发动机耦合组件和具有其的发动的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机耦合组件和具有其的发动机，所述发动机耦合组件包括：曲轴，所述曲轴包括轴颈，所述轴颈上设有油孔；耦合瓦，所述耦合瓦套设在所述轴颈上；以及轴瓦，所述轴瓦套设在所述轴颈上且位于所述轴颈与所述耦合瓦之间，所述轴瓦上设有与所述油孔对应的出油孔，所述轴瓦与所述轴颈相连且所述轴瓦的外周面抵接所述耦合瓦的内周面，所述曲轴和所述轴瓦相对于所述耦合瓦可转动。根据本实用新型的发动机耦合组件，通过在轴颈上套设轴瓦，使得耦合瓦只与轴瓦发生摩擦，在更换时只需更换耦合瓦和轴瓦即可，而无需打磨轴颈，从而缩减了更换步骤，提高了制作和维修效率，降低了成本。
【专利说明】发动机耦合组件和具有其的发动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机【技术领域】，更具体地，涉及一种发动机耦合组件和具有其的发动机。
【背景技术】
[0002]传统发动机配件耦合瓦，是发动机中的重要零件，当耦合瓦应用在曲轴上时，它连接着发动机缸体和曲轴，当耦合瓦应用在连杆上时，它连接着活塞和曲轴，其共同作用是支撑曲轴，将活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率，耦合瓦在工作中，除承受曲轴产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，耦合瓦在一个复杂的应力状态下工作。一般来说，耦合瓦多为钢件，由两个半圆的部分组成，更确切的说，耦合瓦是安装在发动机轴颈上的滑动轴承，装配时由瓦盖及螺栓压紧固定在发动机缸体上，其材料是由钢制的瓦背加耐磨的巴氏合金构成，且同型号发动机要做五种规格的稱合瓦。
[0003]目前，为了延长使用寿命，耦合瓦主要选用抗压强度和疲劳强度高、摩擦系数低、耐磨性良好、抗胶合性、嵌藏性和顺应性好、热膨胀系数小、导热性好、润滑性好、耐腐蚀性好和工艺性良好的材料来制备。
[0004]一般来说，发动机的曲轴与缸体通过耦合瓦固定在缸体轴承座上，轴颈与耦合瓦面接触传递动力，发动机的连杆通过耦合瓦与轴颈接触传递动力，运行一段时间后，耦合瓦与轴颈由于摩擦使间隙变大，从而影响发动机的功率，增加了耗油量。此时，需要根据磨损量更换合适规格的耦合瓦，打磨轴颈达到装配要求，当曲轴打磨超过一定量时需更换新的曲轴，不仅费时费力，而且对于加工工艺要求比较高。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0006]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种更换简单、制作效率高和成本较低的发动机耦合组件。
[0007]本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述发动机耦合组件的发动机。
[0008]根据本实用新型第一方面的发动机耦合组件，包括:轴颈，所述轴颈上设有油孔；耦合瓦，所述耦合瓦套设在所述轴颈上；以及轴瓦，所述轴瓦套设在所述轴颈上且位于所述轴颈与所述耦合瓦之间，所述轴瓦上设有与所述油孔对应的出油孔，所述轴瓦与所述轴颈相连且所述轴瓦的外周面抵接所述耦合瓦的内周面，所述轴颈和所述轴瓦相对于所述耦合瓦可转动。
[0009]根据本实用新型的发动机耦合组件，通过在轴颈上套设轴瓦，使得耦合瓦与轴颈间隔开，发动机耦合组件在运转时，耦合瓦只与轴瓦发生摩擦，而不会磨损到轴颈，因此，在更换发动机耦合组件时，只需更换耦合瓦和轴瓦即可，而无需再对轴颈进行打磨，从而有效缩减了更换步骤，提高了制备和维修效率，降低了成本。[0010]另外，根据本实用新型的发动机耦合组件还可以具有如下附加的技术特征:
[0011]根据本实用新型的一个实施例，所述轴瓦的截面形成为环形，所述轴瓦与所述轴颈过盈配合。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述轴瓦包括两个配合部，两个所述配合部分别设在所述轴颈的外周面上并配合形成所述轴瓦。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，两个所述配合部的结构对称，且所述配合部的曲率半径小于所述轴颈的曲率半径。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，每个所述配合部的截面分别形成为U形，每个所述配合部的开口的距离比所述轴颈的直径小0.5-1.5mm。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，所述轴瓦的厚度为2.5-4_。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，所述轴瓦由内到外依次包括钢层、中间结合层和减磨层，其中，所述中间结合层的厚度为0.03mm，所述减磨层的厚度为0.08-0.4mm。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述减磨层为巴氏合金层或铝基合金层，所述巴氏合金层或铝基合金层的厚度为0.08-0.3_。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，所述减磨层为铜铅合金层，所述铜铅合金层的厚度为 0.25-0.4mm。
[0019]根据本实用新型第二方面的发动机，包含上述实施例所述的发动机耦合组件。
[0020]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1是根据本实用新型实施例的发动机耦合组件的结构示意图。
[0023]附图标记:
[0024]100:发动机耦合组件；10:轴颈；20:耦合瓦；30:轴瓦；31:出油孔；32:配合部。【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]下面首先结合附图详细描述根据本实用新型第一方面实施例的发动机耦合组件100。
[0029]如图1所示，根据本实用新型实施例的发动机耦合组件100包括曲轴(图未示出)、耦合瓦20以及轴瓦30。具体而言，曲轴包括轴颈10，轴颈10上设有油孔(图未示出)。耦合瓦20套设在轴颈10上，轴瓦30套设在轴颈10上且位于轴颈10与耦合瓦20之间，轴瓦30上设有与油孔对应的出油孔31。轴瓦30与轴颈10相连且轴瓦30的外周面抵接耦合瓦20的内周面，曲轴和轴瓦30相对于耦合瓦20可转动。
[0030]根据本实用新型实施例的发动机耦合组件100，通过在轴颈10上套设轴瓦30，使得耦合瓦20与轴颈10间隔开，发动机耦合组件100在运转时，耦合瓦20只与轴瓦30发生摩擦,而不会磨损到轴颈10，因此，在更换发动机耦合组件100时，只需更换耦合瓦20和轴瓦30即可，而无需再对轴颈10进行打磨，从而有效缩减了更换步骤，提高了制备和维修效率，降低了成本。
[0031]具体地，轴瓦30相对于耦合瓦20做相对运动，轴瓦30与耦合瓦20之间会限定有间隙，此间隙与轴颈10上的油孔、轴瓦30上的出油孔31连通，间隙中含有润滑油膜，耦合瓦20与轴瓦30可通过润滑油膜作相对运动，从而减少了摩擦磨损，延长了使用寿命。
[0032]需要说明的是，根据本实用新型实施例的轴颈10可以为曲轴轴颈，也可以为连杆轴颈，相应地，当轴颈10为曲轴轴颈时，耦合瓦20为与曲轴轴颈配合的曲轴瓦，当轴颈10为连杆轴颈时，耦合瓦20为与连杆轴颈配合的连杆瓦。耦合瓦20在曲轴轴颈和连杆轴颈上的配合结构对于本领域普通技术人员来说是可以理解并且容易实现的，因此不再赘述。
[0033]对于轴瓦30在轴颈10上的具体安装方式不做特殊要求，可选地，根据本实用新型的一个实施例，轴瓦30的截面形成为环形，轴瓦30与轴颈10过盈配合。也就是说，形成为环形的轴瓦30套设在轴颈10上,轴瓦30的截面尺寸比轴颈10的截面尺寸小。由此,轴瓦30能够牢固的贴合在轴颈10上，并与轴颈10 —起运转，避免了轴瓦30在轴颈10上安装松弛而发生滑移，进而磨损到轴颈10的情况发生。
[0034]进一步地，根据本实用新型的一个实施例，轴瓦30包括两个配合部32，两个配合部32分别设在轴颈10的外周面上并配合形成轴瓦30。也就是说，两个配合部32配合形成为环形的轴瓦30，并安装在轴颈10的外周面上。将轴瓦30设计成两个配合部32，不仅装配方便，而且可以使得当轴瓦30损害时，只需更换发生损坏的配合部32即可，而无需将整个轴瓦30都更换掉，从而有效地减少了更换费用，提高了组件的利用率。
