的较弱一种会 磨耗。因此, 为了保护曲轴 12 和连杆 10, 轴承 14 通常由比曲轴 12 的材料和连杆 10 的材料 较弱或较软的材料制成。为了减少产生的摩擦力和热量, 轴承 14 包括轴向滚动元件 58 和 润滑槽 62。
     润滑槽 62 允许润滑油、 润滑脂或其它润滑剂在润滑槽 62 之间流动, 并与轴承 14、 连杆 10 和曲轴 12 接触。润滑通过减少或防止金属间的接触来减少内推力面 70 和连杆 10 之间以及外推力面 74 和曲轴 12 之间产生的摩擦力。润滑槽 62 还有助于保留润滑剂, 从而 减少所需的润滑剂量, 并减少向轴承 14 补充润滑剂的频次。
     径向滚动元件 54 沿护圈 42 的周向均匀间隔开, 并被保持在腔室 53 中。每个径向 滚动元件 54 大致为圆柱形, 并具有径向滚动元件轴线 78( 图 1-4, 为了清晰起见, 仅示出一 个 ), 径向滚动元件轴线 78 穿过每个径向滚动元件 54 的中心, 在与护圈轴线 66 基本平行 的方向沿径向滚动元件 54 的长度延伸。径向滚动元件 54 绕径向滚动元件轴线 78 自由旋
     转, 并沿连杆 10 和曲轴 12 的表面滚动, 从而显著减少在其间产生的摩擦量。因此, 在曲轴 12 和连杆 10 之间施加的径向力由径向滚动元件 54 吸收。另外, 由于径向滚动元件沿曲轴 12 和连杆 10 的表面滚动, 轴承 14、 连杆 10 和曲轴 12 的表面彼此不摩擦, 从而减少材料的 摩擦和磨损量。另外, 由于表面彼此不摩擦, 连杆 10、 曲轴 12 和轴承 14 可根据需要由具有 相似硬度的相似材料制成。
     轴承 14 还包括吸收施加在连杆 10 上的轴向力的装置。第一和第二轴向法兰 46 和 50 沿径向方向从护圈 42 向外延伸。第一轴向法兰 46 位于护圈 42 的第一端, 第二轴向 法兰 50 位于护圈 42 的在对侧的第二端。第一和第二轴向法兰 46 和 50 与护圈 42 集成为 一个整体。第一和第二轴向法兰 46 和 50 包括位于法兰 46 和 50 的外侧缘 80 附近的多个 轴向滚动元件 58。即使在径向载荷下, 轴向滚动元件 58 也能使轴承 14 消除轴向载荷。每 个轴向滚动元件 58 位于在第一和第二轴向法兰 46 和 50 中形成的多个腔室 55 中的一个腔 室内。护圈 42 具有扣合保持特性, 因而轴向滚动元件 58 被压入腔室 55 中并保持在那里。 扣合保持特性不阻止轴向滚动元件 58 的转动。轴向滚动元件 58 穿过第一和第二轴向法兰 46 和 50, 并在连杆 10 和曲轴 12 的表面上滚动, 以减少在表面之间产生的摩擦量。因此, 可 降低润滑需求并减少产生的热量。 请参考图 3, 轴向滚动元件 58 布置为使其在周向或径向方向与径向滚动元件轴线 78 不全部对齐。径向滚动元件轴线 78 限定出节圆 83。轴向滚动元件 58 在图中示为圆柱 滚子, 并位于从节圆 83 径向向外的位置。如图 4 所示, 轴向滚动元件 58 沿第一轴向法兰 46 和第二轴向法兰 50 的周向排列。 请参考图 3, 多个轴向滚动元件 58 中的每一个限定出沿每 个轴向滚动元件 58 的长度方向 的轴向滚动元件轴线 81( 为了清楚起见, 仅示出了其中的 一部分 )。轴向滚动元件轴线 81 大致垂直于护圈轴线 66( 护圈轴线 66 在图 3 中示为一个 点 )。至少一部分轴向滚动元件 58 不与径向滚动元件 54 对齐。因此, 至少一部分轴向滚动 元件轴线 81 与径向滚动元件轴线 78 不相交。在其它构造中, 轴向滚动元件 58 可与径向滚 动元件 54 对齐, 因而轴向滚动元件轴线 81 与相应的径向滚动元件轴线 78 相交。或者, 轴 向滚动元件 58 可布置为使轴向滚动元件轴线 81 都不与径向滚动元件轴线 78 相交。在另 外的其它构造中, 轴向滚动元件 58 可布置为与径向滚动元件 54 呈直线, 因而径向滚动元件 轴线 78 穿过轴向滚动元件 58。
