CN104416124A - 同时制造多个曲柄轴的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于同时制造多个曲柄轴的方法，包括在铸模的腔中定位芯部系统，所述芯部系统具有多个单独的芯部，所述铸模具有形成曲柄轴的外部形状的第一和第二半部。曲柄轴的外表面包括多个销轴承轴颈和多个主轴承轴颈。每一个芯部穿过每一个曲柄轴。至少一个芯部穿过销轴承轴颈的至少一个，并且至少另一个芯部穿过主轴承轴颈的至少一个。该方法还包括将熔融金属引入腔内，以形成曲柄轴。随着金属流入腔中并且围绕多个芯部，中空部分延伸通过每一个曲柄轴的主轴承轴颈的至少一个和销轴承轴颈的至少一个。

Description

同时制造多个曲柄轴的方法

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：

所述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，其中所述多个单独的芯部的每一个形成为通过所述多个曲柄轴的每一个；并且

所述多个单独的芯部的至少一个具有通过所述多个销轴承轴颈的至少一个的形状，并且所述多个单独的芯部的至少另一个具有通过所述多个主轴承轴颈的至少一个的形状；并且

经由一机构将熔融金属引入腔内，以形成所述多个曲柄轴，包括将熔融金属流入腔中并且围绕所述多个单独的芯部以同时形成中空部分，所述中空部分延伸通过所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个和所述多个销轴承轴颈的至少一个。

优选地，其中所述多个单独的芯部与铸模的第一半部和第二半部一起在没有使用滑块的情况下形成所述多个曲柄轴。

优选地，其中，所述多个芯部的至少一个具有通过所述多个销轴承轴颈的至少一个并且形成所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个的外部部分的形状。

优选地，所述多个单独芯部与所述多个曲柄轴的比例为3:2。

优选地，形成所述多个单独芯部进一步限定为，将所述多个单独的芯部形成为包括多个长度的材料，所述多个长度的材料每一个形成非平面三维形状。

优选地，形成所述多个单独芯部进一步限定为，将所述多个单独的芯部形成为包括多个长度的材料，所述多个长度的材料每一个具有限定非圆形横截面形状的横截面。

优选地，形成所述多个单独的芯部包括形成通过所述多个销轴承轴颈的所述至少一个的形状，所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的所述至少一个包括将所述多个单独的芯部形成为限定多个非线性路径，并且其中，每一个非线性路径相对于所述多个曲柄轴的相应的一个的纵向轴线布置，用于延伸通过所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个或所述多个销轴承轴颈的至少一个的至少一个中空部分。

优选地，其中每一个非线性路径包括定位为将所述至少一个中空区域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。

优选地，其中每一个非线性路径包括相对于所述多个曲柄轴的一个的纵向轴线成角度、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的成角度路径。

优选地，其中形成所述多个单独芯部包括将所述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所述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。

根据本发明的另一方面，提供一种用于同时制造多个曲柄轴的系统，所述系统包括：

铸模，具有形成多个曲柄轴的外部形状并限定内腔的第一半部和第二半部，其中，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；

芯部系统，具有在铸模的内腔中限定了中空部分的多个单独的芯部，所述中空部分延伸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，其中多个单独的芯部的每一个形成为通过多个曲柄轴的每一个，并且多个单独的芯部的至少一个具有通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通过多个主轴承轴颈的至少一个的形状；以及

机构，用于将熔融金属引入腔中以形成多个曲柄轴，使得熔融金属流入腔中并且围绕多个单独的芯部以同时形成中空部分，所述中空部分延伸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。

优选地，其中多个单独的芯部与铸模的第一和第二半部一起在没有使用滑块的情况下形成多个曲柄轴。

优选地，多个芯部的至少一个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主轴承轴颈的至少一个的外部的形状。

优选地，多个单独芯部与多个曲柄轴的比例为3:2。

优选地，多个单独的芯部进一步包括多个长度的材料，每一个形成非平面三维形状。

优选地，多个单独芯部进一步包括多个长度的材料，每一个具有限定非圆形横截面形状的横截面。

优选地，多个单独的芯部限定多个非线性路径，并且其中，每一个非线性路径相对于多个曲柄轴的相应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。

优选地，其中每一个非线性路径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的非线性路径。

优选地，其中每一个非线性路径包括相对于多个曲柄轴的一个的纵向轴线成角度、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的成角度路径。

优选地，其中多个单独芯部中的一个或多个包括一个或多个连接部分，所述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。

