CN105436414B - 用于铸造曲轴的芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于铸造曲轴的芯。一种用于铸造曲轴的芯结构被提供，所述芯结构消除了机加工主轴承减重孔及在一个或多个所述主轴承减重孔里安装塞的需求。这通过配置所述芯结构以在所述主轴承轴颈的中心的材料中除了留下薄壁之外去掉所有材料来实现。

Description

用于铸造曲轴的芯

技术领域

本发明涉及一种用于铸造曲轴的芯结构。

背景技术

本节提供与本发明相关的背景信息，所述背景信息未必是现有技术。

发动机干式油底壳润滑系统在高RPM（8000RPM+）及高性能下的典型实践是具有多个单独的曲轴箱隔间，以防止隔间到隔间的泵送损失。为了在已被形成为中空以减轻重量的主轴颈上做到这点，在所述主轴颈中的机加工孔需要被塞住以防止隔间到隔间的泵送。

本领域希望提供不需要所述额外机加工和压塞操作的曲轴。另外，希望提供一种更低质量的曲轴，该曲轴与仅具有有限的从曲轴取出材料以形成中空的能力的机加工方法相比，有更多的质量减少。

发明内容

本节提供本发明的一般总结，而不是本发明的全范围或是全部特征的全面公开。

用于铸造曲轴的芯结构被提供。所述芯结构消除了机加工主轴承减重孔及在一个或多个所述主承轴减重孔里安装塞的需求。这通过配置所述芯结构以在所述主轴承轴颈的中心的材料中除了留下薄壁外去掉全部材料来实现。所述芯结构包括一对末端主轴承芯段，第一对配重芯段通过第一对贯穿芯段连接到所述一对末端主轴承芯段。通过第二对贯穿芯段，一对中间曲柄销芯段被连接到所述第一对配重芯段。一对中间主轴承轴颈芯段与所述第一对配重芯段毗邻，所述第一对配重芯段跨过于所述一对中间主轴承轴颈芯段。在所述一对中间主轴承轴颈芯段和所述第一对配重芯段之间有空隙区域。通过第三对贯穿芯段，第二对配重芯段被连接到所述一对中间主轴承轴颈芯段。通过第四对贯穿芯段，一对末端曲柄销芯段与所述第二对配重芯段相连。在所述一对中间主轴承轴颈芯段和所述第一对配重芯段之间的所述空隙区域允许所述芯结构在所述主轴承轴颈的中心的材料中除留下薄壁外去掉所有材料。这消除了安装塞的需求。材料的所述薄壁阻止油流过主轴承轴颈，但仍然能在所述主轴承轴颈之内使质量减少。

本发明的所述芯结构提供了相对于带有塞的曲轴的改进，因为本发明有消除机加工和压塞操作的可能性及导致更低质量曲轴的可能性，这是因为所述铸造结构允许除去比所述机加工技术更多的材料。所述芯结构可被制作为单件式芯或是多件式芯。

根据本文中所提供的描述，进一步的应用领域变得明显。所述发明内容部分中的描述和具体示例仅是为了说明目的，并不限制本发明的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅用于所选实施例的说明目的，并不是所有可行的实施方式，且并不限制本发明的范围。

图1 依据本发明的原理的示例性铸造曲轴的平面图；

图2 多件式芯设计的平面图，为了说明目的，所述曲轴以虚线示出；

图3 单件式芯设计的平面图，为了说明目的，所述曲轴以虚线示出；

图4 示例性铸造曲轴的纵向截面图，示出了使用依据本发明的原理的芯结构形成的中空部分；及

图5 带有依据本发明的原理的所述芯结构的铸造模具的示意图。

在所述附图的所述几个视图中，对应的参考数字指示对应的零件。

具体实施方式

现在参照所述附图，示例性实施例将被更完整的描述。

示例性实施例被提供，使得本公开将是彻底的，并且将给本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。许多具体地细节被公开，比如具体部件、设备及方法的示例，以提供本发明的实施例的彻底理解。本领域的技术人员应理解具体细节不一定被采用，并且示例性实施例可以以多种不同形式被实现，及所述具体细节和所述示例性实施例都不应被理解为限制本发明的范围。在某些示例性实施例中，已知工艺流程，已知设备结构及已知技术将不再详述。

