CN100381715C - 曲轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种曲轴，用于特别是构成为大型柴油机的短冲程发动机，包括至少一个主轴颈(2)和至少一个沿径向方向相反偏移的连杆轴颈(3)，其中，主轴颈(2)和/或连杆轴颈(3)具有一个嵌入到曲拐臂(1)的一个相配的阶梯孔(4)中的、通过一种热压配合固定于其中的嵌接头(5)，该嵌接头(5)具有沿推入方向串联设置的、相互成阶梯的各部分(7、8)，它们在冷的未组装的状态下相对于阶梯孔(4)的相应相配的部分(9或10)具有径向过盈量；可以这样达到高的可传递的转矩，即将嵌接头(5)的所有部分(7、8)的过盈量和/或构型相对于阶梯孔(4)的相应相配的部分(9、10)相互匹配成使在嵌接头(5)的全长上产生大约相等的压力。

Description

曲轴
技术领域
本发明涉及一种曲轴，用于特别是构成为大型柴油机的短冲程发动机，包括至少一个主轴颈和至少一个沿径向方向与其相对偏移的连杆轴颈；其中主轴颈和连杆轴颈从一个连接它们的曲拐臂上反向凸出，并且主轴颈和/或连杆轴颈具有一个嵌入到曲拐臂的一个相配的阶梯孔中的、通过一种热压配合固定于其中的嵌接头，该嵌接头具有沿推入方向串联设置的、相互成阶梯的各部分，它们在冷的未组装的状态下相对于阶梯孔的相应相配的部分具有径向过盈量。
背景技术
这种曲轴由DK-PS 122 682是已知的。在大型发动机中为了降低组装重量总是要求贯穿全部气缸的曲轴由较小的部件构成。在这方面的区别是，一些这样的曲轴，其中只方式相同的，一般主轴颈通过热压配合与相配的曲拐臂连接而另一轴颈，一般连杆轴颈成型在相配的曲拐臂上，而一些这样的曲轴，其中主轴颈和连杆轴颈均热压配合于曲拐臂的相配的孔中。
在短冲程发动机中现在寻求使主轴颈与连杆轴颈之间的间距处于两轴颈半径的总和的范围内或更小一些。为了由于为嵌接头相配的孔仍然不过于削弱曲拐臂，在由上述的DK-PS 122 682可得知的装置中，嵌接头的后面的和前面的部分相互形成阶梯，使前面的部分的直径小于后面的部分的直径。其中至今为了建立热压配合所需要的轴颈相对于相应相配的孔径的过盈量为孔径的一不变的百分数。因此存在这样的危险，即嵌接头的后面的具有较大直径并因此也较大的过盈量的部分将曲拐臂的相配的部分在热压配合建立以后扩大成使在前面的部分在嵌接头的具有较小直径包括较小过盈量的前面的部分与曲拐臂的为该部分相配的孔的部分之间产生一间隙，如图5中所示，因此在受载的情况下全部的力流必须经由嵌接头的后面的部分传送，这不利于获得可传递的最大转矩。
发明内容
因此由此出发，本发明的目的是，以简单而低费用的装置改进开头所述型式的曲轴同时避免已知装置的缺点，使其可以传递较大的转矩。
该目的的第一本发明的解法在于，嵌接头的全部的部分相对于阶梯孔的相应的相配的部分的径向过盈量在数值上是相等的。
由于在嵌接头的所有部分的范围内的径向过盈量在数值上是相等的，确保曲拐臂以其阶梯孔的全部部分的壁可靠地嵌接嵌接头的全部部分并且以有利的方式防止间隙形成。借助于本发明的措施达到沿嵌接头的全长，亦即在嵌接头的全部部分的范围内的相互均衡的压力，从而总体上可传递较大的转矩。
嵌接头的全部部分的径向过盈量可以相当于具有最小直径的部分的由材料技术看允许的过盈量。借此可靠地排除机械的超载并从而排除塑性变形。
但也有可能，全部部分的径向过盈量相当于嵌接头的不同的部分的由材料技术看允许的过盈量的平均值。当要求很大的可传递的转矩时优选该方案。
上述目的的第二并列的解决方案在于，嵌接头的串联设置的各部分的各前端上的径向过盈量符合阶梯孔的相应相配的部分的直径的一相等的百分数并且每一位于另一部分前面的部分附加具有一从前端开始的相反于推入方向的圆锥形加粗，其中前面的与后面的直径之间的差值相当于在嵌接头的接连的各部分的各前端上设置的过盈量之间的差值。
