專利名稱：曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲軸，用于特別是構(gòu)成為大型柴油機(jī)的短沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)主軸頸和至少一個(gè)沿徑向方向與其相對(duì)偏移的連桿軸頸；其中主軸頸和連桿軸頸從一個(gè)連接它們的曲拐臂上反向凸出，并且主軸頸和/或連桿軸頸具有一個(gè)嵌入到曲拐臂的一個(gè)相配的階梯孔中的、通過(guò)一種熱壓配合固定于其中的嵌接頭，該嵌接頭具有沿推入方向串聯(lián)設(shè)置的、相互成階梯的各部分，它們?cè)诶涞奈唇M裝的狀態(tài)下相對(duì)于階梯孔的相應(yīng)相配的部分具有徑向過(guò)盈量。
背景技術(shù)：
這種曲軸由DK-PS122 682是已知的。在大型發(fā)動(dòng)機(jī)中為了降低組裝重量總是要求貫穿全部氣缸的曲軸由較小的部件構(gòu)成。在這方面的區(qū)別是，一些這樣的曲軸，其中只方式相同的，一般主軸頸通過(guò)熱壓配合與相配的曲拐臂連接而另一軸頸，一般連桿軸頸成型在相配的曲拐臂上，而一些這樣的曲軸，其中主軸頸和連桿軸頸均熱壓配合于曲拐臂的相配的孔中。
在短沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中現(xiàn)在尋求使主軸頸與連桿軸頸之間的間距處于兩軸頸半徑的總和的范圍內(nèi)或更小一些。為了由于為嵌接頭相配的孔仍然不過(guò)于削弱曲拐臂，在由上述的DK-PS122 682可得知的裝置中，嵌接頭的后面的和前面的部分相互形成階梯，使前面的部分的直徑小于后面的部分的直徑。其中至今為了建立熱壓配合所需要的軸頸相對(duì)于相應(yīng)相配的孔徑的過(guò)盈量為孔徑的一不變的百分?jǐn)?shù)。因此存在這樣的危險(xiǎn)，即嵌接頭的后面的具有較大直徑并因此也較大的過(guò)盈量的部分將曲拐臂的相配的部分在熱壓配合建立以后擴(kuò)大成使在前面的部分在嵌接頭的具有較小直徑包括較小過(guò)盈量的前面的部分與曲拐臂的為該部分相配的孔的部分之間產(chǎn)生一間隙，如圖5中所示，因此在受載的情況下全部的力流必須經(jīng)由嵌接頭的后面的部分傳送，這不利于獲得可傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。

發(fā)明內(nèi)容
因此由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是，以簡(jiǎn)單而低費(fèi)用的裝置改進(jìn)開(kāi)頭所述型式的曲軸同時(shí)避免已知裝置的缺點(diǎn)，使其可以傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。
該目的的第一本發(fā)明的解法在于，嵌接頭的全部的部分相對(duì)于階梯孔的相應(yīng)的相配的部分的徑向過(guò)盈量在數(shù)值上是相等的。
由于在嵌接頭的所有部分的范圍內(nèi)的徑向過(guò)盈量在數(shù)值上是相等的，確保曲拐臂以其階梯孔的全部部分的壁可靠地嵌接嵌接頭的全部部分并且以有利的方式防止間隙形成。借助于本發(fā)明的措施達(dá)到沿嵌接頭的全長(zhǎng)，亦即在嵌接頭的全部部分的范圍內(nèi)的相互均衡的壓力，從而總體上可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。
嵌接頭的全部部分的徑向過(guò)盈量可以相當(dāng)于具有最小直徑的部分的由材料技術(shù)看允許的過(guò)盈量。借此可靠地排除機(jī)械的超載并從而排除塑性變形。
但也有可能，全部部分的徑向過(guò)盈量相當(dāng)于嵌接頭的不同的部分的由材料技術(shù)看允許的過(guò)盈量的平均值。當(dāng)要求很大的可傳遞的轉(zhuǎn)矩時(shí)優(yōu)選該方案。
上述目的的第二并列的解決方案在于，嵌接頭的串聯(lián)設(shè)置的各部分的各前端上的徑向過(guò)盈量符合階梯孔的相應(yīng)相配的部分的直徑的一相等的百分?jǐn)?shù)并且每一位于另一部分前面的部分附加具有一從前端開(kāi)始的相反于推入方向的圓錐形加粗，其中前面的與后面的直徑之間的差值相當(dāng)于在嵌接頭的接連的各部分的各前端上設(shè)置的過(guò)盈量之間的差值。
