SE527874C2

SE527874C2 - Crankshaft and method for manufacturing such crankshaft

Info

Publication number: SE527874C2
Application number: SE0402855A
Authority: SE
Inventors: Per Larsen; Henrik Toernevik
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-07-04
Also published as: WO2006057593A1; DE112005002861B4; DE112005002861T5; SE0402855L; SE0402855D0

Abstract

The present invention relates to a crankshaft and a method for making such a crankshaft. The crankshaft (1) comprises a journal (2) with a shell surface which extends round a first centreline (3), a crankpin (4) with a shell surface which extends round a second centreline (5), a web (6) which connects an end surface of the journal (2) to an end surface of the crankpin (4), and a recess (9) in the web (6). The recess ( has an extent close to a central portion (7a) of a transition region (7) between the web (6) and the crankpin (4) or between the web (6) and the journal (2). The central portion (7a) is intersected by a plane (8) which extends through said two axes (3, 5). The recess (9) is formed in a drop forging process in which the crankshaft's crankpin (4), journals (2) and webs (6) are also formed.

Description

527 874 spänningen i övergångsområdet mellan skänklar och vevtappar respektive i över- gångsområdet mellan skänklar och ramptappar. Vevaxeln tillhandahåller därmed en mindre risk för utmattningsskador samtidigt 'som urtagningarna reducerar vevaxelns' 1113388. 527 874 the tension in the transition area between legs and cranks and in the transition area between legs and ramp pins. The crankshaft thus provides a lower risk of fatigue damage at the same time as the recesses reduce the crankshaft '.

CH 383 083 visar en vevaxel där skänklarna försetts med urtagningar. Efter att vevax- larnas ramtappar, vevtappar och skänklar formats genom en smidesprocess tillverkas nämnda urtagningar medel fräsning och borrning. Formningen av vevaxelns delar ut- förs således i ﬂera tillverkningssteg och med olika metoder. Tillverkningskostnaden för vevaxeln blir dänned hög.CH 383 083 shows a crankshaft where the legs are provided with recesses. After the frame pins, crank pins and legs of the crankshafts have been formed by a forging process, said recesses are manufactured by means of milling and drilling. The shaping of the crankshaft parts is thus carried out in ﬂ your manufacturing steps and with different methods. The manufacturing cost of the crankshaft will then be high.

DE 43 25 722 visar en vevaxel som är försedd med trågfonnade urtagningar i över- gångsområdena mellan skänklar och vevtappar respektive i övergångsområdena mellan skänklar och ramtappar. I dokumentet anges ett ﬂertal olika sätt för att forma vevax- larna och urtagningama. Det nämns bl.a. att en initialt formad vevaxel med ramtappar, vevtappar och skänklar kan förses med uitagningar medelst ett smidesförfarande. Även här erfordras således ﬂera tillverkningssteg för att forma vevaxeln. Tillverkningskost- naden för vevaxeln blir därför även här hög.DE 43 25 722 shows a crankshaft which is provided with trough-shaped recesses in the transition areas between legs and crank pins and in the transition areas between legs and frame pins, respectively. The document states a number of different ways of shaping the crankshafts and recesses. It is mentioned i.a. that an initially shaped crankshaft with frame pins, crank pins and legs can be provided with notches by means of a forging method. Here too, ﬂ your manufacturing steps are thus required to form the crankshaft. The manufacturing cost of the crankshaft will therefore be high here as well.

US 4 356 741 visar en vevaxel som tillverkas vid en gjutprocess. Vevaxeln är försedd med urtagningar i anslutning till de spänningsutsatta partiema hos övergångsonirådena mellan skänklar och vevtappar respektive mellan skänklar och ramtappar. Här sker tillverkningen av vevaxelns ramtappar, vevtappar, skänklar och urtagningar i ett till- verkningssteg vid en gjutprocess. Tillverkningskostnaden för vevaxeln blir därmed relativt låg. En gjuten vevaxel tillhandahåller dock inte samma goda hållfasthetsegen- skaper som en smidd vevaxel. Vevaxeln torde därför behöva tillverkas med grövre dimensioner och den blir därför oundvikligt tyngre än en motsvarande smidd vevaxel.US 4,356,741 discloses a crankshaft manufactured in a casting process. The crankshaft is provided with recesses in connection with the tensioned portions of the transition zone areas between legs and crank pins and between legs and frame pins, respectively. Here, the crankshaft frame pins, crank pins, legs and recesses are manufactured in one manufacturing step during a casting process. The manufacturing cost of the crankshaft will thus be relatively low. However, a cast crankshaft does not provide the same good strength properties as a forged crankshaft. The crankshaft should therefore need to be manufactured with coarser dimensions and it will therefore inevitably be heavier than a corresponding forged crankshaft.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en vevaxel som är relativt bil- lig att tillverka samtidigt som den har en låg vikt och goda hållfasthetsegenskaper.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a crankshaft which is relatively inexpensive to manufacture while having a low weight and good strength properties.