     在所示的实施例中, 三十六个轴向滚动元件 58 均匀分布在轴承 14 的圆周上, 十八 个轴向滚动元件 58 均匀分布在每个第一和第二轴向法兰 46 和 50 的圆周上。第一轴向法 兰 46 上的轴向滚动元件 58 的数目等于第二轴向法兰 50 上的轴向滚动元件 58 的数目。而 且, 第一法兰 46 上的每个轴向滚动元件 58 由第二轴向法兰 50 上的相应轴向滚动元件 58 直接相对 ( 图 4 中所示最清楚 )。因此, 当轴承 14 安装在曲轴 12 和连杆 10 之间时, 它由轴 向滚动元件 58 均匀支撑。在其它构造中, 轴向滚动元件 58 的数目可为径向滚动元件 54 数 目的两倍、 等于径向滚动元件 54 的数目、 或者与径向滚动元件 54 的数目不同。当然, 在其 它构造中, 轴向滚动元件 58 可为滚针或滚珠。
     径向滚动元件 54 和轴向滚动元件 58 的存在允许护圈 42 由各种不同的材料制成。 如上所述, 护圈 42 的表面不与连杆 10 的表面或曲轴 12 的表面相互摩擦。因此, 护圈 42 可 为硬金属制成, 而如果不采用本发明的构造, 该硬金属材料可能损害连杆 10 和曲轴 12。如 果需要, 护圈 42 还可由其它材料制成, 例如软金属、 塑料、 工程聚合材料、 或其它合适的材
     料。这使得护圈 42 可由针对特定性质 ( 例如高耐热性 ) 选择的材料制成。
     轴向滚动元件 58 有助于连杆 10 和曲轴 12 之间的对齐。例如, 图 2 示出由于连杆 10 在曲轴 12 中的错位而导致的推力载荷 82 和 86。连杆 10 的扭转或弯曲可能导致错位。 由于第一和第二轴向法兰 46 和 50 布置为与曲轴壁 16 相邻, 因此轴承 14 和连杆 10 的运动 受限, 曲轴壁 16 在轴承 14 上施加力 82 和 86。轴向滚动元件 58 允许轴承 14 绕护圈轴线 66 相对转动, 从而有助于吸收力 82 和 86。
     虽然上述构造是基于包括活塞、 连杆 10 和曲轴 12 的往复式发动机描述的, 但轴承 14 也可用于其它适当的应用中同时吸收径向和轴向载荷。例如,轴承 14 也可用作连杆轴 颈、 曲轴 12 的主轴承轴颈或凸轮轴上的轴承。
     图 5 示出按照本发明实现的轴承 114 的第二实施例。轴承 114 与图 1-4 的轴承类 似, 不同之处是没有润滑槽。相似部件的功能类似于图 1-4 中所示的轴承 14 的部件, 并采 用相似的 100 系列参考数字。轴向滚动元件 158 承载施加于轴承 114 上的轴向载荷, 径向 滚动元件 154 承载施加于轴承 114 上的径向载荷。在某些构造中, 轴承 114 的表面可涂装 有用于保持润滑剂的特殊化学涂层。在其它构造中, 润滑剂可定期喷洒到轴承 114 上, 以便 向轴承 114 补充润滑剂的供应。或者, 可在连杆 10 或曲轴 12 中或者同时在这两个部件中 形成润滑槽或其它特性。 图 6 示出按照本发明实现的轴承 214 的第三实施例的透视图。图 6 所示的轴承 214 与图 1-4 所示的轴承 14 类似, 不同之处是图 6 的轴承 214 不包括轴向滚动元件。相反 的是, 用于吸收轴向力的装置包括平坦支承表面 ( 例如润滑槽 262 之间的内推力面 270 和 外推力面 274)。相似的部件采用相似的 200 系列参考数字。由于内外推力面 270 和 274 与 连杆 10 和曲轴 12 的表面直接接触, 因此推力面 270 和 274 可能有很高的润滑要求。 如果不 正确润滑, 当表面彼此相对运动时产生的摩擦可能产生过高热量, 降低发动机的工作性能。
     而且, 在相对运动过程中, 内外推力面 270 和 274 与连杆 10 的表面和曲轴 12 的表 面的直接接触和摩擦会导致较软的材料随着时间发生磨损和损耗。因此, 护圈 242 由比连 杆 10 的材料和曲轴 12 的材料软的材料制成。护圈 242 作为消除推力载荷的牺牲垫圈, 因 此在发动机的寿命期中必须正确维护。当护圈 242 磨损到规定的量时, 必须卸下并更换轴 承 214。如果牺牲表面由软金属等材料 ( 例如铜、 锡等材料 ) 制成, 则可减少生热。
