CN1468674A

CN1468674A - 制造曲轴支承装置的方法

Info

Publication number: CN1468674A
Application number: CNA031478980A
Authority: CN
Inventors: Д; 中村慎
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-01-21
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: US20040007344A1; JP2004025269A; CN1217757C

Abstract

一种制造曲轴支承装置的方法，其中曲轴支承装置具有轴承保持部分，用于保持支撑着曲轴的轴承，轴承保持部分由铝合金铸造而成且内部铸有预制件，预制件具有延伸穿通轴承保持部分的通孔。型芯销的设置用于加工通孔，而成形在预制件中的销孔用于容纳型芯销。型芯销包含销插入部分和压头部分，其中销插入部分的外径小于预制件销孔的内径，而压头部分的外径大于预制件销孔的内径。销插入部分被插入销孔中，以使压头部分与预制件的外表面在铸造用的模具内部中可靠接触。在接下来的切削穿通铸造轴承保持部分的较大直径孔的过程中，型芯销被去除。

Description

制造曲轴支承装置的方法

技术领域

本发明涉及一种制造曲轴支承装置的方法，特别是一种铸造曲轴支承装置的方法，其中预制件被铸造在轴承保持部分中，并且通过使用型芯销而防止预制件移动。

背景技术

一些车辆中设有内燃机，该内燃机具有：气缸盖，其安装在限定了一个或多个气缸的缸体上；下曲轴箱，其位于缸体的下方，用于与缸体一同支撑曲轴，并且该下曲轴箱具有内部带有轴承保持装置的曲轴支承装置；以及油盘，其被连接在下曲轴箱的底部。

曲轴支承装置制造方法的一个实例公开于日本专利公开文献H06-142834中。根据其中公开的制造方法，支承凹槽形成在水冷套型芯的两内侧上。第一型芯销支撑着凹槽的两侧和上侧，第二型芯销支撑着型芯的外侧和上侧。型芯被稳定地定位在内腔中，用于防止由于熔融金属的压力而使型芯发生向内或向外变形。

另一个实例见于日本专利公开文献2000-337348中。其中公开的用于曲轴的轴承包含用于在内燃机中支撑曲轴的轴承结构和用于保持轴承结构的保持部分。轴承结构由多孔材料形成。保持部分的材料流入轴承结构的孔中。用于曲轴的轴承包括多于一种不同材料的成分，从而可以通过成分之间的组合改善强度。

又一个实例公开于日本专利公开文献2002-61538中。其中公开的缸体及其制造方法包含：缸体的主体；轴承，其安装在主体的底部；曲轴，其被主体底部和轴承限定的轴承保持部分可转动地支撑着；铝合金层，其位于轴承保持部分的滑动部分中；以及复合材料，其环绕在铝合金层的周围。缸体的复合材料的热膨胀系数比滑动部分上的铝合金层的热膨胀系数低，从而不仅能够降低发动机的振动和高温噪音，而且还能降低缸体的重量。

在一种制造曲轴支承装置的传统方法中，当缸体和下曲轴箱为减轻重量由铝合金铸造而曲轴由铁铸造时，纤维加强材料(FRM)被用作预制件，目的是建造一种能够降低由于保持曲轴轴承的轴承保持部分的热膨胀而引起的油膜间隙膨胀的轴承结构。FRM通过烧制氧化铝纤维并使铸造铝合金渗入其中形成，从而形成曲轴支承装置。使用这种结构，由于FRM的热膨胀系数比铝合金的热膨胀系数低，从而油膜间隙的膨胀可以得以防止，并且噪音也可得以降低。

当FRM被用作下曲轴箱的轴承保持部分时，预制件被放置在金属模具中，并被浇铸在铝合金中。参照图5，上侧和下侧模具124、126被放置在左侧和右侧模具120、122之间，并且FRM预制件114被放置在模具120、122、124、126所限定的空间中。锥形上、下型芯销128、130被从上方和下方插入预制件114的销孔116中，然后将预制件114放置在模具120、122、124、126中进行铸造。

