液力轴向滑动轴承的制作方法

文档序号:11150337阅读:897来源:国知局
液力轴向滑动轴承的制造方法与工艺

本申请依照美国法典第35篇第365节要求2015年10月16日提交的德国专利申请No.102015220213.5的优先权。上述申请的全部内容通过引用整体并入本文以用于所有目的。

技术领域

本说明书总体上涉及用于液力轴向滑动轴承(plain bearing)的方法和系统。



背景技术:

曲轴和连杆在高发动机负载期间高速旋转,导致部件温度升高且施加到部件的轴向力和离心力增加。可以在曲轴和连杆之间使用液力轴向滑动轴承,以向部件提供润滑和冷却。然而,在曲轴的某些推力负载期间,液力轴向滑动轴承可能不足以润滑液力轴向滑动轴承和曲轴之间的间隙,导致两者之间金属与金属接触,这可以增加其劣化的可能性。

解决曲轴润滑的其它尝试包括在液力轴向滑动轴承上安装凹槽和/或其它凹槽。一种示例性方法由Chrestoff等人在美国专利5,829,338中示出。其中,具有支撑表面的液力轴向滑动轴承构造成在运行过程中,能在支撑表面和轴承配合部件之间形成液体润滑剂的液力润滑膜。此文中支撑表面在径向方向上与轴承配合部件的对应支撑表面平行对齐。捕集表面(Capture surface)沿圆周方向安装在其上游,捕集表面被配置成在支撑表面上相对于法线倾斜。该倾斜沿圆周方向。捕集表面的目的是为轴承配合部件形成楔形间隙,以便在液力轴向滑动轴承相对于轴承配合部件相对运动时将润滑剂输送到支撑表面和轴承配合部件之间的润滑间隙中。

然而,本文的发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例,润滑剂路径在径向方向上延伸跨过液力轴向滑动轴承的整个表面。由此,这些路径不会通过轴承和/或曲轴的运动而持续暴露于润滑剂中。因此,较高的推力负载仍可能导致曲轴和轴承之间金属与金属的接触。



技术实现要素:

本发明的目的是改进液力轴向滑动轴承,使得液力轴向滑动轴承的摩擦特性和磨损特性被进一步改善,也涉及轴承配合部件。在特定应用中,连杆和曲轴之间的轴向摩擦接触得到改善(例如,减小)。因此,轴承可以使磨损最小化并减小轴承配合部件之间的摩擦。

在一个示例中,上述问题可以通过一种用于支撑相对于彼此旋转的轴承部件之间的轴向力的液力轴向滑动轴承来解决,所述液力轴向滑动轴承包括沿轴向方向指向其中一个轴承部件的至少一个支撑表面,其中,在径向方向上看,所述至少一个支撑表面向径向方向倾斜设置,其中,所述倾斜被配置成在支撑表面和相应轴承部件之间形成径向向外侧渐缩的润滑间隙,其中,支撑表面是连杆外表面的一部分。以这种方式,连杆和曲轴之间的摩擦由于通过曲轴的一定范围内的推力负载由轴承提供的持续润滑而减小。

作为一个示例,轴向轴承位于连杆的底部的相对侧,其中连杆联接到曲轴。轴向轴承为带有被配置成向轴承和曲轴之间的间隙供应润滑剂的楔形和/或斜面的环形。斜面位于沿轴承的整个圆周与曲轴对接的轴承的表面上。在一个示例中,斜面成不同的角度以提供进一步的润滑,同时还减轻了由于改变推力负载而引起的曲轴移动。因此,易于设计的轴承可以安装在多个连杆上,以减少连杆和/或曲轴劣化的可能性。

应该理解,提供以上概述是为以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征,所要求保护的主题的范围仅由随附的权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了根据本公开的液力轴向滑动轴承的第一实施例的截面图,其中具有不成比例地放大的支撑表面的倾斜度。