当结合附图和附加的权利要求考虑时，本公开的上述的特征和优势以及其他的特征和优势可从以下用于实施描述的发明的最优模式和(一个或多个)所述的详细描述显而易见。

附图说明

图1是具有芯部系统的一部分的铸造曲柄轴的示意性透视图，所述芯部系统具有用虚线示出延伸通过曲柄轴的多个单独的芯部。

图2是沿着示于图1的线2-2的示意性截面图，示出了多个芯部的一个和在示于图1的铸造曲柄轴中的中空部分的横截面形状。

图3是沿着示于图1的线3-3的示意性截面图。

图4是多个铸造曲柄轴(诸如示于图1-3中的曲柄轴)的示意性部分透视虚线视图，其中芯部系统布置用于铸造曲柄轴。

图5是用于同时铸造具有示于图1的多个单独的芯部设置于其中的芯部系统的多个曲柄轴的铸模的示意性平面图。

图6是同时铸造示于图4-5的多个曲柄轴的方法的流程图。

具体实施方式

本领域的普通技术人员将能了解诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等是用于图的描述，而并不表示对本发明范围的限制，本发明的范围由附加权利要求限定。

参考附图，在所有的视图中，其中相同的附图标记指示相同的部件，在图2中20处大体上示出了曲柄轴。曲柄轴20可被构造为用于发动机，诸如但不限于内燃汽油发动机或柴油发动机、压缩机、或其他类似的装置。典型地，发动机包括单独的曲柄轴20。然而，大多数发动机类型大批量地生产以满足在多处和用于多种应用中的对某种发动机类型的需求。因此，需要生产大量相同的或大量类似的曲柄轴20以满足这些需求。曲柄轴20通常经由铸造过程铸造。因此，同时铸造多个曲柄轴而不是一次铸造一个这种曲柄轴是经济有利的。虽然公开的方法意图同时制造多个曲柄轴20，但首先为了图解的目的，下面将描述单独的代表性的曲柄轴20。

曲柄轴20包括沿纵向轴线24延伸的轴22，该轴22限定多个主轴承轴颈26、多个臂27、多个销轴承轴颈27和多个平衡重30。主轴承轴颈26关于纵向轴线24同心地设置。每一个销轴承轴颈28从纵向轴线24横向偏移，并且通过臂27附接到主轴承轴颈26。每一个臂27从主轴承轴颈26的一个延伸到销轴承轴颈28的一个，并且可以包括或不包括平衡重30的一个。每一个平衡重30径向远离纵向轴线24延伸。每一个主轴承轴颈26支撑绕其的轴承(未示出)，并且提供了将曲柄轴20附接至发动机组(未示出)附接位置。每一个销轴承轴颈28支撑绕其的轴承(未示出)，并且提供了附接点，连接杆(未示出)将活塞(未示出)在该附接点附接至曲柄轴20。

平衡重30补偿活塞、活塞环、活塞销和固定夹、连杆的小端部的往复质量，轴承和连杆大端部的旋转质量，和曲柄轴本身的旋转质量，即臂27和销轴承轴颈28。主轴承轴颈在曲柄轴轴线24上，并且不需要任何平衡重。平衡重30减少作用在主轴承轴颈上的不平衡力，并且从而提高轴承的耐用性。平衡重30平衡曲柄轴20绕纵向轴线24的旋转，以减少其中的振动。此外，由于臂27是曲柄轴20的结构部分，并且平衡重30仅用于减少不平衡力和振动，因此曲柄轴20可在任何构造中具有附接至多个臂27的任意数量的平衡重30。例如，直列四缸曲柄轴可包括六个或八个平衡重，而非平面V-6曲柄轴可具有四、五或六个平衡重。相应地，示于图1-3和在这里描述的具体的曲柄轴20仅仅是示例性的，并且不能认为是对权利要求保护范围的限制。

如图1所示，曲柄轴20是通常设计用于直列3缸、以及一些V-6和V-8中的非平面类型的曲柄轴的代表。曲柄轴20的销轴承轴颈28不是沿同一平面设置。图4示出了用于同时铸造多个非平面曲柄轴20的芯部系统43。芯部系统43包括多个单独的芯部，该单独的芯部用于共同地在至少一个主轴承轴颈26和至少一个销轴承轴颈28中限定中空部分。芯部系统43中的多个单独芯部与多个产生的曲柄轴的比例可为3:2。如示出的，芯部系统43包括一起被用于铸造两个曲柄轴20的三个芯部44-1、44-2、44-3。虽然示出了三个单独的芯部和两个独立的曲柄轴，但没有排除使用任意其他多个芯部和曲柄轴(诸如6:4，9:6等等)以满足多个单独的芯部和多个曲柄轴之间的比例为3:2。此外，虽然三个单独的芯部44-1、44-2、44-3示为用于铸造两个曲柄轴20，但跨多个曲柄轴的每一个的三个单独的芯部可以一起使用以用于铸造两个或更多的任意数量的曲柄轴，只要特定的芯部的完整性和强度允许。

