CN103261710A - 连杆的轴承套筒、连杆与轴承套筒的组合装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于连杆（1）的轴承套筒（12）以及一种由连杆和轴承套筒构成的组合装置。连杆（1）具有连杆小头（2），连杆小头具有特别是用于容纳内燃机的发动机活塞（37）的销（36）的轴承孔（3）。在此，轴承孔的在工作中承受压力负荷的第一区域（6）比轴承孔的承受拉力负荷的第二区域（7）长。为了对轴承套筒以及连杆加以改进，从而连杆具有用于活塞销的良好的支撑特性，且制造简便，重量优化，提出，轴承套筒（12）在其插入到轴承孔（3）中之前就已经具有与轴承孔（3）的最终边缘轮廓（9）适配的形状，其中，轴承套筒（12）的第一区域（17）也比其第二区域（18）长。还公开了这种连杆小头的制造方法。
Description
本发明涉及一种用于连杆的轴承套筒，该连杆带有连杆小头，连杆小头具有特别是用于容纳内燃机的发动机活塞销的轴承孔，其中，轴承孔的在工作中承受压力负荷的第一区域比轴承孔的承受拉力负荷的第二区域长。本发明还涉及连杆与轴承套筒的组合装置以及这种组合装置的制造方法。
连杆用于把点火压力从内燃机的活塞传递到曲轴上。
由DE 101 29 559 C1已知一种带连杆小头的连杆。用于容纳活塞销的连杆小头经过适当设计，从而连杆小头的弓形部具有轴承孔，其中，在连杆小头的上面的弓形部，轴承孔的下半部比轴承孔的在上面构造的其它半部长，由此优选在活塞的主要负荷状态下实现在连杆小头中的轴承优化设计。为了支撑活塞销，并未使用轴承套筒，而是用铅铜浇铸出轴承孔。活塞销在轴承孔的润滑必须通过在连杆或连杆小头上的相应的孔和内凹来实现，这牵涉到相应的制造开支。
由现有技术还已知一种连杆，其小的连杆孔为梯形。连杆孔的侧面相对于连杆的纵轴线倾斜地伸展，从而指向活塞内部的轴承宽度比指向连杆的杆状区段的轴承宽度小。通常，连杆孔应设置有滑动轴承套筒。孔的外形可弹性地变形，且在负荷下略呈椭圆形，由此实现了润滑剂容纳。也已知一种梯形连杆，其小的连杆孔的侧面在活塞销直径的宽度上柱形地单调凹曲（DE 37 33 982 A1）。还记载到，轴承孔的或小连杆孔的轴承套筒的边缘被均匀地铣削。
在文献US 7,516,546 B2和US 7,581,315 B2中记载到，连杆可以与容纳在连杆孔中的套筒一起制造，其方式为，套筒坯件容纳在未经加工的连杆的孔中，然后连杆和套筒坯件被共同地加工成形，从而产生孔的侧面的阶梯形轮廓，且容纳的套筒的轮廓与其适配。采用类似的方式，在文献EP 1 803 946 A2中记载到，由连杆和套筒坯件构成的复合体在一个唯一的步骤中被共同地加工成形。
基于此，本发明的目的在于，对轴承套筒或连杆加以改进，或者提出一种制造方法，从而连杆具有用于活塞销的良好的支撑特性，且制造简便和/或重量优化。
该目的一方面通过具有权利要求1的特征的轴承套筒得以实现，或者通过具有权利要求2的特征的由连杆和轴承套筒构成的组合装置得以实现，或者通过具有权利要求8的特征的方法得以实现。从属权利要求所述为有利的实施方式。
本发明提出一种用于带连杆小头的连杆的轴承套筒，该连杆小头具有特别是用于容纳内燃机的发动机活塞销的轴承孔。与连杆未连接的轴承套筒，特别是在其插入到轴承孔中之前，和/或在其第一次插入到轴承孔中之前，就已经具有与轴承孔的最终边缘轮廓适配的形状。本发明的轴承套筒优选已经被最终加工。
轴承孔的在工作中承受压力负荷的第一区域，优选是圆形孔（也称为小孔）的下半部的一部分或者是所述下半部。承受拉力负荷的第二区域优选是圆弓的上半部的一部分或者是所述上半部。轴承孔的第一区域比轴承孔的第二区域长，其中，第一以及第二区域横向于连杆的纵轴线延伸。现在根据本发明规定，在轴承孔中设置有或压入轴承套筒，该轴承套筒的形状与轴承孔的边缘的最终形状适配，也就是说，与连杆未连接的轴承套筒的第一区域（下面的（部分）半部或下面的圆弓）也比轴承套筒的第二区域（上面的（部分）半部）长。通过这种方式，轴承孔中的轴承套筒不必通过加工梯形或铣削而被后续加工，从而简化优选优化了制造过程。轴承套筒也可以称为轴承轴瓦。
