專利名稱：具有內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)特別是內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明源自美國(guó)專利US-PS2271766之權(quán)利要求前序部分所述的裝置。
該文獻(xiàn)介紹了一種具有內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，曲軸連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)兩端連接徑向?qū)χ脷飧字钊倪B桿。此連桿由主、副連桿兩部分構(gòu)成，主連桿安裝在內(nèi)擺線機(jī)構(gòu)的曲拐上，與一個(gè)活塞相連；較短的副連桿鉸接在主連桿的軸承蓋上，與另一個(gè)活塞相連。兩個(gè)活塞與相應(yīng)的連桿之間為鉸連接，使連桿可彎曲，從而有利于降低由曲軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之運(yùn)動(dòng)部件的容許偏差而造成的應(yīng)力。
這種已知的結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)在于，由于連桿的長(zhǎng)度不同，而造成活塞磨損不同。
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有有益的運(yùn)動(dòng)學(xué)彎曲性能的連桿。
按權(quán)利要求1該目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，連桿由繞軸承通孔(用于安裝曲拐)軸線做擺動(dòng)的連桿桿身組成，其中，連桿桿身的擺動(dòng)與桿身相固接的活塞的允許的傾側(cè)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有關(guān)地受到彈性地限制。
以按本發(fā)明連桿的中部彎曲和根據(jù)活塞的幾何尺寸確定的彎曲量可以有益的方式顯著降低活塞的磨損量，且產(chǎn)生均勻的磨損。另外，按本發(fā)明，當(dāng)內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的行程通過中點(diǎn)，而且活塞分別處于上止點(diǎn)和下止點(diǎn)時(shí)，通過中部可彎曲的連桿之桿身的擺動(dòng)(該擺動(dòng)最好與逐漸增強(qiáng)的彈性有關(guān)地受到限制)，此連桿為曲軸連桿機(jī)構(gòu)提供了可靠的運(yùn)動(dòng)學(xué)支持。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在，可將本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)形式的可彎曲連桿用于瓦特式直線導(dǎo)向的曲軸連桿結(jié)構(gòu)上。眾所周知，與連桿的軸承通孔軸線同軸的瓦特鉸的中心，不順著一條理想直線導(dǎo)向線的縱向而沿略微繞行的導(dǎo)向線運(yùn)動(dòng)，借助于連桿的可彎曲的優(yōu)點(diǎn)，可減少實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與理想導(dǎo)向線之間的偏差。
在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括一根由三部分組成的連桿，連桿帶有兩個(gè)分別與一個(gè)活塞相連的桿身；兩個(gè)桿身的彼此相對(duì)的末端裝入環(huán)形的連桿大頭中，并且可以角旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿大頭上具有的用于安裝曲拐軸承通孔。采用這種桿身可固定于大頭之上的有益的方式，可簡(jiǎn)便地將帶有桿身的活塞從氣缸頂部裝入各自的氣缸中。由于整體式連桿的一對(duì)活塞在兩個(gè)相對(duì)的氣缸之間不存在縱向移位，所以，可以在殼體上沿連桿方向加工出凸出的整體的曲軸軸承襯套，從而提高了殼體的剛度。
按本發(fā)明，考慮到活塞的直徑，為達(dá)到較高的抗彎剛度，連桿桿身的支桿應(yīng)盡可能分離開，其中，支桿一面與較短的活塞，另一面與帶有用于彎曲變形的導(dǎo)向面的弧形接頭連成一體。這種結(jié)構(gòu)明顯簡(jiǎn)化了用輕金屬鑄件制成的連桿桿身的加工過程。
由于最終安裝在環(huán)形大頭的軸承通孔中的曲拐是鋼制零件，所以，為了在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)獲得最好的軸承間隙，連桿大頭也同樣應(yīng)該用鋼材制成。
