拉杆與軸頸的連接的製作方法

2024-02-15 12:15:15

專利名稱：拉杆與軸頸的連接的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種拉杆與旋轉部件軸頸的連接。
背景技術：
圖I是相對活塞、相對氣缸(OPOC)發動機10的軸測圖。進氣活塞12和排氣活塞14分別在第一和第二氣缸內做往復運動(氣缸未示出以便能看見活塞)。排氣活塞14通過推桿16裝於曲軸20的軸頸(未示出)上。進氣活塞12通過推桿18裝於曲軸20的兩個軸頸(未示出)上，每個進氣活塞12上有兩條拉杆18。第一和第二氣缸(活塞在其中做往復運動)相互平行並在Y方向互補，因為與左前方所不氣缸相關的拉杆18相對氣缸與右後方所示氣缸相關的拉杆18在負Y方向發生位移。兩條推桿16所處位置彼此相對。所有4條拉杆18的設計相同，兩條推桿16也相同，這樣可以節約成本。但這種互補設計的缺點是，如果兩個氣缸處於同一直線，發動機的寬度會比其他設計大。兩個氣缸的互補構造會產生扭矩。可以克服互補氣缸缺點的另一種設計是採用叉形杆，如由F. Royce發明的美國專利1322824中所述。在圖I的發動機中採用叉形杆/刀片杆構造可以減少軸頸(或曲柄銷)的長度。並且活塞都在同一直線上。可以減小發動機的寬度和不平衡力。但這種構造的缺點是，通過叉形杆把氣缸中活塞裝於曲軸上和通過刀片杆把與其相對的氣缸中對應的活塞裝於曲軸上，從而增加了發動機零件的數目。希望有一種把杆子裝於曲軸上的系統，可以在兩個氣缸中使用相同的零件(這種可能的構造如圖I所示)，同時保持各個氣缸處於同一直線，如美國專利1322824所示。

發明內容
本文公布了一種連杆總成，既能夠減少零件的數目，又能夠保持各個氣缸在同一直線上。這種總成包括圓柱形軸頸、裝於軸頸上的第一和第二軸瓦片、裝於第一軸瓦片上的第一軸承蓋和裝於第二軸瓦片上的第二軸承蓋。第一軸承蓋的凹面圓柱形段配裝到第一軸瓦片的凸面上。第一軸承蓋的第一和第二指杆從圓柱形段的第一末端向外伸出，兩者之間具有預定的間距。第一軸承蓋的第三指杆從圓柱形段的第二末端向外伸出第二軸承蓋的凹面圓柱形段配裝到第二軸瓦片的凸面上。第二軸承蓋的第一和第二指杆從圓柱形段的第一末端向外伸出，兩者之間具有預定的間距。第二軸承蓋的第三指杆從圓柱形段的第二末端向外伸出第一軸承蓋的第三指杆與第二軸承蓋的第一和第二指杆嚙合，第二軸承蓋的第三指杆與第一軸承蓋的第一和第二指杆嚙合。在第一和第二軸承蓋的所有三個指杆上均開有一個預定直徑的校準孔，校準孔靠近指杆的尖端。校準孔與軸頸的中心軸線大致平行。總成還包括第一連杆，其外邊緣大致呈長等邊三角形狀。第一連杆包括與做往復運動元件配裝的第一個角；具有突舌的第二個角，突舌上開有一個預定直徑的校準孔；以及具有雙突舌的第三個角，每個突舌上均開有一個預定直徑的校準孔。雙突舌之間具有預定的間距，第一連杆裝在第二軸瓦片上，其上的單突舌與第一軸承蓋的第一和第二指杆嚙合，第一軸承蓋的第三指杆與第一連杆的雙突舌嚙合。第一銷釘同時插入單突舌的校準孔及第一軸承蓋的第一和第二指杆的校準孔內。第二銷釘同時插入雙突舌的兩個校準孔及第一軸承蓋的第三指杆的校準孔。總成還包括第二連杆，其外邊緣大致呈長等邊三角形狀。第二連杆包括與做往復運動元件配裝的第一個角；具有突舌的第二個角，突舌上開有一個預定直徑的校準孔；以及具有雙突舌的第三個角，每個突舌上均開有一個預定直徑的校準孔。雙突舌之間具有預定的間距。第二連杆裝在第一軸瓦片上，其上的單突舌與第二軸承蓋的第一和第二指杆嚙合，第二軸承蓋的第三指杆與第二連杆的雙突舌嚙合。第三銷釘同時插入第二連杆單突舌的校準孔及第二軸承蓋的第一和第二指杆的校準孔內。第四銷釘同時插入第二連杆雙突舌的校準孔及第二軸承蓋的第三指杆的校準孔內。第一和第二銷釘分別在靠近其末端處有一個徑向槽，並在槽內裝有卡環。另外，卡環也可以插入開在第二指杆上的環形槽內；卡環也可以插入開在第三指杆上的環形槽內；卡環也可以插入開在雙突舌第一舌上的環形槽內；以及卡環也可以插入開在雙突舌第二舌上的環形槽內。再有，沉孔與第二指杆的校準孔可在同一直線上。卡環插入在第二指杆上所開的環形槽內。沉孔與雙突舌的其中一個校準孔在同一直線上。卡環插入在雙突舌的其中一個舌上所開的環形槽內。第一和第二銷釘體具有預定的直徑，第一和第二銷釘頭具有沉頭形狀。在一些實施例中，第一和第二校準通孔開在第一軸瓦片上並靠近第一軸瓦片的末端，第二小螺紋孔開在第二軸瓦片上並靠近第二軸瓦片的末端。第一螺釘穿過第一軸瓦片的第一校準通孔，然後擰入第二軸瓦片的第一校準孔內。第二螺釘穿過第一軸瓦片的第二校準通孔，然後擰入第二軸瓦片的第二校準孔內。在一些實施例中，第一和第二軸瓦片的指杆分別從第一和第二軸瓦片的至少一個末端向外伸出。指杆上所開的校準孔，其軸線大致與軸頸的中心軸線平行。把第一和第二軸瓦片的指杆纏起來，然後用合銷穿過纏住的指杆中的校準孔，形成一個套筒結合。在一些實施例中，第一軸承蓋具有圓柱形凹面，以及從圓柱形凹面徑向伸出的銷釘。第一軸瓦片的圓柱形凸面上開有穴口，銷釘與該穴口相嚙合。