本申請(qǐng)依照美國(guó)法典第35篇第365節(jié)要求2015年10月16日提交的德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.102015220213.5的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用整體并入本文以用于所有目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本說(shuō)明書(shū)總體上涉及用于液力軸向滑動(dòng)軸承(plain bearing)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

曲軸和連桿在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載期間高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致部件溫度升高且施加到部件的軸向力和離心力增加。可以在曲軸和連桿之間使用液力軸向滑動(dòng)軸承，以向部件提供潤(rùn)滑和冷卻。然而，在曲軸的某些推力負(fù)載期間，液力軸向滑動(dòng)軸承可能不足以潤(rùn)滑液力軸向滑動(dòng)軸承和曲軸之間的間隙，導(dǎo)致兩者之間金屬與金屬接觸，這可以增加其劣化的可能性。

解決曲軸潤(rùn)滑的其它嘗試包括在液力軸向滑動(dòng)軸承上安裝凹槽和/或其它凹槽。一種示例性方法由Chrestoff等人在美國(guó)專(zhuān)利5,829,338中示出。其中，具有支撐表面的液力軸向滑動(dòng)軸承構(gòu)造成在運(yùn)行過(guò)程中，能在支撐表面和軸承配合部件之間形成液體潤(rùn)滑劑的液力潤(rùn)滑膜。此文中支撐表面在徑向方向上與軸承配合部件的對(duì)應(yīng)支撐表面平行對(duì)齊。捕集表面(Capture surface)沿圓周方向安裝在其上游，捕集表面被配置成在支撐表面上相對(duì)于法線(xiàn)傾斜。該傾斜沿圓周方向。捕集表面的目的是為軸承配合部件形成楔形間隙，以便在液力軸向滑動(dòng)軸承相對(duì)于軸承配合部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑劑輸送到支撐表面和軸承配合部件之間的潤(rùn)滑間隙中。

然而，本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種系統(tǒng)的潛在問(wèn)題。作為一個(gè)示例，潤(rùn)滑劑路徑在徑向方向上延伸跨過(guò)液力軸向滑動(dòng)軸承的整個(gè)表面。由此，這些路徑不會(huì)通過(guò)軸承和/或曲軸的運(yùn)動(dòng)而持續(xù)暴露于潤(rùn)滑劑中。因此，較高的推力負(fù)載仍可能導(dǎo)致曲軸和軸承之間金屬與金屬的接觸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是改進(jìn)液力軸向滑動(dòng)軸承，使得液力軸向滑動(dòng)軸承的摩擦特性和磨損特性被進(jìn)一步改善，也涉及軸承配合部件。在特定應(yīng)用中，連桿和曲軸之間的軸向摩擦接觸得到改善(例如，減小)。因此，軸承可以使磨損最小化并減小軸承配合部件之間的摩擦。

在一個(gè)示例中，上述問(wèn)題可以通過(guò)一種用于支撐相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的軸承部件之間的軸向力的液力軸向滑動(dòng)軸承來(lái)解決，所述液力軸向滑動(dòng)軸承包括沿軸向方向指向其中一個(gè)軸承部件的至少一個(gè)支撐表面，其中，在徑向方向上看，所述至少一個(gè)支撐表面向徑向方向傾斜設(shè)置，其中，所述傾斜被配置成在支撐表面和相應(yīng)軸承部件之間形成徑向向外側(cè)漸縮的潤(rùn)滑間隙，其中，支撐表面是連桿外表面的一部分。以這種方式，連桿和曲軸之間的摩擦由于通過(guò)曲軸的一定范圍內(nèi)的推力負(fù)載由軸承提供的持續(xù)潤(rùn)滑而減小。

作為一個(gè)示例，軸向軸承位于連桿的底部的相對(duì)側(cè)，其中連桿聯(lián)接到曲軸。軸向軸承為帶有被配置成向軸承和曲軸之間的間隙供應(yīng)潤(rùn)滑劑的楔形和/或斜面的環(huán)形。斜面位于沿軸承的整個(gè)圓周與曲軸對(duì)接的軸承的表面上。在一個(gè)示例中，斜面成不同的角度以提供進(jìn)一步的潤(rùn)滑，同時(shí)還減輕了由于改變推力負(fù)載而引起的曲軸移動(dòng)。因此，易于設(shè)計(jì)的軸承可以安裝在多個(gè)連桿上，以減少連桿和/或曲軸劣化的可能性。

應(yīng)該理解，提供以上概述是為以簡(jiǎn)化形式介紹在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的概念的選擇。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍僅由隨附的權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決以上或在本公開(kāi)的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承的第一實(shí)施例的截面圖，其中具有不成比例地放大的支撐表面的傾斜度。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承的第二實(shí)施例的截面圖，其中具有不成比例地放大的支撐表面的另一傾斜度。

圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承的第三實(shí)施例的截面圖，其中具有不成比例地放大的支撐表面的傾斜度。

圖4示出了根據(jù)圖3的軸向滑動(dòng)軸承在連桿和曲軸之間的應(yīng)用。

圖5示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。

圖6示出了軸向滑動(dòng)軸承的等距視圖。

圖7示出了聯(lián)接到曲軸的軸向滑動(dòng)軸承的二維視圖。

圖8示出了曲軸和軸向滑動(dòng)軸承之間的間隙的詳細(xì)視圖。

圖9A和9B示出了根據(jù)圖6中的切割平面的軸向滑動(dòng)軸承的剖視圖。

圖10示出了用于響應(yīng)液壓軸承的潤(rùn)滑而改變發(fā)動(dòng)機(jī)工況的方法。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及液力軸向滑動(dòng)軸承的系統(tǒng)和方法。液力軸向滑動(dòng)軸承可以位于曲軸和連桿之間，如圖4所示。圖1至圖3示出了液力軸向滑動(dòng)軸承的各種實(shí)施例。包括多個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖在圖5中示出。氣缸由活塞限定，活塞可基于曲軸和連桿的運(yùn)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液力軸向滑動(dòng)軸承在圖6中示出，其中軸承位于連桿和曲軸之間。軸承包括迫使?jié)櫥瑒┻M(jìn)入曲軸和軸承之間間隙的斜面，如圖7所示。圖8中出了斜面的角度以及軸承和曲軸之間的間隙的詳細(xì)視圖。圖9根據(jù)圖6中的切割平面示出了液力軸向滑動(dòng)軸承的側(cè)面和正面視圖。圖10示出了用于確定曲軸和液力軸向滑動(dòng)軸承之間充分潤(rùn)滑的方法。

圖1-9示出具有各種部件的相對(duì)定位的示例配置。如果被示出為彼此直接接觸或直接耦接，則至少在一個(gè)示例中，這種元件可以分別稱(chēng)為直接接觸或直接耦接。類(lèi)似地，如果元件被示出為彼此鄰接或相鄰，則至少在一個(gè)示例中，其可以分別是彼此鄰接或相鄰。作為示例，彼此共面接觸的組件可以稱(chēng)為共面接觸。作為另一個(gè)示例，在至少一個(gè)示例中，彼此間隔開(kāi)定位且之間僅具有空間而沒(méi)有其它部件的元件可被如此稱(chēng)之。作為又一個(gè)示例，示出為在另一個(gè)上方/下方、在另一個(gè)的相對(duì)側(cè)、或在另一個(gè)的左邊/右邊的元件，可以稱(chēng)為是相對(duì)于另一個(gè)彼此稱(chēng)之。此外，如圖所示，在至少一個(gè)示例中，最頂部元件或元件的最頂部點(diǎn)可以稱(chēng)為組件的“頂部”，最底部元件或元件的最底部點(diǎn)可以稱(chēng)為組件的“底部”。如本文所使用的，頂部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相對(duì)于附圖的豎直軸線(xiàn)，并且用于描述附圖中的元件相對(duì)于彼此的位置。因此，在一個(gè)示例中，示出為在其他元件上方的元件被豎直地定位在其他元件上方。作為又一示例，附圖中描繪的元件的形狀可以被稱(chēng)為具有那些形狀(例如，諸如是環(huán)形的，直的，平面的，彎曲的，圓形的，倒角的，成角度的等等)。此外，在至少一個(gè)示例中，被示出為彼此相交的元件可以稱(chēng)為相交元件或彼此相交。此外，在一個(gè)示例中，被示出在另一元件內(nèi)或在另一元件外的元件可以如此稱(chēng)之。應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)制造公差(例如，在1-5％偏差內(nèi))，被稱(chēng)為“基本相似和/或相同”的一個(gè)或更多個(gè)組件彼此不同。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承1用于支撐相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)的軸承部件之間軸向力FA。軸承部件中的一個(gè)在圖中以虛線(xiàn)被示出為帶有附圖標(biāo)記2的軸根/軸端(shaft stump)。相對(duì)于第一軸承部件2旋轉(zhuǎn)的第二軸承部件可以是例如軸向滑動(dòng)軸承1本身或與其固定連接到其的部分。

