專利名稱：具有主軸頸和連桿軸頸的曲柄軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分所述的用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸，該曲柄軸具有中空的軸頸。
背景技術(shù)：
原則上，曲柄軸中的這種中空軸頸在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。由此應(yīng)該實(shí)現(xiàn)重量的減輕。但由于在這種曲柄軸中應(yīng)力集中在主軸頸和連桿軸頸的端部上，故存在著形成裂縫的危險(xiǎn)，并且其危險(xiǎn)程度比實(shí)心曲柄軸更高。
從DE 38 37 292A1已知這種曲柄軸，其中上述危險(xiǎn)通過支撐器件來抵消，該支撐器件在主軸頸和連桿軸頸的范圍內(nèi)安裝在曲柄臂(Kurbvelwangen)中，并且該支撐器件在曲柄臂的材料中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。在這種曲柄軸中，主軸頸和連桿軸頸中的通穿孔朝曲柄臂中的其出口變窄。該支撐器件和朝內(nèi)擴(kuò)展的通穿孔造成了相對(duì)較高的制造成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，如下文所述構(gòu)造具有中空軸頸的曲柄軸，即既可減輕重量，又可避免形 成裂縫。此外，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以較低的成本制造所述曲柄軸。
此目的通過具有權(quán)利要求I中所述特征的曲柄軸得以實(shí)現(xiàn)。
在從屬的權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。
已示出，如果曲柄軸的軸頸中的通穿孔朝曲柄臂中的其出口呈錐形擴(kuò)展，而不是像常見的那樣在橫截面中保持恒定，或甚至像上述現(xiàn)有技術(shù)中一樣變窄，則負(fù)載可更好地分散在材料中并把應(yīng)力峰值降至最低。
概念“錐形擴(kuò)展”或“錐形”如同此處所用的一樣，不局限于圓形截頂錐的外罩形狀，而是應(yīng)該還包含具有橢圓端部表面的截頂錐。概念“錐形擴(kuò)展”或“錐形”如同此處所用的一樣，不局限于這種截頂錐的數(shù)學(xué)上精確的外罩形狀，而是應(yīng)該還包含與之相近的形狀，例如那些錐度在其長(zhǎng)度上少量變化的形狀，以及那些局部具有凸起或凹口的形狀，它們例如可曲柄軸中的油路造成。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，曲柄軸的所有通穿孔(也就是說，既在主軸頸中，也在連桿軸頸中)朝曲柄臂中的其出口呈錐形擴(kuò)展。
在主軸頸和/或連桿軸頸中的通穿孔以一定的角度呈錐形擴(kuò)展，此角度應(yīng)關(guān)于相應(yīng)的中間軸線呈至少2度，并且其優(yōu)選為要么平均是10度，要么最大是約10度。
每個(gè)主軸頸或連桿軸頸的通穿孔的內(nèi)徑與主軸承面或連桿軸承面的在那個(gè)主軸頸或連桿軸頸上在那個(gè)軸頸的長(zhǎng)度上的直徑之間的比例大約在數(shù)值O. 35和O. 6之間。也就是說，最小的錐形直徑最少是主軸承面或連桿軸承面的的直徑的約O. 35倍，而最大的錐形直徑最大是主軸承面或連桿軸承面的的直徑的約O. 6倍。
此外還有利的是，連桿軸頸中的通穿孔(但不是指主軸頸中的通穿孔，它優(yōu)選具有圓環(huán)形的橫截面)基本上具有橢圓形的輪廓。在此，橢圓形的輪廓不是指圓形或卵形的特別情況，而是指所謂的卵形曲線(Einkurve)，它是封閉的凸出的光滑曲線并具有精確的對(duì)稱軸。卵形曲線的頂端應(yīng)該徑向地從曲柄軸的中間軸線上離開。已示出，連桿軸頸通過這種方式以更少材料即足以構(gòu)成，并同時(shí)其穩(wěn)定性和斷裂強(qiáng)度還可得到改善。其原因可能在于， 與具有圓環(huán)形通穿孔的連桿軸頸相比，這種中空的連桿軸頸在離心力影響下的徑向形變相對(duì)較弱。