穴口在第一軸瓦片的兩端之間大致均勻分布，穴口可能是槽口，其方向與第一軸瓦片圓周角小於30度。第二軸承蓋具有圓柱形凹面，以及從圓柱形凹面徑向伸出的銷釘。第二軸瓦片在與其相關的圓柱形凸面上開有槽口。與第二軸瓦片相關的槽口長度小於第二軸瓦片的周長，與第二軸瓦片上相關的銷釘與第二軸瓦片相關的槽口相嚙合。與槽口相嚙合的銷釘大致能夠防止第一軸瓦片與第一軸承蓋之間的相對圓周運動。第一軸瓦片上的第一和第二油孔位置分別與第一軸瓦片的第一和第二末端呈60度的角度；在第一軸瓦片內表面上的第一環形油槽開在第一軸瓦片的第一末端與第一油孔之間；以及在第一軸瓦片內表面上的第二環形油槽開在第一軸瓦片的第二末端與第二油孔 之間。在第一軸瓦片的外表面的第一與第二油孔之間開有第三油槽。另外，也可以在第一軸承蓋的凹面段開第三油槽，該段從第一軸瓦片的第一油孔至第二油孔，途經所有第一軸承蓋與第一軸瓦片的相對位置。
第一軸承蓋的油孔穿過圓柱形段，油孔的大直徑端位於靠近凹面的末端。銷釘是中空型,把中空銷釘插入油孔內。在另一個實施例中，在第一、第二及第三指杆上開有螺紋孔，螺紋孔之間大致相互平行。第一連杆上有杆段、軸頸連接段及活塞連接段，還有軸頸連接段，其上的兩個並聯法蘭與杆段的軸線大致垂直。第一法蘭有兩個通孔，第二法蘭有一個通孔。軸頸連接段還包 括面對杆段的表面，該杆段是凹面圓柱形段。第一螺栓穿過兩個通孔之一併擰入第一軸承蓋的第一指杆上所開的螺紋孔內。第二螺栓穿過兩個通孔的另一個並擰入第一軸承蓋的第二指杆上所開的螺紋孔內。第三螺栓穿過單通孔並擰入第一軸承蓋的第三指杆上所開的螺紋孔內。同樣把第二連杆固定到第二軸承蓋上。第一軸承蓋的兩個平行軸承面朝內相互面對，兩個平行軸承面從第一軸承蓋圓柱形段的兩個末端伸出。第一連杆的兩個平行軸承面朝外，第一軸承蓋的軸承面支撐第一連杆的軸承面。第二軸承蓋的兩個平行軸承面朝內相互面對，兩個平行軸承面從第二軸承蓋圓柱形段的兩個末端伸出；以及第二連杆的兩個平行軸承面朝外，第二軸承蓋的軸承面支撐第二連杆的軸承面。在一些實施例中，軸頸是內燃發動機曲軸的一段，軸頸主要以單方向旋轉。在另一些實施例中，軸頸並不一直旋轉，而是來回擺動。軸承蓋的第三指杆沿平行於軸頸的中心軸線所測得的寬度大致等於軸承蓋的第一與第二指杆之間預定的間距。在一些實施例中，第一、第二及第三指杆大致平行。本發明還公布了一種軸頸-連杆的總成，包括第一連杆，其上的第一角與往復運動元件配裝、具有預定寬度單突舌的第二角、以及具有雙突舌的第三角。第一軸承蓋的凹面圓柱形段與第一軸瓦片的凸面配合，第一軸承蓋的第一和第二指杆從圓柱形段的第一末端向外伸出，第一軸承蓋的第三指杆從圓柱形段的第二末端向外伸出，第一軸承蓋的第三指杆在第一連杆第三角上的雙突舌間滑動，以及第一連杆第二角上的單突舌在第一軸承蓋的第一和第二指杆之間滑動。第二連杆具有與往復運動元件配裝的第一角、具有單突舌的第二角、以及具有雙突舌的第三角。總成還包括其上的凹面圓柱形段配裝到第一軸瓦片凸面上的第二軸承蓋。第二軸承蓋的第一和第二指杆從圓柱形段的第一末端向外伸出，第三指杆從圓柱形段的第二末端向外伸出。第二軸承蓋的第三指杆在第二連杆第三角的雙突舌間滑動。第二連杆第二角的單突舌在第二軸承蓋的第一和第二指杆之間滑動。總成還可能包括軸頸及第一和第二滾子軸承，每個滾子軸承包括套在軸承座圈中的多滾針軸承。第一和第二滾子軸承裝於軸頸上，其中第一和第二軸承蓋圓柱形段的內凹面套在滾針軸承上。總成還包括另一種軸頸。第一和第二軸承蓋圓柱形段的內凹面與軸頸的外凸面配合。本發明還公布了一種組裝兩條連杆到一個軸頸上的方法，包括把第一軸瓦和第二軸瓦裝到軸頸上；把第一軸承蓋裝於兩個軸瓦片之一上，其中第一軸承蓋的第一和第二指杆從第一軸承蓋的頂部伸出，第三指杆從第一軸承蓋的底部伸出；以及第二軸承蓋與第一軸承蓋相嚙合。第二軸承蓋的第一和第二指杆從第二軸承蓋的底部伸出，第三指杆從第二軸承蓋的頂部伸出。嚙合時要求第一軸承蓋的第三指杆裝入第二軸承蓋的第一與第二指杆之間的空隙，第一軸承蓋的第三指杆裝入第二軸承蓋的第一和第二指杆之間的空隙。該方法可能還包括把第一連杆裝到第二軸承蓋的外表面上、第一螺栓穿過第一連杆上的第一通孔、第一螺栓擰入第一軸承蓋第一指杆上的第一螺紋孔內、第二螺栓穿過第一連杆上的第二通孔、第二螺栓擰入第一軸承蓋第二指杆上的第二螺紋孔內、第三螺栓穿過第一連杆上的第三通孔、第三螺栓擰入第一軸承蓋第三指杆上的第三螺紋孔內、第四螺栓穿過第二連杆上的第一通孔、第四螺栓擰入第二軸承蓋第一指杆上的第一螺紋孔內、第五螺栓穿過第二連杆上的第二通孔、第五螺栓擰入第二軸承蓋第二指杆上的第二螺紋孔內、第六螺栓穿過第二連杆上的第三通孔、以及第六螺栓擰入第二軸承蓋第三指杆上的第三螺紋孔內。在一些實施例中，第一軸承蓋具有向外伸出的銷釘，在第一軸瓦片的外表面開有穴口。該方法可能包括銷釘與穴口嚙合，限制第一軸承蓋相對第一軸瓦片的運動。