     另外, 如果表面之间充分润滑, 则可延长轴承 214 的寿命。如图所示, 润滑槽 262 沿远离护圈轴线 266 的径向延伸。在第一和第二轴向法兰 246、 250 的内推力面 270 和外推 力面 274 上都有润滑槽 262。相邻的润滑槽 262 限定出其间的平坦支承面 263, 多个平坦支 承面 263 限定出第一和第二轴向法兰 246、 250 的内外推力面 270、 274。润滑槽 262 可以单 独使用或与其它方法结合使用, 向轴承 214 提供足够的润滑剂供应。由于不需要其它润滑 特性 ( 例如在连杆 10 或曲轴 12 上或者同时在连杆 10 和曲轴 12 上形成扇面或通道 ), 因此 润滑槽 262 允许形成扁平的连杆 10 和曲轴。
     与图 1-4 的轴承 14 类似的是, 轴承 214 吸收在使用中产生的径向和轴向 力。径 向滚动元件 254 承载径向载荷, 第一和第二轴向法兰 246 和 250 同时承载内外推力面 270 和 274 上的轴向载荷。
     图 7 是按照本发明实现的轴承 314 的第四实施例的透视图。图 7 中所示的轴承 314 与图 1-4 中的轴承 14 类似, 不同之处是该轴承 314 包括的用于吸收轴向力的部件不同。
     更具体地说, 用于吸收轴向力的部件包括与第一和第二轴向法兰 346、 350 结合的低摩擦或 减少摩擦的材料。相似部件采用相似的 300 系列参考数字。
     如图所示, 低摩擦材料为材料衬垫 358 的形式。在此所用的术语 “衬垫” 指至少部 分地插入到孔中的一块材料。 第一和第二轴向法兰 346 和 350 中的孔为通孔 359, 每个通孔 359 包括一块材料衬垫 358。材料衬垫 358 比第一和第二轴向法兰 346、 350 厚, 因此它们贯 穿孔 359 并从内外推力面 370、 374 突出。 在其它构造中, 所述的孔可为在内推力面 370 或外 推力面 374 中或者在这两个推力面中形成、 且不贯穿第一和第二轴向法兰 346、 350 的空腔 或洞。材料衬垫 358 可通过粘合剂固定在内推力面 370 或外推力面 374 中或者在这两个推 力面中的空腔内。在另外的其它构造中, 第一和第二轴向法兰 346 和 350 可不包括孔。相 反的是, 低摩擦材料可通过粘合剂直接附加到内外推力面 370、 374 上。如果护圈由塑料制 成, 则材料衬垫 358 可模制在护圈 342 中。低摩擦材料也可为其它形式。例如, 可把低摩擦 材料环结合到第一和第二轴向法兰 346、 350 的内推力面 370 或外推力面 374 上或者结合到 这两个推力面上。低摩擦材料环可为不完全覆盖推力面的薄条材料, 也可以制成基本上覆 盖推力面的形状和大小。
     低摩擦材料 ( 例如材料衬垫 358) 可为金属或塑料材料。合适的金属材料的例子 包括铜、 锡和其它软金属, 合适的塑料或聚合材料的例子有通常称为 PAI 的聚酰胺酰亚胺。 该材料还可以是润滑材料。因此, 该材料与用于制造护圈 342 的材料相比具有更好的磨损 特性和更好的减少摩擦特性。这能够减少由于相邻表面之间 ( 例如, 材料衬垫 358 和连杆 10 的表面之间、 以及材料衬垫 358 和曲轴 12 的表面之间 ) 的滑动接触而产生的摩擦量和热 量。由于该材料的作用是当其相对于连杆 10 和曲轴 12 的表面滑动时逐渐磨损和消耗, 因 此该材料作为牺牲磨损表面。牺牲表面的磨蚀或润滑特性可降低摩擦和界面温度。
     在所示的实施例中, 材料衬垫 358 为弧形片状材料, 通常遵循第一和第 二轴向法 兰 346 和 350 的曲率。每个材料衬垫 358 延伸过至少一个润滑槽 362。多个径向轴承元件 轴 378 限定出一个节圆, 与图 3 的节圆 83 类似。材料衬垫 358 从节圆向外布置。在第一轴 向法兰 346 上示出八块材料衬垫 358。第二轴向法兰 350 也包括八块材料衬垫 358, 虽然在 图中未示出全部。其它实施例可能包括或多或少的材料衬垫 358。材料衬垫 358 可按不同 方式布置, 例如在节圆内或沿节圆布置, 并可延伸过零个或多个润滑槽 362。 另外, 在其它实 施例中, 材料衬垫 358 可有不同的形状、 大小或厚度。
     因此, 本发明主要提供一种同时承载径向和轴向力的连杆轴承。本发明的各种特 征和优点在下面的权利要求中阐明。
     本专利申请要求 2009 年 7 月 16 日提交的第 61/226,009 号美国临时专利申请的 优先权, 该临时专利申请的全部公开内容通过引用结合在本文中。

