摇动接头组件和活塞曲轴组件 |
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| 申请号 | CN201110301382.8 | 申请日 | 2011-09-28 | 公开(公告)号 | CN102434570B | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
| 申请人 | 艾克莫特公司; | 发明人 | P·霍夫鲍尔; | ||||
| 摘要 | 通过 曲轴 和 连杆 可以将往复运动转换为旋转运动。在连杆与 活塞 之间的接头中，连杆随活塞摇动。在某些情况下，连杆为一个始终受拉的拉杆，或者为一个始终受压的 推杆 ，使得要润滑 轴承 面很困难。本 发明 公开了一种摇动接头组件，其中的各个轴承面在彼此面上摇动而不会发生表面之间的滑动。连杆的轴承面为圆柱的一部分，其半径等于其上装配有连杆的轴颈的 中轴 线与轴承面之间的距离。销轴具有凸出地或凹入地弯曲的轴承面，其局部半径取决于材料性能和设计摇动接头传递的局部峰值 力 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种摇动接头组件，包括： |
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| 说明书全文 | 摇动接头组件和活塞曲轴组件技术领域背景技术[0002] 图1显示具有连杆/销轴连接的内燃发动机的一个示例。在图1中的发动机为具有相对式活塞、相对式气缸(OPOC)的发动机10，是美国专利6170443、7434550中所描述的类型，作为参考被纳入本说明书。 [0003] 外活塞12和内活塞14位于左气缸(未在图1中显示)。通过两个拉杆18的大头端将外活塞12装配到曲轴20上。拉杆18的小头端装配于桥框22上。通过推杆16将内活塞14装配到曲轴20上。分别通过拉杆16和拉杆18将右气缸(未显示)的活塞12'和14'装配到曲轴20上。曲轴有两个主轴承26、一个推杆16装配于其上并位于中央的轴颈轴承(未显示)，以及两个分支轴颈，在每个分支轴颈上都装配有两个拉杆18。 [0004] 桥框22沿Y轴做往复运动，而在Z方向几乎没有运动。相比之下，拉杆18的大头端28随曲轴20的旋转沿Z方向运动。凭借拉杆18的大头端28沿Z方向运动，拉杆18相对于桥框22摇动。在从桥框22中伸出的圆柱销轴23与销轴23伸入其中的拉杆18之间存在着相对运动。一般情况下，在拉杆18的内表面与销轴23之间装有一个轴承24。轴承24可以是一个套筒轴承或滚针轴承。 [0005] 在两冲程OPOC中工作期间，拉杆18几乎一直受拉，而推杆16则几乎一直受压。当轴承24为套筒轴承时，套筒轴承的一侧受到拉杆18与销轴23之间的挤压，从而将润滑油挤出。由于缺乏润滑，在连杆与销轴之间的相对运动会造成轴承的表面磨损。另一种选择是，轴承24采用滚针轴承。滚针轴承存在不能提供足够的接触面积的问题。而且，滚针轴承不适合某些应用场合。于是希望有一种用于连杆与销轴之间接头，很少需要润滑且几乎没有摩擦。 发明内容[0006] 根据本发明的实施方案，公布了一种摇动接头组件，其中在连杆与连接往复运动元件的销轴之间几乎没有或无任何轴承表面的相对运动。本组件包括连杆，其大头端装配于曲轴的偏心轴颈上，小头端通过非圆销轴装配于往复运动的元件上。连杆具有杆轴承面，其曲率半径大致等于轴承面与偏心轴颈的中轴线之间的距离。