为了在预制件114中形成通孔118，由于预制件114非常刚硬而很难进行切削，所以首先在预制件114的成形过程中将销孔116成形在预制件114中，这种情况下销孔116的直径比通孔118的直径要小，从而能够缩小或降低即将需要切削去除的材料部分。在使用插入在销孔116中的型芯销128、130铸造之后，通过钻削对通孔118进行切削和成形。由于型芯销128、130的插入，所以由于销孔尺寸变化就会有余隙空间“s”形成在销孔116中。

这样，如图5中的箭头所指，在铸造过程中熔融金属流会不希望地移动型腔内的预制件114，从而就会不希望地改变预制件在铸造后的曲轴支承装置内的位置。

此外，这种移位可能导致预制件在熔融金属的冲击下发生破碎，或使得具有非常差加工性能的刚性FRM暴露在曲轴支承装置的表面上。

发明内容

为了使上述不足消除或最小化，本发明提供了一种制造曲轴支承装置的方法，该曲轴支承装置具有轴承保持部分和通孔其中轴承保持部分保持着用于支撑曲轴的轴承，并且由内部铸有预制件的铝合金铸造而成，通孔穿通轴承保持部分中的预制件并且向外延伸。设置的型芯销用于加工通孔，而成形在预制件中的销孔用于容纳型芯销。型芯销包含销插入部分和锁定或压头部分，其中销插入部分的外径小于预制件销孔的内径，锁定或压头部分的外径大于预制件销孔的内径。销插入部分被插入预制件销孔中，以使压头部分与预制件的外表面接触，同时压头部分需要可靠定位在模具内部，目的是为了曲轴支承装置在附近能够铸造而牢固地定位着预制件。

根据本发明，在铸造中，销插入部分插入预制件销孔中，同时将压头部分与预制件的外表面接触，以便固定在模具中，然后进行铸造。因此，型芯销可以防止预制件在铸造过程中发生移位。

附图说明

图1是示意图，表示的是根据本发明实施例的在铸造过程中插入的型芯销；

图2是示意性结构图，表示的是根据本发明的发动机的一部分；

图3是放大示意性透视图，表示的是本发明的另一个实施例；

图4是根据本发明又一个实施例的金属模具、预制件和型芯销的局部放大视图；

图5是示意图，表示的是根据现有技术的在铸造过程中插入的型芯销。

具体实施方式

现参照附图，对本发明进行具体详细地描述。

图1和2示出了本发明的实施例。图2表示的是发动机2的部件和缸体4。

在发动机2中，气缸盖(未示出)被安装在内部具有气缸(未示出)的缸体4的顶部。在缸体4的下方，曲轴箱12具有包含轴承保持部分10的曲轴支承装置，其中轴承保持部分10上支撑着用于曲轴6的轴承8，曲轴6被安置在缸体4和曲轴箱之间。油盘(未示出)被连接在曲轴箱12的底部。

轴承保持部分10优选由铝合金铸造，并且内部铸有预制件14。预制件14通常由烧制氧化铝纤维构造而成。

在轴承保持部分10中，内径为“a”的销孔16向外延伸穿通预制件14，并且容纳着型芯销，也即上、下型芯销28、30(下述)。在铸造之后，需要通过切削成形包含预制件14的轴承保持部分10，从而向外延伸穿通轴承保持部分10和预制件14的通孔18内径“b”比销孔16的直径“a”大。通孔18在图1中由虚线表示。

为了铸造轴承保持部分10，设有第一左侧金属模具20和第二右侧模具22，并且在它们之间设有第三上侧模具24和第四下侧模具26。通过使用与上侧模具24咬合的上型芯销28和与下侧模具26咬合的下型芯销30，预制件14被放置在由模具20、22、24、26所限定的内腔中。尽管需要将其他金属模具安置在图1中的模具20、22、24、26上，但省掉了对这些模具的说明。