如果主軸頸和/或連桿軸頸中的通穿孔的出口在周圍或至少在大部分圓周上具有倒圓，該倒圓的彎曲半徑比相應(yīng)軸頸的軸承面的直徑小許多倍，則可備選或額外地節(jié)省材料，并同時(shí)減少材料中的壓力集中。所述倒圓明顯減少了孔口邊緣上的零件應(yīng)力，并且其對(duì)減少重量和裂縫危險(xiǎn)的貢獻(xiàn)總的說來比橢圓形連桿軸頸洞口要大。
本發(fā)明尤其適用于中空鑄造的曲柄軸，因?yàn)橹圃彀幢景l(fā)明成型的主軸頸或連桿軸頸的費(fèi)用在這種情況下相對(duì)較少。但是，本發(fā)明還可應(yīng)用在以其它方式制成的曲柄軸上，例如中空鉆孔的曲柄軸。


下面借助附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行描述。
唯一的附圖在縱向剖面圖中示出了用于多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的中空鑄造的曲柄軸的部段，并在虛線圓中示出了曲柄軸的連桿軸頸的通穿孔的輪廓。
具體實(shí)施方式
所示的曲柄軸包含主軸頸2、4、6···，它們以相同的間距軸向地沿著中間軸線8進(jìn)行設(shè)置，并且在它們的外側(cè)上分別具有圓柱形的主軸承面2’、4’、6’…。
在兩個(gè)相鄰的主軸頸2、4、6…之間分別具有連桿軸頸10、12···，它們的軸線以一定的間距與中間軸線8平行地延伸，并且在其外側(cè)上具有圓柱形的連桿軸承面10’、12’。
每個(gè)連桿軸頸10、12都通過曲柄臂14、16、18、2(>“與相鄰的主軸頸2、4、6吣相連。
下面只詳細(xì)描述曲柄軸的這樣的軸向部段，即此軸向部段包含主軸頸4、連桿軸頸 10和所屬的曲柄臂14、16和18。曲柄軸的其它主軸頸和連桿軸頸構(gòu)造得相同或相似。
主軸頸4具有軸向通穿孔22，其從最窄的位置開始既在其到曲柄臂16的出口的方向上，也在其到曲柄臂18的出口的方向上呈錐形地?cái)U(kuò)展，所述最窄位置軸向居中地位于主軸頸4的圓柱形主軸承面4’的內(nèi)部。
在所示的實(shí)施例中，主軸頸4的通穿孔22的內(nèi)徑Di-HL在其最窄的位置約為主軸承面4’的直徑D-HL的O. 45倍。在主軸頸4的通穿孔22分別從曲柄臂16、18中露出的位置附近，即在通穿孔22過渡到倒圓24中的地方，通穿孔22與曲柄臂16、18的側(cè)表面相連， 通穿孔22的內(nèi)徑分別是主軸承面4’的直徑D-HL的約O. 6倍。
在所示的實(shí)施例中，此大小相當(dāng)于通穿孔22的關(guān)于曲柄軸或主軸頸4的中間縱軸線8的不到10度的錐度。
倒圓24實(shí)際上位于出口的整個(gè)圓周上，并且它的彎曲半徑比主軸承面4’的直徑小很多倍，并在所示的實(shí)施例中約為主軸承面4’的直徑的十分之一。
主軸頸4的通穿孔22的錐形輪廓不總是規(guī)則的，而是尤其在油路26的范圍內(nèi)稍有變形，以確保油路26具有足夠的壁厚。CN 102927116 A書明說3/3頁
連桿軸頸10具有軸向通穿孔28，它從最窄的地方開始既在其到曲柄臂14的出口的方向上，也在其到曲柄臂16的出口的方向上呈錐形地?cái)U(kuò)展，此最窄位置軸向居中地位于連桿軸頸10的圓柱形連桿軸承面10’的內(nèi)部。
在所示的實(shí)施例中，連桿軸頸10的通穿孔28的內(nèi)徑Di-PL在其最窄的位置約為連桿軸承面10’的直徑D-PL的O. 42倍。在連桿軸頸10的通穿孔28分別從曲柄臂14、16 中露出的位置附近，即在通穿孔28過渡到倒圓30的地方，通穿孔28與曲柄臂16、18的側(cè)表面相連，通穿孔28的內(nèi)徑分別是連桿軸承面10’的直徑D-PL的約O. 5倍。
在所示的實(shí)施例中，此大小相當(dāng)于通穿孔28的關(guān)于連桿軸頸10的中間縱軸線的大約10度的錐度。
倒圓30實(shí)際上位于出口的整個(gè)圓周上，并且它的彎曲半徑比連桿軸承面10’的直徑小很多倍，在所示的實(shí)施例中約為連桿軸承面10’的直徑的十分之一。
