带有凹槽以减小摩擦的轴承接口制造技术

本发明专利技术涉及带有凹槽以减小摩擦的轴承接口。一种设备的轴承接口，该设备具有被构造成用于在设备的运转期间相对于彼此移动的第一元件和第二元件，第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合第二元件的第二轴承面的至少一部分从而限定第一轴承面与第二轴承面之间的接触区，第一轴承面具有缩进到第一轴承面中的至少一个凹槽，其中凹槽在第二元件相对于第一元件的移动方向上的尺寸小于接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求于2015年7月10日提交的英国专利申请号1512115.5的优先权，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文以用于所有目的。
本公开涉及具有缩进到轴承接口的轴承面中的多个凹槽的轴承接口，并且尤其但非排他地涉及机器中的轴承接口，机器具有仅设置在轴承接口的轴承面的预定区域中的多个凹槽。机器可包括线性致动器和旋转式机器。术语“旋转式机器”旨在包含往复式机器诸如内燃机、压缩机和真空泵以及具有旋转构件但没有往复式部件的机器。
技术介绍
内燃机通常具有一个或多个往复式活塞，活塞被润滑从而在活塞在汽缸孔内滑动时减小摩擦。由于在润滑剂中产生的剪切力、在表面粗糙体之间的接触和由润滑剂中的添加剂引起的边界接触，(诸如在活塞的活塞环和汽缸孔的内表面之间的)润滑的滑动接触具有摩擦损失。为了提高发动机的效率并降低发动机构件之间的磨损，期望减小活塞环与汽缸的内表面之间的摩擦。构件之间的摩擦可由许多因素确定，其包括发动机的运转参数和每个滑动表面的构造。例如，滑动构件之间的摩擦系数可使用斯特里贝克(Stribeck)曲线来确定，斯特里贝克曲线被用于根据润滑剂的粘度和每单位负载构件之间的相对速度对两个表面之间的摩擦特性进行分类。同样地，通过在斯特里贝克曲线上的最低点处运转可将摩擦减到最小，斯特里贝克曲线上的最低点限定了液动润滑与混合润滑之间的转变。然而，由于在活塞移动范围的极限处活塞与汽缸之间的低相对速度，因此难于在整个活塞冲程中使运转维持在斯特里贝克曲线上的最低点处。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了设备(例如，机器，诸如发动机、压缩机、真空泵或齿轮箱)的轴承接口。设备可包括具有轴承接口的任何类型的机器。设备具有第一元件和第二元件。第一元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第二元件进行移动，例如滑动和/或旋转。第二元件可被构造成用于在设备的运转期间相对于第一元件移动，例如滑动和/或旋转。第一元件在设备的运转期间可相对于第二元件被固定，例如静止。第二元件在设备的运转期间可相对于第一元件被固定，例如静止。第一元件包括第一轴承面。第二元件包括第二轴承面。第一轴承面和第二轴承面被构造成用于彼此接合。术语“接合”旨在包含由润滑剂薄膜分隔的两个表面以及发生直接物理接触的表面。第一轴承面被构造成用于接合至少一部分第二轴承面。接合第一元件的第二元件部分限定了第一轴承面与第二轴承面之间的接触区。第一轴承面具有缩进到第一轴承面中的至少一个凹槽，例如凹口。凹槽可以包括在第一轴承面中的开口。凹槽的尺寸(例如凹槽开口的尺寸)在第二元件相对于第一元件的移动方向上小于接触区在第二元件的移动方向上的尺寸。在设备的运转期间在接触区中第一轴承面和第二轴承面的至少一部分可平行。第二轴承面可被构造成用于当与第一轴承面接合时弹性地变形。接触区在第二元件的移动方向上的尺寸可由第二轴承面在第二元件的移动方向上的弹性变形部分的尺寸来限定。凹槽在第二元件的移动方向上的尺寸可小于第二轴承面在第二元件的移动方向上的弹性变形部分的尺寸。润滑剂可被用于减小第一轴承面与第二轴承面之间的摩擦。在设备的运转期间润滑剂膜可被设置(例如形成)在第一轴承面与第二轴承面之间的接触区中。第一轴承面与第二轴承面之间的润滑状态可为液动润滑状态、混合润滑状态和/或边界润滑状态。润滑状态可在液动润滑状态、混合润滑状态和/或边界润滑状态之间转变，这取决于设备的运转参数。在设备的运转期间润滑剂膜可具有在第二元件的移动方向上大体上恒定的膜厚度。凹槽在第二元件移动方向上的尺寸可小于润滑剂膜在第二元件的移动方向上的尺寸。凹槽可被构造成用于捕集润滑剂。凹槽可被构造成用于局部地增加接触区中的润滑剂膜的厚度。往复式机器(诸如发动机或压缩机)可被提供有一个或多个轴承接口。发动机可包括一个或多个汽缸和/或一个或多个发动机活塞。第一元件可为发动机汽缸。第一轴承面可为汽缸的内表面。第二元件可为发动机活塞的活塞环。第二轴承面可为活塞环的圆周表面。活塞环的至少一部分圆周表面可被构造成用于接合汽缸的内表面。每个汽缸都可具有被构造成用于接合发动机活塞的活塞环的至少一部分圆周表面的内表面。接合内表面的活塞环的部分可限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的接触区。接触区可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了接触区在活塞行进方向上的总长度的轴向尺寸。内表面可具有缩进到内表面中的至少一个凹槽。凹槽可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了凹槽在活塞行进方向上的总长度的轴向尺寸。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于接触区在活塞行进方向上的尺寸。在接触区中汽缸的内表面和活塞环的至少一部分圆周表面可平行，例如在发动机的运转期间。活塞环和/或内表面可被构造成用于在被加载的条件下弹性地变形。在被加载的条件下弹性地变形并且接合汽缸的内表面的活塞环部分可限定汽缸的内表面与活塞环的圆周表面之间的弹性接触区。接触区在活塞行进方向上的尺寸可由活塞环弹性变形部分的尺寸(例如轴向长度)来限定。由于活塞环和/或内表面的弹性变形，活塞环的圆周表面和汽缸的内表面可平行。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于活塞环弹性变形部分在活塞行进方向上的尺寸。润滑剂可被用于减小活塞环与汽缸的内表面之间的摩擦。在发动机的运转期间在活塞环的圆周表面与汽缸的内表面之间的接触区中可形成润滑剂膜。在至少一部分圆周表面与内表面之间的润滑剂膜可具有在发动机运转期间在活塞行进方向上大体上恒定的膜厚度。例如，在活塞环的圆周表面和汽缸的内表面平行的情况下润滑剂膜的膜厚度可大体上恒定。