上、下型芯销28、30包含：外径比预制件销孔16的内径“a”小的销插入部分28-1、30-1，以及外径“c”比预制件销孔16的内径“a”大的锁定或压头部分28-2、30-2。

销插入部分28-1、30-1优选采用锥形，也即它们的直径分别在背离模具24、26的方向上逐渐减小。锁定部分28-2、30-2的外径“c”小于通孔18的内径“b”，其中通孔18是后来形成在轴承架10中的，并且与预制件销孔16对正。

如图1所示，上、下型芯销28、30分别从预制件销孔16的两端也即上方和下方相对插入预制件销孔16中。

附图标记32表示的是用于供给熔融铝合金的入口，而附图标记34表示的是用于排出多余铝合金的出口。

如图2所示，固定螺栓36穿过通孔18，以便将轴承架10和下曲轴箱12固定在缸体4上。

该实施例的操作描述如下。

首先，在铸造过程中，将上、下型芯销28、30的销插入部分28-1、30-1分别从预制件销孔16的相反端也即上方和下方插入预制件销孔16中。

然后，通过将压头部分28-2、30-2的外表面与各个上侧和下侧模具24、26的相对表面接触而将预制件14固定在模具20、22、24、26所限定的模具内腔中。

在将预制件14固定在封闭模具中之后，熔融铝合金被从入口32供给预制件14周围的模具空间也即由模具20、22、24、26限定的内腔中，以便在轴承保持部分10中铸造预制件。此时，预制件14中的销孔16通过上、下型芯销28、30的锁定部分28-2、30-2与预制件14表面的接触而在两端封闭。然而，熔融金属能够通过预制件14因多孔结构而产生的空间(未示出)渗入销孔16中。

在铸造结束和将铸造部件从模具中移出以后，通常沿着预制件销孔16的轴线方向采用切削方法成形通孔18，从而通孔18会向外延伸穿通轴承保持部分10，并且其内径“b”比锁定部分28-2、30-2的直径“b”大。在对通孔18的切削完成之后，上、下型芯销28、30的锁定部分28-2、30-2的痕迹不会留在预制件的外表面上，而且实际上锁定部分28-2、30-2的整体和销插入部分28-1、30-1均被去除。

如前所述，上、下型芯销28、30设有销插入部分28-1、30-1和锁定或压头部分28-2、30-2，其中销插入部分28-1、30-1的外径比预制件14中的销孔16的内径“a”小，锁定或压头部分28-2、30-2的外径“c”比预制件销孔16的内径“a”大。销插入部分28-1、30-1被插入预制件的销孔16中，同时使预制件14的外表面与锁定部分28-2、30-2接触，从而能将预制件14固定在模具20、22、24、26中。在铸造过程中，上、下型芯销28、30及它们在预制件与模具之间形成的咬合可以防止预制件14发生移位，从实际应用角度看这是非常有利的。

而且，包含锁定部分28-2、30-2的上、下型芯销28、30的外径“c”比通孔18的内径“b”小，其中通孔18是在铸造之后通过切削成形的。因此，在切削通孔18时，与锁定部分28-2、30-2的外径“c”相对应的中心部分能够快速地被去除，从而能够更容易地进行切削加工。

此外，上、下型芯销28、30被分别从销孔的两端也即从上方和下方相对地插入预制件销孔16，从而锁定部分28-2、30-2将预制件14牢固地模具中，以防止预制件14发生移位。

本发明不限制于上述实施例，而是适用于各种应用情况和变化或更改。

根据上述实施例，对支撑曲轴轴承的轴承保持部分进行说明。除了曲轴以外，轴承保持部分也适用于例如凸轮轴或传动轴。

另外，该实施例被构造得使上、下型芯销28、30设有销插入部分28-1、30-1和阶梯状锁定或压头部分28-2、30-2，其中销插入部分28-1、30-1的外径小于预制件销孔16的内径“a”，锁定或压头部分28-2、30-2的外径“c”大于销孔16的内径“a”。然而，型芯销42(图3)可以设有突出部44，用于防止预制件发生侧向移位。

