具有主轴颈和连杆轴颈的曲柄轴制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的曲柄轴，其具有至少两个主轴颈（2、4）和至少一个连杆轴颈（10），其通过曲柄臂（14、16）与相邻的主轴颈（4）相连，其中主轴颈（4）和连杆轴颈（10）分别具有轴向的通穿孔（22、28）。根据本发明专利技术，主轴颈（2、4）或连杆轴颈（10）中的通穿孔（22、28）朝曲柄臂（14、16）中的其出口呈锥形扩展。

【技术实现步骤摘要】
具有主轴颈和连杆轴颈的曲柄轴
本专利技术涉及用于内燃机的曲柄轴，该曲柄轴具有中空的轴颈。
技术介绍
原则上，曲柄轴中的这种中空轴颈在现有技术中是已知的。由此应该实现重量的减轻。但由于在这种曲柄轴中应力集中在主轴颈和连杆轴颈的端部上，故存在着形成裂缝的危险，并且其危险程度比实心曲柄轴更高。从DE3837292A1已知这种曲柄轴，其中上述危险通过支撑器件来抵消，该支撑器件在主轴颈和连杆轴颈的范围内安装在曲柄臂(Kurbvelwangen)中，并且该支撑器件在曲柄臂的材料中产生预应力。在这种曲柄轴中，主轴颈和连杆轴颈中的通穿孔朝曲柄臂中的其出口变窄。该支撑器件和朝内扩展的通穿孔造成了相对较高的制造成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是，如下文所述构造具有中空轴颈的曲柄轴，即既可减轻重量，又可避免形成裂缝。此外，还应该实现以较低的成本制造所述曲柄轴。此目的通过本申请公开的曲柄轴得以实现。本公开还说明了本专利技术的有利的改进方案。已示出，如果曲柄轴的轴颈中的通穿孔朝曲柄臂中的其出口呈锥形扩展，而不是像常见的那样在横截面中保持恒定，或甚至像上述现有技术中一样变窄，则负载可更好地分散在材料中并把应力峰值降至最低。概念“锥形扩展”或“锥形”如同此处所用的一样，不局限于圆形截顶锥的外罩形状，而是应该还包含具有椭圆端部表面的截顶锥。概念“锥形扩展”或“锥形”如同此处所用的一样，不局限于这种截顶锥的数学上精确的外罩形状，而是应该还包含与之相近的形状，例如那些锥度在其长度上少量变化的形状，以及那些局部具有凸起或凹口的形状，它们例如可曲柄轴中的油路造成。在优选的实施例中，曲柄轴的所有通穿孔(也就是说，既在主轴颈中，也在连杆轴颈中)朝曲柄臂中的其出口呈锥形扩展。在主轴颈和/或连杆轴颈中的通穿孔以一定的角度呈锥形扩展，此角度应关于相应的中间轴线呈至少2度，并且其优选为要么平均是10度，要么最大是约10度。每个主轴颈或连杆轴颈的通穿孔的内径与主轴承面或连杆轴承面的在那个主轴颈或连杆轴颈上在那个轴颈的长度上的直径之间的比例大约在数值0.35和0.6之间。也就是说，最小的锥形直径最少是主轴承面或连杆轴承面的的直径的约0.35倍，而最大的锥形直径最大是主轴承面或连杆轴承面的的直径的约0.6倍。此外还有利的是，连杆轴颈中的通穿孔(但不是指主轴颈中的通穿孔，它优选具有圆环形的横截面)基本上具有椭圆形的轮廓。在此，椭圆形的轮廓不是指圆形或卵形的特别情况，而是指所谓的卵形曲线(Einkurve)，它是封闭的凸出的光滑曲线并具有精确的对称轴。卵形曲线的顶端应该径向地从曲柄轴的中间轴线上离开。已示出，连杆轴颈通过这种方式以更少材料即足以构成，并同时其稳定性和断裂强度还可得到改善。其原因可能在于，与具有圆环形通穿孔的连杆轴颈相比，这种中空的连杆轴颈在离心力影响下的径向形变相对较弱。如果主轴颈和/或连杆轴颈中的通穿孔的出口在周围或至少在大部分圆周上具有倒圆，该倒圆的弯曲半径比相应轴颈的轴承面的直径小许多倍，则可备选或额外地节省材料，并同时减少材料中的压力集中。所述倒圆明显减少了孔口边缘上的零件应力，并且其对减少重量和裂缝危险的贡献总的说来比椭圆形连杆轴颈洞口要大。本专利技术尤其适用于中空铸造的曲柄轴，因为制造按本专利技术成型的主轴颈或连杆轴颈的费用在这种情况下相对较少。但是，本专利技术还可应用在以其它方式制成的曲柄轴上，例如中空钻孔的曲柄轴。附图说明下面借助附图对实施例进行描述。图1在纵向剖面图中示出了用于多汽缸发动机的中空铸造的曲柄轴的部段，并在虚线圆中示出了曲柄轴的连杆轴颈的通穿孔的轮廓。具体实施方式图1所示的曲柄轴包含主轴颈2、4、6…，它们以相同的间距轴向地沿着中间轴线8进行设置，并且在它们的外侧上分别具有圆柱形的主轴承面2’、4’、6’…。在两个相邻的主轴颈2、4、6…之间分别具有连杆轴颈10、12…，它们的轴线以一定的间距与中间轴线8平行地延伸，并且在其外侧上具有圆柱形的连杆轴承面10’、12’。