用于内燃发动机的曲轴的制作方法

本发明涉及在内燃发动机的曲轴和联接到曲轴的相关连接杆之间的运动传递器。

背景技术：

根据内燃发动机的可能构造，曲轴设置有一个或多个曲柄销，其相对于曲轴本身的旋转轴线偏开布置。结果，在曲轴旋转时，曲柄销沿圆形轨迹移位。

连接杆联接到曲柄销，从而以已知方式将曲轴的旋转转换为直线往复运动，或反向地，将直线往复运动(例如联接到连接杆的活塞的运动)转换为曲轴的旋转。

在曲柄销的端部处，通常有两个曲柄臂(每一侧有一个)，以驱动连接杆，将其保持在正确的轴向位置。曲柄臂(即联接到曲柄销的曲柄臂)的内表面和连接杆之间的摩擦会因过多的磨损而造成连接杆本身的损坏。

更具体地，曲轴可通过锻造制造。如已知的，在锻造过程结束时，薄部分的金属被留在曲轴上，在两模具相遇处(称为锻造分型线)。具体说，在曲柄销处，锋利的或尖锐的金属部分(即边缘)被留在曲柄臂上。

该锋利的部分在连接杆有刀片的作用，会磨损其侧面。

由此已知的是在内表面的边界上进行加工(例如通过制造倒角或修顶)，以移除或覆盖这种锋利的部分。

这些额外的机加工操作昂贵且浪费时间。

由此，本发明的目的是降低或避免连接杆因为曲柄臂而损坏。

具体说，本发明的目的是提供一种简单且节约成本的解决方案，其防止在曲柄臂处损坏连接杆。

技术实现要素：

这些和其他目标通过根据独立权利要求的内燃发动机和曲轴实现。优选方面列于相关的从属权利要求。

根据一实施例，用于内燃发动机的曲轴设置有轴本体，其具有本体旋转轴线，至少一个曲柄销用于将连接杆联接到曲轴。至少一个曲柄销以相对于本体旋转轴线偏开的方式通过两个曲柄臂连接到轴本体，曲柄臂每一个具有彼此面对的臂表面(也被称为油环)。曲柄销在臂表面之间延伸，且臂表面中的至少一个设置有从表面延伸的突出部。具体说，突出部配置为避免臂表面和连接杆之间的接触，以提供用于引导连接杆本身的精确且平滑的表面。

由于突出部，在工作情况下，连接杆布置为距臂表面一距离，且这种距离至少等于突出部的厚度。由于曲柄臂的有效构造，由此防止连接杆的损坏。具体说，即使曲柄臂在曲柄销处设置有带边缘的(edged)部分(例如如上所述的锻造分型线)，在曲轴运行期间也不会在连接杆上造成损坏。