特别地，如图3所示，型芯销42可以设有销插入部分42-1和锁定部分42-2，其中销插入部分42-1的外径小于预制件销孔的内径，锁定部分42-2的外径大于预制件销孔的内径。在销插入部分42-1的外围上，形成有多个例如四个突出部44，并且突出部间隔均匀。在所示实施例中的突出部44被限定为向外突起的肋，该肋沿着销插入部分的长度方向伸长。

突出部44的外径在销插入部分42-1的上端或自由端处小于预制件销孔的内径，但是在面向销插入部分42-1的基部也即其与锁定部分42-2连接处与预制件销孔的内径相同。

因此，当型芯销42的销插入部分42-1被插入预制件销孔中时，突出部44就会与销孔的内表面接触，以将型芯销42的销插入部分42-1容纳在销孔中。从而可以防止预制件相对型芯销发生侧向移位。而且，由于销孔与突出部44之间的接触面很窄，在铸造之后将型芯销42拆下也就非常容易。

作为另一个特殊结构，能够设置定位装置52(图4)，以便在将预制件14放置于上侧、下侧、左侧、右侧模具上时定位预制件14。特别地，凹入定位装置52可以使得上、下突起型芯销54、56牢固地定位在上侧和下侧模具24、26上。

参照图4，第一凹槽58例如形成在上侧第三模具24中，第二凹槽60形成在下侧第四模具26中。第一突起突出部62形成在上型芯销54上，用于插入第一凹槽58中，第二突起突出部64形成在下型芯销56上，用于插入第二凹槽60中。突出部62、64从型芯销的各个压头部分的平坦外端面上向外凸起。

顺便说一下，第一和第二凹槽58、60优选形成为在图4的前后方向上延伸的细长槽的形状，并且第一和第二突起突出部62、64也在图4的前后方向上呈细长状。

为了将预制件定位在模具中，上、下型芯销54、56的销插入部分54-1、56-1首先插入预制件14的销孔16中。然后，将预制件14定位在模具中，同时上型芯销54的第一突起突出部62被装配在上侧第三模具24的第一凹槽58中，下型芯销56的第二突起突出部64被装配在下侧第四模具26的第二凹槽60中。细长凹槽58、60允许对预制件14的垂直和水平位置进行调整。

如前所述，本发明提供了一种制造曲轴支承装置的方法，其中曲轴支承装置具有轴承保持部分，用于保持支撑着曲轴的轴承，轴承保持部分由铝合金铸造而成且内部铸有预制件，预制件具有穿通铝合金的通孔。设置的型芯销用于加工通孔，而成形在预制件中的销孔用于容纳型芯销。型芯销包含销插入部分和锁定或压头部分，其中销插入部分的外径小于预制件销孔的内径，锁定或压头部分的外径大于预制件销孔的内径。销插入部分被插入预制件销孔中，以使锁定部分与预制件的外表面在铸造用的模具内部中可靠接触。型芯销能够防止预制件在铸造过程中发生移位。

尽管为了说明目的对本发明的特殊优选实施例详细地给予公开，但应当认识到，对所公开装置所作的变化和更改，包括部件的重新布置，包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种制造曲轴支承装置的方法，其中所述曲轴支承装置具有轴承保持部分，用于保持支撑着曲轴的轴承，所述轴承保持部分由铝合金铸造而成且内部铸有预制件，所述方法包括如下步骤：

设置型芯销；

设置具有用于容纳所述型芯销的销孔的预制件；

为所述型芯销设置销插入部分和压头部分，其中销插入部分的外径比所述销孔的内径小，而压头部分的外径比所述销孔的内径大；

通过将所述销插入部分插入所述销孔中，及通过将所述压头部分在所述预制件的外表面和模具表面之间实现接触咬合，将所述预制件固定在模具中；

在所述预制件和所述型芯销压头部分周围浇铸出所述轴承保持部分；以及

在轴承保持部分中成形沿着销孔方向穿通预制件的通孔。

2.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，其特征在于：所述型芯销所包含的压头部分的外径比所述通孔的内径小。

