专利名称：内燃发动机、曲轴及制造内燃发动机中空曲轴的方法
内燃发动机、曲轴及制造内燃发动机中空曲轴的方法
相关申请
本申请要求在2011年9月5日提交的欧洲专利申请号No. 11179988. 8的优先权， 其全部内容为所有目的通过引用并入本文。技术领域
本公开涉及带有至少一个汽缸和中空形式的曲轴的内燃发动机。本公开还涉及制造这种内燃发动机的曲轴的方法。
背景技术：
鉴于作为用来获得运行内燃发动机的燃料的原料的矿物油储藏的有限性，人们一直致力于通过结构措施来降低内燃发动机的重量，进而最小化燃料的消耗。将曲轴设计为中空的曲轴是一种降低重量的有效措施，
对于内燃发动机的每个汽缸，曲轴具有曲拐并且具有至少两个轴部分，这两个轴部分被设置从而沿曲轴的纵向轴线彼此间隔开并且用于安装轴。每个曲拐包括彼此间隔的两个曲柄板并且通过连杆轴颈彼此连接。
内燃发动机的每个汽缸具有可轴向移动的活塞，该活塞在汽缸筒中被引导，并且它与汽缸筒和汽缸盖一起限定了汽缸的燃烧空间。活塞用来将燃烧产生的气体力传递至曲轴。在此情况下，活塞的振动往复移动被转换为曲轴的旋转运动。为此目的，活塞通过活塞销以铰接的方式被连接至连杆，连杆被进一步可移动地安装到曲轴曲拐的连杆轴颈上。包括活塞、活塞销和连杆的曲轴还被称为曲柄机构。
安装在曲轴箱中的曲轴吸收连杆力，该连杆力由燃料在燃烧空间中燃烧得到的气体力和由发动机零件的不均衡移动的惯性力组成。
曲轴由扭力带动下进入扭转振动，所述扭力随时间而改变并且经由连杆被引入曲轴。这些扭转振动同时导致由于固载噪声的辐射引起的噪声和由于固载噪声引入本体和内燃发动机的噪声。
还因为消费者的认知，在他们购买车辆时越来越根据内燃发动机和车辆产生的噪声并且甚至是决定性地根据这种噪声，所以振动在机动车辆和内燃发动机的设计和执行上是越来越重要。
曲轴的扭转振动经由曲轴驱动机构被传递至凸轮轴，凸轮轴本身还包括振动系统并且还能够激励其他系统特别是气门机构振动。此外，曲轴的振动还被引入传动系，经此它们还被传递至车辆的轮胎。
如果曲轴在特征频率范围内被激励，则可出现高的扭转振动幅值，这甚至会导致疲劳断裂。这说明振动不仅与噪声设计相关，甚至还需考虑曲轴的强度。
因为由惯性力和气体力施加在曲轴上的高动态负载，所以设计工程师在设计内燃发动机中致力于尽可能全面实施惯性平衡，也就是说优化惯性平衡。在此情况中，术语“惯性平衡”包括补偿或降低惯性力向外作用的所有措施。在这个范围上，惯性平衡不仅指代惯性力还指代由惯性力引起的力矩。
在此方面，一种解决方法是设法以实现尽可能的优化惯性平衡的方式协调曲轴的曲拐、汽缸的个数和布置以及点火次序。
六缸直列发动机能够以此方式被完全平衡。在三缸直列发动机中，一阶惯性力和二阶惯性力通过合适曲拐的选择和合适的点火次序同样能够被完全平衡，但是，由惯性力引起的力矩不能被平衡。
例如在以上描述的六缸直列发动机中，完全的惯性平衡也不是总能实现，并且因此需要采取其他措施，例如，在曲轴上设置配重和/或在内燃发动机上安装至少一个平衡轴。
曲轴机构的质量，即连杆、活塞、活塞销和活塞环的各个质量能够被转化为振动等效质量和旋转等效质量。旋转等效质量的惯性力能够具有通过在曲轴上设置配重的简单方式平衡的它的外部作用件。
由振动等效质量导致的旋转惯性力的平衡更加复杂。该旋转惯性力能够通过设置反向旋转平衡轴而被平衡，所述平衡轴提供有对应重物。
即便是当旋转惯性力被完全平衡时，惯性力矩也可产生，因为每个气缸的惯性力作用在汽缸的中平面(mid-plane)。在个案中，这些力矩能通过装有重物的平衡轴被进一步补偿。
惯性平衡的提供不仅增加了需要的空间和成本，还增大了燃料消耗。一方面，增大的燃料消耗由显著增大整体重量的额外的重物导致。另一方面，惯性平衡还对内燃发动机的摩擦作用有可观的贡献。
通过以上描述清晰的是降低曲柄机构的质量是有利的，曲轴作为其中质量最重的部件具有节省重量的最大潜力。使用中空曲轴导致降低质量的曲柄机构并且结果导致用于需要惯性平衡的配重的降低。在本公开的背景下，曲轴被指明为中空曲轴，其中至少一个轴部分或至少一个连杆轴颈是中空形式，也就是说不是由实心材料而是由包括腔体的替代材料制造。在这种情况下，用于向曲轴轴承或连杆轴承供给油的供给管路不是以上意义的腔体，因为这些执行节约材料之外的功能。