图2示出了根据本公开的液力轴向滑动轴承的第二实施例的截面图,其中具有不成比例地放大的支撑表面的另一倾斜度。

图3示出了根据本公开的液力轴向滑动轴承的第三实施例的截面图,其中具有不成比例地放大的支撑表面的倾斜度。

图4示出了根据图3的轴向滑动轴承在连杆和曲轴之间的应用。

图5示出了发动机的示意图。

图6示出了轴向滑动轴承的等距视图。

图7示出了联接到曲轴的轴向滑动轴承的二维视图。

图8示出了曲轴和轴向滑动轴承之间的间隙的详细视图。

图9A和9B示出了根据图6中的切割平面的轴向滑动轴承的剖视图。

图10示出了用于响应液压轴承的润滑而改变发动机工况的方法。

具体实施方式

以下描述涉及液力轴向滑动轴承的系统和方法。液力轴向滑动轴承可以位于曲轴和连杆之间,如图4所示。图1至图3示出了液力轴向滑动轴承的各种实施例。包括多个气缸的发动机示意图在图5中示出。气缸由活塞限定,活塞可基于曲轴和连杆的运动而往复运动。液力轴向滑动轴承在图6中示出,其中轴承位于连杆和曲轴之间。轴承包括迫使润滑剂进入曲轴和轴承之间间隙的斜面,如图7所示。图8中出了斜面的角度以及轴承和曲轴之间的间隙的详细视图。图9根据图6中的切割平面示出了液力轴向滑动轴承的侧面和正面视图。图10示出了用于确定曲轴和液力轴向滑动轴承之间充分润滑的方法。

图1-9示出具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示出为彼此直接接触或直接耦接,则至少在一个示例中,这种元件可以分别称为直接接触或直接耦接。类似地,如果元件被示出为彼此邻接或相邻,则至少在一个示例中,其可以分别是彼此邻接或相邻。作为示例,彼此共面接触的组件可以称为共面接触。作为另一个示例,在至少一个示例中,彼此间隔开定位且之间仅具有空间而没有其它部件的元件可被如此称之。作为又一个示例,示出为在另一个上方/下方、在另一个的相对侧、或在另一个的左边/右边的元件,可以称为是相对于另一个彼此称之。此外,如图所示,在至少一个示例中,最顶部元件或元件的最顶部点可以称为组件的“顶部”,最底部元件或元件的最底部点可以称为组件的“底部”。如本文所使用的,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于附图的竖直轴线,并且用于描述附图中的元件相对于彼此的位置。因此,在一个示例中,示出为在其他元件上方的元件被竖直地定位在其他元件上方。作为又一示例,附图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,诸如是环形的,直的,平面的,弯曲的,圆形的,倒角的,成角度的等等)。此外,在至少一个示例中,被示出为彼此相交的元件可以称为相交元件或彼此相交。此外,在一个示例中,被示出在另一元件内或在另一元件外的元件可以如此称之。应当理解的是,根据制造公差(例如,在1-5%偏差内),被称为“基本相似和/或相同”的一个或更多个组件彼此不同。

现在转到图1,根据本公开的液力轴向滑动轴承1用于支撑相对彼此旋转的轴承部件之间轴向力FA。轴承部件中的一个在图中以虚线被示出为带有附图标记2的轴根/轴端(shaft stump)。相对于第一轴承部件2旋转的第二轴承部件可以是例如轴向滑动轴承1本身或与其固定连接到其的部分。

轴向滑动轴承1具有指向轴承部件2的支撑表面3,其用于在轴承部件2(下文称为轴承配合部件2)和支撑表面3之间形成润滑间隙S。

在根据本公开的轴向滑动轴承1中,从径向方向R看,支撑表面3相对于径向方向R倾斜,其中倾斜被配置成形成用于轴向滑动轴承1的一部分的径向向外渐缩的润滑间隙S。润滑间隙S设置在支撑表面3和相应的轴承部件(即轴承配合部件2)之间。同根据图1在截面图中为平坦的倾斜表面一样,也可以通过支撑表面3的轮廓创建径向向外渐缩的润滑间隙S。例如,支撑表面3可以在横截面中弯曲,其中曲率设置为使得至少在部分区域中存在径向向外渐缩的润滑间隙S。已经观察到,在润滑间隙S的最窄点4处,由于支撑表面3的倾斜/轮廓,产生具有特别高承压能力和高承载能力的液力润滑膜,这使得轴向滑动轴承1和轴承配合部件2的磨损减小。还已经观察到,与在径向方向R上平行于轴承配合部件2延伸的支撑表面3相比,即使轴承部件相对彼此低速运行也会产生润滑间隙。

