CN109154324A - 用于往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱的弧形的启动盘 - Google Patents

用于往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱的弧形的启动盘 Download PDF

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Abstract

一种用于往复活塞‑内燃机的气缸曲轴箱(12)的弧形的构造的启动盘(10)，其带有第一自由弧形端部(30)和第二自由弧形端部(32)以及带有在自由弧形端部(30,32)之间延伸的基体(28)，其中基体(28)由启动盘‑中轴线(M)划分成两个在相同的角度上延伸的弧形的虚拟的弧形区域(34a,34b)，其中基体(28)的横向于基体(28)的延伸方向构造的厚度在至少一个沿着基体(28)的弧形的延伸方向朝向启动盘‑中轴线(M)构造的启动区域(26)中多级地上升地或连续地上升地构造。

Description

用于往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱的弧形的启动盘
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱的弧形构造的启动盘(Anlaufscheibe，有时也称为轴向负载盘)。尤其本发明涉及一种构造为半环(Halbring)的启动盘，该启动盘布置在往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱中且用作用于往复活塞-内燃机的曲轴的曲轴拐臂(Kurbelwellenwange)的轴向的启动元件。
背景技术
由文件DE 10 2008 009 856 A1已知一种启动盘的对称地构造的半环，该半环通过冲压(Ausstanzen)由板件条(Blechstreife，有时也称为带状板件)制造。该半环具有均匀的厚度。对于这样的半环的尤其在往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱之内的具体的布置，从该印刷文献不能够得出细节。
在启动盘作为用于曲轴拐臂的轴向的启动元件的上文提及的使用目的的情形中，在将轴承盖固定在气缸曲轴箱处期间可产生如下，即气缸曲轴箱的区域在轴向的方向上扩大，尤其在将轴承盖与气缸曲轴箱装配期间。该扩大在下文中还称作轴承座扩大。当气缸曲轴箱和轴承盖由不同的材料制造时，例如当气缸曲轴箱由铝且轴承盖由钢或者灰口铸铁制造时，那么尤其能够产生轴承座扩大。轴承座扩大通常导致如下后果，即启动盘相对于曲轴拐臂的相对位置(至少轻微地)改变。这产生倾斜(倾翻)，通过在轴承座扩大的区域中到启动盘上的轴向的力作用引起。在该情况中不利的是，倾翻导致，启动盘仅仅利用在较小的区域上延伸的接触面贴靠在曲轴拐臂处。在接触区域中因此产生局部较高的材料应力，所述材料应力能够导致提前的材料疲劳且若有可能甚至导致启动盘的材料失效。
发明内容
本发明基于如下任务，提供一种启动盘供使用，所述启动盘关于其寿命被改善。
任务的解决方案根据本发明利用独立权利要求的特征进行。本发明的另外的实际的实施方式和优点结合从属权利要求被描述。
根据本发明的弧形的启动盘具有第一自由弧形端部(Bogenende)和第二自由弧形端部以及在弧形端部之间延伸的基体。基体由启动盘-中轴线划分成两个在相同的角度上延伸的虚拟的弧形区域。基体的横向于基体的延伸方向构造的厚度在至少一个、沿着基体的弧形的延伸方向朝向启动盘-中轴线构造的启动区域中多级地上升地或连续地上升地构造。尤其能够构造多个、同样与自由弧形端部间隔开的厚度跳跃部(在避免在数学意义中的不连续性(Unstetigkeit)的情况下，若有可能还带有倒圆半径或者连续的、也就是说倒圆的外部轮廓)和/或厚度能够连续地增长地、尤其线性增长地在启动区域中构造。在启动盘的倾斜状态(倾翻)的情形中(例如由于气缸曲轴箱的轴承座扩大)，能够借助于根据本发明的启动盘实现如下，即启动盘利用其启动区域基本上平行于曲轴拐臂取向，从而使得与曲轴拐臂大面积的接触成为可能。轴向地作用到用作启动元件的启动盘上的力能够在该情况中(要么在多个梯级上分布地要么在线性构造的厚度走向的情形中理想地全面地)在扩大的面上且因此“在更大的区域上分布地”容纳，由此局部的负载和最大的材料应力在根据本发明的启动盘中被显著地减小。由此局部的材料应力能够减小或者避免且寿命能够提高。此外有利的是，制造和应用根据本发明的启动盘可相对简单且成本适宜地实现，因为为了使用根据本发明的启动盘存在的气缸曲轴箱和轴承盖结构上不必改变。为了制造启动盘还能够应用与在由现有技术已知的且之前应用的启动盘的情形中相同的材料，从而为了在重新设计(Umkonstruktion，有时也称为改造或改建)的范畴中实现本发明，在一种可简单实现的变型方案中仅仅需要几何匹配。