润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分可具有在活塞行进方向上的尺寸，例如限定了润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分的总长度的轴向尺寸。凹槽在活塞行进方向上的尺寸可小于润滑剂膜的具有大体上恒定的膜厚度的部分在活塞行进方向上的尺寸。内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的顶部区域。当活塞处于冲程的上止点时，顶部区域可远离顶部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的底端延伸。内表面可包括具有缩进到内表面中的多个凹槽的底部区域。当活塞处于活塞冲程的下止点时，底部区域可远离底部活塞环与内表面之间的接触区朝向汽缸的顶端延伸。内表面可为汽缸体的孔的内表面。内表面可为汽缸套的内表面。凹槽可被构造成用于容纳液体，例如每个凹槽均可包括被构造成用于捕集内表面中的液体的凹口。凹槽可被构造成用于使液体从内表面的顶部区域和/或底部区域排出的速率慢下来。顶部区域和底部区域可由不具有缩进到内表面中的凹槽的中间区域分离。在活塞行进方向上，顶部区域和底部区域可以例如由中间区域间隔开。顶部区域可包括围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的顶部带。底部区域可包括围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的底部带。中间部分可包括不具有围绕内表面的整个圆周延伸的凹槽的中间带。顶部带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。底部带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。中间带可具有在活塞行进方向上的轴向尺寸。中间带的轴向尺寸可大于顶部带和/或底部带的轴向尺寸。活塞环与汽缸的内表面之间的接触区可包括在活塞环的顶部边缘与内表面之间的圆周接触以及活塞环的底部边缘与内表面之间的圆周接触为边界的区域。接触区，例如，当活塞处于冲程的上止点时，顶部活塞环与汽缸的内表面之间的顶部接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备的轴承接口，所述设备具有被构造成用于在所述设备的运转期间相对于彼此移动的第一元件和第二元件，所述第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合所述第二元件的第二轴承面的至少一部分，从而限定所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少一个凹槽，所述凹槽在所述第二元件相对于所述第一元件移动的方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸。

【技术特征摘要】
2015.07.10 GB 1512115.51.一种设备的轴承接口，所述设备具有被构造成用于在所述设备的运转期间相对于彼此移动的第一元件和第二元件，所述第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合所述第二元件的第二轴承面的至少一部分，从而限定所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少一个凹槽，所述凹槽在所述第二元件相对于所述第一元件移动的方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸。2.根据权利要求1所述的轴承接口，其中在所述设备的运转期间在所述接触区中所述第一轴承面和所述第二轴承面的所述至少一部分平行，其中所述第二轴承面被构造成用于当与所述第一轴承面接合时弹性地变形，所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸由所述第二轴承面的所述弹性变形部分在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸限定。3.根据权利要求2所述的轴承接口，其中所述凹槽在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸小于所述第二轴承面的所述弹性变形部分在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸。4.根据权利要求1所述的轴承接口，其中在所述设备的运转期间润滑剂膜被设置在所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的所述接触区中，在所述设备的运转期间所述润滑剂膜具有在所述第二元件的所述移动方向上大体上恒定的膜厚度。5.根据权利要求4所述的轴承接口，其中所述凹槽在所述第二元件的所述移动方向上的所述尺寸小于所述润滑剂膜在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸，其中所述凹槽被构造成用于捕集润滑剂并且局部地增加所述接触区中所述润滑剂膜的厚度。6.一种包括轴承接口的机器，所述机器包括设备，所述设备具有被构造成在所述设备的运转期间用于相对于彼此移动的第一元件和第二元件，所述第一元件包括第一轴承面，所述第一轴承面被构造成用于接合所述第二元件的第二轴承面的至少一部分，从而限定所述第一轴承面与所述第二轴承面之间的接触区，所述第一轴承面具有缩进到所述第一轴承面中的至少一个凹槽，其中所述凹槽在所述第二元件相对于所述第一元件的移动方向上的尺寸小于所述接触区在所述第二元件的所述移动方向上的尺寸。7.根据权利要求6所述的机器，其中：所述第一元件为活塞式汽缸并且所述第一轴承面为所述活塞式汽缸的内表面；以及所述第二元件为活塞环并且所述第二轴承面为被构造成用于接合所述汽缸的所述内表面的所述活塞环的圆周表面。8.根据权利要求7所述的机器，其中所述内表面包括下列中的至少一个：具有缩进到所述内表面中的多个所述凹槽的顶部区域，其中当所述活塞处于冲程的上止点时，所述顶部区域远离...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·G·派格，SC·弗勒代斯库，A·V·奥尔弗，T·雷德霍夫，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US