專(zhuān)利名稱(chēng)：滾柱軸承用的保持架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及滾柱軸承用的軸承保持架，尤其是涉及一種適用于高工作溫度和較大慣性負(fù)載下的軸承保持架。
在兩沖程和四沖程循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的軸承的工作環(huán)境是最?lèi)毫拥?。特別是在曲柄銷(xiāo)和活塞銷(xiāo)部位的高負(fù)載、高速度、高加速度和高溫，使得軸承的選擇較為苛刻。一般認(rèn)為針狀滾柱及其保持架組件是滿(mǎn)足這些極端需要的最佳選擇。
由于鄰近燃燒室以及活塞的振動(dòng)，活塞銷(xiāo)部位需要堅(jiān)固的、淬硬的鋼制保持架，組合起來(lái)以保持滾柱。通常，這樣的保持架具有比正常設(shè)計(jì)要寬(軸向)的環(huán)形端邊，用來(lái)增加強(qiáng)度，并要使?jié)L柱的長(zhǎng)度不超過(guò)連桿的寬度。具有極小徑向間隙的極小直徑的滾柱被用來(lái)減小慣性負(fù)載。
在要求不高的應(yīng)用中，為減輕重量并降低制造成本，滾柱軸承用的軸承保持架由各種聚合物加工而成。然而，這種聚合物軸承保持架在活塞銷(xiāo)部位和其它條件惡劣的環(huán)境中應(yīng)用是失敗的，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈ψ銐虻膹?qiáng)度和/或阻礙足夠的潤(rùn)滑劑流到滾柱。
上述的局限性均存在于當(dāng)今的滾柱軸承的保持架中。因此，提供一種旨在克服上述一個(gè)或多個(gè)局限性的替換結(jié)構(gòu)將顯然是有利的。為此，本發(fā)明提供一種合適的替換結(jié)構(gòu)，它具有下面詳細(xì)公開(kāi)的特征。
本發(fā)明的一個(gè)方面是通過(guò)提供滾柱軸承的軸承保持架來(lái)完成的。該軸承保持架包括沿公共軸線被軸向分開(kāi)的第一和第二環(huán)形端邊和與兩環(huán)形端邊連接的橫桿，使得在這些端邊和橫桿之間形成一些保持滾柱的槽腔。兩環(huán)形端邊的軸向外表面之間限定出軸承保持架的軸向長(zhǎng)度，并且包括至少一個(gè)以利潤(rùn)滑劑通到滾柱的凹部。
結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述方面和其它方面將從如下的詳細(xì)描述中變得更明顯。


圖1是內(nèi)燃機(jī)的部分剖視圖，示出了本發(fā)明的軸承保持架一個(gè)實(shí)施例;
圖2是圖1所示的軸承保持架實(shí)施例的透視圖，示出了其左端及側(cè)面的結(jié)構(gòu);
圖3是圖1所示的軸承保持架實(shí)施例的左端視圖;
圖4是圖1所示的軸承保持架實(shí)施例沿圖3中的線4-4剖的剖視圖;以及圖5是圖1所示的軸承保持架實(shí)施例沿圖4中的線5-5剖的局部放大剖視圖。
現(xiàn)參考附圖，圖1局部示出了在內(nèi)燃機(jī)活塞銷(xiāo)12上安裝的軸承保持架10。連桿14通過(guò)曲柄銷(xiāo)20和曲柄銷(xiāo)軸承22將活塞16連接到曲軸18上。內(nèi)燃機(jī)的其它部分是眾所周知的，故不示出。
傳統(tǒng)地，連桿14通過(guò)與曲軸連結(jié)板24和26的接觸被軸向約束。像這種具有“底端引導(dǎo)”的約束是眾所周知的，軸承保持架10可直接位于活塞突出部28和30之間，允許連桿14做軸向游動(dòng)?；蛘撸B桿14可以通過(guò)與活塞突出部28和30的接觸被軸向約束。這樣的約束稱(chēng)為“頂端引導(dǎo)”。
能用于上述任一種連桿的軸向約束的軸承保持架10在圖2到圖5中被詳細(xì)地圖示出來(lái)。第一和第二環(huán)形端邊32和34沿用36表示的公共軸線被軸向分開(kāi)，橫桿38連接兩環(huán)形端邊32和34并且形成滾柱42(圖1和圖5)用的槽腔40。
軸承保持架10最好是由高溫聚合材料制成，以便能經(jīng)受住活塞銷(xiāo)工作時(shí)的惡劣環(huán)境。這種聚合材料中加入玻璃纖維和/或者碳纖維加強(qiáng)材料，以確保保持架在重載下保持完整。聚醚醚酮(PEEK)是特別適合用于軸承保持架10的聚合材料。曲柄銷(xiāo)軸承22工作場(chǎng)合比軸承保持架10稍好，可做成相似的結(jié)構(gòu)。