使用中空曲轴除了能够降低重量，还特别在噪声发射和惯性平衡方面具有优点。 将理解，因为中空形式的曲轴，惯性力的平衡可被整体免除，因为由振动导致的噪声被认为不存在问题，并且无需担心在特征频率范围内的激励。由于使用中空曲轴而降低的质量导致产生的噪声和噪声排放降低。
曲轴的扭转振动导致曲轴不期望的旋转速度的波动。为了缓解这些旋转速度波动，曲柄机构的质量通常通过在曲轴上设置飞轮而被增加。由于较高的质量，曲柄机构的惯性升高，其对于旋转速度波动不那么敏感，这样的结果使曲轴的旋转运动变得更加均匀。飞轮在加速和减速期间用来保证曲轴和联接至曲轴的部件的安静且精确的运转。
使用中空曲轴来降低曲柄机构的质量还可在以上描述的旋转速度波动的问题和需要飞轮方面提供优点。
在设计中空曲轴中，具体地，轴需要具有足够强度方面存在困难。为了节省材料， 装备带有腔体的曲轴迫使轴的结构复杂。在这种情况下，机械高应力曲轴的强度由于节省材料而被弱化。
具体地，轴部分和相邻曲柄板之间的过渡区域被证明是一个问题。在制造曲轴的情况下，铸造曲轴毛坯被再次机加工，此外，用于安装的至少两个轴部分获得限定的长度和限定的直径。在这种情况下，轴部分的长度通常由已知为退刀槽(relief grooves)的部分限定，每个轴部分通过该退刀槽在过渡区域中其末端处被提供至曲柄板。退刀槽还保证规定的直径在再次机加工的情况下形成。在这种情况中，每个邻接轴部分的曲柄板还获得平面侧面，该平面侧面朝向轴部分并且相对曲轴的纵向轴线垂直地延伸并且以环状带以沿圆周方向延伸的构形方式围绕曲轴。国际申请W003/016730A1描述了形成侧面的带是恒定宽度的环的中空曲轴。发明内容
相对已经说明的背景，本公开的一个目的是提供装备有关于先前系统改进的中空曲轴的内燃发动机。因此，内燃发动机包括至少一个汽缸和中空形式的曲轴，所述曲轴属于曲柄机构，并且对于每个汽缸，其具有与汽缸相关的曲拐以及至少两个限定的轴部分，所述限定的轴部分用来安装并且被布置以便沿曲轴的纵向轴线彼此间隔开，每个曲拐具有彼此间隔开的两个曲柄板并且它们通过连杆轴颈连接，并且邻接轴部分的每个曲柄板具有平面侧面，该平面侧面朝向轴部分并且在轴部分的机加工期间被形成并且相对纵向轴线垂直地延伸并且环状带以沿圆周方向延伸的构形方式围绕曲轴，其中形成至少一个侧面的侧面的带的径向测量的宽度沿圆周改变。
本公开的另一部分的目的是为了指明制造这种内燃发动机的曲轴的一种方法。
根据本公开的内燃发动机的至少一个曲轴具有相对先前系统修改的侧面。因为根据本公开设计的侧面不具有恒定的宽度而是替代地具有沿圆周改变的宽度，因此曲轴上的局部阻力矩，具体是轴部分和相邻曲柄板之间的过渡区域的阻力矩能够被影响并且能够以设置的方式被设定。
比较性的研究已经显示，由于侧面的合适设计，作用在曲轴过渡区域上的局部应力能被显著地降低；等大小的外部负载可被预先设置。
由此，本公开基于的第一目的确切地说通过提供装备有相对于先前系统改进的中空曲轴的内燃发动机得以实现。
本说明的以上优点和其他优点和特征将在单独或者结合附图时通过以下具体实施方式
的描述举地变得非常明显。
应理解上述概要仅以简化形式引入了在具体实施方式
中被进一步详细描述的选择的概念。它不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特征，其保护范围是由权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述及本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
图I是发动机的示意图。
图2以透视图示出根据现有技术的常规曲轴的部分。
图3以透视图示出内燃发动机的第一实施例的曲轴的部分。
图4是根据本公开的实施例图示说明制造曲轴的方法的流程图。
参考标记
I曲轴，曲轴部分
Ia曲轴的纵向轴线
2曲拐
2a连杆轴颈