連桿軸頸10的通穿孔28的錐形輪廓不總是規(guī)則的，而是尤其在油路26的范圍內(nèi)稍微變形。
此外，連桿軸頸10的通穿孔28的錐形輪廓的橫截面不是像主軸頸4的通穿孔22 一樣呈圓形，而是由具有卵形曲線 的橢圓構(gòu)成，此卵形曲線的頂點(diǎn)徑向地從曲柄軸的中間軸線8離開。在附圖中以單獨(dú)的虛線圓標(biāo)出了這種橢圓。在此，可看到通穿孔28沿著虛線 32的輪廓，如同在曲柄軸的中間軸線8的方向上看到一樣。權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸，其具有至少兩個(gè)主軸頸(2、4)和至少一個(gè)連桿軸頸(10)，所述曲柄軸通過曲柄臂(14、16)與相鄰的主軸頸(4)相連，其中主軸頸(4)和連桿軸頸(10)分別具有軸向的通穿孔(22、28)，其特征在于，主軸頸(4)或連桿軸頸(10)中的通穿孔(22、28)朝其在曲柄臂(14、16)中的出口呈錐形擴(kuò)展。
2.按權(quán)利要求I所述的曲柄軸，其特征在于，主軸頸(4)中的通穿孔(22)以及連桿軸頸(10)中的通穿孔(28)都朝其在曲柄臂(14、16)中的出口呈錐形擴(kuò)展。
3.按權(quán)利要求I或2所述的曲柄軸，其特征在于，主軸頸(4)和/或連桿軸頸(10)中的通穿孔(22、28)在與各自的中間軸線圍成最小2度的角度的情況下呈錐形擴(kuò)展。
4.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，主軸頸(4)和/或連桿軸頸(10)中的通穿孔(22、28)基本上在與各自的中間軸線圍成最大約為10度或平均約10度的角度的情況下呈錐形擴(kuò)展。
5.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，每個(gè)主軸頸(4)的通穿孔(22)的內(nèi)徑(Di-HL)與主軸頸(4)上的主軸承面(4’)的直徑(D-HL)之間的在主軸頸的長(zhǎng)度上的比例大約在O. 35和O. 6之間變化。
6.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，該連桿軸頸(10)或每個(gè)連桿軸頸(10)的通穿孔(28)的內(nèi)徑(Di-PL)與連桿軸頸(10)上的連桿軸承面(10’)的直徑(D-PL)之間的在連桿軸頸的長(zhǎng)度上的比例大約在O. 35和O. 6之間變化。
7.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，連桿軸頸(10)中的通穿孔(28)基本上具有橢圓形的輪廓，特別地為卵形曲線，它的頂端從曲柄軸的中間軸線(8)上徑向地離開。
8.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，主軸頸(4)和/或連桿軸頸(10)中的通穿孔(22、28)的出口在周圍基本上具有倒圓(24、30)，相應(yīng)的主軸頸(4)或連桿軸頸(10)的軸承面(4’、10’)的直徑比倒圓的彎曲半徑大許多倍。
9.按上述權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的曲柄軸，其特征在于，所述曲柄軸為鑄造的曲柄軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸，其具有至少兩個(gè)主軸頸(2、4)和至少一個(gè)連桿軸頸(10)，其通過曲柄臂(14、16)與相鄰的主軸頸(4)相連，其中主軸頸(4)和連桿軸頸(10)分別具有軸向的通穿孔(22、28)。根據(jù)本發(fā)明，主軸頸(2、4)或連桿軸頸(10)中的通穿孔(22、28)朝曲柄臂(14、16)中的其出口呈錐形擴(kuò)展。
文檔編號(hào)F16C3/06GK102927116SQ201210274720
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者B·斯坦納, E·韋斯, M·克拉爾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司