發動機耦合組件和具有其的發動的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發動機耦合組件和具有其的發動機，所述發動機耦合組件包括：曲軸，所述曲軸包括軸頸，所述軸頸上設有油孔；耦合瓦，所述耦合瓦套設在所述軸頸上；以及軸瓦，所述軸瓦套設在所述軸頸上且位于所述軸頸與所述耦合瓦之間，所述軸瓦上設有與所述油孔對應的出油孔，所述軸瓦與所述軸頸相連且所述軸瓦的外周面抵接所述耦合瓦的內周面，所述曲軸和所述軸瓦相對于所述耦合瓦可轉動。根據本實用新型的發動機耦合組件，通過在軸頸上套設軸瓦，使得耦合瓦只與軸瓦發生摩擦，在更換時只需更換耦合瓦和軸瓦即可，而無需打磨軸頸，從而縮減了更換步驟，提高了制作和維修效率，降低了成本。
【專利說明】發動機耦合組件和具有其的發動機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發動機【技術領域】，更具體地，涉及一種發動機耦合組件和具有其的發動機。
【背景技術】
[0002]傳統發動機配件耦合瓦，是發動機中的重要零件，當耦合瓦應用在曲軸上時，它連接著發動機缸體和曲軸，當耦合瓦應用在連桿上時，它連接著活塞和曲軸，其共同作用是支撐曲軸，將活塞的往復運動通過連桿轉變為曲軸的旋轉運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率，耦合瓦在工作中，除承受曲軸產生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，耦合瓦在一個復雜的應力狀態下工作。一般來說，耦合瓦多為鋼件，由兩個半圓的部分組成，更確切的說，耦合瓦是安裝在發動機軸頸上的滑動軸承，裝配時由瓦蓋及螺栓壓緊固定在發動機缸體上，其材料是由鋼制的瓦背加耐磨的巴氏合金構成，且同型號發動機要做五種規格的稱合瓦。
[0003]目前，為了延長使用壽命，耦合瓦主要選用抗壓強度和疲勞強度高、摩擦系數低、耐磨性良好、抗膠合性、嵌藏性和順應性好、熱膨脹系數小、導熱性好、潤滑性好、耐腐蝕性好和工藝性良好的材料來制備。
[0004]一般來說，發動機的曲軸與缸體通過耦合瓦固定在缸體軸承座上，軸頸與耦合瓦面接觸傳遞動力，發動機的連桿通過耦合瓦與軸頸接觸傳遞動力，運行一段時間后，耦合瓦與軸頸由于摩擦使間隙變大，從而影響發動機的功率，增加了耗油量。此時，需要根據磨損量更換合適規格的耦合瓦，打磨軸頸達到裝配要求，當曲軸打磨超過一定量時需更換新的曲軸，不僅費時費力，而且對于加工工藝要求比較高。
實用新型內容
[0005]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
[0006]為此，本實用新型的一個目的在于提出一種更換簡單、制作效率高和成本較低的發動機耦合組件。
[0007]本實用新型的另一個目的在于提出一種具有上述發動機耦合組件的發動機。
[0008]根據本實用新型第一方面的發動機耦合組件，包括:軸頸，所述軸頸上設有油孔；耦合瓦，所述耦合瓦套設在所述軸頸上；以及軸瓦，所述軸瓦套設在所述軸頸上且位于所述軸頸與所述耦合瓦之間，所述軸瓦上設有與所述油孔對應的出油孔，所述軸瓦與所述軸頸相連且所述軸瓦的外周面抵接所述耦合瓦的內周面，所述軸頸和所述軸瓦相對于所述耦合瓦可轉動。
[0009]根據本實用新型的發動機耦合組件，通過在軸頸上套設軸瓦，使得耦合瓦與軸頸間隔開，發動機耦合組件在運轉時，耦合瓦只與軸瓦發生摩擦，而不會磨損到軸頸，因此，在更換發動機耦合組件時，只需更換耦合瓦和軸瓦即可，而無需再對軸頸進行打磨，從而有效縮減了更換步驟，提高了制備和維修效率，降低了成本。[0010]另外，根據本實用新型的發動機耦合組件還可以具有如下附加的技術特征:
[0011]根據本實用新型的一個實施例，所述軸瓦的截面形成為環形，所述軸瓦與所述軸頸過盈配合。
[0012]根據本實用新型的一個實施例，所述軸瓦包括兩個配合部，兩個所述配合部分別設在所述軸頸的外周面上并配合形成所述軸瓦。
[0013]根據本實用新型的一個實施例，兩個所述配合部的結構對稱，且所述配合部的曲率半徑小于所述軸頸的曲率半徑。
[0014]根據本實用新型的一個實施例，每個所述配合部的截面分別形成為U形，每個所述配合部的開口的距離比所述軸頸的直徑小0.5-1.5mm。
