CN108350926A - 连接杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连接杆，该连接杆包括杆轴和杆盖。杆轴和杆盖能够通过连接部件而可释放地紧固，以形成连接状态，并且，当杆轴和杆盖处于连接状态时，杆轴和杆盖形成杆眼，杆眼配置成包围一孔，该孔用于将连接杆安装于曲轴上。杆轴和杆盖具有接触表面，杆轴和杆盖在连接状态中在该接触表面处彼此触碰。接触表面具有联锁区段式锯齿状部，并且，接触表面具有非锯齿状区段。

Description

连接杆

技术领域

本发明的实施例针对连接杆，该连接杆具有杆轴和杆盖。杆轴和杆盖配置成通过连接部件而可释放地紧固，以形成连接状态，并且，当杆轴和杆盖处于连接状态时，杆轴和杆盖形成杆眼，杆眼配置成包围一孔，该孔用于将连接杆安装于曲轴上。杆轴和杆盖具有接触表面，杆轴和杆盖在连接状态中在该接触表面处彼此触碰。接触表面具有联锁区段式锯齿状部，并且，接触表面具有非锯齿状区段。

背景技术

连接杆(简称：连杆)将活塞的振动运动变换成轴的旋转运动。在往复式发动机中，例如，活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转移动。单独的活塞通过连杆而连接至曲轴。连杆的其它应用为泵等。

连杆具有小连杆眼，穿过该小连杆眼连杆由销连接至往复式发动机的活塞。连杆头(也被称为大连杆眼)与小连杆眼相对并且通过连杆轴而连接。

通常，连杆头为可分离的，以允许安装于曲轴上。连杆头的能够与连杆轴分离的部分被称为连接杆盖，并且，通常将通过螺栓而安装至剩余的轴。分离平面能够与轴的方向垂直，然而，可能要求头的倾斜或对角分离(即，所谓的对角地分开的连接杆)，以便容易将连杆通过往复式活塞发动机的汽缸而安装和拆卸。

横跨分离平面引起较高的横向力，其中，能够借助于锯齿状部而承受(contain)该横向力。还已知破裂连杆，在破裂连杆处，通过大眼的脆性断裂而产生接触表面。破裂连杆不属于本专利申请的范围内。

在现有技术中，存在一种连杆，该连杆具有连杆头与轴之间的接触表面的不同的联锁锯齿状部。

对于锯齿状连杆，典型地在螺栓接头处(具体地，在紧固部件的附近)观察到缺陷，其中，轴和头通过紧固部件而压在一起，观察到高度应力集中。这样的局部应力峰值可能引起大连杆眼上的锯齿状部接触面边缘处的疲劳断裂。当接头的偏心率增大时，锯齿状接头的该特性恶化。随着螺栓位置朝向轴承孔中心进一步被引入，接头的偏心率进一步提高应力集中的量级以及在循环载荷下失效的倾向。

发明内容

因此，本发明的目标是，为连杆指定连杆轴与连杆头之间的接触表面上的更平均的应力分布，以使与锯齿状部接头相关联的应力梯级和螺栓偏心率最小化。

通过如本文中所公开的连杆而达到该目标。

由于接触表面具有非锯齿状区段，因而能够实现接触表面之间的显著地降低的应力水平。

能够设置成，在接触表面的面向孔、优选地与孔相邻的区段处形成非锯齿状区段。

非锯齿状区段可以大体上为平坦的。

能够设置成，接触表面具有至少一个底切部，在底切部处在连杆的安装状态下，杆轴和杆盖的接触表面彼此不触碰。在本发明的实施例的背景下，底切部意指接触表面上的凹陷。已表明，底切部减小对最内侧的锯齿状部根部的主应力。

在实施例中，能够设置成，底切部直接地合并至非锯齿状区段中。这意味着，具有从底切部至非锯齿状区段中的直接过渡。

能够设置成，底切部定位成比非锯齿状区段更远离孔。换句话说，非锯齿状区段位于孔之间，以容纳曲轴和底切部。

在实施例中，将杆轴和杆盖连接的连接部件由螺纹件形成，螺纹件能够被引入螺纹孔，且其中，底切部定位于至少一个螺纹孔的区域中。该配置可以对接触表面上的应力分布特别有益。

例如，底切部可以呈现锯齿状部的跨宽的大约一半的跨宽。

本发明的实施例借助于专用的干扰载荷传递路径(即，非锯齿状区段或“平台”)，实现接触表面之间的表面压力的更均匀的分布。

本发明的实施例分别实现平台和锯齿状部上的压缩载荷和横向载荷(由组装载荷和操作载荷造成)的隔离。

本发明的实施例借助于专用的“底切部”，实现对最内侧的锯齿状部根部的第一主应力的降低。

从而，根据本发明的实施例，能够以连杆的另外不变的尺寸设计实现抵抗低周疲劳和高周疲劳的更高的安全系数以及针对塑性变形的更高的裕度。

附图简述

借助于以下的附图，更详细地解释本发明的实施例，其中：

图1A、图1B以及图1C示出连杆及其细节；并且，

图2A、图2B以及图2C示出接触表面的锯齿状部的详细视图。

具体实施方式

图1A示出根据第一实施例的3D视图中的连杆1的连杆轴2的细节。连杆盖3(未示出)能够穿过用于容纳紧固部件4的孔12而连接至连杆轴2。

连杆轴2具有接触表面7，接触表面7在安装状态中与(未示出的)连杆盖3的对应的接触表面接合。为了使问题简化，仅针对一个表面7而示出接触表面7的细节，但当然，对于所有的接触表面都存在这些细节。