本文中使用的术语是仅为了描述具体示例性实施例，并不是为了限制。本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可含有复数形式，除非上下文另有清楚的指示。术语“包含”、“包括”、“含有”和“具有”是包含性的，因此指定所述特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件的出现，但不排除出现或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。在此描述的所述方法步骤，过程和操作不应被理解为一定要求按照所讨论的或示例的特定顺序被执行，除非特别地以执行顺序给出。应理解附加的或替换的步骤可被采用。

当元件或者层被称为为在“在…上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一个元件或层，可以是直接地在另一个元件或层上、接合、连接、或是联接到另一个元件或层，或中间元件或层也可出现。相比之下，当元件被称为为“直接在…上”，“直接接合到”、“直接连接到”、或“直接联接到”另一个元件或层，就可能没有中间元件或层出现。用于描述元件间所述关系的其他单词应该以相似方式被解释（例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“毗邻”与“直接毗邻”、等等）。本文中所使用的术语“和/或”含有一个或多个所述相关的列出物品的任一且所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等等在本文中使用，以描述不同的元件、部件、区域、层、和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层、和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅被用来区分一个元件、部件、区域、层、或部分与另一个区域、层或部分。当在本文中使用时，术语如“第一”、“第二”、及其他数字术语不意味着次序或是顺序，除非通过上下文清晰地被指示。因此，在不离开所述示例性实施例教义的情况下，下述讨论的第一元件、部件、区域、层、和/或部分可被称为第二元件、部件、区域、层、和/或部分。

为方便描述，空间地相对术语，如“内”、“外”、“在…之下”、“在…下面”、“下”、“在…以上”、“上”及类似词，在本文中用来描述一个元件或特征与另一个元件（们）或特征（们）的在附图中的关系。除图中所示方向外，空间地相对术语还可包含所述设备在使用或操作时的不同方向。例如，如果图中所述设备被翻转，那么被描述为“在其他元件或特征下面”、或是“在其他元件或特征之下”的元件将被定向为“在其他元件或特征以上”。因此，所述示例术语“在..下面”可包含上和下两个方向。所述设备可以其它方式被定向（旋转90度或者在其他方向），本文中所用的所述空间地相对描述符号相应地被解释。

现在参照图1，具有中空部分的示例性铸造曲轴10 被描述。所述中空部分由依据本发明的原理的所述芯结构形成。所述铸造曲轴10可含有前主轴承轴颈12、后主轴承轴颈14、中心主轴承轴颈16和一对中间主轴承轴颈18。所述前主轴承轴颈12、后主轴承轴颈14、中心主轴承轴颈16和一对中间主轴承轴颈18沿中心轴线X线性对齐。所述铸造曲轴10含有一对末端曲柄销20A、20B和一对中间曲柄销20C、20D。所述一对末端曲柄销20A、20B与相应的前和后主轴承轴颈12、14相连。所述一对中间曲柄销20C、20D 连接在所述中心主轴承轴颈16和所述相应的中间主轴承轴颈18之间。所述曲柄销20A-20D偏离所述中心轴线X。在所述中心轴线X的相对于所述曲柄销20A-20D的相对侧，配重22A-22D与相应的曲柄销20A-20D连接。每个所述曲柄销20A-20D侧面都有相应的一对曲柄臂24A-24D，所述曲柄臂24A-24D将曲柄销20A-20D连接到相邻的主轴承轴颈12-18，其中配重22A-22D大致位于与曲柄臂24A-24D相同的正交平面内。所述配重22A-22D平衡所述曲柄销20A-20D及所述连接杆的下部的质量。

