RU2724907C1

RU2724907C1 - Composite crankshaft device

Info

Publication number: RU2724907C1
Application number: RU2019125888A
Authority: RU
Inventors: Михаил Реминович Кадыров; Роман Михайлович Кадыров
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2020-06-26

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to automotive industry, and can be used in production of crankshafts. Composite crankshaft device includes at least two coaxial root journals (1, 2), jaws (3, 4), in each of which there is hole for connection, crank pin (6) located between them eccentrically to rotation axis (5) of shaft, fixed relative to jaws against cranking, bushings (6, 7), threaded connection. Crank pin (6) has cylindrical grooves (8, 9) with radial cuts (10) and conical holes (11, 12) on each side, and bushings (15, 16) have through holes and outer conical surfaces (13, 14). Conical holes (11, 12) are aligned with conical surfaces (13, 14) to create a radial tension in the assembled shaft between them during axial tensioning of shaft parts, and threaded connection made in the form of two screws (17, 18), which are in contact with end surface of bushings (15, 16), installed in through threaded hole in cranked neck (6) from different sides, provides for coupling of shaft parts. By moving screws (17, 18) along the thread towards each other, bushings (15, 16) are moved along conical surfaces (13, 14). Radial deformation of split lobes (19) provides interference in connection of cylindrical surfaces (8, 9) of crank neck (6) with jaws (3, 4).EFFECT: reduction of overall dimensions of composite crankshaft at maintaining its rigidity, simplification and increase in productivity of process of assemblage of composite crankshaft, reliability and resource of whole mechanism due to possibility of use of rolling bearings, as well as solid movable rods.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к автомобилестроению, и может быть использовано при изготовлении коленчатых валов.The invention relates to mechanical engineering, in particular, to the automotive industry, and can be used in the manufacture of crankshafts.

Известна устройство составного коленчатого вала для двигателя внутреннего сгорания, собранное из отдельных кривошипных щек и шеек, в которой детали соединены друг с другом посадкой с натягом, фланцами, резьбовым или шлицевым соединением, иногда с установленными дополнительно шпонками [http://psk-spb.com/articles/marine-engine-crankshaft/, патент РФ №2095647, патент РФ №2456484]. Такое устройство составного коленчатого вала позволяет установить в соединении вала с шатунами подшипники качения вместо подшипников скольжения, что значительно снижает трудоемкость изготовления и ремонта вала и увеличивает его срок службы.A known device of a composite crankshaft for an internal combustion engine, assembled from separate crank cheeks and necks, in which the parts are connected to each other by interference fit, flanges, threaded or spline connection, sometimes with additional keys installed [http: // psk-spb. com / articles / marine-engine-crankshaft /, RF patent No. 2095647, RF patent No. 2456484]. Such a device of a composite crankshaft makes it possible to install rolling bearings instead of sliding bearings in the connection of the shaft with the connecting rods, which significantly reduces the complexity of the manufacture and repair of the shaft and increases its service life.

Недостатками известного устройства составного коленчатого вала являются большая трудоемкость изготовления, недостаточная жесткость вала, а также, в случае посадки с натягом, невозможность использования отдельных частей вала при ремонте.The disadvantages of the known device of the composite crankshaft are the great complexity of manufacturing, insufficient rigidity of the shaft, and also, in the case of an interference fit, the inability to use individual parts of the shaft during repair.

Наиболее близким техническим решением является устройство составного коленчатого вала, содержащее, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку с коническими проточками с каждой стороны, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки и резьбовое соединение [патент РФ №2456484, фиг. 22].The closest technical solution is the device of a composite crankshaft containing at least two coaxially located main necks, cheeks, in each of which a hole for connection is made, located between them eccentrically to the axis of rotation of the composite crankshaft, a crank neck with conical grooves on each side fixed relative to the cheeks from rotation, bushings and threaded connection [RF patent No. 2456484, FIG. 22].

Недостатком данного технического решения является невозможность точного изготовления из-за допусков сопряженных конических поверхностей втулок и щек, что приводит к увеличенным осевым габаритам из-за увеличения длины сопряжения, а также к снижению жесткости составного коленчатого вала из-за увеличения расстояния между коренными подшипниками и неполного прилегания конических поверхностей друг к другу.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of precise manufacture due to tolerances of the mating conical surfaces of the bushings and cheeks, which leads to increased axial dimensions due to the increase in the length of the coupling, as well as to a decrease in the stiffness of the composite crankshaft due to an increase in the distance between the main bearings and incomplete abutment of conical surfaces to each other.