销轴承轴颈28的至少一个包括中空部分32-1，并且主轴承轴颈26的至少一个包括从其延伸的中空部分32-2。每一个中空部分32-1、32-2大体上沿纵向轴线24延伸，如下文中更详细地描述地，但是无需平行于纵向轴线24。在每一个曲柄轴20中的中空部分32-1和32-2减少了用于形成曲柄轴20的金属体积，从而减少了曲柄轴20的总重量。此外，通过减少销轴承轴颈28的从纵向轴线24横向偏移的重量，平衡重30的重量也可被降低相应的量，从而进一步减少了每一个曲柄轴20的总重量。

中空部分32-1和中空部分32-2的每一个都沿着相对于轴22的纵向轴线24的单独的路径延伸。中空部分32-1和32-2的相应的路径34-1和34-2构造为最小化在多个部件之间(即在邻接的主轴承轴颈26、销轴承轴颈28和臂27之间)的相应轴22中的应力。中空部分32-1和32-2的路径34-1和34-2可分别包括遵循中心线35和36的非线性路径，其设计为将中空部分32-1、32-3远离曲柄轴20的高应力区域(诸如以标记54示出的)弯曲，或可包括相对于纵向轴线24成角度的线性路径以将特定的中空部分远离曲柄轴20的高应力区域成角度。在主轴承轴颈26和销轴承轴颈28中的中空部分32-1、32-2的每一个的分别的具体中心线34、36，以及每一个中空部分的横截面形状取决于曲柄轴20的具体的形状、尺寸和构造。

参考图2，中空部分32-1、32-2的每一个包括限定一形状的横截面。中空部分32-1、32-2的每一个的横截面形状可包括但不限定于非圆形形状。如图2所示，中空部分32-1、32-2的横截面形状包括横截面的椭圆形状。中空部分32-1、32-2的每一个的椭圆形横截面形状包括长轴40和短轴42。长轴40优选地包括但不限于在25mm到40mm的范围内的距离。短轴42优选地包括但不限于在15mm到35mm的范围内的距离。中空部分32-1、32-2的椭圆形状最大化了用于形成曲柄轴20的材料的减少，从而最大化了曲柄轴20的重量的减少。

如图2-4所示，芯部系统43的三个芯部44-1、44-2、44-3每一个包括至少一个连接部分60。除了芯部44-1和44-2的用于形成两个或多个单独曲柄轴20之特征的多个元件之外，一个或多个连接部分60包括形成两个或多个单独曲柄轴的每一个的平衡重30的一个、销轴承轴颈28的一个或主轴承轴颈26的一个的至少部分(比如外部)的表面。此外，每一个连接部分60可包括形成两个或多个单独的曲柄轴的每一个的平衡重30的一个、销轴承轴颈28的一个或主轴承轴颈26的一个的至少一部分的表面。连接部分60允许单独的芯部44-1、44-2和44-3的尺寸在特定的区域增加，从而改善特定的单独的芯部的强度。如在图4中最优地示出的，单独的芯部44-1和44-3的每一个的连接部分60包括径向内表面62，其形成主轴承轴颈26的至少一个的外表面64。此外，如示出的，单独的芯部44-1和44-3的每一个包括在每一个曲柄轴20的销轴承轴颈28中形成中空部分32-2的外表面66。芯部系统43的单独的芯部44-2包括至少一个连接部分61。连接部分61将芯部44-2的、用于在两个或多个单独的曲柄轴20的每一个中形成主轴承轴颈的26中空部分32-1的元件连接。

虽然示出了特定数量的连接部分60和61，但是应当意识到，每一个单独的芯部44-1、44-2和44-3可形成为包括形成多个曲柄轴20的每一个的平衡重30的一个、主轴承轴颈26的一个或销轴承轴颈28的一个的一部分的一个或多个其他的连接部分。此外，应当意识到曲柄轴20可构造为不同于图1-3中示出的。这样，曲柄轴20可被构造为用于任意类型或构造的发动机的多个曲柄轴，包括但不限于具有3、4或6缸的直列型发动机，并且使用芯部系统43铸造。