Det ovan angivna syftet uppnås med den inledningsvis nämnda vevaxeln som kärme- tecknas av vad som anges i patentkravets l kännetecknande del. Åtminstone en skän- kel förses här med en urtagning som har en utsträckning i anslutning till ett centralt l0 20 25 30 35 527 874 parti hos ett övergångsområde mellan skänkeln och en vevtapp eller hos ett övergångs- område mellan skänkeln och en ramtapp. Med en sådan urtagning kan koncentrationen av spänningar till det centrala partiet av nämnda övergàngsområden reduceras avse- värt. En sådan materialurtagrring gör även vevaxeln lättare. Urtagningen kan här ges en form som är möjlig att skapa vid en sänksmidesprocess. Därmed är det möjligt att forma vevaxelns vevtappar, rarntappar, skänklar och nämnda urtagning vid en gemen- sam sänksmidesprocess i ett steg. l och med det tillhandahålls en vevaxel som är rela- tivt billig att tillverka samtidigt som den har en låg vikt och goda hållfasthetsegenska- per.The above object is achieved with the initially mentioned crankshaft which is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1. At least one leg is provided here with a recess which has an extension adjacent to a central portion of a transition area between the leg and a crank pin or of a transition area between the leg and a frame pin. With such a recess, the concentration of stresses to the central portion of said transition areas can be considerably reduced. Such a material removal also makes the crankshaft lighter. The recess can here be given a shape that is possible to create in a countersinking process. Thus, it is possible to form the crankshaft pivots, pipe pins, legs and said recess in a common lowering forging process in one step. As a result, a crankshaft is provided that is relatively inexpensive to manufacture while at the same time having a low weight and good strength properties.

Enligt en uttöringsform av föreliggande uppfinning har urtagningen en sträckning i en radiell riktning från en perifer öppning i skänkeln till en invändig yta som är belägen i anslutning till det centrala partiet hos övergångsområdet. Sänksrrlidriing utförs medelst två formar som pressar samman från motsatta sidor om ett utgångsmaterial. Medelst en sänksmidesprocess är det möjligt att forma urtagningar som har en parallell sträckning med formamas rörelseriktning. Fonnarnriïär därvid försedd med lämpligt formade par- tier som successivt för in i utgångsmaterialet så att skänklar med urtagningar formas under sänksmidesprocessen. Med fördel är urtagningen försedd med en bottenyta som har en sträckning mellan den perifera öppningen och den invändiga ytan. Därmed kan nämnda urtagning utformas i skänkeln i ett område som är beläget väsentligen ome- delbart radiellt utvändigt om det centrala partiet av den vinklade övergångsområdet. En sådan urtagrring gör skänkeln struktur klart vekar i området i anslutning till det centrala partiet . Därmed reduceras koncentrationen av spänningar till det centrala partiet på ett effektivt sätt. Företrädesvis har den invändiga ytan en rundad form. Därmed förhindras att spänningar koncentreras till ett visst parti av den invändiga ytan.According to an embodiment of the present invention, the recess has a stretch in a radial direction from a peripheral opening in the leg to an inner surface which is located adjacent to the central portion of the transition area. Countersinking is performed by means of two molds which are compressed from opposite sides of a starting material. By means of a countersinking process it is possible to form recesses which have a parallel stretch with the direction of movement of the molds. The molding is then provided with suitably shaped portions which are successively inserted into the starting material so that legs with recesses are formed during the countersinking process. Advantageously, the recess is provided with a bottom surface which has a stretch between the peripheral opening and the inner surface. Thus, said recess can be formed in the leg in an area which is located substantially immediately radially outside the central portion of the angled transition area. Such a recess makes the leg structure clearly weaken in the area adjacent to the central portion. This effectively reduces the concentration of stresses to the central portion. Preferably, the inner surface has a rounded shape. This prevents stresses from being concentrated to a certain portion of the interior surface.

