[发明专利]同时制造多个曲柄轴的方法

说明书

技术领域

本公开大体上涉及一种同时制造多个用于发动机的曲柄轴的方法

背景技术

作为滑块曲柄结构的一个示例，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，以提供转矩以推进交通工具，其中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分，并且是发动机设计的起点。曲柄轴设计影响发动机的整体封装，并且从而影响发动机的总重量。因此，最小化曲柄轴的尺寸和/或质量降低发动机的尺寸和/或质量，这对于交通工具的整体尺寸、质量和燃料消耗有复合性影响。

曲柄轴包括至少一个从纵向轴线偏移的曲柄销，往复活塞经由连杆而附接到所述曲柄销。通过活塞和曲柄轴之间的偏移连接，从活塞施加到曲柄轴的力在曲柄轴中产生转矩，该转矩使得曲柄轴绕纵向轴线旋转。曲柄轴进一步包括设置为与纵向轴线同心的至少一个主轴承轴颈。曲柄轴在主轴承轴颈处固定至发动机组。轴承在曲柄轴和发动机组之间绕主轴承轴颈设置。

为了减少曲柄轴的重量，中空部分可形成于每一个曲柄销和曲柄箱内且延伸通过主轴承轴颈和曲柄箱的每一个。曲柄轴通常通过铸造工艺制造或形成，诸如但不限于湿型铸造工艺或壳模铸造工艺。形成于曲柄销和/或主轴承轴颈的中空部分由在铸造过程中放置于铸模中的多个不同的芯部限定。这些不同的芯部的每一个都必须相对于彼此和铸模精确地定位以适当地在合适的位置形成中空的部分。

发明内容

同时制造多个曲柄轴的方法包括定位芯部系统，该芯部系统在铸模的腔中具有多个单独的芯部。铸模包括形成多个曲柄轴的外部形状的第一半部和第二半部。从而生产的多个曲柄轴的每一个的外部形状包括多个销轴承轴颈和多个主轴承轴颈。多个单独的芯部的每一个形成为穿过多个曲柄轴的每一个。多个单独的芯部的至少一个具有穿过多个销轴承轴颈的至少一个的形状，并且多个单独的芯部的至少另一个具有穿过多个主轴承轴颈的至少一个的形状。

该方法还包括经由机构将熔融金属引入腔内，以形成多个曲柄轴。随着熔化金属流入腔中并且围绕多个单独的芯部，中空部分形成为通过多个曲柄轴的每一个的多个主轴承轴颈的至少一个和多个销轴承轴颈的至少一个延伸。该方法还包括将单独芯部形成为单一件，以具有通过多个曲柄轴的每一个的多个主轴承轴颈的至少一个和多个销轴承轴颈的至少一个的形状。

根据该方法，多个单独的芯部与铸模的第一和第二半部一起形成了缺少(即没有使用)滑块的多个曲柄轴。

此外，多个芯部的至少一个可具有通过多个销轴承轴颈的至少一个并且形成多个曲柄轴的每一个的多个销轴承轴颈的至少一个的外部的形状。

多个单独的芯部可为三个。该方法还包括将多个三个单独的芯部的每两个形成为具有通过多个曲柄轴的每一个的多个销轴承轴颈的至少一个的形状。该方法可额外地包括将多个三个单独的芯部的每三个形成为具有通过多个曲柄轴的每一个的多个主轴承轴颈的至少一个的形状。

多个单独芯部与多个曲柄轴的比例可为3:2。

多个单独芯部的形成还可限定为将多个单独的芯部形成为包括多个材料长度，每一个形成非平面三维形状。

多个单独芯部的形成可进一步限定为将多个单独的芯部形成为包括多个材料长度，每一个具有限定非圆形横截面形状的横截面。多个长度的每一个的非圆形横截面形状可包括椭圆形状。

多个单独的芯部的形成可包括通过多个销轴承轴颈的至少一个的形状，并且多个曲柄轴的每一个的多个主轴承轴颈的至少一个可包括将多个单独的芯部形成为限定多个非线性路径。此外，每一个非线性路径可相对于多个曲柄轴的相应的一个的纵向轴线布置，用于至少一个中空部分延伸通过多个曲柄轴的每一个的主轴承轴颈的至少一个或多个销轴承轴颈的至少一个。

每一个非线性路径可包括定位为将所述至少一个中空区域远离多个曲柄轴的一个的高应力区域弯曲。

每一个非线性路径可包括相对于多个曲柄轴的一个的纵向轴线成角度的成角度的路径，以将所述至少一个中空部分远离相应的曲柄轴的高应力区域引导。

多个单独芯部的形成还可包括将多个单独的芯部形成为包括一个或多个连接部分，该一个或多个连接部分具有限定多个曲柄轴的一个的多个平衡重的一个、主轴承轴颈的一个、或销轴承轴颈的一个的至少一部分的表面。

还公开了用于同时制造多个曲柄轴的系统。

根据本发明的一个方面，提供一种同时制造多个曲柄轴的方法，该方法包括：

将芯部系统定位在铸模的腔中，所述芯部系统具有多个单独的芯部，所述铸模具有形成所述多个曲柄轴的外部形状的第一半部和第二半部，其中：