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1、10申请公布号CN101956756A43申请公布日20110126CN101956756ACN101956756A21申请号201010232824322申请日2010071661/226,00920090716USF16C9/04200601F16C7/0220060171申请人美国光洋轴承有限责任公司地址美国俄亥俄州72发明人乔FV波尔曼安东尼P库珀74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人吴俊54发明名称连杆轴承57摘要本发明公开一种连杆轴承,包括护圈,该护圈具有沿其周向间隔布置的多个腔室、限定出第一法兰的第一端、以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二端。所述轴承还包括承受。

2、径向载荷的多个径向轴承元件,所述多个径向轴承元件中的每一个位于多个腔室之一内。多个第一轴向支承元件位于第一法兰上,并承接至少一部份轴向载荷,多个第二轴向支承元件位于第二法兰上,并承接至少一部份轴向载荷。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图10页CN101956756A1/2页21一种连杆轴承,所述轴承包括护圈,限定出护圈轴线,该护圈包括沿护圈周向间隔布置的多个腔室;在护圈的第一端上的第一轴向法兰;和在护圈的与第一端相对的第二端上的第二轴向法兰;多个径向滚动元件,所述多个径向滚动元件中的每一个被保持在所述多个腔室中的一个腔室内;。

3、和用于吸收在与护圈轴线基本平行的轴向上的力的装置,所述装置位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上。2如权利要求1所述的轴承,其中,所述多个径向滚动元件中的每一个限定出与护圈轴线基本平行的径向滚动元件轴线,所述径向滚动元件轴线限定出节圆,并且其中,用于吸收轴向力的所述装置从该节圆径向向外地位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上。3如权利要求1所述的轴承,其中,所述第一轴向法兰和第二轴向法兰包括沿护圈周向间隔分布的多个第二腔室,其中,用于吸收轴向力的所述装置包括多个轴向滚动元件,所述多个轴向滚动元件中的每一个位于所述多个第二腔室中的一个腔室内。4如权利要求3所述的轴承,其中,所述多个轴向滚动元件是多个圆柱滚子。

4、、多个滚珠和多个滚针中的一种。5如权利要求3所述的轴承,还包括位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上的多个径向延伸的润滑槽。6如权利要求1所述的轴承,其中,用于吸收轴向力的所述装置包括与第一轴向法兰和第二轴向法兰结合的低摩擦材料。7如权利要求6所述的轴承,其中,与第一和第二轴向法兰结合的低摩擦材料由润滑材料构成。8如权利要求6所述的轴承,其中,与第一和第二轴向法兰结合的低摩擦材料包括位于轴向法兰的孔中的多个衬垫。9如权利要求6所述的轴承,还包括位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上的多个径向延伸的润滑槽。10如权利要求1所述的轴承,其中,用于吸收轴向力的装置包括限定在径向延伸的槽之间的多个平坦表面。11如。

5、权利要求10所述的轴承,其中,第一轴向法兰和第二轴向法兰中的每一个限定出外推力面和内推力面,其中,所述多个径向延伸的润滑槽中的每一个沿外推力面和内推力面之一径向向外延伸。12一种连杆轴承,所述轴承包括护圈,包括沿护圈周向间隔分布的多个腔室;限定出第一法兰的第一端;限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二端;承受径向载荷的多个径向轴承元件,所述多个径向轴承元件中的每一个位于所述多个腔室中的一个腔室内;权利要求书CN101956756A2/2页3位于第一法兰上、承接至少一部分轴向载荷的多个第一轴向轴承元件;和位于第二法兰上、承接至少一部分轴向载荷的多个第二轴向轴承元件。13如权利要求12所述的轴承,其。

6、中,所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件包括滚动元件。14如权利要求12所述的轴承,其中,所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件包括低摩擦材料。15如权利要求12所述的轴承,其中,所述护圈限定出护圈轴线,其中,所述多个径向轴承元件中的每一个限定出与护圈轴线基本平行的径向滚动元件轴线,所述径向滚动元件轴线限定出节圆,其中,所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件位于从节圆径向向外径向的位置。16一种连杆组件,包括连杆,包括第一端和第二端,所述第一端配置为与活塞结合,所述第二端配置为与曲轴结合;和轴承,与所述第二端结合,该轴承包括护圈,包括沿护圈周向间隔分布的多个腔室、限定。

7、出第一法兰的第一护圈端、以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二护圈端;承接径向载荷的多个径向轴承元件,所述多个径向轴承元件中的每一个位于所述多个腔室中的一个腔室内;位于第一法兰上、承接至少一部分轴向载荷的多个第一轴向轴承元件;和位于第二法兰上、承接至少一部分轴向载荷的多个第二轴向轴承元件。17如权利要求16所述的连杆组件,其中,所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件包括滚动元件。18如权利要求16所述的连杆组件,其中,所述多个第一轴向轴承元件和多个第二轴向轴承元件包括低摩擦材料。权利要求书CN101956756A1/6页4连杆轴承技术领域0001本发明涉及连杆轴承。更具体地说,本发明。

8、涉及能够承受径向和轴向载荷的轴承。背景技术0002在往复式发动机中,活塞在汽缸内往复运动。活塞通过连杆连接到曲轴,从而活塞的运动驱动曲轴。在连杆和曲轴之间布置有轴承,以吸收由连杆和曲轴之间的相对运动产生的径向力。轴承的轴向端与曲轴的表面接触。轴承和曲轴的这种接触即,相互摩擦导致交界面严重磨损。另外,连杆和轴承之间以及曲轴和轴承之间产生的摩擦产生热量,可导致轴承和部件本身损坏。部件的错位可导致力的分布不均,有时导致在连杆和曲轴之间的某个位置施加很大的轴向和径向力。0003现有技术中有各种减少连杆和曲轴之间的摩擦量的尝试。一种尝试包括对连杆进行润滑。但是,润滑剂最终聚集在发动机组底部的油池中,必须。

9、定期补充。进行的某些尝试是通过在轴承的推力面上形成润滑扇面、增加转动组件的飞溅润滑、并向部件增加特殊涂层来增加轴承中保持的润滑剂的量。虽然上述方法有助于减少摩擦和生热,但是这些方法无法为轴承提供充分润滑手段,因而仍会产生不应有的摩擦量和热量。发明内容0004在一种构造中,本发明提供一种连杆轴承。该轴承包括限定出护圈轴线的护圈。所述护圈包括沿其周向间隔分布的多个腔室、在护圈第一端上的第一轴向法兰、以及在第一端对侧的护圈第二端上的第二轴向法兰。所述轴承还包括多个径向滚动元件,所述多个径向滚动元件中的每一个被保持在多个腔室中的一个腔室内。所述轴承进一步包括吸收与护圈轴线基本平行的轴向上的力的装置。该。

