专利名称：多件构成的曲轴的构造的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及曲轴，更具体点涉及多件构成曲轴的制造方法和设备。
传统的曲轴包括一根分段的主轴，其轴线与曲轴的旋转轴线一致。有一个或多个曲柄销设在径向上间隔开但平行于主轴的位置上。活塞固定在每一个曲柄销上，曲柄销旋转地驱动曲轴环绕其旋转轴线旋转。
由于曲柄销在径向上偏离曲轴的旋转轴线并连结到一个活塞上，因此在将主轴固定到曲柄销上时传统上设有配重使整个曲轴能平衡地旋转。在已知的许多曲轴中，整个曲轴是由单一的笨重的金属铸件机加工而成，因此，主轴、曲柄销和配重是单件构造。但机加工这种曲轴必然是费钱的，这会增加曲轴的总费用。
为了降低制造费用，曲轴可由多件构成，这种曲轴通常用于小型的双循环发动机内，但也可用于其他型式的发动机或压缩机上。
通常，配重由便宜的材料如粉末金属或钢的冲压片制成，并可在相应于曲柄销和主轴的位置穿有孔眼。这样曲柄销和主轴就可由传统的圆钢制成，主轴和曲柄销的端头上则可压出花纹、制出花键或作其他变形，然后压入到配重上制出的孔眼内，这样来构成曲轴。
这种已知多件构成曲轴的一个主要缺点是主轴和曲柄销必须公差要求很高地互相平行。但在加压操作中，主轴和曲柄销常会互相歪斜，致使得到的曲轴组合件或是必须用相互相对弯曲曲柄销和主轴的方法来校正，或是在某些情况下被抛弃成为废品。另外，这些现有技术的曲轴在相对于配重推出和扭转主轴时也会失效。
本发明提供的多件构成曲轴组合件及其制造方法可克服已知多件曲轴构造的所有上述缺点。
简言之，本发明的曲轴组合件具有一根主轴和曲柄销，两者都是圆筒形的。在主轴和曲柄销的一端包括一个凹坑，其内制有花键、花纹或类似物。
然后将曲柄销和主轴放置在一个模型的圆筒形定位凹槽内，该模型有一个与配重所需形状对应的模腔，这样曲柄销和主轴的包括凹坑的端头就都与配重的模腔对准。另外，由于模型内的定位凹槽是以高精度机械加工的，因此可以保证主轴和曲柄销在模型内的平行度。
如上所述可使曲柄销和主轴在模型内定位，接下来就可用浇注、喷射和类似方法将液体热固性材料如锌充填到配重的模腔内。该液体不仅充填模腔而且还充填曲柄销和主轴内的凹坑，这样就可排除在配重与曲柄销和主轴之间的不论是旋转的还是纵长方向的运动。
由于主轴和曲柄销以很小的公差保持互相平行，一旦液体材料固化，完成的曲轴组合件就可在曲柄销和主轴之间建立起平行的关系。
在结合附图阅读下面的详细说明后当可对本发明有较好的了解。在这些图中，相同的零件以相同的标号指出，其中
图1为示出本发明较优实施例的立视图；图2为示出制造本发明较优实施例的第一步的剖视图；图3为图2中沿3-3线切开的横向剖视图；图4为与图2类似的图，但所示为较优方法的下一步；图5为图4中基本上沿5-5线切开并且为了清晰而放大的剖视图；图6为示出较优方法的再下一步的略图；图7为一轴的视图，示出其修改。
参阅图1，其中示出本发明的曲轴10的一个较优实施例。该曲轴有一瘦长的主轴12适宜环绕其纵长轴线旋转，还有一个曲柄销14，其纵长轴线与主轴12平行但在径向上间隔开。
有一个配重16在主轴12的一端18和曲柄销14的一端20之间伸展。配重16以熟知的样式将曲柄销14和主轴12固定在一起。
现在参阅图2-4，在浇铸配重16时将热固性材料最好是液体金属如锌浇铸在曲柄销14和主轴12的对准的端头20和18的周围便可制成本发明的曲轴10。如同图2表示得最清楚，模型30具有两个半爿模32和34，它们可在图2实线所示的闭合位置和虚线所示的开启位置上移动。当模型部32和34在其闭合位置时(图3)，模型部32和34就形成一个与配重16的形状相当的模腔。
如图5所示，每一模型部32和34(只有部分34在图4中示出)包括一个瘦长的圆筒形定位凹槽38，其尺寸使它能接纳并将主轴12定位在模型30内使其端头18与模腔36对准。与此类似，在每一模型部32和34内还设有第二个瘦长的圆筒形凹槽40，其尺寸使它能接纳并将曲柄销14定位使其端头20也与模腔36对准。