根据一实施例，突出部至少部分地围绕曲柄销的端部。

由于这一点，突出部可容易地布置在曲柄臂上。还有，突出部可以以简单的方式设置有大的表面。

根据一实施例，突出部为基本上环形的。

这被证明是简单其有效的方案，其不需要额外的机加工操作。

根据一实施例，突出部具有0.2mm到0.8mm、优选等于0.5mm的厚度。换句话说，突出部具有0.5+/-0.3mm的厚度。

突出部具有这样的厚度，这允许在曲轴的运行期间将臂表面与连接杆有效地分开。

根据一实施例，突出部的至少一部分具有相对于曲柄销的纵向轴线沿径向方向测量的宽度，其等于5mm。该5mm径向宽度有助于确保连接杆的适当引导高度。

根据一实施例，曲轴被锻造。

这是成本有效性和精确性之间良好的折中方案。

根据一实施例，突出部与曲柄臂为一件。

由于这一点，可容易地获得突出部。其也可容易地设置有所需的刚性。

根据一实施例，曲柄臂设置有在曲柄销处的锻造分型线。

具体说，锻造分型线可被留在曲柄臂上，而不会对连接杆造成随后损坏。

根据一实施例，锻造分型线和突出部之间的距离为至少3mm。

相对于曲柄销的纵向轴线径向地测量如上所述的距离。

该3mm允许在最差锻造公差的情况下将分型线与连接杆形成一定距离。锻造公差越高，则必须将分型线分开越大的距离。

本发明的实施例进一步针对内燃发动机提供，内燃发动机包括如前述任意方面所述的曲轴和联接到曲轴的曲柄销的连接杆。具体说，连接杆与曲轴的所述臂表面相距一定距离。

附图说明

在实施例的以下详细描述中参考附随的附图仅通过例子描述其他特征、优点和细节，其中：

图1显示了汽车系统的可行实施例，其包括内燃发动机，在内燃发动机中可使用根据本发明一实施例的曲轴；

图2是属于图1汽车系统的内燃发动机的平面A-A的截面；

图3是根据本发明实施例的曲轴的透视图；

图4是图3的曲轴的曲柄销的放大透视图；

图5是图4的曲柄销的正视图；

图6是图5的放大细节图；

图7是联接到连接杆的图3的曲轴的透视图；

图8是图5的正视图，连接杆联接到曲柄销；

图9是图8的放大细节图。

具体实施方式

现在将参考附图描述示例性实施例，但不限制应用和使用。

一些实施例可以包括汽车系统100，如图1和2所示，其包括内燃发动机(ICE)110，所述内燃发动机具有发动机缸体120，所述发动机缸体限定至少一个汽缸125，所述至少一个汽缸具有联接为让曲轴145旋转的活塞140。汽缸盖130与活塞140协作以限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)设置在燃烧室150中且被点燃，形成的热膨胀排气造成活塞140的往复运动。通过至少一个燃料喷射器160提供燃料，且通过至少一个进入端口210提供空气。从与高压燃料泵180流体连通的燃料分配管170以高压力向燃料喷射器160提供燃料，所述高压燃料泵增加从燃料源190接收的燃料压力。汽缸125每一个具有至少两个阀215，所述阀通过凸轮轴135促动，所述凸轮轴与曲轴145正时旋转。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧室150且交替地允许排气通过端口220离开。在一些例子中，凸轮相位器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。

空气可以通过进气歧管200分配到空气进气端口(一个或多个)210。空气进气管道205可以从周围环境将空气提供到进气歧管200。在其他实施例中，可以提供节流阀本体330，以调节进入歧管200中的空气流。在其他实施例中，可以提供例如涡轮增压器230(具有压缩机240，其旋转地联接到涡轮机250)这样的强制空气系统。压缩机240的旋转增加管道205和歧管200中空气的压力和温度。设置在管道205中的内部冷却器260可以降低空气的温度。通过从排气歧管225接收排气，涡轮机250旋转，所述排气歧管从排气端口220引导排气且在通过涡轮机250膨胀之前经过一系列叶片。排气离开涡轮机250且被引导到排气系统270中。该例子显示了可变几何涡轮机(VGT)，VGT促动器290布置为让叶片运动，以改变经过涡轮机250的排气的流动。在其他实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何结构的和/或包括废气门。

排气系统270可以包括排气管275，所述排气管具有一个或多个排气后处理装置280。排气后处理装置可以是配置为改变排气成分的任何装置。排气后处理装置280的一些例子包括但不限于催化转换器(两向和三向(two and three way))、氧化催化器、贫NOx捕获器、碳氢化合物吸收器、选择性催化还原(SCR)系统和颗粒过滤器。其他实施例可以包括联接在排气歧管225和进气歧管200之间的排气再循环(EGR)系统300。EGR系统300可以包括EGR冷却器310，以降低EGR系统300中的排气温度。EGR阀320调节EGR系统300中的排气流动。

