专利名称：止推垫圈及其制造方法
技术领域：
本发明主要涉及一种用于内燃机的止推垫圈或轴承，特别是一种三片式(three-piece type)的止推轴承，其中轴线方向分开的止推垫圈被独立的制造，并被固定于相应的轴承上。
背景技术：
用于内燃机的止推垫圈或轴承典型的是被制成分离开的两个轴承半体，每一半独立于另一半，由相应的单片轴承材料制成，该材料变形确定了一个弓形轴承半体和一对在轴线方向上分开的、沿着轴颈轴承径向向外延伸的止推法兰或垫圈，或者，每一半被制作成一个三片式结构，其中的轴颈轴承和止推垫圈部分被独立的由相同或者不同的材料制成，然后彼此焊接起来。由于需要有大量的冲压、成形和弯曲操作，故而制作一片式法兰轴承是昂贵的。一片式的构造还限制了用于轴承的轴颈轴承和轴承止推法兰部分的材料的选择，它们通常有相同的材料组成，因为轴承是由一个单独的轴承材料带制成。
已知替代单片式的止推轴承的三片式的止推轴承，具有使止推垫圈由异于其所附着的轴颈轴承的材料制成的优点。典型的，轴颈轴承被制成沿着它的对边形成一系列凹槽，用来接纳形成在止推垫圈上的对应的突舌，以防止止推垫圈相对于轴颈轴承体的转动。止推垫圈再进一步进行焊接或卷折，以防止止推垫圈的径向相对移动而偏离其所固定的轴颈轴承。由于在轴颈轴承和附加设备的边缘需要形成凹槽及需要固定操作以使止推垫圈定位，因而增加了制作这种轴承的成本和复杂程度。
发明内容
本发明的目的在于克服或者最大程度的减小前述止推垫圈的局限性。
一种根据本发明优选实施例的止推垫圈，包括一个弓形轴颈轴承体，该轴承体具有用于环套一个轴的内凹弓形轴承面和一个用于安装该轴承的相对的外凸表面。此轴承体沿轴承的轴向在相对两侧对边间及沿圆周方向在轴颈轴承间隔开的两端之间延伸。止推轴承至少有一个、优选有一对止推垫圈安装在轴颈轴承体上。止推垫圈独立于轴颈轴承体单独制成，优选由不同于轴颈轴承体的材料制成。止推垫圈在圆周方向上面对邻近轴颈轴承两侧对边的轴颈轴承外凸表面延伸。当止推轴承工作时，轴颈轴承的侧边是充分暴露的。止推轴承在圆周方向上越过轴颈轴承的相对的端部延伸，并径向向内凸出，使之覆盖并连接轴颈轴承的端部，由此锁定止推垫圈，防止其相对于轴颈轴承体的转动，同时锁定止推垫圈防止其径向相对位移。最好，止推垫圈通过一种合适的胶粘剂、焊接点、机械联锁(mechanical interlock)或者其他类似的形式而胶合，焊接或者其他的方式固定，以防止径向相对运动。
根据本分明的进一步的优选特征，带法兰的止推轴承和一个标准的无法兰的轴颈轴承配对以确定一个止推轴承总成。所附的标准无法兰的轴颈轴承优选在对边之间的宽度窄于带法兰的轴颈轴承，该宽度差最好在数值上等于止推垫圈的锁舌的结合厚度。根据本分明的一个进一步的首选特征，法兰止推垫圈的锁舌覆盖平面轴颈轴承(plane journal bearing)的边缘，以进一步锁定止推垫圈防止其安装在发动机中时相互之间的轴向相对运动。
本分明的一个优点是止推轴承有一个相对简单的构造。
本分明的另一个优点是止推轴承能够由一套标准的轴颈轴承制成，除了与轴承上按照圆周方向间隔开的端部的啮合点，不需要任何特别加工的凹槽或者结构征用于支持止推垫圈。
本分明的再一个优点是，总成的轴颈轴承部分和止推垫圈部分能够由相同或不同的材料制成。
本分明的又一个优点是，通过止推垫圈的端部锁舌和其安装所在的轴颈轴承端部的简单的啮合，止推垫圈被固定而防止相对转动和径向位移。
本分明的另一个优点是，通过将锁舌与装有止推垫圈的轴颈轴承相对的轴承的侧边啮合，止推垫圈被固定而防止相互之间的相向位移。