在另一些實施例中，該方法包括把第一連杆裝到第二軸承蓋的外表面上。第一連杆的第一末端與往復運動元件配裝；第一連杆第二末端的第一角上有一個開有校準孔的單突舌；第一連杆第二末端的第二角上有兩個均開有校準孔的突舌，單突舌與第二軸承蓋的第二和第三指杆相嚙合，第二軸承蓋的第一指杆與兩個突舌相嚙合。該方法可能還包括把第一銷釘穿過單突舌上的校準孔及第二軸承蓋的第二和第三指杆上的校準孔、把第二銷釘穿過雙突舌上的校準孔及第二軸承蓋的第一指杆上的校準孔、在第一銷釘附近裝上第一卡環、以及在第二銷釘附近裝上第二卡環。同樣可以把第二連杆組裝到軸頸上。本發明還公布了一種軸頸和連杆的總成，包括圓柱形軸頸、配裝到軸頸上的第一和第二軸瓦片、裝到第一軸瓦片上的第一軸承蓋、第一軸承蓋的凹面與第一軸瓦片的凸面配合、以及第二軸承蓋裝到第二軸瓦片上。第二軸承蓋的凹面與第二軸瓦片的凸面配合。第一軸承蓋的第一和第二指杆從第一軸承蓋圓柱形段的第一末端向外伸出，第三指杆從第一軸承蓋圓柱形段的第二末端向外伸出。第二軸承蓋的第一和第二指杆從第二軸承蓋圓柱形段的第一末端向外伸出，第三指杆從第二軸承蓋圓柱形段的第二末端向外伸出。第一軸承蓋的第三指杆與第二軸承蓋的第一和第二指杆嚙合，第二軸承蓋的第三指杆與第一軸承蓋的第一和第二指杆嚙合。第一和第二軸承蓋的第一、第二、及第三指杆均在其上開有校準孔。總成可能還包括第一連杆，其上有用於校準第一軸承蓋第一、第二、及第三指杆上三個孔的三個校準孔；第二連杆，其上有用於校準第二軸承蓋第一、第二、及第三指杆上三個孔的三個校準孔。第一和第二連杆上三個校準孔的軸線、第一和第二軸承蓋的第一、第二、及第三指杆上孔的軸線與軸頸的中心軸線大致平行。校準孔用於校準相關的孔。銷釘插入經過校準的校準孔及相關孔內。另外，第一和第二連杆上三個校準孔的軸線、第一和第二軸承蓋的第一、第二、及第三指杆上孔的軸線也可以與軸頸的中心軸線大致垂直，與相關軸承蓋的第一、第二和第三指杆大致平行。校準孔校準相關的孔，軸承蓋上的孔內車有螺紋，螺栓擰入其中。總成可能還包括軸頸上所開的軸向油孔，大致平行於軸頸的迴轉軸線；軸頸上所開的徑向油孔，與軸向油孔和軸頸表面連通；第一和第二軸瓦片上所開的油孔，大致位於軸瓦片兩端距離的1/3處；在第一軸瓦片凹面沿周向所開的介於油孔與靠近第一軸瓦片末端的油槽；在第二軸瓦片凹面沿周向所開的介於油孔與靠近第二軸瓦片末端的油槽；在第一軸瓦片凸面所開的介於兩個油孔之間的油槽；在第二軸瓦片凸面所開的介於兩個油孔之間的油槽。總成可能還有向內伸出並插入第一軸承蓋凹面上校準孔內的銷釘及開在第一軸瓦片上的穴口，銷釘插入穴口以限制第一軸瓦片與第一軸承蓋之間的相對運動，由於銷釘插入穴口，可以基本防止相對運動，而第二軸承蓋未使用銷釘。在一些實施例中，穴口是第一槽口，而總成上還有插入第二軸承蓋凹面上校準孔內的銷釘及開在第二軸瓦片上的第二槽口，銷釘同時插入穴口。在第一和第二軸瓦片的凸面上開有預定長度的第一和第二槽口，分別限制第一軸瓦片與第一軸承蓋的相對運動，以及第二軸瓦片與第二軸承蓋的相對運動。上述實施例都具有一個優點，即在兩條拉杆上裝一隻共用軸承，然後裝上兩隻活塞，使發動機更緊湊。而且可以減小摩擦。受拉時的摩擦沒有減小，但當旋轉而未受拉時，沒有任何摩擦，從而減小發動機總的摩擦。


現結合以下示意圖且僅以舉例方式對本發明進行描述，其中圖I是一種相對活塞、相對氣缸(OPOC)構造的示意軸測圖；圖2是根據本發明實施例的一種裝於曲軸軸頸上連杆的軸測圖；圖3和圖4是與圖2中部件相關的一種連杆和一種軸承蓋；圖5是根據本發明實施例的一種連杆/軸承蓋系統的分解圖；圖6是圖5中連杆的示意圖；圖7示出另一種連杆；圖8A是圖5中軸瓦片的示意圖；圖8B是另一種套裝軸瓦片的實施例的示意圖；圖9是另一種滾子軸承的實施例的示意圖；圖10和圖11是使用銷釘連接拉杆與軸承蓋的各種實施例的示意圖；圖12、圖14、及圖17是在不同的曲柄旋轉角度時活塞與連杆相對位置的示意圖；圖13和圖15是根據在軸瓦片上使用銷釘的實施例中曲柄接頭處於兩個不同位置的詳圖；圖16和圖18是根據限制軸瓦片運動的實施例中曲柄接頭處於兩個不同位置的詳圖；圖19和圖20是本發明兩個實施例的裝配工藝流程圖。
具體實施例方式本行業的一般技術人員能夠理解，結合任意一個附圖中所描述和說明的實施例的各種特點，可以與其他一個或多個附圖所示的特點進行綜合，形成另一個實施例，而這個實施例尚未進行清晰的描述或說明。綜合圖示的各種特點，可以為各種典型應用提供具有代表性的實施例。然而，可能還需要對這些特點進行不脫離本發明公告的各種綜合及修改，便於具體的應用或實施。本行業的一般技術人員可以認出類似的應用或實施方案，這與所做的描述或圖示是否清晰無關。圖2是軸頸96的中心97位於中心軸線99時軸頸96的軸測圖。兩條連杆IOOa和 IOOb通過各自的軸承蓋102a和102b配裝到軸頸96上。在軸承蓋102a、102b與軸頸96之間裝有兩隻軸瓦片98a、98b。在兩個軸承蓋102a和102b上分別有第一指杆104a(104a在圖2中未示出)和104b、第二指杆106a(106a在圖2中未示出)和106b、及第三指杆108a和108b。軸承蓋102a的第一指杆104a和第二指杆106a與軸承蓋102b的第三指杆108b相嚙合。第一指杆104a與第二指杆106a之間的間距大致等於第三指杆108b的寬度。