[0035]可以理解的是，两个配合部32的结构和尺寸可以相同，也可以不同。可选地，根据本实用新型的一个实施例，两个配合部32的结构对称，且配合部32的曲率半径小于轴颈10的曲率半径。由此,两个配合部32配合形成的轴瓦30的曲率半径即小于轴颈10的曲率半径，使得轴瓦30能够与轴颈10实现过盈配合。
[0036]具体地，对于轴瓦30与轴颈10过盈配合的程度可以根据发动机耦合组件100的实际运行要求进行确定。可以理解的是，轴颈10的曲率半径与配合部32的曲率半径之间的差值不可过大，也不可过小。当差值过小时，会使两个配合部32组成的轴瓦30不能稳固的贴合在轴颈10上而易发生滑移，当差值过大时，会使两个配合部32的尺寸相对过小而使装配的难度加大，甚至是无法安装在轴颈10上。
[0037]因此，从安装的稳固性和难易程度两方面考虑，可选地，根据本实用新型的一个实施例，每个配合部32的截面分别形成为U形，每个配合部32的开口的距离比轴颈10的直径小0.5-1.5mm。即轴颈10的曲率半径与配合部32的曲率半径的差值为0.25-0.75mm。由此，配合部32既能够相对容易地安装在轴颈10上，又能够以过盈配合的方式稳固地贴合在轴颈10上。
[0038]考虑到发动机在运转过程中，在耦合瓦20、轴瓦30、轴颈10、润滑油膜以及发动机耦合组件100的安装孔(即轴承孔)之间会形成复杂的弹性流体动力学系统，其中，耦合瓦20相当于滑动轴承。轴颈10在一个有一定间隙的轴承孔内，受气缸内的爆发压力作相对旋转运动，把润滑油带入间隙中，并产生旋转效应。同时，爆发压力使轴颈作径向运动，产生挤压效应。旋转运动和挤压运动共同作用形成了弹性流体动压油膜。其压力与轴承所受到的外载荷大小相等，方向相反，并且随时间(曲轴转角)而变化。在发动机的一个工作循环里，轴颈10中心走出一个变化的封闭轨迹，油膜厚度及其压力都在变化着，并决定了轴承的可靠性与耐久性。
[0039]其中，安装有轴瓦30的耦合组件100可以用其轴承特性数(索氏数)SO进行表征。其表达式为:S0=pW2/bDn ω ；
[0040]其中:Ψ= (R-r) /r ；
[0041 ] ω = ω L+ ω J+ ω LP ;
[0042]ρ-轴承载荷(kgf)；
[0043]Ψ——间隙；
[0044]b-轴承宽度(cm)；
[0045]D-轴承内表面直径(cm)；
[0046]ω-轴颈有效角速度(s—1)；
[0047]coL-轴承角速度；
[0048]ω J-轴颈角速度；
[0049]coLP-最小油膜位置点角速度；
[0050]η——润滑油的动力黏度。
[0051]可知，油膜承载能力与b和D之积成正比，与间隙的二次方成反比。而油膜的承载能力一定程度上体现了发动机耦合组件100的性能状况。
[0052]考虑到当轴瓦厚度改变时，轴承的宽度、内表面直径以及间隙会相应改变，继而影响到发动机耦合组件100的整体性能。轴瓦30的厚度可以根据实际发动机的类型进行具体确定。可选地，根据本实用新型的一个实施例，轴瓦30的厚度为2.5-4_。对于重系列发动机，如柴油机，轴瓦30的厚度可选为2.5-4_。对于轻系列的发动机，例如汽油机，其轴瓦30的厚度相对小一些，可选为1.5-3mm。
[0053]进一步地，不同的材料制备的轴瓦30在性能上会有很大的差别。为了提高轴瓦30的性能，可选地，根据本实用新型的一个实施例，轴瓦30由内到外依次包括钢层、中间结合层和减磨层，其中，中间结合层的厚度为0.03mm，减磨层的厚度为0.08-0.4mm。
[0054]具体地，通过铸造、粉末烧结和轧制压延等工艺方法制造的钢一轴承合金的双金属材料，经冲压成形和机械加工，随后在合金层表面上电(涂)镀或物理喷溅减磨层，即可形成三层结构的轴瓦30。当然轴瓦30的结构不仅限于与此，可以根据实际的要求进行确定，例如也可以采用纯钢制作轴瓦30。其中，内燃机的曲轴薄壁轴瓦30的钢背材料可采用含碳量为0.03-0.25%的优质碳素钢，高速大功率柴油机的高性能轴瓦的钢背材料的含碳量最高可达到0.17-0.25%。
[0055]对于高速大功率发动机来说，其轴承必须有足够的疲劳强度。其中，疲劳强度是指在交变载荷(变化的压缩应力及其伴随产生的拉伸应力)作用下，轴承合金层材料不发生疲劳开裂的能力。疲劳裂纹是在一定接触应力作用下超过某循环次数后产生的。一般发生在轴瓦30表面的应力集中点或金相组织中的薄弱处，然后向纵深发展到达结合层，裂纹将沿着结合层向四周伸展，相邻裂纹相交，进而形成局部合金层剥落，形成破损。
