本发明涉及轴承和制造轴承的方法。轴承可以是用于往复式发动机的轴承，例如主轴承、连接杆轴承、轴颈轴承等。

　　1、轴承或轴承元件通常用在发动机中，例如作为曲轴和/或凸轮轴支撑轴承，以及作为连接杆中的大端轴承和小端衬套。

　　2、内燃发动机中使用的轴承通常具有分层结构，在该分层结构中，包括坚固背衬材料的基底涂覆有具有优选摩擦性能的一个或多个层，以提供滑动表面，该滑动表面在使用中面向协作运动部件(例如曲轴轴颈)。在已知的轴承壳中，基底包括涂覆有衬里层(通常由铝合金或青铜制成，厚度为100-300μm)的背衬(通常由钢制成，厚度为1-3mm)，并且基底又涂覆有覆盖物。覆盖物通常为6至25μm厚，并且可以由塑料聚合物基复合层(例如聚酰胺酰亚胺覆盖物)或金属合金层(例如锡基合金覆盖物)形成。

　　3、这种轴承元件通常包括一对互补的轴承壳(通常布置为上轴承壳和下轴承壳)，这些轴承壳结合在一起以限定用于接收和支撑可旋转轴的孔。用于轴承元件的支撑结构通常由壳体的两个互补区段或部分提供，例如包括发动机盖和发动机缸体的发动机壳体，或者连接杆壳体，它们围绕轴结合在一起，并且轴承壳提供抵靠轴的运行表面。

　　4、这种轴承元件需要流体动力润滑，以便在位于轴承壳和旋转轴之间的轴承间隙中保持润滑油膜。需要润滑，以防止运行设备和轴之间的直接接触，否则运行设备和轴之间的直接接触会导致轴承的摩擦增加、温度升高和快速磨损，并导致金属-金属接触的风险增加，最终导致轴卡住和/或曲轴损坏。

　　5、为了润滑轴承，内燃发动机通常设有油泵，该油泵在压力下将润滑油泵送到轴承壳和旋转轴之间的轴承间隙中。润滑油被泵送到一个或两个轴承壳的内表面(例如，进入到一个或两个轴承壳的内表面中的凹槽中)。

　　6、由于发动机中使用的轴承元件通常由两个轴承壳构成，且这两个轴承壳结合在一起以便形成用于轴的孔，所以它们的结构的固有结果是，它们允许油在接合面(连接每个轴承壳的每个端部的内弯曲表面和外弯曲表面的短面，其中当轴承壳结合在一起时，这些短面彼此抵靠)处轴向侧泄漏。这导致油从轴承间隙流出，并且离开运行表面。因此，发动机通常需要油泵具有高的流速，以保持在运行表面和轴之间保持油膜所需的油压，并避免上述不良影响。

　　7、在制造用于发动机的轴承元件时，通常的做法是在轴承壳的两端处为每个轴承壳提供离隙区域。离隙区域可以包括接合面离隙区域(孔隙区域)和/或偏心离隙区域。邻近端面的离隙区域提供了局部增大的轴承间隙，该轴承间隙朝向相邻的端面增大。

　　8、偏心离隙区域是经过加工(例如钻孔)以提供比冠部(端面之间的周向中间位置)处更大的轴承间隙的区域。通常，偏心离隙区域延伸到冠部或接近冠部。例如，偏心离隙部可以被加工成围绕曲率中心弯曲，该曲率中心相对于轴的旋转中心稍微远离相应的轴承壳，并且该曲率中心具有比旋转轴线和冠部处的内表面之间的间隔稍大的曲率半径。在使用中，偏心对轴的运动进行控制，以降低发动机噪音，同时提供足够的油流来消散轴承的热量。偏心离隙区域通常从相邻的端面延伸不超过90°。