在两个（第一和第二）区域之间并未设置梯形的区段，而是使得这些区域蜿蜒地彼此过渡。这种造型也称为连杆小头本身的以及轴承套筒的“手提篮形状”。这种手提篮形状在支撑特性与节省重量之间体现出了有利的优选优化的折中。
连杆小头的第一区域优选具有止推轴肩或者被相应地铣削。分立的被压入的轴承套筒经过设计，使得它以止推轴肩终止。通过这种方式，尽管减少了材料耗用，却实现了优化的支撑特性。为了优化重量，连杆优选经过结构优化。为此，连杆杆身优选具有边缘侧的肋条，这些肋条相应于杆身的外形，且朝向连杆大孔-基本上锥形地-伸展。在此，肋条近乎延伸至在连杆杆身与连杆盖之间的分隔接缝。在节省重量的同时优化结构的另一特征可以是，杆身的内部面狭窄，和/或连续地朝向大孔的止推轴肩伸展。
为了减小重量，还可以把连杆盖的连接区域（或窄带）设计得狭窄。于是有一个狭长的轴承盖位于与其相比较短的螺钉之前。
根据本发明，采用如下方式制得重量优化的和/或成本优化的连杆：在第一步骤中形成连杆小头，其带有第一较长的区域和第二较短的区段，且轴承孔仍封闭，然后开通该轴承孔，随后把与轴承孔的形状适配的轴承套筒压入该孔中。
根据一种优选的实施方式，连杆小头通过锻造制得，或者与连杆一起通过锻造制得。连杆小头于是已经具有了独特的形状，这种形状也称为“手提篮形状”。在锻造过程期间，朝向轴承孔同样已经形成连杆小头的倒圆的边缘。优选通过平面铣削来产生轴承孔的止推轴肩。接下来把预备好的轴承孔钻通。然后把同样“手提篮形状”的轴承套筒压入到轴承孔或圆弓中。这种制造顺序具有的优点是，无论连杆小头还是轴承套筒都基本上通过预先处理而得到其最终形状，从而明显加快了和/或简化了实际制造过程。省去了把连杆小头加工成梯形以及后续的用于铣削止推轴肩的处理步骤。
本发明的有利的实施方式将参照附图予以详述。其中：
图1示出根据本发明对连杆小头进行制造的顺序；
图2示出轴承套筒的一种优选的实施方式，按照本发明对其进行设计，使其适配于连杆小头的轴承孔的轮廓；
图3示出本发明的连杆的一种优选的实施方式；
图4为根据图3的连杆的局部视图（图4a）以及根据图3的连杆杆身的截面图（图4b）；
图5为把连杆布置在内燃机中的示意性的概略视图。
图1示出用于制造本发明的带有连杆小头（2）的连杆（1；参见图3）的步骤（图1a-c）的顺序。
连杆小头2包括中间的轴承孔3作为小孔，且被构造成圆弓4。连杆小头2一体地过渡至连杆杆身5。第一下面的区域6′－这里为下半部的一部分－横向于杆身轴线比第二上面的区域7′－这里为上半部的一部分－长。
与DE 101 29 559 C1的连杆小头设计相反，在第一区域6′或下面的轴瓦与上面的区域7′或上面的轴瓦之间的过渡部分8并非阶梯形，而是流线形地伸展。通过这种方式使得下面的－较长的－轴瓦与上面的－较短的－轴瓦以弯头的形式相互连接。总之，由此产生了“手提篮”形式的连杆小头2。相应的情况适用于轴承孔的轮廓。
下面的区域6′延伸至止推轴肩（Anlaufbund）10，该止推轴肩由于增强肋11朝向连杆杆身5大致具有三角形形状。基于优化的形状，连杆小头2的壁厚尺寸可以设计得小于已知的连杆。在钻出轴承孔3之后，轴承孔3的最终边缘轮廓9也就确定了。连杆小头的伸至轴承孔的外边缘为倒圆结构。
分立的轴承套筒12压入到轴承孔3中。重要的是，在与连杆1未连接的状态下，特别是在与连杆1第一次连接之前，和/或在压入过程之前，轴承套筒12就已经具有与以后的最终形状或轴承孔的边缘形状相应的形状。
轴承套筒12或轴承套管在图2中被详细地示出。它起始于柱形的基体13，该基体在其端面14、15上没有直线的边缘，而是具有弯曲的或弯绕的边缘16。在此，套筒12的第一下面的区域17比第二上面的区域18长。边缘轮廓从较长的区域17蜿蜒至较短的区域18。因而轴承套筒12在其压入之前也具有“手提篮形状”。该轴承套筒具有接缝19，接缝平行于轴承套筒的纵轴线在套筒外表上延伸。该接缝19对接地（Sto? auf Sto?）制成。
