CN108138906B - 旋转引导组件及包括发动机壳体的发动机组件 - Google Patents

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Abstract

为了将限定旋转轴线(100)的曲轴(10)的形成至少一个径向面向外的第一支承面(30)和向外导出螺纹孔(34)的肩部(32)的端部部分(12)与包括轴向孔(36)的飞轮(24)及用于引导曲轴相对于发动机壳体(26)围绕旋转轴线旋转的轴承(28)组装起来，提供了穿过飞轮的轴向孔并拧入曲轴端部部分中的螺纹孔中的附接螺钉(16)，因此将飞轮刚性地连接到曲轴端部部分。导向轴承包括定位到第一支承面(30)上并具有轴向支撑在肩部(32)上的第一横向面(44)的至少一个整体式导向环(42)。整体式导向环包括与曲轴中的螺纹孔(34)和飞轮的轴向孔(36)对准的轴向孔(48)，并且具有穿过该轴向孔的螺钉(16)。

Description

旋转引导组件及包括发动机壳体的发动机组件
技术领域
本发明涉及一种在飞轮与曲轴之间集成有导向轴承的同轴组件。
背景技术
根据图1所示的现有技术，内燃机的曲轴110具有端部部分112，该端部部分通过滑动轴承128被引导以用于围绕旋转轴线100相对于发动机壳体126的旋转，该端部112包括突出到发动机壳体126外侧的轴环120。轴环120形成径向面向外的定位表面130以及在其中产生螺纹孔134的肩部132，并因此构成用于飞轮124的固定接口，该飞轮定位在定位表面130上直接邻接抵靠肩部132。飞轮124设置有与螺纹孔134对准的孔136，该飞轮124通过穿过孔136的固定螺钉116固定到曲轴110并拧入到螺纹孔134中。对于这种类型的组件，滑动轴承128包括分成至少两部分的轴瓦142，该轴瓦定位在曲轴的限定于曲轴110的轴环120与第一曲柄111之间的轴颈上。
在停/启模式的间歇性作用下在具有低燃料消耗的内燃机朝向具有低转速和高发动机扭矩的发动机转速的最新发展导致附件传动带上高张力以及油泵的中断，对滑动轴承的极大应力，特别是在启动时以及在寒冷环境下的过渡周期期间。因此可能有利的是，更换带有滚动轴承的曲轴的一些滑动轴承，尤其是在曲轴的承载飞轮的端部处具有两部分式壳体的轴承，其当寒冷时更有效率。由于曲轴的第一曲柄与轴环之间轴颈的限制，因此会遇到组装的问题，这需要分成两部分的内轴承环，不是非常有效的解决方案，或者直接形成在曲轴上的滚动路径，如文献FR 2 906 167所提出的。该解决方案特别昂贵，并且不能优化形成滚动路径的材料的选择。另一解决方案包括去除轴环，但是具有显著减小用于将飞轮固定到曲轴上的表面积的缺点，并因此减少了固定螺钉的数量，而且也减小了螺钉固定直径，并因此对于给定的额定扭矩，增加了每个螺钉所承受的剪力。
曲轴110的轴环120与第一曲柄111之间的轴颈143的限制还会带来一个问题，即，是否期望通过用单件式环形壳体来替换两部分式壳体142来增加滑动轴承128的性能。
发明内容
本发明旨在弥补现有技术的缺点，并且提出一种提供更有效旋转引导(尤其是在寒冷情况下)的曲轴与飞轮之间的组件。为此，根据本发明的第一方面，提出了一种组件，其包括：限定旋转轴线的曲轴端部部分，该曲轴端部部分形成径向面向外的至少一个第一支承面和肩部，在肩部上形成有螺纹孔；飞轮，该飞轮包括轴向孔；轴承，该轴承用于引导曲轴相对于发动机壳体围绕旋转轴线旋转；以及固定螺钉。导向轴承包括至少一个单件式导向环，该单件式导向环定位在第一支承面上并具有轴向邻接在肩部上的第一横向面，单件式导向环包括与曲轴中的螺纹孔和飞轮中的轴向孔对准的轴向孔。飞轮通过固定螺钉固定到曲轴的端部部分，该固定螺钉穿过飞轮中的轴向孔和单件式导向环中的轴向孔并拧入曲轴的端部部分的肩部中的螺纹孔中。
因此，通过去除现有技术的轴环，由此限定的组件允许安装单件式导向环，该单件式导向环可能是滑动轴承的单件式环形壳、内环或者混合环。通过在环上布置轴向孔，轴环的去除不会对用于固定螺钉的位置的表面积造成损害。因此，能够提供足够数量的固定螺钉来限制每个螺钉上的剪力。最后，轴环的去除减小了组件的轴向尺寸。
优选地，飞轮直接或间接地轴向邻接抵靠单件式导向环的与第一横向面相对的第二横向面。该环构成夹持在曲轴的端部部分的肩部与飞轮之间的支杆。
优选地，单件式导向环收缩到曲轴的端部部分的第一支承面上，并且具有与第一支承面互补的径向面向内的表面。曲轴的端部部分的第一支承面优选为圆柱形。
根据一个实施例，飞轮滑动刀曲轴的端部上，并且包括具有与曲轴的第二支承面的表面互补的径向面向内的表面的中心孔，仍然能够如前述地产生直接或间接地轴向邻接抵靠单件式导向环的与第一横向面相对的第二横向面。
根据一个实施例，轴承包括至少一个滑动轴承元件。单件式导向环然后包括径向面向外的滑轨。
