具有可反应性地动态增大间隙和最小油膜厚度的粘性金属层的轴承

摘要

一种支撑机动车发动机的非均匀或均匀负载的旋转部件的轴承包括多个轴承部，所述多个轴承部接合在一起并形成一个大致呈圆柱形的外表面和一个大致呈圆柱形的中心孔，所述大致呈圆柱形中心孔围绕并支撑所述非均匀或均匀负载的旋转部件。所述轴承具有多层由不同材料制成的围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布的轴承层，所述轴承层可响应于由所述非均匀或均匀旋转部件施加的负载而反应性地椭圆化，并改变响应于由所述非均匀或均匀负载的旋转部件施加的瞬时局部载荷而椭圆化的大致呈圆柱形的中心孔的一部分上的最小润滑液厚度。

权利要求

1.一种支撑机动车的非均匀或均匀负载的旋转部件的轴承，其特征在于，包括：多个轴承部，其接合在一起并形成大致呈圆柱形的外表面和大致呈圆柱形的中心孔，所述大致呈圆柱形的中心孔围绕并支撑所述非均匀或均匀负载的旋转部件；

润滑液，其被供应给多层轴承并在所述大致呈圆柱形的中心孔和所述非均匀或均匀负载的旋转部件之间形成润滑膜；

所述轴承具有多层由不同材料制成的围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布的轴承层；

其中，响应于由所述非均匀或均匀负载的旋转部件施加的瞬时局部载荷，所述轴承层可反应性地椭圆化并增大椭圆化的大致呈圆柱形的中心孔的一部分上的最小润滑液厚度。

2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述多个轴承部包括与第二或上轴承部接合的第一或下轴承部，所述多个轴承层进一步包括径向设置在第二轴承层的内部及顶部之上的第一轴承层、径向设置在第三轴承层的内部及顶部之上的第二轴承层和径向设置在第四轴承层的内部及顶部之上的第三轴承层。

3.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述第一轴承层包括可形成所述大致呈圆柱形的中心孔的涂层，所述涂层直接支撑并接触所述非均匀或均匀负载的旋转部件。

4.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述第二轴承层包括一个或多个硬质粘塑性/粘弹性材料和金属嵌件或金属层。

5.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，所述第三轴承层包括一个或多个硬质粘塑性/粘弹性材料，且围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布，并且其中，所述第三轴承层具有非均匀的厚度。

6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述第三轴承层包括多个位于峰值瞬时载荷的预定位置处的加厚光滑叶状区域。

7.根据权利要求6所述的轴承，其特征在于，所述第四轴承层包括一个金属轴承基片，所述金属轴承基片形成所述大致呈圆柱形的外表面，所述金属轴承基片围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布，所述第四轴承层具有非均匀的厚度，并且所述第四轴承层具有多个容纳所述多个加厚光滑叶状区域的凹槽。

8.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于，通过组合，所述第三轴承层和第四轴承层具有大致呈圆柱形的形状。

9.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述反应性地椭圆化的轴承层增大了围绕所述轴承的圆周和沿所述轴承的纵轴的预定位置处的间隙。

10.根据权利要求9所述的轴承，其特征在于，所述增大的间隙进一步包括位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的局部增大的最小油膜厚度或流体润滑膜厚度。

说明书

具有可反应性地动态增大间隙和最小油膜厚度的粘性金属层

的轴承

技术领域

[0001] 本文涉及机动车，更具体地涉及机动车传动系中的高负载旋转部件。

背景技术

[0002] 本节中的内容仅提供与本文相关的背景信息，且可不构成现有技术。

[0003] 在发动机的旋转部件运转时，机动车内燃机中的旋转物承受相当大的应力。尤其，在典型的内燃机(ICEs)中，通过将每个活塞与连杆连接并将连杆与曲轴连接的一系列轴
承，缸膛内活塞的直线运动被转化为曲轴的旋转运动。而且，曲轴在一系列的曲轴轴承或主
轴承中旋转。对每个所述轴承进行润滑以防止热应力和应变并减少摩擦损耗。然而，内燃机
中轴承的载荷通常是不均匀的。即,当往复运动的活塞在缸膛内移动时，通过连杆传递至曲
轴的载荷是不均匀的。因此，尽管典型的轴承在ICEs中为各自的特定目的运行，但是本技术
领域需要新型的改进型轴承来增加或增大油膜厚度以及在轴承中相对于该轴承的其它区
域受到增大载荷的区域内提供额外的润滑，从而提高ICE的可靠性和寿命，同时减少维修和
制造成本以及通过减少内部摩擦来改善ICE的燃油经济性。