参照图2，用于如图1所示的所述铸造曲轴10的多件式芯结构30被描述。所述芯结构30含有第一芯元件30A和第二芯元件30B。所述第一芯元件30A含有一对末端主轴承芯段32、34。所述一对末端主轴承芯段32、34被提供以分别在所述前和后主轴承轴颈12、14之内成形中空段。通过第一对贯穿芯段38A、38B将第一对配重芯段36A、36B连接到所述一对末端主轴承芯段32、34。所述配重芯段对36A、36B被如此命名是因为它们限定了所述铸造曲轴10的相应的配重对22A、22B之间的区域。所述贯穿芯段38A-38B被如此命名是因为它们穿过所述曲柄臂24A、24B及在所述曲柄臂24A、24B中沿所述中心轴线X限定了中空区域。一对中间曲柄销芯段40A、40B通过连接芯件41互相连接，并且通过所述配重芯段的分别穿过所述配重22A、22B的一部分以及所述中间曲柄臂24C、24D一部分的延长部分42A、42B连接至所述第一对配重芯段36A、36B。

所述第二芯元件30B含有中心主轴承轴颈芯段44和一对中间主轴承轴颈芯段46A、46B。所述一对中间主轴承轴颈芯段46A、46B被提供，以限定在所述中间主轴承轴颈18之内的所述中空区域，所述中心主轴承轴颈芯段44被提供，以限定在所述中心主轴承轴颈16之内的所述中空区域。所述中间主轴承轴颈芯段46A、46B与所述第一芯构件30A的所述第一对配重芯段36A、36B毗邻并被其跨过。在所述一对中间主轴承轴颈芯段46A、46B和所述第一对配重芯段36A、36B之间提供一对空隙区域48。在相应的所述一对中间主轴承轴颈芯段46A、46B的两个芯段和所述中心主轴承轴颈芯段44之间，第二对中间配重芯段50A、50B通过贯穿芯段52A-52D被连接。所述贯穿芯段52A-52D穿过所述曲轴10的所述曲柄臂24C、24D。通过所述配重芯段50A、50B的延长部分56A、56B，一对末端曲柄销芯段54A、54B被连接到所述第二对中间配重芯段50A、50B。通过延长部分56C，所述一对中间配重芯段50A、50B可互相连接。

在如图2所示的实施例中，所述芯结构30由两个分开的芯构件30A、30B组成。作为替换，如图3所示，所述芯结构可被制成单件芯设计，其中一对桥接芯段60A、60B连接所述芯构件30A和30B的所述末端。

参照图4，利用依据本发明的原理的所述芯的所述铸造曲轴10的纵向截面被示出。所述曲轴10含有在所述前主轴承轴颈12内的中空部分72，在所述后主轴承轴颈14内的中空部分74，在所述中心主轴承轴颈16内的中空部分76和在所述一对中间主轴承轴颈18内的一对中空部分78。所有的所述中空部分沿所述中心轴线X被线性对齐。所述中空部分72-78每一个都分别通过所述主轴承芯段32、34、44、46A和46B形成。所述中空部分72-78中的每一个与至少一个开口79相连。所述开口在与所述纵轴线X正交的方向上的具有开口尺寸，所述开口尺寸比所述中空部分72-78在与所述纵轴线X正交的方向上的截面尺寸小。通过所述贯穿芯段38A、38B、52A-52D形成所述开口79。所述铸造曲轴10含有在所述末端曲柄销20A、20B内的一对中空部分80A、80B和在所述中间曲柄销20C、20D内的一对中空部分80C、80D。通过所述芯结构30的所述曲柄销芯段40A、40B、54A、54B形成所述中空部分80A-80D。每个所述中空部分80A-80D与开口82相连。所述开口82具有开口尺寸，其在与所述纵轴线X正交的方向上，比所述中空部分80A-80D的截面尺寸小。通过贯穿芯段42A、42B、41、56A、56B形成所述开口82。如上所述，每个所述配重22A-22D可带有穿过该配重的中空部分或开口。通过所述芯结构30的所述配重中心段的延长部分形成所述中空部分或开口。

