生产可行的摆式曲轴的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明整体上涉及减小内燃发动机中扭转振动的减振器。更特别地，本发明涉及通过紧固件安装的摆减振器，该紧固件包括连接至曲轴侧面以便于生产装配的一个或多个压入销、螺栓或铆钉。
【【背景技术】】
[0002]具有相对较少数量汽缸的内燃发动机向汽车制造商提供了改善燃料经济性需要的诱人解决方案。为了补偿容积减少，车辆制造商开发了改善发动机动力的技术，比如燃料直接喷射、涡轮增压以及用于进气和排气凸轮轴的可变正时。这样，六缸和八缸发动机可以成比例缩小并且不损失可用马力。
[0003]具有较少数量汽缸的发动机的不希望的结果是没有消除的力(比如一阶和二阶力)导致较高的曲轴扭转振动和较高的发动机缸体振动。这些振动最终通过发动机支架和传动系传输至车辆结构。
[0004]工程师通过多种方法争取使这些振动达到一定程度，这其中的很多方法增加构建的成本并且降低燃料经济性。一种克服过度振动的可接受解决方案是在曲轴上提供一个或多个摆(pendulum)以降低曲轴的扭转振动以及由此造成的传动系振动。这种安装在曲轴上的摆的用作为减振器，因为将它们调整为处理并从而消除曲轴旋转产生的振动，从而平顺曲轴的扭矩输出。该方法也被一些飞机活塞发动机的设计师采用，其中摆平顺了输出扭矩并减少了刚体运动。
[0005]美国专利4，739，679说明了与发动机曲轴关联的摆式减振器的示例。根据该发明中说明的设置，摆通过螺栓连接至曲轴使得肩部螺栓(shoulder bolt)承受沿肩部的偏向负荷(load in sheer)。然而，该设置中的摆计划用于不需要平衡重平衡到如此程度的14发动机，因为14在一阶上是平衡的。因此，只要摆是对称的14就会被平衡。
[0006]对于13发动机来说并不是这种情况。在13发动机中，由于13发动机具有一阶俯仰力矩(pitching moment)，摆必须作为用于平衡的平衡重。为了得到必须的平衡且不增加较大的惯性，在美国专利4，739，679中，摆必须以类似形状设计成传统的平衡重。
[0007]然而，已经计算过至曲轴的连接在较高转速时由于偏向(sheer)会产生螺栓失效。连接摆式曲轴的雏形方法在生产上是不可行的。设想的一种方法是在摆上沿侧面通过螺栓连接。这种方法是不可行的，因为夹具负荷(clamp load)不足以防止摆径向移动。夹具负荷界面会滑动并且螺栓将会偏向失效(fail in sheer)。
[0008]从而，在较小发动机中需要一种将摆连接至曲轴的新方法以解决与现有设置相关联的问题并且减少内燃发动机产生的扭转振动量。
【
【发明内容】
】
[0009]本发明克服了已有方法相关的问题以减少具有较小排量的内燃发动机(比如三缸发动机)运转产生的扭转振动。本发明通过提供在摆支架的两侧同轴设置的用于曲轴的摆支架连接凸台(boss)的连接的一对相对的紧固件而实现该步骤。
[0010]特别地，本发明减振组件包括通常形式为曲轴的旋转元件以及连接至曲轴的摆组件。每个摆组件包括摆以及连接摆的摆支架。曲轴具有连接摆支架的摆支架连接凸台。
[0011]每个摆支架具有一对从其延伸的平行的凸耳。支架紧密连接至曲轴摆支架连接凸台使得摆支架连接凸台被限定在支架的凸耳之间。紧固件通过孔形成在凸耳中而紧固件容纳孔形成在摆支架连接凸台中。所有这些孔是同轴的。
[0012]紧固件可以包括压入销(pressed pin)、单个收缩配合(shrink-fit)销、肩部螺栓、Z-Form?紧固组件或铆钉中的一者或多者。对于紧固件，压入销和收缩配合销形成干涉配合(interference fit)，而肩部螺栓和铆钉形成紧密配合(tight fit)。不管使用的紧固件的类型，在本发明的设置中从侧面将摆支架连接至摆支架连接凸台的紧固件足以承受偏向负荷并且防止摆组件相对于曲轴移动。将摆支架连接至摆支架连接凸台的侧面使得本发明在生产上是可行的，而不像已有设置需要将摆支架连接至曲柄臂的顶部。于是，本发明克服了已有设置相关的问题，已经知道在已有设置中夹具负荷界面会滑动并且连接螺栓会偏向失效。
[0013]结合附图阅读下面对优选实施例的具体描述，上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。
【【附图说明】】
[0014]为了更完全理解本发明，现在应参考在附图中更详细说明以及在下文通过本发明示例的方式描述的实施例，其中附图包括:
