专利名称：曲轴箱和主轴承盖构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机，包括但不局限于用于内燃发动机的曲轴箱和主轴承盖 构造。
背景技术：
典型的内燃发动机包括具有多个气缸的曲轴箱。气缸包含活塞，由于曲轴箱 中的多个气缸内的可变体积中发生的燃烧事件，活塞的往复运动通过曲轴传递以产生发 动机的扭矩输出。通常，发动机曲轴箱由铸造金属制成，并包括一体地形成在其中的通 道，这些通道用于将各种流体从发动机的一个位置传递到另一个位置。发动机曲轴箱必须具有高强度和高刚度，从而处理气缸载荷并使曲轴被恰当地 轴颈支承以旋转。为了提供这种刚度，已知的是提供分别铸造和机加工的底座板，该底座板组装 到主轴承盖下的曲轴箱并进行机加工表面处理。替代地，结合横向螺栓连接主轴承盖的深裙板(主轴承盖横向螺栓连接到裙板) 提供了曲轴箱的刚性。传统深裙板设计的轴承盖单独地制造然后组装到曲轴箱并进行机 加工表面处理。美国专利6,145,574 ； 5,911,349和5,716,145公开了制造轴承盖的方法，其中轴承 盖与曲轴箱一起铸造并且在机加工曲轴主轴承的轴颈轴承开口后从曲轴箱剥开或分离。本发明已经认识到需要有刚性曲轴箱设计，该设计还利用现场铸造和剥离轴承
盖设计ο
发明内容
本发明的示例性方法在刚性曲轴箱结构中利用具有横向螺栓连接的主轴承盖的 深裙板设计产生了铸造的且剥开的主轴承盖。该方法消除了分别铸造用于刚性曲轴箱设 计的盖和底座板的需要。曲轴箱裙板和盖之间的铸造窗和锯切的或钻孔的分离破坏了裙 板和盖之间的连接以允许盖被剥离。提供了一种制造发动机的示例性方法，包括以下步骤用铸造材料铸造侧裙板，所述侧裙板具有相对的第一侧壁和第二侧壁；用铸造材料铸造横向壁，所述横向壁连接所述侧壁且具有边缘；在所述横向壁中预定主轴承轴颈位置；在所述主轴承轴颈位置的相对横向侧上，将第一空穴和第二空穴铸造到横向壁 中，每个空穴邻近所述侧壁的一个；预定从所述主轴承轴颈位置到所述第一空穴的第一断口面和从所述主轴承轴颈 位置到所述第二空穴的第二断口面；机加工圆形钻孔，所述圆形钻孔在所述主轴承轴颈位置穿过所述横向壁并与第 一断口面和第二断口面相交，所述圆形钻孔尺寸设定为主轴承轴颈；
沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第一空穴中的第一除去路径除去铸造材 料；沿从 所述横向壁的边缘开始且止于所述第二空穴中的第二除去路径除去铸造材 料；以及在所述圆形钻孔内施加打开力以沿第一断口面和第二断口面使铸造材料断开； 以及将主轴承盖与所述横向壁的其余部分分离，所述主轴承盖限定在所述圆形钻 孔、第一断口面和第二断口面、第一除去路径和第二除去路径、边缘、以及第一空穴和 第二空穴之间。在沿第一断口面和第二断口面使铸造材料断开之前，第一螺纹横向螺栓孔和第 二螺纹横向螺栓孔能够被机加工到主轴承盖中以从第一侧壁和第二侧壁接纳螺纹紧固 件。能够在钻孔的每个横向侧的横向壁中机加工至少一个主轴承螺纹螺栓孔，每个主轴 承螺纹螺栓孔在远离所述主轴承盖的方向上从第一断口面和第二断口面中的一个断口面 延伸。沿第一除去路径和第二除去路径的铸造材料能够通过以钻头沿第一除去路径和 第二除去路径钻入所述横向壁而除去，所述钻头具有与沿每个相应第一除去路径和第二 除去路径的所述横向壁的壁厚至少一样宽的直径。横向壁能够具有沿第一除去路径和第 二除去路径的减小的厚度。尤其地，厚度能够通过相对凹槽减小，所述凹槽在横向壁的 相对面上且其跟随相应的除去路径。替代地，沿第一除去路径和第二除去路径的铸造材料能够通过锯切除去。当发动机在主轴承盖分离后组装时，装填物或填隙件能够安装到除去路径中以 确保坚固材料桥接提供在轴承盖和侧壁之间，从而防止当横向螺栓被弄紧时的任何扭 曲、过应力或挠曲。