根据另一实施例，轴承包括至少一个滚动轴承元件。因此，单件式导向环然后可以是形成有径向面向外的至少一个滚动路径的内环。在这种情况下，导向轴承还可以包括：至少一个外环，在外环上形成有径向面向内的至少一个滚动路径；以及滚动体，该滚动体在内环的滚动路径和外环的滚动路径上移动。导向轴承的外环优选地以过盈配合的方式(例如通过收缩)安装在壳体的径向面向内的轴承表面中。
值得注意的是，导向轴承可以包括与滑动轴承元件或者与第二滚动轴承元件邻接的滚动轴承元件，例如，两轴承元件能够实现在共同的内导向环或者多个内环上。
根据本发明的另一方面，这涉及包括发动机壳体和如前所述的组件的发动机组件。优选地，导向环具有突出到发动机壳体之外的横向面，以使飞轮能够直接或间接地轴向邻接抵靠单件式导向环。在包括滚动轴承的组件的情况下，导向轴承的外环优选地收缩到壳体的径向面向内的支承面中。
附图说明
本发明的其它特征和优点将通过阅读参考附图的下文描述而得到显现，附图示出：
-图1是根据先前描述的现有技术的曲轴上飞轮的组件的轴向截面图；
-图2是根据本发明的第一实施例的组件的轴向截面图；
-图3A和图3B是根据本发明的第二实施例的组件的轴向截面图和横截面图；
-图4A是根据本发明的第三实施例的组件的轴向截面图；
-图4B是图4A中的组件在与图4A的平面平行但与其偏离的平面中的横截面图；
-图4C是图4A的组件的滚动轴承的等距视图；
-图5是根据本发明的第四实施例的组件的轴向截面图；
-图6是根据本发明的第五实施例的组件的轴向截面图。
为了更清楚起见，相同或相似的元件在所有附图中由相同的附图标记来标示。
具体实施方式
在图2中示出了根据本发明的第一实施例的组件，该组件包括通过导向轴承28引导以用于在发动机壳体26中旋转的曲轴10，飞轮24通过固定螺钉固定到该引导向轴承。
曲轴10包括曲柄11和端部部分12，该端部部分形成径向面向外的圆柱形第一支承面30和在其中形成带螺纹轴向孔34的肩部32。飞轮24包括与曲轴的端部部分12中的带螺纹轴向孔34对准的多个轴向孔36。导向轴承28提供曲轴和飞轮24的围绕旋转轴线100的旋转引导，并且该导向轴承包括：外轴承环38，该外轴承环以过盈配合的方式安装在发动机壳体26的开口50中并邻接抵靠开口的肩部52；滚动体40；以及内轴承环42。内轴承环42具有两个横向邻接面44和46，并且还穿设有与曲轴的端部部分中的螺纹孔34对准的多个轴向孔48。
组件的各种元件的安装可以按照以下方式完成。预组装导向轴承28，并且将其内环42收缩到端部部分12的第一支承面30上，内环的横向面44与曲轴的肩部32邻接。将由曲轴10和导向轴承28构成的子组件插入到分成两部分的发动机壳体26的内部，将外环38定位成邻接抵靠壳体的肩部42。接下来将发动机壳体26关闭，并通过将固定螺钉16经由飞轮24的孔36和滚动轴承的内环42的孔拧入到曲轴的螺纹孔34中直到实现飞轮24邻接在滚动轴承的内环42的横向面46上，将飞轮固定到由曲轴10和导向轴承28构成的子组件。在组装状态下，在飞轮24与发动机壳体26之间留有间隙。
根据图3A和图3B所示的第二实施例，曲轴的端部部分12基本上较长，并且飞轮经由中心孔滑动到第二支承面31上，其径向面向内的表面与圆柱形第二支承面31的表面互补，有槽或以其他方式。如前所述，飞轮与滚动轴承的内环的横向面46邻接，以用于与曲轴牢固地固定。
根据图4A、图4B和图4C所示的第三实施例，内环42的横向面46设置有浮凸部(reliefs)，例如，浮凸部可以是分布在整个圆周上或分布在一个或多个角扇区上的径向凹槽54，并且其中插入有共轭浮凸部(conjugate reliefs)，例如形成在飞轮24上的对应的径向肋。
根据图5所示的第四实施例，导向轴承28包括两个内环42、56，两个内环都收缩到圆柱形第一支承面30上并且穿设有孔48、57，以允许固定螺钉16通过。
根据图6所示的第五实施例，导向轴承28是滑动轴承，其包括：单件式滑动环42，该单件式滑动环收缩到曲轴的端部部分的第一支撑面30上；以及外滑动环38，该外滑动环固定到直接插入在曲轴与发动机壳体26之间的壳体26。滑动环42具有：第一横向面44，该第一横向面轴向邻接在肩部26上；第二横向面42，该第二横向面在壳体26外突出并且邻接抵靠飞轮24；以及与曲轴10中的螺纹孔34和飞轮24中的轴向孔36对准的轴向孔48，并且其中，螺钉16穿过该轴向孔。管道58向固定滑动环48与旋转滑动环42之间的接口供油，从而在其中形成油膜。
在本文未示出的变型中，导向轴承可以将滑动轴承和滚动轴承结合，此外还允许以高转速运转。
自然地，附图中所示和前文所讨论的示例仅作为说明性而非限制性地给出。支承面30、31可以具有各种形状：圆柱形、截头圆锥形、带凹槽形、长方形、椭圆形、朝向在曲轴上产生的凹槽带有键槽等，以用于增加扭矩的传递并限制固定螺钉16的剪切。
明确规定能够将示出的各种实施例组合在一起，以便提出其他实施例。

