防旋转轴承组件和轴承的制作方法

专利名称：防旋转轴承组件和轴承的制作方法
技术领域：
本发明披露了带有用于停止旋转的结构的轴承部件和轴承组件。
背景技术：
轴承组件用于机械中以在绕另一部分旋转一个部件之间提供低摩擦界面。在分开类型的轴承组件中，主体和可分离盖接收轴承壳套(bearing shell，轴瓦)并用紧固件连接在一起，以形成用于曲轴轴颈或其他旋转构件的轴承。随着时间推移，已经开发了各种生产轴承组件的主体和可分离盖的方法。例如，由于通过浇铸或锻造来分别形成主体和轴承盖，且随后在将主体和轴承盖与轴承壳套装配在一起之前要进行几个最后的机加工步骤，因此经常要制作连杆。替换地，主体和盖可以一起形成，然后通过锯切或切掉原先连接主体和盖的材料将所述主体和盖分开。该方法要求进行包括机加工连接面在内的若干个机加工步骤。另一种通过断裂将主体从轴承盖分离的方法也已用于工业中。该方法涉及沿着预定断裂平面使部件断裂，这通常使主体与轴承盖分开。当发生断裂时，主体与轴承盖之间的连接面不是平滑的，反而是具有在其中形成的联锁粗糙表面。在重新接合这些分离开来的部件时，这些粗糙互补表面帮助正确定位这些部件。

发明内容
根据所要求保护的本发明的实施方式涉及包括防止轴承壳套旋转的结构的轴承构件。在根据所要求保护的本发明一个示例性实施方式中，用于支撑轴承的轴承部件包括第一部件，所述第一部件包括第一壳套支撑表面、中心轴线、以及设置在所述第一壳套支撑表面每个端部处的接合表面。第二部件邻近第一部件的接合表面中的至少一个定位并包括接合面和第二壳套支撑表面。至少一个凹槽沿着所述中心轴线的方向延伸，并包括从第一部件的第一壳套支撑表面径向向外延伸的深度，该深度沿着所述凹槽从第一壳套支撑表面向着第一组件的侧面增加。在根据所要求保护的本发明另一实施方式中，连杆组件包括杆部件，所述杆部件具有第一轴承壳套支撑表面以及设置在所述第一轴承壳套支撑表面每端的第一和第二接合表面。该组件包括盖部件，所述盖部件具有第二轴承壳套支撑表面以及设置在所述第二轴承壳套支撑表面各个端部的第三接合表面和第四接合表面。设置在至少所述杆部件的第一轴承壳套支撑表面内或设置在所述盖部件的第二轴承壳套支撑表面内的凹槽延伸至所述杆部件或盖部件的侧面。在第一和第三接合表面紧固在一起并且第二和第四接合表面紧固在一起时，第一和第二轴承壳套支撑表面形成圆柱形表面，并且所述凹槽具有从所述圆柱形表面的轴线开始的沿着径向方向的深度，并且该深度沿着凹槽在所述侧面的方向上增加。在另一方面，轴承壳套包括半圆柱形轴承壳套，所述半圆柱形轴承壳套具有凹入轴颈支撑表面、凸起外表面、用于邻接另一半圆柱形轴承壳套的接合面的第一和第二接合面、在所述半圆柱形壳套每侧的端面、以及形成在第一和第二接合面的其中之一处并相对于轴承壳套中心轴线沿着径向向外的方向定位的柄脚(tang)。该柄脚的纵向轴线与垂直于凹入轴颈支撑表面的平面呈倾斜角度。应该理解的是，前述一般性说明和下列具体说明都是并且只是示例性的，并且不限制如权利要求所述的本发明。


附图用于对本发明提供进一步理解，并包含在说明书中并且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中图IA是根据示例性实施方式的轴承组件的透视图。图IB是图IA所示轴承组件的沿着线B-B的横截面侧视图。图2是根据一个示例性实施方式的轴承组件的主要部件或盖部件的平面图。图3是根据一个示例性实施方式的轴承组件的主要部件或盖部件的平面图。图4是根据一个示例性实施方式的轴承组件的透视图。图5是根据一个示例性实施方式的轴承组件部件的侧视图，示出了将轴承组件部件断裂之前的切削处理。
