CN103080576B - 润滑的滑动轴承中的污物槽 - Google Patents

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Abstract

一种润滑的滑动轴承，具有至少一个在滑动表面（1’）上形成的污物引导槽（20），所述污物引导槽相比安装在轴承壳中的轴的轴向方向（A）而言至少部分地更多地在轴承壳的周向方向上延伸，并且延伸至轴承的边缘（12）且在边缘处敞开，使得通过污物引导槽（20）输送到边缘（12）的污物颗粒能够被输送到外部。

Description

润滑的滑动轴承中的污物槽
技术领域
本发明涉及具有至少一个形成于滑动表面上的槽的润滑的滑动轴承，该槽延伸到轴承的边缘并且在边缘处敞开。
背景技术
滑动轴承的滑动表面出于多种原因而具备一定轮廓。例如，在DE3905450C2中，提出了提供一种具有由软材料填充的槽的滑动轴承，以便使得在滑动表面中较硬的材料与较软的材料交替，从而达到更好的耐磨性和疲劳强度。
GB1128370A描述了一种免润滑的轴承，其中在滑动表面上以槽或穴的形式形成凹处，以将污物颗粒运输到轴承之外。渗入到轴承中的外来物在凹处聚集，并且在轴的旋转方向上沿着凹处的侧面传输，并且在轴承的端部处输送到轴承之外。
DE10156344A1描述了在滑动表面上具有在周向方向上延伸的油槽的轴承部件。在滑动表面上，从油槽到滑动表面的轴向端侧，相对于轴的旋转方向以特定的角度形成了多个窄槽，以便在轴的圆周运动期间从内侧到轴向端侧地引导来自油槽的润滑油。
内燃机中的滑动轴承是不断地进一步改进的主体。在内燃机中正在出现不断增大的压力，并且因此在滑动轴承中亦是如此。同时，发动机的尺寸在减少。另外，正在使用相比以往都要稀的油来减少摩擦。这导致会阻止轴承和轴之间的接触的润滑膜的厚度在不断减少。
另外，轴承壳的结构在变化。具有极好的滑动性能的铅正由其它成分代替。轴承的应力性能也在提升，这导致了对外部影响的更大的敏感性。通常，承受大应力的层相比传统的层更薄且更硬，并且这导致了更小的嵌入性，即将硬颗粒嵌入到滑动表面中以减少磨损的能力。通过替换含铅层，也减少了受损层的剩余滑动性。通常，无铅材料的基质相比传统的铅青铜材料也更硬。这也减少了嵌入性，其结果是减少了轴承的操作安全性。如果有颗粒侵入，轴承因此相比之下将损坏至更大的程度，这可能导致摩擦***的全面故障。外来颗粒可能有多种来源，并且可以不同的方式到达油路。例如，颗粒可能源自原始的污物或作为部件生产的结果(来自活塞壁生产的钻屑、来自油冷却器生产的软焊和硬焊的残屑、来自封装的单个部件的残留污物，等等)，它们还可能在维护作业(换油)期间到达油路，或者可以包括来自燃烧的残屑(块状、未燃烧的碳氢化合物)或磨损颗粒(例如来自油泵或来自链条张紧装置)。
外来物可能比轴承间隙大许多倍。因此，它们不会简单地被清洗到轴承壳之外。它们在油的流动方向上朝向排油孔的端部移动，但外来物的排出被轴承所阻碍。因此，它们被拖过敏感的滑动表面，并且通过形成刻痕来损坏轴承。
在极端的情况中，外来物试图在具有很小阻力的区域处、例如在暴露区域处(间隙的最大宽度处)离开轴承，并且由于轴和暴露区域处之间的楔形效应而被轴所携带，直至进入到轴承的承压区域的深处。
发明内容
本发明的目的是减少润滑的轴承针对外来颗粒的冲击的敏感性。
该目的通过以下滑动轴承来解决，该滑动轴承具有至少一个在滑动表面上形成的污物引导槽，所述污物引导槽相比安装在轴承壳中的轴的轴向方向而言至少部分地更多地在所述轴承壳的周向方向上延伸，并且延伸至所述轴承的边缘且在所述边缘处敞开，使得通过所述污物引导槽输送到所述边缘的污物颗粒能够被输送到外部，所述污物引导槽为V形槽状并且成组地设置，并且具有多个污物引导槽的总共两个组结合到滑动表面中。