軸承保持架10的結(jié)構(gòu)允許用徑向拉制刀具加工，以經(jīng)濟(jì)地制造出來(lái)。對(duì)于柔韌性有限的聚醚醚酮(PEEK)或類(lèi)似的材料，用大約10°的斜度來(lái)徑向向外移去加工加具。輕質(zhì)的PEEK材料(相對(duì)于鋼制而言)減少了慣性力和離心力，并且可以改善其性能和增加內(nèi)燃機(jī)的壽命，重量輕，可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。
環(huán)形端邊32、34和橫桿38比常用的保持架厚得多，以增加強(qiáng)度。最好這些環(huán)形端邊和橫桿在滾柱(42)直徑的80%～85%之間徑向延伸。在通常情況下(已有技術(shù))，要求軸承保持架的厚度小于滾柱直徑的75%，以保證有足夠的潤(rùn)滑劑流入，并且避免“交叉導(dǎo)向”，即同時(shí)在內(nèi)外軸承座圈上導(dǎo)向。
橫桿38徑向向外延伸，以在鄰近槽腔40的端部的各橫桿上形成兩個(gè)保持凸塊44。保持凸塊44徑向向外延伸，對(duì)有向外運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的滾柱即有足夠的保持力，同時(shí)又能使?jié)L柱運(yùn)動(dòng)。例如，保持凸塊44的厚度可以是滾柱42直徑的90%。橫桿38和環(huán)形端邊32、34的其它部分具有小一些的厚度(例如為滾柱直徑的80%～85%)，以使足夠的潤(rùn)滑劑流到滾柱42。
保持凸塊44的徑向外表面是柱形面(與環(huán)形端32、34同軸)，以避免在滾柱42的滾道中潤(rùn)滑劑被刮離軸承外圈。與此相反，先有技術(shù)通常做法是提供一種篷狀物結(jié)構(gòu)，它包括向外延伸的鋒利的邊。除了保持凸塊44的弧形形狀外，軸承保持架10的所有其它邊均倒圓，并且所有尖角處均用圓角代替(包括內(nèi)外側(cè)邊)，以防止應(yīng)力集中，從而在操作期間改善軸承保持架的完整性。
如本發(fā)明實(shí)施例所示，保持凸塊44從周向延伸進(jìn)槽腔40而形成導(dǎo)向墊46。外保持面48相對(duì)于導(dǎo)向墊46向內(nèi)(進(jìn)入槽腔40)成一角度，以限制滾柱42的向外運(yùn)動(dòng)。內(nèi)保持面50向內(nèi)(進(jìn)入槽腔40)弧曲，以限制滾柱42向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。圓圈51(圖5)表明內(nèi)保持面50最好用圓柱面。
環(huán)形端邊32和34各具有軸向外表面52和54，它們限定出軸承保持架10的軸向長(zhǎng)度。凹進(jìn)處56的設(shè)置是為使?jié)櫥瑒┤菀淄ǖ綕L柱42。根據(jù)軸承保持架的尺寸和用途，設(shè)置不同數(shù)目和形狀的凹進(jìn)處56。如本發(fā)明的實(shí)施例所示，柱面起伏的四個(gè)凹面沿軸向外表面52和54等間距分開(kāi)，形成凹進(jìn)處56。在那些起伏處之間，平的徑向表面58作為接合活塞凸出部28和30用的導(dǎo)向面。
最好是兩環(huán)形端邊32和34是互相偏置的，即環(huán)形端邊32的徑向表面58軸向相對(duì)于環(huán)形端邊34的凹進(jìn)處56，而環(huán)形端邊32的凹進(jìn)處56軸向相對(duì)于環(huán)形端邊34的徑向表面58。在這個(gè)最佳實(shí)施例中，這些凹進(jìn)處56是相距90度的弓形扇面，用來(lái)為潤(rùn)滑劑提供空間，而且從一環(huán)形端邊的扇面到另一環(huán)形端邊的扇面為45度偏置。