提供了一种示例性发动机组，其包括气缸体，所述气缸体具有多个气缸；裙板，所述裙板具有与所述气缸体一起铸造的相对的第一侧壁和第二侧壁；多个间隔开的横向壁部分或隔板，每个横向壁部分连接到第一侧壁和第二侧 壁；每个横向壁部分具有半圆形上主轴承座架和所述上主轴承座架的每侧上的主轴 承螺纹螺栓孔；主轴承盖，所述轴承盖紧固到所述横向壁部分之下并具有半圆形下主轴承座 架，所述下主轴承座架布置在所述上主轴承座架下面，所述主轴承盖具有与第一侧壁隔 开的第一侧边缘和与第二侧壁隔开的第二侧边缘；第一装填物件，所述第一装填物件紧密布置在第一边缘和第一侧壁之间，以及 第二装填物件，所述第二装填物件紧密布置在第二边缘和第二侧壁之间；第一横向螺栓，所述第一横向螺栓突出第一侧壁并拧入所述主轴承盖的第一螺 纹孔中，以及第二横向螺栓，所述第二横向螺栓突出第二侧壁并拧入所述主轴承盖的第 二螺纹孔中；以及紧固件，所述紧固件布置在所述下主轴承座架的每侧，所述紧固件突出所述主轴承盖并且拧入相应主轴承螺纹螺栓孔。第一和第二装填物或填隙件能够包括第一横向孔和第二横向孔，并且第一横向 螺栓和第二横向螺栓通过第一横向孔和第二横向孔。主轴承 盖的第一边缘能够与第一侧壁隔开部分为圆柱形的第一缝隙并且第一装 填物件具有相应的圆柱形。主轴承盖的第二边缘能够与第二侧壁隔开部分为圆柱形的第 二缝隙并且第二装填物件具有相应的圆柱形。除了曲轴箱的刚性设计，与传统深裙板横向螺栓连接设计的组装相关联的隔板 中的应力由于空心窗的成形而减小。提供了用于横向螺栓连接的主轴承盖设计的有成本效益的制造方法。通过将主 轴承盖与主曲轴箱集成并将它们与曲轴箱的剩余部分一起机加工，避免了铸造和机加工 分离的部件然后使它们在一起以用于最终的机加工。通过本发明及其实施例的下列详细描述，通过权利要求并通过附图，本发明的 多种其他优点和特征将变得更加显而易见。
图1是结合了本发明结构的柴油发动机的立体图；图2是图1所示的发动机的一部分的示意性侧视图；图3是沿图2的线3-3大致剖开的放大局部剖视图；图4是类似于图3的视图，但是处于铸造之后且机加工之前的更早的制造阶 段；图5是图3所示的发动机的底部视图，但是为了清楚除去了一些部件；以及图6是图5的放大部分。
具体实施例方式尽管本发明以很多不同形式的实施例解释，但是存在本发明的具体实施例，这 些实施例将在附图中示出并将在此处详细描述，应理解到本公开内容被认为是本发明原 理的示例并且不旨在将本发明限制于所示的具体实施例。图1示出了结合了本发明的示例性实施例的发动机10。所示发动机为V6柴油 发动机，例如可从美国伊利诺伊州沃伦维尔市(Warrenville，Illinois, US)的航星公司 (Navistar, Inc.)获得的MAXXFORCE 5柴油发动机。尽管V6柴油发动机在此处示出，
但是本发明还可应用于其他发动机构造，例如V8和直列气缸发动机。发动机包括进气歧管12，阀头16、18，阀盖19、20，发动机组或曲轴箱21，以 及油盘26。发动机组21包括气缸体32，以及具有左侧壁34a和右侧壁34b的裙板34。 发动机10前侧由“F”表示并注明了曲轴皮带盘29的存在。发动机左侧由“L”表示 且右侧由“R”表示。发动机后侧由“B”表示。参考方向的意义仅在于易于此处的 描述并且本发明包含发动机在车辆中的任意具体定向。图2示出了气缸体和与油盘及图1发动机的其余部件分离的裙板。气缸体和裙 板除去了曲轴、杆、头和其他发动机部件而示出。横向壁33a、33b、33c、33d与侧壁 34a、34b—起铸造。如下所述，横向壁被机加工以形成主轴承隔板36a、36b、36c、36d和主轴承盖39a、39b、39c、39d。隔板36a、36b、36c、36d由裙板34和油盘26封住。 每个隔板在其下端上包括上主轴承座架38a、38b、38c、38d。主轴承盖39a、39b、39c、39d螺栓连接到隔板36a、36b、36c、36d的每个，其 具有上主轴承座架38a、38b、38c、38d下面的下主轴承座架40a、40b、40c、40d。用 于曲轴的圆形轴承轴 颈35a、35b、35c、35d限定于每个座架对40a、38a ； 40b、38b ； 40c、38c ； 40d、38d 之间。图3和4示出了一个隔板36a和一个主轴承盖39a，应理解到其余的三个隔板 36b、36c、36d和其余的轴承盖39b、39c、39d相同地构造。