发明内容

[0004] 根据本文的几个方面，一种支撑机动车发动机的非均匀或均匀负载的旋转部件的轴承，包括：多个轴承部，其接合在一起并形成大致呈圆柱形的外表面和大致呈圆柱形的中
心孔，所述大致呈圆柱形的中心孔围绕并支撑所述非均匀或均匀负载的旋转部件。将润滑
液供应给所述多层轴承，在所述大致呈圆柱形的中心孔和所述非均匀或均匀负载的旋转部
件之间形成有润滑膜。所述轴承具有多个围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀
分布的轴承层，所述轴承层，响应于由所述非均匀或均匀负载的旋转部件施加的瞬时局部
载荷，反应性地椭圆化，并改变椭圆化的大致呈圆柱形的中心孔的一部分上的最小润滑液
厚度。

[0005] 在本文的另一个方面，所述多个轴承部包括与第二或上轴承部接合的第一或下轴承部，所述多个轴承层进一步包括径向设置在第二轴承层的内部及顶部之上的第一轴承
层、径向设置在第三轴承层的内部及顶部的第二轴承层和径向设置在第四轴承层的内部及
顶部之上的第三轴承层。

[0006] 在本文的另一个方面，所述第一轴承层包括形成所述大致呈圆柱形中心孔的涂层，所述涂层直接支撑并接触所述非均匀或均匀负载的旋转部件。

[0007] 在本文的另一个方面，所述第二轴承层包括一个或多个硬质粘塑性/粘弹性材料和金属嵌件或金属层。

[0008] 在本文的另一个方面，所述第三轴承层包括一个或多个硬质粘塑性/粘弹性材料，且围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布，其中，所述第三轴承层具有非均
匀的厚度。

[0009] 在本文的另一个方面，所述第三轴承层包括多个位于峰值瞬时载荷的预定位置处的加厚光滑叶状区域。

[0010] 在本文的另一个方面，所述第四轴承层包括金属轴承基片，所述金属轴承基片形成所述大致呈圆柱形的外表面，所述金属轴承基片围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵
轴非均匀分布，所述第四轴承层具有非均匀的厚度，并且所述第四轴承层具有多个容纳所
述多个加厚光滑叶状区域的凹槽。

[0011] 在本文的另一个方面，通过组合，所述第三轴承层和第四轴承层具有大致呈圆柱形的形状。

[0012] 在本文的另一个方面，所述反应性地椭圆化的轴承层增大了位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的间隙。

[0013] 在本文的另一个方面，所述增大的间隙进一步包括位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的局部增大的最小油膜厚度或流体润滑膜厚度。

[0014] 在本文的另一个方面，一种支撑机动车发动机的非均匀或均匀负载的旋转部件的多层轴承，包括：第一或上轴承部，其与第二或下轴承部接合，所述第一和第二轴承部形成
大致呈圆柱形的外表面和大致呈圆柱形的中心孔，所述大致呈圆柱形的中心孔围绕并支撑
所述非均匀或均匀负载的旋转部件。将润滑液供应给所述多层轴承，在所述大致呈圆柱形
的中心孔和所述非均匀或均匀负载的旋转部件之间形成有润滑膜。所述多层轴承具有径向
设置在第二轴承层的内部及顶部之上的第一轴承层、径向设置在第三轴承层的内部及顶部
之上的第二轴承层及径向设置在第四轴承层的内部及顶部之上的第三轴承层，所述第一、
第二、第三和第四轴承层中的至少两个具有围绕所述多层轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴
非均匀分布的可变厚度；其中，所述第一、第二、第三和第四轴承层中的至少两个的可变厚
度可反应性地局部椭圆化并改变椭圆化的大致呈圆柱形的中心孔的一部分上的最小润滑
液厚度，以响应于由所述非均匀或均匀负载的旋转部件施加的瞬时载荷。

[0015] 在本文的另一个方面，所述第一或上轴承层包括形成所述大致呈圆柱形的中心孔的金属涂层或喷粉多化学组分涂层，所述涂层直接支撑并接触所述非均匀或均匀负载的旋
转部件。

[0016] 在本文的另一个方面，所述第二或下轴承层包括一个或多个硬质粘塑性/粘弹性材料和金属嵌件或金属层。

[0017] 在本文的另一个方面，所述第三轴承层包括一个或多个围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布的硬质粘塑性/粘弹性材料。