Enligt en annan utföríngsform av föreliggande uppﬁnning har urtagningen en väsentli- gen konstant eller en åtminstone delvis avtagande tvärsnittsarea längs sin radiella sträckning mellan den perifera öppningen och den invändiga ytan. Urtagningar med sådana tvärsnittsareor är fullt möjliga att tillverka vid en sänksmidesprocess. Med fór- del delar det plan, som definieras i patentkravets 1 kännetecknande del, urtagningen i två väsentligen likformiga delar. Urtagningen kan därmed tillhandahålla en helt central placering på skänkeln. Belastningar i skänkel kan därmed fördelas väsentligen likfor- migt till skänkelns flanker. 20 25 30 527 874 Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfmning innefattar vevaxeln åtmin- stone två skänklar som är försedda med urtagningar, varvid nämnda skänklar är pa- rallella eller vridna 180° i förhållande till varandra. En urtagning som formas av en första av nämnda formar erhåller en sträckning som är parallell med och likriktad den första formens rörelseriktningen under sänksmidesproeessen. En urtagning som formas av en andra av nämnda formar erhåller en sträckning som är parallell med och likrilctad den andra for-mens rörelseriktrringen under sänksmidesprocessen. En urtagning som formas av den andra formen erhåller således en motsatt sträckning i förhållande till en urtagning som är formas av den första formen. De skänklar som ska förses med urtag- ningar måste därvid även vara parallellt anordnade eller vridna 180° i förhållande till varandra då de formas med urtagningar under en sänksmidesprocess.According to another embodiment of the present invention, the recess has a substantially constant or at least partially decreasing cross-sectional area along its radial distance between the peripheral opening and the inner surface. Recesses with such cross-sectional areas are fully possible to manufacture in a countersinking process. Advantageously, the plane defined in the characterizing part of claim 1 divides the recess into two substantially uniform parts. The recess can thus provide a completely central location on the leg. Loads in the leg can thus be distributed substantially uniformly to the flanks of the leg. According to another embodiment of the present invention, the crankshaft comprises at least two legs provided with recesses, said legs being parallel or rotated 180 ° relative to each other. A recess formed by a first of said molds obtains a stretch which is parallel to and rectified in the direction of movement of the first mold during the counting forging process. A recess formed by a second of said molds obtains a stretch which is parallel to and equal to the direction of movement of the second mold during the counting forging process. A recess formed by the second mold thus obtains an opposite elongation with respect to a recess formed by the first mold. The legs that are to be provided with recesses must then also be arranged in parallel or rotated 180 ° in relation to each other when they are formed with recesses during a lowering forging process.

Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar en skänkel en perifer yta som innefattar förbindningsmedel för montering av en motvikt. Det är i regel inte möjligt att förse en skänkel både med en urtagning och en motvikt vid en sänksmidesprocess. Däremot är det möjligt att förse skänkeln med en perifer yta som innefattar förbindningsmedel; exempelvis i .fonn av ett hål så att en eﬂermontering av en motvikt medelst skruvar eller liknande möjliggörs. Med fördel innefattar vevaxeln ett ﬂertal skänklar, varvid åtminstone de ytterst belägna skänklarrra hos vevaxeln är försedda med urtagningar. De största böjbelastningarna uppkommer under drift av en vevaxel väsentligen alltid i de ytterst belägna skänklarrra. I många fall kan det därför vara lämpligt att endast förse vevaxelns ytterst belägna skänklar med urtagningar. Det är i synnerhet lämpligt för vevaxlar vars skänklar är vridna i många olika vinklar i för- hållande till varandra. De ytterst belägna skänklama kan här arrangeras så att de blir parallella eller vridna 180° i förhållande till varandra så att åtminstone dessa kan förses med urtagningar under sänksmidesprocessen. ' Enligt en annan utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar vevaxeln ramtap- par med en första radie och vevtappar med en andra radie, varvid det sammanlagda värdet av nämnda första radie och nämnda andra radie minus 10 mm är större eller lika med det vinkelrätta avståndet mellan nämnda första centrala axel och nämnda andra centrala axel. Försök har utförts där urtagningens spänningsreducerande funktion har uppmätts för olika typer av vevaxlar med varierande radiella överlappningar mellan ramtappar och vevtappar. Dessa försök har lett till insikten att den spänningsreduce- rande verkan som en urtagning ger upphov till i en skänkel är relativt starkt relaterad till storleken hos den radiella överlappningen. Ju mindre överlappning som ramtappar 527 874 och vevtappar har hos en vevaxel desto större spånningsreducerande verkan erhålls med en urtagning. För vevaxlar som har en överlappningen som är lika med eller mindre än 10 mm erhålls en klart spänningsreducerande verkan.According to another embodiment of the present invention, a leg comprises a peripheral surface which comprises connecting means for mounting a counterweight. It is generally not possible to provide a leg with both a recess and a counterweight in a lowering forging process. On the other hand, it is possible to provide the leg with a peripheral surface which comprises connecting means; for example in the shape of a hole so that an assembly of a counterweight by means of screws or the like is possible. Advantageously, the crankshaft comprises a plurality of legs, at least the outermost legs of the crankshaft being provided with recesses. The largest bending loads occur during operation of a crankshaft, almost always in the outermost legs. In many cases it may therefore be appropriate to only provide recesses for the crankshaft's outermost legs. It is particularly suitable for crankshafts whose legs are rotated at many different angles relative to each other. The outermost legs can here be arranged so that they become parallel or rotated 180 ° relative to each other so that at least these can be provided with recesses during the forging process. According to another embodiment of the present invention, the crankshaft comprises frame pins with a first radius and crank pins with a second radius, the total value of said first radius and said second radius minus 10 mm being greater than or equal to the perpendicular distance between said first central axis and said second central axis. Experiments have been performed where the stress-reducing function of the recess has been measured for different types of crankshafts with varying radial overlaps between frame pins and crank pins. These experiments have led to the realization that the stress-reducing effect that a recess gives rise to in a leg is relatively strongly related to the size of the radial overlap. The smaller the overlap that frame pins 527 874 and crank pins have in a crankshaft, the greater the tension-reducing effect is obtained with a recess. For crankshafts that have an overlap equal to or less than 10 mm, a clear voltage-reducing effect is obtained.