2b曲柄板
3轴部分
4侧面
4a带
4b收缩部分、凹进部分
5腔体
5a圆柱凹进部分
6配重
7供给管路
8退刀槽
现有技术
100曲轴，曲轴部分
100a曲轴的纵向轴线
200曲拐
200a连杆轴颈
200b曲柄板
300轴部分
400侧面
400a带
500腔体
500a圆柱凹进部分
600配重
700供给管道
800退刀槽具体实施方式
这样的内燃发动机的实施例是有利的，其中形成每个侧面的侧面的带的径向测量宽度沿圆周改变。
在本发明的情况下，宽度是沿垂直于曲轴纵向轴线的并且与该纵向轴线相交的直线测量的。在该直线上测量并且经过带的距离形成带的本地宽度，在直线围绕轴旋转的情况下所述宽度改变。这等于宽度沿圆周方向或沿圆周改变。
根据讨论的实施例，不仅至少一个侧面甚至是每个侧面根据本公开被设计，也就是说被成形为精确地以环形带在圆周方向上围绕轴并且其宽度沿圆周改变的构形方式。因此，在曲轴的所有过渡区域中本地应力能够被降低。
这样的内燃发动机是有利的，其中位于朝向曲拐的一侧上的所述至少一个侧面的一半比位于远离所述曲拐的一侧上一半的面积大。
在本发明情况中，一半侧面指的是覆盖180°角的弧形部分。两个一半形成侧面并且覆盖360°，这样通过限定侧面围绕曲轴。
根据所讨论的实施例，侧面的更大部分应位于朝向曲拐的一侧，而位于远离曲拐的一侧上的面积的部分形成较小的一半。
具体地，这样的内燃发动机是有利的，其中所述至少一个侧面中形成所述侧面的带具有带有心形尖端的卵形基本形状，心形尖端位于朝向曲拐的一侧上。
在此方面，这样的内燃发动机是有利的，其中形成至少一个侧面的侧面的带在连杆轴颈的区域中具有凹进部分。在此情况下，至少一个侧面好像被限制在连杆轴颈的区域中。
侧面的这种形式的出现可能是由于如下事实，即对应的连杆轴颈被设计为中空并且为此目的提供有在相关曲拐的曲柄板上出现的中心孔。在这种情况下，在朝向曲拐的一侧上，侧面围绕中心孔沿弧形部分延伸，在该部分中的侧面的边缘向内弯曲，也就是说在轴的纵向轴线方向上弯曲。
这样的内燃发动机的实施例是有利的，其中用于安装的至少两个轴部分是中空形式。至少在轴的两个自由端处提供的轴部分以简单的方式被制作为中空，并且在这种情况下，腔体能够部分或全部在铸造曲轴毛坯期间使用砂芯形成。可替代地，腔体还能够在机加工期间形成。
在此方面，这样的内燃发动机是有利的，其中中空形式的至少两个轴部分被提供有中心凹进部分或孔。中心孔可通过钻取或其他切割方法以简单的方式形成。在铸造操作期间使用的用来形成这种类型的孔径的砂芯可在铸造之后被轻易地移除。
这样的内燃发动机的实施例也是有利的，其中至少一个曲拐的连杆轴颈是中空形式。
在此方面，这样的内燃发动机的实施例是有利的，其中中空形式的至少一个连杆轴颈被提供有出现在相关曲拐的曲柄板上的重心凹进部分或孔径。所说明的与中空形式的轴部分连接或与相关腔体的形成连接是以相似的方式应用的。
在此方面，这样的内燃发动机是有利的，其中邻接曲柄板的每个轴部分在朝向曲柄板的末端具有退刀槽。
退刀槽用来固定轴部分的长度，所述部分的长度关键性地协助确定平面轴承的承载能力，当曲轴处于安装状态时轴部分也形成。此外，退刀槽使得机加工轴部分的表面成为可能。
不管怎样，这样的内燃发动机的实施例也是有利的，其中邻近曲柄板的轴部分不具有退刀槽。
具体参考图1，它包括示出多缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可至少部分通过包括控制器12的控制系统并且通过车辆驾驶员132经由输入装置130的输入被控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用来产生成比例的踏板位置信号 PP的踏板位置传感器134。
发动机10的燃烧室30可以包括汽缸壁32，活塞36置于其中。活塞36被连接至曲轴40，这样活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速系统被联接至车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机经由飞轮被联接至曲轴40，从而保证发动机10 的起动运转。