榫或销55a、55b在轴承盖的相对侧装配到位于轴承盖和侧壁34a、34b之间的缝 隙中。主轴承盖39a、39b、39c、39d的每个主轴承盖通过一对横向螺栓56a、56b螺栓 连接到裙板34的左侧壁34a和右侧壁34b以使发动机组21固定。横向螺栓56a、56b穿 过侧壁34a、34b中的侧壁平孔57a、57b插入，通过榫55a、55b中的榫平孔58a、58b并 被拧到主轴承盖39a、39b、39c、39d中的盖螺纹孔61a、61b中。主轴承盖39a、39b、39c、39d使用四个主轴承螺栓41a、41b、41c、41d螺栓连 接到隔板36a、36b、36c、36d，该主轴承螺栓穿过平孔42a、42b、42c、42d插入并拧入 在隔板36a、36b、36c、36d中机加工的主轴承螺纹孔43a、43b、43c、43d中。在制造期间，主轴承盖39a、39b、39c、39d以单体形式与隔板36a、36b、36c、 36d铸造在一起，其包括主轴承座架38a、38b、38c、38d，裙板34和发动机组21的其 余部分。在机加工轴承轴颈35a、35b、35c、35d，主轴承螺栓孔42a、42b、42c、42d、 43a、43b、43c、43d，侧壁 34a、34b 中的平孔 57a、57b，和主轴承盖 39a、39b、39c、 39d中的螺纹孔61a、61b之后，进行沿一个或多个断口裂开面72a、72b使主轴承盖从座 架剥开的步骤。尽管所示的面72a、72b是共面的，但本发明还包含有角度的面72a、 72b。为了完成沿断口裂开面72a、72b的分离，铸造包括左和右空心窗或空穴74a、 74b，其与相应的断口裂开面交叉并沿纵向(从前到后)延伸通过每个横向壁。轴承盖 39a、39b、39c、39d经由相应的左和右桥接件76a、76b与相邻侧部裙板侧壁34a、34b — 起铸造，该桥接件能够通过被锯切而从相邻裙板侧壁34a、34b分离，或者能够具有沿铸 造材料除去路径(图4和6)部分穿透桥接件76a、76b的相对垂直插槽或凹槽78a、78b， 该路径从横向壁的边缘33e垂直于相应空穴74a、74b延伸。凹槽78a、78b之间的铸造材 料的剩余腹板(web) 80能够通过钻孔工艺除去。具有至少与腹板80—样宽的直径“D” 的钻头产生了钻孔84(图6所示阴影)并在从腹板底部到空穴74a、74b的垂直方向上除 去了腹板80，钻孔向空穴74a、74b开放。一旦该腹板被除去，轴承盖能够与隔板剥开且分离，其中为了重新组装，每个 轴承盖必须重新匹配到其相应的隔板。沿断口裂开面从轴承座架剥开轴承盖的方法的详 细说明在例如美国专利6,145,574 ； 5,911,349 ；和5,716,145中描述，其通过引用并入本 文。为了重新组装，轴承壳安装在轴承盖和隔板的座架内，曲轴安装在轴颈35a、 35b、35c、35d内且轴承盖使用螺栓41a、41b、41c、41d螺栓连接到正确的隔板。榫55a、55b紧密地装配到每个轴承盖39a、39b、39c、39d的每侧上的钻孔84中且横向螺栓 穿过侧壁34a、34b中的平孔57a、57b插入，通过榫中的孔58a、58b，并紧密拧到轴承盖 中的螺纹孔61a、61b中。榫55a、55b用作装填物或间隔物或填隙件，其重新填满沿除去 路径将被除去的铸造材料除去所留下的缝隙，并提供轴承盖和侧壁34a、34b之间的坚固 材料桥接，使得弄紧螺栓56a、56b不引入侧壁到轴承盖连接上的侧向扭曲或过量应力。 此外，空穴74a、74b的成形和存在在横向螺栓连接期间减小了侧壁和隔板上的应力。
从上面所述，将明白在不脱离本发明的精神和范围的情况下可实现多种变化和 修改。应理解到，其旨在或应推断为不相对于此处所示的具体装置进行限制。
权利要求