在杆轴承面上摇动的销轴面，即销轴轴承面，其曲率半径小于连杆轴承面的曲率半径。在某些实施方案中，连杆包括主体和端盖，杆轴承面为端盖的一部分。端盖通过螺栓装配于连杆的主体上。 [0007] 另一种选择是，连杆包括主体、包含杆轴承面的轴承元件和端盖。轴承元件由端盖保持就位。通过螺栓或其他适当的连接方法将端盖固定到主体上。销轴轴承面随曲轴的旋转在杆轴承面上摇动。 [0008] 在一个实施方案中，连杆为拉杆，杆轴承面凹入地弯曲，销轴轴承面凸出地弯曲。在某些实施方案中，往复运动元件是装配于桥框上的活塞，销轴为桥框的横向伸出销轴。连杆的销轴轴承面的曲率半径大于最小半径，最小半径至少取决于材料性能、销轴的表面光洁度、杆轴承面和设计摇动接头传递的峰值力。在某些实施方案中，在轴承面上漂荡的销轴表面的曲率半径在销轴面的中心处最大，并且曲率半径作为局部力和离开该表面中心附近距离的函数单调减少。销轴轴承面的曲率半径沿销轴轴承面变化，曲率半径取决于维持可接受的赫兹(Hertzian)压力处于设计摇动接头传递的峰值力。将销轴轴承面的曲率半径精确调节至局部所需的半径(即足以满足局部峰值设计力的可能最小半径)，具有将摇动接头的宽度减少至最小的优点。在某些实施方案中，连杆为推杆；轴承面凸出地弯曲；在轴承面上漂荡的销轴面可以凸出地弯曲、凹入地弯曲，或者一部分凸出地弯曲、另一部分凹入地弯曲。销轴轴承面的凹入地弯曲的部分的曲率半径大于杆轴承面的曲率半径。销轴轴承面的局部所需半径沿其表面变化，并取决于材料性能、杆和销轴轴承面的光洁度、以及设计摇动接头传递的局部峰值力。 [0009] 另外，公布用于内燃发动机的活塞和曲轴组件包括：曲轴至少有一个偏心轴颈、装配于具有第一个非圆销轴的第一个零件的第一个往复运动元件、装配于具有第二个非圆销轴的第二个零件的第二个往复运动元件，以及第一、第二连杆，每个连杆都有一个装配于曲轴的相关偏心轴颈上的大头端和一个装配于销轴的连杆的小头端。连杆具有包括圆柱部分的杆轴承面，其曲率半径大致等于杆轴承面与相关连杆的偏心轴颈的中轴线之间的距离。在某些应用场合中，第一、第二个往复运动元件为第一、第二个十字头，本组件还包括：装有以相反位置排列的第一、第二个活塞的气缸套，第一、第二个活塞的顶部相互面对排列，在气缸套中做往复运动；第一个推杆，其第一个末端装配于第一个活塞上，第二个末端装配于第一个十字头上；以及第二个推杆，其第一个末端装配于第二个活塞上，第二个末端装配于第二个十字头上。 [0010] 在其他应用场合中：第一个往复运动元件为装于第一个气缸套中的第一个活塞；第二个往复运动元件为装于第二个气缸套中的第二个活塞；第一个连杆为第一个拉杆；第二个连杆为第二个拉杆；第一个往复运动元件为第一个桥框；第二个往复运动元件为第二个桥框；第一、第二个拉杆在发动机的工作过程中主要受拉；以及杆轴承面凹入地弯曲。本组件还包括：装于第一个气缸套中并相对于第一个活塞按相反位置排列的第三个活塞；装于第二个气缸套中并相对于第二个活塞按相反位置排列的第四个活塞；通过第三个非圆销轴来实施杆与活塞的连接，从而将第三个活塞装配到曲轴的其中一个偏心轴颈的第三个连杆；以及通过第四个非圆销轴来实施杆与活塞的连接，从而将第四个活塞装配到曲轴的其中一个偏心轴颈的第四个连杆。第三、第四个连杆为推杆，在发动机的工作过程中主要受压。第三、第四个连杆的大头端装配于曲轴的偏心轴颈，小头端具有杆轴承面，第三、第四个非圆销轴分别在其上漂荡。