在這種情況下以有利的方式保持過(guò)盈量的至今按百分?jǐn)?shù)的確定，這便于各個(gè)部件的制造和特別是組裝。嵌接頭的前面的部分的圓錐形構(gòu)造選擇成使其可以正好抵消由于嵌接頭的后面的部分的大過(guò)盈量引起的間隙并從而防止至今要擔(dān)心的間隙形成。但圓錐角是較小的，從而可忽略由其引起的軸向力。


以下借助于附圖更詳細(xì)地描述兩個(gè)實(shí)施例。其中
圖1本發(fā)明的曲軸相當(dāng)于第一解法的有局部剖面的一部分；圖2按照?qǐng)D1處于未組裝的冷狀態(tài)的裝置；圖3本發(fā)明的曲軸相當(dāng)于第二解法處于未組裝的冷狀態(tài)的一部分。
圖4按照?qǐng)D3處于組裝狀態(tài)的裝置；以及圖5現(xiàn)有技術(shù)的部分視圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明的主要應(yīng)用領(lǐng)域是大型發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是作為船用推進(jìn)裝置等應(yīng)用的具有大缸孔直徑和小沖程的二沖程大型柴油機(jī)。作為大型裝置的實(shí)例可以提到具有缸孔直徑980mm的十二缸大型柴油機(jī)，其中沖程從至今2400mm降到1200mm以便達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速。這樣的舉例性說(shuō)明自然并不構(gòu)成任何的限制。
根據(jù)圖1的曲柄包括一曲拐臂1，由其一方面凸出一主軸頸2和另一方面凸出一與其反向的沿徑向方向相反偏移的連桿軸頸3。主軸頸2與連桿軸頸3之間的徑向間距小于兩軸頸直徑的總和的一半。圖1中示出一主軸頸2和一連桿軸頸3。在一大型發(fā)動(dòng)機(jī)的一曲軸中當(dāng)然設(shè)有多個(gè)共軸線串聯(lián)設(shè)置的主軸頸和多個(gè)按照要求的點(diǎn)火順序相對(duì)位錯(cuò)的軸線平行的連桿軸頸。
所示的主軸頸2通過(guò)一種熱壓配合與曲拐臂1相連接。所示的連桿軸頸3成型在曲拐臂1上。自然也可設(shè)想這樣的實(shí)施形式，即其中只連桿軸頸3或主軸頸2和連桿軸頸3均通過(guò)熱壓配合與曲拐臂1相連接。對(duì)具有很重的部件的特大型發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選最后所述的實(shí)施方式。
通過(guò)熱壓配合連接于鄰接的曲拐臂的每一軸頸，在這里即主軸頸2包括一嵌入曲拐臂1的相配的孔4中的、通過(guò)熱壓配合固定于其中的嵌接頭5。組裝時(shí)加熱曲拐臂1。接著將嵌接頭5沿由箭頭6所示的方向之推入方向插入孔4中。在曲拐臂1的隨后的冷卻中形成要求的熱壓配合。為此在嵌接頭5的部分內(nèi)設(shè)置一相對(duì)于相配的孔4在冷態(tài)下的相應(yīng)的過(guò)盈量。
嵌接頭5具有兩個(gè)沿推入方向串聯(lián)設(shè)置的相互成階梯的部分7、8，其在按圖1和2的實(shí)施形式中兩者具有圓柱形圓周外形。沿推入方向后面的圓柱形部分7具有較大的直徑D，其約相當(dāng)于主軸頸2的直徑。前面的部分8的直徑d與其相對(duì)減到約1/3，從而產(chǎn)生要求的階梯。孔4構(gòu)成為階梯孔，其具有為嵌接頭5的部分7、8相配的、以相應(yīng)的方式相互成階梯的部分9、10，以D’或d’標(biāo)記其直徑。
如圖2中所示，嵌接頭5的后面的部分7的直徑D和前面的部分8的直徑d分別為實(shí)現(xiàn)熱壓配合所設(shè)置的過(guò)盈量2ü大于冷的曲拐臂1在未組裝狀態(tài)下的構(gòu)成為階梯孔的孔4的后面的部分9的直徑D’和前面的部分10的d’。嵌接頭5的后面的部分7和前面的部分8的過(guò)盈量2ü在數(shù)值上是相等的，亦即錯(cuò)過(guò)同一距離。借此確保在熱壓配合的建立中不僅在嵌接頭5的后面的部分7內(nèi)而且在前面的部分8內(nèi)產(chǎn)生約相等的壓力并且防止由于嵌接頭5的嵌入孔4的后面的部分9中的后面的部分7引起的孔4的具有較小直徑d’的前面的部分10的膨脹，因此防止了現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的間隙形成。