3.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，其特征在于：一对所述型芯销从所述销孔的相反端相对地插入所述销孔中。

4.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，还包括：为模具和压头部分上的相对接触表面设置互相配合的突出部和凹槽，以便相对于模具定位限制预制件。

5.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，还包括：至少在所述压头部分附近为型芯销的销插入部分设置向外突起的肋，在销插入部分插入销孔时，所述肋与销孔的内表面接触，从而防止型芯销相对预制件发生侧向移位。

6.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，还包括：为预制件设置形成有凹槽的中心部分，该凹槽用于容纳曲轴轴承；为预制件设置一对边侧部分，它们布置在中心部分的相反侧上，并且每个所述边侧部分均具有延伸穿通其中的所述销孔；以及将一对所述型芯销从所述销孔的相反端插入每个所述销孔中，用于在模具所限定的型腔中定位支撑预制件。

7.如权利要求6所述的制造曲轴支承装置的方法，还包括：构造用于在铸造过程中被铝合金渗透的氧化铝纤维预制件。

8.如权利要求1所述的制造曲轴支承装置的方法，还包括：通过切削成形直径大于型芯销压头部分外径的孔而成形出通孔，所述通孔贯通轴承保持部分并与销孔对正，从而可将型芯销完全去除。

9.一种制造曲轴支承装置的方法，其中曲轴支承装置连接在车辆发动机气缸盖上，以可转动地支撑曲轴，所述方法包括如下步骤：

设置具有中心轴承保持部分的预制件，其中中心轴承保持部分被连接在一对边侧部分之间，且每个边侧部分均具有延伸穿通其中的销孔；

设置具有与曲轴支承装置的形状对应的型腔的模具；

设置多个型芯销，每个型芯销均具有销插入部分和扩大的压头部分，其中销插入部分的尺寸使之能够插入一个所述销孔中，压头部分的横截面比销孔的横截面大，从而压头部分适合抵靠在预制件的外围表面上；

在每个所述销孔中插入至少一个型芯销，使每个型芯销的压头部分抵靠在预制件与销孔敞开端邻近的外围表面上；

将预制件和插入其中的型芯销定位在型腔，使型芯销的压头部分与限定型腔的边界壁咬合，以静止不动地将预制件支撑在型腔内，并且预制件与边界壁分开一定距离；

向型腔内供给熔融金属，以包围预制件并形成曲轴支承装置；

将其中嵌有预制件的模制曲轴支承装置从型腔中取出；以及

与销孔大致对正地成形出贯通曲轴支承装置的通孔。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：在曲轴支承装置中成形通孔的步骤包括：切削出横截面比销孔横截面大的孔，从而在成形通孔的过程中将型芯销去除。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：成形通孔的步骤包括：切削出横截面等于或大于型芯销压头部分横截面的孔，从而能够在成形通孔的过程中将型芯销完全去除。

12.如权利要求9所述的方法，还包括：将一对所述型芯销从销孔的相反端插入每个所述销孔中，以使插入每个销孔的这对型芯销上的压头部分由于与限定了边界壁的相对表面接合而得以定位，从而静止不动且安全地将预制件定位在型腔内，并且预制件与环绕着的边界壁分开一定距离。

13.如权利要求9所述的方法，还包括：为型芯销的销插入部分设置向外的突出部，该突出部的尺寸使之能够咬合限定销孔的壁，从而防止预制件相对型芯销发生侧向移动。

14.如权利要求9所述的方法，还包括：为型芯销的压头部分设置突出部，该突出部能够咬合在形成于相对边界壁中的凹槽中，以将型芯销和咬合的预制件静止不动地保持在型腔内。