軸向滑動(dòng)軸承1具有指向軸承部件2的支撐表面3，其用于在軸承部件2(下文稱(chēng)為軸承配合部件2)和支撐表面3之間形成潤(rùn)滑間隙S。

在根據(jù)本公開(kāi)的軸向滑動(dòng)軸承1中，從徑向方向R看，支撐表面3相對(duì)于徑向方向R傾斜，其中傾斜被配置成形成用于軸向滑動(dòng)軸承1的一部分的徑向向外漸縮的潤(rùn)滑間隙S。潤(rùn)滑間隙S設(shè)置在支撐表面3和相應(yīng)的軸承部件(即軸承配合部件2)之間。同根據(jù)圖1在截面圖中為平坦的傾斜表面一樣，也可以通過(guò)支撐表面3的輪廓?jiǎng)?chuàng)建徑向向外漸縮的潤(rùn)滑間隙S。例如，支撐表面3可以在橫截面中彎曲，其中曲率設(shè)置為使得至少在部分區(qū)域中存在徑向向外漸縮的潤(rùn)滑間隙S。已經(jīng)觀察到，在潤(rùn)滑間隙S的最窄點(diǎn)4處，由于支撐表面3的傾斜/輪廓，產(chǎn)生具有特別高承壓能力和高承載能力的液力潤(rùn)滑膜，這使得軸向滑動(dòng)軸承1和軸承配合部件2的磨損減小。還已經(jīng)觀察到，與在徑向方向R上平行于軸承配合部件2延伸的支撐表面3相比，即使軸承部件相對(duì)彼此低速運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑間隙。

支撐表面3在徑向方向R上的向內(nèi)傾斜具有適合為小于5°，特別是小于1°的角度α。這里的角度α是相對(duì)于徑向方向R測(cè)量的。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出了軸向滑動(dòng)軸承1的另一實(shí)施例，其具有徑向設(shè)置在支撐表面3內(nèi)側(cè)的徑向傾斜的捕集表面5。捕集表面5設(shè)置為，例如在徑向方向上相對(duì)于支撐表面3具有更大的傾斜，或者階梯式的，即被配置成在任何情況下都能形成大于錐形潤(rùn)滑間隙S的潤(rùn)滑劑捕集間隙6。該潤(rùn)滑劑捕集間隙6(在本示例中是楔形的)能夠收集可用于在運(yùn)行中創(chuàng)建于潤(rùn)滑間隙S中的實(shí)際承載液力潤(rùn)滑膜的潤(rùn)滑劑。換句話(huà)說(shuō)，徑向傾斜的捕集表面5是成斜面形的，并且沿著軸向滑動(dòng)軸承1徑向地在支撐表面3內(nèi)部。這樣，軸向滑動(dòng)軸承1是環(huán)形的，其中徑向更加傾斜的捕集表面5和支撐表面跨越軸向滑動(dòng)軸承1的整個(gè)圓周。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，替代地或除了捕集表面5之外，軸向軸承1可具有分布在圓周上并且朝向?qū)?yīng)軸承配合部件2開(kāi)口的潤(rùn)滑劑凹槽7。這種潤(rùn)滑劑凹槽7流體地聯(lián)接軸向軸承1的軸承孔8的徑向內(nèi)部區(qū)域和軸向軸承1的徑向外部區(qū)域9，這種潤(rùn)滑劑凹槽7可以沿著軸向軸承1的圓周均勻地間隔開(kāi)。與捕集表面5和支撐表面3不同，潤(rùn)滑劑凹槽7不橫貫軸向軸承1的整個(gè)周長(zhǎng)。從圓周方向看，從潤(rùn)滑劑凹槽7開(kāi)始，可以在圓周方向上設(shè)置能迫使?jié)櫥g隙S增大的潤(rùn)滑劑捕集表面5。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，以U形示出的圓周方向可以是其他形狀，例如V形，C形和其他合適的形狀。

根據(jù)本公開(kāi)，用于支撐在相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)的軸承部件之間的軸向力FA的液力軸向滑動(dòng)軸承具有在軸向方向上指向軸承部件中的一個(gè)軸承部件的至少一個(gè)支承表面，該液力軸向滑動(dòng)軸承在徑向方向R上改進(jìn)為這種輪廓，所述至少一個(gè)支撐表面設(shè)置為相對(duì)于徑向方向R傾斜和/或被輪廓化，其中所述傾斜和/或輪廓被配置成在支撐表面和相應(yīng)的軸承部件(即軸承配合部件)之間形成朝向外部徑向漸縮的潤(rùn)滑間隙S，其中支撐表面是連桿外表面的一部分，該連桿特別地與軸承配合部件(例如曲軸)的軸承配合面協(xié)作。在一些示例中，另外地或替代地，支撐表面是液力軸向滑動(dòng)軸承的一部分。