图4用虚线示出了多个曲柄轴20，其中芯部系统43具有相对于芯部系统布置以形成每一个曲柄轴的具体特征的单独芯部44-1、44-2和44-3。图5示出了并排放置、用于在铸造过程中同时成形的多个曲柄轴20。虽然示出了两个相同的曲柄轴20，但是没有排除多于两个的曲柄轴或具有一些不相似特征的曲柄轴，不相似特征诸如销轴承轴颈28或主轴承轴颈26。如图所示，在铸造多个曲柄轴20时，在多个主轴承轴颈26的每一个和多个销轴承轴颈28的每一个中的中空部分32-1、32-2的每一个通过芯部系统43使用多个单独芯部44-1、44-2和44-3同时形成。因为，如图所示，多个单独芯部与多个曲柄轴的比例预期设为3:2，所以多个单独芯部44-1、44-2和44-3的每一个形成为穿过两个曲柄轴20的每一个。相应地，对于将被形成的两个曲柄轴的每一个，三个单独的芯部安装在特殊设计的铸模50的第一半部46和第二半部48之间。如示出的，多个单独的芯部44-1、44-2和44-3形成为这样的形状，该形状构造为在主轴承轴颈26和销轴承轴颈28的中空部分32-1、32-2的精确位置处延伸穿过主轴承轴颈26和销轴承轴颈28，而不会干涉或以其他方式接触两个轴22的每一个的其他部分，诸如但不限于平衡重30。

优选地，多个曲柄轴20通过铸造工艺同时形成，铸造工艺诸如但是不限于湿型铸造工艺或壳模铸造工艺，如本领域的技术人员通常所理解的。这样，参考图5，制造或铸造多个曲柄轴20包括：形成铸模50的第一半部46和第二半部48，以在其间限定同时形成多个主轴的外形的腔52。第一半部46可被称为上型或上半部，而第二半部48可被称为下型或下半部。如通常理解的，铸模50的第一半部46和第二半部48可通过将限定多个曲柄轴20的预期完成外形的半部的型板压入湿型或一些其他合适的媒介中，从而将多个曲柄轴的该半部的被动压印(negative imprint)留在其中。通过将第一半部46和第二半部48组合在一起形成铸模50，其中的被动压印结合，以完成腔52并且同时限定多个曲柄轴20的外形。多个曲柄轴20的外形包括每一个曲柄轴的销轴承轴颈28、臂27、主轴承轴颈26和平衡重30。如图1所示，每一个曲柄轴20包括四个销轴承轴颈28、八个臂、五个主轴承轴颈26和六个平衡重30。相应地，铸模50的第一半部46和第二半部48形成为限定腔52，所述腔52形成每一个曲柄轴的四个销轴承轴颈28、五个主轴承轴颈26、六个具有平衡重30的连接板和两个不具有任何平衡重30的连接板。然而，如上面描述的，多个曲柄轴20的每一个的销轴承轴颈28和主轴承轴颈26的具体数量可与示于示例性实施例和这里描述的不同。

在铸造多个曲柄轴20时，在多个主轴承轴颈26的每一个和多个销轴承轴颈28的每一个中的中空部分32-1、32-2的每一个分别通过芯部系统43同时形成而无需使用滑块。通常，滑块是移动元件，其插入铸模以形成部件，然后被移除使得部件可从铸模中抽出。滑块通常垂直于抽取方向移动进铸模内的腔中，以形成悬伸部分特征。通常在铸造过程中的滑块的使用允许相比于传统两件式铸模的更精确的细节重制。在该例中，没有使用滑块，因为单独的芯部44-1、44-2和44-3共同构造(即设计和定位)为限定在多个曲柄轴20的每一个的销轴承轴颈28中和主轴承轴颈26中的中空部分32-1、32-2的所有必要特征。

如图4所示，单独芯部44-1、44-3的每一个形成为穿过在多个曲柄轴20中的多个销轴承轴颈28的至少一个。单独芯部44-2形成为穿过在多个曲柄轴20的每一个中的多个主轴承轴颈26的至少一个。如图1所示，多个单独的芯部44-1、44-2和44-3构造为在每一个曲柄轴20的所有三个主轴承轴颈26和所有四个销轴承轴颈28中限定中空部分。芯部系统43可通过例如湿型铸造工艺形成，如通常理解的，用于形成在铸造中形成空部的芯部。