可以相信，從軸承保持架10一端的凹進(jìn)處56到另一端的徑向平面58之間的這種偏置有助于將潤(rùn)滑劑保持在軸承中。當(dāng)軸承保持架10隨著連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)動(dòng)、從而帶動(dòng)滾柱42轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最好在潤(rùn)滑劑排出軸承之前，潤(rùn)滑劑在壓力下從一端通過(guò)眾多的滾柱而到達(dá)相對(duì)端的凹進(jìn)處56。由于軸承保持架10安裝在活塞凸出部28、30及連桿14之間有限的軸向空間，凹進(jìn)處56大大地改善潤(rùn)滑劑的流動(dòng)條件。
廣泛應(yīng)用的、用各種材料制成的眾多軸承保持架均可設(shè)置凹進(jìn)處56。例如，在許多軸承放置位置的軸向空間被限定的情況下，由鋼制的軸承保持架也可設(shè)置凹進(jìn)處56，以改善潤(rùn)滑劑流動(dòng)條件。本發(fā)明的這些特征應(yīng)用范圍廣，而且特別適用于運(yùn)轉(zhuǎn)速度在每分鐘5000至7000轉(zhuǎn)的外裝馬達(dá)。
從上所述，可以明顯看出，本發(fā)明提供的聚合材料軸承保持架比傳統(tǒng)的鋼制軸承保持架重量輕、成本低。這種特殊構(gòu)造克服了潤(rùn)滑劑流動(dòng)不足的問(wèn)題，假如軸承保持架僅僅用增厚的辦法來(lái)作為對(duì)聚合物(相對(duì)于鋼制)的強(qiáng)度較低的補(bǔ)償時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑劑流動(dòng)不暢的問(wèn)題。本發(fā)明的軸承保持架構(gòu)造大大優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬制的各種軸承保持架。
權(quán)利要求
1.一種滾柱軸承用的軸承保持架，它包括沿公共軸軸向分隔開(kāi)的第一和第二環(huán)形端邊，所述端邊具有限定軸承保持架軸向長(zhǎng)度的軸向外表面；及連接這兩個(gè)環(huán)形端邊的橫桿，使得在這些端邊和橫桿之間形成用于保持滾柱的槽腔；所述的環(huán)形端邊在所述的軸向外表面做有至少一個(gè)能使?jié)櫥瑒┤菀淄ǖ綕L柱的凹進(jìn)處。
2.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于各環(huán)形端邊的軸向長(zhǎng)度沿其周向變化，較長(zhǎng)的一段軸向部分提供一個(gè)導(dǎo)向面，而較短的一段軸向部分至少提供一個(gè)所述的凹進(jìn)處。
3.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于每一個(gè)環(huán)形端邊的軸向外表面包括至少一個(gè)限定軸承保持架軸向長(zhǎng)度的徑向表面和至少一個(gè)軸向向內(nèi)延伸的起伏部，起伏部包括至少一個(gè)所述的凹進(jìn)處。
4.如權(quán)利要求3所述的軸承保持架，其特征在于徑向表面的數(shù)目為4個(gè)，起伏部的數(shù)目也為4個(gè)。
5.如權(quán)利要求3所述的軸承保持架，其特征在于兩環(huán)形端邊是互相偏置的，即第一環(huán)形端面的徑向表面在軸向相對(duì)于第二環(huán)形端邊的向內(nèi)延伸的起伏部，而第一環(huán)形端面的向內(nèi)延伸的起伏部在軸向相對(duì)于第二環(huán)形端邊的徑向表面。
6.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于各環(huán)形端邊的軸向外表面包括四個(gè)沿其周向等間隔分開(kāi)的弓形起伏部，這些起伏部包括至少一個(gè)便于潤(rùn)滑劑通過(guò)的凹進(jìn)處。
7.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于兩環(huán)形端邊在徑向方向上具有的厚度至少為滾柱直徑的80%。
8.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于兩環(huán)形端邊和諸橫桿是由加有加強(qiáng)材料的聚醚醚酮模制而成。
9.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于所述的橫桿包括相對(duì)于橫桿其它部分并相對(duì)于兩環(huán)形端邊的徑向向外延伸的保持凸塊，這些保持凸塊具有配合滾柱用的保持面，以限制滾柱向外運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的軸承保持架，其特征在于保持凸塊具有一個(gè)圓柱形徑向外表面并與環(huán)形端邊同軸，以與軸承外圈的表面相合。