[0018] 在本文的另一个方面，所述第三轴承层包括多个位于峰值瞬时载荷的预定位置处的加厚光滑叶状区域。

[0019] 在本文的另一个方面，所述第四轴承层包括金属轴承基片，所述金属轴承基片形成所述大致呈圆柱形的外表面，所述金属轴承基片围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵
轴非均匀分布，所述第四轴承层具有多个容纳所述多个位于峰值瞬时载荷的预定位置处的
加厚光滑叶状区域的凹槽。

[0020] 在本文的另一个方面，通过组合，所述第三轴承层和第四轴承层具有大致呈圆柱形的形状。

[0021] 在本文的另一个方面，所述反应性地椭圆化的轴承层增大了位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的间隙。

[0022] 在本文的另一个方面，所述增大的间隙进一步包括位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的局部增大的最小油膜厚度或流体润滑膜厚度。

[0023] 在本文的另一个方面，一种支撑机动车发动机的非均匀或均匀负载的旋转部件的多层轴承，包括：第一或上轴承部，其与第二或下轴承部接合，所述第一或上轴承部和所述
第二或下轴承部形成大致呈圆柱形的外表面和大致呈圆柱形的中心孔，所述大致呈圆柱形
的中心孔围绕并支撑所述非均匀或均匀负载的旋转部件；多个轴承层。将润滑液供应给所
述多层轴承，在所述大致呈圆柱形的中心孔和所述非均匀或均匀负载的旋转部件之间形成
有润滑膜。所述多个轴承层中的第一个轴承层是形成所述大致呈圆柱形的中心孔的金属涂
层或喷粉多化学组分轴承涂层，其直接支撑并接触所述非均匀或均匀负载的旋转部件，所
述第一金属涂层或喷粉多化学组分轴承涂层径向设置在所述多个轴承层中的第二个轴承
层的内部及顶部之上。所述多个轴承层中的第二个轴承层由一个或多个硬质粘塑性/粘弹
性材料和金属嵌件构成，所述多个轴承层中的第二个轴承层径向设置在所述多个轴承层中
的第三个轴承层的内部及顶部之上。所述多个轴承层中的第三个轴承层由一个或多个硬质
粘塑性/粘弹性材料构成，所述多个轴承层中的第三个轴承层径向设置在所述多个轴承层
中的第四个轴承层的内部及顶部之上。所述第四轴承层包括形成所述轴承的大致呈圆柱形
的外表面的金属轴承基片。所述多个轴承层中的至少两个轴承层具有围绕所述多层轴承的
圆周并沿所述轴承的纵轴非均匀分布的可变厚度。所述多个轴承层中的至少两个轴承层中
的一个轴承层具有多个位于峰值瞬时载荷的预定位置处的加厚光滑叶状区域。所述多个轴
承层中的至少两个轴承层中的另一个轴承层具有多个容纳所述多个位于峰值载荷的预定
位置处的加厚光滑叶状区域的凹槽，所述多个轴承层中的至少两个轴承层的可变厚度响应
于由所述非均匀或均匀负载的旋转部件施加的瞬时局部载荷而反应性地椭圆化，所述反应
性地椭圆化的轴承层增大了位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处
的间隙并增大了位于围绕所述轴承的圆周并沿所述轴承的纵轴的预定位置处的最小油膜
厚度或流体润滑膜厚度。

[0024] 根据本文提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。应理解的是，该描述和具体示例仅用于说明的目的，而非旨在限制本文的范围。

附图说明

[0025] 文中所述的附图仅用于举例说明的目的，而非旨在以任何方式限制本文的范围。

[0026] 图1为根据本文的一个方面的机动车的环境视图，机动车装配有内燃机，内燃机具有一个或多个带有反应性地动态增大间隙和最小油膜厚度的粘性金属层的轴承；

[0027] 图2A为根据本文的一个方面的轴承的平面图，其示出了第一曲轴位置处的示例性负载模式；

[0028] 图2B为根据本文的一个方面的轴承的平面图，其示出了第二曲轴位置处的例性负载模式；

[0029] 图2C为根据本文的一个方面的轴承的平面图，其示出了第三曲轴位置处的示例性负载模式；

[0030] 图3A为根据本文的一个方面的轴承的平面图；

[0031] 图3B为根据本文的一个方面的图3A中沿线C‑C截取的轴承的截面图；

[0032] 图4为根据本文的一个方面的图3A中的轴承的轴测图。

具体实施方式

[0033] 现将对附图所示的本文的几个实施方案进行详细参考。在所述附图和描述中尽量使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的部件或步骤。所述附图为简化形式，且比
例不是精确的。为方便和清楚起见，方向术语(如：顶部、底部、左侧、右侧、向上、正上方、上
方、下方、正下方、后侧和前侧)可用于所述附图中。不可将这些及相似的方向术语理解成是
对本文范围的限制。