1.一种制造发动机的方法，包括以下步骤用铸造材料铸造侧裙板，所述侧裙板具有相对的第一侧壁和第二侧壁； 用铸造材料铸造横向壁，所述横向壁连接所述侧壁且具有边缘； 在所述横向壁中预定主轴承轴颈位置；在所述主轴承轴颈位置的相对横向侧上，将第一空穴和第二空穴铸造到所述横向壁 中，每个空穴邻近所述侧壁的一个侧壁；预定从所述主轴承轴颈位置到所述第一空穴的第一断口面和从所述主轴承轴颈位置 到所述第二空穴的第二断口面；机加工圆形钻孔，所述圆形钻孔在所述主轴承轴颈位置穿过所述横向壁并与所述第 一断口面和第二断口面相交，所述圆形钻孔尺寸设定为主轴承轴颈；沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第一空穴中的第一除去路径除去铸造材料； 沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第二空穴中的第二除去路径除去铸造材料； 在所述圆形钻孔内施加打开力以沿所述第一断口面和第二断口面使铸造材料断开；以及将主轴承盖与所述横向壁的其余部分分离，所述主轴承盖限定在所述圆形钻孔、所 述第一断口面和第二断口面、所述第一除去路径和第二除去路径、所述边缘、以及所述 第一空穴和第二空穴之间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤在沿所述第一断口 面和第二断口面使铸造材料断开之前，将第一螺纹横向螺栓孔机加工到所述主轴承盖中 以从所述第一侧壁接纳螺纹紧固件，并且将第二螺纹横向螺栓孔机加工到所述轴承盖中 以从所述第二侧壁接纳螺纹紧固件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤在沿所述第一断口 面和第二断口面使铸造材料断开之前，在钻孔的每个横向侧的横向壁中机加工至少一个 主轴承螺纹螺栓孔，每个主轴承螺纹螺栓孔在远离所述主轴承盖的方向上从第一断口面 和第二断口面中的一个断口面延伸。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 一空穴中的第一除去路径除去铸造材料；以及沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 二空穴中的第二除去路径除去铸造材料的步骤进一步由以下限定沿所述第一除去路径 和第二除去路径的铸造材料通过以钻头沿所述第一除去路径和第二除去路径钻入所述横 向壁而除去，所述钻头具有与沿每个相应第一除去路径和第二除去路径的所述横向壁的 壁厚至少一样宽的直径。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，用铸造材料铸造连接所述侧壁且具有边缘 的横向壁的步骤进一步由以下限定所述横向壁具有沿第一除去路径和第二除去路径的 减小的厚度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 一空穴中的第一除去路径除去铸造材料；以及沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 二空穴中的第二除去路径除去铸造材料的步骤进一步由以下限定所述步骤通过锯切完 成。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤提供用于安装到第一除去路径中的第一装填物件和用于安装到第二除去路径中的第二装填物件，并且在沿第一 除去路径除去铸造材料和沿第二除去路径除去铸造材料的步骤之后且在分离所述主轴承 盖之后，当重新安装所述轴承盖时，将所述第一装填物件和第二装填物件装配到所述第 一除去路径和第二除去路径中以代替被除去的铸造材料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 一空穴中的第一除去路径除去铸造材料；以及沿从所述横向壁的边缘开始且止于所述第 二空穴中的第二除去路径除去铸造材料的步骤进一步由以下限定沿所述第一除去路径 和第二除去路径的铸造材料通过以钻头沿所述第一除去路径和第二除去路径钻入所述横 向壁而除去，所述钻头具有与沿每个相应第一除去路径和第二除去路径的所述横向壁的 壁厚至少一样宽的直径，其中所述装填物件包括圆柱榫，所述圆柱榫的尺寸设定成装配 在由所述钻头钻出的钻孔内。