[0015]根據本實用新型的一個實施例，所述軸瓦的厚度為2.5-4_。
[0016]根據本實用新型的一個實施例，所述軸瓦由內到外依次包括鋼層、中間結合層和減磨層，其中，所述中間結合層的厚度為0.03mm，所述減磨層的厚度為0.08-0.4mm。
[0017]根據本實用新型的一個實施例，所述減磨層為巴氏合金層或鋁基合金層，所述巴氏合金層或鋁基合金層的厚度為0.08-0.3_。
[0018]根據本實用新型的一個實施例，所述減磨層為銅鉛合金層，所述銅鉛合金層的厚度為 0.25-0.4mm。
[0019]根據本實用新型第二方面的發動機，包含上述實施例所述的發動機耦合組件。
[0020]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是根據本實用新型實施例的發動機耦合組件的結構示意圖。
[0023]附圖標記:
[0024]100:發動機耦合組件；10:軸頸；20:耦合瓦；30:軸瓦；31:出油孔；32:配合部。【具體實施方式】
[0025]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0026]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0027]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0028]下面首先結合附圖詳細描述根據本實用新型第一方面實施例的發動機耦合組件100。
[0029]如圖1所示，根據本實用新型實施例的發動機耦合組件100包括曲軸(圖未示出)、耦合瓦20以及軸瓦30。具體而言，曲軸包括軸頸10，軸頸10上設有油孔(圖未示出)。耦合瓦20套設在軸頸10上，軸瓦30套設在軸頸10上且位于軸頸10與耦合瓦20之間，軸瓦30上設有與油孔對應的出油孔31。軸瓦30與軸頸10相連且軸瓦30的外周面抵接耦合瓦20的內周面，曲軸和軸瓦30相對于耦合瓦20可轉動。
[0030]根據本實用新型實施例的發動機耦合組件100，通過在軸頸10上套設軸瓦30，使得耦合瓦20與軸頸10間隔開，發動機耦合組件100在運轉時，耦合瓦20只與軸瓦30發生摩擦,而不會磨損到軸頸10，因此，在更換發動機耦合組件100時，只需更換耦合瓦20和軸瓦30即可，而無需再對軸頸10進行打磨，從而有效縮減了更換步驟，提高了制備和維修效率，降低了成本。
[0031]具體地，軸瓦30相對于耦合瓦20做相對運動，軸瓦30與耦合瓦20之間會限定有間隙，此間隙與軸頸10上的油孔、軸瓦30上的出油孔31連通，間隙中含有潤滑油膜，耦合瓦20與軸瓦30可通過潤滑油膜作相對運動，從而減少了摩擦磨損，延長了使用壽命。
[0032]需要說明的是，根據本實用新型實施例的軸頸10可以為曲軸軸頸，也可以為連桿軸頸，相應地，當軸頸10為曲軸軸頸時，耦合瓦20為與曲軸軸頸配合的曲軸瓦，當軸頸10為連桿軸頸時，耦合瓦20為與連桿軸頸配合的連桿瓦。耦合瓦20在曲軸軸頸和連桿軸頸上的配合結構對于本領域普通技術人員來說是可以理解并且容易實現的，因此不再贅述。
[0033]對于軸瓦30在軸頸10上的具體安裝方式不做特殊要求，可選地，根據本實用新型的一個實施例，軸瓦30的截面形成為環形，軸瓦30與軸頸10過盈配合。也就是說，形成為環形的軸瓦30套設在軸頸10上,軸瓦30的截面尺寸比軸頸10的截面尺寸小。由此,軸瓦30能夠牢固的貼合在軸頸10上，并與軸頸10 —起運轉，避免了軸瓦30在軸頸10上安裝松弛而發生滑移，進而磨損到軸頸10的情況發生。
[0034]進一步地，根據本實用新型的一個實施例，軸瓦30包括兩個配合部32，兩個配合部32分別設在軸頸10的外周面上并配合形成軸瓦30。也就是說，兩個配合部32配合形成為環形的軸瓦30，并安裝在軸頸10的外周面上。將軸瓦30設計成兩個配合部32，不僅裝配方便，而且可以使得當軸瓦30損害時，只需更換發生損壞的配合部32即可，而無需將整個軸瓦30都更換掉，從而有效地減少了更換費用，提高了組件的利用率。