[0034] 本文提供示例性实施方案，以使本文的公开详尽彻底，并能将范围完全传达给本领域技术人员。为了全面理解本发明的实施方案，本文提出了许多具体细节，例如具体部
件、装置和方法的实例。对本领域的技术人员来说显而易见的是，无需采用具体细节，示例
性实施方案可以以许多不同的形式来体现，且两者都不应当被理解成是对本文的范围的限
制。在某些示例性实施方案中，不再对习知的过程、装置结构和技术进行详细的描述。

[0035] 本文所使用的术语仅是为了描述具体的示例性实施方案，而非为了限制。如本文中所使用的，单数形式“a”、“an”和“the”也可用于包括复数形式，除非上下文明显另有所
指。术语“包含”、“包括”和“具有”为包含性的，因此指明了存在所述的特征、整体、步骤、操
作、元件和/或部件，但未排除存在或增加了一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、
部件和/或其组合。不可将本文中所描述的方法步骤、过程和操作理解成必须要求按照所讨
论或图示的特定顺序执行，除非具体确认为一个执行顺序。还应当理解的是，可采用额外或
替代步骤。

[0036] 当提及一个元件或层是“位于”、“接合”、“连接”或“结合”另一个元件或层时，其可以是直接位于、接合、连接或结合所述另一个元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当
提及一个元件是“直接位于”、“直接接合”、“直接连接”或“直接结合”另一个元件或层时，可
不存在中间元件或层。其它用来描述元件之间关系的词应当被理解成是相似的方式(例如：
“位于...之间”与“直接位于...之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。如本文中所使用的，术语
“和/或”包括一个或多个所列举的相关术语的任意一者及所有的组合。

[0037] 虽然可在本文中使用第一、第二、第三等术语来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当被这些术语所限制。这些术语仅可用
以将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段进行区分。在本文使用的“第
一”、“第二”等数字术语并非意指顺序或次序，除非上下文有明示。因此，下文中讨论的第一
元件、部件、区域、层或区段在不脱离示例性实施方案的教导的前提下可以被称为第二元
件、部件、区域、层或区段。

[0038] 空间关系术语(例如：“内”、“外”、“正下方”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等)在本文中可用于方便描述如图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。除附图所
示的方位外，空间关系术语还可旨在包括使用或运行中的装置的不同朝向。例如，如果将附
图中的装置翻转，那么描述成在其它元件或特征“下方”或“正下方”的元件应当朝向所述其
它元件或特征的“上方”。这样，例如，术语“下方”可包括上方和下方的朝向。所述装置可以
有其它朝向(旋转90度或在其它朝向)，并可相应的理解本文所用的空间关系描述语。

[0039] 以下描述本质上仅是示例性的，而非旨在限制本文、应用或使用。

[0040] 参照图1‑2C，一种机动车得以示出，所述机动车具有带有反应性地动态增大间隙和最小油膜厚度的粘性金属层的轴承，并通常由附图标记10表示。尽管机动车10被描述为
小汽车，但是应当理解的是，在不脱离本文的范围或目的的前提下，机动车10可以是小汽
车、卡车、SUV、厢式货车、房车、半拖货运车、拖拉机、大客车、卡丁车或其它任何此类的机动
车10。机动车10装配有动力系统12，该动力系统12具有发动机和可操作地将来自发动机的
动力转换成驱动运动的传动装置16。在几个方面，发动机为内燃机(ICE 14)。尽管图1的机
动车10的动力系统12被描述为仅具有ICE14和传动装置16，但是应当认识到的是，在不脱离
本文范围或目的的前提下，动力系统12可包括混合动力系统，例如：电池组(未图示)或者电
动机(未图示)等。ICE 14包括各种往复运动和旋转部件，它们可操作地将ICE 14燃烧能量
的燃烧室18内的燃料和空气燃烧释放的能量转换成旋转运动。在一个示例中，ICE 14包括
曲轴20，该曲轴20通过第一或主轴承(未具体图示)转动地支撑在ICE 14的发动机缸体22
中，并通过第二轴承28在曲柄臂25处与连杆26转动连接。所述连杆26通过支撑活塞销、轴头
销或肘节销31的第三轴承30或活塞销支座与设置在ICE 14的缸膛34内的活塞32转动连接。
在一个方面，活塞32通过缸膛34的一部分做直线运动。活塞32的直线运动通过第一轴承24
和第二轴承28以及连杆26被转换成曲轴20的旋转运动。第二轴承28通常由“上轴承”28A和
“下轴承”28B构成：上轴承28A和下轴承28B都能够以有限的相互运动的方式固定或安装在
连杆26中。上轴承28A和下轴承28B共同形成围绕曲轴的圆柱形表面。