　　9、可以接受的是，在特定的高度或角度处测量轴承壁厚度的最小值，以便排除接合面离隙区，也称为挤压离隙区或孔隙区。

　　10、偏心率的定义是壳在其冠部处的厚度减去特定偏心角或偏心点处的壳壁厚度之间的差异。偏心角被定义为从半壳的接合面相对于轴承外表面的几何中心所成的角度。

　　11、传统上，上半轴承和下半轴承两者都设计成具有相同的轮廓，并且在偏心轴承中，两个轴承半壳通常具有相同的厚度轮廓和相同的偏心率。

　　12、然而，由于发动机曲轴和连杆流体动力轴承中的负载和变形的不对称特性，在一些情况下，轴承已经设有具有不同轴承表面的半壳。

　　13、在de2359634a中公开了一种这样的现有技术轴承，该现有技术轴承被称为“德尔塔壁”轴承。de2359634a公开了一种由两个轴承壳半部组成的径向滑动轴承，其中，两个半柱形轴承壳半部具有不同的内部半径。每个轴承半壳的壁厚度是均匀的，并且具有较大半径(因此较薄的壁)的轴承壳半部布置在轴承支架的在运行时经受较大弹性回弹力的那一侧。较厚的轴承半壳位于轴承的在运行时有负载的半部上，而较薄的半壳位于轴承的无载的半部上。

　　14、另一方面，在de3262556d1中，在连杆大端轴承的无载盖侧使用了具有偏心轴承表面的半壳，而在轴承的负载杆侧使用了非偏心轴承表面。de3262556d1指出，当轴承在相对高的拉伸载荷下变形时，轴承壳的偏心半部变形，使得在操作状态中建立圆柱形轴承几何形状。

　　1、本发明提供了一种轴承和一种制造轴承的方法，如现在应该参考的所附独立权利要求中所限定的。本发明的优选或有利特征在从属的附属权利要求中阐述。

　　2、因此，本发明的第一方面可以提供一种轴承，其包括第一半壳和第二半壳，其中，第一半壳和第二半壳被构造成在接合部处连接以形成圆柱轴承。第二轴承半壳是偏心的第二半壳(即，具有偏心轴承表面的半壳)。

　　3、第一半壳在第一半壳的冠部处具有第一冠部厚度，并且在冠部和接合部之间具有第一壁厚度。第二半壳在第二半壳的冠部处具有第二冠部厚度，并且在冠部和接合部之间具有第二壁厚度。第二冠部厚度大于第一冠部厚度。

　　4、在距接合部10至60度之间的厚度相等的点处，第一壁厚度可以等于第二壁厚度。

　　5、两个轴承半壳是半柱形半壳，它们在各自的接合面处连接以形成圆柱形壳，从而当两个半壳连接时，圆柱轴承包括分开180度的两个接合部。等距点定义为相对于圆柱轴承的几何中心从半壳的接合部或接合面测量的角距离。

　　6、每个轴承半壳包括在弯曲壳的内侧(凹形侧)上的轴承表面。由于半壳可能具有偏心轴承表面，轴承的几何中心相对于轴承的外表面来限定。当两个半壳连接在一起时，半壳的外表面形成圆柱轴承，该圆柱轴承被构造成容纳在轴承壳体的柱形孔中。由于第二半壳的轴承表面的偏心率，第二轴承壳的厚度在冠部和接合面之间变化。因此，第二壁厚度根据在半壳上的角度位置而变化。

　　7、第一轴承半壳可以具有半圆形轮廓和均匀的壁厚度，使得第一轴承半壳不偏心。可替代地，第一半壳可以是第一偏心半壳(即，具有偏心轴承表面的半壳)。在第一半壳偏心的情况下，第一轴承壳的厚度在冠部和接合面之间变化，使得第一壁厚度根据在半壳上的角度位置而变化。

　　8、轴承半壳的壁厚度是轴承的总厚度，而与轴承包含的层数无关。因此，壁厚度是在轴承的柱形外表面和偏心轴承表面之间的轴承壳的厚度，轴颈将在使用中靠着该偏心轴承表面运行。