Claims (12)

1.旋转引导组件，包括：
-具有旋转轴线的曲轴的端部部分，所述端部部分形成径向面向外的至少一个第一支承面和肩部，在所述肩部上形成有螺纹孔；
-飞轮，所述飞轮包括轴向孔；
-固定螺钉，所述固定螺钉穿过所述飞轮中的所述轴向孔并拧入所述曲轴的所述端部部分中的所述螺纹孔中，以使所述飞轮与所述曲轴的所述端部部分成一体；以及
-导向轴承，所述导向轴承用于引导所述曲轴相对于发动机壳体围绕所述旋转轴线旋转；
其特征在于，所述导向轴承包括至少一个单件式导向环，所述单件式导向环定位在所述第一支承面上并具有轴向邻接在所述肩部上的第一横向面，所述单件式导向环包括与所述曲轴中的所述螺纹孔和所述飞轮中的所述轴向孔对准的轴向孔，并且所述固定螺钉穿过所述单件式导向环的所述轴向孔。
2.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述飞轮直接或间接地轴向邻接抵靠所述单件式导向环的与所述第一横向面相对的第二横向面。
3.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述单件式导向环收缩到所述第一支承面上并且具有与所述第一支承面互补的径向面向内的表面。
4.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述第一支承面是圆柱形的。
5.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述飞轮滑动到形成在所述曲轴的所述端部部分上的第二支承面上，所述飞轮包括具有与所述曲轴的所述第二支承面的表面互补的径向面向内的表面的中心孔。
6.根据权利要求5所述的旋转引导组件，其特征在于，所述曲轴的所述端部部分的所述第二支承面是带凹槽的。
7.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述单件式导向环包括径向面向外的滑轨。
8.根据权利要求1所述的旋转引导组件，其特征在于，所述单件式导向环是内滚子轴承环，在所述内滚子轴承环上形成有径向面向外的至少一个滚动路径。
9.根据权利要求8所述的旋转引导组件，其特征在于，所述导向轴承还包括：至少一个外滚子轴承环，在所述外滚子轴承环上形成有径向面向内的至少一个滚动路径；以及滚动体，所述滚动体在所述内滚子轴承环的所述滚动路径和所述外滚子轴承环的所述滚动路径上移动。
10.包括发动机壳体的发动机组件，其特征在于，所述发动机组件包括根据前述权利要求中任一项所述的旋转引导组件。
11.根据权利要求10所述的发动机组件，其特征在于，所述旋转引导组件是根据权利要求2所述的旋转引导组件，并且所述单件式导向环突出到所述发动机壳体之外。
12.根据权利要求10所述的发动机组件，其特征在于，所述旋转引导组件是根据权利要求9所述的旋转引导组件，所述导向轴承的所述外滚子轴承环过盈配合地安装在所述发动机壳体的径向面向内的支承面中。
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