具体实施例方式下文结合多个示例性实施方式更详细地说明各个方面，以便理解本发明。然而，本发明不应解释为限于这些实施方式。相反，提供这些实施方式是为了使本发明的披露全面完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的范围。如今，高性能发动机要求配备高性能部件。这些部件包括轴承和轴承组件，诸如主轴颈轴承和连杆大端轴承，所有这些部件必须在轴承材料与围绕其旋转的部件之间维持静压润滑楔。为了使操作可靠，轴承组件应设置精确定位的硬止挡件以防止轴承壳套旋转。 在保留带有机加工表面的结构的轴承中，硬旋转止挡件通常设置为偏置狭槽和柄脚(也称为凹口或槽口)布置，其中上轴承壳套和下轴承壳套中的每个均设置有装配至形成于轴承组件的机加工主要盖部件内的相应狭槽的柄脚。然而，对于断裂分开式(fracture-split type，断裂对开式)连杆，分开表面是粗糙的并且未准确定位。因此，断裂分开式杆的接合表面不能提供可靠的硬止挡件。此外，在断裂分开式杆的每个接合表面上设置机加工表面会使由断裂加工提供的时间和成本的节约无效。根据本发明的实施方式提供精确的硬止挡件来防止轴承旋转，同时对于机加工和组装也是实用的。现在参考附图，图IA示出了根据本发明示例性实施方式的轴承组件100的局部视图。例如，轴承组件100可以是内燃机的连杆。如图IA所示，轴承组件100是包括杆部件 110和盖部件120的分开式轴承(split bearing，对开式轴承)。杆部件110包括支撑轴承壳套113的表面112，且盖部件120包括用于支撑壳套部件123(以部分被切掉的方式示出)的表面122。在盖和杆部件在界面IHa和114b处互相紧固的情况下，表面112和122 彼此相对以支撑轴承壳套部件113和123。因此，轴承壳套部件113和123可以保持在轴颈或轴(比如曲轴轴颈)(未示出)周围，所述轴颈或轴可以围绕轴承组件100的中心孔轴线C沿着方向R、或沿着与所述方向R相反的方向旋转。轴承组件的内表面112和122可以具有半圆柱形状，这样当二者接合时可以形成圆柱形表面。为了示出轴承组件100的轴承壳套113/123的联锁特征，将轴承壳套123在图IA 中在柄脚和狭槽配置附近的部分移除。更具体地，旋转止挡件由有角度的狭槽或凹槽12 提供，所述狭槽或凹槽设置在表面112和122中，并且横穿杆部件110的接合面与盖部件 120的接合面相遇的界面lHa。在图IA中，狭槽12 显示为部分地被上轴承壳套113覆盖，所述上轴承壳套包括装配至狭槽12 的上部的柄脚134。尽管未示出，在组装时，分开式轴承组件100会包括在轴承壳套123上的第二柄脚，所述第二柄脚插入盖部件120的表面122上的狭槽12 的下部中，以使得轴承壳套113和123的柄脚彼此相对。图IB是杆轴承组件100的横截面图，其中示出了组件的与狭槽12 相对的一侧， 并且图中未示出上轴承壳套和下轴承壳套，以显示出横穿杆部件110的接合面和盖部件 120的接合面相遇的界面114b的狭槽124b。从图IB中可见，狭槽124b的纵向轴线S与垂直于表面112和122以及轴C的平面P形成倾斜角θ 1。类似地，狭槽12 的纵向轴线与平面P形成倾斜角Θ1。因为狭槽12^/124b与旋转方向R成角度地设置，所以在旋转方向上作用于轴承壳套123/113上的力会被在与所述旋转方向相反的方向上的分力抵消，即， 狭槽表面作用于柄脚Π4上。同样，狭槽12^/124b可以提供沿着轴向的抵消分力，S卩，沿着中心孔轴线C的方向来反作用于会引起轴承壳套沿轴向方向移动的任何作用力。因此， 有角度的狭槽可以防止轴承壳套的旋转运动和轴向运动。此外，有角度的狭槽和柄脚提供了可以在组装期间帮助恰当放置轴承壳套的导向装置。图IA和IB中所示的轴承组件100中的狭槽lMa/124b可以通过使用诸如刀具的切削工具在单一机加工工序中制造。例如，可使用相同的铣削工具以相同的倾斜角来切削狭槽 12 /1Mb。具体地，轮状刀具可以插入由组装的杆部件和盖形成的开口中并移动至在界面 114处抵接表面112、122，以形成具有由轮状刀具的半径限定的弯曲表面的弧形狭槽。可替换地，其他实施方式中的狭槽可以采用不同的倾斜角定向来设置，诸如沿着彼此相对的方向倾斜的狭槽。在另一实施方式中，只有一个倾斜的有角度狭槽设置在轴承组件中。