最后，按本發(fā)明克服彈性阻力控制獲得的連桿的彎曲特別可實(shí)現(xiàn)一個(gè)橫向于連桿運(yùn)動(dòng)方向彈性，它允許在曲柄連桿機(jī)構(gòu)甚至在曲柄連桿機(jī)構(gòu)和殼體之間有一個(gè)較大的公差和扭曲。由此可有利地降低加工成本和摩擦功。
首先應(yīng)這樣選擇隨連桿彎曲程度而逐漸增加的彈性剛度，其中初始時(shí)較低的彈性抗力有利于在活塞半行程范圍內(nèi)利用連桿的擺動(dòng)產(chǎn)生較小的活塞側(cè)向力；當(dāng)連桿處于活塞上/下止點(diǎn)時(shí)，增加的彈性抗力，有利于內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的直線導(dǎo)向裝置產(chǎn)生明顯的由導(dǎo)向側(cè)變成被導(dǎo)向側(cè)的效果。此外，可選擇或調(diào)整遞增的抗力，以便于當(dāng)抗力達(dá)到預(yù)先選定的最大值時(shí)，擋環(huán)發(fā)揮作用。此彈性角運(yùn)動(dòng)止擋的一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法是利用套在螺栓上的用彈性材料制成的襯套。
以下借助于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳述

圖1.按本發(fā)明設(shè)計(jì)的連桿的前、后視2.圖1中所示連桿的分解視3.連桿的分解視圖，其中連桿大頭部分處于裝配狀態(tài)圖4.漸變的彈性剛度與彎曲量的關(guān)系曲線連桿1適用于具有內(nèi)擺線式曲軸連桿結(jié)構(gòu)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)(圖中未畫出)的徑向?qū)χ脷飧?，其兩端分別裝有活塞2，2′。在連桿1中，軸承通孔4的軸線與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線平行，以與內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的曲拐(圖中未畫出)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。為了降低特別是由曲軸連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件的容許偏差所造成的應(yīng)力，連桿1在橫向于按箭頭“A”的行程方向可彎曲變形。
按本發(fā)明，連桿1由繞與曲軸的軸線3平行的軸承通孔4的軸線4′做擺動(dòng)的連桿桿身5，5′組成，其中，實(shí)現(xiàn)連桿1中間的彎曲的連桿桿身5，5′的擺動(dòng)到與和桿身5，5′相連接的活塞2，2′的傾側(cè)運(yùn)動(dòng)有關(guān)地通過彈性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，按本發(fā)明連桿1由三部分組成。除連桿桿身5，5′之外，還包括一個(gè)單獨(dú)的，帶有軸承通孔4的連桿大頭6。該連桿大頭6由一個(gè)凸緣-軸承環(huán)7(Bund-lagerring)和一個(gè)由軸承環(huán)7′的自由圓周外表面定心的環(huán)形法蘭8組成，其中，連桿桿身5，5′通過弧形接頭9，9′內(nèi)側(cè)的壓力導(dǎo)向面10，10′與軸承環(huán)7′的外表面連接。另外，位于凸緣-軸承環(huán)7的凸緣7″和環(huán)形法蘭8上，且與軸承通孔4的軸線4′同心的環(huán)形擋環(huán)11與連桿桿身5，5′之弧形接頭9，9′的拉力側(cè)導(dǎo)向面12相互作用。
此外，環(huán)形法蘭8和凸緣7″，在保持連桿桿身5，5′繞軸承通孔4的軸線可產(chǎn)生角運(yùn)動(dòng)的情況下以如下的方式相互連接，使連桿桿身5，5′，亦即其弧形接頭9，9′，利用穿過通孔13的螺栓14支設(shè)置在環(huán)形法蘭8和凸緣7″上。其中，給通孔13中的螺栓14配設(shè)一個(gè)用彈性材料制成的用作彈性角擋銷的襯套15。
通過襯套變形而產(chǎn)生如圖4所示的漸變剛度，彈性襯套15(用螺栓14穿過)作為擋銷，限制了連桿桿身5，5′的擺動(dòng)。
此外，特別是圖2中說明了，每個(gè)具有導(dǎo)向面10，12或10′，12的弧形接頭9，9′與兩個(gè)支桿17，17′相連接，支桿在靠近各自連接的活塞2，2′的外輪廓處與其下表面16，16′處連成一體，其中，每個(gè)弧形接頭9，9′的弦長(zhǎng)“h”略小于各自活塞的直徑，以確保在裝配時(shí)，能準(zhǔn)確地將活塞2，2′和各自相應(yīng)連桿桿身5，5′，從氣缸蓋裝入氣缸中。