　　9、因此，本发明的轴承包括两个轴承半壳，这两个轴承半壳具有厚度不同的冠部，以及距接合部在10至60度之间的厚度相等的点，在该厚度相等的点处，第一壁厚度和第二壁厚度相等。不同的冠部厚度和在厚度相等的点处匹配的壁厚度意味着第一轴承半壳和第二轴承半壳具有不同的偏心率。

　　10、本发明人已经意识到，在往复式或活塞式发动机的轴承中，圆柱轴承的半壳在运行期间会经历高度不对称的负载条件。例如，在连接杆(连杆)轴承中，一个半壳被保持在相对刚性的上(杆)侧，而另一个半壳被保持在相对柔性的下(盖)侧。当在这种应用中使用常规的对称轴承壳时，连杆大端的刚性中心部分会产生高峰值油膜压力(pofp)。降低轴承的偏心率可以降低高pofp，但是在这种轴承中，降低下壳(盖侧壳)的偏心率会导致在靠近孔隙的端部的区域中，在高发动机速度下接触严重程度和卡住风险增加。

　　11、本发明通过提供具有不同偏心率的半壳来解决这些问题，使得第一半壳具有较低的偏心率，这降低了轴承中的pofp，而第二半壳保持较高的偏心率，这降低了在高发动机速度下的接触严重性和卡住风险。半壳的壁厚度被构造成在厚度相等的点处匹配，以便在两个偏心半壳的轴承孔之间提供平滑的过渡，因此通过为第二半壳提供比第一半壳更大的冠部厚度来实现第二半壳的更高的偏心率。

　　12、本发明与许多现有技术的轴承的不同之处在于改变了两个轴承半部的冠部厚度。例如，在de3262556d1中，两个冠部厚度是相同的，并且两个轴承壳在任何一点上都不具有相同的壁厚度。尽管de3262556d1的德尔塔壁轴承公开了具有不同冠部厚度的两个半壳，但是这些轴承半部具有均匀的厚度，并且半壳的壁在距接合面为10度至60度之间的点处不相等。

　　13、第一半壳的厚度轮廓优选关于第一冠部对称，并且第二半壳的厚度轮廓优选关于第二冠部对称。

　　14、第一壁厚度是第一半壳在厚度相等的点处的厚度。第二壁厚度是第二半壳在厚度相等的点处的厚度。厚度相等的点是由它距半壳的接合部或半距壳的相应接合面的角距离定义的位置。由于半壳在任一端都有接合面，因此每个半壳都具有关于冠部对称地分布的两个厚度相等的点。

　　15、厚度相等的点是第一半壳的壁厚度等于第二半壳的壁厚度的点。厚度相等的点的角度位置可根据轴承类型而变化，但应位于距接合面(半壳的端部)为10至60度之间。换句话说，厚度相等的点可以距相应半壳的冠部为30至80度之间。

　　16、例如，在特别优选的实施例中，两个半壳可以被构造成使得厚度相等的点位于距接合部25度的角距离处。因此，在距接合部为25度的角距离处，第一半壳具有第一壁厚度，并且第二半壳具有与第一壁厚度相同的第二壁厚度。

　　17、厚度相等的点优选不在轴承的孔隙区域或挤压离隙区域。孔隙区域通常在距接合部小于10或15度的角距离内延伸。

　　18、在距接合部大于15度、或大于17.5度、或大于20度、或大于22.5度的厚度相等的点处，第一壁厚度可以等于第二壁厚度。厚度相等的点可以位于距接合部小于45度的位置，例如位于距接合部小于35度的位置。