支撑表面3在径向方向R上的向内倾斜具有适合为小于5°,特别是小于1°的角度α。这里的角度α是相对于径向方向R测量的。

现在转到图2,示出了轴向滑动轴承1的另一实施例,其具有径向设置在支撑表面3内侧的径向倾斜的捕集表面5。捕集表面5设置为,例如在径向方向上相对于支撑表面3具有更大的倾斜,或者阶梯式的,即被配置成在任何情况下都能形成大于锥形润滑间隙S的润滑剂捕集间隙6。该润滑剂捕集间隙6(在本示例中是楔形的)能够收集可用于在运行中创建于润滑间隙S中的实际承载液力润滑膜的润滑剂。换句话说,径向倾斜的捕集表面5是成斜面形的,并且沿着轴向滑动轴承1径向地在支撑表面3内部。这样,轴向滑动轴承1是环形的,其中径向更加倾斜的捕集表面5和支撑表面跨越轴向滑动轴承1的整个圆周。

现在转到图3,替代地或除了捕集表面5之外,轴向轴承1可具有分布在圆周上并且朝向对应轴承配合部件2开口的润滑剂凹槽7。这种润滑剂凹槽7流体地联接轴向轴承1的轴承孔8的径向内部区域和轴向轴承1的径向外部区域9,这种润滑剂凹槽7可以沿着轴向轴承1的圆周均匀地间隔开。与捕集表面5和支撑表面3不同,润滑剂凹槽7不横贯轴向轴承1的整个周长。从圆周方向看,从润滑剂凹槽7开始,可以在圆周方向上设置能迫使润滑间隙S增大的润滑剂捕集表面5。应当理解的是,在不脱离本公开范围的情况下,以U形示出的圆周方向可以是其他形状,例如V形,C形和其他合适的形状。

根据本公开,用于支撑在相对彼此旋转的轴承部件之间的轴向力FA的液力轴向滑动轴承具有在轴向方向上指向轴承部件中的一个轴承部件的至少一个支承表面,该液力轴向滑动轴承在径向方向R上改进为这种轮廓,所述至少一个支撑表面设置为相对于径向方向R倾斜和/或被轮廓化,其中所述倾斜和/或轮廓被配置成在支撑表面和相应的轴承部件(即轴承配合部件)之间形成朝向外部径向渐缩的润滑间隙S,其中支撑表面是连杆外表面的一部分,该连杆特别地与轴承配合部件(例如曲轴)的轴承配合面协作。在一些示例中,另外地或替代地,支撑表面是液力轴向滑动轴承的一部分。

通过支撑表面在径向方向上的这种倾斜/轮廓,支撑表面可捕集液体润滑剂,该液体润滑剂在离心力下通过径向向内扩大的润滑间隙S从轴向轴承的轴承孔径向向外抛出,且支撑表面将其输送进入径向向外渐缩的润滑间隙S。对于该应用,根据本公开的液力轴向滑动轴承已经证明在改进连杆和曲轴之间的轴向摩擦接触方面是特别有利的。

以这种方式,实现了更可靠的安装以及在朝向彼此移动的表面(即,支撑表面和轴承配合部件的相应支撑表面)之间具有增加的承载能力的油膜。已经观察到,以这种方式,根据本公开的轴向轴承和轴承配合部件中的摩擦和磨损降低了。特别地,在轴承配合部件相对彼此作微小移动时,润滑剂膜更快速地且在轴承配合部件相对于彼此的更低速度时建立。

在本公开的特定实施例中,除了径向方向之外,支撑表面也在圆周方向上倾斜和/或轮廓化,其中,圆周方向上的倾斜/轮廓被配置成在支撑表面和相应的轴承部件之间形成在圆周方向上渐缩的润滑间隙S。