而且，第一指杆104a的寬度約等於第二指杆106a的寬度。連杆IOOa具有第一法蘭IlOa和第二法蘭112a ;連杆IOOb具有第一和第二法蘭110b、112b。法蘭112b上開有通孔116和118(圖4中未示出)；法蘭IlOb上開有通孔122(圖4中未示出)。螺栓124b、126b分別穿過通孔116和118，然後分別擰入指杆104b和106b的螺紋孔。螺栓132b穿過通孔122b，然後擰入螺紋孔134b。圖4所示單拉杆100上有帶有孔122的第一法蘭110及帶有兩個校準孔116和118(由於兩個校準孔在同一直線上，在剖視圖中僅示出一個校準孔)的第二法蘭112。凹面136形成圓柱形段。拉杆100的杆段一頭還有一個小端142。拉杆100上還有軸承面144。軸承面144處於彼此平行的平面內並位於凹面136的兩端。軸承面144朝外。拉杆100可以說有活塞接頭(也稱小端頭142)、軸頸接頭143、以及位於兩個接頭之間的杆段145。圖3所示的軸承蓋102配裝到拉杆100上。圖中僅示出第一和第二指杆104和106的其中一個。在軸承蓋102的另一端是第三指杆108。螺紋孔134b與拉杆100上的孔110對準。螺紋孔128和130與拉杆100的通孔116和118對準。軸承蓋102的凹面146形成圓柱形段。從凹面146末端伸出的部份是相互面對和平行的兩個軸承面148。軸承蓋102裝到拉杆100上後，拉杆100的軸承面144支撐軸承蓋102的軸承面148。當軸承蓋102受到指杆104、106、及108的拉力時，軸承面144為其提供支撐，防止損壞。如果軸承蓋102發生輕微均勻變形，會增加軸頸上的摩擦。圖5中的軸測、分解圖示出另一種拉杆/軸承蓋系統的實施例。拉杆160a和160b的小端162a和162b與往復運動元件(如活塞)配裝。拉杆160a具有第一突舌164a與第二突舌166a，兩者的間距168a是預定值。拉杆160a具有第三突舌170a。第一、第二、及第三突舌164a、166a、及170a上均開有校準孔174a、176a、及180a均具有預定的直徑。拉杆160a和160b的凹面172a形成圓柱形段。拉杆160a和160b的軸承面與軸承蓋的軸承面接觸。這些軸承面的大部份未能在圖5中示出，除了拉杆160b的軸承面182b。軸承面180b的一個角未能在第三突舌170b的遠側上示出；另一個軸承面(未示出)介於第一和第二突舌164b和166b之間。拉杆160a具有與拉杆160b類似的軸承面，但拉杆160a的這些軸承面均未能在圖中示出。這些軸承面用於預防軸承蓋損壞，下面將詳細描述。圖5還示出軸承蓋184a，其上有第一和第二指杆186a和188a，兩者具有預定的間距(大致等於第一與第二突舌的間距，即164a與166a的間距；164b與166b的間距)。軸承蓋184a上還有第三指杆190a，其寬度等於預定值。指杆186a、188a、190a、186b、188b及190b上均有一個校準孔，分別是192a、194a、196a、192b、194b及196b，這些校準孔與軸頸250的中心軸線大致平行。第一和第二指杆186a和188a的寬度大致相同；第三指杆190a的寬度約等於第一指杆186a寬度的2倍。第一和第二指杆186a和188a的間距與第三指杆190a的寬度大致相同。軸承蓋184a上有三個軸承面第一和第二指杆186a和188a上的兩個軸承面198a，以及第三指杆190a上的一個軸承面(未示出)。第三指杆190a上的軸承面大致平行於並面向第一和第二指杆186a和188a上的軸承面198a。軸承蓋184b與軸承蓋184完全相同；但從圖5所示的方位只能看到三個軸承面198b的其中一個，即與第三指杆190b相關的軸承面198b。、
軸承蓋184a和184b的軸承面198a和198b分別支撐拉杆160a和160b的軸承面182a和182b。軸承蓋184a和184b的凹面199a和199b形成圓柱形段。圖5中還示出軸瓦片200a和200b。拉杆160a和160b的凹面172a和172b分別與軸承蓋184a和184b的凸面197a (197a在圖5中未示出)和197b配合。軸承蓋184a和184b的凹面199a和199b分別與軸瓦片200a和200b的凸面201a和201b配合。為了組裝連杆總成，把軸瓦片200a和200b套在圓柱形軸頸上(圖5中未示出)。通過4個螺釘202配裝軸瓦片200a和200b，如圖5所示。軸承蓋184a和184b裝在軸瓦片200a和200b上,並且軸承蓋的指杆相互嚙合一個軸承蓋的第一和第二指杆與另一個軸承蓋的第三指杆嚙合，反之亦然。其中一個拉杆裝在其中一個軸承蓋上，使拉杆尖端上的校準孔對準軸承蓋指杆上的校準孔。銷釘204穿過校準孔，一個在頂部，一個在底部，然後套上卡環206,在銷釘204的每一端都套上一個,如圖5中的實施例所示。另一個拉杆同樣套在 另一個軸承蓋上。本發明所公布的實施例有一個優點，就是拉杆160a與拉杆160b完全相同,軸承蓋184a與軸承蓋184b完全相同。在圖5中，拉杆160a相對拉杆160b處於「顛倒」位置,使拉杆160b角上的單突舌170b指向圖5的上方，拉杆160a角上的單突舌170a指向圖5的下方。