具有径向轮廓增大的配重的隧道式机轴的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]机轴在引擎、泵、压缩机和其它机械设备中用于将往复线性运动转换为旋转运动，或用于将旋转运动转换为往复线性运动。当与内燃机在一起使用时，机轴将往复线性运动转换为旋转运动。当与泵一起使用时，机轴通常将旋转运动转换为往复线性运动。
[0002]隧道式机轴是一种通常在往复泵中使用的机轴。这些机轴包括加大的颊板或腹板，其用于支承围绕颊板或腹板的轴承。腹板形成了机轴的最大直径。主轴承通常通过多个保持元件被保持在腹板上的适当位置，以便禁止或限制轴承的任何轴向运动。隧道式机轴可被插入与大多数汽车内燃机所需的两件式分开式曲轴箱相反的、整件的、非分开式曲轴箱。
[0003]通过往复活塞或往复柱塞产生的力以及曲柄角的变化均会在泵中产生不平衡的振动力矩和不平衡的震动力。为了动态地平衡机轴从而减少这些不良惯性震动力矩和/或力，通常将配重被附接至机轴。
【发明内容】
[0004]本发明的一个实施方式涉及提供隧道式机轴组件，该隧道式机轴组件包括:轴向间隔开的腹板；在多个腹板之间延伸并使腹板互相连接的曲柄销；形成主轴承的至少一部分的主轴承组件，主轴承设置在腹板附近并有腹板承载以及；以及适于在轴向方向上保持主轴承组件并且适于提供平衡的配重。由腹板承载的轴承组件包括内圈、承载在内圈上的滚动元件以及其中设置有滚动元件的保持架。通常，各个腹板的主轴承包括外圈，其在与内圈相对的、滚动元件的径向端约束滚动元件。在要将机轴组件插入曲轴箱内时，承载于端腹板之间的中间腹板上的中间轴承组件不承载外圈。另外，当机轴已经开始被插入至曲轴箱时，在首先被插入至曲轴箱的端腹板上的轴承组件不承载外圈。用于中间腹板的外圈通常在将机轴插入至曲轴箱之前由曲轴箱承载并支承。用于中间腹板的外圈与在曲轴箱中形成的曲轴箱支承表面相接合并在该曲轴箱支承表面内进行承载。可能的是，承载在最后被插入曲轴箱的端部处的腹板上的轴承组件能够在开始将机轴插入曲轴箱时承载外圈。可能的是，滚动元件被设置在轴承的外圈内，在这种情况下，曲轴箱的径向包络会比滚动元件被设置在内圈周围的情况下的小。每个轴承的内圈的尺寸均被确定成围绕各自腹板的外轴承支承表面安装，并且每个轴承的外圈的尺寸均被确定成在由机轴可滑动地插入其中的曲轴箱的机轴支承表面所限定的包络内。
[0005]配重用于以下目的:保持由腹板承载的主轴承组件的轴向运动；以及由于具有限定增大的径向轮廓的结构而改善机轴组件的平衡。每个配重都包括质量部分和轴承保持部分。轴承保持部分可以是从质量表面轴向远离延伸的凸出部。在一个实施方式中，配重的轴承保持部分并不径向延伸超出轴承内圈的最大外直径。配重的轴承保持部分确实与内圈重叠并邻接内圈。配重的轴承保持部分并不径向地延伸超出腹板的外轴承支承表面。配重的轴承保持部分并不径向地延伸到足以接触保持架或轴承组件的任何其它零件，当机轴在运动时，在腹板和轴承组件之间有相对运动。配重的质量部分可以具有面向腹板的表面，该面向腹板的表面与腹板轴向地间隔开，从而允许配重的质量部分径向地延伸超出轴承支承表面而不接触轴承内圈、保持架或滚动元件。然而，质量部分能够与内圈、滚动元件以及保持架重叠。质量部分可径向地延伸超出内圈的最大外直径。换言之，配重的质量部分能够限定径向轮廓，该径向轮廓在直径上大于由轴承内圈限定的径向轮廓。在一个实施方式中，配重的质量部分并不径向地延伸超出机轴支承表面的径向包络。这就允许将机轴组件滑动地插入整体式曲轴箱。
[0006]本发明的其它和进一步的目的以及从属的新颖特征将在下文的说明中一起出现。当元件被描述为与另一元件重叠时，术语重叠并不一定意味着另一元件被完全重叠。