[0041] ICE 14以两冲程或四冲程的方式运转。即，在第一示例中，ICE 14是两冲程发动机，其中，燃烧冲程的结束和压缩冲程的开始同时发生，并且进气和排气或扫气冲程同时发
生。在第一示例中，曲轴20的单次旋转使特定活塞32实现完整的燃烧循环。在第二示例中，
ICE 14是四冲程发动机，其中，进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程彼此分离。即，在
进气冲程过程中，活塞32在缸膛34内向曲轴20移动，通过进气口或阀门(未具体图示)将燃
料和空气的混合物抽进缸膛34内。在压缩冲程过程中，活塞32朝进气冲程的相反方向离开
曲轴20，并压缩燃料和空气的混合物。在燃烧冲程过程中，燃料和空气的混合物在缸膛34中
被点燃，缸膛内的压力提高，驱动活塞32再次往回朝曲轴20移动。在排气冲程过程中，活塞
32再次朝相反的方向离开曲轴20，从而通过排气口或活塞(未具体图示)将废物推出缸膛
34。在第二示例中，特定活塞32的一次完整的燃烧循环需要曲轴20进行两次完整的旋转。在
第三示例中，ICE 14是旋转式发动机，如：Wankel型发动机(未具体图示)。在Wankel型发动
机中，ICE 14包括围绕中心偏心轴或E‑轴通过齿轮状界面进行偏心旋转的大致呈三角形的
旋转活塞或转子(未图示)，但不具有直线往复运动的活塞32。在某些示例中，Wankel型发动
机可如两冲程发动机一样运转，而在其它示例中，Wankel型发动机可如四冲程发动机一样
运转。然而，在第一示例、第二示例和第三示例中的每个示例中，曲轴20和E‑轴在第一轴承
24中旋转并被其支撑。第一轴承24支撑缸体22中的轴，并且通常被称为“主轴承”。而且，在
第一示例、第二示例和第三示例中的每个示例中，第一轴承24上的负载随着活塞32或转子
在ICE 14内的往复运动而变化。

[0042] 现在具体参考图2A‑2C，同时继续参考图1，在几个方面，当ICE 14的活塞32在ICE 14中移动时，第二轴承28承受不均匀的载荷。在图2A‑2C的示例中，第二轴承28显示为具有
在缸膛34内直线往复运动的活塞32的四冲程ICE 14的一部分。当ICE 14运转时，第一轴承
24和第二轴承28中的每个都承受周期性的压缩应力。图2A中的连杆26显示在燃烧峰值刚好
达到最大压缩载荷中的上止点(TDC)之前。即，连杆26和活塞32远离曲轴20的旋转轴“A”设
置。在TDC位置，在压缩冲程过程中，活塞32向缸膛34内的最高位置移动，从而压缩缸膛34的
燃烧室中的空气/燃料混合物。在图2A中，TDC位置将峰值压缩载荷“L1”置于第二轴承28上，
位于偏离连杆26的纵轴“B”约正负45度的位置处的上轴承28A。纵轴B被定义为始于连杆26
的大头50内的第一大致呈圆柱形孔48的中心并延伸至设于连杆26的小头54内的第二大致
呈圆柱形孔52的中心的轴。

[0043] 在图2B的示例中，连杆26显示在第二位置处，在第二位置处第二轴承28承受最大的惯性或张力载荷。在第二位置，正当活塞32在燃烧冲程过程中即将开始向下朝曲轴20移
动时在RDC处显示连杆26。当活塞32开始燃烧冲程时，由燃料和空气燃烧产生的膨胀气体驱
动活塞32向曲轴20移动。然而，在活塞32行程的最顶点，即，在TDC处，通过活塞32将峰值惯
性载荷“L2”传输至连杆26和偏离连杆26的纵轴“B”约135度至225度之间的位置处的下轴承
28B上的第二轴承28中，如图2B所示。