[0035]可以理解的是，兩個配合部32的結構和尺寸可以相同，也可以不同。可選地，根據本實用新型的一個實施例，兩個配合部32的結構對稱，且配合部32的曲率半徑小于軸頸10的曲率半徑。由此,兩個配合部32配合形成的軸瓦30的曲率半徑即小于軸頸10的曲率半徑，使得軸瓦30能夠與軸頸10實現過盈配合。
[0036]具體地，對于軸瓦30與軸頸10過盈配合的程度可以根據發動機耦合組件100的實際運行要求進行確定?？梢岳斫獾氖牵S頸10的曲率半徑與配合部32的曲率半徑之間的差值不可過大，也不可過小。當差值過小時，會使兩個配合部32組成的軸瓦30不能穩固的貼合在軸頸10上而易發生滑移，當差值過大時，會使兩個配合部32的尺寸相對過小而使裝配的難度加大，甚至是無法安裝在軸頸10上。
[0037]因此，從安裝的穩固性和難易程度兩方面考慮，可選地，根據本實用新型的一個實施例，每個配合部32的截面分別形成為U形，每個配合部32的開口的距離比軸頸10的直徑小0.5-1.5mm。即軸頸10的曲率半徑與配合部32的曲率半徑的差值為0.25-0.75mm。由此，配合部32既能夠相對容易地安裝在軸頸10上，又能夠以過盈配合的方式穩固地貼合在軸頸10上。
[0038]考慮到發動機在運轉過程中，在耦合瓦20、軸瓦30、軸頸10、潤滑油膜以及發動機耦合組件100的安裝孔(即軸承孔)之間會形成復雜的彈性流體動力學系統，其中，耦合瓦20相當于滑動軸承。軸頸10在一個有一定間隙的軸承孔內，受氣缸內的爆發壓力作相對旋轉運動，把潤滑油帶入間隙中，并產生旋轉效應。同時，爆發壓力使軸頸作徑向運動，產生擠壓效應。旋轉運動和擠壓運動共同作用形成了彈性流體動壓油膜。其壓力與軸承所受到的外載荷大小相等，方向相反，并且隨時間(曲軸轉角)而變化。在發動機的一個工作循環里，軸頸10中心走出一個變化的封閉軌跡，油膜厚度及其壓力都在變化著，并決定了軸承的可靠性與耐久性。
[0039]其中，安裝有軸瓦30的耦合組件100可以用其軸承特性數(索氏數)SO進行表征。其表達式為:S0=pW2/bDn ω ；
[0040]其中:Ψ= (R-r) /r ；
[0041 ] ω = ω L+ ω J+ ω LP ;
[0042]ρ-軸承載荷(kgf)；
[0043]Ψ——間隙；
[0044]b-軸承寬度(cm)；
[0045]D-軸承內表面直徑(cm)；
[0046]ω-軸頸有效角速度(s—1)；
[0047]coL-軸承角速度；
[0048]ω J-軸頸角速度；
[0049]coLP-最小油膜位置點角速度；
[0050]η——潤滑油的動力黏度。
[0051]可知，油膜承載能力與b和D之積成正比，與間隙的二次方成反比。而油膜的承載能力一定程度上體現了發動機耦合組件100的性能狀況。
[0052]考慮到當軸瓦厚度改變時，軸承的寬度、內表面直徑以及間隙會相應改變，繼而影響到發動機耦合組件100的整體性能。軸瓦30的厚度可以根據實際發動機的類型進行具體確定。可選地，根據本實用新型的一個實施例，軸瓦30的厚度為2.5-4_。對于重系列發動機，如柴油機，軸瓦30的厚度可選為2.5-4_。對于輕系列的發動機，例如汽油機，其軸瓦30的厚度相對小一些，可選為1.5-3mm。
[0053]進一步地，不同的材料制備的軸瓦30在性能上會有很大的差別。為了提高軸瓦30的性能，可選地，根據本實用新型的一個實施例，軸瓦30由內到外依次包括鋼層、中間結合層和減磨層，其中，中間結合層的厚度為0.03mm，減磨層的厚度為0.08-0.4mm。
[0054]具體地，通過鑄造、粉末燒結和軋制壓延等工藝方法制造的鋼一軸承合金的雙金屬材料，經沖壓成形和機械加工，隨后在合金層表面上電(涂)鍍或物理噴濺減磨層，即可形成三層結構的軸瓦30。當然軸瓦30的結構不僅限于與此，可以根據實際的要求進行確定，例如也可以采用純鋼制作軸瓦30。其中，內燃機的曲軸薄壁軸瓦30的鋼背材料可采用含碳量為0.03-0.25%的優質碳素鋼，高速大功率柴油機的高性能軸瓦的鋼背材料的含碳量最高可達到0.17-0.25%。
[0055]對于高速大功率發動機來說，其軸承必須有足夠的疲勞強度。其中，疲勞強度是指在交變載荷(變化的壓縮應力及其伴隨產生的拉伸應力)作用下，軸承合金層材料不發生疲勞開裂的能力。疲勞裂紋是在一定接觸應力作用下超過某循環次數后產生的。一般發生在軸瓦30表面的應力集中點或金相組織中的薄弱處，然后向縱深發展到達結合層，裂紋將沿著結合層向四周伸展，相鄰裂紋相交，進而形成局部合金層剝落，形成破損。