汽车系统100可以进一步包括与相关于ICE110的一个或多个传感器450和/或装置通信的电子控制单元(ECU)450。ECU 450可以从各种传感器接收输入信号，所述传感器配置为产生与相关于ICE 110的各种物理参数成比例的信号。传感器包括但不限于空气流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温液位传感器380、燃料分配管压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲柄位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440和加速踏板位置传感器445。进而，ECU 450可以产生到各种控制装置的输出信号，所述控制装置布置为控制ICE 110的运行，包括但不限于燃料泵180、燃料喷射器160、节流阀本体330、EGR阀320、VGT促动器290、和凸轮相位器155。应注意，虚线用于表示ECU 450和各种传感器和装置之间的通信，但是为了清楚，其中的一些被省略。

现在转到ECU 450，该设备可以包括与存储系统460，或数据载体,和接口总线通信的数字中心处理单元(CPU)。CPU配置为执行在存储系统中存储为程序的指令，且向/从接口总线发送和接收信号。存储系统460可以包括各种存储类型，包括光学存储、磁性存储、固态存储和其他非易失存储器。接口总线可以配置为向/从各种传感器和控制装置发送、接收和调整模拟和/或数字信号。

代替ECU 450，汽车系统100可以具有不同类型的处理器，以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器、车载计算机、或可布置在车辆上的任何处理模块。

根据本发明的实施例，如图3-9所示，曲轴145设置有轴本体10，其具有本体旋转轴线A。

曲轴145进一步设置有至少一个曲柄销11，用于将连接杆20(见图7-9)联接到曲轴145。具体说，连接杆20通常设置有开口(未示出)，其在工作情况下围绕曲柄销11。

曲柄销11被布置为相对于本体旋转轴线A偏开。

具体说，曲柄销11通常布置在距本体旋转轴线A一距离处。曲柄销11大致形状基本上为圆柱形，其具有相对于本体旋转轴线A平行且相距一定距离的纵向轴线L。

曲柄销11通过两个曲柄臂12连接到曲柄本体10。

通常，两个曲柄臂12布置在曲柄销11的两个端部11a、11b处(即在每个端部有一个曲柄臂)。

曲柄臂12通常设置有联接到轴本体10的中央部分12a。

曲柄臂12的第一端部12b设置有曲柄销11。

曲柄臂的与第一端部12b相反的第二端部12c通常被加大，以用作针对曲柄销11和连接杆20之间传递的力的平衡配重。

曲柄臂12设置有臂表面12d。具体说，曲柄臂的臂表面12d彼此面对。曲柄销11置于两个臂表面12d之间。

曲柄表面12d通常是平坦的。

臂表面12d中的至少一个设置有突出部13，其从臂表面12d延伸。

根据一实施例，臂表面12d设置有突出部13。

突出部13允许将相关臂表面12d从连接杆20分开，尤其如图8和9所示。

具体说，根据一实施例，突出部13的厚度T至少为0.2mm。在优选实施例中，突出部13的厚度T为0.2到0.8mm。用于厚度T的额定值等于0.5mm。

厚度T是沿相对于旋转轴线A平行的方向测量的突出部13的尺寸。

根据一实施例，突出部13的至少一部分具有约5mm的宽度W。宽度W是沿相对于曲柄销11的纵向轴线L成径向的方向测量的。

在所示实施例中，突出部13具有恒定宽度W。特别地，突出部13具有环形构造。

油(或相似的润滑剂)通常置于连接杆20和曲柄销11之间。

优选地，按照所示实施例，突出部13完全围绕曲柄销11的端部11a、11b。

不同构造是可行的。作为例子，在不同实施例中，突出部具有不恒定的宽度。

进而，在不同实施例中，突出部可仅部分地围绕曲柄销。作为例子，突出部可配置成是小于360度的环形体。还有，可存在一个以上突出部。作为一例子，可使用两个呈部分环形的突出部(例如每一个延伸120度)，其相对于曲柄销11布置为彼此相对。