[0044] 在图2C的示例中，连杆26显示在第三位置，在第三位置处第二轴承28承受最大的侧向载荷。在第三位置，当曲柄臂25的方向与连杆26的纵轴“B”基本垂直时连杆26以最大发
动机转速显示。在第三位置，第二轴承28以偏离连杆26的纵轴“B”45度角基本上负载在上轴
承28A上。

[0045] 在图2A‑2C中的每个附图中，第二轴承28在曲轴20和连杆26的特定旋转位置处承受最大载荷。最大载荷实质上可针对具体的ICE 14的应用而变化，并随具体ICE14内的位置
而变化。在一些方面，曲轴旋转期间的最大瞬时载荷和峰值载荷相对于发动机的角速度而
变化，并取决于燃烧和发动机的工况。此外，尽管目前仅描述了三个位置，但是应当认识到
的是，依据ICE 14的类型，最大轴承载荷的方向和位置实质上可以有很大变化。此外，尽管
对图2A‑2C的前述描述主要集中在对第二轴承28的负载，但是应当认识到的是，ICE 14的其
它部件(包括第一和第三轴承24、30)会承受类似的应力和/或载荷。因为在ICE 14运转时第
一、第二和第三轴承24、28、30各自均承受不一致的载荷，所以需要在承受高载荷的区域为
第一、第二和/或第三轴承24、28、30提供额外的润滑和/或支撑。尽管在上文中已经描述了
第一、第二和第三轴承24、28、30具有单个或两个部件结构，例如，上、下轴承28A和28B，但是
应当认识到的是，在不脱离本文范围或目的的前提下，第一、第二和第三轴承24、28、30中的
每个都可由两个以上的轴承部构成。

[0046] 现在参考图3A，同时继续参考图1‑2C，根据第一、第二和第三轴承24、28、30中的一个或多个的轴承36在平面图中示出，其支撑发动机零件的轴37。轴承36具有大致呈圆柱形
外的表面38，并限定了大致呈圆柱形的中心孔40。大致呈圆柱形的外表面38的尺寸和形状
与大致呈圆柱形的轴承42啮合和匹配。在发动机机体的示例中，第一轴承24安装在由主轴
承盖和主轴承座(未具体图示)构成的大致呈圆柱形的支座42中，而在第二轴承28的示例
中，大致呈圆柱形的外表面38安装在连杆26的大头50中的圆柱形孔48内。在第三轴承30或
活塞销支座的示例中，大致呈圆柱形的外表面38安装在设于连杆26的小头54中的第二大致
呈圆柱形孔52中。轴承36的大致呈圆柱形的中心孔40容纳不一致负载的部件37。在第一示
例中，第一轴承24的大致呈圆柱形的中心孔40安装在曲轴20的一部分的周围并绕其旋转。
在第二示例中，第二轴承28的大致呈圆柱形的中心孔40安装在位于曲轴20的曲柄臂25远端
的曲柄销或杆轴颈56周围并绕其旋转。在第三示例中，第三轴承30的大致呈圆柱形的中心
孔40安装在活塞销、轴头销或肘节销31的周围并绕其旋转。第三轴承30安装在连杆26的小
头54中，可被称为“小头衬套”。在更进一步的方面，第四轴承安装在活塞32中并支撑活塞肘
节销31。即，在某些示例中，肘节销31可通过第三轴承30或小头衬套可旋转地支撑在连杆26
的小头54和活塞32中。

[0047] 由于活塞32在发动机中往复运动的特性，第一、第二和第三轴承24、28、30各自承受的载荷是不均匀的，如图2A‑2C所述。由于施加至第一、第二和第三轴承24、28、30的载荷
是不均匀的，为了防止多余的有害热量和摩擦磨损，分别向第一、第二和第三轴承24、28、30
中的每个提供润滑是有益处的。因此，在几个方面，第一、第二和第三轴承24、28、30中的一
些或全部轴承具有多层结构，如图3A的轴承36所示。在某些示例中，轴承36的多层结构包括
第一层58。在某些方面，第一层58由具有理想的摩擦磨损特性的金属或金属合金(如：青铜、
黄铜、锡化合物等)构成。第一层58同心设置在第二层60或硬质粘塑性/粘弹性材料和金属
嵌件/层的顶部之上且在其内部同心设置。在几个方面，第二层60由具有理想的硬度、抗压
性能、弹性等的粘弹性材料构成。第二层60同心设置在第三层62或硬质粘塑性/粘弹性材料
层的内部及其顶部之上。在某些方面，第三层62由聚醚酮或热塑性、粘塑性/粘弹性材料构
成。在某些方面，第三层62的材料与碳(如：石墨)混合。硬质粘塑性/粘弹性材料同心设置在
第四层64或金属/钢制轴承基片层的内部及其顶部之上。

