[发明专利]同时制造多个曲柄轴的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及同时制造在滑动件-曲柄机构中使用的类型的多个曲柄轴的方法。

背景技术

作为滑动件-曲柄机构的例子，发动机的曲柄轴将活塞的往复线性运动转换为绕纵向轴线的旋转运动，以提供扭矩来推进交通工具，诸如但不限于火车、船、飞机或汽车。曲柄轴是发动机的重要部件，且是发动机设计的起始点。曲柄轴设计影响发动机的整体封装，且由此影响发动机的总质量。相应地，最小化曲柄轴的尺寸和/或质量减小了发动机的尺寸和质量，其具有对交通工具的整体尺寸、质量和燃料经济性的综合影响。

曲柄轴包括至少一个曲柄销，其从纵向轴线偏离，往复活塞经由连接杆附连到曲柄销。从活塞施加到曲柄轴的通过它们之间的偏离连接的力在曲柄轴中产生扭矩，其将曲柄轴绕纵向轴线旋转。曲柄轴还包括至少一个主轴承轴颈，其绕纵向轴线同心地布置。曲柄轴在主轴承轴颈处固定到发动机本体。轴承绕主轴承轴颈布置，在曲柄轴和发动机本体之间。

为了减小曲柄轴的质量，中空部分可形成到主轴承轴颈和曲柄销的每个中并延伸通过其。曲柄轴通常通过铸造工艺形成或制造，诸如但不限于湿砂模铸造工艺或壳模铸造工艺。形成到曲柄销和/或主轴承轴颈中的任何中空部分通过多个不同芯部限定，所述多个不同芯部在铸造过程期间布置在模具内。这些不同芯部的每个必须相对于彼此和模具精确地定位，以将中空部分适当地形成适当位置中。

发明内容

一种同时制造多个曲柄轴的方法，包括将单个芯部定位在模具的腔室内，该模具具有第一半部和第二半部，其一起形成所述多个曲柄轴的外部形状。由此制造的所述多个曲柄轴的每个的外部形状包括多个销轴承轴颈和多个主轴承轴颈。该方法还包括经由机构将熔化金属引入到腔室中，以形成所述多个曲柄轴。随着熔化金属流入到腔室中且围绕单个芯部，形成延伸通过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的至少一个和所述多个主轴承轴颈的至少一个的中空部分。

该方法可还包括将单个芯部形成为一体部件，其具有穿过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的所述至少一个和所述多个主轴承轴颈的所述至少一个的形状。

单个芯部可还包括多个段的材料，每个段形成平面形状。

单个芯部可还包括多个段的材料，每个段形成非平面三维形状。

单个芯部可还包括多个段的材料，每个段具有限定非圆形形状的横截面。

所述多个段的每个的非圆形形状可以是椭圆形状。

将单个芯部形成为一体部件以具有穿过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的所述至少一个和所述多个主轴承轴颈的所述至少一个的形状可包括将单个芯部形成为限定多个非线性路径。每个非线性路径可相对于所述多个曲柄轴的相应一个的纵向轴线设置，用于延伸通过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的至少一个或所述多个主轴承轴颈的至少一个的至少一个中空部分。

根据本方法，每个非线性路径可包括定位为将中空部分远离所述多个曲柄轴的一个的高应力区域弯曲的非线性路径。

相应地，每个非线性路径可包括成角度路径，其相对于所述多个曲柄轴的一个的纵向轴线成角度，以线性地引导中空部分远离相应曲柄轴的高应力区域。

将单个芯部形成为一体部件可包括将单个芯部形成为包括多个连接部分。在这样的情况下，每个连接部分可具有一表面，其限定所述多个曲柄轴的一个的多个配重的一个、销轴承轴颈的一个或主轴承轴颈的一个的至少一部分。

还披露了一种用于利用上述方法同时制造多个曲柄轴的系统，以减少曲柄轴质量同时限制所关注曲柄轴中的应力。

该系统包括模具，该模具具有第一半部和第二半部，所述第一半部和第二半部一起形成所述多个曲柄轴的外部形状且限定内部腔室，所述多个曲柄轴的每个的外部形状包括多个销轴承轴颈和多个主轴承轴颈；单个芯部，位于模具的内部腔室内，其限定延伸通过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的至少一个和所述多个主轴承轴颈的至少一个的中空部分；以及一机构，构造为将熔化金属引入到腔室中，以形成所述多个曲柄轴，从而熔化金属流动到腔室中且围绕单个芯部，以同时形成延伸通过所述多个曲柄轴的每个的所述多个销轴承轴颈的至少一个和所述多个主轴承轴颈的至少一个的中空部分。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式(一个或多个)和实施例(一个或多个)的以下详细描述连同附图和所附权利要求时显而易见。

附图说明

图1是示例性的多个平面铸造曲柄轴的示意性平面图，单个芯部保持附连至其。