燃烧汽缸30可经由进气道42从进气歧管44接收进气并且经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48能够通过对应的进气门52和排气门54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧汽缸30可包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。
在该示例中，进气门52和排气门54可经由各自的凸轮致动系统51和53被凸轮致动系统控制。凸轮致动系统51和53的每一个可包括一个或更多凸轮并且可利用由控制器12操作的用来改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时 (VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在可替代实施例中，进气门52和/或排气门54可由电子气门致动机构控制。例如，汽缸30可替代地包括经由电子气门致动机构控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动机构控制的排气门。
燃料喷射器66被示出直接联接至燃烧汽缸30从而向其中与经由电子驱动器68 从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料。以此方式，燃料喷射器66 提供被称作燃料的直接喷射到燃烧汽缸30中。燃料喷射器可以被安装在例如燃烧气缸的侧边或者燃烧汽缸的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未示出)被输送至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧汽缸30可替代地或额外地包括设置在进气道42中的燃料喷射器，其被配置为在燃烧汽缸30上游向进气道提供已知的燃料进气道喷射。
进气道42可包括充量移动控制阀(CMCV)74和CMCV板72并且还可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定的示例中，节流板64的位置可通过控制器12经由被提供至包括有节气门62的电机或致动器(这种配置被称作电子节气门控制(ETC))的信号被改变。 以此方式，节气门62可被运行从而改变提供至除其他发动机燃烧汽缸外的燃烧汽缸30的进气。进气道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，以用于向控制器12提供对应的信号MAF和MAP。
在选择的操作模式下，点火系统88能够响应于控制器的火花提前信号SA经由火花塞92提供点火火花至燃烧汽缸30。虽然在一些实施例中示出了火花点火部件，但是燃烧室30或发动机10的一个或更多其他燃烧室可以以压缩点火模式在带有或不带有点火火花情况下运行。
排气传感器126被不出在催化转换器70的上游联接至排气道48。传感器126可以是用来提供指示排气空气/燃料比例的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧)、二态氧传感器或EGO，HEGO (加热型EGO)，NOx、HC或CO传感器。排气系统可包括起燃催化剂和底部催化剂，以及排气歧管，上游和/或下游空气-燃料比传感器。 在一个示例中，催化转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个具有多个催化剂砖的多排放控制装置。在一个示例中，催化转换器70可以是三元催化剂或装置。