　　19、在特别优选的实施例中，在距接合部25度的角距离处的厚度相等的点处，第一壁厚度可以等于第二壁厚度。

　　20、可替代地，厚度相等的点可以被描述为具有相等厚度的位置，或者厚度相等位置。

　　22、轴承半壳的冠部是半柱形半壳的中心。因此，第一和第二冠部厚度是在距接合部为90度的角距离处测量的。

　　24、在一些特别优选的实施例中，第二冠部厚度比第一冠部厚度大至少6μm。例如，第二冠部厚度可以比第一冠部厚度大6μm至20μm之间，或者比第一冠部厚度大10μm至16μm之间。本发明人已经发现这种冠部厚度的差异对于客车发动机轴承特别有利，例如用于汽车应用的往复式发动机的轴承，比如主轴承和连杆大端轴承。

　　25、由于轴承壁厚度的变化，“偏心”轴承的轴承表面不是半圆形的，而是包括椭圆形或“柠檬形”横截面。偏心率通常被定义为在轴承冠部和距冠部或接合面为预定角度的轴承区段之间的轴承厚度的差异。

　　26、轴承偏心率的最大理论值等于轴承半径和轴颈半径之间的差异(径向油间隙)。这些半径之间的较大差异有助于建立稳定的流体动力润滑，尤其是在高旋转速度下。另一方面，直径明显大于轴颈直径的轴承可能在低负荷下产生振动和敲击。

　　27、为了在不改变油间隙的情况下增加轴承偏心率，通过改变轴承壁的厚度，将轴承内表面制成具有非圆形的柠檬形形状。轴承壁在中央冠部最厚，并朝着半壳的任一端的接合面逐渐减小。

　　28、在本发明中，第二半壳可以具有第一偏心率。第二偏心率可以由第二冠部厚度减去在偏心角或偏心点处的壳壁厚度来限定。由于不同的来源使用不同的方法来量化偏心率，因此偏心点的确切位置在整个行业中不同。

　　29、在优选实施例中，偏心角可以优选地定义为相对于轴承外表面的几何中心距接合部为25度。

　　30、在优选实施例中，第一半壳是具有第一偏心率的偏心半壳。第一偏心率可以由第一冠部厚度减去偏心角或偏心点处的第二壁厚度来限定。

　　31、在本发明的优选实施例中，第一偏心率可以在1μm和10μm之间，或者在1μm和5μm之间，或者在2μm和4μm之间。

　　32、在优选实施例中，第二偏心率可以在10μm和35μm之间，或者10μm和30μm之间，或者11μm和21μm之间，或者15μm和17μm之间。偏心率的大小可以根据轴承的预期应用而变化。例如，在重型或赛车运动应用中，可能需要更高的偏心率。

　　33、特别优选的是，第二半壳的第二偏心率大于第一半壳的第一偏心率。换句话说，第二冠部厚度和偏心点处的第二壁厚度之间的差异大于第一冠部厚度和偏心点处的第一壁厚度之间的差异。

　　34、在优选实施例中，偏心点与厚度相等的点相同。特别优选的是，偏心点距接合部为25度，并且厚度相等的点距接合部为25度。

　　35、在该实施例中，在厚度相等的点处匹配的第一壁厚度意味着偏心率的差别主要由冠部厚度的差异控制。在一些优选实施例中，第二偏心率可以比第一偏心率大6μm至20μm之间，或者比第一偏心率大10μm至16μm之间。

　　36、第一半壳优选地具有第一轴承表面，该第一轴承表面在至少140度、或至少160度、或至少170度的角距离上或在整个轴承表面上具有恒定的曲率半径。

　　37、第二半壳优选地具有第二轴承表面，该第二轴承表面在至少140度、或至少160度、或至少170度的角距离上或在整个轴承表面上具有恒定的曲率半径。

　　38、第一半壳的轴承表面和第二半壳的轴承表面优选地各自形成有单个孔，这赋予了均匀的曲率半径。然而，轴承表面可以设有邻近接合面的孔隙区域。孔隙部(也称为接合面离隙部)通常形成在半壳的相对较小的端部区域上，该孔隙部例如可以从接合面延伸高达10度或14度。轴承表面可设有从接合面延伸高达10度或15度的孔隙区域。在替代实施例中，轴承表面可以设有从接合面延伸高达20度的孔隙区域，只要轴承还包括在孔隙区域之外的更大角度处的厚度相等的点。在孔隙区域(如果存在)之外，轴承表面优选具有均匀的曲率半径。