Det ovan angivna syﬁet uppnås även med det inledningsvis nämnda förfarandet som kännetecknas av vad som anges i patentkravets ll kännetecknande del. Det erfordras här att ge urtagningen en form som är möjlig att skapa vid en sänksmidesprocess. Med en lärnpligt formad urtagning kan vevaxelns vevtappar, ramtappar, skänklar och nämnda urtagning formas vid en gemensam sänksmidesprocess i ett steg. I och med det tillhandahålls en vevaxel som är relativt billig att tillverka samtidigt som den har en låg vikt och goda hållfasthetsegenskaper.The above-mentioned seam is also achieved with the initially mentioned method which is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 11. It is required here to give the recess a shape that is possible to create in a countersinking process. With a mandatory shaped recess, the crankshaft crank pins, frame pins, legs and said recess can be formed in a common lowering forging process in one step. This provides a crankshaft that is relatively inexpensive to manufacture while having a low weight and good strength properties.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom ett exempel en uttöringsforrn av uppfinningen med hän- visning till bifogade ritningar, på vilka: -' Fig. 1 visar en del av en vevaxel enligt en första utﬁiringsfonn av uppfmningen, Fig, 2 visar en tvärsnittsvy av vevaxeln i Fig. l, Fig. 3 visar en del av en vevaxel enligt en andra utﬁiringsform av uppfmníng, Fig. 4 visar en vevaxel för en sexcylindrisk iörbränningsmotor och Fig. 5 visar ett vevaxelämne fór en V-8 motor.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, an embodiment of the invention is described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a part of a crankshaft according to a first embodiment of the invention, Fig. 2 shows a cross-sectional view of the crankshaft of Fig. 1, Fig. 3 shows a part of a crankshaft according to a second embodiment of the invention, Fig. 4 shows a crankshaft for a six-cylinder internal combustion engine and Fig. 5 shows a crankshaft blank for a V-8 engine.

DETALIERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 och 2 visar en del av en vevaxel 1 hos en fórbränningsmotor. Vevaxeln l består på sedvanligt vis av ett flertal ramtappar 2, som i vevaxelns monterade tillstånd är av- sedda att arrangeras i icke visade ramlager. Rarntappama 2 har en cylindriskt form med en mantelyta som sträcker sig runt en central axel 3 som utgör vevaxelns rota- tionsaxel. Vevaxeln 1 består även av ett flertal vevtappar 4 av vilka en visas i Fig. 1.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Figs. 1 and 2 show a portion of a crankshaft 1 of an internal combustion engine. The crankshaft 1 consists in the usual manner of a plurality of frame pins 2, which in the mounted condition of the crankshaft are intended to be arranged in frame bearings (not shown). The mandrel pins 2 have a cylindrical shape with a circumferential surface extending around a central axis 3 which constitutes the axis of rotation of the crankshaft. The crankshaft 1 also consists of a plurality of crank pins 4, one of which is shown in Fig. 1.

Vevtapparna 4 har en cylindrisk form med en mantelyta som sträcker sig runt en andra central axel 5. Skänklar 6 förbinder vevtapparnas 4 ändytor med angränsande ramtapp- ar 2. 10 20 25 30 35 527 874 Under driﬁ utsätts vevaxelar l för stora belastningar. Belastningarna tenderar bLa. att böja vevaxeln 1, vilket resulterar i att spänningar uppkommer i det vinklade över- gångsonirådet 7 mellan vevtappar 4 och skänklar 6. Dessa spänningar koncentreras till ett centralt beläget parti 7a hos konventionella vevaxlar. Det centralt belägna partiet 7a är beläget i ett område så att det genomskärs av ett centralt plan 8 som sträcker sig ge- nom ramtapparnas 2 centrala axel 3 och den aktuella vevtappens 4 centrala axel 5. För att reducera spänningen i det centralt belägna partiet 7a innefattar skänkeln 6 enligt föreliggande uppfinning en central urtagning 9 som är belägen i anslutning till det centralt belägna partiet 7 a. Förekomsten av en sådana central urtagning 9 hos skänkeln 6 resulterar i att skänkelns centrala del vekas upp. De belastningar som överförs mellan vevtappar 4 och ramtappar 2 under driﬁ av vevaxeln l kommer därmed i en större ut- sträckning att överföras via skänkelns 6 ﬂanker. I och med det kommer spänningskon- centrationen till det centrala partiet 7a hos övergångsonirådet 7 mellan skänkel och vevtapp 4 att reduceras.The crank pins 4 have a cylindrical shape with a circumferential surface extending around a second central axis 5. Legs 6 connect the end surfaces of the crank pins 4 to adjacent frame pins 2. During operation, crankshafts 1 are subjected to large loads. The loads tend bLa. to bend the crankshaft 1, which results in stresses arising in the angled transition zone 7 between crank pins 4 and legs 6. These stresses are concentrated to a centrally located portion 7a of conventional crankshafts. The centrally located portion 7a is located in an area so that it is intersected by a central plane 8 which extends through the central axis 3 of the frame pins 2 and the central axis 5 of the current crank pin 4. To reduce the tension in the centrally located portion 7a, the leg 6 according to the present invention a central recess 9 which is located adjacent to the centrally located portion 7a. The presence of such a central recess 9 of the leg 6 results in the central part of the leg being folded up. The loads transferred between crank pins 4 and frame pins 2 during drive ﬁ of the crankshaft 1 will thus to a greater extent be transmitted via the armature of the leg 6 ﬂ. As a result, the stress concentration to the central portion 7a of the transition zone 7 between the leg and the crank pin 4 will be reduced.