本分明的另一个优点是，为了在操作和安装过程中使止推垫圈定位，止推垫圈可以胶合在其所安装的轴颈轴承上，但随后，止推轴承总成利用另外的基本方法来保持止推垫圈定位而防止在工作时相对于轴颈轴承的运动。
根据下面的详细说明，并接合附图，可以很容易地理解本发明的其它优点，其中图1为根据本分明第一优选实施例的法兰轴承总成的透视图；图2与图1类似，但所示不带法兰的轴颈轴承和带法兰的轴颈轴承相互分开；图3是止推轴承总成的法兰部分的分解透视图；图4是沿着轴承总成的轴向看的止推轴承总成的正视图；图5是图4所示的止推轴承部成的侧视图；图6是法兰止推垫圈的轴颈轴承部分的视图；图7是止推垫圈的放大的透视图；图8是在安装情况下的轴承的一个片段的放大的截面图；图9是本分明另一实施例的透视图；图10是图8所示的轴承总成的侧视图。
具体实施例方式
根据本发明第一优选实施例构成的一个止推轴承总成在图1中总的由10表示，包括一个上轴承半体12和一个对应的下轴承半体14。上轴承半体和下轴承半体12和14分别有一个轴颈轴承体16、18，每个轴承半体分别有一个弓形的结构，且都具有一个内凹面20、22，以及与其对应的外凸面24、26。每个轴颈轴承体在圆周方向上在相对的端部28，30；32，34之间延伸，法兰轴承的内凹面20，22相向设置，并关于轴承总成10的一个公共轴线A而定位，且轴颈轴承半体12、14的端部28，32；30，34互相面对，从而确定一个轴承总成内圆周表面，用于在使用中环套一个轴(图未示)。
每一个轴颈轴承体16，18可以完全由同一种材料制成，或者，更佳的是，由一种常用于止推轴承和/或发动机或随今后发展而应用的复合材料或者多层材料构成。此外，上和下轴颈轴承半体12和14可以共同由相同的材料或者多种材料或者不同的材料制成，这取决于所给定应用的要求。在例子中，轴颈轴承体12和14可以被制成有一个刚性的钢制衬板，上面可以覆盖一层或多层其他轴承材料，用来根据需要提供一个适用于环套一个轴的支撑运行面。这些层可以包括，例如，一个可能融合了锡和/或铋和/或其他合金元素的铜基轴承层，其上覆盖着另一纯锡或者类似物的覆盖层，以制成轴承总成的一个轴颈部份，这对于已知的或今后为该应用而发展的方法所形成的止推轴承和/或轴颈轴承来说，是常规的。另外，依据当前或者将来铝基轴颈轴承的预期应用需要，一个铝基轴承材料可以覆在钢背上，如含有或不含有其他合金组分的铝硅合金，以及含有或不含有一个锡层或类似物覆盖层。
该总成10包括止推垫圈36和38，它们独立于安装所在的轴颈轴承半体12、14单独制成。止推垫圈36和38可以由相同或者不同于制作轴颈轴承的材料制成。例如，止推垫圈36和38可以由铝硅合金板材冲压而成，同时带或者不带一个钢背。在所示实施例中，止推垫圈36和38优选由铝硅材料制成，并整体为不带钢背的刚性体。当从轴承总成的轴向看时(图4)，止推垫圈36和38基本呈圆弧形，当从垂直于轴向(图5)的侧面位置看时，其基本上是平的或扁的。每个止推垫圈都有一个轴向向外的止推面40，一个轴向向内的固定面(seating face)42，一个径向向内的安装边44和一个径向向外的自由边46。如图1，2，5和8所示，径向向内的安装边44的形状和尺寸沿着其安装所在的轴颈轴承12或14的外凸表面24，26延伸，与轴颈轴承12或14的轴向边缘面48，50；52，54邻接但不搭接。锁片或者锁舌56在止推垫圈36、38的圆周端部形成，并径向向内延伸，与其上安装有止推垫圈36、38的轴颈轴承12、14的圆周端面28，30；32，34相搭接。