接触表面7具有锯齿状部8，以承受整个分离平面上的横向力。

然而，锯齿状部8造成接触表面的横截面上的应力峰值，该横截面通过用于容纳紧固部件7的孔12而减小；具体地，在锯齿状部8的根部区域处，由于来自配合的交界面的接触边缘的载荷观察到这样的应力峰值。这样的应力峰值可能接近或达到材料的弹性极限，并且，造成锯齿状部8的该区域的塑性变形，且可能引起高周疲劳断裂。因此，螺栓孔的边缘变得高度易受循环载荷的损害。

在分离的连杆的情况下，紧固部件4放置成尽可能接近于用于容纳曲轴13的孔6。从而，防止通过作用于孔6处的力而将接触表面7从彼此提起，并且，防止对紧固部件4造成弯曲力。

根据实施例，接触表面7进一步呈现非锯齿状区段9。

在本实施例中，用于容纳紧固部件4的孔12完全地定位于锯齿状部8中。在朝向孔6的方向上，锯齿状部8由非锯齿状区段9划界，其中，在孔6中，在安装状态下，连杆轴2和连杆盖3能够包围曲轴13(未示出)。

图1B示出来自图1A的细节A。用于容纳紧固部件4的孔12的纵轴能够位于相对于接触表面7的不同的位置处。在本变型中，孔12完全地位于锯齿状部8中，并且，非锯齿状区段9与孔12邻接。本情况下的锯齿状部8笔直地且平行于孔6的纵轴地延伸。

然而，根据图1C中所示出的实施例，锯齿状部8为后掠的(swept)或弯曲的。锯齿状部8平坦地(即，在连杆1的分离平面内)延伸，然而，锯齿状部8呈现曲率，该曲率导致当将连杆盖3(未示出)安装至连杆轴2时，容易为连杆盖3定中心。与先前所示出的实施例不同，用于容纳紧固部件4的孔12大致同样地定位于锯齿状部8和非锯齿状区段9中。当然，接触表面7内的孔12的位置也能够在连杆1处随后掠的锯齿状部而变化。能够不同地选择非锯齿状区段9的深度t。典型地，深度t比锯齿状部8的2个间距p’更小。深度t的变化导致非锯齿状区段9的不同的纵横比。

通过如经由实施例1A至1C而图示的具有非锯齿状区段9的接触表面7的设计，能够观察到，在接触表面7的与孔6邻接的部分处的区域中，应力强度显著地降低。

图2A至2C示出接触表面7的另外的实施例。

图2A示出通过连杆1的安装状态下的接触表面7的横截面。如先前所解释的，接触表面7示出锯齿状部8。在根据图2A的实施例中，在锯齿状部8与非锯齿状区段9之间设置有底切部10。底切部10的宽度b能够例如是锯齿状部8的间距p’的至少一半。本实施例中的非锯齿状区段9相对于孔6而以角Ɵ轻微地渐缩。例如，能够设置非锯齿状区段9的轻微渐缩，以增大对能够放置于孔6中的轴承的背部的压力，或例如无论制造公差如何，都确保接触表面7之间的接触，或例如调整接触表面7内的一定的压力分布。

图2B示出非锯齿状区段9的设计的细节。非锯齿状区段9不一定由平坦的区段组成，但接触表面7的相对的区段可以呈现曲率R。由此，无论制造公差如何，都助于限定接触点，且/或助于调整非锯齿状区段9内的一定的压力分布。

底切部10的长度p能够选择成，以致于应力降低的某一措施被实现。非锯齿状区段9的长度t能够与底切部10的长度p不同。

图2C图示底切部10的另一个构造上的细节。因此，底切部10能够以不同的半径r1、r2成形。底切部10的轮廓不一定为圆形。

将理解到，虽然在前文的描述中，阐明了各种实施例的许多特性和优点，连同各种实施例的功能和结构的细节，但本公开仅仅是图示性的，并且，尤其是，关于所附权利要求所表达的术语的广泛的一般含义所全面指示的实施例的原理内的零件的结构和布置，可以详细地作出改变。本领域技术人员将意识到，在不背离本申请的范围和实质的情况下，本文中所公开的教导能够应用于其它系统。

Claims (8)

1. 一种连接杆，包含：

杆轴；和

杆盖，

其中，所述杆轴和所述杆盖配置成通过连接部件而可释放地紧固，以形成连接状态，并且，当所述杆轴和所述杆盖处于所述连接状态时，所述杆轴和所述杆盖形成杆眼，该杆眼配置成包围一孔，该孔用于将所述连接杆安装于曲轴上；

其中，所述杆轴和所述杆盖具有接触表面，所述杆轴和所述杆盖在所述连接状态中在该接触表面处彼此触碰；并且，

其中，所述接触表面具有联锁区段式锯齿状部，并且，所述接触表面具有非锯齿状区段。

2.根据权利要求1所述的连接杆，其中，在所述接触表面的面向所述孔、优选与所述孔相邻的区段处，形成所述非锯齿状区段。

3.根据权利要求1或2所述的连接杆，其中，所述非锯齿状区段大体上为平坦的。

4.根据权利要求1所述的连接杆，其中，所述接触表面具有至少一个底切部，在该底切部处，所述杆轴和所述杆盖的接触表面彼此不触碰。

5.根据权利要求4所述的连接杆，其中，所述底切部直接地合并至所述非锯齿状区段中。

6.根据权利要求4或5中的至少一项所述的连接杆，其中，所述底切部定位成比所述非锯齿状区段更远离所述孔。

7.根据权利要求4至6中的至少一项所述的连接杆，其中，所述杆轴和所述杆盖的连接部件由螺纹件形成，该螺纹件能够被引入通过螺纹孔，且其中，所述底切部定位于至少一个所述螺纹孔的区域中。

8.根据权利要求4至7中的至少一项所述的连接杆，其中，所述底切部呈现所述锯齿状部的跨宽的大约一半的跨宽(p)。