此外,建议设置至少一个捕集表面于圆周方向上邻近支撑表面和/或沿径向方向R进一步向内,以形成润滑剂捕集间隙。这种捕集表面在此可以设置成使其以集水容器的方式形成与轴承配合部件相对的增大的间隙,其中在运行期间润滑剂汇集在该增大的间隙中,并且该增大的间隙可用于形成润滑间隙S,例如,润滑间隙S进一步径向向外。捕集表面适当地形成与轴承配合部件相对、且比支撑表面明显更大的润滑间隙S。

在另一实施例中,支撑表面在径向方向R上的倾斜角α小于5°。在一个示例中,倾斜角α小于1°。捕集表面5的角度可以大于角度α,下文将进行描述。

根据本公开,在径向上进一步向内的沿着轴承1的整个圆周在径向方向R上向外延伸渐缩(即,以楔形的形式)的相关的润滑间隙S适合地比其最窄点处大不超过50微米。在一些实施例中,润滑间隙S可以比其在最窄点处径向向内大20微米至40微米。

除了上述措施之外,根据本公开的液压轴向轴承可适于具有朝向相应轴承配合部件开口的润滑剂凹槽。这些润滑剂凹槽首先提供足够的润滑剂以形成承载的液压润滑间隙S。其次,润滑剂凹槽将轴向轴承的轴承孔的径向内部区域流体连接到轴向轴承的径向外部区域,使得过量的润滑剂(例如,形成承载润滑剂膜所不需要的)可以以最小的阻碍从支承点逸出。

现在转到图4,液力轴向滑动轴承1集成在(例如内燃发动机的)连杆10中,其中,支撑表面3是连杆10的外表面的一部分,特别是连杆眼的外表面的一部分。在这种情况下,特别优选地在连杆10和曲轴11之间使用根据本公开的液力轴向滑动轴承1。

图5示出了车辆系统56的示意图。车辆系统56包括发动机系统58。发动机系统58可包括具有多个气缸530的发动机510。发动机510包括发动机进气装置523和发动机排气装置525。发动机进气装置523包括经由进气通道542流体地联接到发动机进气歧管544的节气门562。发动机排气装置525包括最终通向排气通道535的排气歧管548,排气通道535将气体引导到大气。节气门562可以位于升压装置(例如涡轮增压器(未示出))下游且位于后冷却器(未示出)的上游的进气通道542中。当包括后冷却器时,后冷却器可以被配置成降低由升压装置压缩的进气的温度。

发动机排气装置525可以包括一个或更多个排放控制装置570,排放控制装置570可以安装在排气装置中的紧凑耦接(close-coupled)位置。一个或更多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气装置525还可以包括位于排放控制装置570的上游的柴油微粒过滤器(DPF)502,其临时过滤来自进气的PM。在一个实例中,如所描绘的,DPF 502是柴油微粒物质保留系统。DPF 502可以具有由例如堇青石或碳化硅制成的过滤体结构,其中内部具有多个通道以从柴油机排气中过滤微粒物质。沿循通道穿过DPF 502的已经过滤PM的排气管排气可以在PM传感器506中被测量并在排放控制装置570中被进一步处理,且经由排气通道535排出到大气中。在所描绘的示例中,PM传感器506是电阻传感器,其基于在PM传感器的电极两端测量的电导率的变化来估计DPF 502的过滤效率。

车辆系统56还可以包括控制系统514。控制系统514被示为从多个传感器516(本文描述了其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器581(本文描述了其各种示例)。作为一个示例,传感器516可以包括被配置为测量通过排气通道535的排气的流速的排气流速传感器526、排气传感器(位于排气歧管548中)、温度传感器528、压力传感器529(位于排放控制装置570下游),以及PM传感器506。其他传感器,诸如附加的压力、温度、空气/燃料比、排气流速和成分传感器可以耦接到车辆系统56中的各个位置。作为另一个示例,致动器可包括燃料喷射器566、节气门562、控制过滤器再生的DPF阀(未示出)、电路开关等。控制系统514可以包括控制器512。控制器512可以被配置成具有存储在非易失性存储器上的计算机可读指令。控制器512从图5的各种传感器接收信号,处理信号,并基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令采用图5的各种致动器来调整发动机运行。