圖3示意連桿大頭6，凸緣-軸承環(huán)7和環(huán)形法蘭8組成整體式，或通過牢固的連接而成的單件式裝配件18，其中，同心的擋環(huán)11基本上延伸過了整個(gè)弧形接頭9，9′上的拉力導(dǎo)向面12。在徑向擋環(huán)11之間，凸緣7″與環(huán)形法蘭8的圓周段間隔相應(yīng)于弧形接頭9，9′的軸向厚度的距離。這種構(gòu)造可將帶有活塞2，2′的連桿桿身5，5′沿徑向?qū)氕h(huán)形裝配件18中，直至其對(duì)中的壓力側(cè)導(dǎo)向面固定在凸緣7″和環(huán)形法蘭8之間的軸承環(huán)7′外表面。在曲拐(圖中未畫出，安裝在軸承通孔4中)上的裝配件18轉(zhuǎn)動(dòng)大約90度，使環(huán)形法蘭8和凸緣7″上的擋環(huán)11覆蓋連桿桿身5，5′上的拉力側(cè)導(dǎo)向面12。與通孔13中的彈性襯套15相連作為轉(zhuǎn)角擋銷的螺栓14，進(jìn)一步確保了大頭6或裝配件18與連桿桿身5，5′之間的定位。
按本發(fā)明連桿1的組合結(jié)構(gòu)允許連桿大頭6用鋼材制成，而活塞2，2′和連桿桿身5，5′用輕質(zhì)材料制成，這樣，即可保證在軸承通孔4中的微小軸承間隙，又可減輕重量。
連桿大頭6亦或裝配部件18制成板材沖壓件也是有利的，其中，導(dǎo)向面用磨削加工。
按本發(fā)明，由于克服遞增的彈性阻力而產(chǎn)生中部彎曲且兩端裝有活塞的連桿(彈性-活塞)因其在活塞行程方向的偏差平衡，所以可裝入德國(guó)專利19509155中建議的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)通過兩個(gè)連桿直線驅(qū)動(dòng)對(duì)置氣缸中的兩個(gè)活塞對(duì)。對(duì)于這種活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，在兩個(gè)連桿之間裝有唯一的(鑒于空間的緣故)直線導(dǎo)向裝置，首選瓦特式支桿。這種支桿在其兩個(gè)活塞之間的運(yùn)動(dòng)是一條略微繞行的導(dǎo)向線，而不是一條理想的相應(yīng)于兩活塞上/止點(diǎn)的極限偏差間的直線導(dǎo)向線，所以，借助于連桿的可彎曲的優(yōu)點(diǎn)，可減少實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與理想導(dǎo)向線之間的偏差。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，也可設(shè)置帶有兩個(gè)活塞2，2′的整體式連桿，它可以設(shè)有彈性的桿段以產(chǎn)生中部彎曲。
權(quán)利要求
1.具有內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)特別是內(nèi)燃機(jī)，-所述曲軸連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)兩端連接徑向?qū)χ脷飧字钊?2，2′)的連桿(1)，-在連桿(1)上具有與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線(3)平行的軸承通孔(4)以與內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的曲拐轉(zhuǎn)動(dòng)連接-為了降低由曲軸連桿機(jī)構(gòu)和殼體的容許偏差所造成的應(yīng)力，連桿在垂直于行程的方向上可彎曲，其特征在于-連桿(1)由繞軸承通孔(4)的軸線(4′)做擺動(dòng)的連桿桿身(5，5′)組成，其中，-與和桿身(5，5′)相連接的活塞(2，2′)允許的傾側(cè)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的連桿桿身(5，5′)的擺動(dòng)，通過彈性結(jié)構(gòu)即彈性連桿和彈性襯套(15)實(shí)現(xiàn)。
2.按權(quán)利要求1所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-連桿(1)包括一個(gè)單獨(dú)的帶有軸承通孔(4)的連桿大頭(6)，并且-通過與軸承通孔(4)的軸線(4′)同心的拉/壓導(dǎo)向面(10，12；10′，12)，連桿桿身(5，5′)和在大頭(6)上相應(yīng)的裝置可作角運(yùn)動(dòng)地相連，其中，-通過彈性擋銷即襯套(15)，使每個(gè)連桿桿身(5，5′)與大頭(6)之間的角運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生彈性約束作用。
3.按權(quán)利要求1和2所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-連桿大頭(6)由一個(gè)滑動(dòng)推力軸承環(huán)(7)和一個(gè)在軸承環(huán)(7′)的自由圓周外表面中定心的環(huán)形法蘭(8)組成，其中，-連桿桿身(5，5′)，通過弧形接頭(9，9′)的壓力側(cè)導(dǎo)向面(10，10′)與凸緣-軸承環(huán)(7)的軸承環(huán)(7′)的外表面連接，而且，-位于凸緣-軸承環(huán)(7)的凸緣(7″)和環(huán)形法蘭(8)上，而且與軸承通孔(4)的軸線(4′)同心的環(huán)形擋環(huán)(11)與連桿桿身(5，5′)的拉力側(cè)導(dǎo)向面(12)相互作用。