通過(guò)支撐表面在徑向方向上的這種傾斜/輪廓，支撐表面可捕集液體潤(rùn)滑劑，該液體潤(rùn)滑劑在離心力下通過(guò)徑向向內(nèi)擴(kuò)大的潤(rùn)滑間隙S從軸向軸承的軸承孔徑向向外拋出，且支撐表面將其輸送進(jìn)入徑向向外漸縮的潤(rùn)滑間隙S。對(duì)于該應(yīng)用，根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承已經(jīng)證明在改進(jìn)連桿和曲軸之間的軸向摩擦接觸方面是特別有利的。

以這種方式，實(shí)現(xiàn)了更可靠的安裝以及在朝向彼此移動(dòng)的表面(即，支撐表面和軸承配合部件的相應(yīng)支撐表面)之間具有增加的承載能力的油膜。已經(jīng)觀察到，以這種方式，根據(jù)本公開(kāi)的軸向軸承和軸承配合部件中的摩擦和磨損降低了。特別地，在軸承配合部件相對(duì)彼此作微小移動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑劑膜更快速地且在軸承配合部件相對(duì)于彼此的更低速度時(shí)建立。

在本公開(kāi)的特定實(shí)施例中，除了徑向方向之外，支撐表面也在圓周方向上傾斜和/或輪廓化，其中，圓周方向上的傾斜/輪廓被配置成在支撐表面和相應(yīng)的軸承部件之間形成在圓周方向上漸縮的潤(rùn)滑間隙S。

此外，建議設(shè)置至少一個(gè)捕集表面于圓周方向上鄰近支撐表面和/或沿徑向方向R進(jìn)一步向內(nèi)，以形成潤(rùn)滑劑捕集間隙。這種捕集表面在此可以設(shè)置成使其以集水容器的方式形成與軸承配合部件相對(duì)的增大的間隙，其中在運(yùn)行期間潤(rùn)滑劑匯集在該增大的間隙中，并且該增大的間隙可用于形成潤(rùn)滑間隙S，例如，潤(rùn)滑間隙S進(jìn)一步徑向向外。捕集表面適當(dāng)?shù)匦纬膳c軸承配合部件相對(duì)、且比支撐表面明顯更大的潤(rùn)滑間隙S。

在另一實(shí)施例中，支撐表面在徑向方向R上的傾斜角α小于5°。在一個(gè)示例中，傾斜角α小于1°。捕集表面5的角度可以大于角度α，下文將進(jìn)行描述。

根據(jù)本公開(kāi)，在徑向上進(jìn)一步向內(nèi)的沿著軸承1的整個(gè)圓周在徑向方向R上向外延伸漸縮(即，以楔形的形式)的相關(guān)的潤(rùn)滑間隙S適合地比其最窄點(diǎn)處大不超過(guò)50微米。在一些實(shí)施例中，潤(rùn)滑間隙S可以比其在最窄點(diǎn)處徑向向內(nèi)大20微米至40微米。

除了上述措施之外，根據(jù)本公開(kāi)的液壓軸向軸承可適于具有朝向相應(yīng)軸承配合部件開(kāi)口的潤(rùn)滑劑凹槽。這些潤(rùn)滑劑凹槽首先提供足夠的潤(rùn)滑劑以形成承載的液壓潤(rùn)滑間隙S。其次，潤(rùn)滑劑凹槽將軸向軸承的軸承孔的徑向內(nèi)部區(qū)域流體連接到軸向軸承的徑向外部區(qū)域，使得過(guò)量的潤(rùn)滑劑(例如，形成承載潤(rùn)滑劑膜所不需要的)可以以最小的阻礙從支承點(diǎn)逸出。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，液力軸向滑動(dòng)軸承1集成在(例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的)連桿10中，其中，支撐表面3是連桿10的外表面的一部分，特別是連桿眼的外表面的一部分。在這種情況下，特別優(yōu)選地在連桿10和曲軸11之間使用根據(jù)本公開(kāi)的液力軸向滑動(dòng)軸承1。

圖5示出了車(chē)輛系統(tǒng)56的示意圖。車(chē)輛系統(tǒng)56包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)58。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)58可包括具有多個(gè)氣缸530的發(fā)動(dòng)機(jī)510。發(fā)動(dòng)機(jī)510包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置523和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置525。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置523包括經(jīng)由進(jìn)氣通道542流體地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管544的節(jié)氣門(mén)562。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置525包括最終通向排氣通道535的排氣歧管548，排氣通道535將氣體引導(dǎo)到大氣。節(jié)氣門(mén)562可以位于升壓裝置(例如渦輪增壓器(未示出))下游且位于后冷卻器(未示出)的上游的進(jìn)氣通道542中。當(dāng)包括后冷卻器時(shí)，后冷卻器可以被配置成降低由升壓裝置壓縮的進(jìn)氣的溫度。