如图1所示，多个单独芯部44-1、44-2和44-3的每一个可形成为包括具有圆形或非圆形横截面并形成平面形状的一段长度的材料。然而，为了使用芯部系统43以同时铸造用于其他发动机构造的多个曲柄轴，多个单独的芯部44-1、44-2和44-3的每一个可形成为包括具有圆形或非圆形横截面的一段长度的材料。这样一段长度的材料可在多个曲柄轴20的每一个中形成非平面三维形状。此外，芯部系统43可形成为使得单独芯部一起限定或形成在多个曲柄轴20中的每一个中的销轴承轴颈28和主轴承轴颈26中的中空部分32-1和32-2，而不会以其他方式接触每一个曲柄轴20的其他部分(诸如但不限于平衡重30)或与其干涉。相应地，多个单独的芯部44-1、44-2和44-3的每一个可以以部分地限定多个曲柄轴20的每一个的一部分(诸如但不限于主轴承轴颈26、销轴承轴颈28和平衡重30)的方式形成。

如图2所示，多个单独的芯部44-1、44-2和44-3的每一个可形成为限定但不限于椭圆形状。多个单独的芯部44的每一个的横截面形状可沿线性路径或非线性路径延伸，并且可替代地绕横截面形状的中心轴线成螺旋形。单独的芯部44-1、44-3的每一个的横截面形状限定和/或形成中空部分32-1的横截面形状，而单独的芯部44-2限定和/或形成中空部分32-2的横截面形状。如上所描述的，椭圆形状包括长轴40和短轴42，长轴42在一个实施例中具有在25mm到40mm的范围之间的距离，而短轴42具有15mm到35mm的范围之间的距离。多个单独的芯部44-1、44-2和44-3的每一个的具体的横截面形状取决于每一个曲柄轴20的具体的尺寸、形状和构造，并且构造为最小化用于形成多个曲柄轴20的材料量，而同时仍然为每一个曲柄轴提供所有所需的强度和/或刚度。相应地，多个单独的芯部的横截面形状以及由其所限定的作为结果的中空部分，可与示出的和这里描述的具体的单独芯部的横截面形状和中空横截面不同。

芯部系统43将示为44-1、44-2和44-3的多个单独的芯部组合在一起以限定中空部分32-1、32-2的每一个。相应地，多个单独的芯部44-1、44-2、44-3可被形成为限定相对于纵向轴线24沿相应的中心线35和36的非线性路径34-1和34-2。中空部分32-1、32-2的每一个的路径34-1和34-2构造为将相应的中空部分远离多个曲柄轴20的每一个的高应力区域弯曲或成角度，从而围绕曲柄轴的高应力区域保留尽可能多的材料以改善其强度，而同时最小化曲柄轴的重量。例如，如图1所示，多个曲柄轴20的每一个的在相邻的主轴承轴颈26和销轴承轴颈28之间的区域54可限定为高应力区域54。这样，中空部分32-1、32-2遵循的、通过多个曲柄轴的每一个的相邻的主轴承轴颈26和销轴承轴颈28的任一个的路径34-1、34-2将相应的中空部分远离相邻的主轴承轴颈26和销轴承轴颈28之间的交界部分引导，从而最大化区域54中的材料以提高每一个轴22的强度。

芯部系统43在铸模50的腔中的示例性定位在图5中示出。一旦多个单独的芯部44-1、44-2、44-3适当地形成以共同限定通过多个曲柄轴20的销轴承轴颈28和主轴承轴颈26的所有的中空部分32-1、33-2，则作为结果的芯部系统43定位在铸模50的第一半部46和第二半部48之间的腔52中。一旦相对于铸模50的第一半部46和第二半部48适当地定位，则芯部系统43自动地适当地定位以形成通过多个曲柄轴20的销轴承轴颈28和主轴承轴颈26的每一个的所有中空部分32-1、32-2。

一旦芯部系统43定位在腔52中并且铸模50的第一半部46相对于铸模50的第二半部48固定时，熔融金属经由机构56(图5中示出)引入腔52中以形成多个曲柄轴20。机构56可为流槽系统，经由流量阀58调整，并且可操作地连接到铸模50用于供应熔融金属。当熔融的金属经由机构56引入时，熔融的金属流进腔52并且围绕多个单独的芯部44-1、44-2、44-3以同时形成延伸通过多个曲柄轴20的每一个的主轴承轴颈26的每一个和销轴承轴颈28的每一个的中空部分32-1、32-2的每一个。在熔融金属被引入(倾倒)进腔52中后，熔融金属允许冷却和固化。一旦固化，则铸模50的第一半部46和第二半部48可被分开，从而将多个铸造的曲柄轴20和多个单独的芯部44-1、44-2和44-3暴露。芯部系统43然后可通过打破、碎裂和/或洗去形成多个单独芯部44-1、44-2、44-3的材料而从曲柄轴20移除，从而剩下多个曲柄轴20，在每一个所述曲柄轴中形成有中空部分32-1、32-2。