在圖2的實施例中，拉杆IOOa與IOOb完全相同；軸承蓋102a與102b完全相同。由於使用相同的零件，組裝發動機所用不相同零件的數目減少，從而降低產品的成本。圖5所示總成的另一個優點是銷釘204受剪力。可以把這些銷釘的直徑做得比其他類型的連接件小很多。較小的銷釘使拉杆和軸承蓋的校準孔更小，從而使突舌和指杆都更小。可以減小零件的質量，使總成更緊湊。減小旋轉部件的質量有許多優點不平衡力減小、因減少用料而使成本降低、減小相關零件(如支架、軸承)的尺寸。還有一個優點是減少機加工和組裝的步驟，從而進一步降低製造成本。從圖6中可以看出，拉杆160大致呈長等邊三角形210的形狀，小端頭162位於三角形的一個角上。三角形的另外兩條長邊212比拉杆160中部更厚。拉杆160可視為包括活塞接頭(也是小端頭162)、軸頸接頭213、以及位於兩個接頭之間的杆段214。在圖7所示的另一個實施例中，拉杆220的中部是格柵形狀。圖8A示出分解圖中軸瓦片的軸測圖。緊固軸瓦片200a和200b時，螺釘202穿過通孔222a (通孔222a的尺寸足以裝入螺釘202的頭)和通孔223a，然後擰入與軸瓦片200b相關的螺紋孔(類似於螺紋孔224a，圖中未示出)。在軸瓦片200a和200b的凹面211a和221b上開有潤滑槽口 225。圖13、15、16、及18更詳細地示出向潤滑槽口 225供油的情況。供給潤滑槽口 225的油流過油孔227，進入在凸面201a和201b上所開的油槽口 226 (油槽口 226在圖8A中未示出)。在圖SB所示的另一個實施例中，軸瓦片230和232的一端是聯鎖指杆，指杆上開有通孔，使銷釘234能夠穿過這些通孔。在一個實施例中，軸瓦片230和232裝於曲軸的軸頸上，曲軸的重量加到軸頸的一側，使銷釘234不會脫落。在另外不具有保持銷釘位置的實施例中，銷釘的一端有頭，另一端上裝有卡環。另外，銷釘也可以從內部用卡環來保持。可以使用任何適當的保持銷釘的方式。在又一個實施例中，完全不使用任何軸瓦片。另有一些選擇，就是要麼在軸頸上，要麼在軸承蓋的內表面上使用一種適合用作軸承材料的表面塗層。可以選擇使用油槽，作為向軸承面供油的通道 。圖8A和圖8B是把兩塊軸瓦片緊固在一起的示意圖。這樣可以確保潤滑油流過油槽，如下所述。如果拉杆一直處於拉伸，則無需將軸瓦片彼此相互緊固，因為系統中的力將導致軸瓦片一直壓迫軸頸。因此，在一個實施例中，未使用任何螺釘或銷釘將兩者保持在一起。組裝時，軸瓦片由較厚的潤滑油或潤滑脂保持與軸頸貼合，直到裝上軸承蓋和連杆後使其就位。即使系統出現瞬間失壓，仍可能承受短暫供油停止，從而軸瓦片也可以不用裝螺釘或銷釘。在另一個實施例中，使用滾子軸承段280來替換軸瓦片。滾針軸承段280包括籠子284，其中裝有滾針軸承282。圖10示出位於連杆160a與軸承蓋184a之間其中一個銷釘結合的剖面圖。銷釘204穿過指杆196a及突舌164a和166a上的校準孔。在銷釘204插入前後均裝入一個卡環206。在突舌164a和166a上的校準孔內所開的環槽中分別插入至少一個卡環206。可以使用類似的構造來配裝連杆160a和含有指杆186a和188a (還帶有突舌180a)的軸承蓋184a0圖11是另外兩個實施例的示意圖。在圖11所示的接頭底部，銷釘238穿過軸承蓋184a和連杆244的校準孔。卡環237卡入銷釘238的槽口。若有足夠的空間，可望採用這種構造，避免需在校準孔內另外為銷釘開槽口(如圖10所示，卡環裝在校準孔內)。在圖11中，儘管有沉頭孔242和槽口 240，但銷釘238與卡環237連接時並未使用。圖示的這種沉頭孔242和槽口 240是用來說明對校準孔所做的修改，適合位於上部的連接方案。在位於上部的示例中，銷釘238具有頭239，其直徑大於銷釘體，貼在沉頭孔242的凸肩上。卡環245插入銷釘238的頭239附近的槽口(在圖11上不能單獨看見，但與底部接頭所示的槽口 240相同)。上部接頭足以保持銷釘238的位置，因為銷釘頭239可以防止銷釘向下移動，卡環245可以防止銷釘向上移動。圖示的下部接頭只是為便於說明起見，即在同一圖上討論兩個實施例。銷釘實施例的數目暫定為折衷的數目。希望校準孔越小越好，使軸承蓋184a的指杆和連杆244的突舌尺寸更小。圖11底部的銷釘連接可以做到這點，但代價是銷釘從接頭向外伸出過長。另一個可取的特點是在零件兩端對稱進行相同的機加工，避免可能因方位造成組裝問題。圖12所不的發動機局部圖中，左氣缸(氣缸未不出)中的活塞12和14處於相互最接近的位置，右氣缸(氣缸未示出)中的活塞12和14處於相距最遠的位置。圖13是該位置的詳圖。中央部份是軸頸250的剖視圖，即曲軸的局部圖。通過曲軸的通道252供油，如剖視圖中所示。油道254與曲軸的通道252連通，通道252穿過軸頸250的外表面，形成開孔255。當軸頸250旋轉時，通過開孔255向軸瓦片200a和200b的內表面供油。油流出油孔227，沿槽口 226流入軸承蓋184a和184b的油孔260，以提供軸承蓋184a與拉杆160b之間及軸承蓋184b與拉杆160a之間的潤滑，並在曲軸轉動時，彼此稍有相對旋轉。