下面介绍连杆小头2的制造方法（图1）。连杆小头2的上面的和下面的区域6′、7′已经适配于其以后的最终轮廓，且通过锻造而制得。轴承孔3用下凹20（参见图1a）表示，且仍封闭。下面的或第一个区域6′为突出的形状。从连杆杆身5的上面区域伸出一个增强肋11。该突出的部分21被平面铣削成止推轴肩10。在第二步骤中钻出轴承孔（图1b）。产生了轴承孔3的最终边缘轮廓，该轴承孔也具有第一较长的区域6和第二较短的区域7。然后把轴承套筒12即“手提篮套筒”压入到轴承孔3中。有些处理步骤被省去了，比如加工梯形，接下来铣削轴承孔和轴承套筒。
图3所示为整个连杆1的侧视图。该连杆1包括带轴承孔3（小孔）的连杆小头2、连杆杆身5以及连杆大头22（大孔），连杆大头部分地由分立的用螺钉23、24固定的连杆盖25构成。
为了优化结构，有一些肋条26在连杆杆身5的边缘-从连杆小头2的下面的部分开始-延伸。这些肋条26形成杆身5的隆起的边缘区域，并且相应于杆身外形。产生了基本上为H形的横截面。肋条26之间的杆身内部面27连续地或均匀地伸展至大孔的止推轴肩28，该大孔在工作中容纳着曲轴连杆轴颈。
肋条26伸展至连杆大头22的上面的部分。所述肋条大致终止于连杆盖25被拧紧之处。结构和重量优化的另一特征是，构造有连杆盖25的狭窄的连接区域29-或者也称为窄带，该连接区域在两个用于容纳连接机构-这里为螺钉23、24-的区域或凸肩30、31之间延伸。螺钉23、24或凸肩30、31比已知的连杆相对较短。在凸肩的内部设置有凹弯32、33作为制造辅助件。在该实施方式中沿着止推轴肩设置有两个凹弯32、33。
图4为连杆大头及其结构优化的另一视图。由图4a可清楚地看到，肋条26伸展至连杆大头22，并终止于杆身5与盖25之间的边缘上方。图4b示出了杆身5的基本上为H形的横截面。杆身5的接条（或杆身内部面27）比已知的连杆狭窄。接条与肋条26之间的过渡部分34相对陡峭地或急剧地弯曲。通过这种方式可以显著地减小连杆的振动质量。
已知把连杆1应用在内燃机即燃烧发动机（示意性地用壳体35示出）中，这将借助图5来介绍。连杆1的小孔或连杆小头2容纳着发动机活塞37的销36，而连杆的大孔与曲轴38的连杆轴颈连接。还示意性地示出了进气阀和排气阀39、40以及凸轮轴的凸轮41、42以及喷油嘴43。本发明的由连杆与轴承套筒构成的组合装置并不局限于使用这种发动机，这种发动机仅作用解说范例。
根据本发明，提出由“手提篮形式”的连杆1以及这种形式的轴承套筒12构成的组合装置。连杆小头2优选通过锻造而形成。通过这种方式提供了重量优化的连杆，其带有容纳性的轴承套筒12，且具有良好的工作特性，并优化了制造性。
附图标记清单
1 连杆
2 连杆小头
3 轴承孔
4 圆弓
5 连杆杆身
6 轴承孔的第一区域
7 承孔的第二区域
6′ 连杆小头的第一区域
7′ 连杆小头的第二区域
8 渡部分
9 终边缘轮廓
10 轴肩
11 肋
12 套筒
13 套筒的基体
14 套筒的端面
15 轴承套筒的端面
16 弯绕的边缘
17 轴承套筒的第一-下面的-区域
18 轴承套筒的第二-上面的-区域
19 接缝
20 下凹
21 突出的部分
22 连杆大头
23 螺钉
24 螺钉
25 连杆盖
26 肋条
27 杆身内部面（接条）
28 大孔的止推轴肩
29 连接区域
30 凸肩
31 凸肩
32 凹弯
33 凹弯
34 过渡部分
35 发动机壳体
36 销
37 发动机活塞
38 曲轴
39 进气阀
40 排气阀
41 凸轮
42 凸轮
43 喷油嘴
Claims (12)
1. 一种用于连杆（1）的轴承套筒（12），该连杆带有连杆小头（2），连杆小头具有轴承孔（3），其中，轴承孔（3）的在工作中承受压力负荷的第一区域（6）比轴承孔（3）的承受拉力负荷的第二区域（7）长，其特征在于，与连杆（1）未连接的轴承套筒（12）具有与轴承孔（3）的最终边缘轮廓（9）适配的形状，其中，轴承套筒（12）的第一区域（17）也比其第二区域（18）长。