根据本发明的滑动轴承包括至少一个在滑动表面上形成的槽，该槽相比安装在轴承壳中的轴的轴向方向而言至少部分地更多地在轴承壳的周向方向上延伸。即使在下文中提到“一个污物引导槽”时，也可以设置多个污物引导槽。优选地在周向方向上延伸的污物引导槽的倾斜导致外来颗粒的有效输送，这是由于油的流动方向和安装在轴承壳中的轴的旋转。由此原因，一个或多个污物引导槽优选地在旋转方向上嵌入。为了有效地将污物从轴承上洗掉并且避免外来颗粒对轴承的损伤，污物引导槽延伸至轴承的边缘，即直至安装在轴承中的轴的轴向方向上的两个边缘中的一个，并且在边缘处敞开。通过污物引导槽输送到边缘的污物颗粒因此可以排放到外部。以此方式排出的污物到达油底壳中，并且在下个泵送的循环中例如通过过滤器被过滤，并脱离油流。污物引导槽可以通过压纹、冲压、旋入等结合到润滑的滑动轴承的滑动表面中。另外，污物引导槽可以在长度、宽度、深度、几何形和位置方面有所不同，如此可以保证对所产生的污物颗粒的形式和尺寸分布的适应。通过所结合的污物引导槽，颗粒最多会损伤直到下一个最近的污物引导槽的表面，并且之后通过该污物引导槽输送到外部。如此，损坏的表面得到减少，并且轴承故障的可能性显著减少。另外，当发生高比例的混合摩擦(体接触摩擦大于液体摩擦)时，污物引导槽中的润滑剂可协助将热量从关键区域传递出来，并且通过润滑效应来降低摩擦系数。该效应可以通过热捕获来减少轴承的故障。
优选地，污物引导槽可达80μm深，以允许颗粒聚集并被输送离开而不会过多地降低滑动表面的完整性。出于同样的原因，污物引导槽优选可达150μm宽。当然，多个污物引导槽也可以具有这些优选实施方案的这些或其它的性质。尤其是，如果有多个污物引导槽，可以设置不同的尺寸以考虑到不同类型的污物。另外，污物引导槽沿着其的延伸可以在宽度和/或深度和/或其横截面上有所变化。
优选地，在轴向方向上形成了至少两个污物引导槽，一个挨着另一个，朝向不同的方向倾斜。此处，污物引导槽的间隔、数量以及角度可以有所变化。可以通过污物引导槽的朝向轴的运行方向的倾斜布置来减少污物引导槽的液力冲击。为此目的并且为了避免单侧压力，如果有多个污物引导槽，则槽优选为对称地布置。尤其是，轴线被认为是不具有轴向分量且在滑动表面的中心延伸的对称轴线。
优选地设置有中心槽，其特征在于不具有任何轴向分量。中心槽可以围绕其周向闭合，或在两端上闭合。中心槽还与污物引导槽中的至少一个连通。污物颗粒在周向方向上的输送通过中心槽来实现，以将污物颗粒输送到污物引导槽，之后污物引导槽负责将颗粒输送到外部。此处优选的是，中心槽首先将外来颗粒输送到轴承的高应力区域之外，到较低应力区域中，例如到优选设置的暴露区域中，然后污物颗粒排放到外部。暴露区域理解为形成轴承的轴承壳的轴承端部处的区域，在该区域中，相比轴承壳的其余部分的壁的强度来说，轴承壳的壁的强度有所减少。以此方式，由于两个轴承壳的连接点处的不精确所导致的在轴承壳中运行的轴中的一个上的磨损得到减少。通过中心槽的输送可以在轴承壳的具有较弱应力的盖壳处进行，其中设置一个或多个污物引导槽以用于输送到外部。可以设置多个中心槽。优选地，中心槽在滑动表面的中间、即在上面所定义的对称轴线上延伸。
优选地，两个污物引导槽布置成V形。这两个污物引导槽分别沿相反的轴向方向从位于轴承的轴向居中的区域中的连接起始点处向外延伸。倾斜优选为对称的。
优选地设置有两对污物引导槽，每对布置成双V，每对槽如上所述地沿相反的轴向方向从位于轴承的轴向居中的区域中的连接起始点处向外延伸，两个起始点通过中心槽连接。当在周向方向上形成相反的两个V形时，这样的布置对于例如不具有限定的旋转方向的润滑的滑动轴承而言是合适的。
优选地，布置成V形的污物引导槽处于轴承的低应力区域，例如当设置有暴露区域时，其尤其处于暴露区域。
优选地，至少一个污物引导槽是弯曲的，以将槽对轴承的液力性能的冲击最小化。
优选地，至少两个污物引导槽相交，以此进行污物颗粒在污物引导槽之间的交换。
优选地，设置10到20个污物引导槽，由此达到更有效地将污物输送走。
优选地，污物引导槽和/或中心槽的横截面为半圆形或矩形。
优选地，滑动轴承为连杆轴承，这里应保证针对故障的高度可靠性。
优选地，在滑动表面的特定区域中形成尤其成组的多个污物引导槽，其具有以不同的方式排列的倾角。例如，可以基于应力在滑动表面上的分布或槽对滑动轴承的液力冲击来进行分组。
污物引导槽的结合可以通过激光作用、压纹或轧制来进行。以此方式，滑动表面可以非常微小的额外付出而获得轮廓成形。为了简化生产，污物引导槽优选地在最终的处理步骤中或在额外的涂覆步骤之前形成。
