CN209743373U - 曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种曲轴。锻造曲轴(1)包括在旋转轴(11)上延伸的至少两个主轴承轴颈(10)，并且包括与旋转轴线(11)偏心地布置的至少一个销轴颈(12)，以及包括在主轴承轴颈(10)和销轴颈(12)之间延伸的至少两个曲柄臂(13)。根据本实用新型，曲柄臂(13)由横向边界表面(14)追踪并且在侧视图中观察时具有圆形轮廓，横向边界表面形成有两个肋(15,16)，在两个肋(15,16)之间具有凹陷部(17)。

Description

曲轴

技术领域

本发明涉及一种锻造曲轴，该锻造曲轴的特征为在旋转轴线上延伸的至少两个主轴承轴颈，并且其特征为与旋转轴线偏心地布置的至少一个销轴颈，以及其特征为在主轴承轴颈和销轴颈之间延伸的至少两个曲柄臂。

背景技术

DE 10 2011 014 310 A1公开了一种曲轴，其具有在旋转轴线上延伸的轴承轴颈，并且特征为与旋转轴线偏心地布置的轴颈，以及特征为在主轴承轴颈和销轴颈之间延伸的曲柄臂。曲轴被设计成在曲柄臂中具有螺柱孔和横向凹陷部的轻质结构。遗憾的是，螺柱孔和横向凹陷部只能在曲轴通过铸造制造时应用，但由于底切几何形状，锻造技术不适用。此外，横向凹陷部限于曲柄臂的横向追踪表面中的小区域。根据另一方面，这种横向凹陷部必须成形为具有不影响曲轴刚度的设计。具体地，必须确保上升力、材料应力、特别是扭矩可以在曲轴内传递。因此，横向凹陷部的设计局限于小区域。由于底切几何形状至少在与投射方向对齐的锻造方向上，所以底切几何形状导致在投射方向上的锻造是不可能的。当通过铸造制造曲轴时，与通过锻造制造的曲轴的材料特性相比，材料特性较差。

发明内容

因此，本发明的目的是消除上述缺点。特别地，本发明的目的是提供一种轻质设计的锻造曲轴。

该目的通过根据本发明的锻造曲轴实现。

本发明公开了曲柄臂由横向边界表面追踪，所述横向边界表面形成有两个肋，在两个肋之间具有凹陷部。

本发明的核心在于曲柄臂的特殊形状，具体地，在于横向边界的追踪中的特殊形状设计，但也在于曲柄臂的其余表面。根据创新的曲柄臂的横向形状，具有两个肋并且在两个肋之间具有凹陷部的设计形成具有高承载能力的轻质结构。

曲轴的特征为垂直指向曲柄臂的旋转轴线的投射方向。第一肋和第二肋以及肋之间的凹陷部的大体延伸部在投射方向上延伸，但是在曲柄臂的旋转轴线和边界表面的延伸部之间具有空间，该空间基于曲柄臂的横向宽度。根据优选实施例，肋和凹陷部沿直线方向延伸，或者肋和凹陷部平滑地弯曲，其曲率半径大于边界表面相对于旋转轴线的横向距离。

在其优选实施例中，第一肋穿入到第一曲柄臂主表面中，并且第二肋穿入到第二曲柄臂主表面中，而第一曲柄臂主表面和第二曲柄臂主表面彼此相对地布置。换句话说，第一肋与第一曲柄臂主表面邻接，第二肋与第二曲柄臂主表面邻接。主表面彼此间隔开，并且在表面的空间之间，凹陷部在横向方向上与曲柄臂邻接。这意味着凹陷部在第一表面和第二表面之间与曲柄臂的材料邻接。

主轴承轴颈从第一曲柄臂主表面伸出，并且销轴颈从第二曲柄臂主表面伸出。主轴承轴颈的延伸部垂直于第一曲柄臂主表面的平面布置，并且销轴颈的延伸部垂直于第二曲柄臂主表面布置，销轴颈相对于主轴承轴颈偏移。

根据主轴承轴颈和销轴颈之间的偏移，第一曲柄臂主表面和第二曲柄臂主表面在投射方向上彼此平行地偏移。

根据创新的曲轴的又一改进，第一肋穿入到第一弯曲材料带，该第一弯曲材料带通过环绕主轴承轴颈而追踪第一曲柄臂主表面。以相同的方式，在任何一个投射中，第二肋穿入到第二弯曲材料带中，该第二弯曲材料带通过环绕销轴颈而追踪第二曲柄臂主表面。肋和材料带之间的过渡导致曲柄臂的刚度提高，同时曲柄臂的质量被最小化。材料带形成分别围绕主轴承轴颈和销轴颈的曲率的一种细长的肋。