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置525可以包括一個(gè)或更多個(gè)排放控制裝置570，排放控制裝置570可以安裝在排氣裝置中的緊湊耦接(close-coupled)位置。一個(gè)或更多個(gè)排放控制裝置可以包括三元催化劑、稀NOx過(guò)濾器、SCR催化劑等。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置525還可以包括位于排放控制裝置570的上游的柴油微粒過(guò)濾器(DPF)502，其臨時(shí)過(guò)濾來(lái)自進(jìn)氣的PM。在一個(gè)實(shí)例中，如所描繪的，DPF 502是柴油微粒物質(zhì)保留系統(tǒng)。DPF 502可以具有由例如堇青石或碳化硅制成的過(guò)濾體結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)部具有多個(gè)通道以從柴油機(jī)排氣中過(guò)濾微粒物質(zhì)。沿循通道穿過(guò)DPF 502的已經(jīng)過(guò)濾PM的排氣管排氣可以在PM傳感器506中被測(cè)量并在排放控制裝置570中被進(jìn)一步處理，且經(jīng)由排氣通道535排出到大氣中。在所描繪的示例中，PM傳感器506是電阻傳感器，其基于在PM傳感器的電極兩端測(cè)量的電導(dǎo)率的變化來(lái)估計(jì)DPF 502的過(guò)濾效率。

車(chē)輛系統(tǒng)56還可以包括控制系統(tǒng)514。控制系統(tǒng)514被示為從多個(gè)傳感器516(本文描述了其各種示例)接收信息并且將控制信號(hào)發(fā)送到多個(gè)致動(dòng)器581(本文描述了其各種示例)。作為一個(gè)示例，傳感器516可以包括被配置為測(cè)量通過(guò)排氣通道535的排氣的流速的排氣流速傳感器526、排氣傳感器(位于排氣歧管548中)、溫度傳感器528、壓力傳感器529(位于排放控制裝置570下游)，以及PM傳感器506。其他傳感器，諸如附加的壓力、溫度、空氣/燃料比、排氣流速和成分傳感器可以耦接到車(chē)輛系統(tǒng)56中的各個(gè)位置。作為另一個(gè)示例，致動(dòng)器可包括燃料噴射器566、節(jié)氣門(mén)562、控制過(guò)濾器再生的DPF閥(未示出)、電路開(kāi)關(guān)等。控制系統(tǒng)514可以包括控制器512。控制器512可以被配置成具有存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)可讀指令?？刂破?12從圖5的各種傳感器接收信號(hào)，處理信號(hào)，并基于接收的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令采用圖5的各種致動(dòng)器來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

下面的附圖示出了被配置成具有支撐表面和捕集表面二者的推力軸承(thrust bearing)(例如，液力滑動(dòng)軸承1)的實(shí)施例。推力軸承還包括用于物理聯(lián)接到連桿(例如，圖4的連桿10)的表面。這樣，推力軸承密封接觸并壓靠連桿，并且位于連桿和曲軸之間，如下所述。以這種方式，推力軸承跟隨連桿運(yùn)動(dòng)，并且為推力軸承的輪廓和曲軸之間的間隙提供潤(rùn)滑。

在一個(gè)示例中，一種系統(tǒng)包括連桿和曲軸以及位于連桿和曲軸之間的推力軸承，推力軸承還包括橫貫推力軸承的整個(gè)圓周的較大斜面和較小斜面；其中較大斜面所成銳角程度小于較小斜面。較小斜面沿徑向方向的延伸小于較大斜面，使得曲軸和較小斜面之間的間隙小于曲軸和較大斜面之間的間隙。特別地，較大斜面包括比較小斜面的角度大20倍的角度。較大和較小斜面的橫截面平行于連桿和曲軸的旋轉(zhuǎn)方向。換句話(huà)說(shuō)，推力軸承是環(huán)形，其中環(huán)的平面平行于連桿和曲軸的旋轉(zhuǎn)方向。