　　39、在本发明的轴承中，第一半壳优选地被构造成一个加载的半壳，并且第二半壳被构造成一个无载的半壳。因此，具有比第一半壳更大偏心率的第二半壳优选用作无载的半壳。具有较厚冠部的第二半壳优选用于无载位置。值得注意的是，这与德尔塔壁现有技术教导的构造相反。在de2359634a中，较厚的轴承半壳在运行时被加载。

　　40、根据本发明优选实施例的轴承可能特别适合用于流体润滑或流体动力应用。轴承可以是流体动力轴承。轴承的特别有利的应用是作为内燃发动机中的滑动轴承，例如曲轴和/或凸轮轴支撑轴承、大端轴承和小端衬套。根据本发明的优选实施例的轴承可能特别适合用于车辆发动机，包括配备有停止-启动发动机技术的那些车辆发动机，在该技术中，发动机在整个发动机寿命中比常规发动机经受多得多的启动次数，并且其中曲轴经常从静止状态加速，之后才在轴承/运行表面上形成均匀的流体动力润滑剂膜。

　　41、轴承可以是用于发动机的滑动部件，例如大端连杆轴承、小端连杆轴承、主轴承、轴颈轴承等。特别优选地，该轴承可适合用于发动机，例如汽车发动机、陆基发电机或船舶发动机。

　　42、在一个优选实施例中，轴承是用于往复式发动机的连接杆大端轴承。第一半壳优选地是杆侧连接杆大端轴承，并且第二半壳优选地是盖侧连接杆大端轴承。在这种构造中，第一半壳被构造成加载的半壳，而更偏心的第二半壳被构造成无载的半壳。

　　44、优选地，第一轴承壳和第二轴承壳中的至少一个设有区别标记(或防差错轭)。这可能有助于它们被适当地定位(例如，被布置为上轴承壳和下轴承壳)。

　　45、轴承可以包括背衬层和/或在背衬层的凹面上的轴承衬里层。基底可以任选地具有以下之一或两者：在轴承衬里层的凹面上的覆盖物层；以及在轴承覆盖物和衬里层之间的一个或多个中间层。

　　46、上面提到的壁厚度是指轴承壳从外表面到轴承表面/运行表面的总厚度，而不管存在多少层。

　　47、合适的轴承壳可以具有钢背衬、铝基或铜基合金(包括铜-锡-青铜基合金)的轴承衬里层、可选的夹层、以及聚合物覆盖物或运行层，其可以通过喷涂或印刷施加到轴承衬里层或夹层。可替代地，覆盖物可以是基于金属的覆盖物层，其可以通过电镀或溅射来沉积。

　　48、轴承壳的弯曲内表面通常需要运行表面，该运行表面具有包括耐磨性和抗疲劳性在内的硬性能和包括抗咬合性在内的软性能以及增强的适应性和嵌入性的适当平衡。因此，轴承衬里层或任何覆盖物层提供了轴承壳的运行表面。典型地，具有铝基合金轴承衬里层的轴承壳可以提供合适的运行表面，并且可能不需要覆盖物。相比之下，具有铜基合金轴承衬里层的轴承壳的铜基合金可能不能为运行表面提供合适的性能，因此可设有覆盖物。其它合适的覆盖物材料对技术人员来说是明显的。

　　49、合适的覆盖物材料可包括以下任何材料：聚酰胺酰亚胺树脂、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、含氟聚合物(例如ptfe)或这些材料的任何组合。其它合适的材料对技术人员来说是明显的。聚合物可以包括塑料聚合物基质与颗粒的复合材料。颗粒可以是硬颗粒(例如陶瓷粉末、二氧化硅和金属粉末，例如铝片)和/或软颗粒(例如mos2和石墨，以及含氟聚合物，例如ptfe)。聚合物可以包括聚酰胺-酰亚胺塑料聚合物材料的基质，并且在整个基质中分布有：约5％体积至约15％体积的金属粉末；约1％体积至约15％体积的含氟聚合物，余量除附带杂质之外是聚酰胺-酰亚胺树脂。