10、装置位于第一轴向法兰和第二轴向法兰上。0005在另一种构造中,本发明提供一种连杆轴承。该轴承包括护圈,该护圈具有沿周向间隔分布多个腔室、限定出第一法兰的第一端、以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二端。所述轴承还包括承受径向载荷的多个径向轴承元件,所述多个径向轴承元件中的每一个位于多个腔室中的一个腔室内。多个第一轴向轴承元件位于第一法兰上,并承接至少一部份轴向载荷,多个第二轴向轴承元件位于第二法兰上,并承接至少一部份轴向载荷。0006在另一种构造中,本发明提供一种包括连杆和轴承的连杆组件。所述连杆包括第一端和第二端。第一端配置为与活塞结合,第二端配置为与曲轴结合。连杆组件还包括与第二端结合的。

11、轴承。该轴承包括护圈,该护圈具有沿周向间隔分布有多个腔室、限定出第一法兰的第一护圈端、以及限定出与第一法兰相对的第二法兰的第二护圈端。所述轴承还包括承接径向载荷的多个径向轴承元件。多个径向轴承元件中的每一个位于多个腔室中的一个腔室内。多个第一轴向轴承元件位于第一法兰上,并承接至少一部份轴向载荷,多个第二轴向轴承元件位于第二法兰上,并承接至少一部份轴向载荷。0007通过研究详细说明和附图可使本发明的其它方面更明显。说明书CN101956756A2/6页5附图说明0008图1是按照本发明实现的与轴承结合的连杆的透视图。0009图2是图1中的连杆和轴承的局部剖视图。0010图3是图1中的连杆和轴承的。

12、局部平面图。0011图4是图1的轴承的透视图。0012图5是按照本发明实现的轴承的第二实施例的透视图。0013图6是按照本发明实现的轴承的第三实施例的透视图。0014图7是按照本发明实现的轴承的第四实施例的透视图。0015图8是安装在曲轴上的图1的连杆和轴承的剖视图。0016图9是安装在曲轴上的图1的连杆和轴承的剖视图。0017图10是安装在曲轴上的图1的连杆和轴承的局部透视图。0018图11是与安装在曲轴上的图1的连杆和轴承的图10类似的局部透视图。具体实施方式0019在详细说明本发明的任何实施例之前,应理解的是,本发明不限于下文所述或附图所示的详细构造和部件布置的应用。本发明可有其它实施例。

13、,并可通过各种方式实施或实现。另外,还应理解的是,在此所用的措词和术语仅是为了说明,不应视为任何限制。“包含”、“包括”或“具有”等词的使用以及本文中这些词的各种变化仅意味着涵盖其后所列的项目和等价项目、以及附加项目。除非另有说明或限制外,“安装”、“连接”、“支撑”和“结合”等术语以及其各种变化是在广义上使用,并涵盖直接和间接安装、连接、支撑和结合。而且,“连接”和“结合”不局限于物理或机械连接或结合。0020请参考图811,在往复式发动机中,活塞在汽缸内往复运动,并驱动曲轴12。活塞通过包括连杆10和轴承14的连杆组件连接到曲轴12,从而曲轴12由活塞的运动驱动。活塞、曲轴12和连杆10的。

14、运动导致通过轴承14在连杆10和曲轴12之间施加轴向和径向力。汽缸上的气压也是系统的径向力的构成因素。而且,部件的错位可能导致在连杆10和曲轴12之间施加的力分布不均。0021如图1所示,连杆10包括第一端18、杆部22、以及第二端26。第一端18连接到活塞。更具体地说,活塞销穿过第一端中的孔30把连杆10与活塞结合起来。枢轴34限定为穿过第一端18中的孔30的中心,当活塞在汽缸中往复运动时,连杆10绕活塞销枢转。连杆10的第二端26包括第二孔38。曲轴12穿过第二孔38,从而曲轴12与连杆10结合。轴承14位于连杆10和曲轴12之间,吸收其间产生的径向和轴向力。0022轴承14包括具有第一轴。

15、向法兰46、第二轴向法兰50和桥接件52的护圈42。第一轴向法兰46、第二轴向法兰50和桥接件52共同构成一个整体。桥接件52在第一轴向法兰46和第二轴向法兰50之间延伸,限定出沿护圈42的周向排列的多个腔室53。每个腔室53限定在两个相邻桥接件52、第一轴向法兰46和第二轴向法兰50之间。多个径向滚动元件54中的每一个被保持在腔室53中的相应的一个腔室中。护圈42具有扣合保持SNAPFITRETENTION特性,使径向滚动元件54被压入腔室53中,并保持在那里。扣合保持特性不阻止径向滚动元件54的转动。0023在所示实施例中,护圈42形成为一个整体。因此,所示的轴承14与组装式曲轴12说明书。