在一种实际的实施方式中，启动区域由自由弧形端部出发延伸。由此所指的是，(在具有两个自由底部端部的弧形的启动盘的周缘方向上观察)启动区域直接地或非常靠近地在弧形端部处开始，其中随着非常靠近地在弧形端部处尤其应该包夹直到20°的、优选地直到10°或直到5°的角度范围。启动盘的厚度在该情况中与之相应地直接地开始地在自由弧形端部处或至少在上面提及的角度范围之内以可测量的数量级(Größenordnung)增加。这具有如下优点，即上文已经阐释的几何匹配(同样)在如下区域中实现，在所述区域中典型地出现轴承座扩大。
当启动区域在启动盘的至少20°的弧形区域上和/或在至少10mm的高度上延伸时，特别正面地影响寿命。优选地，启动区域在至少30°上延伸且进一步优选地在至少45°上延伸。作为根据本发明的启动盘的启动区域的角度范围，(关于基体的内部轮廓)尤其在30°和75°之间、进一步优选地在45°和70°之间且特别优选地在50°和60°之间的范围是合适的。尤其当启动区域由自由端部(或由两个自由端部)出发出来延伸时，启动区域沿着启动盘-中轴线的延伸称为高度。优选地，启动区域的高度为至少12mm、进一步优选地至少15mm。作为对于启动区域的高度的值范围，优选的是在10mm到30mm之间、进一步优选地在15mm和25mm之间且特别优选地在18mm和22mm之间的高度。这些值尤其适用于如下启动区域，在所述启动区域中厚度线性地上升地构造，从而启动区域能够全面地与(旋转的)曲轴拐臂轮廓的互补地构造的面产生贴靠，从而在轴向的方向上作用的力在尽可能大的面上导入到启动盘中。
结合由申请人使用的往复活塞-内燃机已证实为特别合适的是，厚度在至少一个启动区域中总体来说以至少20μm扩大。启动盘能够利用其启动区域然后在根据经验出现的轴承座扩大和在轴承座扩大之后出现的装配过程的情形中基本上平行于(旋转的)曲轴拐臂的外部轮廓取向。进一步优选地，厚度在启动区域上以至少50μm扩大。用于厚度在(尤其线性地构造的)启动区域中的扩大的优选的值范围处于20μm和300μm之间、进一步优选地在50μm和250μm之间。作为对于启动区域的角度，特别合适的是小于2°、尤其在0.1°和1.7°之间的角度范围中的角度。
在另一实际的实施方式中，在基体处在至少一个功能面上构造有至少一个从基体的内部轮廓延伸至基体的外部轮廓的润滑槽(Schmiernut)，所述润滑槽越过启动盘-中轴线延伸，也就是说启动盘-中轴线在该情况中伸延穿过润滑槽。尤其地，润滑槽能够对称地关于启动盘-中轴线构造。尤其当相应的启动区域由自由端部出发出来延伸时，通过在启动盘-中轴线的区域中构造的润滑槽能够在更大的弧形区域上构造一个或多个与润滑槽间隔开的启动区域。润滑槽的构造具有如下优点，即润滑介质(尤其油)能够从外部轮廓在内部轮廓的方向上被输送，从而润滑介质能够在启动盘的内部的弧形区域中到达至曲轴，尤其到达至曲轴轴承。尤其当启动盘的厚度为2mm和3mm之间、尤其在2.4mm和2.5mm时，润滑槽的在启动盘的厚度方向上延伸的深度优选地在50μm和450μm之间选择。
在一种可简单地制造的实施方式中，润滑槽和至少一个启动区域在相同的功能面上、尤其在启动盘的侧面(其在横向于启动盘-中轴线的方向上延伸)上、尤其在垂直于启动盘-中轴线的平面中构造。启动盘的加工在该情况中能够仅仅在(共同的)功能面上进行。
为了在润滑槽和启动区域之间设置足够大的间距，尤其当启动区域应当通过压印(Prägen)制造时，角度范围(润滑槽在所述角度范围上延伸)在一种实际的实施方式中限制到最大70°、尤其在最大60°上且进一步优选地在最大45°上的区域上。润滑槽进一步优选地最大在垂直于启动盘-中轴线的最大20mm、优选地在最大16mm上的长度上延伸。润滑槽构造成越小，则启动区域能够构造成越大，尤其如下启动区域，所述启动区域空间上通过过渡区域以恒定的厚度与润滑槽间隔开且因此与润滑槽分离。
在另一实际的实施方式中，基体由钢构造且在至少一个侧上、尤其在指向曲轴拐臂的功能面上设有由其它的材料构成的滑动层。钢作为用于根据本发明的启动盘的材料不仅成本适宜地可用，而且由于其较高的弯曲刚度和扭转刚度以及其温度稳定性是特别地合适的。合适的滑动层能够例如由铝构造且通过电镀(Plattieren)施覆到由钢构成的基体上。
如已经提到的那样，启动盘的启动区域能够特别简单地且成本适宜地通过压印制造。润滑槽也能够通过压印制造。在该情况中然而润滑槽和启动区域可足够地彼此间隔开，以便(尤其在已经构造的润滑槽之后的启动区域的压印的情形中)避免如下，即润滑槽破坏或几何上损害启动区域的压印。
对此备选地或补充地，启动区域和/或润滑槽能够通过铣削或其它的起切削作用的加工构造。这虽然要求更高的制造花费，然而这具有如下优点，即不必强制性地遵守在润滑槽和启动区域之间的最小间距。当启动区域能够在启动盘的更大的区域上延伸时，尤其能够由此就此而言得出功能上的优点。
当启动区域的至少一个部分区域通过至少两次压印、尤其通过在自由弧形端部的区域中的第二局部压印过程制造时，能够弄平可能的通过第一压印步骤产生的材料积聚(Materialanhäufung)，由此能够得出另外的功能上的优点。