图6示出了同时制造多个示于图1-5的曲柄轴的方法300。相应地，该方法开始于框302，其中提供用于铸造工艺的单独芯部44-1、44-2和44-3的芯部系统43。在框302中，方法包括将单独芯部44-1、44-2、44-3的至少一个形成为具有穿过多个曲柄轴20的每一个的多个销轴承轴颈28和多个主轴承轴颈26的形状。在框302之后，该方法前进至框304，其中该方法包括将多个单独的芯部44-1、44-2、44-3定位在铸模50的腔52中。在框304之后，该方法前进至框306，其中该方法包括将熔融金属经由机构56引入腔52中以形成多个曲柄轴20。在框306中，熔融的金属流进腔50并且围绕多个单独的芯部44-1、44-2、44-3以同时形成延伸通过多个曲柄轴20的每一个的多个主轴承轴颈28和多个销轴承轴颈26的中空部分32-1、32-2。

此外，在框306之后，该方法可前进到框308，一旦固化，铸模50的第一半部46和第二半部48可被分开，从而将多个铸造的曲柄轴20和具有多个单独的芯部44-1、44-2和44-3的芯部系统43暴露。在框308之后，在框310中，芯部系统43则通过打碎、碎裂和/或洗去形成多个单独芯部44-1、44-2、44-3的材料而从曲柄轴移除，从而产生多个曲柄轴20，其中在每一个所述曲柄轴中形成有中空部分32-1、32-2。

图或附图的详细的描述是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅仅由权利要求限定。虽然用于实施要求保护的本发明的最优模式和其他实施例的一些已经被详细地描述时，但是还存在有用于实践在附加的权利要求中限定的多种替代的设计和实施例。此外，适于图中的实施例或在本说明书中提到的多个实施例的特征不需被理解为彼此独立的实施例。而是，在一个实施例中描述的特征的每一个可与来自于其他实施例的所需特征的一个或多个组合，产生了未用文字描述或由附图参考的其他实施例。因此，这些其他的实施例落在了附加权利要求的范围的框架内。

Claims (10)

1.一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：

所述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，其中所述多个单独的芯部的每一个形成为通过所述多个曲柄轴的每一个；并且

所述多个单独的芯部的至少一个具有通过所述多个销轴承轴颈的至少一个的形状，并且所述多个单独的芯部的至少另一个具有通过所述多个主轴承轴颈的至少一个的形状；并且

经由一机构将熔融金属引入腔内，以形成所述多个曲柄轴，包括将熔融金属流入腔中并且围绕所述多个单独的芯部以同时形成中空部分，所述中空部分延伸通过所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个和所述多个销轴承轴颈的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个单独的芯部与铸模的第一半部和第二半部一起在没有使用滑块的情况下形成所述多个曲柄轴。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个芯部的至少一个具有通过所述多个销轴承轴颈的至少一个并且形成所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个的外部部分的形状。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述多个单独芯部与所述多个曲柄轴的比例为3:2。

5.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个单独芯部进一步限定为，将所述多个单独的芯部形成为包括多个长度的材料，所述多个长度的材料每一个形成非平面三维形状。

6.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个单独芯部进一步限定为，将所述多个单独的芯部形成为包括多个长度的材料，所述多个长度的材料每一个具有限定非圆形横截面形状的横截面。

7.如权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个单独的芯部包括形成通过所述多个销轴承轴颈的所述至少一个的形状，所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的所述至少一个包括将所述多个单独的芯部形成为限定多个非线性路径，并且其中，每一个非线性路径相对于所述多个曲柄轴的相应的一个的纵向轴线布置，用于延伸通过所述多个曲柄轴的每一个的所述多个主轴承轴颈的至少一个或所述多个销轴承轴颈的至少一个的至少一个中空部分。

8.如权利要求7所述的方法，其中每一个非线性路径包括定位为将所述至少一个中空区域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。

9.如权利要求7所述的方法，其中每一个非线性路径包括相对于所述多个曲柄轴的一个的纵向轴线成角度、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的成角度路径。

10.如权利要求1所述的方法，其中形成所述多个单独芯部包括将所述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所述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。