[0048] 特别地，至于第二层60和第三层62，第二层60和第三层62中的每一层都为可与粘塑性层组合的薄金属层或可直接涂覆在粘塑性材料中的薄金属层。在几个方面，第二层60
和第三层62中的至少一个粘塑性层是反应性的，在油压负载下，椭圆化和打开针对肘节销
31的增大的间隙，此时，此处由于构成第二层60和第三层62的粘塑性/粘弹性材料的反应而
有更多的流体载荷。轴承36的内支撑面65的动态弯曲度变化取决于粘塑性/粘弹性材料的
性能。即，所述轴承的内支撑面65的动态曲率变化取决于对椭圆化的弹性限制和对第二层
60和第三层62中的每一层的粘塑性/粘弹性径向层反应的限制。由较大间隙导致的较大最
小油膜厚度或流体润滑膜厚度，即，因多层轴承36椭圆化而造成的局部增大的偏心率，是由
局部位于轴承36的支撑面65的特定部分的负载油或润滑流体膜厚度上的载荷反应性轴承
36引起的。当分布的膜厚度载荷增大时，油或流体膜厚度形成一个增大的垫枕，其向由轴承
36支撑的肘节销31提供更多的支撑和润滑。换句话说，通过在周向和轴向或纵向局部椭圆
化，轴承36为润滑剂提供了一条进入轴承36承受更大载荷的区域的通道。因此，不时地向轴
承36和肘节销31最易磨损的位置提供更多的润滑。而且，在较均匀负载的轴承36中，通过局
部椭圆化可减轻轴承36的轴向或纵向负载，椭圆化可产生更大的润滑膜厚度或垫枕，其可
反应性地让额外的润滑剂进入并更好地润滑与肘节销31接触的轴承36的支撑面65。

[0049] 在几个方面，第三层62或硬质粘塑性/粘弹性材料层和第四层64或金属/钢制轴承基片层各自都具有可变厚度，下文将对此作更详细的描述。然而，通过组合，第三层62和第
四层64形成大致呈圆柱形的形状。第三层62包括四个突出至第四层64中的凹槽74、76、78、
80中并被其容纳的大致呈三角形的光滑叶状区域66、68、70、72。在几个方面，光滑叶状区域
66、68、70、72和相应的凹槽74、76、78、80的圆周位置由轴承36承受的非均匀瞬时峰值载荷
的预定位置所限定。对光滑叶状区域66、68、70、72和凹槽74、76、78、80的布置进行优化，可
改善油膜厚度和油膜分布，减少轴承36与由轴承36支撑的发动机的磨损。即，为了向在轴承
36承受瞬时峰值载荷的预定位置处的轴承36提供更多的支撑和/或润滑，在金属/钢制轴承
基片中形成凹槽。在某些方面，在环向或周向上，光滑叶状区域66、68、70、72和凹槽74、76、
78、80具有大致呈三角形的连续光滑形状，其经过优化以减少摩擦并改善对由轴承36支撑
的部件37的润滑。尽管所示的光滑叶状区域66、68、70、72和凹槽74、76、78、80是围绕轴承36
的圆周对称设置的，但是应当理解的是，光滑叶状区域66、68、70、72和凹槽74、76、78、80未
必一定要围绕轴承的圆周对称设置。然而，因为许多ICE14使用与各种非均匀负载的旋转部
件连接的尺寸相近的轴承36，因此，在某些示例中，需要这种对称。例如，尽管图2A‑2C所示
的峰值载荷“L1”、“L2”、“L3”近乎均匀地分布在轴承36周围，但在某些类型的ICE 14中，瞬
时峰值载荷的位置可不同，这样，光滑叶状区域66、68、70、72和对应的凹槽74、76、78、80的
位置同样必须不同。此外，通过制造对称轴承36，可在各种不同类型的ICE14和朝向中使用
相同的轴承36，从而减少了总的工程、制造和零件成本。并且，因为某些类型的ICE14(如：V
型发动机、水平对置发动机等)会对曲轴20产生双向载荷，所以，当载荷从两边施加而非通
常地从单侧施加(如在直列发动机结构中)时，对称的多层轴承36具有优势。