优选地，在1mm到5mm高的区域上、尤其在1mm到3mm高的区域上、优选地在约1.5mm到2.5mm高的区域上(分别由自由弧形端部出发)进行第二压印。
附图说明
本发明的另外的实际的实施方式随后结合图纸被描述。其中：
图1以穿过曲轴轴线的示意性的截面图显示了在带有轴承盖和两个曲柄臂的气缸曲轴箱中的以半环的形式的根据本发明的启动盘的组件，
图2以前视图显示了来自图1的根据本发明的启动盘，
图3以根据在图2中的线III-III的截面图显示了来自图2的根据本发明的启动盘且
图4显示了带有夸张地示出的启动区域的来自图3的以IV标记的区域的放大图。
具体实施方式
在图1中显示了在气缸曲轴箱12中的两个根据本发明的、分别相同地构造为半环的启动盘10的组件的示意性的截面图。截面伸延穿过曲轴的中轴线MK，由其仅仅示出两个曲轴拐臂14。曲轴拐臂14经由曲轴的未示出的支承区段彼此连接。未示出的支承区段由气缸曲轴箱12和轴承盖16在周缘方向上包围。
启动盘10分别***在构造在气缸曲轴箱12中的凹口18中。在此每个启动盘10具有第一功能面20(该第一功能面指向气缸曲轴箱12)和第二功能面22(该第二功能面指向相对而置的曲轴拐臂14)。
在装配轴承盖16时，该轴承盖通常借助于未示出的螺旋连接固定在气缸曲轴箱12处，如在图1中以夸张的形式示出的那样，通过气缸曲轴箱12在(通过螺旋连接引起地)加载以轴承盖16的力的区域24中可产生在轴向的方向上的轴承座扩大。这导致，启动盘10在凹口18之内(如在图1中同样夸张地示出的那样)倾翻。在根据本发明的启动盘10的情形中，所述启动盘在下面结合图2到4在其几何设计中还详细地阐释，第二功能面22如此设计，以至于启动盘10在曲轴的轴向运动时在启动区域26中平行于曲轴拐臂14取向，从而在启动区域26和曲轴拐臂14之间产生大面积的接触且仅仅产生较小的、局部的负载。为此启动区域26必须匹配于可预期的或确定的轴承座扩大。
如尤其在图2到图4中可看出的那样，启动盘10具有基体28，该基体在第一自由弧形端部30和第二自由弧形端部32之间延伸。基体28由启动盘-中轴线M划分成两个在相同的角度上延伸的弧形的虚拟的弧形区域34a,34b。当前弧形区域34a,34b分别在90°上延伸。基体28具有外部轮廓Ka和内部轮廓Ki，所述外部轮廓和内部轮廓分别圆弧形地在近似90°上延伸。在第二自由弧形端部32处作为用于装配的扭转止动件构造有突出部36。由此确保了，启动盘10能够仅仅如此***到凹口18中，以至于第一功能面20分别指向气缸曲轴箱12且第二功能面22分别指向曲轴拐臂14(参看图1)。如尤其在图3和4中可看出的那样，在第二功能面22上构造有带有连续地上升的厚度的启动区域26。
启动盘10的基体28当前由钢制造，其中基体28的第二功能面22设有附加的滑动层。在显示的实施方式中，作为滑动层铝材料通过电镀施覆。
在图2中以朝向第二功能面22的视线显示了根据本发明的启动盘10，在所述第二功能面上不仅构造有启动区域26而且构造有润滑槽38。
此处在相同的高度H上构造的启动区域26由两个自由端部30,32出发在启动盘-中轴线M的方向上在20mm的区域上延伸，或者在45°的弧形区域α上延伸(相对于内部轮廓Ki测量)。
如在来自图3和4的示图中可看出的是，厚度(由自由端部30,32出发)在启动盘-中轴线M的方向上在启动区域26中以γ=0.15°的角度在高度H上连续地上升地构造。厚度由此在启动区域26中总体来说以ΔD=50μm扩大。在启动区域26之上的启动盘10的厚度D为2.5mm。
润滑槽38当前对称地围绕启动盘-中轴线M构造。所述润滑槽在第二功能面22上在基体28的内部轮廓Ki和外部轮廓Ka之间延伸。润滑槽38此外在关于内部轮廓Ki的30°的弧形区域ß上或者在16mm的宽度B上延伸。润滑槽38的深度在显示的实施方式中为200μm。
不仅启动区域26而且润滑槽38在显示的实施方式中通过压印制造。过渡区域40在润滑槽38和启动区域26之间延伸，该过渡区域具有基体28的完整厚度D。过渡区域40如此设计，使得在启动区域26的压印过程期间，之前已经通过压印构造的润滑槽38没有被损害。
利用虚线42表明了，可有利的是，重新地压印启动区域26的从相应的自由端部30,32延伸直至虚线的部分区域，尤其以便弄平第一压印过程的材料积聚。在此，线42的位置能够在高度H的方向上根据需要地移位且因此根据需要被选择(参看图2)。
同样可行的是，此外在相同的部分区域中或在其它的部分区域中进行另外的压印过程，尤其以便进行另外的弄平。
参考符号列表
10 启动盘
12 气缸曲轴箱
14 曲轴拐臂
16 轴承盖
18 凹口
20 第一功能面
22 第二功能面
24 扩大的区域
26 启动区域
28 基体
30 第一自由弧形端部
32 第二自由弧形端部
34a,34b 弧形区域
36 突出部
38 润滑槽
40 过渡区域
42 第二压印步骤的压印线
MK 曲轴的中轴线
M 启动盘-中轴线
Ki 内部轮廓
Ka 外部轮廓。