希望保持油孔227以軸承蓋上最大作用力點為中心，約有30度角位移(一個向上30度，一個向下30度)。為了做到這點並保持油道處於希望的位置，需要限制軸瓦片200a和200b相對各自軸承蓋184a和184b的移動。在圖13所示的實施例中，軸瓦片200a和200b的背面開有導向孔256。中空銷釘258穿過油道260並插入導向孔256。未使用軸承蓋184b上的導向孔256。但為了使軸瓦片200a和200b完全相同以減少發動機中不同零件的數目，兩隻軸瓦片上均開有導向孔256。銷釘258是中空型，油能夠流過銷釘258和通道260，進入軸承蓋184a與拉杆160b之間的接觸面。圖14示出發動機旋轉到不同點時，左氣缸中的活塞12和14在到達上死點前(TDC)處於約60度角的位置，右氣缸中的活塞12和14在經過上死點後處於約120度角的位置。由於軸頸250處於或接近其最上方位置(如圖14所示的上方)，可以看見用於配裝曲軸20和左氣缸活塞14的推桿264。在圖15所示曲柄連接的詳圖中，油道254發生位移，開孔255向軸瓦片200a供油的位置與圖13所示的有所不同。在圖14中，軸瓦片200a較圖13所示的位置略有反時針方向的位移。如上所述，軸瓦片200a與軸承蓋184a採用銷釘連接。軸承蓋184a和軸瓦片200a略有反時針方向的旋轉，這是由於拉杆160a的末端(與軸頸250有關)因軸頸250處於其最上方位置而向上翹，如圖14所示。由於軸瓦片200a通過銷釘258與軸承蓋184a連接，因此一起旋轉。另一方面，可以看見軸瓦片200b處於自由浮動狀態，油道260相對於軸瓦片200b中的導向孔256做順時針旋轉。但軸瓦片200b的移動範圍受到軸瓦片200a的限制。實際上，軸瓦片200a移動軸瓦片200b。限制軸瓦片移動的另一種構造如圖16-18所示。圖16是曲柄連接的詳圖。圖16所示的活塞位置與圖12中所示位置完全相同，即左氣缸活塞處於或接近上死點；以及右氣缸活塞處於或接近下死點。軸瓦片200a和200b均在外凸面上開有溝槽270。中空銷釘258插入油道260並向內延伸插入軸瓦片200a和200b上的溝槽270。軸瓦片200a和200b (上面開有溝槽270)旋轉時，其圓周角與拉杆160a和160b的相對運動有關(在圖12中，拉杆160a與160b的軸線大致在同一直線上；在圖14中，拉杆160a與160b的軸線之間約有170度的相對角度)。在圖16中，軸瓦片200a和200b較圖13所示的位置存在反時針方向的位移。在圖16中的位置相對於溝槽270朝行程結束方向位移。通過拉杆160a或160b作用的拉力大於其他拉杆的力，從而把相關的軸承蓋與相關的軸瓦片夾緊。其他沒有如此大夾緊力的軸瓦片可以旋轉。當然，夾緊的軸瓦片的運動受到溝槽270的限制。儘管這樣，由於軸瓦片上受力不均勻，導致其最終處於圖15所示的位置，而不是處於中間位置，兩個軸瓦片之間的接觸面處於如圖13所示的垂直位置。在圖17所示的發動機中，左氣缸活塞位於上死點後90度，右氣缸活塞的位於上死點前90度。在此位置可以看見每條拉杆264的一小部份。圖18是關於圖17中曲柄連接的詳圖。與軸瓦片200a相嚙合的銷釘258位於溝槽270的一端。但與軸瓦片200b相嚙合的銷釘258位於溝槽270兩端的中間位置。軸瓦片200a和200b來回穿梭，儘管同時還在旋轉，具體情況取決於拉杆160a和160b的位置及其相關的軸承蓋之間的作用力。圖2中構件組裝工藝的流程圖如圖19所示。在框圖400中，軸瓦片裝在曲軸的軸 頸上並緊固在一起。在無此要求的其他實施例中，軸瓦片沒有緊固在一起，而只是裝在軸頸上。在框圖402中，軸瓦片裝在軸承蓋上並與軸承蓋的指杆相嚙合。在框圖404中，利用通孔對準螺栓孔把其中一個拉杆的兩個法蘭對準其中一個軸承蓋。在框圖406中，三個螺栓穿過三個通孔，然後擰入三個螺紋孔。在框圖408中，另一個拉杆對準另一個軸承蓋。在框圖410中，用螺栓穿過通孔後擰入螺紋孔，以把拉杆緊固到軸承蓋上。
圖5中構件組裝工藝的流程圖如圖20所示。在框圖420中，軸瓦片裝在曲軸的軸頸上並緊固在一起。在框圖422中，軸承蓋裝在軸瓦片上並使軸承蓋的指杆與之相嚙合。軸承蓋的銷釘或各個銷釘相應地與軸瓦片上的導向孔或槽口相嚙合。在框圖424中，其中一個拉杆上的校準孔與其中一個軸承蓋上的校準孔對準。在框圖426中，通過校準孔裝上銷釘。把銷釘定位在校準孔中。在框圖428中，其他拉杆的校準孔對準其他軸承蓋的校準孔。在框圖420中，通過校準孔裝上銷釘並將其定位。儘管只是詳述與具體實施例相關的最佳選擇，本行業的技術人員能夠認出以下權利要求範圍內的其他各種設計和實施例。儘管就一個或多個目標特徵而言，可能已將多個實施例描述為具有諸多優點或比其他實施例更可取，本行業的技術人員知道，為達成目標系統屬性而可能犧牲一個或多個特徵，這取決於具體的應用和實施情況。這些屬性包括但不限於成本、強度、耐用性、生命周期成本、適銷性、外觀、包裝、尺寸、可維護性、重量、可製造性、易於組裝等。本文所描述的實施例與其他針對一個或多個特徵的實施例或先有技術的實施方案比較，其特徵是要求不高，沒有超出本發明的範圍，可能有望獲得具體的應用。 給出的各種物理參數、外形尺寸和數量的值僅是近似值，大於或小於給定的這些物理參數、外形尺寸和數量的值不應超出本發明的範圍，除非在本說明書中有相反的聲明。