16、CN101956756A3/6页6结合使用。组装式曲轴12包括组装在一起形成曲轴12的多个多个元件。组装式曲轴包括多个曲柄销13其中一个在图9中示出,轴承14安装在曲柄销13之一上。0024在其它构造中,护圈42可为分体笼式设计,由两个单独的部分构成。或者,护圈42可形成一个整体,随后沿一个平坦表面分开或切开,从而形成两个基本均等的半圆柱形部分。分体笼式护圈可与组装式曲轴或整体曲轴12结合使用。护圈的两部分绕曲轴12布置,连杆安装到两部分上,从而把护圈的两部分保持在曲轴12的周围。另外,护圈的两个单独部分可在曲轴12周围定位后接合起来。例如,如果护圈由聚合材料制成,则护圈的每半可单独形成有一个。

17、或多个锁耳LOCKINGTAB。因此,护圈可具有卡扣配合接口,该卡扣配合接口包括位于护圈的一半或两半上的锁耳。0025护圈轴线66限定为穿过护圈42的中心,护圈42的中心一般与连杆10的第二孔38的中心重合。护圈轴线66与枢轴34基本平行。随着活塞泵往复运动以及曲轴12由连杆10驱动,产生径向和轴向力。径向力定义为指向与护圈轴线66基本垂直的方向的力。因此,径向力指向相对于轴承14的径向。轴向力定义为与护圈轴线66基本平行的方向的力。因此,轴向力指向相对于轴承14的轴向。多个径向轴承元件54配置并定位为提供径向支撑。轴承14还包括吸收轴向载荷的装置。该装置包括在护圈42上配置和定位为提供轴向支。

18、撑的轴向轴承元件。所述轴向轴承元件可包括滚动元件、与轴承结合的低摩擦材料、轴承的平坦表面、或其它适当的装置。0026图1中轴承14的吸收轴向载荷的装置包括多个轴向滚动元件58和多个润滑槽62。径向滚动元件54吸收由往复运动产生的径向力,轴向滚动元件58吸收由往复运动产生的轴向力。在所示构造中,径向和轴向滚动元件54和58为圆柱滚子。在其它构造中,轴向和径向滚动元件54和58可以是滚针、滚珠、或其它合适的载荷吸收元件。0027第一和第二轴向法兰46和50限定出内推力面70和外推力面74。当连杆10与轴承14一起安装时,连杆10的外表面与轴向法兰46和50的内推力面70相邻。类似地,当连杆10和轴。

19、承14组件安装在曲轴12上时,轴向法兰46和50的外推力面74与例如由曲轴12限定的壁16参见图911相邻。在曲轴12旋转的过程中,连杆10的外表面和轴承14的内推力面70彼此相对运动,轴承14的外推力面74和由曲轴12限定出的壁16的表面彼此相对运动。如果没有轴向滚动元件58,则表面会相互摩擦。由于运动会产生很大的摩擦力,而这会产生不应有的热量。而且,当表面彼此摩擦时,两种材料中的较弱一种会磨耗。因此,为了保护曲轴12和连杆10,轴承14通常由比曲轴12的材料和连杆10的材料较弱或较软的材料制成。为了减少产生的摩擦力和热量,轴承14包括轴向滚动元件58和润滑槽62。0028润滑槽62允许润滑。

20、油、润滑脂或其它润滑剂在润滑槽62之间流动,并与轴承14、连杆10和曲轴12接触。润滑通过减少或防止金属间的接触来减少内推力面70和连杆10之间以及外推力面74和曲轴12之间产生的摩擦力。润滑槽62还有助于保留润滑剂,从而减少所需的润滑剂量,并减少向轴承14补充润滑剂的频次。0029径向滚动元件54沿护圈42的周向均匀间隔开,并被保持在腔室53中。每个径向滚动元件54大致为圆柱形,并具有径向滚动元件轴线78图14,为了清晰起见,仅示出一个,径向滚动元件轴线78穿过每个径向滚动元件54的中心,在与护圈轴线66基本平行的方向沿径向滚动元件54的长度延伸。径向滚动元件54绕径向滚动元件轴线78自由旋。

21、说明书CN101956756A4/6页7转,并沿连杆10和曲轴12的表面滚动,从而显著减少在其间产生的摩擦量。因此,在曲轴12和连杆10之间施加的径向力由径向滚动元件54吸收。另外,由于径向滚动元件沿曲轴12和连杆10的表面滚动,轴承14、连杆10和曲轴12的表面彼此不摩擦,从而减少材料的摩擦和磨损量。另外,由于表面彼此不摩擦,连杆10、曲轴12和轴承14可根据需要由具有相似硬度的相似材料制成。0030轴承14还包括吸收施加在连杆10上的轴向力的装置。第一和第二轴向法兰46和50沿径向方向从护圈42向外延伸。第一轴向法兰46位于护圈42的第一端,第二轴向法兰50位于护圈42的在对侧的第二端。第。

22、一和第二轴向法兰46和50与护圈42集成为一个整体。第一和第二轴向法兰46和50包括位于法兰46和50的外侧缘80附近的多个轴向滚动元件58。即使在径向载荷下,轴向滚动元件58也能使轴承14消除轴向载荷。每个轴向滚动元件58位于在第一和第二轴向法兰46和50中形成的多个腔室55中的一个腔室内。护圈42具有扣合保持特性,因而轴向滚动元件58被压入腔室55中并保持在那里。扣合保持特性不阻止轴向滚动元件58的转动。轴向滚动元件58穿过第一和第二轴向法兰46和50,并在连杆10和曲轴12的表面上滚动,以减少在表面之间产生的摩擦量。因此,可降低润滑需求并减少产生的热量。0031请参考图3,轴向滚动元件5。