Claims (10)

1.一种用于往复活塞-内燃机的气缸曲轴箱的弧形的启动盘，其带有第一自由弧形端部(30)和第二自由弧形端部(32)以及带有在自由弧形端部(30,32)之间至少部分地弧形地延伸的基体(28)，其中所述基体(28)由启动盘-中轴线(M)划分成两个在相同的角度上延伸的虚拟的弧形区域(34a,34b)，
其特征在于，
所述基体(28)的横向于所述基体(28)的延伸方向构造的厚度在至少一个、沿着所述基体(28)的弧形的延伸方向朝向所述启动盘-中轴线(M)构造的启动区域(26)中多级地上升地或连续地上升地构造。
2.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述启动区域(26)由自由弧形端部(30,32)出发延伸。
3.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述启动区域(26)在至少20°的弧形区域上和/或在至少10mm的高度上延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述厚度在至少一个所述启动区域(26)中以至少20μm扩大。
5.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，在所述基体(28)处在至少一个功能面(22)上构造有至少一个从所述基体(28)的内部轮廓(Ki)延伸至所述基体(28)的外部轮廓(Ka)的润滑槽(38)，所述润滑槽越过所述启动盘-中轴线(M)延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述润滑槽(38)和所述至少一个启动区域(26)在相同的所述功能面(22)上构造。
7.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述润滑槽(38)在周缘方向上在最大70°的弧形区域上延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述基体(28)由钢构造且在至少一个侧上设有由其它的材料构成的滑动层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述启动区域(26)通过压印制造。
10.根据前述权利要求中任一项所述的启动盘，其特征在于，所述启动区域(26)的至少一个部分区域通过至少两次的压印制造。
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