在所述一对中间主轴承轴颈芯段46A、46B和所述配重芯段36A、36B之间提供的所述一对空隙区域48限定了所述中空部分78的封闭末端88。这个铸态封闭式末端特征88阻止空气和油通过所述主轴承轴颈从所述发动机曲轴箱的所述末端隔间流到其所述中心隔间，反之亦然。添加所述铸造封闭式末端特征88消除了对额外机加工的需求及对通过单独的操作进行塞孔的需求。

如图5所示，所述芯结构30被置于成形模腔100中，并且熔融金属被注入所述芯结构30周围的所述腔。允许所述熔融金属冷却，并且所述模制的曲轴10从所述模腔100移出。然后所述模制的曲轴10被摇动或是以其他方式被处理，以从所述曲轴10的所述中空部分中除去所述芯材料。

为了说明和描述，所述实施例的上述描述被提供。这不是穷尽的，或是不限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常情况下不限于所述特定实施例，而是在适当的时候，是可以互换的，并且可被用在所选实施例中，即使没有明确地示出或描述。所述相同元件或零件也可在许多方面不同。类似变型不被认为是违背本发明，并且所有类似改进都计划被包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种用于铸造曲轴的芯结构，所述铸造曲轴具有一对末端主轴承轴颈、多个中间主轴承轴颈、多个曲柄销和多个配重，所述多个曲柄销连接在所述一对末端主轴承轴颈和所述多个中间主轴承轴颈之间，所述配重被连接到所述多个曲柄销，所述芯结构包括：

一对末端主轴承芯段，

第一对配重芯段，其通过第一对贯穿芯段被连接到所述一对末端主轴承芯段；

一对中间曲柄销芯段，其通过第二对贯穿芯段被连接到所述第一对配重芯段，

一对中间主轴承轴颈芯段，其毗邻所述第一对配重芯段，并且在所述一对中间主轴承轴颈芯段和所述第一对配重芯段之间具有空隙区域，以及

第二对配重芯段，其通过第三对贯穿芯段被连接到所述一对中间主轴承轴颈芯段。

2.根据权利要求1所述的芯结构，进一步包括一对末端曲柄销芯段，其通过第四对贯穿芯段被连接到所述第二对配重芯段。

3.根据权利要求2所述的芯结构，进一步包括一对桥接芯段，其连接所述一对末端主轴承芯段到所述一对末端曲柄销芯段。

4.根据权利要求2所述的芯结构，其中，通过第五对贯穿芯段所述第二对配重芯段每一个都被连接到中心主轴承芯段。

5.根据权利要求4所述的芯结构，进一步包括一对桥接芯段，其连接所述一对末端主轴承芯段到所述一对末端曲柄销芯段。

6.根据权利要求4所述的芯结构，其中，所述一对末端主轴承芯段、所述第一对配重芯段、所述第一对贯穿芯段、所述一对中间曲柄销芯段和所述第二对贯穿芯段是第一芯构件的一部分，并且所述一对中间主轴承轴颈芯段、所述第二对配重芯段、所述第三对贯穿芯段、所述第四对贯穿芯段和所述末端曲柄销芯段是与所述第一芯构件分开的第二芯构件的一部分。

7.一种铸造曲轴，包括：

一对末端主轴承轴颈和一对中间主轴承轴颈，所述一对末端主轴承轴颈和所述一对中间主轴承轴颈全部沿中心轴线被设置；

多个曲柄销，其连接在所述一对末端主轴承轴颈和所述多个中间主轴承轴颈之间；

多个配重，其被连接到所述多个曲柄销；

其中，所述一对中间主轴承轴颈包括中空中心，并且所述一对中间主轴承轴颈在所述中空中心的一侧上具有开口，所述开口沿所述中心轴线设置；在与所述中心轴线正交的方向上，所述中空中心具有比所述开口大的截面尺寸；并且，沿所述中心轴线在所述开口的相对侧上，所述一对中间主轴承轴颈具有封闭末端，其中，所述封闭末端由与所述曲轴的其余部分相同的材料与所述其余部分一体地形成。