【附图说明】
[0007]附图形成了说明书的一部分。相同的参考标记被用于指示各个视图中的相同或相似的部分。
[0008]图1是合并根据本发明的一个实施方式的机轴组件的泵的局部剖视侧视立体图；
[0009]图2是根据本发明一个实施方式的机轴组件的侧视立体图，其中，机轴组件轴承的外圈被去除；
[0010]图3是图2的机轴组件的示意性侧视图，其中，轴承被去移除；
[0011]图4是图3中的机轴组件的被标记为4的部分的放大侧视图；
[0012]图5是图2的机轴组件的放大的局部剖视图，示出了与机轴组件装配的包括轴承的外圈的轴承，所述外圈不是图2中示出的机轴组件的一部分；
[0013]图6是根据本发明的一个实施方式的轴承保持装置的侧视立体图；以及
[0014]图7是根据本发明的一个实施方式的配重的侧视立体图。
【具体实施方式】
[0015]本发明的实施方式参照附图进行公开，其中，在所有附图中，相同的参考标记均指示相同的部分。为了清楚地示出本发明的特征，在附图中不一定保持元件的比例关系。
[0016]以下详细说明参照【具体实施方式】。实施方旨在足够详细地描述本发明的各方面，从而使得本领域技术人员能够实践本发明的最佳模式。还可以采样其它实施方式，并且可进行改变而不脱离本发明的范围。本发明由所附权利要求来限定。因此，说明书并不是限制意义性的，并且不应该限制权利要求所要求的等同范围。
[0017]本发明大体涉及隧道式机轴组件10，其适于与往复泵12、内燃机、压缩机或其它机械设备一起使用。图1示出了具有隧道式曲轴箱14的往复柱塞泵12，其中，本发明的机轴组件10被安装在隧道式曲轴箱14内。当以这种方式使用时，机轴组件10适于与一个或多个连杆16连接，从而将位于泵12的电力端20处的齿轮箱18的旋转运动转换为往复线性运动以驱动位于泵12的液力端24处的柱塞22。
[0018]本发明的机轴组件10具体适合于与具有成行设置的多个缸、活塞或柱塞22的引擎和泵一起使用。应理解的是，机轴组件10可以与各种往复泵结合使用，包括但不仅限于柱塞泵12、活塞泵、径向活塞泵、隔膜泵以及在其中将旋转运动转换为往复线性运动的任何其它泵。这种泵可以在多种应用中使用，包括原油或流体传输、化学品注入、油井维修、水注切割以及加压水力压裂等。还应理解的是，机轴组件10可以与内燃机一起使用，具体是用于通常以大致恒速长时间周期运行的内燃机以及在诸如发电机组、机车、船以及泵等中使用的内燃机。
[0019]如图2和图3中所示，机轴组件10包括机轴26，机轴26包括多个圆盘形式的轴向间隔开的柱形曲柄颊板或腹板28，柱形曲柄颊板或腹板28通过可为中空的、不同轴的、整体的曲柄销30连接在一起。腹板28可设置有外轴承支承表面32。该表面是柱形并且圆周的。该表面具有统一的直径，并且围绕且沿着轴线A-A设置。每个曲柄销30都在两个相邻的腹板28之间延伸并使这两个相邻的腹板28相连接。如图1中所示，每个曲柄销30均可联接至各自的连杆16。具体地，各个连杆16的第一端44都通过曲柄销的轴颈联接至各自的曲柄销30。每个连杆16的第二端46均可被直接或间接地与各自的活塞、柱塞22、隔膜泵或其它往复泵部件相联接。机轴26是隧道式机轴或者滚柱轴承型机轴，这意味着机轴26具有形成了机轴26的最大直径的支承轴承的腹板28。如下文中详细描述，被设置在腹板28的周围的、形成了主轴承35的至少一部分的主轴承组件34中的至少一个在组件初始被插入曲轴箱时形成了机轴组件10的最大直径。虽然图2和图3中示出的机轴26具有4个腹板28和3个曲柄销30，但是应理解的是，其它数量的腹板28和曲柄销30也在本发明的范围内。机轴26可以是锻造的、铸造的或者从坯料机加工制成。
[0020]如