23、8布置为使其在周向或径向方向与径向滚动元件轴线78不全部对齐。径向滚动元件轴线78限定出节圆83。轴向滚动元件58在图中示为圆柱滚子,并位于从节圆83径向向外的位置。如图4所示,轴向滚动元件58沿第一轴向法兰46和第二轴向法兰50的周向排列。请参考图3,多个轴向滚动元件58中的每一个限定出沿每个轴向滚动元件58的长度方向的轴向滚动元件轴线81为了清楚起见,仅示出了其中的一部分。轴向滚动元件轴线81大致垂直于护圈轴线66护圈轴线66在图3中示为一个点。至少一部分轴向滚动元件58不与径向滚动元件54对齐。因此,至少一部分轴向滚动元件轴线81与径向滚动元件轴线78不相交。在其它构造中,轴向滚动元件5。

24、8可与径向滚动元件54对齐,因而轴向滚动元件轴线81与相应的径向滚动元件轴线78相交。或者,轴向滚动元件58可布置为使轴向滚动元件轴线81都不与径向滚动元件轴线78相交。在另外的其它构造中,轴向滚动元件58可布置为与径向滚动元件54呈直线,因而径向滚动元件轴线78穿过轴向滚动元件58。0032在所示的实施例中,三十六个轴向滚动元件58均匀分布在轴承14的圆周上,十八个轴向滚动元件58均匀分布在每个第一和第二轴向法兰46和50的圆周上。第一轴向法兰46上的轴向滚动元件58的数目等于第二轴向法兰50上的轴向滚动元件58的数目。而且,第一法兰46上的每个轴向滚动元件58由第二轴向法兰50上的相应轴向。

25、滚动元件58直接相对图4中所示最清楚。因此,当轴承14安装在曲轴12和连杆10之间时,它由轴向滚动元件58均匀支撑。在其它构造中,轴向滚动元件58的数目可为径向滚动元件54数目的两倍、等于径向滚动元件54的数目、或者与径向滚动元件54的数目不同。当然,在其它构造中,轴向滚动元件58可为滚针或滚珠。0033径向滚动元件54和轴向滚动元件58的存在允许护圈42由各种不同的材料制成。如上所述,护圈42的表面不与连杆10的表面或曲轴12的表面相互摩擦。因此,护圈42可为硬金属制成,而如果不采用本发明的构造,该硬金属材料可能损害连杆10和曲轴12。如果需要,护圈42还可由其它材料制成,例如软金属、塑料、。

26、工程聚合材料、或其它合适的材说明书CN101956756A5/6页8料。这使得护圈42可由针对特定性质例如高耐热性选择的材料制成。0034轴向滚动元件58有助于连杆10和曲轴12之间的对齐。例如,图2示出由于连杆10在曲轴12中的错位而导致的推力载荷82和86。连杆10的扭转或弯曲可能导致错位。由于第一和第二轴向法兰46和50布置为与曲轴壁16相邻,因此轴承14和连杆10的运动受限,曲轴壁16在轴承14上施加力82和86。轴向滚动元件58允许轴承14绕护圈轴线66相对转动,从而有助于吸收力82和86。0035虽然上述构造是基于包括活塞、连杆10和曲轴12的往复式发动机描述的,但轴承14也可用于。

27、其它适当的应用中同时吸收径向和轴向载荷。例如,轴承14也可用作连杆轴颈、曲轴12的主轴承轴颈或凸轮轴上的轴承。0036图5示出按照本发明实现的轴承114的第二实施例。轴承114与图14的轴承类似,不同之处是没有润滑槽。相似部件的功能类似于图14中所示的轴承14的部件,并采用相似的100系列参考数字。轴向滚动元件158承载施加于轴承114上的轴向载荷,径向滚动元件154承载施加于轴承114上的径向载荷。在某些构造中,轴承114的表面可涂装有用于保持润滑剂的特殊化学涂层。在其它构造中,润滑剂可定期喷洒到轴承114上,以便向轴承114补充润滑剂的供应。或者,可在连杆10或曲轴12中或者同时在这两个部。

28、件中形成润滑槽或其它特性。0037图6示出按照本发明实现的轴承214的第三实施例的透视图。图6所示的轴承214与图14所示的轴承14类似,不同之处是图6的轴承214不包括轴向滚动元件。相反的是,用于吸收轴向力的装置包括平坦支承表面例如润滑槽262之间的内推力面270和外推力面274。相似的部件采用相似的200系列参考数字。由于内外推力面270和274与连杆10和曲轴12的表面直接接触,因此推力面270和274可能有很高的润滑要求。如果不正确润滑,当表面彼此相对运动时产生的摩擦可能产生过高热量,降低发动机的工作性能。0038而且,在相对运动过程中,内外推力面270和274与连杆10的表面和曲轴1。