11.如權(quán)利要求1所述的軸承保持架，其特征在于為了減少軸承保持架內(nèi)部應(yīng)力，所述的環(huán)形端邊和橫桿均具有圓角和倒圓過(guò)的邊。
12.一種滾柱軸承用的聚合材料軸承保持架，該軸承保持架包括沿公共軸軸向分開(kāi)的第一和第二環(huán)形端邊，所述兩個(gè)環(huán)形端邊具有限定出軸承保持架的軸向長(zhǎng)度的軸向外表面，所述環(huán)形端邊由聚合材料制成，并且在徑向方向上的厚度至少為滾柱直徑的80%;連接在兩環(huán)形端邊的橫桿，在所述端邊和橫桿之間形成保持滾柱的槽腔，所述橫桿由與環(huán)形端邊相同的聚合材料制成;所述橫桿相對(duì)于橫桿其它部分并且相對(duì)于兩環(huán)形端邊具有徑向向外延伸的保持凸塊，所述保持凸塊具有配合滾柱的保持面，以限制滾柱的向外運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于所述兩環(huán)形端邊在軸向外表面中設(shè)有至少一個(gè)便于潤(rùn)滑劑通到滾柱的凹進(jìn)處。
14.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于各環(huán)形端邊的軸向長(zhǎng)度沿其周向變化，較長(zhǎng)的軸向部分提供一個(gè)導(dǎo)向面，較短的軸向部分至少提供一個(gè)所述的凹進(jìn)處。
15.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于各環(huán)形端邊的軸向外表面包括至少一個(gè)限定軸承保持架軸向長(zhǎng)度的徑向表面和至少一個(gè)軸向向內(nèi)延伸的起伏部，起伏部包括至少一個(gè)凹進(jìn)處。
16.如權(quán)利要求13所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于徑向表面的個(gè)數(shù)為4個(gè)，且起伏部的個(gè)數(shù)也為4個(gè)。
17.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于兩環(huán)形端邊是互相偏置的，即第一環(huán)形端邊的徑向表面軸向相對(duì)于第二環(huán)形端邊的向內(nèi)延伸起伏部，而第一環(huán)形端邊的向內(nèi)延伸起伏部軸向相對(duì)于第二環(huán)形端邊的徑向表面。
18.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于各環(huán)形端邊的軸向外表面包括四個(gè)沿其周向等間距分開(kāi)的弓形起伏部，這些起伏部包括至少一個(gè)允許潤(rùn)滑劑通過(guò)的凹進(jìn)處。
19.如權(quán)利要求12所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于兩環(huán)形端邊和諸橫桿是由加有加強(qiáng)材料的聚醚醚酮模制而成。
20.如權(quán)利要求19所述的聚合材料軸承保持架，其特征在于所述的保持凸塊具有一個(gè)圓柱形徑向外表面并與環(huán)形端邊同軸，以便與軸承外圈表面相合。
全文摘要
一種滾柱軸承用的軸承保持架，它包括沿公共軸軸向分開(kāi)的第一和第二環(huán)形端邊和連接兩環(huán)形端邊的橫桿；在這些端邊和橫桿之間形成保持滾柱用的槽腔；所述的環(huán)形端邊的軸向外表面限定軸承保持架的軸向長(zhǎng)度，所述的表面包括至少一個(gè)使?jié)櫥瑒┍阌谕ǖ綕L柱的凹進(jìn)處。
文檔編號(hào)F16C33/46GK1084941SQ93117709
公開(kāi)日1994年4月6日 申請(qǐng)日期1993年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月24日
發(fā)明者D·R·穆?tīng)栴D 申請(qǐng)人:托林頓公司