Vevaxeln l innefattar ramtappar 2 med än första radie r; och vevtappar 4 med en andra radie rg. Ramtappamas centrala axel 3 ochden visade vevtappens centrala axel 5 be- ﬁnner sig på ett vinkelrätta avståndet d från varandra. Om summan av ramtapparnas radie r; och vevtappamas 4 radie r; är större än axlamas 3, 5 vinkelrätta avstånd d överlappar ramtapparna 2 och vevtapparna 4 mer eller mindre varandra Överlappning- ens värde kan här bestärmnas. Om ramtappar 2 och vevtappar 4 inte överlappar var- andra erhålls en överlappnjng som är noll eller negativ. Den spänningsreducerande verkan som erhålls genom att förse en skänkel 6 med en central urtagning 9 är relate- rad till överlappningens värde. Försök har visat att en klar reducering av spänningen i det centrala partiet 7a erhålls för vevaxlar 1 som har en överlappning som är 10 mrn eller mindre. Hos den i Fig. 2 visade vevaxeln 1 uppvisar ramtappama 2 och vevtap- parna 4 en negativ överlappning. I detta fall kan således spänningskoncentrationen till det centrala partiet 7a reduceras avsevärt genom de urtagningar 9 som formats i skänklarna 6.The crankshaft 1 comprises frame pins 2 with than first radius r; and crank pins 4 with a second radius rg. The central axis 3 of the frame pins and the central axis 5 of the crank pin are located at a perpendicular distance d from each other. If the sum of the frame pins' radii is; and the 4 radii of the crank pins; is greater than the perpendicular distances d of the shafts 3, 5 d the frame pins 2 and the crank pins 4 more or less overlap the value of the overlap can be determined here. If frame pins 2 and crank pins 4 do not overlap, an overlap of zero or negative is obtained. The stress-reducing effect obtained by providing a leg 6 with a central recess 9 is related to the value of the overlap. Experiments have shown that a clear reduction of the tension in the central portion 7a is obtained for crankshafts 1 which have an overlap of 10 mr or less. In the crankshaft 1 shown in Fig. 2, the frame pins 2 and the crank pins 4 have a negative overlap. Thus, in this case, the stress concentration to the central portion 7a can be significantly reduced by the recesses 9 formed in the legs 6.

Vevaxeln 1 är tillverkad medelst sänksmidning. Medelst sänksmidning tillhandahålls en vevaxel 1 med mycket goda hållfasthetsegenskaper. Sänksmidning utförs med ett varmt utgångsmaterial som deformeras mellan två formar, sänken, som är försedda med urgröpningar, gravyrer vilka ger den srnidda produkten dess form. Medelst sänk- smidning kan relativt komplext formade produkter tillverkas. Eftersom formarna pres- sas samman mot varandra från motsatta sidor av utgängsrnaterialet tillhandahålls l0 20 25 30 35 527 874 ofrånkomligt vissa begränsningar av den smidda produktens form i synnerhet då sänk- smidningen ska utföras i ett steg utan någon mellanliggande vridning av utgàngsmate- rialet. Att tillverka en vevaxel medelst sänksmidning i ett steg utan någon mellanlig- gande vridningar av materialet är sj älvfallet mest effektivt ur kosmadssynpmrlct.The crankshaft 1 is made by countersinking. By means of countersunk forging, a crankshaft 1 with very good strength properties is provided. Countersinking is performed with a hot starting material which is deformed between two molds, the sinker, which is provided with recesses, engravings which give the cut product its shape. By means of countersinking, relatively complex shaped products can be manufactured. Since the molds are pressed together against opposite sides of the starting material, certain limitations of the shape of the forged product are inevitably provided, especially when the countersinking is to be performed in one step without any intermediate rotation of the starting material. Manufacturing a crankshaft by means of countersunk forging in one step without any intermediate rotations of the material is, of course, most efficient from a cosmetic point of view.