锁片56具有锁定面60，该锁定面与其安装所在的轴颈轴承12或14的圆周端面28，30；32，34相抵靠，支撑止推垫圈36，38，防止它们相对其安装所在的轴颈轴承12或14的任意方向的相对转动，同时支撑止推垫圈36，38，防止其径向向外相对运动。当与较窄的下轴颈轴承半体14匹配时，锁舌56在圆周方向延伸并超出它们安装所在的止推轴承12，14，覆盖无法兰的下轴承半体14的轴向侧面52，54，支撑止推垫圈36，38，防止其互相之间越位的轴向相向运动，在该位置，止推轴承12，14与下轴承半体14的轴向侧面52，54相抵。通过设置一系列的胶合点66而进一步防止止推垫圈36，38脱离带法兰轴承12或14，其强度足以锁定止推垫圈36，38，防止在操作和运输中移动从而消除由于疏忽而分离。当然，尽管出于降低成本和简化的考虑，优选使用胶合点的方式，但也可以采用除了胶合点以外的其他结合的方式(例如，焊接，铜焊，机械过盈配合(mechenical interference)等)。
至少一个止推垫圈36，38的轴向外止推面40优选形成有一个轮廓外形(如图1所示)，包括一系列的在圆周方向互相间隔开的排油槽68，和一系列紧挨排油槽68的倾斜的液力止推片区域(ramped hydrodynamic thrust padregions)70，用于在机轴的圆形突出部(lobes)或其它类似物旋转时，使穿过外止推面24，26的油产生一种液力作用，以减少圆形突出部和止推垫圈表面之间金属和金属的直接接触，从而用已知方法延长止推轴承的寿命。止推面可以与在先美国专利No.5,192,136所公开的类似。值得注意的是，止推垫圈36，38的对边形成一套排油槽68，排油槽68与锁舌56在一个经过止推轴承总成10的中心轴A的平面邻接。
在使用中，组装好的三片式止推垫圈总成10被安装在一个发动机芯体72或者类似物中，如图8所示，同时轴颈轴承10凸起的背面24，26安置在该芯体的凹座(concave seat)74内，止推垫圈36，38径向向外延伸并形成鞍形，同时它们的轴向内支撑表面40，42与芯体72的接触面76相抵靠，以支撑止推垫圈36，38，防止其超越抵靠在芯体72中的安放位置的轴向内位移。优选的，如果需要的话，胶合点66的胶粘强度弱到可以以使止推垫圈在初始结合点轴向向内位移，以达到完全的、无应力的抵靠在芯体72的接触面76上，而不是施加整个轴承的应力，否则，如果止推垫圈36，38被制成一片式形式或者被牢牢的粘住不能相对轴颈轴承体12移动，就会出现其它情况。无法兰的，相对较窄的下轴颈轴承半体14与上法兰轴承半体12相对安装，并被置于一个合适的支撑物上，例如一个轴承盖(图未示)上，从而环套一个旋转轴78。
图9和10展示了一个本发明的另一个实施例，其中所采用的相同的基本方法是形成一个法兰轴承总成，只是上轴颈轴承半体12’和下轴颈轴承半体14’宽度相同，但是相互间以轴向错位的关系组装，这样上轴颈轴承半体12’的一个边48悬于下轴颈轴承半体14’的相应边52’的上方，同时下轴颈轴承半体14’的相对的边54’则悬于上轴颈轴承半体12’的相应边50’下方，如图9和10所示。用如上方法制成的止推垫圈36’，38’被附在上和下法兰轴承半体12’，14’的悬垂边区域80，82处，这样上轴颈轴承半体12’被组装为带有一个位于其轴向悬垂端部区域80的单个止推轴承36’的形式，类似的下轴颈轴承半体14’，具有一个在其轴向悬垂端部区域82上的单个止推垫圈38’，同时止推垫圈36’，38’的锁舌部份56’，围绕着其安装所在的轴颈轴承体12’，14’的悬垂圆周端部28’，30’；32’，34’延伸，并进一步覆盖相对的轴颈轴承的轴向插入端84，86’。