權利要求
1.一種軸頸-連杆的總成包括 -圓柱形軸頸(96、250);裝於所述軸頸上的第一軸瓦片(98、200a、201a、284)和第二軸瓦片(98、200b、201b、284)； -裝於所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)上的第一軸承蓋(102a、184a)，其中所述第一軸承蓋(102a、184a)上的凹面形成的圓柱形段(146、199a)與所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的凸面配合,所述第一軸承蓋的第一指杆(104a、186a)和第二指杆(106a、188a)從所述柱面(146、199a)的第一末端向外伸出，所述第一和第二指杆(104a、186a、106a、188a)之間具有預定的間距，以及所述第一軸承蓋(102a、184a)具有從所述軸瓦片(146、199a)向外伸出的第三指杆(108a、190a);以及 -裝於所述第二軸瓦片上的第二軸承蓋(102b、184b)，所述第二軸承蓋(102b、184b)的凹面形成的圓柱形段(146、199b)與所述第二軸瓦片(98、200b、201b、284)的凸面配合，所述第二軸承蓋(102b、184b)的第一指杆(104b、186b)和第二指杆(106b、188b)從所述柱面 (146、199b)的第一末端向外伸出，第一和第二指杆(104b、186b、106b、188b)之間具有預定的間距，所述第二軸承蓋(102b、184b)的第三指杆(108b、190b)從所述圓柱形段的第二末端向外伸出，其中所述第一軸承蓋(102a、184a)的第三指杆(108a、190a)與所述第二軸承蓋(102b、184b)的第一和第二指杆(104b、186b、106b、188b)嚙合，所述第二軸承蓋(102b、184b)的第三指杆(108b、190b)與所述第一軸承蓋(102a、184a)的第一和第二指杆(104a、186a、106a、188a)嚙合。
2.在權利要求I所述的總成中還包括 在所述第一和第二軸承蓋(102a、184a，102b、184b)的第一、第二、及第三指杆(104a、186a、106a、188a、108a、190a、104b、186b、106b、188b、108b、190b)上所開的校準孔(192a、194a、196a、192b、194b、196b)，其中所述校準孔(192a、194a、196a、192b、194b、196b)均位於大致平行於所述軸頸(250)中心軸線的方向並靠近所述指杆(104a、186a、106a、188a、108a、190a、104b、186b、106b、188b、108b、190b)的尖端。
3.在權利要求2所述的總成中還包括 第一連杆(160、160a、220)，所述連杆(160、160a、220)外邊緣的形狀大致呈長等邊三角形(210)、其中 所述第一連杆(160、160a、220)包括 用於配裝第一往復運動元件的第一角(162a、162)； 其上有預定寬度突舌(170a)的第二角，突舌(170a)上開有預定直徑的校準孔(180a)；以及 其上有雙突舌(164a、166a)的第三角，每個突舌上均開有預定直徑的校準孔(174a、176a)； 所述雙突舌(164a、166a)之間具有預定的間距，所述第一連杆(160、160a、220)裝在所述第二軸瓦片(200b、201b、284)上，所述單突舌(170a)與所述第一軸承蓋(184a)的第一和第二指杆(186a、188a)相嚙合，所述第一軸承蓋(184a)的所述第三指杆(190a)與所述第一連杆(160、160a、220)的所述雙突舌(164a、166a)相嚙合； 第一銷釘(204)，它穿過所述單突舌(170a)上的所述校準孔(180a)及所述第一軸承蓋(184a)的所述第一和第二指杆(186a、188a)上的所述校準孔(192a、194a);以及第二銷釘(204)，它穿過所 述雙突舌(164a、166a)上的所述校準孔(174a、176a)及所述第一軸承蓋(184a)的所述第三指杆(190a)上的所述校準孔(196a);以及總成還包括 第二連杆(160、160b、220)，連杆(160、160a、220)外邊緣的形狀大致呈長等邊三角形(210)、其中所述第二連杆(160、160b、220)包括 用於配裝第二往復運動元件的第一角(162b、162)； 其上有預定寬度突舌(170b)的第二角，突舌(170b)上開有預定直徑的校準孔(180b)；以及 其上有雙突舌(164b、166b)的第三角，每個突舌上均開有預定直徑的校準孔(174b、176b)； 