Vevaxelns 1 ramtappar 2, vevtappar 4 och skänklar 6 med urtagningar 9 formas såle- des under en sänksmidesprocess utan någon mellanliggande vridning av utgångsmate- rialet. Vevaxeln 1 tillverkas av ett varmt utgångsmaterial som deforrneras mellan två formar som pressas samman mot varandra. Formarna innefattar gravyrer som under sänksmidesprocessen väsentligen formar var sin halva av vevaxeln 1. För att forma en vevaxel l som innefattar skänklar 6 med urtagningar 9 medelst en sänksmidesprocess i ett steg erfordras en hel del insikter. En sådan insikt är att det endast möjligt att srnida urtagningar 9 som har parallella sträckningar i förhållande till varandra medelst de två formarna som pressas sarmnan mot varandra. Urtagningarna kan därvid ha en sträck- ning i samma riktning eller i en helt motsatt riktning. Därvid kan endast de skänklar som är parallellt anordnade eller vridna 1,80” i förhållande till varandra förses med ur- tagningar. Medelst lämpligt formade gravyrer kan därmed urtagriingar 9 formas i skäriklarna 6, vilka har en sträckning från en öppning 9ai en perifer yta hos skänkeln 6 till en invändig yta 9b som är belägen i anslutning till det centrala partiet 7 hos det vinklade övergångsområdet mellan skänkeln 6 och vevtappen 4. Urtagningen 9 är för- sedd med en plan bottenyta 9c som har en sträckning mellan den perifera öppningen 9a och den invändiga ytan 9b. Urtagningen 9 har i Fig. 1 och 2 en väsentligen konstant tvärsnittsarea i riktning från öppningen 9a till den invändiga ytan 9b. Den invändiga ytan 9b har en rundad form för att förhindra att spänningar koncentreras till något parti av den invändiga ytan 9b.The frame pins 2 of the crankshaft 1, crank pins 4 and legs 6 with recesses 9 are thus formed during a lowering forging process without any intermediate rotation of the starting material. The crankshaft 1 is made of a hot starting material which is deformed between two molds which are pressed together against each other. The molds comprise engravings which during the countersinking process substantially each shape half of the crankshaft 1. To form a crankshaft 1 which includes legs 6 with recesses 9 by means of a countersinking process in one step requires a lot of insights. Such an insight is that it is only possible to cut recesses 9 which have parallel stretches in relation to each other by means of the two molds which are pressed together against each other. The recesses can then have a stretch in the same direction or in a completely opposite direction. In this case, only the legs that are arranged parallel or turned 1.80 ”in relation to each other can be provided with recesses. By means of suitably shaped engravings, recesses 9 can thus be formed in the cutting edges 6, which have a stretch from an opening 9a a peripheral surface of the leg 6 to an inner surface 9b which is located adjacent the central portion 7 of the angled transition area between the leg 6 and crank pin 4. The recess 9 is provided with a flat bottom surface 9c which has a stretch between the peripheral opening 9a and the inner surface 9b. The recess 9 in Figs. 1 and 2 has a substantially constant cross-sectional area in the direction from the opening 9a to the inner surface 9b. The inner surface 9b has a rounded shape to prevent stresses from being concentrated to any portion of the inner surface 9b.

Fig. 3 visar en del av en vevaxel l som har en altemativ utformning. Vevaxeln l består även här på sedvanligt vis av ett ﬂertal ramtappar 2 som har en cylindriskt form med en mantelyta som sträcker sig nmt en första central axel 3 som utgör vevaxelns rota- tionsaxel. Vevaxeln 1 består av en eller flera vevtappar 4 av vilka en visas i Fig. 3.Fig. 3 shows a part of a crankshaft 1 which has an alternative design. The crankshaft 1 also here consists in the usual way of a number of frame pins 2 which have a cylindrical shape with a circumferential surface which extends along a first central axis 3 which constitutes the axis of rotation of the crankshaft. The crankshaft 1 consists of one or more crank pins 4, one of which is shown in Fig. 3.

Vevtapparna 4 har en cylindrisk form med en mantelyta som sträcker sig runt en andra central axel 5. Vevaxeln 1 består av skânklar 6 som förbinder ändytorna hos vevtappen 4 med angränsande ändytor hos ramtapparna 2. De två visade skänklarna 6 är försedda med motsvarande formade urtagningar 9. Skänklaina 6 innefattar en väsentligen plan perifer yta 10 som innefattar en öppning för urtagningen 9a. Urtagningarna 9 har här en tvärsnittsarea som avtar i en riktning från den perifera öppningen 9a till den invän- 20 527 874 dig ytan 9b som är anordnad i anslutning till det centrala partiet 7a av skänkelris 6 övergångsonuåde 7 till vevtappen 4. De perifera ytoma 10 hos skänklarna 6 är även försedda med hål ll som är anordnande för att möjliggöra en eﬁennontering av en motvikt på de respektive skänklarna 6 medelst skruvar. Det är svårt att forma skänklar 6 med både funktionella urtagningar 9 och fasta motvikter vid en gemensam sânksmi- desprocess. Det är därför en fördel om skänklarna 6 kan ges en form som medger ef- terrnontering av motvikter.The crank pins 4 have a cylindrical shape with a circumferential surface extending around a second central axis 5. The crankshaft 1 consists of shanks 6 which connect the end surfaces of the crank pin 4 with adjacent end surfaces of the frame pins 2. The two legs 6 shown are provided with corresponding shaped recesses 9. The pouring line 6 comprises a substantially flat peripheral surface 10 which comprises an opening for the recess 9a. The recesses 9 here have a cross-sectional area which decreases in a direction from the peripheral opening 9a to the inner surface 9b which is arranged in connection with the central portion 7a of leg ridge 6 transition zone 7 to the crank pin 4. The peripheral surfaces 10 of the legs 6 are also provided with holes 11 which are arranged to enable a counterweight of a counterweight to the respective legs 6 by means of screws. It is difficult to form legs 6 with both functional recesses 9 and fixed counterweights in a common sand forging process. It is therefore an advantage if the legs 6 can be given a shape that allows retrofitting of counterweights.