下面的附图示出了被配置成具有支撑表面和捕集表面二者的推力轴承(thrust bearing)(例如,液力滑动轴承1)的实施例。推力轴承还包括用于物理联接到连杆(例如,图4的连杆10)的表面。这样,推力轴承密封接触并压靠连杆,并且位于连杆和曲轴之间,如下所述。以这种方式,推力轴承跟随连杆运动,并且为推力轴承的轮廓和曲轴之间的间隙提供润滑。

在一个示例中,一种系统包括连杆和曲轴以及位于连杆和曲轴之间的推力轴承,推力轴承还包括横贯推力轴承的整个圆周的较大斜面和较小斜面;其中较大斜面所成锐角程度小于较小斜面。较小斜面沿径向方向的延伸小于较大斜面,使得曲轴和较小斜面之间的间隙小于曲轴和较大斜面之间的间隙。特别地,较大斜面包括比较小斜面的角度大20倍的角度。较大和较小斜面的横截面平行于连杆和曲轴的旋转方向。换句话说,推力轴承是环形,其中环的平面平行于连杆和曲轴的旋转方向。

附加地或替代地,系统的示例包括连杆,该连杆包括在连杆和曲轴之间的交界面处的推力轴承,并且其中推力轴承是环形的,所述推力轴承具有位于较小斜面径向内部的较大斜面,且其中较大和较小斜面围绕推力轴承的整个内圆周延伸。较大斜面所成锐角程度小于较小斜面,并且其中较大斜面的角度等于20°,较小斜面的角度等于1°。较大斜面的角度在朝向较小斜面的径向向外方向上逐渐减小。较大斜面和较小斜面在推力轴承和曲轴之间形成间隙,并且其中较大斜面和曲轴之间的间隙大于较小斜面和曲轴之间的间隙。润滑剂凹槽沿着较大斜面和较小斜面在径向向外的方向延伸。推力轴承物理地联接到连杆的底部。

现在转到图6,其示出了联接到曲轴604(例如,图4的曲轴11)的连杆606(例如,图4的连杆10)的底部602的3D视图600。推力轴承610和推力轴承620位于连杆606的底部602的相对侧上。如图所示,推力轴承610和推力轴承620是环形的并且围绕底部602的孔608。曲轴604包括穿过孔608的杆状部分。推力轴承610和推力轴承620位于连杆606和曲轴604之间。推力轴承610和推力轴承620通过焊接、粘合剂、螺钉、熔合物和/或其它合适的耦接元件物理地联接到连杆606的底部602。当曲轴604致动使发动机的活塞振荡时,轴承610和轴承620跟随连杆606运动。下面描述推力轴承610和推力轴承620的几何特征。

现在转到图7,其示出了沿图6的切割平面A-A′截取的剖视图700。因此,先前介绍的组件可以在随后的附图中类似地编号。如图所示,曲轴604完全围绕连杆(例如,图6的连杆606)的底部602。曲轴604的大部分沿着垂直于竖直轴线690的水平轴线795在水平方向上延伸。推力轴承610和推力轴承620是围绕竖直轴线790相对定向的相同的环。轴承702位于推力轴承610和推力轴承620之间的底部602处。轴承702可物理地联接到推力轴承610和推力轴承620以及连杆。因此,所有三个轴承可以随连杆运动,同时还为轴承和曲轴之间的空间提供润滑。在一个示例中,轴承702的几何形状可以在复杂程度上低于推力轴承610和推力轴承620,因为轴承702和曲轴604之间的润滑可以由重力(重力方向由箭头799示出)辅助。曲轴604和连杆围绕水平轴线795在类似于箭头798的方向上旋转。因此,曲轴604和连杆的运动可以是圆形或椭圆形。在不脱离本公开范围的情况下,可以实现其他形状的运动。因此,推力轴承610和推力轴承620平行于曲轴604和连杆606的运动方向。

推力轴承610和推力轴承620分别包括与曲轴604相邻的曲轴侧面712和曲轴侧面722。因此,侧面711和侧面721分别对应于推力轴承610和推力轴承620的连杆侧面。虽然轴承610和轴承620在连杆侧面711和连杆侧面721处物理地联接到连杆,但是轴承在曲轴侧面712和曲轴侧面722处与曲轴604间隔开。然而,在发动机关闭条件期间,由于润滑不再被输送到曲轴侧面712和曲轴侧面722与曲轴604之间的间隙,曲轴侧面712和曲轴侧面722可以接触曲轴604。