控制器12在图I中被显示为微计算机，包括微处理器单元(CPU) 102，输入/输出端口(I/O) 104，在该特定的示例中被示为只读存储器(ROM)芯片106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质，随机存储器(RAM) 108，保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号和信息，除了那些先前讨论的信号，还包括来自质量空气流量传感器120的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。存储介质只读存储器106能够通过这样的计算机可读数据被编程，所述可读数据表示可由处理器102执行的用来执行下面描述的方法以及其变体的指令。
存储机制只读存储器106能通过这样的计算机可读数据编程，所述计算机可读数据表示可由处理器102执行的用来执行以下描述的方法以及被预期但没有被具体列出的其他变体的指令。
如以上描述的，图I仅示出多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸相似地包括它自身的一组进/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图2以透视图方式示出根据现有技术的常规曲轴100的一部分。如以上关于图I 说明的，曲轴被联接至发动机汽缸，并且将活塞的往复线性运动转换为旋转运动。图示说明的曲轴部分100包括曲拐200和两个轴部分300，这两个轴部分被设置以便沿曲轴100的纵向轴线IOOa彼此间隔开并且用于安装曲轴100。曲拐200包括两个曲柄板200b，它们彼此间隔开并且通过连杆轴颈200a彼此连接。连杆轴颈200a装备有供给管道700，它用来向较大的连杆轴承供油。被设置在曲轴100上的配重600用来平衡旋转等效质量的惯性力。
邻接轴部分300的每个曲柄板200b具有平面侧面400，其朝向轴部分300并且在轴部分300的机加工期间形成并且它相对纵向轴线IOOa垂直延伸并且环形带400a以沿圆周方向延伸的构形方式围绕曲轴100。根据现有技术，形成侧面400的带400a是恒定宽度的环。每个轴部分300在过渡区域中向邻接的曲柄板200b提供退刀槽800。
在图I中图示说明的曲轴部分100是中空形式，两个轴部分300均用于安装并且曲拐200的连杆轴颈200a具有圆柱凹进部分500a形式的腔体500。
图3以透视图示出内燃发动机的第一实施例的曲轴I的一部分。仅讨论相对于在图2中图示说明的现有技术的实施例的不同之处，否则将参考图2。对于相同的部件已经使用了彼此对应的参考标记。曲轴I是图I的曲轴40的一个非限定性示例。
相比在图2中图示说明的常规曲轴的部分，图3中图示说明的曲轴部分I中的曲柄板2b已经被提供在它们的侧面4上。其中形成侧面4的带4a的径向测量的宽度沿圆周变化。
形成侧面4的带4a在连杆轴颈2a的区域中具有凹进部分4b，这样侧面4被限制在连杆轴颈2a的区域中。形成侧面4的带4a由此获得带有心形尖端的卵形基本形状，心形尖端位于朝向曲拐2的一侧，具体直接在中空连杆轴颈2a的圆柱凹进部分5a的下方。腔体5从曲柄板2b横向伸出，也就是说朝向曲柄板2b开放。
以此方式，曲柄板2a的侧面4包括一端减小的厚度9a的区域，然后逐渐过渡到相对端处增大厚度9b的区域。侧面在厚度上从减小的厚度9a的区域沿圆周轴线(线11指示) 向增大的厚度％的区域增大。以此方式设计的侧面4降低了在负载条件下作用在过渡区域中曲轴I上的应力。
本公开基于的第二部分目的确切的是指制造上述类型的内燃发动机的曲轴的一种方法，其通过如下方法实现，即限定在第一方法步骤中，中空曲轴的毛坯被铸造，并且在第二方法步骤中，用于安装的至少两个轴部分被机加工，每个轴部分被提供以限定的长度和限定的直径，邻接曲柄板的每个轴部分在朝向曲柄板的一端提供有退刀槽，并且邻接轴部分的每个曲柄板获得平面侧面，该平面侧面朝向轴部分并且相对曲轴的纵向轴线垂直延伸并且以沿圆周方向延伸的圆周环形带的构形形式环绕曲轴，并且其径向测量的宽度沿圆周改变。
