一种曲轴的制作方法

本实用新型涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种曲轴。

背景技术：

现有的曲轴设计主要有锻钢实心结构和铸造实心结构这两种结构形式。

采用锻钢方法可以获得较为理想的机械性能，有利于曲轴疲劳强度的提升，但由于钢的密度较大，锻钢曲轴往往有较大的重量，这不利于汽油机的燃油经济性。

而铸造方法可获得较为理想的结构形状，有利于曲轴的轻量化设计，且加工余量随铸造工艺水平的提高而减小。

如图1所示，为现有的一种铸造三缸机的曲轴。该曲轴为实心结构，具有6个平衡块。该铸造实心结构的重量仍然较大，并且铸造曲轴的机械性能也不如锻钢曲轴。

因此，有必要设计一种兼具良好的机械性能和重量轻优点的曲轴。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种兼具良好的机械性能和重量轻优点的曲轴。

本实用新型的技术方案提供一种曲轴，包括主轴颈、连杆颈和平衡块，所述平衡块有至少两组，相邻组所述平衡块之间通过所述主轴颈连接，每组所述平衡块有两块，两块所述平衡块之间通过所述连杆颈连接，所述主轴颈和所述连杆颈均是空心的。

进一步地，所述主轴颈上开设有主轴空心孔，所述主轴空心孔依次贯穿一侧所述平衡块、所述主轴颈和另一侧所述平衡块。

进一步地，所述连杆颈上开设有连杆空心孔，所述连杆空心孔依次贯穿一侧所述平衡块、所述连杆颈和另一侧所述平衡块。

进一步地，所述平衡块有两组，两组所述平衡块之间还包括一组凸轮块，一组所述凸轮块有两块，一组所述凸轮块与相邻组所述平衡块之间通过所述主轴颈连接，两块所述凸轮块之间通过所述连杆颈连接。

进一步地，首端的所述平衡块的前端连接一所述主轴颈，尾端的所述平衡块的后端连接一法兰盘。

进一步地，所述曲轴通过壳型铸造工艺制成。

进一步地，所述曲轴利用球墨铸铁，在铸态非热处理条件下制成。

进一步地，所述主轴颈的直径大于所述连杆颈的直径。

进一步地，所述主轴空心孔利用砂芯铸造成型。

进一步地，所述连杆空心孔利用砂芯铸造成型。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本实用新型中的连杆颈和主轴颈均是空心的，有效地减轻了曲轴的重量，在发动机正常运行工况下，减少了曲轴旋转的摩擦损失，有效地降低了摩擦功，从而实现了发动机更好的燃油经济性能及排放性能。

同时，曲轴利用球墨铸铁，在铸态非热处理条件下制成，能够接近锻钢材料的机械性能，使曲轴兼具良好的机械性能和重量轻的优点。

附图说明

参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是现有的一种铸造三缸机的曲轴的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中三缸机曲轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

如图2所示，本实施例中的曲轴用于三缸机。

曲轴，包括主轴颈1、连杆颈2和平衡块3，平衡块3有两组，两组平衡块3之间还包括一组凸轮块4，一组凸轮块4与相邻组平衡块3之间通过主轴颈1连接，每组平衡块3有两块，两块平衡块3之间通过连杆颈2连接，一组凸轮块4有两块，两块凸轮块4之间通过连杆颈2连接，主轴颈1和连杆颈2均是空心的。

具体为，主轴颈1包括第一主轴颈1-1、第二主轴颈1-2、第三主轴颈1-3和第四主轴颈1-4。

连杆颈2包括第一连杆颈2-1、第二连杆颈2-2和第三连杆颈2-3。

平衡块3包括第一平衡块3-1、第二平衡块3-2、第三平衡块3-3和第四平衡块3-4。

凸轮块4包括第一凸轮块4-1和第二凸块框4-2。

其中，第一主轴颈1-1位于曲轴的前端，即图2的左侧。第一主轴颈1-1与第一平衡块3-1连接。第一平衡块3-1通过第一连杆颈2-1与第二平衡块3-2连接。第二平衡块3-2通过第二主轴颈1-2与第一凸轮块4-1连接。第一凸轮块4-1通过第二连杆颈2-2与第二凸轮块4-2连接。第二凸轮块4-2通过第三主轴颈1-3与第三平衡块3-3连接。第三平衡块3-4通过第三连杆颈2-3与第四平衡块3-4连接。最后，第四平衡块3-4通过第三主轴颈1-4与法兰盘5连接。

本实施例中，一共有四块平衡块3，相比于背景技术中的六块平衡块，使整体曲轴的重量减轻。

另外，由于主轴颈1和连杆颈2均是空心的，将曲轴的重量进一步减轻，在发动机正常运行工况下，减少了曲轴旋转的摩擦损失，有效地降低了摩擦功，从而实现了发动机更好的燃油经济性能及排放性能。