[0056]例如，国外的大量的试验研究结果表明，高锡和中锡合金轴瓦30，如果结合层为纯铝，由于纯铝的机械强度较合金低，疲劳裂纹将会在纯铝层中沿结合面迅速向四周曼延。即中间结合层的性能会影响其疲劳强度。因此，为了有效提高其疲劳强度，可以采取两种措施，其一，可以采用机械强度较高的合金作中间结合层，例如铝硅、铝锰或铝镍合金等。其二，合金层材料的疲劳强度受其厚度的影响，因此可以降低结合层合金的厚度，例如可将厚度设为0.03mm。另外，合金材料的弹性模量与钢背材料的弹性模量的比值越大，其疲劳强度大。因此，可选择弹性模量较高的材料作为中间结合层。
[0057]进一步地，对于减磨层不做特殊限制，减膜层也可为合金层，当用不同的合金制作减磨层时，其厚度也会有所不同。具体地，在本实用新型的一个实施例中，减磨层为巴氏合金层或铝基合金层，巴氏合金层或铝基合金层的厚度为0.08-0.3mm。在本实用新型的另一个实施例中，减磨层为铜铅合金层，铜铅合金层的厚度为0.25-0.4mm。
[0058]根据本实用新型第二方面的发动机，包含上述实施例所述的发动机耦合组件100。由于根据本实用新型实施例的发动机耦合组件100具有上述有益的技术效果，因此，根据本实用新型实施例的发动机也具有相应的技术效果。即:耦合组件100更换简单且制作效率高和发动机成本较低。
[0059]根据本实用新型实施例的发动机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0060]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0061]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种发动机耦合组件，其特征在于，包括: 轴颈，所述轴颈上设有油孔； 耦合瓦，所述耦合瓦套设在所述轴颈上；以及 轴瓦，所述轴瓦套设在所述轴颈上且位于所述轴颈与所述耦合瓦之间，所述轴瓦上设有与所述油孔对应的出油孔，所述轴瓦与所述轴颈相连且所述轴瓦的外周面抵接所述耦合瓦的内周面，所述轴颈和所述轴瓦相对于所述耦合瓦可转动。
2.根据权利要求1所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述轴瓦的截面形成为环形，所述轴瓦与所述轴颈过盈配合。
3.根据权利要求2所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述轴瓦包括两个配合部，两个所述配合部分别设在所述轴颈的外周面上并配合形成所述轴瓦。
4.根据权利要求3所述的发动机耦合组件，其特征在于，两个所述配合部的结构对称，且所述配合部的曲率半径小于所述轴颈的曲率半径。
5.根据权利要求4所述的发动机耦合组件，其特征在于，每个所述配合部的截面分别形成为U形，每个所述配合部的开口的距离比所述轴颈的直径小0.5-1.5mm。
6.根据权利要求1所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述轴瓦的厚度为2.5-4_。
7.根据权利要求1所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述轴瓦由内到外依次包括钢层、中间结合层和减磨层，其中，所述中间结合层的厚度为0.03_，所述减磨层的厚度为0.08-0.4mm。
8.根据权利要求7所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述减磨层为巴氏合金层或招基合金层，所述巴氏合金层或招基合金层的厚度为0.08-0.3mm。
9.根据权利要求7所述的发动机耦合组件，其特征在于，所述减磨层为铜铅合金层，所述铜铅合金层的厚度为0.25-0.4mm。
10.一种发动机，其特征在于，包含权利要求1-9中任一项所述的发动机稱合组件。
【文档编号】F16C3/06GK203614569SQ201320681129
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】杨滨 申请人:北汽福田汽车股份有限公司