较大斜面714和较大斜面724分别沿着曲轴侧面712和曲轴侧面722定位,并且在一个示例中被配置成提供来自曲轴箱或油轴颈的润滑剂(例如,油)。较大斜面714和较大斜面724可以基本上等于上述捕集表面5。较大斜面714和较大斜面724分别在推力轴承610与曲轴604之间和推力轴承620与曲轴604之间产生空间。在曲轴604的运动期间,离心力(垂直于运动方向798)可以将润滑剂(例如油)推入由较大斜面714和较大斜面724产生的间隙中。然而,较大斜面714和较大斜面724可能不能向推力轴承610和推力轴承620邻近于曲轴604位于粗实线716和726上方的部分提供足够的润滑剂。例如,在曲轴604的推力载荷超过阈值载荷的情况下,较大斜面714和/或较大斜面724不能提供充分的润滑来分别防止推力轴承610和/或推力轴承620与曲轴604之间的金属与金属的接触。这样,在推力轴承中切除较小斜面(由粗实线716和726表示)(例如上述的支撑表面3),以便即使当曲轴604的推力载荷超过阈值载荷时也能提供充分的润滑。这里,粗实线716和726也分别称为较小斜面716和较小斜面726。以这种方式,较小斜面716和较小斜面726向推力轴承610和推力轴承620在较小斜面上方的部分提供润滑,以防止金属与金属的接触,这一点较大斜面714和较大斜面724不能做到。

在一个示例中,仅使用较大斜面714和较大斜面724,可能不能提供充分的润滑,并同时防止曲轴沿水平轴线795的显著运动(例如,滑动)。因此,较小斜面716和较小斜面726在推力轴承610和推力轴承620之间提供进一步的润滑,同时还减轻由于改变推力载荷而引起的曲轴604的水平运动。

现在转到图8,其示出了曲轴604和推力轴承610之间的交界面850的详细视图800。轴承620从图8中省略,然而,下文中关于较大斜面714和较小斜面716的尺寸和形状的描述可以应用于推力轴承620的较大斜面724和较小斜面726。因此,推力轴承620与推力轴承610基本上相同,并且可以是推力轴承610的镜像。

详细视图800描绘了具有较大斜面714和较小斜面716的推力轴承610,其中较大斜面714和较小斜面716相对于邻近推力轴承610的曲轴604的表面860创建两个不同的锐角。如图所示,角度θ1对应于较大斜面714并且大于对应于较小斜面716的角度α。特别地,角度θ1是角度α的20倍。例如,角度θ1为20°,而角度α为1°。以这种方式,较小斜面716和表面860之间的距离小于较大斜面714和表面860之间的距离,下文将进行描述。应当理解的是,在其他示例中,角度可以更接近或更远离于20倍。角度α可以小于5°。在一个示例中,角度α恰好为1°,而角度θ恰好为20°。在一个示例中,较大斜面的角度在朝向较小斜面的向外的径向方向上逐渐减小。以这种方式,较大斜面在较小斜面的远侧的径向位置处成角度比较小斜面大20倍,但在较小斜面的近侧的径向位置处成角度比较小斜面大小于20倍(例如,五倍以上)。

较小斜面716允许邻近表面860的推力轴承610的整个表面712随着曲轴604旋转而用油润滑。以这种方式,离心力的方向(箭头898)推动油通过较小的斜面716并进入表面860和表面712之间的小空间中。虽然表面860和表面712在图8中被示为共面接触,当曲轴旋转时,表面由油彼此分离。因此,如果油不位于表面860和表面712之间,则表面会相互摩擦,增加了劣化的可能性(例如,曲轴破裂)。以这种方式,较小斜面716在曲轴旋转期间在表面860和712之间提供足够的油,同时还限制曲轴的平行于水平轴线795的水平运动。