优化前，曲轴铸件毛坯重量为8.5KG，经过机加工之后的曲轴成品重量为7.2KG。运用中空结构设计优化后，曲轴铸件毛坯重量为7.7KG，曲轴机加工成品重量为6.4KG。因此，优化前后曲轴机加工零件成品重量可降低11％，达到零件减重与降耗的目的。

进一步地，如图2所示，主轴颈1上开设有主轴空心孔11，主轴空心孔11依次贯穿一侧平衡块3、主轴颈1和另一侧凸轮块4。

具体为，第二主轴颈1-2上的开设有第二主轴空心孔11-2，第二主轴空心孔11-2从前往后依次贯穿第二平衡块3-2、第二主轴颈1-2和第一凸轮块4-1。

第一主轴颈1-1由于只连接了第一平衡块3-1，因此第一主轴空心孔11-1只贯穿第一主轴颈1-1和第一平衡块3-1。

第三主轴空心孔(图未示)从前往后依次贯穿第二凸轮块4-2、第三主轴颈1-3和第三平衡块3-3。

第四主轴空心孔(图未示)从前往后依次贯穿第四平衡块3-4、第四主轴颈1-4和法兰盘5。

可选地，将凸块块4替换为平衡块3时，主轴空心孔11依次贯穿一侧平衡块3、主轴颈1和另一侧平衡块3。

进一步地，连杆颈2上开设有连杆空心孔21，连杆空心孔21依次贯穿一侧平衡块3、连杆颈1和另一侧平衡块3。

具体为，如图2所示，第一连杆颈2-1上开设有第一连杆空心孔21-1，第一连杆空心孔21-1从前往后依次贯穿第一平衡块3-1、第一连杆颈2-1和第二平衡块3-2。

第三连杆颈2-3上开设有第三连杆空心孔(图未示)，第三连杆空心孔从前往后依次贯穿第三平衡块3-3、第三连杆颈2-3和第四平衡块3-4。

另外，第二连杆颈2-2用于连接第一凸轮块4-1和第二凸轮块4-2，第二连杆颈2-2上开设有第二连杆空心孔21-2，第二连杆空心孔21-2从前往后依次贯穿第一凸轮块4-1、第二连杆颈2-2和第二凸轮块4-2。

进一步地，如图2所示，首端的第一平衡块3-1的前端连接第一主轴颈1-1，尾端的第四平衡块3-4的后端连接一法兰盘5。法兰盘5上开设有多个螺栓孔51。曲轴通过法兰盘5与飞轮连接。

进一步地，曲轴通过壳型铸造工艺制成。

进一步地，曲轴利用球墨铸铁，在铸态非热处理条件下制成。

球墨铸铁(QT820-480-3))的切削性能良好，并且通过成分配比可以获得接近钢质曲轴的机械性能，同时球墨铸铁应力集中也没有钢质曲轴敏感，有较高的性价比。

铸态非热处理条件是指，重力铸造工艺，包括：制壳、制芯－熔炼－浇注－冷却－落砂、清理－打磨－表面检测，即铸件状态，无需辅助淬火处理。

曲轴利用球墨铸铁，在铸态非热处理条件下制成，可接近锻钢材料(1538MV)的机械性能。

进一步地，主轴颈1的直径大于连杆颈2的直径。

进一步地，主轴空心孔11利用砂芯铸造成型。

进一步地，连杆空心孔21利用砂芯铸造成型。

可选地，本实用新型的曲轴还可以应用在其他缸型的发动机上。以四缸机为例，为平衡掉活塞连杆零件的往复惯性力和力矩，起初均采用传统的八个平衡块设计，并做适当的减重优化。随着工艺水平的不断发展以及铸造材料稳定性的不断提升，考虑到四缸机主要是二阶力不平衡(无平衡轴时)，将原有的八个平衡块设计减少为四个平衡块设计，并获得11％的重量降低。主轴颈使用中空结构后，曲轴重量会进一步降低，从11.3KG降低到10.9KG。近几年，铸造设备包括砂芯成型设备都有了突飞猛进的发展，工艺得到进一步地优化，得益于新的技术条件，将曲轴的连杆颈也进行了中空铸造改进，曲轴获得了最大程度的重量优化，在空心曲轴的重量基础上又降低了0.5KG。从传统的八个平衡块曲轴，到所有轴颈都使用空心结构，曲轴的减重高达18.1％，使得结构强度得到保证的同时，最大化减小能量浪费，实现整车汽油经济性提升。

与传统铸造实心曲轴相比，本实用新型中的铸造空心曲轴结构更有利于零件减重，零件的性价比更高，有着明显的重量与性能优势，可以有效降低整机的摩擦功，提高整车的燃油经济性；

球墨铸铁在铸态非热处理条件下，可以代替锻钢材料，满足性能开发目标；

同时铸造中空曲轴是低成本、低油耗、小排量发动机的应用趋势，材料的机械性能越好，对疲劳强度的影响越小，则安全因子也越高，其相应的强度也越好。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。