4.按權(quán)利要求1至3所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-在保持連桿桿身(5，5′)可產(chǎn)生角運(yùn)動(dòng)的情況下，環(huán)形法蘭(8)和凸緣(7″)相互連接在一起，-借助于通孔(13)中的擋銷即螺栓(14)，連桿桿身(5，5)被支承在環(huán)形法蘭(8)和凸緣(7″)中，-在通孔(13)中配設(shè)有彈性材料制成的襯套(15)，起作彈性角止擋的作用。
5.按權(quán)利要求1至4所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于擋銷是螺栓(14)的一部分。
6.按權(quán)利要求1至5所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-連桿桿身(5，5′)在各自的弧形接頭(9，9′)上具有導(dǎo)向面(10，12；10′，12)，-弧形接頭(9，9′)與接近活塞(2，2′)外輪廓的，而且在活塞的底側(cè)(16，16′)連成一體的兩個(gè)相連的支桿(17，17′)相連接，-每個(gè)弧形接頭(9，9′)的弦長(zhǎng)“h”略小于各自活塞(2，2′)的直徑。
7.按權(quán)利要求1至6所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-凸緣-軸承環(huán)(7)和環(huán)形法蘭(8)組成整體式，或?yàn)橥ㄟ^牢固連接而成的單件式裝配件(18)，其中，-同心的擋環(huán)(11)基本上延伸過了整個(gè)弧形接頭(9，9′)上的拉力導(dǎo)向面(12)，-在徑向擋環(huán)(11)之間在圓周方向的凸緣(7″)與環(huán)形法蘭(8)間隔一相應(yīng)于弧形接頭(9，9′)的軸向厚度的距離。
8.按權(quán)利要求1至7所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-連桿大頭(6)或裝配件(18)是由鋼材制成，-裝有附屬連桿桿身(5，5′)的活塞(2，2′)用輕金屬制成。
9.按權(quán)利要求1至8所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于裝配件(18)可加工成板材沖壓件。
10.按權(quán)利要求1至9所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于中部可彎曲的連桿(1)的桿身(5，5′)的角運(yùn)動(dòng)，受逐漸增加的彈性剛度即襯套(15)的約束，必要時(shí)襯套起擋銷的作用。
11.按權(quán)利要求1至10所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-使用兩個(gè)中部可彎曲的連桿(1)，將其應(yīng)用在內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)的徑向?qū)χ脷飧字械囊粚?duì)活塞上，其中，-曲軸連桿機(jī)構(gòu)帶有一個(gè)處于連桿(1)之間的可調(diào)節(jié)的直線導(dǎo)向裝置。
12.按權(quán)利要求1至11所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于直線導(dǎo)向裝置是一個(gè)瓦特式導(dǎo)桿。
13.按權(quán)利要求1所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于雙活塞的整體式連桿具有有彈性的桿身。
全文摘要
一種用于具有內(nèi)擺線式曲軸連桿機(jī)構(gòu)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)特別是內(nèi)燃機(jī)的連桿,為補(bǔ)償偏差,連桿可彎曲,為使連桿(1)具有有益的運(yùn)動(dòng)學(xué)彎曲性能,該目的是這樣實(shí)現(xiàn)的,連桿由繞軸承通孔軸線做擺動(dòng)的連桿桿身組成,其中,與和桿身相固接的活塞的側(cè)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的連桿桿身的擺動(dòng)受到彈性地限制。
文檔編號(hào)F16C7/02GK1174589SQ96191924
公開日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1996年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月14日
發(fā)明者格特·菲舍爾 申請(qǐng)人:寶馬公司