嵌接頭5的后面的部分7和前面的部分8內(nèi)設(shè)置的過(guò)盈量2ü可以符合具有較小直徑d的前面的部分8的由材料技術(shù)看允許的過(guò)盈量，借此還可防止在該部分8內(nèi)不允許的壓力并從而防止不允許的變形。按照另一在實(shí)際特別適當(dāng)?shù)姆桨?，該過(guò)盈量為嵌接頭5的全部部分7、8的由材料技術(shù)看允許的過(guò)盈量的平均值。
在一具有直徑d’為980mm和直徑D’為1090mm的大型發(fā)動(dòng)機(jī)中采用2.6mm的過(guò)盈量2ü得到良好的結(jié)果。設(shè)置的過(guò)盈量合乎目的地應(yīng)該不少于最大的允差，而寧可超過(guò)。在上述實(shí)例中前面的部分中該公差為2.48或在后面的部分中為2.58mm。
以下描述的按圖3和4的裝置的基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于按圖1和2的裝置。因此對(duì)于相同的部件為簡(jiǎn)單起見(jiàn)采用相同標(biāo)記。關(guān)于基本構(gòu)造參閱以上描述。以下主要針對(duì)其區(qū)別。
在按圖3和4的實(shí)施形式中，分別為嵌接頭5的后面的部分7和前面的部分8相配的過(guò)盈量2ü1或2ü2分別相當(dāng)于曲拐臂1的構(gòu)成為階梯孔4的相應(yīng)相配的部分9或10的直徑的一相等的百分?jǐn)?shù)。該百分?jǐn)?shù)是與材料有關(guān)的并且在當(dāng)前型式的大型發(fā)動(dòng)機(jī)中位于0.1至0.13％。由于部分9或10的直徑D’和d’的數(shù)值差，因此在嵌接頭5的部分7或8的過(guò)盈量2ü1與過(guò)盈量2ü2之間產(chǎn)生數(shù)值差，如圖4中所示。
為了仍可防止由于嵌接頭5的嵌入孔4的后面的部分9中的后面的部分7引起的孔4的前面的部分10的膨脹并因此避免現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生的間隙形成，嵌接頭5的前面的部分8附加具有一從前端開(kāi)始的相反于推入方向逐漸增大的圓錐形加粗。前面的部分8因此具有截圓維體形的圓周外形。在嵌接頭5的部分8的前端設(shè)有直徑d。其由階梯孔的相配的部分10的直徑d’另加過(guò)盈量ü2得出。在前面的部分8的伸出部分的區(qū)域內(nèi)在后面的部分7上設(shè)置的后面的直徑dr由于圓錐式的加粗大于前面的直徑d。dr與d之間的差值相當(dāng)于嵌接頭5的后面的部分7的過(guò)盈量ü1與在嵌接頭5的前面的部分8的前端上設(shè)置的過(guò)盈量ü2之間的差值。由此產(chǎn)生的圓錐角α是較小的，如由圖3可看出的，從而由錐度產(chǎn)生的軸向力是很小的并且不需要任何措施來(lái)防止嵌接頭5的軸向移動(dòng)。
如由圖4可得知的，為了確保在熱壓配合建立以后曲拐臂1的構(gòu)成為階梯孔4的前面的部分10的壁在嵌接頭5的相配的前面的部分8的外圓周上的足夠的接觸面，嵌接頭5的該前面的部分8的錐度仍然是足夠的，因此傳送轉(zhuǎn)矩的力流以有利的方式分布到嵌接頭5的全長(zhǎng)上。
在按圖3和4所示的實(shí)例中，嵌接頭5只具有兩部分，即后面的圓柱形部分7和前面的截圓錐體形的部分8。如果嵌接頭具有多于兩個(gè)部分，則合乎目的的是，每一位于另一部分前面的部分構(gòu)成截圓錐體式的。只最后面的部分合乎目的的是圓柱形的，如在所示實(shí)例名那樣。同樣適用的是，各截圓錐體形的部分的各個(gè)前面的直徑相當(dāng)于階梯孔的相應(yīng)相配的部分的直徑外加計(jì)算的過(guò)盈量并且直徑由此開(kāi)始相反于推入方向稍微增大。嵌接頭5的最后面的直徑在相配的部分的全長(zhǎng)上是相同的。
權(quán)利要求
1.一種曲軸，用于特別是構(gòu)成為大型柴油機(jī)的短沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)主軸頸(2)和至少一個(gè)沿徑向方向與其相對(duì)偏移的連桿軸頸(3)，其中，主軸頸(2)和連桿軸頸(3)從一個(gè)連接它們的曲拐臂(1)上反向凸出，并且主軸頸(2)和/或連桿軸頸(3)具有一個(gè)嵌入到曲拐臂(1)的一個(gè)相配的階梯孔(4)中的、通過(guò)一種熱壓配合固定于其中的嵌接頭(5)，該嵌接頭(5)具有沿推入方向串聯(lián)設(shè)置的、相互成階梯的各部分(7、8)，它們?cè)诶涞奈唇M裝的狀態(tài)下相對(duì)于階梯孔(4)的各相配的部分(9或10)具有徑向過(guò)盈量；其特征在于，嵌接頭(5)的所有部分(7、8)相對(duì)于階梯孔(4)的各相配的部分(9、10)的徑向過(guò)盈量在數(shù)值上是相等的(圖1、2)。