[0056]例如，國外的大量的試驗研究結果表明，高錫和中錫合金軸瓦30，如果結合層為純鋁，由于純鋁的機械強度較合金低，疲勞裂紋將會在純鋁層中沿結合面迅速向四周曼延。即中間結合層的性能會影響其疲勞強度。因此，為了有效提高其疲勞強度，可以采取兩種措施，其一，可以采用機械強度較高的合金作中間結合層，例如鋁硅、鋁錳或鋁鎳合金等。其二，合金層材料的疲勞強度受其厚度的影響，因此可以降低結合層合金的厚度，例如可將厚度設為0.03mm。另外，合金材料的彈性模量與鋼背材料的彈性模量的比值越大，其疲勞強度大。因此，可選擇彈性模量較高的材料作為中間結合層。
[0057]進一步地，對于減磨層不做特殊限制，減膜層也可為合金層，當用不同的合金制作減磨層時，其厚度也會有所不同。具體地，在本實用新型的一個實施例中，減磨層為巴氏合金層或鋁基合金層，巴氏合金層或鋁基合金層的厚度為0.08-0.3mm。在本實用新型的另一個實施例中，減磨層為銅鉛合金層，銅鉛合金層的厚度為0.25-0.4mm。
[0058]根據本實用新型第二方面的發動機，包含上述實施例所述的發動機耦合組件100。由于根據本實用新型實施例的發動機耦合組件100具有上述有益的技術效果，因此，根據本實用新型實施例的發動機也具有相應的技術效果。即:耦合組件100更換簡單且制作效率高和發動機成本較低。
[0059]根據本實用新型實施例的發動機的其他構成以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。
[0060]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0061]盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種發動機耦合組件，其特征在于，包括: 軸頸，所述軸頸上設有油孔； 耦合瓦，所述耦合瓦套設在所述軸頸上；以及 軸瓦，所述軸瓦套設在所述軸頸上且位于所述軸頸與所述耦合瓦之間，所述軸瓦上設有與所述油孔對應的出油孔，所述軸瓦與所述軸頸相連且所述軸瓦的外周面抵接所述耦合瓦的內周面，所述軸頸和所述軸瓦相對于所述耦合瓦可轉動。
2.根據權利要求1所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述軸瓦的截面形成為環形，所述軸瓦與所述軸頸過盈配合。
3.根據權利要求2所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述軸瓦包括兩個配合部，兩個所述配合部分別設在所述軸頸的外周面上并配合形成所述軸瓦。
4.根據權利要求3所述的發動機耦合組件，其特征在于，兩個所述配合部的結構對稱，且所述配合部的曲率半徑小于所述軸頸的曲率半徑。
5.根據權利要求4所述的發動機耦合組件，其特征在于，每個所述配合部的截面分別形成為U形，每個所述配合部的開口的距離比所述軸頸的直徑小0.5-1.5mm。
6.根據權利要求1所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述軸瓦的厚度為2.5-4_。
7.根據權利要求1所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述軸瓦由內到外依次包括鋼層、中間結合層和減磨層，其中，所述中間結合層的厚度為0.03_，所述減磨層的厚度為0.08-0.4mm。
8.根據權利要求7所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述減磨層為巴氏合金層或招基合金層，所述巴氏合金層或招基合金層的厚度為0.08-0.3mm。
9.根據權利要求7所述的發動機耦合組件，其特征在于，所述減磨層為銅鉛合金層，所述銅鉛合金層的厚度為0.25-0.4mm。
10.一種發動機，其特征在于，包含權利要求1-9中任一項所述的發動機稱合組件。
【文檔編號】F16C3/06GK203614569SQ201320681129
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】楊濱 申請人:北汽福田汽車股份有限公司