在第三、第四个连杆上的销轴轴承面为：凸出地弯曲、凹入地弯曲、或混合型：一部分凸出地弯曲，另一部分凹入地弯曲。销轴轴承面的局部半径沿其表面变化，并至少取决于材料性能、杆和销轴轴承面的光洁度、以及设计摇动接头传递的局部峰值力。 [0011] 第一、第二个连杆(拉杆)的杆轴承面为凹入地弯曲，在杆轴承面上漂荡的销轴的轴承面为凸出地弯曲，其曲率半径小于第一、第二个连杆轴承面的曲率半径。 [0012] 在某些实施方案中，销轴轴承面的曲率半径大致不变。对于拉杆，其曲率半径大于最小半径，具体取决于材料性能、销轴和杆轴承面的表面光洁度、及设计杆/销轴连接以传递的峰值力。对于推杆段，销轴轴承面在其中凹入地弯曲，为了紧凑，销轴半径应尽可能大，以维持可接受的赫兹压力。而且，曲率半径必须大于相对销轴轴承面摇动的杆轴承面的曲率半径。对于在推杆轴承中销轴轴承面的凸出弯曲段，在维持可接受的赫兹压力的同时尽可能减小曲率半径，从而取得紧凑。 [0013] 根据本发明的一个实施方案，公布了一种摇动接头组件，其中在连杆与连接往复运动元件的销轴之间几乎没有或无任何轴承表面的相对运动。本组件包括连杆，其大头端装配于曲轴的偏心轴颈，小头端通过非圆销轴装配于往复运动的元件。连杆具有杆轴承面，其曲率半径大致等于轴承面与偏心轴颈的中轴线之间的距离。对于拉杆，销轴轴承面的曲率半径小于杆轴承面的曲率半径。对于推杆，杆轴承面为凸出地弯曲。如果销轴轴承面也凸出地弯曲，则可以将接头做得紧凑。相比之下，虽然凹入地弯曲的轴承面不够紧凑，但具有较大的负荷容量。凹入地弯曲的轴承面的曲率半径必须大于凸出地弯曲的杆轴承面的曲率半径。在某些实施方案中，拉式连杆包括主体和端盖，轴承面为端盖的一部分。通过螺栓、销轴或其他连接件将端盖装配到连杆的主体上。 [0014] 另一种选择是，连杆包括主体、包含杆轴承面的轴承元件和端盖。杆轴承元件由端盖保持就位。通过螺栓将端盖固定到主体上。销轴随曲轴旋转或随其上装配了连杆的运动元件在杆轴承面上摇动。 [0015] 另外，公告的内燃发动机包括气缸套；活塞顶部相互面对排放在气缸套内的活塞对；其第一个末端装配于每个活塞的推杆；为每个拉杆提供的导向面，推杆的第二个末端在导向面上漂荡，导向面与气缸的轴线大致平行；装配于每个推杆上的拉杆，推杆的第二个末端装配于拉杆的第一个末端；以及具有两个主轴承轴颈(第一、第二个偏心轴颈)的曲轴。第一个拉杆的第二个末端装配于第一个偏心轴颈；第二个拉杆的第二个末端装配于第二个偏心轴颈。 [0016] 位于推杆的第二个末端与拉杆的第一个末端之间的接头是一个摇动接头，在拉杆上的凹入地弯曲的轴承面与装配于推杆的第二个末端的非圆销轴的凸出地弯曲的轴承面相配。凹入地弯曲的杆轴承面的曲率半径大致等于杆轴承面与偏心轴颈的中轴线之间的距离。销轴轴承面的曲率半径小于凹入地弯曲的杆轴承面的曲率半径。在一种选择中，凸出地弯曲的销轴轴承面以摇动方式在凹入地弯曲的杆轴承面上漂荡，基本避免了两个表面之间的滑动。在另一种选择方案中，在推杆的第二个末端与拉杆的第一个末端之间的接头是一个滑动接头，圆柱销轴装配于推杆的第二个末端，在拉杆的第一个末端上提供的圆柱形开孔用于装入圆柱销轴，销轴在其中相对圆柱形开孔来回转动，从而导致相对运动。第一个偏心轴颈与第二个偏心轴颈在曲轴上的偏转角度范围为150至180度。在某些实施方案中，第二个拉杆包括位于其末端上并装配于曲轴的一个V形件，V形件装配于曲轴的第二个轴颈和第三个轴颈；在第二个拉杆中的V形件具有足够的深度和宽度，便于连接第一个拉杆与曲轴的零件旋转而不会使第一、第二个拉杆相互干涉。