如图10所示，轴颈轴承12’，14’被悬垂的量在数值上优选等于止推垫圈36′，38′的厚度。这样的轴承在下面的情况中是很有用的即在轴向相对的方向上施加一个止推负荷(thrust load)，并且首先在一个方向上作用在轴承总成的上半部分，在相反的方向上作用在轴承总成的下半部分，例如在一些拉型离合器(pull/pull-type clutch)中的应用。实际上，优选上、下半轴颈轴承12’和14’结构相同，下轴承半体的止推垫圈与轴向上相对设置的上轴承半体的止推垫圈方向相反。
显然，还可依据以上技术而对本发明进行更改和变形。所以，应当理解在所附权利要求的范围内，本发明可以有不同于上述描述的特征。
权利要求
1.一种止推轴承，包括一个弓形轴承体，具有在间隔开的相对两端间沿着圆周方向而在相对的两侧边间沿着轴线方向延伸的一个外凸表面，和与该外凸表面相对的一个内凹的轴承表面；至少一个独立于所述轴承体而形成的止推垫圈，具有一个径向的内凹边和在间隔开的相对两端间沿着圆周方向延伸的轴向相对的两个表面；其特征在于所述的至少一个止推垫圈的内凹边面对所述轴承体的外凸面在圆周方向上延伸，所述的至少一个止推垫圈的所述端部越过并对接所述轴承体的端部。
2.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述的至少一个止推垫圈和所述的轴承体的对接端支撑所述的至少一个止推垫圈，防止其相对于所述轴承体在圆周方向移动。
3.如权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述止推垫圈的两个表面中的轴向内侧的表面在所述轴承体的一条相关连的边内侧轴向间隔。
4.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述的内凹边通过一个与所述轴承体的外凸表面的结合点而固定，以防所述至少一个止推垫圈相对于所述轴承体轴向移动。
5.如权利要求4所述的轴承，其特征在于，所述的结合点是可打开的。
6.如权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述的结合点包括一个胶合点。
7.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述至少一个止推垫圈的所述的端部沿着所述至少一个止推垫圈的所述内凹边径向向内延伸。
8.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，该轴承包括至少两个止推垫圈，分别邻接所述轴承体的一条边，在轴承体上轴向互相间隔开。
9.一种止推轴承总成，包括上轴承半体和下轴承半体，每一部分具有在相对间隔开的两端间沿着圆周方向而在相对的两侧边间沿着轴线方向延伸的一个外凸表面，和与该外凸表面相对的一个内凹的轴承表面；至少一个止推垫圈，与至少一个上轴承半体和下轴承半体相连，具有一个径向内凹边和在间隔开的两端间沿着圆周方向延伸的轴向相对的两个表面；其特征在于，所述的至少一个止推垫圈的内凹边面对与其相连的轴承半体的外凸面在圆周方向上延伸，所述的至少一个止推垫圈的所述端部越过并对接与其相连的轴承半体的端部。