附加地或替代地，系統(tǒng)的示例包括連桿，該連桿包括在連桿和曲軸之間的交界面處的推力軸承，并且其中推力軸承是環(huán)形的，所述推力軸承具有位于較小斜面徑向內(nèi)部的較大斜面，且其中較大和較小斜面圍繞推力軸承的整個(gè)內(nèi)圓周延伸。較大斜面所成銳角程度小于較小斜面，并且其中較大斜面的角度等于20°，較小斜面的角度等于1°。較大斜面的角度在朝向較小斜面的徑向向外方向上逐漸減小。較大斜面和較小斜面在推力軸承和曲軸之間形成間隙，并且其中較大斜面和曲軸之間的間隙大于較小斜面和曲軸之間的間隙。潤(rùn)滑劑凹槽沿著較大斜面和較小斜面在徑向向外的方向延伸。推力軸承物理地聯(lián)接到連桿的底部。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，其示出了聯(lián)接到曲軸604(例如，圖4的曲軸11)的連桿606(例如，圖4的連桿10)的底部602的3D視圖600。推力軸承610和推力軸承620位于連桿606的底部602的相對(duì)側(cè)上。如圖所示，推力軸承610和推力軸承620是環(huán)形的并且圍繞底部602的孔608。曲軸604包括穿過(guò)孔608的桿狀部分。推力軸承610和推力軸承620位于連桿606和曲軸604之間。推力軸承610和推力軸承620通過(guò)焊接、粘合劑、螺釘、熔合物和/或其它合適的耦接元件物理地聯(lián)接到連桿606的底部602。當(dāng)曲軸604致動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞振蕩時(shí)，軸承610和軸承620跟隨連桿606運(yùn)動(dòng)。下面描述推力軸承610和推力軸承620的幾何特征。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，其示出了沿圖6的切割平面A-A′截取的剖視圖700。因此，先前介紹的組件可以在隨后的附圖中類(lèi)似地編號(hào)。如圖所示，曲軸604完全圍繞連桿(例如，圖6的連桿606)的底部602。曲軸604的大部分沿著垂直于豎直軸線(xiàn)690的水平軸線(xiàn)795在水平方向上延伸。推力軸承610和推力軸承620是圍繞豎直軸線(xiàn)790相對(duì)定向的相同的環(huán)。軸承702位于推力軸承610和推力軸承620之間的底部602處。軸承702可物理地聯(lián)接到推力軸承610和推力軸承620以及連桿。因此，所有三個(gè)軸承可以隨連桿運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還為軸承和曲軸之間的空間提供潤(rùn)滑。在一個(gè)示例中，軸承702的幾何形狀可以在復(fù)雜程度上低于推力軸承610和推力軸承620，因?yàn)檩S承702和曲軸604之間的潤(rùn)滑可以由重力(重力方向由箭頭799示出)輔助。曲軸604和連桿圍繞水平軸線(xiàn)795在類(lèi)似于箭頭798的方向上旋轉(zhuǎn)。因此，曲軸604和連桿的運(yùn)動(dòng)可以是圓形或橢圓形。在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，可以實(shí)現(xiàn)其他形狀的運(yùn)動(dòng)。因此，推力軸承610和推力軸承620平行于曲軸604和連桿606的運(yùn)動(dòng)方向。

推力軸承610和推力軸承620分別包括與曲軸604相鄰的曲軸側(cè)面712和曲軸側(cè)面722。因此，側(cè)面711和側(cè)面721分別對(duì)應(yīng)于推力軸承610和推力軸承620的連桿側(cè)面。雖然軸承610和軸承620在連桿側(cè)面711和連桿側(cè)面721處物理地聯(lián)接到連桿，但是軸承在曲軸側(cè)面712和曲軸側(cè)面722處與曲軸604間隔開(kāi)。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉條件期間，由于潤(rùn)滑不再被輸送到曲軸側(cè)面712和曲軸側(cè)面722與曲軸604之間的間隙，曲軸側(cè)面712和曲軸側(cè)面722可以接觸曲軸604。

較大斜面714和較大斜面724分別沿著曲軸側(cè)面712和曲軸側(cè)面722定位，并且在一個(gè)示例中被配置成提供來(lái)自曲軸箱或油軸頸的潤(rùn)滑劑(例如，油)。較大斜面714和較大斜面724可以基本上等于上述捕集表面5。較大斜面714和較大斜面724分別在推力軸承610與曲軸604之間和推力軸承620與曲軸604之間產(chǎn)生空間。在曲軸604的運(yùn)動(dòng)期間，離心力(垂直于運(yùn)動(dòng)方向798)可以將潤(rùn)滑劑(例如油)推入由較大斜面714和較大斜面724產(chǎn)生的間隙中。然而，較大斜面714和較大斜面724可能不能向推力軸承610和推力軸承620鄰近于曲軸604位于粗實(shí)線(xiàn)716和726上方的部分提供足夠的潤(rùn)滑劑。例如，在曲軸604的推力載荷超過(guò)閾值載荷的情況下，較大斜面714和/或較大斜面724不能提供充分的潤(rùn)滑來(lái)分別防止推力軸承610和/或推力軸承620與曲軸604之間的金屬與金屬的接觸。這樣，在推力軸承中切除較小斜面(由粗實(shí)線(xiàn)716和726表示)(例如上述的支撐表面3)，以便即使當(dāng)曲軸604的推力載荷超過(guò)閾值載荷時(shí)也能提供充分的潤(rùn)滑。這里，粗實(shí)線(xiàn)716和726也分別稱(chēng)為較小斜面716和較小斜面726。以這種方式，較小斜面716和較小斜面726向推力軸承610和推力軸承620在較小斜面上方的部分提供潤(rùn)滑，以防止金屬與金屬的接觸，這一點(diǎn)較大斜面714和較大斜面724不能做到。

