[发明专利]曲轴

说明书

本发明涉及一种用于往复式活塞内燃机的曲轴(1)，所述曲轴具有至少两个主轴颈(2)并且具有连杆轴颈(3)，其中，在主轴颈和连杆轴颈之间分别设有曲柄臂(4)，所述曲柄臂连接主轴颈与连杆轴颈，其中，所述曲轴具有与主轴颈轴向间隔开的至少一个第一齿圈(5)，以用于驱动链传动机构，其中，在所述主轴颈和第一齿圈之间的曲轴表面具有小于3μm的平均表面粗糙度R_z。通过根据本发明的用于往复式活塞内燃机的曲轴的设计方案可传递更高的扭矩，或曲轴可在具有更高表面质量的区域中设计得更轻。

技术领域

本发明涉及一种用于往复式活塞内燃机的曲轴，所述曲轴具有权利要求1前序部分所述的特征。

背景技术

关于现有技术例如参考欧洲专利申请EP0399246A1。由该公开文献已知一种用于提高用于活塞式发动机、尤其是内燃机的曲轴的疲劳强度的方法，在所述方法中，对从连杆轴颈到相邻曲柄臂的过渡半径进行特殊处理。该处理在于，在过渡半径的区域中以2mm-3mm的硬化深度进行硬化，并伴随将从轴颈和过渡半径之间的相交边缘出发直至止推轴肩的端部的表面加工到大于6.3μm的表面粗糙度R_z。

此外，从德国专利文献DE2930968C2也已知一种用于内燃机的曲轴。所述曲轴尤其是用于具有增压装置的空气压缩的喷油式发动机，其中，所述曲轴具有主轴颈和连杆轴颈。主轴颈受到的负荷小于连杆轴颈，其中，在曲轴投入运行之前，主轴颈比连杆轴颈具有更大的表面粗糙度。

此外，从德国公开文献DE10327840A1也已知一种用于内燃机的轴承装置。该轴承装置包括内燃机的曲轴，其中，所述曲轴由轴承保持并且该曲轴由未经表面硬化的钢制成，并且所述钢具有主要由珠光体和含量最高为3％的共析铁素体组成的结构。此外，对钢进行处理，以使其具有最高0.8μm的表面粗糙度R_z，其中，所述轴承具有与基板连接的铝轴承合金并且具有小于4％(重量)的硅颗粒作为合金成分。由此抑制曲轴的早期磨损和刮擦，使得其与在传统DCI轴中的磨损和刮擦相比是等同的或者是有利的。

此外，在图1中示例性示出一种用于具有内部编号为B57的宝马直列六缸柴油发动机的曲轴。最大可传递的扭矩(包括可能的交变扭矩)是用于在内燃机中的曲轴的决定性的设计标准，在此，目前的研究表明，在曲轴的圆柱部分与到链轮的过渡部之间的区域是关键的，所述链轮随曲轴一同加工。在当前的现有技术中，该区域借助于车削加工以过渡半径的形式形成。

在该区域中的车削加工产生在大约R_z＝7μm的范围内的表面质量。扭转脉冲试验台上的结果表明，最大可能的交变扭转疲劳强度基于在过渡半径的关键区域中的可能的裂纹、尤其是也通过相对高的表面粗糙度受到限制。

发明内容

本发明的任务是，提高用于同类型曲轴的最大可传递的扭矩。

该任务通过权利要求1的特征部分所述的特征解决。

在从属权利要求中描述本发明的有利扩展方案。

通过使用不同的制造方法可将在关键区域中的表面质量提高到：表面粗糙度R_z的平均值小于3μm。作为可能的方法，在此可考虑尤其是研磨、精加工或抛光(以纯表面整平的形式)。所有方法实现在关键区域中的表面的显著整平。

扭转脉冲试验台上的研究已表明，通过将在关键区域中、尤其是在到链轮的过渡半径区域中的表面质量从大约R_z＝7μm提高到小于3μm的Rz，可将整个曲轴的交变扭转疲劳强度可证明地以在10％到30％范围内的幅度提高。通过以深滚压形式的滚压处理(提高压缩残余应力)还可预期显著更高的强度提升。因此，一方面，可利用曲轴传递更高的扭矩。另一方面，在轻型构造方法的意义上，曲轴可在相同的要传递的扭矩的情况下构造得更轻并且因此以更少的原材料构造。

利用根据权利要求2和3的设计方案可进一步改善交变扭转疲劳强度。