而且，在不同实施例中，突出部(一个或多个)可以不是环形的。作为例子，可使用构造为从臂表面12d突出的平行六面体的四个突出部，其相对于曲柄销11侧向地放置，相对于本体旋转轴线A彼此相距90度。

在又一不同实施例中，突出部可配置为矩形(或多边形)框架，等。

通常，突出部13允许相关臂表面12d(即该突出部从其延伸的臂表面12d)和连接杆20之间的接触，如图8和9所示。

根据一实施例，突出部13与臂表面12d制造为一件。作为例子，突出部13可在曲轴145的OD磨削(外径磨削)期间直接获得。

由于突出部13，臂表面12d的边界不接触连接杆20。

根据一实施例，曲轴145可通过锻造制造。结果，如前所述，锻造分型线可被留在臂表面12d上，而不需要将其去除或覆盖。换句话说，在本发明实施例中，不需要对臂表面12d进一步机加工。

结果，设置有突出部13的曲柄臂12d可设置有锻造分型线PL，即具有边缘，而不影响连接杆20的工作。

优选地，分型线与突出部13分开(即其与之相距)一距离D，该距离是相对于曲柄销11的纵向轴线L沿径向方向从突出部13的边界到锻造分型线PL的边界测量的。该径向距离必须根据锻造公差确定：3mm距离代表良好的方案。然而，锻造公差越高，则必须确保分型线PL总是与突出部13分开越高的距离D值。

结果，臂表面12不在工作期间损坏连接杆20。

在使用期间，连接杆20以已知方式联接到曲轴145的曲柄销11。突出部13的存在防止连接杆和臂表面12d之间的接触。

具体说，连接杆20被布置为距臂表面12d一定的距离(相对于曲柄销11的纵向轴线L平行地测量)，以为润滑剂(通常是油)留有足够的间隙，所述润滑剂通常被置于连接杆20和曲柄销11之间。

尽管至少一个示例性实施例已经在前述发明内容和具体实施方式中进行了描述，但是应理解存在许多变化例。还应理解，一个或多个示例性实施例仅是例子，且目的不是以任何方式限制范围、适用性或构造。相反，前面的摘要和详细描述为本领域技术人员提供了实施至少一个示例性实施例的便捷方式，应理解，以对示例性实施例中所述的元件的功能和布置做出各种改变，而不脱离权利要求及其等效方式限定的范围。

附图标记

A 轴本体的旋转轴线

D 突出部和分型线之间的距离

L 曲柄销的纵向轴线

PL 锻造分型线

T 突出部的厚度

W 突出部的宽度

10 轴本体

11 曲柄销

11a、11b 曲柄销的端部

12 曲柄臂

12a 曲柄臂的中央部分

12b 曲柄臂的第一端部

12c 曲柄臂的第二端部

12d 曲柄臂的臂表面

13 突出部

20 连接杆

100 汽车系统

110 内燃发动机(ICE)

120 发动机缸体

125 汽缸

130 汽缸盖

135 凸轮轴

140 活塞

145 曲轴

150 燃烧室

155 凸轮相位器

160 燃料喷射器

170 燃料分配管

180 燃料泵

190 燃料源

200 进气歧管

205 空气进气管道

210 进入空气端口

215 汽缸的阀

220 排气端口

225 排气歧管

230 涡轮增压器

240 压缩机

250 涡轮机

260 内部冷却器

270 排气系统

275 排气管

280 排气后处理装置

290 VGT促动器

300 EGR系统

310 EGR冷却器

320 EGR阀

330 节流阀本体

340 空气流量和温度传感器

350 歧管压力和温度传感器

360 燃烧压力传感器

380 冷却剂和油温液位传感器

400 燃料分配管压力传感器

410 凸轮位置传感器

420 曲柄位置传感器

430 排气压力和温度传感器

440 EGR温度传感器

445 加速器踏板位置传感器

450 电子控制单元(ECU)

460 存储系统