在一個(gè)示例中，僅使用較大斜面714和較大斜面724，可能不能提供充分的潤(rùn)滑，并同時(shí)防止曲軸沿水平軸線(xiàn)795的顯著運(yùn)動(dòng)(例如，滑動(dòng))。因此，較小斜面716和較小斜面726在推力軸承610和推力軸承620之間提供進(jìn)一步的潤(rùn)滑，同時(shí)還減輕由于改變推力載荷而引起的曲軸604的水平運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，其示出了曲軸604和推力軸承610之間的交界面850的詳細(xì)視圖800。軸承620從圖8中省略，然而，下文中關(guān)于較大斜面714和較小斜面716的尺寸和形狀的描述可以應(yīng)用于推力軸承620的較大斜面724和較小斜面726。因此，推力軸承620與推力軸承610基本上相同，并且可以是推力軸承610的鏡像。

詳細(xì)視圖800描繪了具有較大斜面714和較小斜面716的推力軸承610，其中較大斜面714和較小斜面716相對(duì)于鄰近推力軸承610的曲軸604的表面860創(chuàng)建兩個(gè)不同的銳角。如圖所示，角度θ₁對(duì)應(yīng)于較大斜面714并且大于對(duì)應(yīng)于較小斜面716的角度α。特別地，角度θ₁是角度α的20倍。例如，角度θ₁為20°，而角度α為1°。以這種方式，較小斜面716和表面860之間的距離小于較大斜面714和表面860之間的距離，下文將進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，在其他示例中，角度可以更接近或更遠(yuǎn)離于20倍。角度α可以小于5°。在一個(gè)示例中，角度α恰好為1°，而角度θ恰好為20°。在一個(gè)示例中，較大斜面的角度在朝向較小斜面的向外的徑向方向上逐漸減小。以這種方式，較大斜面在較小斜面的遠(yuǎn)側(cè)的徑向位置處成角度比較小斜面大20倍，但在較小斜面的近側(cè)的徑向位置處成角度比較小斜面大小于20倍(例如，五倍以上)。

較小斜面716允許鄰近表面860的推力軸承610的整個(gè)表面712隨著曲軸604旋轉(zhuǎn)而用油潤(rùn)滑。以這種方式，離心力的方向(箭頭898)推動(dòng)油通過(guò)較小的斜面716并進(jìn)入表面860和表面712之間的小空間中。雖然表面860和表面712在圖8中被示為共面接觸，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，表面由油彼此分離。因此，如果油不位于表面860和表面712之間，則表面會(huì)相互摩擦，增加了劣化的可能性(例如，曲軸破裂)。以這種方式，較小斜面716在曲軸旋轉(zhuǎn)期間在表面860和712之間提供足夠的油，同時(shí)還限制曲軸的平行于水平軸線(xiàn)795的水平運(yùn)動(dòng)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9A和圖9B，它們分別示出側(cè)視圖900和正視圖950。側(cè)視圖900沿著圖6的切割平面B-B′截取。同樣，正視圖950沿著圖6的切割平面C-C′截取。

側(cè)視圖900描繪了曲軸604的表面860與較大斜面714和較小716斜面之間的間隙。如圖所示，表面860和曲軸604之間的間隙沒(méi)有表面860和較大斜面714之間的間隙寬。在一個(gè)示例中，較小斜面716和表面860之間的間隙在其最大距離處為40μm或更小，而較大斜面714和表面860之間的間隙在其最大距離處為1600μm或更小。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，間隙尺寸可以增加或減小。

如圖9B所示，示出了推力軸承610的一半。在高度、角度和徑向方向的長(zhǎng)度上，較大斜面714的大于較小斜面716。特別地，較小斜面716圍繞推力軸承610的整個(gè)圓周延伸，同時(shí)沿徑向方向延伸20-40μm。然而，較大斜面714也圍繞推力軸承610的整個(gè)圓周延伸，但是在徑向方向上延伸800-1600μm。如圖所示，較大斜面714在較小斜面716的徑向內(nèi)部，并且是比較小斜面716更大的楔形。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖10，其示出了用于確定推力軸承是否被充分潤(rùn)滑的方法1000。用于執(zhí)行方法1000的指令可由控制器基于存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令并結(jié)合從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的傳感器(例如上文中參照?qǐng)D5所述的傳感器)接收的信號(hào)來(lái)執(zhí)行。根據(jù)下面描述的方法，控制器可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