在这种情况下以有利的方式保持过盈量的至今按百分数的确定，这便于各个部件的制造和特别是组装。嵌接头的前面的部分的圆锥形构造选择成使其可以正好抵消由于嵌接头的后面的部分的大过盈量引起的间隙并从而防止至今要担心的间隙形成。但圆锥角是较小的，从而可忽略由其引起的轴向力。
按本发明，过盈量至少相当于嵌接头部分内的最大允许的直径公差。
按本发明，过盈量超过嵌接头的部分内的最大允许的直径公差。
附图说明
以下借助于附图更详细地描述两个实施例。其中：
图1本发明的曲轴相当于第一解法的有局部剖面的一部分；
图2按照图1处于未组装的冷状态的装置；
图3本发明的曲轴相当于第二解法处于未组装的冷状态的一部分。
图4按照图3处于组装状态的装置；以及
图5现有技术的部分视图；
具体实施方式
本发明的主要应用领域是大型发动机，特别是作为船用推进装置等应用的具有大缸孔直径和小冲程的二冲程大型柴油机。作为大型装置的实例可以提到具有缸孔直径980mm的十二缸大型柴油机，其中冲程从至今2400mm降到1200mm以便达到较高的转速。这样的举例性说明自然并不构成任何的限制。
根据图1的曲柄包括一曲拐臂1，由其一方面凸出一主轴颈2和另一方面凸出一与其反向的沿径向方向相反偏移的连杆轴颈3。主轴颈2与连杆轴颈3之间的径向间距小于两轴颈直径的总和的一半。图1中示出一主轴颈2和一连杆轴颈3。在一大型发动机的一曲轴中当然设有多个共轴线串联设置的主轴颈和多个按照要求的点火顺序相对位错的轴线平行的连杆轴颈。
所示的主轴颈2通过一种热压配合与曲拐臂1相连接。所示的连杆轴颈3成型在曲拐臂1上。自然也可设想这样的实施形式，即其中只连杆轴颈3或主轴颈2和连杆轴颈3均通过热压配合与曲拐臂1相连接。对具有很重的部件的特大型发动机优选最后所述的实施方式。
通过热压配合连接于邻接的曲拐臂的每一轴颈，在这里即主轴颈2包括一嵌入曲拐臂1的相配的孔4中的、通过热压配合固定于其中的嵌接头5。组装时加热曲拐臂1。接着将嵌接头5沿由箭头6所示的方向之推入方向插入孔4中。在曲拐臂1的随后的冷却中形成要求的热压配合。为此在嵌接头5的部分内设置一相对于相配的孔4在冷态下的相应的过盈量。
嵌接头5具有两个沿推入方向串联设置的相互成阶梯的部分7、8，其在按图1和2的实施形式中两者具有圆柱形圆周外形。沿推入方向后面的圆柱形部分7具有较大的直径D，其约相当于主轴颈2的直径。前面的部分8的直径d与其相对减到约1/3，从而产生要求的阶梯。孔4构成为阶梯孔，其具有为嵌接头5的部分7、8相配的、以相应的方式相互成阶梯的部分9、10，以D’或d’标记其直径。
如图2中所示，嵌接头5的后面的部分7的直径D和前面的部分8的直径d分别为实现热压配合所设置的过盈量2ü大于冷的曲拐臂1在未组装状态下的构成为阶梯孔的孔4的后面的部分9的直径D’和前面的部分10的d’。嵌接头5的后面的部分7和前面的部分8的过盈量2ü在数值上是相等的，亦即错过同一距离。借此确保在热压配合的建立中不仅在嵌接头5的后面的部分7内而且在前面的部分8内产生约相等的压力并且防止由于嵌接头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的具有较小直径d’的前面的部分10的膨胀，因此防止了现有技术中出现的间隙形成。
嵌接头5的后面的部分7和前面的部分8内设置的过盈量2ü可以符合具有较小直径d的前面的部分8的由材料技术看允许的过盈量，借此还可防止在该部分8内不允许的压力并从而防止不允许的变形。按照另一在实际特别适当的方案，该过盈量为嵌接头5的全部部分7、8的由材料技术看允许的过盈量的平均值。
在一具有直径d’为980mm和直径D’为1090mm的大型发动机中采用2.6mm的过盈量2ü得到良好的结果.设置的过盈量合乎目的地应该不少于最大的允差，而宁可超过.在上述实例中前面的部分中该公差为2.48或在后面的部分中为2.58mm。