Техническим результатом является снижение габаритов составного коленчатого вала при сохранении его жесткости, упрощение и повышение производительности процесса сборки составного коленчатого вала, надежности и ресурса всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.The technical result is to reduce the size of the composite crankshaft while maintaining its rigidity, simplifying and increasing the productivity of the assembly process of the composite crankshaft, reliability and resource of the entire mechanism due to the possibility of using rolling bearings, as well as integral movable rods.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве составного коленчатого вала, содержащем, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку со сквозным отверстием, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки, резьбовое соединение, согласно изобретению, кривошипная шейка имеет цилиндрические проточки с радиальными разрезами и конические отверстия с каждой стороны, а втулки имеют сквозные отверстия и наружную коническую поверхность, при этом конические отверстия кривошипной шейки совмещены с коническими поверхностями втулок для создания радиального натяга в собранном составном коленчатом вале между ними при осевой стяжке частей составного коленчатого вала, причем резьбовое соединение, выполненное в виде двух контактирующих с торцевой поверхностью втулок винтов, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке с разных сторон, обеспечивает стяжку частей составного коленчатого вала.The technical result is achieved due to the fact that in the device of the composite crankshaft containing at least two coaxially located root necks, cheeks, in each of which a hole for connection is made, located between them eccentrically to the axis of rotation of the composite crankshaft with a through crank the hole fixed relative to the cheeks from turning, bushings, threaded connection according to the invention, the crank neck has cylindrical grooves with radial cuts and conical holes on each side, and the bushings have through holes and the outer conical surface, while the conical holes of the crank neck are aligned with the conical the surfaces of the bushings to create a radial interference in the assembled composite crankshaft between them with axial screed of the parts of the composite crankshaft, moreover, a threaded connection made in the form of two screws in contact with the end surface of the bushings installed in a through threaded the hole in the crank neck from different sides, provides a coupler of parts of the composite crankshaft.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что не требуется увеличивать осевые габариты составного коленчатого вала, сохраняется его прочность и жесткость при минимальных как радиальных, так и осевых его габаритах, упрощается конструкция составного коленчатого вала, и повышается производительность процесса сборки, надежность и ресурс всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.The novelty of the proposed proposal lies in the fact that it is not necessary to increase the axial dimensions of the composite crankshaft, its strength and stiffness are maintained at its minimum both radial and axial dimensions, the design of the composite crankshaft is simplified, and the assembly process productivity, reliability and resource of the whole mechanism are increased due to the possibility of using rolling bearings, as well as integral movable connecting rods.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вариант устройства, имеющего конические втулки, контактирующие с коническими отверстиями на кривошипной шейке, на фиг. 2 - устройство перед сборкой, на фиг. 3 - устройство после сборки.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an embodiment of a device having tapered bushings in contact with tapered holes on a crank neck, and FIG. 2 - device before assembly, in FIG. 3 - device after assembly.

Устройство составного коленчатого вала содержит, по меньшей мере, две соосные коренные шейки 1 и 2, щеки 3 и 4, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, с расположенной между ними эксцентрично оси вращения 5 составного коленчатого вала кривошипную шейку 6 с установленным подшипником качения 7 и зафиксированную относительно щек от проворота. Кривошипная шейка 6 имеет цилиндрические поверхности 8 и 9, установленные в отверстия щек 3 и 4, с радиальными разрезами 10 и конические отверстия 11 и 12 с каждой стороны, совмещенными с коническими поверхностями 13 и 14 на втулках 15 и 16. Два винта 17 и 18, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке 6 с разных сторон, контактируют с торцевой поверхностью втулок 15 и 16.The composite crankshaft device contains at least two coaxial main necks 1 and 2, cheeks 3 and 4, in each of which a hole is made for connection, with an eccentric axis of rotation 5 of the composite crankshaft located between them, a crank pin 6 with an installed rolling bearing 7 and fixed relative to the cheeks from turning. The crank neck 6 has cylindrical surfaces 8 and 9 installed in the holes of the cheeks 3 and 4, with radial cuts 10 and conical holes 11 and 12 on each side, aligned with the conical surfaces 13 and 14 on the bushings 15 and 16. Two screws 17 and 18 installed in a through threaded hole in the crank neck 6 from different sides, in contact with the end surface of the bushings 15 and 16.

Устройство составного коленчатого вала собирается следующим образом. Перемещая по резьбе винты 17 и 18 навстречу друг другу, передвигают по коническим поверхностям 13 и 14 втулки 15 и 16. Радиальная деформация разрезных лепестков 19 обеспечивает натяг в соединении цилиндрических поверхностей 8 и 9 кривошипной шейки 6 со щеками 3 и 4. Величину натяга выбирают в зависимости от значения номинального крутящего момента, передаваемого соединения.The device of the composite crankshaft is assembled as follows. Moving the screws 17 and 18 along the thread towards each other, move the sleeves 15 and 16 along the conical surfaces 13 and 14. The radial deformation of the split petals 19 provides an interference fit in the connection of the cylindrical surfaces 8 and 9 of the crank neck 6 with the cheeks 3 and 4. The magnitude of the interference fit is selected in depending on the value of the rated torque transmitted by the connection.

Claims

A device for a composite crankshaft containing at least two coaxially located main necks, cheeks, in each of which a hole for connection is made, an eccentric axis between the axis of rotation of the composite crankshaft, a crank neck with a through hole, fixed relative to the cheeks from the crank, sleeve, threaded connection, characterized in that the crank neck has cylindrical grooves with radial cuts and conical holes on each side, and the bushings have through holes and external conical surfaces, while the conical holes of the crank neck are aligned with the conical surfaces of the bushings to create a radial tension between them in the assembled a compound crankshaft with axial screed of the parts of the composite crankshaft, and a threaded connection made in the form of two screw bushings in contact with the end surface mounted in a through threaded hole in the crank neck from different sides, provides t screed parts of the composite crankshaft.