图4图示说明了用于制造中空曲轴的方法400。方法400包括在402铸造中空曲轴的毛坯。在404，至少两个轴部分被提供具有限定的长度和直径。在406，至少两个轴部分被机加工用于安装。在408，曲柄板被提供，每个具有退刀槽。在410，为每个曲柄板获得平面侧面。在412，为每个平面侧面获得卵形基本形状和心形尖端。然后，在400方法退出。
已经关于根据本公开的内燃发动机说明的内容也应用于根据本公开的方法。制造曲轴包括机加工或再次机加工先前通过铸造方法形成的毛坯。这样根据本公开的侧面可被形成，毛坯必须已经给出相应的形状。因此，通过机加工形成的侧面是这样的截面平面，即它垂直于纵向轴线并且切开即拆开铸造曲柄板的部分。侧面通过去除曲柄板的材料形成， 并且因此曲柄板的原始形状还显著影响侧面的构形。
至少两个轴部分的机加工在安装曲轴时发生，并且因此每个轴部分提供由限定的长度和限定的直径，这构成将要形成的平面轴承安装的基本特征量。一般来讲，曲轴被安装在曲轴箱中，曲轴箱上半部分由汽缸体形成并且由用作油盘的曲轴箱下半部分补充。为了接收和安装曲轴，在曲轴中提供至少两个轴承，其通常是两部分设计，并且在每个中包括轴承座和可连接至轴承座的轴承盖。曲轴被安装在轴部分区域，轴部分被设置以便沿曲轴轴线彼此间隔开并且通常被设计为具有加厚轴颈。在这种情况中，轴承盖和轴承座可被制造为分离的部件或者与曲轴箱一体的零件，也就是说曲轴箱的半部分。轴承壳可以被设置为曲轴和轴承之间的中间部件。
在安装状态，每个轴承座被连接至对应的轴承盖。轴承座和轴承盖合适地与作为中间部件的轴承壳协作形成用于接收轴部分的孔。孔通常被供给机油，也就是说润滑油，这样当曲轴旋转时，负载轴承润滑膜以和平面轴承相似的方式理想地形成在每个孔的内表面和相关轴部分之间。
为了向轴承供给油，提供了将机油提供到至少两个轴承的泵，泵经由供给管路供给机油至主油道，从该主油道管道通向至少两个轴承。
这样的方法实施例是有利的，其中形成至少一个侧面的侧面的带获得带有心形尖端的卵形基本形状，心形尖端位于朝向曲拐的一侧。
由于心形尖端，形成侧面的带的宽度在曲拐的中间附近减小。所述侧面在连杆轴颈区域中具有缩入结构。
在制造带有三个汽缸的内燃发动机的曲轴中，这样的方法的实施例是有利的，其中曲轴被设计带有三个曲拐。
如果三个汽缸被设置为直列形式，这样的变型被证明是有利的，其中三个曲拐被设置在曲轴上，以便在圆周方向上偏移120°。通过选择合适的点火次序，一阶惯性力和二阶惯性力能被完全平衡。在单独的情况中，由惯性力导致的力矩的平衡可被免除，如果使用中空形式的曲轴的重量节省允许这样，也就是说足够全面地免除。
因此，本文描述的方法和系统提供包括曲拐的曲轴，曲拐包括两个曲柄板和连接曲柄板的连杆，和两个轴部分，每个轴部分被联接至曲柄板，曲柄板均包括具有减小的厚度的第一区域和具有增大的厚度的第二区域，其中每个曲柄板的厚度沿圆周轴线从第一区域朝向第二区域增大。曲轴被联接至具有三个汽缸的发动机，并且曲轴可包括三个曲拐。两个轴部分和/或连杆可以是中空的。
应明白，在此公开的构造和方法本质上为示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制性意义，因为可能有许多变体。例如，上述技术能够应用于ν-6、1-4、1-6、 V-12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和构造，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
权利要求特别指出了被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”部件或“第一”部件或其等效物，但是这样的权利要求应被理解为包括一个或更多该部件的结合，而不是必须有或排除两个或更多该部件。可通过本权利要求的修改或通过本申请或相关申请中的新权利要求的提出，而要求保护公开的特征、功能、部件、和/或性质的其他组合和子组合。所述权利要求，无论是比原始权利要求的保护范围更宽、更窄、等同或不同，都应被视为包含在本公开的主题之内。
权利要求