每个连杆轴颈10、12都通过曲柄臂14、16、18、20…与相邻的主轴颈2、4、6…相连。下面只详细描述曲柄轴的这样的轴向部段，即此轴向部段包含主轴颈4、连杆轴颈10和所属的曲柄臂14、16和18。曲柄轴的其它主轴颈和连杆轴颈构造得相同或相似。主轴颈4具有轴向通穿孔22，其从最窄的位置开始既在其到曲柄臂16的出口的方向上，也在其到曲柄臂18的出口的方向上呈锥形地扩展，所述最窄位置轴向居中地位于主轴颈4的圆柱形主轴承面4’的内部。在所示的实施例中，主轴颈4的通穿孔22的内径Di-HL在其最窄的位置约为主轴承面4’的直径D-HL的0.45倍。在主轴颈4的通穿孔22分别从曲柄臂16、18中露出的位置附近，即在通穿孔22过渡到倒圆24中的地方，通穿孔22与曲柄臂16、18的侧表面相连，通穿孔22的内径分别是主轴承面4’的直径D-HL的约0.6倍。在所示的实施例中，此大小相当于通穿孔22的关于曲柄轴或主轴颈4的中间纵轴线8的不到10度的锥度。倒圆24实际上位于出口的整个圆周上，并且它的弯曲半径比主轴承面4’的直径小很多倍，并在所示的实施例中约为主轴承面4’的直径的十分之一。主轴颈4的通穿孔22的锥形轮廓不总是规则的，而是尤其在油路26的范围内稍有变形，以确保油路26具有足够的壁厚。连杆轴颈10具有轴向通穿孔28，它从最窄的地方开始既在其到曲柄臂14的出口的方向上，也在其到曲柄臂16的出口的方向上呈锥形地扩展，此最窄位置轴向居中地位于连杆轴颈10的圆柱形连杆轴承面10’的内部。在所示的实施例中，连杆轴颈10的通穿孔28的内径Di-PL在其最窄的位置约为连杆轴承面10’的直径D-PL的0.42倍。在连杆轴颈10的通穿孔28分别从曲柄臂14、16中露出的位置附近，即在通穿孔28过渡到倒圆30的地方，通穿孔28与曲柄臂16、18的侧表面相连，通穿孔28的内径分别是连杆轴承面10’的直径D-PL的约0.5倍。在所示的实施例中，此大小相当于通穿孔28的关于连杆轴颈10的中间纵轴线的大约10度的锥度。倒圆30实际上位于出口的整个圆周上，并且它的弯曲半径比连杆轴承面10’的直径小很多倍，在所示的实施例中约为连杆轴承面10’的直径的十分之一。连杆轴颈10的通穿孔28的锥形轮廓不总是规则的，而是尤其在油路26的范围内稍微变形。此外，连杆轴颈10的通穿孔28的锥形轮廓的横截面不是像主轴颈4的通穿孔22一样呈圆形，而是由具有卵形曲线的椭圆构成，此卵形曲线的顶点径向地从曲柄轴的中间轴线8离开。在附图中以单独的虚线圆标出了这种椭圆。在此，可看到通穿孔28沿着虚线32的轮廓，如同在曲柄轴的中间轴线8的方向上看到一样。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的曲柄轴，其具有至少两个主轴颈（2、4）和至少一个连杆轴颈（10），所述曲柄轴通过曲柄臂（14、16）与相邻的主轴颈（4）相连，其中主轴颈（4）和连杆轴颈（10）分别具有轴向的通穿孔（22、28），其特征在于，主轴颈（4）或连杆轴颈（10）中的通穿孔（22、28）朝其在曲柄臂（14、16）中的出口呈锥形扩展。

【技术特征摘要】
2011.08.09 DE 102011080688.11.一种用于内燃机的曲柄轴，其具有至少两个主轴颈(2、4)和至少一个连杆轴颈(10)，所述曲柄轴通过曲柄臂(14、16)与相邻的主轴颈(4)相连，其中主轴颈(4)和连杆轴颈(10)分别具有轴向的通穿孔(22、28)，其特征在于，主轴颈(4)或连杆轴颈(10)中的通穿孔(22、28)朝其在曲柄臂(14、16)中的出口呈锥形扩展，其中所述主轴颈(4)或连杆轴颈(10)内的所述通穿孔(22、28)的锥形轮廓不总是规则的。2.按权利要求1所述的曲柄轴，其特征在于，主轴颈(4)中的通穿孔(22)以及连杆轴颈(10)中的通穿孔(28)都朝其在曲柄臂(14、16)中的出口呈锥形扩展。3.按权利要求1或2所述的曲柄轴，其特征在于，主轴颈(4)和/或连杆轴颈(10)中的通穿孔(22、28)在与各自的中间轴线围成最小2度的角度的情况下呈锥形扩展。4.按权利要求1所述的曲柄轴，其特征在于，主轴颈(4)和/或连杆轴颈(10)中的通穿孔(22、28)在与各自的中间轴线围成最大为10度或平均10度的角度的情况下呈锥形扩展。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·斯坦纳，E·韦斯，M·克拉尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：