附图说明 [0017] 现结合附图对本发明进行说明如下： [0018] 图1显示一种先有技术的相对式活塞、相对式气缸发动机结构的轴测图； [0019] 图2显示一种基于本发明思路的摇动接头的轴测图。 [0020] 图3和图4显示基于本发明的一个摇动接头实施方案的剖视图； [0021] 图5－7显示摇动接头处于中央和尽头位置的详情； [0022] 图7’显示图5－7中的轴承元件的俯视图； [0023] 图8显示针对两冲程发动机，气缸压力为曲轴角度函数的曲线图； [0024] 图9显示针对一个实施方案，销轴的最小曲率半径为连杆角度函数的曲线图； [0025] 图10和图11显示基于本发明的一个实施方案的推杆摇动接头的视图，分别示出中央和尽头位置； [0026] 图12显示在推杆中的摇动接头的详情； [0027] 图13、15和17显示其他可选的轴承面的形状； [0028] 图14、16和18显示分别对应于图13、15和17、由轴承传递的力为摇动角度函数的曲线图； [0029] 图19显示一个拉杆的可选实施方案；以及 [0030] 图20显示具有主要和次要杆轴承面的拉杆400。 具体实施方式[0031] 正如本领域技术人员所了解的那样，参考任何一个附图中示出和描述的实施方案的各种特点，可能综合了一个或多个其他附图所示的特点，从而生成的可选实施方案的图示或描述不是很清晰。综合图示的各种特点，可以为各种典型应用提供具有代表性的实施方案。但是，可能有待于对这些特点进行不脱离本发明教义的各种综合和修改，便于具体的应用或实施。无论是否清晰地描述或图示，本领域技术人员也可以识别类似的应用或实施。 [0032] 根据本发明的一个实施方案，在图2中显示了一种相对式活塞、相对式气缸发动机的部分轴测图，它突显了在摇动接头30中相关的零件。通过桥框42将左气缸(未示出)的外活塞12装配到拉杆31上。拉杆31包括：拉杆主体32、中央元件34、轴承元件36及端盖38，这些都通过螺栓40组合在一起。另一种选择是在螺栓40的位置使用带有螺母的双头螺栓。桥框42具有外伸至拉杆的横向伸出销轴44。下面讨论摇动面的细节。 [0033] 在图3中显示了摇动接头50的一个可选实施方案的剖视图。拉杆60包括：主体52、端盖54、轴承元件56及螺栓58。作为装配到活塞(桥框、活塞均未在图3中示出)上的桥框的一部分，横向伸出销轴62与端盖54中的开孔63啮合，并在轴承元件56的轴承面上漂荡或摇动。螺栓58在螺栓头的另一端车有螺纹。在59上的螺纹与拉杆60的主体52啮合。在螺栓58的61部分中，螺栓的外表面引导端盖54。图4显示图3中摇动接头的剖视图。通过圆珠64保持轴承元件56与端盖54的相对位置，圆珠64位于端盖54和轴承元件56上的圆窝中。当拧紧螺栓58(未在图4中显示)时，圆珠64保持轴承元件56就位。 为使具有伸出销轴62的桥框弯曲，靠在开孔63面上的轴承元件56的表面凸出地弯曲。 [0034] 图25显示拉杆280的一个可选实施方案。销轴282在拉杆280中的开孔284内摇动。在此实施方案中，不存在任何单独的轴承元件。相反，在摇动接头286上，杆轴承表面为开孔284的表面，杆轴承面与销轴轴承面在其上相互作用。在此实施方案中，未使用任何端盖，因此省去了螺栓连接。而且，由于没有单独的轴承元件，圆珠或其他保持件也都省去。具有伸出销轴的桥框的弯曲度由长拉杆的挠性补偿。在另外一种选择中，拉杆具有置于开孔内的单独轴承元件，拉杆上无端盖。 [0035] 在图5、6和7中以放大的形式显示出摇动接头的一部分。作为桥框或活塞与连杆之间其他连接件一部分的销轴162，具有销轴轴承面164166，轴承元件156的杆轴承面166在其上摇动。在发动机工作期间，销轴162在Y方向上做往复运动，连杆在Y方向上做往复运动，同时还在Z方向上移动。轴承元件156的杆轴承面164在销轴162的杆轴承面166上摇动。销轴轴承面166为凸出地弯曲的面，形成曲率半径为r_1的圆柱部分。在图5、6和7所示的实施方案中，销轴轴承面166具有不变的半径。另一种选择是，曲率半径可以沿表面变化。下面讨论销轴轴承面166的曲率半径的大小。轴承元件156的凹入地弯曲的杆轴承面164是曲率半径为r_2的圆柱的一部分，其中r_1小于r_2。r_2的值为从杆轴承面至曲轴销(曲轴销未显示，但图示为位于A)中心的距离。正如下面将要讨论到的那样，r_1的值至少由轴承元件156和销轴162的材料性能以及设计接头传递的最大力来确定。 [0036] 在图6中显示轴承元件156处于尽头位置，轴承元件156在此位置中向上倾斜。在所有位置中，轴承元件156与销轴162接触点的力与销轴和杆表面基本垂直。图7显示在另一个尽头位置中，轴承元件156向下倾斜。图5－7为放大的摇动接头，其曲率半径r_1和r_2比大多数实际情况小很多。这样的小半径使得可以在轴承元件156和销轴162上观察到弯曲。在图3的摇动接头中，轴承元件56相对销轴62呈约5度角摇动。因此，轴承元件56和销轴62的接触表面看起来基本平坦。 [0037] 在具有轴承元件36的实施方案中(如图2所示)，靠在开孔46面上的轴承元件36的背面为凸出地弯曲的面，这种情况可以在图7’中看到。图7’中的轴承元件156为图 5－7中轴承元件156的俯视图。图5显示了平行于轴承元件长度方向的轴线169。在图 7’中，表面168的曲率半径中心线与轴线169大致平行(在图7’中看上去为一个点)。表面168的弯曲可以补偿活塞销(或十字头销)在发动机工作期间可能的弯曲。 [0038] 当力与接触表面正交时，可以防止摇动接头各个表面之间的相对运动。但在某些情况下，存在少量侧向力。可以对轴承元件156(图5－7)的曲率进行修改，使合力与轴承面正交。但是，在许多实际设备中(如图1所示的内燃发动机)，侧向力可以忽略。而且，侧向力的大小随发动机的速度而变。因此，任何对侧向力的调节都要调整除设计速度之外的所有速度。在大多数实施方案中，无需对侧向力进行调节，因为侧向力很小，不至于产生滑动。 [0039] 为确保摇动接头能够承受力，可以将销轴162的曲率半径做得更大。但是，这样做的缺点是接头的宽度W变大。实际希望的是，接头应尽量窄以使连杆紧凑。在一个实施方案中，表面164具有不变的半径r_1，其值取决于设计接头传递的峰值力。在图8中，接头上的力被绘成针对发动机中最高气缸压力时曲轴角度函数的曲线。压力在TDC(上死点)附近因气缸内的压缩和因燃烧时压力增加而达到峰值。但是，压力在峰值压力的两边骤降。因此，具有取决于峰值气缸压力的不变半径r_1，会导致在离开峰值压力的曲轴角度位置处，曲率半径比需要的大。在一个可选的实施方案中，在销轴的表面曲率半径不是常数，而是作为曲轴角度(或者可能取决于连杆角度b)的函数而变。选择非常数的半径，使压力小于可接受的赫兹压力，这取决于销轴与轴承元件之间接触线上辊子零件的材料。作为b的函数的最小局部半径r_1，即在此实施方案中，r_1为非常数，作为连杆角度b的函数而变。