1.一种内燃发动机，包括 至少一个汽缸；和 中空形式的曲轴，其属于曲柄机构并且对于每个汽缸具有与该汽缸关联的曲拐和至少两个被限定的轴部分，所述被限定的轴部分用于安装并且被布置以便沿所述曲轴的纵向轴线彼此间隔开，每个曲拐具有彼此间隔开的两个曲柄板并且通过连杆轴颈被连接，并且邻接轴部分的每个曲柄板具有平面侧面，所述平面侧面朝向所述轴部分并且在机加工所述轴部分期间形成，并且相对所述纵向轴线垂直地延伸并且以环形带沿圆周方向延伸的构形方式围绕所述曲轴，其中形成至少一个侧面的侧面的带的径向测量宽度沿所述圆周改变。
2.如权利要求I所述的内燃发动机，其中形成每个侧面的所述侧面的所述带的径向测量 宽度沿圆周改变。
3.如权利要求I所述的内燃发动机，其中位于朝向所述曲拐一侧上的所述至少一个侧面的一半的面积大于位于远离所述曲拐的一侧上的一半的面积。
4.如权利要求I所述的内燃发动机，其中所述至少一个侧面的所述带的宽度从远离所述曲拐一侧的至少部分中在所述曲拐方向上沿圆周增大。
5.如权利要求I所述的内燃发动机，其中形成所述至少一个侧面的所述侧面的带具有带有心形尖端的卵形基本形状，所述心形尖端位于朝向所述曲拐的一侧。
6.如权利要求I所述的内燃发动机，其中形成所述至少一个侧面的所述侧面的带在所述连杆轴颈的区域中具有凹进部分。
7.如权利要求I所述的内燃发动机，其中用于安装的至少两个轴部分是中空形式。
8.如权利要求7所述的内燃发动机，其中中空形式的所述至少两个轴部分被提供有中心凹进部分。
9.如权利要求I所述的内燃发动机，其中至少一个曲拐的所述连杆轴颈是中空形式。
10.如权利要求9所述的内燃发动机，其中中空形式的所述至少一个连杆轴颈被提供有 在相关曲拐的曲柄板上出现的中心凹进部分。
11.如权利要求I所述的内燃发动机，其中邻接曲柄板的每个轴部分在朝向曲柄板的末端处具有退刀槽。
12.—种制造内燃发动机中空曲轴的方法，包括 铸造所述中空曲轴的毛坯；以及 机加工用于安装的至少两个轴部分，每个轴部分被提供具有限定的长度和限定的直径，邻接曲柄板的每个轴部分在朝向曲柄板的末端处被提供有退刀槽，并且邻接轴部分的每个曲柄板获得平面侧面，所述平面侧面朝向所述轴部分并且相对于所述曲轴的纵向轴线垂直延伸并且以环形带以沿圆周方向延伸的构形方式环绕所述曲轴，并且其径向测量的宽度沿圆周改变。
13.如权利要求12所述的方法，其中形成至少一个侧面的所述侧面的带获得带有心形尖端的卵形基本形状，所述心形尖端位于朝向所述曲拐的一侧上。
14.如权利要求12所述的方法，还包括制造带有三个汽缸的内燃发动机的曲轴，并且其 中所述曲轴被设计为带有三个曲拐。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述内燃发动机具有直列布置的三个汽缸，并且其中所述三个曲拐被布置在所述曲轴上以便在圆周方向上以120°偏移。
16.一种曲轴，包括 曲拐，所述曲拐包括两个曲柄板和联接所述曲柄板的连杆； 两个轴部分，每个轴部分被联接至曲柄板，每个所述曲柄板包括具有减小厚度的第一区域和具有增大厚度的第二区域，其中每个曲柄板的厚度从所述第一区域沿圆周轴线朝向所述第二区域增大。
17.如权利要求16所述的曲轴，其中所述曲轴被联接至具有三个汽缸的发动机，并且所述曲轴包括三个曲拐。
18.如权利要求16所述的曲轴，其中所述两个轴部分是中空的。
19.如权利要求16所述的曲轴，其中所述连杆是中空的。
全文摘要
本公开涉及带有至少一个汽缸和中空形式的曲轴的内燃发动机，所述中空形式的曲轴属于曲柄机构并且对于每个汽缸均具有与汽缸关联的曲拐和至少两个被限定的轴部分，所述轴部分用于安装并且被布置以便沿曲轴的纵向轴线彼此间隔开，每个曲拐具有彼此间隔开的两个曲柄板并且通过连杆轴颈连接，并且邻接轴部分的每个曲柄板具有平面侧面，该平面侧面朝向轴部分并且在机加工轴部分期间形成，并且相对纵向轴线垂直延伸并且以环形带沿圆周方向延伸的构形方式围绕曲轴。
文档编号F16C3/06GK102979807SQ201210325720
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者E·韦斯 申请人:福特环球技术公司