10.如权利要求9所述的轴承总成，其特征在于，所述相连的上和下轴承半体的其中之一有两个与其相连的止推垫圈。
11.如权利要求10所述的轴承总成，其特征在于，所述的上轴承半体和下轴承半体中的其中之一有一个介于其对边之间的厚度，该厚度大于所述另一轴承体的厚度。
12.如权利要求11所述的轴承总成，其特征在于，所述的止推垫圈的端部覆盖所述另一个轴承半体的所述边缘。
13如权利要求12所述的轴承总成，其特征在于，所述的另一个轴承半体，通过和所述的止推垫圈的端部相连而被夹持，防止其相对于一个所述轴承半体轴向位移。
14.如权利要求13所述的轴承总成，其特征在于，通过所述止推垫圈的端部和所述轴承半体的端部相连，所述的止推垫圈被支撑而防止其相对于所述的一个轴承半体在圆周方向上的相对位移。
15.如权利要求14所述的轴承总成，其特征在于，所述的止推垫圈通过一个结合点固定在所述的一个轴承半体的外凸表面，从而防止所述的止推垫圈相对于所述的轴承半体轴向移动。
16.如权利要求10所述的轴承总成，其特征在于，所述的上轴承半体和下轴承半体中的另一个没有止推垫圈。
17.一种止推轴承总成，包括一个第一轴承半体，具有一对止推垫圈，邻接所述第一轴承半体的轴向对边安装于其上；一个第二轴承半体，在径向相对于第一轴承半体设置，并且没有止推垫圈。
18.如权利要求17所述的轴承总成，其特征在于，所述的第二轴承半体有一个小于所述第一轴承半体的轴向宽度。
19.如权利要求18所述的轴承总成，其特征在于，当所述的第一和第二轴承半体相互组配而在它们之间环套有一个轴时，所述的止推垫圈覆盖在所述第二轴承半体的轴向对边上。
18.一种止推轴承总成，包括一个第一轴承半体，具有在间隔开的相对两端间沿着圆周方向而在相对的两侧边间沿着轴线方向延伸的一个外凸表面，和与该外凸表面相对的一个内凹的轴承表面；一个第一止推垫圈，独立于所述第一轴承半体而形成，并具有一个径向的内凹边和在间隔开的相对两端间沿着圆周方向延伸的轴向相对的两个表面；所述第一止推垫圈的内凹边面对所述第一轴承体的外凸面在圆周方向上延伸，所述的第一止推垫圈的所述端部越过并对接所述第一轴承半体的端部；一个第二轴承半体，具有在间隔开的相对两端间沿着圆周方向而在相对的两侧边间沿着轴线方向延伸的一个外凸表面，和与该外凸表面相对的一个内凹的轴承表面；一个第二止推垫圈，独立于所述第二轴承半体而形成，并具有一个径向的内凹边和在间隔开的相对两端间沿着圆周方向延伸的轴向相对的两个表面；所述第二止推垫圈的内凹边面对所述第二轴承体的外凸面在圆周方向上延伸，所述的第二止推垫圈的所述端部越过并对接所述第二轴承半体的端部。
19.如权利要求18所述的轴承总成，其特征在于，所述的第一和第二轴承半体的内凹轴承面相向设置而环套一个轴，所述第一和第二止推垫圈则相对于组装好的轴承半体在轴向两侧相对设置。
20.如权利要求19所述的轴承总成，其特征在于，所述第一止推轴承的端部覆盖在与之相邻的所述第二轴承半体的侧边上，所述第二止推垫圈的端部覆盖在与之相邻的所述第一轴承半体的侧边上。
全文摘要
本发明公开了一种止推轴承总成及其制造成方法，该轴承至少有一个止推垫圈(36)位于其轴承半体(12)上且端部越过该轴承半体延伸。
文档编号F16C43/02GK1902406SQ200480040133
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年11月13日
发明者肖恩·米夏埃尔·韦尔奇, 罗纳德·J·汤普森 申请人:费德罗-莫格尔公司