以下描述的按图3和4的装置的基本结构相当于按图1和2的装置。因此对于相同的部件为简单起见采用相同标记。关于基本构造参阅以上描述。以下主要针对其区别。
在按图3和4的实施形式中，分别为嵌接头5的后面的部分7和前面的部分8相配的过盈量2ü1或2ü2分别相当于曲拐臂1的构成为阶梯孔4的相应相配的部分9或10的直径的一相等的百分数。该百分数是与材料有关的并且在当前型式的大型发动机中位于0.1至0.13％。由于部分9或10的直径D’和d’的数值差，因此在嵌接头5的部分7或8的过盈量2ü1与过盈量2ü2之间产生数值差，如图4中所示。
为了仍可防止由于嵌接头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的膨胀并因此避免现有技术中产生的间隙形成，嵌接头5的前面的部分8附加具有一从前端开始的相反于推入方向逐渐增大的圆锥形加粗。前面的部分8因此具有截圆维体形的圆周外形。在嵌接头5的部分8的前端设有直径d。其由阶梯孔的相配的部分10的直径d’另加过盈量ü2得出。在前面的部分8的伸出部分的区域内在后面的部分7上设置的后面的直径dr由于圆锥式的加粗大于前面的直径d。dr与d之间的差值相当于嵌接头5的后面的部分7的过盈量ü1与在嵌接头5的前面的部分8的前端上设置的过盈量ü2之间的差值。由此产生的圆锥角α是较小的，如由图3可看出的，从而由锥度产生的轴向力是很小的并且不需要任何措施来防止嵌接头5的轴向移动。
如由图4可得知的，为了确保在热压配合建立以后曲拐臂1的构成为阶梯孔4的前面的部分10的壁在嵌接头5的相配的前面的部分8的外圆周上的足够的接触面，嵌接头5的该前面的部分8的锥度仍然是足够的，因此传送转矩的力流以有利的方式分布到嵌接头5的全长上。
在按图3和4所示的实例中，嵌接头5只具有两部分，即后面的圆柱形部分7和前面的截圆锥体形的部分8。如果嵌接头具有多于两个部分，则合乎目的的是，每一位于另一部分前面的部分构成截圆锥体式的。只最后面的部分合乎目的的是圆柱形的，如在所示实例名那样。同样适用的是，各截圆锥体形的部分的各个前面的直径相当于阶梯孔的相应相配的部分的直径外加计算的过盈量并且直径由此开始相反于推入方向稍微增大。嵌接头5的最后面的直径在相配的部分的全长上是相同的。

Claims (7)

1.一种曲轴，用于短冲程发动机，包括至少一个主轴颈(2)和至少一个沿径向方向与其相对偏移的连杆轴颈(3)，其中，主轴颈(2)和连杆轴颈(3)从一个连接它们的曲拐臂(1)上反向凸出，并且主轴颈(2)和/或连杆轴颈(3)具有一个嵌入到曲拐臂(1)的一个相配的阶梯孔(4)中的、通过一种热压配合固定于其中的嵌接头(5)，该嵌接头(5)具有沿推入方向串联设置的、相互成阶梯的各部分(7、8)，它们在冷的未组装的状态下相对于阶梯孔(4)的各相配的部分(9或10)具有径向过盈量；其特征在于，嵌接头(5)的所有部分(7、8)相对于阶梯孔(4)的各相配的部分(9、10)的径向过盈量在数值上是相等的。
2.按照权利要求1所述的曲轴，其特征在于，嵌接头(5)的所有部分(7、8)的径向过盈量相当于嵌接头(5)的具有最小直径的前面的部分(8)的允许的过盈量。
3.按照权利要求1所述的曲轴，其特征在于，嵌接头(5)的所有部分(7、8)的过盈量相当于嵌接头(5)的所有部分(7、8)的各个允许的过盈量的平均值。
4.按照上述权利要求之一项所述的曲轴，其特征在于，过盈量至少相当于嵌接头(5)的部分内的最大允许的直径公差。
5.按照权利要求4所述的曲轴，其特征在于，过盈量超过嵌接头(5)的部分内的最大允许的直径公差。
6.按照权利要求1所述的曲轴，其特征在于，在一大型发动机中，曲拐臂(1)的阶梯孔(4)的后面的部分(9)的直径(D’)为1090mm，所述径向过盈量为2.6mm。
7.按照权利要求1所述的曲轴，其特征在于，短冲程发动机构成为大型柴油机。
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