现在转到图9A和图9B,它们分别示出侧视图900和正视图950。侧视图900沿着图6的切割平面B-B′截取。同样,正视图950沿着图6的切割平面C-C′截取。

侧视图900描绘了曲轴604的表面860与较大斜面714和较小716斜面之间的间隙。如图所示,表面860和曲轴604之间的间隙没有表面860和较大斜面714之间的间隙宽。在一个示例中,较小斜面716和表面860之间的间隙在其最大距离处为40μm或更小,而较大斜面714和表面860之间的间隙在其最大距离处为1600μm或更小。应当理解的是,在不脱离本公开范围的情况下,间隙尺寸可以增加或减小。

如图9B所示,示出了推力轴承610的一半。在高度、角度和径向方向的长度上,较大斜面714的大于较小斜面716。特别地,较小斜面716围绕推力轴承610的整个圆周延伸,同时沿径向方向延伸20-40μm。然而,较大斜面714也围绕推力轴承610的整个圆周延伸,但是在径向方向上延伸800-1600μm。如图所示,较大斜面714在较小斜面716的径向内部,并且是比较小斜面716更大的楔形。

现在转到图10,其示出了用于确定推力轴承是否被充分润滑的方法1000。用于执行方法1000的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(例如上文中参照图5所述的传感器)接收的信号来执行。根据下面描述的方法,控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机运行。

方法1000开始于1002,在1002处该方法确定、估计和/或测量当前发动机运行参数。当前发动机运行参数可以基于发动机转速、发动机负载、节气门位置、车辆速度、发动机温度、冷却剂温度和空/燃比中的一个或更多个。

在1004处,方法1000包括基于来自传感器的反馈确定推力轴承润滑。传感器可以是温度传感器、音频传感器、运动传感器和/或适于监测润滑的其他类型的传感器。例如,如果推力轴承未被充分润滑,温度传感器可提供大于阈值温度的温度测量值。替代地,如果推力轴承没有充分润滑,则音频传感器可以测量与例如金属与金属磨削一致的声音。因此,测量的声音可以比推力轴承充分润滑时更响亮且更尖锐。此外,如果运动传感器未充分润滑,则运动传感器可测量曲轴偏离阈值运动的运动。例如,运动可以比阈值运动慢。替代地,运动可以遵循与阈值运动不同的模式(例如,椭圆形而不是圆形)。

在1006处,方法1000确定推力轴承是否充分润滑。如果推力轴承充分润滑(例如,推力轴承不是太热或听起来没有与充分润滑时的运行声音不同),则方法1000进行到1008以维持当前发动机运行参数。然而,如果推力轴承没有充分润滑,则方法1000进行到1010,以调节发动机运行参数,以防止和/或减轻曲轴和/或推力轴承的劣化。调节发动机运行参数可以包括降低发动机转速、降低发动机功率输出和/或用于减小曲轴的转速的其它调节,从而减少在不充分润滑运行期间曲轴和推力轴承之间产生的摩擦。

以这种方式,具有在曲轴和推力轴承之间提供润滑的较大和较小斜面的易于制造的轴承可以位于连杆和曲轴之间。斜面横贯推力轴承的整个圆周,较大斜面位于较小斜面的内部。通过这种方式,较大斜面将润滑剂引导到较小斜面,较小斜面将润滑剂引导到曲轴和推力轴承之间的间隙。使用具有两个不同尺寸斜面的推力轴承的技术效果是在曲轴的整个推力载荷下在推力轴承和曲轴之间提供充分的润滑。通过这种方式,降低了曲轴劣化的可能性。

要注意的是,本文包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。这里描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或更多个,诸如事件驱动,中断驱动,多任务,多线程等。因此,所示的各种动作,操作和/或功能可以按照所示的顺序执行、并行执行或在某些情况下省略。同样,处理的次序不是为了实现本文所描述的示例实施例的特征和优势所必须要求的,而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略,可以重复地执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或更多个。此外,所描述的动作,操作和/或功能可以图示地表示编程在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时存储器中的代码,其中可以通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来实施所描述的动作。

应当理解的是,本文公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被认为是限制性的,因为许多变化是可能的。例如,上述技术能够应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别指出认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当理解为包括一个或更多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或两个以上这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这样的权利要求,无论是与原始权利要求在范围上相比更宽、更窄、相等或不同,都被认为包括在本公开的主题内。

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