Fig. 4 visar en vevaxel l för en sexcylindrisk förbränningsmotor. Under drift av vev- axlar 1 uppkommer de största böjbelastningarna i de ytterst belägna skänklarna 6' som uppbär de ytterst belägna vevtappama 4'. Den största spänningkoncentrationen hos konventionella vevaxlar uppkommer i de centrala partierna 7a hos övergångsområdena 7 mellan de ytterst belägna skänklarna 6' och vevtapparna 4', De ytterst belägna paren av skänklar 6' har därför här försetts med centrala urtagningar 9. De ytterst belägna skänklarna 6' har emellertid inte försetts med motvikter 12. De mellanliggande skänk- lama 6 har en konventionell utformningrmed integrerade motvikter 12 som formas under den gemensamma sänksmidesprocessen. De ytterst belägna skänklarna 6' har en parallell orientering varför det är möjligt att forma samtliga urtagningar 9 under en gemensam sänksmidesprocess.Fig. 4 shows a crankshaft 1 for a six-cylinder internal combustion engine. During operation of crankshafts 1, the largest bending loads occur in the outermost legs 6 'which support the outermost crank pins 4'. The greatest stress concentration of conventional crankshafts arises in the central portions 7a of the transition areas 7 between the outermost legs 6 'and the crankpins 4'. The outermost pairs of legs 6 'have therefore been provided here with central recesses 9. The outermost legs 6' however, have not been provided with counterweights 12. The intermediate legs 6 have a conventional design with integrated counterweights 12 which are formed during the common lowering forging process. The outermost legs 6 'have a parallel orientation, which is why it is possible to form all the recesses 9 during a common forging process.

Fig. 5 visar ett vevaxelämne l' för en VS-motor efter att det formats under en sänksmi- desprocess i ett steg. Samtliga skänklar 6 har här försetts med centrala urtagningar 9 under smidesprocessen, vilket har möjliggi orts genom att skänklarna 6 här antingen är parallellt orienterade eller är vridna l80° i förhållande till varandra. De ytterst belägna paren av skänklar 6 innefattar här en perifer yta 10 med hål ll för montering av mot- vikter. Självfallet kan ett godtyckligt antal skänklar vara försedda med hål ll för montering av motvikter. För att vevaxelärnnet 1' här ska kunna erhålla en slutlig form och bilda en vevaxel i en V8-motor kan en mellanliggande del l'a av vevaxelärrmet vridas 90° i förhållande till de utvändigt belägna delarna l'b av vevaxelänmet l. En sådan vridning av vevaxelärnnet 1' är fullt möjlig att utföra i anslutning till att sänk- smidesprocessen har avslutats när vevaxclärrmet fortfarande är så pass varmt att det är forrnbart.Fig. 5 shows a crankshaft blank 1 'for a VS engine after it has been formed during a step-forging process in one step. All legs 6 have here been provided with central recesses 9 during the forging process, which has been made possible by the legs 6 here being either parallel oriented or rotated 180 ° relative to each other. The outermost pairs of legs 6 here comprise a peripheral surface 10 with holes 11 for mounting counterweights. Of course, any number of legs can be provided with holes ll for mounting counterweights. In order for the crankshaft arm 1 'here to be able to obtain a final shape and form a crankshaft in a V8 engine, an intermediate part 1'a of the crankshaft sleeve can be rotated 90 ° relative to the externally located parts 1'b of the crankshaft arm 1. of the crankshaft core 1 'is fully possible to carry out in connection with the lowering forging process when the crankshaft sleeve is still so hot that it is malleable.

Uppfinningen är på intet sätt begränsad till den beskrivna utföringsforrnen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. I de beskrivna utföringsformerna har skänklar försett med urtagningar i anslutning till ett centralt parti hos ett övergångsområde 527 874 mellan skänkeln och vevtappen. Alternativt eller i kombination kan motsvarande for- made urtagníngar göras i skänklarna i anslutning till ett centralt parti hos ett över- gångsområde mellan skänkeln och ramtappen.The invention is in no way limited to the described embodiment but can be varied freely within the scope of the claims. In the described embodiments, legs have provided recesses adjacent to a central portion of a transition region 527 874 between the leg and the crank pin. Alternatively or in combination, corresponding shaped recesses can be made in the legs in connection with a central portion of a transition area between the leg and the frame pin.