29、2的表面的直接接触和摩擦会导致较软的材料随着时间发生磨损和损耗。因此,护圈242由比连杆10的材料和曲轴12的材料软的材料制成。护圈242作为消除推力载荷的牺牲垫圈,因此在发动机的寿命期中必须正确维护。当护圈242磨损到规定的量时,必须卸下并更换轴承214。如果牺牲表面由软金属等材料例如铜、锡等材料制成,则可减少生热。0039另外,如果表面之间充分润滑,则可延长轴承214的寿命。如图所示,润滑槽262沿远离护圈轴线266的径向延伸。在第一和第二轴向法兰246、250的内推力面270和外推力面274上都有润滑槽262。相邻的润滑槽262限定出其间的平坦支承面263,多个平坦支承面263限定出第一。

30、和第二轴向法兰246、250的内外推力面270、274。润滑槽262可以单独使用或与其它方法结合使用,向轴承214提供足够的润滑剂供应。由于不需要其它润滑特性例如在连杆10或曲轴12上或者同时在连杆10和曲轴12上形成扇面或通道,因此润滑槽262允许形成扁平的连杆10和曲轴。0040与图14的轴承14类似的是,轴承214吸收在使用中产生的径向和轴向力。径向滚动元件254承载径向载荷,第一和第二轴向法兰246和250同时承载内外推力面270和274上的轴向载荷。0041图7是按照本发明实现的轴承314的第四实施例的透视图。图7中所示的轴承314与图14中的轴承14类似,不同之处是该轴承314包括。

31、的用于吸收轴向力的部件不同。说明书CN101956756A6/6页9更具体地说,用于吸收轴向力的部件包括与第一和第二轴向法兰346、350结合的低摩擦或减少摩擦的材料。相似部件采用相似的300系列参考数字。0042如图所示,低摩擦材料为材料衬垫358的形式。在此所用的术语“衬垫”指至少部分地插入到孔中的一块材料。第一和第二轴向法兰346和350中的孔为通孔359,每个通孔359包括一块材料衬垫358。材料衬垫358比第一和第二轴向法兰346、350厚,因此它们贯穿孔359并从内外推力面370、374突出。在其它构造中,所述的孔可为在内推力面370或外推力面374中或者在这两个推力面中形成、且不。

32、贯穿第一和第二轴向法兰346、350的空腔或洞。材料衬垫358可通过粘合剂固定在内推力面370或外推力面374中或者在这两个推力面中的空腔内。在另外的其它构造中,第一和第二轴向法兰346和350可不包括孔。相反的是,低摩擦材料可通过粘合剂直接附加到内外推力面370、374上。如果护圈由塑料制成,则材料衬垫358可模制在护圈342中。低摩擦材料也可为其它形式。例如,可把低摩擦材料环结合到第一和第二轴向法兰346、350的内推力面370或外推力面374上或者结合到这两个推力面上。低摩擦材料环可为不完全覆盖推力面的薄条材料,也可以制成基本上覆盖推力面的形状和大小。0043低摩擦材料例如材料衬垫358。

33、可为金属或塑料材料。合适的金属材料的例子包括铜、锡和其它软金属,合适的塑料或聚合材料的例子有通常称为PAI的聚酰胺酰亚胺。该材料还可以是润滑材料。因此,该材料与用于制造护圈342的材料相比具有更好的磨损特性和更好的减少摩擦特性。这能够减少由于相邻表面之间例如,材料衬垫358和连杆10的表面之间、以及材料衬垫358和曲轴12的表面之间的滑动接触而产生的摩擦量和热量。由于该材料的作用是当其相对于连杆10和曲轴12的表面滑动时逐渐磨损和消耗,因此该材料作为牺牲磨损表面。牺牲表面的磨蚀或润滑特性可降低摩擦和界面温度。0044在所示的实施例中,材料衬垫358为弧形片状材料,通常遵循第一和第二轴向法兰34。

34、6和350的曲率。每个材料衬垫358延伸过至少一个润滑槽362。多个径向轴承元件轴378限定出一个节圆,与图3的节圆83类似。材料衬垫358从节圆向外布置。在第一轴向法兰346上示出八块材料衬垫358。第二轴向法兰350也包括八块材料衬垫358,虽然在图中未示出全部。其它实施例可能包括或多或少的材料衬垫358。材料衬垫358可按不同方式布置,例如在节圆内或沿节圆布置,并可延伸过零个或多个润滑槽362。另外,在其它实施例中,材料衬垫358可有不同的形状、大小或厚度。0045因此,本发明主要提供一种同时承载径向和轴向力的连杆轴承。本发明的各种特征和优点在下面的权利要求中阐明。0046本专利申请要求。

35、2009年7月16日提交的第61/226,009号美国临时专利申请的优先权,该临时专利申请的全部公开内容通过引用结合在本文中。说明书CN101956756A1/10页10图1说明书附图CN101956756A2/10页11图2说明书附图CN101956756A3/10页12图3说明书附图CN101956756A4/10页13图4说明书附图CN101956756A5/10页14图5说明书附图CN101956756A6/10页15图6说明书附图CN101956756A7/10页16图7说明书附图CN101956756A8/10页17图8图9说明书附图CN101956756A9/10页18图10说明书附图CN101956756A10/10页19图11说明书附图。

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