优选地，污物引导槽直接在滑动表面的滑动层中形成，以减少由在轴承的应力区域中形成刻痕所损坏的区域。具有三种材料的层的结构可以在最后的加工步骤中或在额外的涂覆步骤之前结合到基质材料(例如青铜)中。对于两种材料的轴承(例如铝)，污物引导槽优选直接结合到滑动层中。
优选地，污物引导槽附近的任何突起和/或毛刺和/或凸台在污物引导槽形成后都被移除，以提升滑动区域的质量。
附图说明
图1到6均为具有污物引导槽的润滑的滑动轴承的滑动表面的展开的俯视图。
具体实施方式
图1到6是轴承壳1的滑动表面1’的展开的俯视图。在滑动表面1’中结合有槽20，其作为污物引导槽以将外来颗粒输送到外部。
在图1、2、3、4和6中，污物引导槽20形成为直槽，并且相比于设置在轴承中的轴的轴向方向而言，其更大程度地在轴承壳的周向方向上倾斜。轴向方向使用虚线A显示。在图5中，污物引导槽20是弯曲的，并且至少在轴承壳1的边缘区域12处相比轴向方向A而言更多地在周向方向上倾斜。
在所显示的投影中，轴承壳的周向方向与图2、4、5和6中所显示的旋转方向D一致。在这些附图的例子中，污物引导槽20的布置取决于轴的旋转方向，而在图1和3的实施例中，其适合于不具有限定的旋转方向的轴承壳。
污物引导槽20促成了滑动表面1’的轮廓成形。两个轴承壳1形成了一个轴承，其中轮廓成形为具有污物引导槽20的相似的或不同的轴承壳1可以组合起来以用于生产轴承。
每个污物引导槽20均突出到轴承壳1的侧向边缘12之外，以将位于轴承壳和轴之间的污物颗粒传输到外部。在图1和图3中，布置成V形的两对污物引导槽20均相对于不具有任何轴向分量并且在滑动表面的中央延伸的轴线(即其与箭头D一致)对称地设置。在图4中显示了两个污物引导槽20的V形布置。
在图1中，两个V形的尖角点通过在轴承壳的周向方向上延伸的中心槽30来连接，以保证污物颗粒迅速供给到污物引导槽20中。在图3中也显示了污物颗粒在两个中心槽30的作用下通过中心槽30供给到V形槽处。在图4中显示了另一个具有中心槽30的布置。在具有一个或两个中心槽30的实施例中，中心槽30配备有闭合的端部，或者是通到污物引导槽20中的端部。然而，中心槽30也可以形成为连续的周向槽。另外，可以在不同的轴向位置处设置多个中心槽30。
在图6中显示了与如上所述地布置成V形的污物引导槽20不同的污物引导槽20的V形布置，其中这些V形槽成组地设置，并且具有多个污物引导槽20的总共两个组结合到滑动表面1’中。

Claims (8)

1.一种润滑的滑动轴承，具有至少一个在滑动表面(1’)上形成的污物引导槽(20)，所述污物引导槽相比安装在轴承壳中的轴的轴向方向(A)而言至少部分地更多地在所述轴承壳的周向方向上延伸，并且延伸至所述轴承的边缘(12)且在所述边缘处敞开，使得通过所述污物引导槽(20)输送到所述边缘(12)的污物颗粒能够被输送到外部，
其中，所述污物引导槽为V形槽状并且成组地设置，并且具有多个污物引导槽的总共两个组结合到滑动表面中。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，所述污物引导槽(20)能够深至80μm。
3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，所述污物引导槽(20)能够宽至150μm。
4.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，在轴向方向上形成至少两个所述污物引导槽(20)，它们一个挨着另一个且在不同的方向上倾斜。
5.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，至少一个所述污物引导槽(20)是弯曲的。
6.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，至少两个所述污物引导槽(20)相交。
7.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，设置10到20个所述污物引导槽(20)。
8.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，所述滑动轴承为连杆轴承。
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