用来分别使主轴12和曲柄销14定位的凹槽38和40在模型部32和34内被机加工，使凹槽38和40以非常小的公差互相平行。另外，如图3所示，模型部32一般为圆筒形并可环绕主轴12的轴线旋转，其理由将在下面说明。
现在参阅图5，主轴12的端头18包括至少一个凹坑50，凹坑50内例如可具有花键、花纹部，如图7所示的多角形横截面等等。但主轴12的端头18的圆形外周面至少要有一部分不是圆形的。
曲柄销14的端头20也有至少一个凹坑51(图5)，该凹坑与主轴12上的凹坑50类似，因此没有进一步说明的必要。
当主轴12和曲柄销14被定位在模型部32和34内如图2所示时，就可用液体的热固性材料如液体金属最好为锌通过浇口和流道52注入到与配重16的形状相当的模腔36内。任何一种传统的方法，如浇注、喷射模塑之类都可用来将液体材料引入到模腔36内。另外，如图4所示，液体材料不仅分别包围主轴12和曲柄销14的对准的端头18和20，而且还流入到在主轴和曲柄销端头18和20上的凹坑50和51。还有少量材料硬化在模腔36旁的流道52内。
参阅图6，一旦液体材料固化或冷却，有一连结在模型部32上的手柄60可使模型部32相对于模型部34而绕枢旋转如图中的虚线所示，这样做时在流道52内的热固材料就可从配重16上断开。模型部32和34重新被开启(图2)，使完成的曲轴10可从模型30内取出。由于在整个模塑操作中，主轴12和曲柄销14始终保持互相平行，因此在曲轴组合件完成时主轴12和曲柄销14可保证互相平行。
在主轴12和曲柄销14的端头18和20上分别设置凹坑50和51，可在曲轴10运行时保证主轴12和曲柄销14不会有任何相对于配重16的旋转的或纵向的运动。
由上可见，本发明不仅提供一种曲轴，而且提供其制造方法，该方法不仅少化钱，而且在完成组合件时可保证主轴和曲柄销之间的高度平行。
对于上面说明的本发明，显然本行业的行家是能作出许多修改而不偏离本发明的创意和范围的，本发明的创意和范围只能由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种曲轴具有一根有两个端头和一条轴线的轴，所说轴可环绕所说轴的轴线旋转，一个有两个端头和一条轴线的曲柄销，所说轴线平行于轴的轴线并与它在径向上间隔开，至少一个配重在所说轴的一端和所说曲柄销的一端之间伸展，所说配重是由在所说轴和曲柄销的所说各一端的周围浇铸一种液体金属制成。
2.权利要求1限定的发明，其特征为，所说轴和所说曲柄销都是圆筒形，并且所说轴和所说曲柄销的所说一端各具有至少一个凹坑。
3.权利要求2限定的发明，其特征为，每一个所说凹坑各具有至少一个花键。
4.权利要求1限定的发明，其特征为，所说轴和曲柄销的所说各一端被压出花纹。
5.权利要求1限定的发明，其特征为，所说配重由锌制成。
6.一种制造曲轴的方法，该曲轴有一根轴、一个与所说轴平行但在径向上间隔开的曲柄销、和一个在所说轴的一端和所说偏心销的一端之间伸展的配重，该方法包括下列步骤将所说曲柄销和所说轴放置在一个模型内，使所说曲柄销和所说轴间隔开并互相平行，并使所说轴的一端和所说曲柄销的一端定位在一个相当于所说配重形状的模腔内，用熔化的热固性材料充填所说模腔，使所说材料包围所说轴和所说曲柄销的所说端头，使所说材料硬化成为配重，从模型内取走所说曲柄销、所说轴和所说配重。
7.权利要求6限定的发明，其特征为，所说材料包括锌。
8.权利要求6限定的发明，还包括一个步骤，即在所说放置步骤之前，在所说轴和所说曲柄销的每一个所说端头上制出凹坑的步骤。
全文摘要
公开一种由多件构成的曲轴,该曲轴有一具有两个端头可环绕其轴线旋转的主轴,一个也具有两个端头和一条轴线的曲柄销与主轴的轴线平行但在径向上间隔开,还有至少一个配重在主轴的一端和曲柄销的一端之间,这个配重是由一种液体金属浇铸在模腔内的主轴和曲柄销的周围而制成的。
文档编号F16C3/10GK1350127SQ0013069
公开日2002年5月22日 申请日期2000年10月20日 优先权日2000年10月20日
发明者唐纳德·G.·利思 申请人:唐纳德·G·利思