　　51、在本发明的第二方面，可以提供一种轴承，其包括第一半柱形半壳和第二半柱形半壳，其中第一半壳和第二半壳被构造成在接合部处连接以形成圆柱轴承。第一半壳具有在第一半壳的冠部处的第一冠部厚度、在冠部和接合部之间的第一壁厚度以及第一轴承表面，该第一轴承表面在至少140度的角距离上具有恒定的曲率半径。第二半壳具有在第二半壳的冠部处的第二冠部厚度、在冠部和接合部之间的第二壁厚度、以及第二轴承表面，该第二轴承表面在至少140度的角距离上具有恒定的曲率半径。优选地，在距接合部为10度至60度之间的厚度相等的点处，第一壁厚度可以等于第二壁厚度，并且第二冠部厚度大于第一冠部厚度。

　　54、在本发明的第三方面，可以提供一种制造轴承的方法，该方法包括以下步骤：

　　55、形成第一半壳，该第一半壳具有第一冠部厚度和在冠部与接合面之间的第一壁厚度；和

　　56、形成第二半壳，该第二半壳具有第二冠部厚度和在冠部与接合面之间的第二壁厚度；

　　57、其中，第二冠部厚度大于第一冠部厚度，并且其中在距接合面为10度至60度之间的厚度相等的点处，第一壁厚度等于第二壁厚度。该方法可以包括形成具有第一曲率半径的第一半壳的第一轴承表面的步骤。第一半壳的轴承表面可以是半圆形的(即非偏心的)，在这种情况下，第一轴承表面的中心将与第一半壳的外表面的几何中心相同。可替代地，第一半壳可以是偏心的，在这种情况下，第一轴承表面的几何中心可以相对于第一半壳的几何中心偏移。

　　58、该步骤可以通过对半壳的凹形侧钻孔或镗孔来执行，镗孔刀具的轴线与轴承壳的轴线平行对齐。孔的轮廓是圆形的，从而可以通过选择具有该曲率半径的镗孔刀具来控制所得到的表面的曲率半径。

　　59、该方法可以包括如下步骤：形成第二半壳的第二轴承表面，该第二轴承表面具有不同于第一轴承表面的曲率半径的第二曲率半径，第二轴承表面的中心相对于第二半壳的几何中心偏移。

　　60、第二轴承表面通过将镗孔刀具的中心从限定轴承外径的杯的中心偏离来加工孔而形成轴承生产。

　　61、因此，孔是圆形的(当轴承安装在圆形壳体中时)，其中第二曲率半径大于外径的曲率半径。

　　62、优选地，第一半壳和第二半壳都形成为偏心轴承半壳，在这种情况下，第一半壳可以以相同的方式加工。

　　64、第一曲率半径和第二曲率半径必须选择成使得第一半壳和第二半壳具有在距接合面为10度至60度之间的某处的厚度相等的点。

　　65、该方法可以包括形成具有第一偏心率的第一半壳以及形成具有大于第一偏心率的第二偏心率的第二半壳的步骤。

　　66、该方法可包括在第一半壳和/或第二半壳上形成孔隙区域或接合面离隙区域的步骤。可以通过从相应的第一轴承壳或第二轴承壳去除材料来形成孔隙区域。孔隙区域可以形成在接合面的10度或15度内，使得厚度相等的点不位于孔隙区域内。

　　67、该方法可以包括将滑动层施加到每个轴承半壳的轴承表面的步骤，如本领域中常规的那样。

　　68、上面关于本发明的第一和第二方面描述的轴承的所有特征同样适用于第三方面。