方法1000開(kāi)始于1002，在1002處該方法確定、估計(jì)和/或測(cè)量當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、節(jié)氣門(mén)位置、車(chē)輛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、冷卻劑溫度和空/燃比中的一個(gè)或更多個(gè)。

在1004處，方法1000包括基于來(lái)自傳感器的反饋確定推力軸承潤(rùn)滑。傳感器可以是溫度傳感器、音頻傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器和/或適于監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑的其他類(lèi)型的傳感器。例如，如果推力軸承未被充分潤(rùn)滑，溫度傳感器可提供大于閾值溫度的溫度測(cè)量值。替代地，如果推力軸承沒(méi)有充分潤(rùn)滑，則音頻傳感器可以測(cè)量與例如金屬與金屬磨削一致的聲音。因此，測(cè)量的聲音可以比推力軸承充分潤(rùn)滑時(shí)更響亮且更尖銳。此外，如果運(yùn)動(dòng)傳感器未充分潤(rùn)滑，則運(yùn)動(dòng)傳感器可測(cè)量曲軸偏離閾值運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。例如，運(yùn)動(dòng)可以比閾值運(yùn)動(dòng)慢。替代地，運(yùn)動(dòng)可以遵循與閾值運(yùn)動(dòng)不同的模式(例如，橢圓形而不是圓形)。

在1006處，方法1000確定推力軸承是否充分潤(rùn)滑。如果推力軸承充分潤(rùn)滑(例如，推力軸承不是太熱或聽(tīng)起來(lái)沒(méi)有與充分潤(rùn)滑時(shí)的運(yùn)行聲音不同)，則方法1000進(jìn)行到1008以維持當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。然而，如果推力軸承沒(méi)有充分潤(rùn)滑，則方法1000進(jìn)行到1010，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，以防止和/或減輕曲軸和/或推力軸承的劣化。調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以包括降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出和/或用于減小曲軸的轉(zhuǎn)速的其它調(diào)節(jié)，從而減少在不充分潤(rùn)滑運(yùn)行期間曲軸和推力軸承之間產(chǎn)生的摩擦。

以這種方式，具有在曲軸和推力軸承之間提供潤(rùn)滑的較大和較小斜面的易于制造的軸承可以位于連桿和曲軸之間。斜面橫貫推力軸承的整個(gè)圓周，較大斜面位于較小斜面的內(nèi)部。通過(guò)這種方式，較大斜面將潤(rùn)滑劑引導(dǎo)到較小斜面，較小斜面將潤(rùn)滑劑引導(dǎo)到曲軸和推力軸承之間的間隙。使用具有兩個(gè)不同尺寸斜面的推力軸承的技術(shù)效果是在曲軸的整個(gè)推力載荷下在推力軸承和曲軸之間提供充分的潤(rùn)滑。通過(guò)這種方式，降低了曲軸劣化的可能性。

要注意的是，本文包括的示例性控制和估計(jì)程序可以與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)配置一起使用。本文公開(kāi)的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中，并且可以由包括控制器的控制系統(tǒng)結(jié)合各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件來(lái)執(zhí)行。這里描述的特定程序可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或更多個(gè)，諸如事件驅(qū)動(dòng)，中斷驅(qū)動(dòng)，多任務(wù)，多線(xiàn)程等。因此，所示的各種動(dòng)作，操作和/或功能可以按照所示的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或在某些情況下省略。同樣，處理的次序不是為了實(shí)現(xiàn)本文所描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)勢(shì)所必須要求的，而是為了便于說(shuō)明和描述而提供。根據(jù)所使用的特定策略，可以重復(fù)地執(zhí)行所示出的動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或更多個(gè)。此外，所描述的動(dòng)作，操作和/或功能可以圖示地表示編程在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非暫時(shí)存儲(chǔ)器中的代碼，其中可以通過(guò)執(zhí)行包括與電子控制器結(jié)合的各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件部件的系統(tǒng)中的指令來(lái)實(shí)施所描述的動(dòng)作。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文公開(kāi)的配置和程序在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變化是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸和其它發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。本公開(kāi)的主題包括本文公開(kāi)的各種系統(tǒng)和配置以及其它特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎和非顯而易見(jiàn)的組合和子組合。

以下權(quán)利要求特別指出認(rèn)為是新穎和非顯而易見(jiàn)的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可以指“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這樣的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)理解為包括一個(gè)或更多個(gè)這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的元件。所公開(kāi)的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合和子組合可以通過(guò)修改本權(quán)利要求或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)要求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無(wú)論是與原始權(quán)利要求在范圍上相比更寬、更窄、相等或不同，都被認(rèn)為包括在本公開(kāi)的主題內(nèi)。