接头的特征半径r被定义为： [0040] 1/r＝1/r_1+1/r_2。 [0041] 并且，Hp＝[(F*C)/(r*L)]^0.5，其中F为接头承受的力，C为取决于销轴和轴承元件材料的材料常数，L为接触长度。在图9中，以实线显示作为连杆角度函数的结果曲线r_1。在图9中的虚线为可以采用的安全最小半径。通过提供基于图9中虚线的非常数半径，可以将接头的宽度做得比假如r_1由预计碰到的峰值力来定义的常数时小。 [0042] 参考图3，轴承56为与端盖54分离的单独元件。另一种选择是，端盖54包括轴承元件56。单独的轴承元件56的优点是机加工曲面容易，可以选择与端盖54不同的材料。轴承元件56与端盖54为一体的优点包括零件数量减少和装配更容易。 [0043] 上述各个实施方案均涉及受拉的连接杆，即连杆。本发明还涉及受压的连接杆，即推杆，如图10和11所示。摇动接头200示于推杆202与非圆销轴之间。推杆202的大头端204与曲轴(未显示)的偏心轴颈配装。小头端206具有一个开孔208，销轴210在其中摇动。推杆202的杆轴承面212(在图11中示出，但未在图10中单独显示)和销轴210的销轴轴承面214均凸出地弯曲。图10所示的摇动接头处于中央位置，在图11中处于尽头位置。轴承面212的曲率半径r_3为表面212与推杆202的大头端204的中轴线216之间的距离。中轴线216是关于推杆202与偏心轴颈(未示出)之间发生相对运动的中心线。但在可选的实施方案中，运动元件不是曲轴的零件，而是具有可能比较复杂轨迹的运动元件。尽管如此，在接头上存在一个相对运动的中心，而杆轴承面的曲率半径取决于与该中心位置的距离。 [0044] 在图12中显示了在推杆222中摇动接头220的放大示图，与轴承面232相关的曲率半径r_4和轴承面234的曲率半径均比通常情况小。在图12的实施方案中，销轴230装在推杆222末端的开孔中。推杆222的轴承面232凸出地弯曲。销轴230的轴承面234也凸出地弯曲。于是出现了这样一种情况，即具有两个凸出地弯曲面的摇动接头可以做得紧凑，但能够承受的力较凹入地弯曲的摇动接头小。轴承面234的曲率半径可以是常数，并小于r_4。另一种选择是，轴承面234的曲率半径在销轴230的对称轴238附近达到峰值，而在对称轴的两边单调减少。 [0045] 在图13中显示了具有凹入弯曲轴承面242的销轴240的一个示例。在图14中显示了在接头中传递的力为摇动角度函数的曲线。由于表面242具有不变的曲率半径r_5，可接受的赫兹力(在图13中的实线)为一个常数。作为一个示例，如果峰值设计压力如图中点划线244所示，则在接头中的峰值设计力在所有摇动角度上均小于可接受的赫兹力，只要未超过峰值设计力，摇动接头将继续工作。 [0046] 在图15中显示了另一个示例，销轴250的轴承面252具有凹入地弯曲的部分256和段256外侧的凸出地弯曲的部分254。针对此结构的可接受的赫兹力在与段256相关的摇动角度处较大，而在与254相关的摇动角度处却剧烈减少。只要针对具体应用的峰值设计力类似于如图16的示例，表面252就适用。 [0047] 在图17的另一个示例中，销轴260的轴承面262在一个末端附近有一个凸出弯曲段，在另一个末端附近有一个凹入弯曲段，从而提供如图18所示可接受的赫兹力限值。所示的大多数销轴轴承面的示例都具有对称的形状，但在图17中的销轴260却没有。选择销轴轴承面的形状以维持可接受的赫兹压力，如果目标局部峰值力具有复杂的形态，可以采用复杂形状的轴承面。 [0048] 在图19所示拉杆280的实施方案中，没有单独的端盖或轴承元件，而是将开孔284设定在拉杆280的末端。杆轴承面286成形于开孔284的表面。销轴282在开孔284内摇动。虽然几乎只有拉杆280受拉，仍希望避免在销轴282与开孔284的其他表面之间出现间隙。销轴282的侧面288和开孔284的侧面290被做成“齿轮牙齿”形状，相互保持滑动接触。由于作用于此方向的力很小，可以将销轴282的侧面在侧面290上滑动相关的摩擦力忽略。此外，销轴282的尖端292沿开孔284的顶面294滑动。使用“齿轮外形”来设计开孔284的侧面290和顶面294以及销轴的侧面288和尖端292。 [0049] 所述的实施方案也适用于除相对式活塞发动机之外的内燃发动机(两冲程或四冲程)，以及其他机器，机器上的连杆装配了带有运动元件的往复运动元件。通过提供一种摇动而非表面之间相对运动的接头，可以将润滑省去。或者，即使因摇动表面不理想而发生少量滑动，加润滑会有用，但比滑动接头的润滑需求小。 [0050] 虽然在发动机的结构中，拉杆主要受拉，推杆主要受压，但仍可能在工作条件下，拉杆短时受压，而推杆短时受拉。在此负荷逆转中，主摇动接头不承受力，而是对面的销轴承受力。图20所示拉杆400同时具有主要杆轴承面402和次要杆轴承面404。确定主要杆轴承面402的曲率半径取决于X轴、拉杆400装配于其上的偏心轴颈(偏心轴颈未显示)的中心线，即圆410的部分。并且，次要的杆轴承面404与圆410重合。在内燃发动机中，摇动接头在中心位置(如活塞的上死点附近)承受的力最大，如图20所示。离开中心位置的力下降非常快，如图16所示。因此，离开在中心位置与杆轴承面接触的销轴的表面的曲率半径，可以短很多。在图20中，在主要销轴轴承面422上的销轴420的曲率半径在中央较大，在端部424较小。端部424的曲率半径至少分别取决于主要和次要杆轴承面402和404的几何形状。负荷逆转时，轴承面从主摇动接头(主要杆轴承面402和主要销轴轴承面 422)切换到次摇动接头(次要杆轴承面404和次要销轴轴承面426)，在随后负荷再次逆转时做相反的切换。当次接头承受负荷时，力量比主摇动接头承受的峰值力小很多。因此，类似于端部424的小曲率半径能够承受负荷，而不会超过赫兹压力。 [0051] 虽然所示本发明的内容为在曲轴与往复运动元件之间装有一种连杆的内燃发动机，本发明也适用于装在往复运动元件与具有任意复杂运动类型的运动元件之间的一种连杆的情况。在这些情况中，与连杆相关的轴承面的曲面半径等于连杆与运动元件之间表面至连接中心的距离。另外，往复运动元件的销轴轴承面的形状取决于作为摇动角度函数并通过摇动接头传递的设计峰值力。另外还采用了术语赫兹压力和赫兹力，两者涉及各个轴承面相互接触的整个部位。 [0052] 实际上，在许多实施方案中，各种曲面的曲率半径都做得看起来如同附图中那样接近平坦。为说明起见，图中的曲率半径都比实际半径小，如图5－7、7’、10－13、15、17、19和20。 [0053] 所述的实施方案也适用于除相对式活塞发动机之外的其他内燃发动机(两冲程或四冲程)，以及其他装有往复运动元件和旋转元件的机器。通过提供一种摇动而非表面之间相对运动的接头，可以在摇动接头中将润滑省去。但润滑对于消除其他存在滑动的表面上的摩擦仍然有用。 |
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