[发明专利]设有偏移接合平面的中空曲轴

说明书

本发明请求于2009年9月7日提交的法国专利申请0956061和于2010年1月22日提交的法国专利申请1050435的优先权，上述专利申请的内容(文本、附图和权利要求)合并在本发明中作为参考。

技术领域

本发明涉及具有相对于轴对称平面偏移的接合平面的中空曲轴、装配有所述曲轴的发动机和车辆以及制造这种曲轴的方法。

背景技术

曲轴的作用在于通过曲柄连杆系统将活塞的往复直线运动转化成连续旋转运动。在“曲轴尾部”一侧的端部设有正时齿轮，在相反的另一侧的端部设有发动机飞轮盘。

传统的方式是，在应力少的发动机上装配有铸铁曲轴，而对于载荷更大的发动机，强度标准要求选择锻造钢的技术方案。

在运行中，曲轴承受以下不同种类的应力：

-弯曲应力，主要集中在连接槽中(连杆作用)；

-扭转应力，主要作用在轴颈和润滑孔的介质中；

-扭转振动和弯曲振动应力；

-轴承和曲柄销的磨损应力或与润滑相关的对抗材料(matériaux antagonistes)的磨损应力。

目前装配在车辆发动机上的曲轴通常是由单个部件例如锻压或浇铸制成的部件。因此，在部件的各个截面中都是所使用的例如生铁或钢材等材质，这就需要在加工过程中在曲轴上加工允许润滑轴承和曲柄销的润滑油通过的孔。

鉴于所述曲轴是实心的，因此通常所述曲轴是非常重的，如果不改变曲轴外部形状和尺寸就不可能减少所述曲轴的重量。

钢质曲轴的质量大概在12kg至15kg之间，几乎是发动机质量的10％。如果能够去除曲柄销和轴颈中间的部分材料就能够大大地减少曲轴的质量，这些区域中的材料对于曲轴的刚性和强度来说用处非常小。

为了减少所述元件的重量，在专利文献FR2802591中提出了由若干个单独元件构成的机器焊接的曲轴，所述若干个单独元件在内部设有减少重量的腔且所述若干个单独元件互相组装构成曲轴。所述单独元件通过相对于曲轴的轴线横向延伸的焊缝组装起来。这样的曲轴即便是重量被大大减少，但焊缝处在扭转的应力下也存在断裂的风险。

同样，在专利文献FR2020149中提出了借助于两个冲制板材部件实现的曲轴，所述两个冲制板材部件之间随后被焊接使得组装接合部沿着曲轴定向。两个部件的组装可以在压制下通过电阻焊接实现或者也可以通过压紧将部件互相装合来实现。

通过上述制造方法可以获得中空曲轴，在所述中空曲轴上材料简化为构成曲轴外壁，以及内部区段整体例如用于使润滑油循环流动。这样也可以使得重量大大减少。然而，通过夹紧的组装相对难于实现，且另外这样组装成的曲轴的强度不一定是足够的。

因此优选使用通过将沿着纵轴在曲轴的轴对称平面上边对边组装的两个部件进行焊接或钎焊对曲轴进行组装。

然而，这样的组装成的曲轴的强度也不一定总是足够的。

此外，两个半壳体的焊接平面沿着曲轴的纵轴在由曲柄销的顶端通过的曲轴的轴对称平面中延伸。在经过发动机检验台的检验之后发现，部件在焊接区域(若干个地方)的位置处折断。这主要是因为焊接线位于最易引发应力的区域，穿过曲轴的最大应力区域的焊接平面和所有焊接瑕疵对于曲轴的结实耐用来说是重要的恶化因素。

发明内容

本发明的目标是克服上述缺点，实现轻便的中空曲轴，其由通过锻造获得的至少两个部件或半壳体构成，组装后的所述至少两个部件或半壳体限定了允许例如润滑油流动和减轻部件重量的中空内部区段，所述曲轴能够更好地传递大的力矩，同时能够以相对简单且经济便宜的材料来实现。

因此，本发明的目的在于提供一种设有轴对称平面的中空曲轴，其由至少两个中空的主要部件构成，所述至少两个主要部件由锻造获得且沿着所述曲轴的纵轴通过焊接组装，其特征在于，所述两个主要部件沿着与所述曲轴的轴对称平面垂直的纵向平面互相被组装，每个部件包括：至少一个半轴颈、至少一个平衡重和至少一个部分曲柄销，互补的部分曲柄销沿着与所述主要部件的组装平面平行延伸的组装平面被组装在主要部件的每个部分曲柄销上。

有利地，两个通过锻造(例如冲压)所获得的中空主要部件之间通过焊接组装从运行的角度上看不容易被诱发应力。事实上，这两个部件或半壳体可以设有“材料桥”，用来能够在组装两个半壳体的时候支撑元件和保证曲轴的尺寸。所述“桥”的长度与曲柄销的长度相同且这些“桥”在组装后被切断。