每个轴承半部113、123中每一个内的柄脚134通常通过在冲压工具中切断来从壳套材料的壁冲压而成，以形成向外径向延伸超过轴承壳套的后表面的直径从而以配合的方式定位于狭槽内的舌状物(tongue)。图2示出了根据一个示例性实施方式的带有硬旋转止挡件的轴承组件的部件 200。该部件200可以是轴承组件的主要部件或盖部件，例如，连杆(诸如断裂分开式连杆)。 轴承组件部件200包括具有端部23 和232b、以及接合表面21 和214b的轴承壳套213。 接合表面214b包括在转角处的两个槽口状凹槽对加以提供机加工的正旋转止挡件，但是可以在所述部件的外围处只设置一个槽口。凹槽对加和对沘宽度可基本上等于设置在轴承壳套213 —侧的转角处的相应柄脚和M6b的宽度，例如，类似于图IA和图IB所示实施方式中的狭槽的宽度。凹槽对加和M2b还包括从主要部件和/或盖部件的内圆柱表面向外径向延伸的深度，该深度足够容纳柄脚的弯曲部。凹槽242a、M2b可以用通过铣削轴在两端被支撑的水平铣削机(在图3中用沈0 示意性地表示)在部件200内精确地制造出。随着部件与其补充部件(例如，如果部件200为主要杆部件，则所述补充部件为盖部件，或者如果部件200为盖部件，则所述补充部件为主要杆部件)组装在一起，或者在断裂分开式杆的实施方式中，将主要部件从盖部件断裂开来之前，两个部件可以一次铣削以形成包括邻近机加工槽口的凹槽。在这类实施方式中， 当轴承组件与轴承壳套组装时，柄脚会抵接补充部件的轴承壳套中的另一类似柄脚 (未示出)。因此，单次加工调试就可以准确地切削出用于轴承组件的一侧的两个轴承壳套半部的防旋转凹槽，但是采用在轴承壳套的两侧上都设置槽口的凹槽的实施方式(如图2 所示)会需要多于一次的机加工调试，但是会有效地防止轴承壳套沿着中心孔轴线C的两个方向进行轴向移动。在图2中，圆形切削工具260具有足够的半径，从而所述切削工具形成了具有稍微弯曲侧面M3的凹槽，并且所述切削刀具的端点在所述凹槽的底表面上限定了以倾斜角 θ 2延伸穿过平面P的线M5。替换地，切削铣削机可以设置成铣削具直侧截面的凹槽。采用任一种方法，凹槽的深度均依据沿着平行于中心孔轴线C的方向到部件200的侧面 270a的距离而增加，以为在轴承壳套213的转角中形成的柄脚提供硬旋转止挡件，并从而防止轴承壳套213旋转。同样地，凹槽M2b的深度依据沿着平行于轴线C的方向朝着部件200的侧面270b的距离而增加，以为在轴承壳套213的转角中形成的柄脚M6b提供硬旋转止挡件。轴承半部213中的柄脚和M6b通常能通过在冲压模具中的剪断来从壳套材料的壁冲压成，以形成向外径向延伸超过轴承壳套后表面的直径从而以配合方式定位于狭槽124a/124b内的柄脚。图2中所示的实施方式具有形成于接合表面214a、214b处的凹槽，这允许在组装期间将轴承壳套213 “滚入”，但是其他实施方式可以在沿着轴承组件的周边的任何部位处只包括一个凹槽或包括多个凹槽。图3示出了一个轴承组件实施方式的部件300，其包括单个槽口状凹槽342的以及轴承壳套的对应柄脚；346，如上面相对于图2所示实施方式中的凹槽和柄脚的其中之一所描述的那样，但是图3所示实施方式还包括至少一个常规柄脚结构，以防止沿着中心孔轴线C的方向的轴向移动。例如，柄脚338a或338b可以设置在轴承壳套330的端部33 或 332b和/或所述轴承客套的侧面处，并装配至形成于部件300的接合表面31 或314b内的凹槽中。应该理解的是，柄脚338a或338b和相应的凹槽339a和339b可以设置在沿着轴承壳套330的侧面33 和/或332b的任何部位处。还应理解的是，部件300是包括支撑另一轴承壳套的补充部件的轴承组件的一部分(例如，如果部件300为主要杆部件，则所述补充部件为盖部件，或者如果部件300为盖部件，则所述补充部件为主要杆部件)。补充部件可以包括槽口，以便所述补充部件与部件300组装时可以邻近槽口 342。此外，将附接至部件300以形成轴承组件的补充轴承组件部件可以包括一个或多个常规柄脚/凹槽结构， 诸如柄脚338a或338b以及相应的凹槽339a和339b，并可以位于沿着轴承壳套端部的任何位置。