所述雙突舌(164b、166b)之間具有預定的間距，所述第二連杆(160、160b、220)裝在所述第一軸瓦片(200b、201b、284)上，所述第二連杆(160、160b、220)的所述單突舌(170b)與所述第二軸承蓋(184b)的第一和第二指杆(186b、188b)相嚙合，所述第二軸承蓋(184b)的所述第三指杆(190b)與所述第二連杆(160、160b、220)的所述雙突舌(164b、166b)相嚙合； 第三銷釘(204)，它穿過所述第二連杆(160、160b、220)的所述單突舌(170b)上的所述校準孔(180b)及所述第二軸承蓋(184b)的所述第一和第二指杆(186b、188b)上的所述校準孔(192b、194b);以及 第四銷釘(204)，它穿過所述第二連杆(160、160b、220)的所述雙突舌(164b、166b)上的所述校準孔(174b、176b)及所述第二軸承蓋(184b)的所述第三指杆(190b)上的所述校準孔(196b);以及
4.在以上任何權利要求所述的總成中，所述第三指杆(I08a、108b、190a、190b)沿平行於所述軸頸(96、250)的中心軸線測得的寬度大致等於所述預定間距的寬度。
5.在權利要求3或4所述的總成中還包括 裝於所述第二軸承蓋(102b、184b)上的第一連杆(100a、160、160a、220);以及 裝於所述第一軸承蓋(102a、184a)上的第二連杆(100b、160、160b、220)，其中 所述第一軸承蓋(102a、184a)上有兩個相互平行的軸承面(148、198a)朝內相互面對，兩個相互平行的軸承面(148，198a)從所述第一軸承蓋(102a、184a)的所述圓柱形段(146、199a)的兩個末端伸出； 所述第一連杆(100a、160、160a、220)的兩個平行軸承面(144、182a)朝外，所述第一軸承蓋(102a、184a)的所述軸承面(148、198a)支撐所述第一連杆(100a、160、16a、220)的所述軸承面(144、182a)； 所述第二軸承蓋(102b、184b)上有兩個相互平行的軸承面(144、198b)朝內相互面對，兩個相互平行的軸承面(148，198b)從所述第二軸承蓋(102b、184b)的所述圓柱形段(146、199b)的兩個末端伸出； 所述第二連杆(160、160b、220)的兩個平行軸承面(144、198b)朝外，所述第二軸承蓋(102b、184b)的所述軸承面(144、198b)支撐所述第二連杆(160、160b、220)的所述軸承面(144、198b)。
6.在任何上述權利要求所述的總成中，所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的第一和第二油孔(227)距所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)60度；所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的內表面在所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的所述第一端與所述第一油孔(227)之間開有第一環形油槽(225);以及所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的所述內表面在所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的所述第二端與所述第二油孔(227)之間開有第二環形油槽(225)。
7.在權利要求6所述的總成中，所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的外表面在所述第一和第二油孔(227)之間開有第三環形油槽(226)。
8.在任何上述權利要求所述的總成中，所述第一軸瓦片(98、200a、201a、284)的外表面具有環形溝槽(270);所述第一軸承蓋(102a、184a)的銷釘(258)從所述圓柱形段(146、199a)向內伸出；以及所述銷釘(258)與所述環形溝槽(270)嚙合。
9.在權利要求8所述的總成中，所述第一軸承蓋(102a、184a)具有油孔(260);所述銷釘(258)是中空型並連通所述油孔(260)。
10.在任何上述權利要求所述的總成中，所述第一、第二及第三指杆(104a、186a、106a、188a、108a、190a)相互大致平行。
全文摘要
通過曲軸和連杆可以將往復運動轉換為旋轉運動。如果連杆主要受張力，可以把兩條相對的連杆裝到單個軸頸上。兩個軸承蓋裝於軸頸上，軸承蓋的指杆從軸承蓋上伸出，兩個軸承蓋的指杆相互嚙合。每個軸承蓋上的指杆都配裝到連杆上。做好的接頭緊湊、重量輕、軸頸較原先接頭短。
文檔編號F16C7/02GK102635625SQ201210025890
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月7日 優先權日2011年2月11日
發明者A·圖斯尼恩, P·霍夫鮑爾 申請人:環保汽車國際公司