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤在沿所述第一断口 面和第二断口面使铸造材料断开之前，将第一螺纹横向螺栓孔机加工到所述主轴承盖的 一个边缘中以从所述第一侧壁接纳第一螺纹紧固件，并且将第二螺纹横向螺栓孔机加工 到所述轴承盖的相对边缘中以从所述第二侧壁接纳第二螺纹紧固件，并且提供孔，所述 孔穿过每个榫以使所述第一螺纹紧固件和第二螺纹紧固件通过其中并从所述第一侧壁和 第二侧壁到所述第一螺纹横向螺栓孔和第二螺纹横向螺栓孔。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤在沿所述第一断口 面和第二断口面使铸造材料断开之前，在钻孔的每个横向侧的横向壁中机加工至少一个 主轴承螺纹螺栓孔，每个主轴承螺纹螺栓孔在远离所述主轴承盖的方向上从所述第一断 口面和第二断口面中的一个断口面延伸。
11.一种发动机组，包括气缸体，所述气缸体具有多个气缸；裙板，所述裙板具有与所述气缸体一起铸造的相对的第一侧壁和第二侧壁；多个间隔开的横向壁部分，每个横向壁部分连接到第一侧壁和第二侧壁；每个横向壁部分具有半圆形上主轴承座架和所述上主轴承座架的每侧上的主轴承螺 纹螺栓孔；主轴承盖，所述轴承盖紧固到所述横向壁部分之下并具有半圆形下主轴承座架，所 述下主轴承座架布置在所述上主轴承座架下面，所述主轴承盖具有与所述第一侧壁隔开 的第一侧边缘和与所述第二侧壁隔开的第二侧边缘；第一装填物件，所述第一装填物件紧密布置在所述第一边缘和所述第一侧壁之间， 以及第二装填物件，所述第二装填物件紧密布置在所述第二边缘和所述第二侧壁之间；第一横向螺栓，所述第一横向螺栓突出所述第一侧壁并拧入所述主轴承盖的第一螺 纹孔中，以及第二横向螺栓，所述第二横向螺栓突出所述第二侧壁并拧入所述主轴承盖 的第二螺纹孔中；以及紧固件，所述紧固件布置在所述下主轴承座架的每侧，所述紧固件突出所述主轴承 盖并且拧入相应主轴承螺纹螺栓孔。
12.如权利要求11所述的发动机组，其特征在于，所述第一装填物件和第二装填物件 包括第一横向孔和第二横向孔，并且所述第一横向螺栓和第二横向螺栓通过所述第一横向孔和第二横向孔。
13.如权利要求12所述的发动机组，其特征在于，所述主轴承盖的所述第一边缘与所 述第一侧壁隔开部分为圆柱形的第一缝隙并且所述第一装填物件为圆柱形；其中，所述 主轴承盖的所述第二边缘与所述第二侧壁隔开部分为圆柱形的第二缝隙并且所述第二装 填物件为圆柱形。
14.如权利要求11所述的发动机组，其特征在于，所述主轴承盖的所述第一边缘与所 述第一侧壁隔开部分为圆柱形的第一缝隙并且所述第一装填物件为圆柱形；其中，所述 主轴承盖的所述第二边缘与所述第二侧壁隔开部分为圆柱形的第二缝隙并且所述第二装 填物件为圆柱形。
全文摘要
本发明涉及曲轴箱和主轴承盖构造。提供了制造发动机的方法，包括步骤铸造具有相对的第一侧壁和第二侧壁的侧裙板，以及用铸造材料铸造连接侧壁的横向壁。横向壁将形成隔板和主轴承盖。第一空穴和第二空穴铸造到主轴承轴颈位置的相对横向侧的横向壁，每个空穴邻近一个侧壁。主轴承轴颈孔然后机加工到横向壁。铸造材料沿从横向壁边缘开始且止于第一空穴\第二空穴的第一除去路径\第二除去路径除去。工具在圆形钻孔内施加打开力以沿第一断口面和第二断口面使铸造材料断开，从而将主轴承盖与隔板分离。在沿第一断口面和第二断口面断开铸造材料之前，主轴承螺栓孔和横向螺栓孔能够机加工到隔板和轴承盖中。间隔物件当将轴承盖重新组装到隔板中时能够装配到除去路径中。
文档编号F16C35/00GK102022218SQ20101027616
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年9月2日
发明者A·B·维特考沃斯基, M·R·基尔克, R·C·肯尼兹 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司