然而，可以期望的是部件300内的柄脚不与设置在补充部件中的柄脚相面对。替换地，部件300可以包括槽口和柄脚342/346，但是柄脚/凹槽结构338a/339a或338b/339b 只设置在补充部件中。图4示出了补充轴承组件部件的示例性实施方式，其包括可以(例如)用作内燃机的连杆部件的一部分的相邻槽口。如图4所示，轴承组件400是包括杆部件410和盖部件420的分开式轴承。杆部件410包括支撑轴承壳套413的表面412，盖部件420包括用于支撑壳套部件423的表面422。当盖部件和杆部件在界面41 和414b处紧固至彼此时， 表面412和422彼此相对以支撑轴承壳套部件413和423。因此，轴承壳套部件413和423 可以绕轴颈或轴(未示出)被保持，所述轴颈或轴比如为曲轴轴颈，其可以围绕轴承组件的中心孔轴线旋转。轴承组件的内表面412和422可以具有半圆柱形状，这样当二者结合时可以形成圆柱表面。轴承组件400的杆部件410包括机加工的槽口状凹槽442a，轴承壳套413的对应柄脚446a可以延伸至该凹槽内。轴承组件400的盖部件420包括机加工的槽口状凹槽 442b，并且柄脚446b可以延伸至该凹槽442b中。例如，凹槽442a/442b和柄脚446a/446b 中的每一个均可以按照类似于图2或图3所示实施方式中说明的方式来设置。在图4所示实施方式中，凹槽44 和442b彼此邻近地设置。这提供了这样一种布置，其中，一旦组装了盖部件420和杆部件410，则柄脚446a的一侧可邻接柄脚446b的一侧，并且柄脚446a的未被邻接的一侧设置成靠近凹槽44 的机加工侧部分，柄脚446b的未被邻接的一侧设置成靠近凹槽442b的机加工侧部分。图5示出了用于在断裂分开步骤前准确且容易地在轴承组件中形成相邻凹槽的示例过程。如图5所示，单个轴承件550(例如，杆件)可以采用水平铣削机进行机械加工， 所述水平铣削机在图中示出为在每端处由轴56 和56 之一支撑的刀具560。所述杆件具有由轴承件阳0的沿着虚线555的区域表示的断裂区。断裂区555是待断裂以使轴承部件分裂成两个工件的区域，在将轴承壳套(未示出)插入到所述工件的中心孔区域内之后， 可以重新组装这两个工件。随着水平铣削机的刀具560沿着断裂区555在轴承件550中切削出槽口时，断裂区555的两侧(轴承件550将在此处分开)设置机加工旋转止挡件。应该理解的是，其他实施方式可以包括具有这样的形状的轴承件，其中使断裂区从杆部件沿另一定向设置。此外，可以将一个或多个槽口设置在沿着轴承件550的周边的任何位置处 (例如，沿着中心孔的侧面)和/或设置在轴承件阳0的相对侧上。此外，本文中所说明的任一实施方式可以用于多个组合之一。例如，图2至图4的实施方式还可以包括如图1所示的狭槽状配置，和/或所有实施方式可以设置有如图3所示的那样的常规柄脚。应该理解的是，本文中说明和示出的实施方式可以用多种方法进行修改。例如，尽管包括断裂分开式连杆的实施方式可以设置有可靠的精确旋转止挡件，应该容易理解，本文中说明的概念不限于一个这样的具体发动机部件，而是可以适用于各种必须分开以环绕另一部件组装的其他部件，诸如轴箱。同样地，尽管上述部件已经就断裂分开式锻造或浇铸部件的使用进行了说明，实施方式可以包括使用其他应用制造的部件，所述其他应用比如为粉末冶金、压力铸造等，和/或根据结构要求使用制造工艺来适应每个部件的特性。另外，实施方式可以包括轴承组件中用与另一部件(例如，盖部件)不同方法和/或材料制成的部件(例如，主要部件)。尽管本文中说明了有限数量的实施方式，本领域普通技术人员应该容易理解，可以对这些实施方式中的任一个做出改变，并且这些变型将在所附权利要求的范围内。因此， 本领域技术人员应该清楚，在不背离所附权利要求及其等同物的范围的前提下，可以对本文中所说明的轴承部件和轴承组件进行各种改变和修改。
权利要求