[0015]图1是根据本发明的曲轴的立体图，该曲轴具有通过一个或多个销、螺栓或铆钉连接至曲轴的侧面的摆组件；
[0016]图2是根据本发明的一个实施例的通过销连接至曲轴的摆组件的端视图；
[0017]图3是根据本发明的另一个实施例的通过单个收缩配合销连接至曲轴的摆组件的端视图；
[0018]图4是根据本发明的又一个实施例的通过肩部螺栓连接至曲轴的摆组件的端视图；
[0019]图5是根据本发明的再一实施例的通过Z-Form?紧固件连接至曲轴的摆组件的端视图；
[0020]图6是根据本发明的其它实施例的通过铆钉紧固件连接至曲轴的摆组件的端视图。
【【具体实施方式】】
[0021]在下面的附图中，相同的参考标号用于指相同部件。在下面的描述中，针对区别构建的实施例描述了多个运转参数和部件。包括的这些特定参数和部件作为示例并不意味着限制。
[0022]参考图1，说明了内燃发动机的曲轴组件的立体图。参考图2至6，说明了本发明的替代实施例的端视图，其中摆支架组件在图2中通过销、在图3中通过单个压入销、在图4中通过肩部螺栓、在图5中通过Z-Form?紧固件而在图6中通过铆钉连接至曲轴。应理解仅出于建议目的说明附图中显示的说明性曲轴组件的整体配置，因为不偏离本发明的精神或范围可以从所说明的对整体配置作出改变。
[0023]如图1说明的，曲轴组件10包括曲轴12。曲轴12具有旋转轴线14。通过提供主轴颈16、16’、16”和16’”可以使曲轴12绕旋转轴线14旋转。轴颈16、16’、16”和16’”一体成型为曲轴10的一部分并且通过曲轴轴承(未显示)约束在发动机缸体(未显示)内。
[0024]如本技术领域众所周知的，连杆(未显示)通过连杆轴承连接至连杆轴颈18、18’和18”。同样如本技术领域众所周知的，连杆轴颈18、18’和18” 一体成型在曲轴12上。
[0025]曲轴12包括第一端20和第二端22。传统上提供的从一端(该示例中为第一端20)延伸的是杆24。杆24用作任何数量发动机部件(比如减振器、风扇皮带轮和用于凸轮轴的驱动机构)的安装件。没有显示这些部件，但是这些部件以及它们的连接方法对于本技术领域的技术人员是已知的。
[0026]传统上连接至曲轴12的另一端(该示例中为第二端22)的是飞轮(未显示)。飞轮(其辅助减小曲轴12的扭转波动)与车辆的驱动轴或驱动桥可操作地接合。
[0027]平衡重成形为曲轴12的整体部件。说明了平衡重26同时通过与平衡重26间隔开的关系提供一样的平衡重(未显示)。应理解常规的现代内燃发动机包括一个或多个这样的平衡重以对曲轴12、连杆以及它们的关联活塞提供平衡。
[0028]连杆轴颈18的每侧提供有间隔开的一对曲柄臂28和28’。从曲柄臂28延伸的是摆支架连接凸台30而从曲柄臂28’延伸的是摆支架连接凸台30’。
[0029]连杆轴颈18”的每侧提供有间隔开的一对曲柄臂32和32’。从曲柄臂32延伸的是摆支架连接凸台34而从曲柄臂32 ’延伸的是摆支架连接凸台34 ’。应理解可以提供比图1显示的更多的多至曲轴臂的数量的摆。
[0030]本发明提供一种用于连接至曲轴12的摆组件。特别地，摆组件40连接至摆支架连接凸台30、摆组件40’连接至摆支架连接凸台30’、摆组件40”连接至摆支架连接凸台34而摆组件40”’连接至摆支架连接凸台34’。
[0031]摆组件40、40’、40”和40”’中的每者包括摆和摆支架。摆支架连接至曲柄的摆支架连接凸台。特别地，摆组件40包括连接至摆支架44的摆42、摆组件40’包括连接至摆支架44’的摆42’、摆组件40”包括连接至摆支架44”的摆42”而摆组件40”’包括连接至摆支架44”，的摆42”’。
[0032]摆支架44连接至摆支架连接凸台30。摆支架44’连接至摆支架连接凸台30’。摆支架44”连接至摆支架连接凸台34。而摆支架44”’连接至摆支架连接凸台34’。
[0033]根据本发明，摆支架通过设置为穿过摆支架并进入摆支架连接凸台的纵长(elongated)机械紧固件连接至它们各自的摆支架连接凸台。本发明提供了可以单独或组合使用的两种机械紧固方法。
[0034]图2说明了根据本发明的机械连接的一种实施例，其中显示了通过压入销(pressed-1n pin)46和46’连接至曲轴12的摆组件40”，的端视图。压入销46和46’穿过从摆支架44”’延伸的平行凸耳48和48’中形