[0050] 现在参考图3B，同时继续参考图1‑3A，其示出了图3A的轴承36的沿C‑C线截取的横截面。在某些示例中，为了降低轴承36的多层结构发生纵向滑动的可能性，保证轴承36的稳
定性并防止轴承36对由轴承36支撑的肘节销31给出偏斜的支撑，光滑叶状区域66、68、70、
72和凹槽74、76、78、80的长度受限。即，在第一示例中，光滑叶状区域66、68、70、72和凹槽
74、76、78、80仅占轴承36的总长度“L”的一部分。即，在第二示例中，光滑叶状区域66、68、
70、72和凹槽74、76、78、80仅占轴承36的总长度“L”的一部分。如图3B所示，在第一和第二示
例中，沿着轴承36的轴向，光滑叶状区域66、70和凹槽74、78具有不连续的形状。即，金属/钢
制轴承基片中的凹槽74、78具有延伸到凹槽底部84的有角或倒角凸缘区域82。同样地，光滑
叶状区域66、70同心安装在金属/钢制轴承基片内，且具有设在凹槽74、78中并与其接触的
匹配的倒角凸缘区域86和叶状外部88。尽管图3B中仅示出了光滑叶状区域66、70和凹槽74、
78，但是应当认识到的是，图3A的光滑叶状区域68、72和凹槽76、80被构造成具有大致上相
同的形状。并且，应理解的是，尽管叶状区域66、70和凹槽74、78已被显示并描述为具有有角
或倒角非连续轴向形状，但是，在不脱离本文的范围或目的的前提下，光滑叶状区域66、68、
70、72和凹槽74、76、78、80中的每个都可具有其它的连续或非连续形状。在一个示例中，依
据特定的肘节销31的尺寸、形状和非均匀负载特征，每个光滑叶状区域66、68、70、72和每个
凹槽74、76、78、80都具有在多个叶状区域为梯形或沿圆柱形轴承的轴为其它形的纵切面
层，从而形成例如接近一个或多个纵向半球形的三维连续形状。

[0051] 此外，尽管在前述描述中，轴承36已被描述成具有四层，即，第一层58、第二层60或粘塑性/粘弹性和金属嵌件/层、第三层62或硬质粘弹性/粘塑性材料层和第四层64或金属/
钢制轴承基片层，但是应当认识到，轴承36可包括更多或更少层，这取决于具体应用的设计
约束和要求。

[0052] 现在参考图4，同时继续参考图1‑3B，其以轴测形式示出了根据本文的多层轴承36，以便使轴承36的结构可以被更好地理解。在几个方面，多层轴承36由两个独立的半部分
构成，即，上半部分90和下半部分92。上半部分90和下半部分92具有啮合齿94。尽管图4中的
啮合齿94显示为具有大致呈方波状或一系列大致呈矩形锯齿状的形状，但是应当了解的
是，在不脱离本文的范围或目的的前提下，啮合齿94可以采用其它形状。例如，啮合齿94可
以具有曲线或大致呈正弦曲线形状、锯齿形、三角形等形状。啮合齿94位于轴承36的周围，
从而，当轴承36承受非均匀载荷时，上半部分90的啮合齿94和下半部分92的啮合齿94之间
的接合区96可使轴承36的内支撑面65的整体圆柱形状椭圆化或发生变化。

[0053] 尽管在前述描述中已经针对ICE 14中的各种旋转部件对轴承36进行了描述，但是应当认识到的是，可在机动车10内的其它应用中采用或者在其它应用中完全采用相似的轴
承36。即，轴承36可用于对ICE 14内的任意旋转部件，如曲轴20、凸轮轴(未图示)或ICE 14
中的其它任何此类的旋转轴，进行支撑和润滑。更普遍地，在不脱离本文的范围或目的的前
提下，轴承36可用于对任意旋转机构或轴进行支撑和润滑。

[0054] 一种具有通过动态反应来增大间隙和最小油膜厚度或流体润滑膜厚度的轴承36具有几个方面的优点。这些优点包括提高或增大油膜厚度和在轴承内承受更大载荷的区域
中相对于轴承的其它区域提供额外的润滑，从而提高ICE 14的可靠性和寿命，同时减少维
修和制造成本以及通过减少内部摩擦改善ICE 14的燃油经济性。

[0055] 本文的描述实质上仅为示例性的，未脱离本文要旨的改变都包括在本文的范围内。这些改变不应视为脱离了本文的精神和范围。