根据另一改进，凹陷部具有凹形形状，半径大约为3mm至20mm，优选为5mm至15mm，更优选为10mm。曲柄臂的厚度由半径确定，并且此外由肋的厚度确定。因此，曲柄臂的厚度由凹陷部的半径限定，并且此外由两个肋的厚度限定。

在其优选实施例中，第一曲柄臂主表面包括过渡区域，过渡区域包括穿入到第二弯曲材料带的后表面中的弯曲形状。通过另一改进，第二曲柄臂主表面包括过过渡区域，过渡区域包括穿入到第一弯曲材料带中的弯曲形状。利用相对表面相互过渡，形成了材料最小化的结构，特别是在过渡点之后的曲柄臂的外部区域中，曲柄臂的材料被去除，因此曲轴的重量被最小化。

最后，凹陷部具有穿入到过渡区域的凹陷端部区域。凹陷部的端部区域的特征为对应于凹陷部的主半径或者大于主半径的半径。通过凹陷端部区域的设计，可以将更简单的锻造技术应用于制造具有本发明特征的曲轴。特别地，避免了横向凹陷部的底切设计，并且曲轴的锻造技术可以仅在一个锻造方向上执行。

因此，本发明的曲轴具有轻质结构，并且曲轴可以通过锻造制造，以及锻造可以在投射方向上进行。本发明的核心是针对曲柄臂的侧边界表面的形状，其特征为具有两个肋，在两个肋之间具有凹陷部。借助于第一弯曲材料带和第二弯曲材料带，与现有技术的曲轴相比，曲柄臂和曲轴的机械载荷、扭转刚度得到增加。

前述部件以及要求保护的部件和在描述的实施例中根据本发明使用的部件在其尺寸、形状、材料选择和技术概念方面不受任何特殊例外的限制，使得这样可以无限制地应用相关领域中已知的选择标准。

附图说明

在从属权利要求和以下各个附图的描述中公开了本发明的目的的其他细节、特征和优点，以下描述结合附图示出了根据本发明的主题的示例性方式的优选实施例，其中

图1示出了具有根据现有技术的曲轴臂设计的曲轴，以及

图2示出了具有根据本发明的特征的曲轴臂设计的曲轴。

具体实施方式

图1示出了现有技术的曲轴1，其具有沿旋转轴线11延伸的两个主轴承轴颈10，并且其特征为相对于旋转轴线11偏心地布置的一个销轴颈 12。该描述仅对应于曲轴1的一部分，并且曲轴1的特征可以是多个销轴颈12，例如，三个或四个或更多个销轴颈12可以沿着旋转轴11布置，其中销轴颈12位于主轴承轴颈10之间。主轴承轴颈10和销轴颈12通过在主轴承轴颈10和销轴颈12之间延伸的曲柄臂13彼此连接。

曲柄臂13的设计对应于现有技术。根据现有技术的缺点，曲柄臂13 的形状在尺寸和重量方面没有得到优化。此外，关于形成曲柄臂的材料使用，可以通过这种已知的曲柄臂设计获得的机械载荷没有得到优化。

图2示出了具有根据本发明的特征的曲轴1的细节。主轴承轴颈10和 (仅示出一个)销轴颈12之间的曲柄臂13由侧边界表面14追踪，侧边界表面形成有两个肋15和16，并且在两个肋15和16之间具有凹陷部17。

考虑到肋15、16和凹陷部17相对于旋转轴线11的横向距离基于曲柄臂13的横向宽度，两个肋15和16的延伸部以及肋15、16之间的凹陷部 17对应于投射方向20。

第一肋15邻近主轴承轴颈10布置，第二肋16邻近销轴颈12布置。因此，第一肋15穿入到第一曲柄臂主表面18中，并且第二肋16穿入到第二曲柄臂主表面19中。因此，第一曲柄臂主表面18和第二曲柄臂主表面 19彼此相对布置，从而相对于肋15和16之间的凹陷部17形成曲柄臂13 的横向边界。

主轴承轴颈10从第一曲柄臂主表面18和在第二曲柄臂主表面19之间延伸的销轴颈12伸出。第一曲柄臂主表面18和第二曲柄臂主表面19的特征为在投射方向20上彼此平行地偏移。该偏移适于使销轴颈12分别相对于主轴承轴颈10和旋转轴线11的偏移。第一肋15穿入到第一弯曲材料带 21中，第一弯曲材料带21通过环绕主轴承轴颈10而追踪第一曲柄臂主表面18。第二肋16穿入到第二弯曲材料带22中，第二弯曲材料带22通过环绕销轴颈12而追踪第二曲柄臂主表面19。

