[发明专利]具有芯塞的曲轴组件以及用于制造曲轴组件的方法

说明书

一种制造曲轴组件的方法包括配置具有带有腔体的曲柄销轴颈的曲轴，该腔体至少部分从曲柄销轴颈的第一轴向侧延伸至第二轴向侧并且在第一轴向侧和第二轴向侧中的至少一个处开口。该方法包括在腔体中设置芯塞。曲轴具有第一密度且芯塞可以具有可小于第一密度的第二密度。曲轴组件包括曲轴和芯塞。

技术领域

本教导总体上包括曲轴组件以及制造曲轴组件的方法。

背景技术

发动机曲轴将活塞的往复式线性移动转换为围绕纵向轴线的旋转移动以提供转矩来推进车辆，该车辆诸如(但不限于)火车、船、飞机、卡车或汽车。

曲轴包括偏离纵向轴线的至少一个曲柄销，往复式活塞经由连杆附接至该曲柄销。通过活塞与曲轴之间的偏离连接从活塞施用至曲轴的力在曲轴中产生转矩，从而使曲轴围绕纵向轴线旋转。曲轴进一步包括围绕纵向轴线同心设置的至少一个主轴承轴颈。曲轴在主轴承轴颈处固定至发动机组。轴承围绕主轴承轴颈设置在曲轴与发动机组之间。

为了减少曲轴的重量，曲轴和主轴承轴颈可以具有中空部分。中空部分的最大体积以及因此曲轴的重量减少受在发动机操作期间必须由曲轴承受的应力限制。换言之，曲轴必须具有足够厚度以使曲轴承受该应力。

发明内容

曲轴设计影响发动机的整体包装，并且由此影响发动机的总质量。因此，将曲轴的大小和/或质量最小化减小了发动机的大小和/或质量，从而对车辆的总大小、质量和燃料经济性具有复合影响。

制造本文所述的曲轴组件的方法包括配置具有带有腔体的曲柄销轴颈的曲轴，该腔体至少部分从曲柄销轴颈的第一轴向侧延伸至第二轴向侧并且在第一轴向侧和第二轴向侧中的至少一个处开口。该方法包括在腔体中设置芯塞。曲轴具有第一密度且芯塞可以具有可小于第一密度的不同的第二密度。通过非限制性实例，曲轴可以至少部分是铁或钢，且芯塞可以至少部分是铝、至少部分是钛、陶瓷、金属基质或复合物。

因此，曲轴组件包括具有曲柄销轴颈的曲柄销的曲轴，该曲柄销轴颈具有至少部分从曲柄销轴颈的第一轴向侧延伸至第二轴向侧的腔体。该腔体在第一轴向侧和第二轴向侧中的至少一个处开口。曲轴组件包括设置在腔体中的芯塞。曲轴具有第一密度且芯塞可以具有可小于第一密度的不同第二密度。

其中设置有芯塞的腔体可以制成为大于中空腔体，这是因为芯塞部分承受曲柄销轴颈的负荷。因此需要较少的更紧密的曲轴材料。曲柄销轴颈连同芯塞具有低于相同材料的曲柄销轴颈的总重量，但曲柄销轴颈中具有完全中空腔体。这允许减少配重体的重量和/或大小，继而可允许包括曲柄组件的发动机的较低平台高度。

在各个实施例中，该方法可以包括铸造或锻造曲轴。在一个实施例中，当锻造曲轴时，可以在锻造的曲轴中对腔体进行钻孔。在另一个实施例中，当铸造曲轴时，可通过将芯塞定位在其中铸造有曲轴的模具中来将芯塞铸造至腔体中。在此实施例中，将曲轴铸造在芯塞和选用地进行喷砂或打蜡的临时芯体周围。芯塞将保留在铸件中，而临时芯体被移除。在另一个实施例中，当铸造曲轴以形成腔体时，可在模具中插入临时芯体(诸如砂芯或蜡芯)。在铸造曲轴之后，移除芯体且此后通过铸造或按压配合插入将芯塞插入在腔体中。

芯塞可以具有各种形状，并且可以包括延伸至芯塞中的一个或多个开口，该开口减少了芯塞的重量。在某些实施例中，开口延伸通过仅芯塞的一部分，且芯塞的剩余部分是实心的，选用地具有延伸通过其中的流体通道，该流体通道将诸如油的流体从相邻主轴承轴颈传递至销轴承轴颈。在各个实施例中，芯塞可以是单个铸件、单个挤压件或多件以实现理想的几何形状。

从以下结合附图对实行本教导的最佳模式进行的详细描述中能够很容易明白本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是曲轴组件的侧视图中的示意图，其利用隐藏线示出销和主轴承轴颈中的腔体。

图2是图1的一个销轴承轴颈的示意横截面图和局部图。