Claims

10 20 25 30 35 527 874 10 Patent claims

A crankshaft, wherein the crankshaft comprises a frame pin (2) having a circumferential surface extending around a first central axis (3), a crank pin (4) having a circumferential surface extending around a second central axis (5), a leg ( 6), which connects an end surface of the frame pin (2) to an end surface of the crank pin (4), and a recess (9) in the leg (6), the recess (9) having an extension adjacent to a central portion ( 7a) of a transition area (7) between the leg (6) and the crank pin (4) or between the leg (6) and the frame pin (2), the central portion (7a) being intersected by a plane (8) extending through said two shafts (3, 5), characterized in that said recess (9) is formed in a lowering forging process where also the crankshaft pins (4), frame pins (2) and legs (6) are formed.

Crankshaft according to claim 1, characterized in that the recess (9) has a stretch in a radial direction from a peripheral opening (9a) in the leg (6) to an inner surface (9b) located adjacent to the central portion ( At the transition area (7).

Crankshaft according to claim 2, characterized in that the recess (9) is provided with a bottom surface (9c) which has a distance between the peripheral opening (9a) and the inner surface (9b).

Crankshaft according to Claim 2 or 3, characterized in that the inner surface (9b) has a rounded shape.

Crankshaft according to one of the preceding claims 2 to 4, characterized in that the recess (9) has a substantially constant cross-sectional area or an at least partially decreasing cross-sectional area along its distance from the peripheral opening (9a) to the inner surface (9b).

Crankshaft according to any one of the preceding claims, characterized in that said plane (8) divides the recess (9) into two substantially identical parts.

Crankshaft according to any one of the preceding claims, characterized in that the crankshaft (1) comprises at least two legs (6) with recesses (9), said legs (6) being parallel or rotated 180 "relative to each other. 20 527 874 11

Crankshaft according to one of the preceding claims, in that the legs (6) comprise a peripheral surface (10) which comprises connecting means (1 1) for mounting a counterweight (12).

Crankshaft according to one of the preceding claims, characterized in that the crankshaft comprises a plurality of legs (6), wherein at least the outermost legs (6 ') of the crankshaft (1) are provided with recesses (9).

Crankshaft according to any one of the preceding claims, characterized in that the crankshaft (1) comprises frame pins (2) with a first radius (n) and crank pins (4) with a second radius (rz), wherein the total value of said first radius (n) and said second radius (rg) minus 10 mm are greater than or equal to the perpendicular distance between said first central axis (3) and said second central axis (5).

Internal combustion engine, characterized in that it comprises a crankshaft according to any one of the preceding claims 1 to 10. * S1 f

A method of manufacturing a crankshaft, the crankshaft comprising a frame pin (2) having a shell surface extending around a first central axis (3), a crank pin (4) having a shell surface extending around a second central axis (5). ), a leg (6), which connects an end surface of the frame pin (2) to an end surface of the crank pin (4), and a recess (9) in the leg (6), the recess (9) having an extension in connection to a central portion (7a) of a transition area (7) between the leg (6) and the crank pin (4) or between the leg (6) and the frame pin (2), the central portion (7a) being intersected by a plane (8 ) extending through said two shafts (3, 5), characterized in that the step of forming said recess (9) in a lowering forging process where also the crankshaft pins (4), frame pins (2) and legs (6) are also formed.

Method according to claim 12, characterized by the step of providing the leg (6) with a recess (9) extending from a peripheral opening (9a) in the leg (6) to an inner surface (9b) located in connection to the central portion (7a) of the transition area (7).

A method according to claim 13, characterized by the step of providing the recess (9) with a bottom surface having a stretch between the peripheral opening (9a) and the inner surface (9b). 20 25 30 527 874

A method according to claim 13 or 14, the step of providing the inner surface (9b) with a molded shape.

A method according to any one of the preceding claims 13 to 15, the step of providing the recess (9) with a substantially constant cross-sectional area or an at least partially decreasing cross-sectional area along its distance between the peripheral opening (9a) and the inner surface (9b).

A method according to any one of the preceding claims 12 to 16, the step of forming a recess divided by said plane (8) into two substantially identical parts.

Method according to one of the preceding claims 12 to 17, characterized by the step of providing the legs (6) which are parallel or rotated 180 ° relative to each other with recesses (9).

Method according to one of the preceding claims 12 to 18, characterized by the step of providing the legs (6) with a peripheral surface (10) which comprises dry bonding means (11) for mounting a counterweight (12).

Method according to one of the preceding claims 12 to 19, characterized in that when the crankshaft (1) comprises a plurality of legs (6), they provide at least the outermost legs (6 ') of the crankshaft with recesses (9).

Method according to any one of the preceding claims 12 to 20, characterized by the step of manufacturing a crankshaft (1) comprising frame pins (2) with a first radius (n) and crank pins (4) with a second radius (rz), wherein the total value of said first radius (n) and said second radius (rg) minus 10 mm is greater than or equal to the perpendicular distance between said first central axis (3) and said second central axis (5).