1.一种用于支撑轴承的轴承部件，包括第一部件，包括第一壳套支撑表面、中心轴线、以及设置在所述第一壳套支撑表面的每个端部处的接合表面；第二部件，邻近所述第一部件的接合表面中的至少一个定位，并且包括接合面和第二壳套支撑表面；以及第一凹槽，沿着所述中心轴线的方向延伸，并且包括从所述第一部件的第一壳套支撑表面径向向外延伸的深度，所述深度沿着所述凹槽从所述第一壳套支撑表面向着所述第一部件的侧面增加。
2.根据权利要求1所述的轴承部件，其中，所述深度沿着所述凹槽连续增加。
3.根据权利要求1所述的轴承部件，还包括具有突出至所述凹槽内的柄脚的第一轴承壳套。
4.根据权利要求1所述的轴承部件，其中，所述第一和第二部件的接合表面对准以形成圆柱形孔。
5.根据权利要求1所述的轴承部件，其中，所述第一和第二部件的接合表面具有通过将所述第一部件从所述第二部件断裂分开而形成的匹配互装配表面。
6.根据权利要求1所述的轴承部件，其中，所述第一壳套支撑表面和所述第二壳套支撑表面均具有半圆柱形形状。
7.根据权利要求1所述的轴承部件，还包括第二凹槽，所述第二凹槽沿着所述中心轴线的方向延伸并且包括从所述第二部件的第二壳套支撑表面径向向外延伸的深度，所述深度沿着所述第二凹槽从所述第二壳套支撑表面向着所述第二部件的侧表面增加。
8.根据权利要求7所述的轴承部件，其中，所述第一和第二凹槽定位成使得当所述第一部件的接合面与所述第二部件的接合面对准时所述第一和第二凹槽彼此邻近。
9.一种连杆组件，包括杆部件，包括第一轴承壳套支撑表面、以及在所述第一轴承壳套支撑表面的每个端部处的第一和第二接合表面；盖部件，包括第二轴承壳套支撑表面、以及在所述第二轴承壳套支撑表面的各个端部处的第三接合表面和第四接合表面；以及凹槽，至少处于所述杆部件的第一轴承壳套支撑表面内或者处于所述盖部件的第二轴承壳套支撑表面内，并延伸至所述杆部件或盖部件的侧面，其中，在所述第一和第三接合表面紧固在一起，并且所述第二和第四接合表面紧固在一起时，所述第一和第二轴承壳套支撑表面形成圆柱形表面，并且所述凹槽具有自所述圆柱形表面的轴线开始的径向方向上的深度，所述深度沿着所述凹槽在所述侧面的方向上增加。
10.根据权利要求9所述的连杆组件，其中，所述第一和第三接合表面、以及所述第二和第四接合表面具有通过将所述杆部件从所述盖部件断裂分开而形成的匹配互装配表面。
11.根据权利要求9所述的连杆组件，其中，所述深度沿着所述凹槽连续增加。
12.根据权利要求9所述的连杆组件，还包括具有突出至所述凹槽中的柄脚的第一轴承壳套。
13.根据权利要求9所述的连杆组件，还包括第二凹槽，所述第二凹槽沿着所述圆柱形表面的中心轴线的方向延伸并且包括从所述盖部件的第二轴承壳套支撑表面径向向外延伸的深度，所述深度沿着所述第二凹槽从所述第二轴承壳套支撑表面向着所述盖部件的侧表面增加。
14.根据权利要求16所述的连杆组件，其中，所述第一和第二凹槽定位成使得，在所述第一和第三接合表面对准且所述第二和第四接合表面对准时所述第一和第二凹槽彼此邻近。
15.一种轴承壳套，包括半圆柱形壳套，具有凹入的轴颈支撑表面； 凸起的外表面；第一和第二接合面，用于邻接另一半圆柱形壳套的接合面； 端面，在所述半圆柱形壳套的每侧处，以及柄脚，形成于所述第一和第二接合面的其中之一处，并且相对于所述壳套中心轴线沿径向向外的方向定位，所述柄脚的纵向轴线与垂直于所述凹入的轴颈支撑表面的平面呈倾斜角度。
全文摘要
本发明披露了一种轴承部件和轴承组件。轴承部件包括用于提供硬旋转止挡件的结构。在一个实施方式中，防旋转结构包括形成于具有用于支撑轴承壳套的表面的至少一个轴承部件内的狭槽。该狭槽的纵向轴线与垂直于用于支撑轴承壳套的表面的平面呈倾斜角度。在其他实施方式中，凹槽从用于支撑轴承壳套的至少一个部件的表面径向向外地向着所述部件的侧面延伸。凹槽的深度依据在平行于部件的中心轴线的方向上的距离而增加。
文档编号F16C17/02GK102449336SQ201080023741
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月29日
发明者戴尔·G·吉比, 约瑟夫·雷纳坎普, 肯特·H·克拉克 申请人:康明斯知识产权有限公司