第一曲柄臂主表面18的特征为过渡区域23，过渡区域23包括穿入到第二弯曲材料带22的后表面25中的弯曲形状24。曲柄臂13的后表面25 形成与轴承轴颈10和12的表面相对的表面，每个表面从第一曲柄臂主表面18和第二曲柄臂主表面19伸出。换句话说，第一弯曲材料带21在曲柄臂13的主轴承轴颈10的区域中追踪后表面25，并且第二弯曲材料带22在销轴颈12的区域中追踪后表面25。

第一曲柄臂主表面18的特征为过渡区域23，过渡区域23包括穿入到第二弯曲材料带22的后表面25中的弯曲形状24。第二曲柄臂主表面19 的特征为过渡区域23，过渡区域23包括穿入到第一弯曲材料带21中的弯曲形状24。

凹陷部17的特征为凹陷端部区域26，每个凹陷端部区域穿入到过渡区域23中。凹陷部17的端部区域26与骨架式曲柄轴1形成倾斜形状，并且曲轴1的特征为具有肋15和16以及材料带21和22表示的高载荷能力结构的最小材料使用。基于肋15和16与材料带21和22之间的过渡，曲柄臂13的扭矩传递能力至少与现有技术设计中的一样高，参见图1，但材料使用少。另外，本发明的扭转刚度更高。通过这种方式，根据发动机要求，可以优化曲柄臂，从而提高扭转刚度并节省质量。

本发明不限于上述实施例，上述实施例仅作为示例表示，并且可以在由所附权利要求限定的保护范围内以各种方式进行修改。

附图标记列表

1 曲轴

10 主轴承轴颈

11 旋转轴线

12 销轴颈

13 曲柄臂

14 横向边界表面

15 第一肋

16 第二肋

17 凹陷部

18 第一曲柄臂主表面

19 第二曲柄臂主表面

20 投射方向

21 第一弯曲材料带

22 第二弯曲材料带

23 过渡区域

24 弯曲形状

25 后表面

26 凹陷端部区域。

Claims (10)

1.一种曲轴(1)，所述曲轴具有在旋转轴线(11)上延伸的至少两个主轴承轴颈(10)，并且具有相对于所述旋转轴线(11)偏心地设置的至少一个销轴颈(12)，以及具有在所述主轴承轴颈(10)和所述销轴颈(12)之间延伸的至少两个曲柄臂(13)，其特征在于

-所述曲柄臂(13)由横向边界表面(14)追踪，所述横向边界表面形成有两个肋(15,16)并且在侧视图中观察时具有圆形轮廓，在所述两个肋(15,16)之间具有凹陷部(17)，并且

-第一肋(15)穿入到第一曲柄臂主表面(18)中，并且第二肋(16)穿入到第二曲柄臂主表面(19)中，以及

-所述第一曲柄臂主表面(18)和所述第二曲柄臂主表面(19)被布置成彼此相对，并且在投射方向(20)上彼此平行地偏移。

2.根据权利要求1所述的曲轴(1)，其特征在于，所述主轴承轴颈(10)从所述第一曲柄臂主表面(18)伸出，并且所述销轴颈(12)从所述第二曲柄臂主表面(19)伸出。

3.根据权利要求1或2所述的曲轴(1)，其特征在于，所述两个肋(15,16)具有圆形或半圆形形状。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的曲轴(1)，其特征在于，所述第一肋(15)穿入到第一弯曲材料带(21)，所述第一弯曲材料带(21)通过环绕所述主轴承轴颈(10)而追踪所述第一曲柄臂主表面(18)。

5.根据权利要求4所述的曲轴(1)，其特征在于，所述第二肋(16)穿入到第二弯曲材料带(22)，所述第二弯曲材料带(22)通过环绕所述销轴颈(12)而追踪所述第二曲柄臂主表面(19)。

6.根据权利要求1或2中任一项所述的曲轴(1)，其特征在于，所述凹陷部(17)具有凹形形状，并且半径大约为3mm至20mm、优选为5mm至15mm、更优选为10mm。

7.根据权利要求5所述的曲轴(1)，其特征在于，所述第一曲柄臂主表面(18)包括过渡区域(23)，所述过渡区域(23)包括穿入到所述第二弯曲材料带(22)的后表面(25)中的弯曲形状(24)。

8.根据权利要求7所述的曲轴(1)，其特征在于，所述第二曲柄臂主表面(19)包括过渡区域(23)，所述过渡区域(23)包括穿入到所述第一弯曲材料带(21)中的弯曲形状(24)。

9.根据权利要求8所述的曲轴(1)，其特征在于，所述凹陷部(17)包括穿入到所述过渡区域(23)中的凹陷端部区域(26)。

10.根据权利要求1、2、5、7、8中任一项所述的曲轴(1)，其特征在于，所述曲轴被锻造。