2.按照權(quán)利要求1所述的曲軸，其特征在于，嵌接頭(5)的所有部分(7、8)的徑向過(guò)盈量相當(dāng)于嵌接頭(5)的具有最小直徑的前面的部分(8)的允許的過(guò)盈量。
3.按照權(quán)利要求1所述的曲軸，其特征在于，嵌接頭(5)的所有部分(7、8)的過(guò)盈量相當(dāng)于嵌接頭(5)的所有部分(7、8)的各個(gè)允許的過(guò)盈量的平均值。
4.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的曲軸，其特征在于，過(guò)盈量至少相當(dāng)于嵌接頭(5)的部分內(nèi)的最大允許的直徑公差。
5.按照權(quán)利要求4所述的曲軸，其特征在于，過(guò)盈量超過(guò)嵌接頭(5)的部分內(nèi)的最大允許的直徑公差。
6.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的曲軸，其特征在于，在一大型發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲拐臂(1)的階梯孔(4)的后面的部分(9)的直徑(D’)為1080mm，所述徑向過(guò)盈量為2.6mm。
7.一種曲軸，用于特別是構(gòu)成為大型柴油機(jī)的短沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)主軸頸(2)和至少一個(gè)沿徑向方向與其相對(duì)偏移的連桿軸頸(3)，其中，主軸頸(2)和連桿軸頸(3)從一個(gè)連接它們的曲拐臂(1)上反向凸出，并且主軸頸(2)和/或連桿軸頸(3)具有一個(gè)嵌入到曲拐臂(1)的一個(gè)相配的階梯孔(4)中的、通過(guò)一種熱壓配合固定于其中的嵌接頭(5)，該嵌接頭(5)具有沿推入方向串聯(lián)設(shè)置的相互成階梯的各部分(7、8)，它們?cè)诶涞奈唇M裝的狀態(tài)下相對(duì)于階梯孔(4)的各相配的部分(9或10)具有徑向過(guò)盈量；其特征在于，嵌接頭(5)的串聯(lián)設(shè)置的各部分(7、8)的各前端上的徑向過(guò)盈量相當(dāng)于階梯孔(4)的各相配的部分(9、10)的直徑的一個(gè)相等的百分?jǐn)?shù)，并且嵌接頭(5)的每一位于另一部分(8)前面的部分(7)附加具有一個(gè)從前端開(kāi)始的、相反于推入方向逐漸增大的圓錐體形的加粗，其中，每一截圓錐形部分(8)的前面的直徑與后面的直徑之間的差值相當(dāng)于在嵌接頭(5)的依次相繼的各部分(7、8)的各前端上設(shè)置的過(guò)盈量之間的差值(圖3、4)。
8.按照權(quán)利要求7所述的曲軸，其特征在于，嵌接頭(5)的最后面的部分(7)是圓柱形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曲軸，用于特別是構(gòu)成為大型柴油機(jī)的短沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)主軸頸(2)和至少一個(gè)沿徑向方向相反偏移的連桿軸頸(3)，其中，主軸頸(2)和/或連桿軸頸(3)具有一個(gè)嵌入到曲拐臂(1)的一個(gè)相配的階梯孔(4)中的、通過(guò)一種熱壓配合固定于其中的嵌接頭(5)，該嵌接頭(5)具有沿推入方向串聯(lián)設(shè)置的、相互成階梯的各部分(7、8)，它們?cè)诶涞奈唇M裝的狀態(tài)下相對(duì)于階梯孔(4)的相應(yīng)相配的部分(9或10)具有徑向過(guò)盈量；可以這樣達(dá)到高的可傳遞的轉(zhuǎn)矩，即將嵌接頭(5)的所有部分(7、8)的過(guò)盈量和/或構(gòu)型相對(duì)于階梯孔(4)的相應(yīng)相配的部分(9、10)相互匹配成使在嵌接頭(5)的全長(zhǎng)上產(chǎn)生大約相等的壓力。
文檔編號(hào)F16C3/04GK1580590SQ200410057480
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者瑟倫·H·延森 申請(qǐng)人:曼B與W狄賽爾公司