2. 一种由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，该连杆带有连杆小头（2），连杆小头具有特别是用于容纳内燃机的发动机活塞（37）的销（36）的轴承孔（3），其中，轴承孔（3）的在工作中承受压力负荷的第一区域（6）比轴承孔（3）的承受拉力负荷的第二区域（7）长，轴承套筒容纳在轴承孔（3）中，其特征在于根据权利要求1的轴承套筒（12），该轴承套筒的形状与轴承孔（3）的最终边缘轮廓（9）适配，其中，轴承套筒（12）的第一区域（17）也比其第二区域（18）长。
3. 如权利要求2所述的由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，其特征在于，连杆小头的、轴承孔的以及轴承套筒（12）的第一区域（6、6′、17）经过蜿蜒的部分（16）过渡至相应的第二区域（7、7′、18）。
4. 如权利要求2或3所述的由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，其特征在于，连杆小头（2）的第一区域（6′）具有止推轴肩（10），被单独地插入的轴承套筒（12）以该止推轴肩（10）终止。
5. 如权利要求2-4中的一项或多项所述的由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，其特征在于，在连杆小头（2）上成型的连杆杆身（5）具有边缘侧的肋条（26），所述肋条相应于杆身（5）的外形并朝向连杆大头（22）伸展。
6. 如权利要求2-5中的一项或多项所述的由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，其特征在于，该组合装置具有与连杆固定的连杆盖（25），连杆盖带有用于容纳连接机构的凸肩（30、31），在凸肩（30、31）之间伸展的背离连杆杆身（5）的连接区域（29）是狭窄的。
7. 如权利要求2-5中的一项或多项所述的由连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置，其特征在于，连接机构是螺钉（23、24）。
8. 一种用于制造由带有连杆小头（2）的连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置的方法，其中，在连杆小头（2）上钻出轴承孔（3），其中，轴承孔（3）的在工作中承受压力负荷的第一区域（6）比轴承孔（3）的承受拉力负荷的第二区域（7）长，其特征在于，把根据权利要求（1）的轴承套筒（12）插入到轴承孔（3）中，该轴承套筒的形状在其插入之前就已经与轴承孔（3）的最终边缘轮廓（9）适配。
9. 如权利要求8所述的用于制造由带有连杆小头（2）的连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置的方法，其特征在于，使得连杆小头（2）成型有第一较长的和第二较短的区域（6′、7′）且轴承孔仍封闭，开通该轴承孔（3），把轴承套筒（12）压入到该轴承孔中。
10. 如权利要求8或9所述的用于制造由带有连杆小头（2）的连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置的方法，其特征在于，对连杆小头（2）进行锻造。
11. 如权利要求8-10中的一项或多项所述的用于制造由带有连杆小头（2）的连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置的方法，其特征在于，在已经形成连杆小头（2）之后，在连杆小头的第一区域（6′）中开设出止推轴肩（10）。
12. 如权利要求11所述的用于制造由带有连杆小头（2）的连杆（1）和轴承套筒（12）构成的组合装置的方法，其特征在于，通过平面铣削来开设止推轴肩（10）。
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