液压成形平衡轴制造技术

提供一种用于内燃机(24)的发动机平衡轴(20)，发动机平衡轴在具有足够的弯曲刚度和足够的非平衡质量的同时具有降低的总质量和转动惯量。平衡轴(20)通过将配重(56)、前支承轴颈(68)、后支承轴颈(60)、尾部件(40)和鼻部件(44)固定地联接到中空管(52)而形成。中空管(52)是液压成形的，以扩大管的直径并且将期望的部件紧固到管。的部件紧固到管。的部件紧固到管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液压成形平衡轴
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月2日提交的美国临时申请第62/869,706号的优先权。


[0003]本专利技术涉及用于内燃机的平衡轴。更具体地，本专利技术涉及一种通过将部件与液压成形管组装而形成的平衡轴。

技术介绍

[0004]内燃机包括平衡轴，以平衡发动机振动，以便改善发动机的平稳运行和噪音。平衡轴通常设计有偏移的质心，当围绕平衡轴主轴线旋转时，偏移的质心产生离心力。然后，产生的离心力被定向并且与发动机曲轴旋转旋转地对齐，从而导致抵消或降低发动机振动力。通常，通过铸造平衡轴来制造平衡轴。替代地，平衡轴可以由钢条锻造而成。
[0005]发动机平衡轴通常包括细长轴，细长轴具有在平衡轴的纵向方向上延伸的旋转轴线。平衡轴通常配备有以平衡轴的旋转轴线为中心的成对的支承轴颈。滚针轴承和/或平面轴承通常与支承轴颈组装，一旦平衡轴被组装在内燃机内，则允许平衡轴自由旋转。支承轴颈支撑平衡轴并且应付平衡轴上的离心载荷。
[0006]当平衡轴被组装在内燃机内时，平衡轴的质量分布为使得质心与旋转轴线隔开，并且定位在旋转轴线下方。此外，平衡轴的质量通常被选择以及分布为使得在预定位置有足够的质量，以实现特定应用所需的非平衡质量。虽然期望具有低质心以实现平衡轴的最佳性能，但平衡轴必须具有高的截面惯性矩，使得平衡轴具有高的弯曲刚度。
[0007]然而，包括铸造或锻造部件的平衡轴的传统构造通常在将总质量保持得低、定位所需材料以实现所需的不平衡、以及将质量体构造为具有高的截面惯性矩之间尽力权衡，使得平衡轴具有高的弯曲刚度。在一些构造中，必须沿旋转轴线或在旋转轴线上方添加结构，以实现管理轴偏转所需的弯曲刚度。附加结构导致附加质量，附加质量不会贡献非平衡质量，通常会减少不平衡，并且需要在旋转轴线下方进一步增加质量，以平衡添加的结构并且针对特定应用实现足够的非平衡质量。添加到平衡轴上的附加的不被期望的质量由于当发动机在车辆中使用时与降低部件重量以提高发动机效率的努力直接相悖，而进一步地不被期望。此外，平衡轴的总质量的增加会增加轴的转动惯量，从而降低内燃机中的平衡轴的响应性和性能。
[0008]因此，期望提供具有低质量的重量轻的发动机平衡轴。此外，期望提供具有高的截面惯性矩的平衡轴，使得平衡轴具有高的弯曲刚度。还期望平衡轴在不牺牲弯曲刚度的情况下降低质量。另外，期望在不需要将质量定位在旋转轴线处和/或上方的情况下提供具有足够弯曲刚度的平衡轴。除此此外，期望平衡轴具有低的转动惯量。最后，期望在允许在制造期间重复使用某些部件的同时，针对诸多发动机应用容易地定制平衡轴设计。

技术实现思路

[0009]提供一种用于内燃机的发动机平衡轴，在具有足够的弯曲刚度和非平衡质量的同时具有降低的总质量。平衡轴通过将配重、前支承轴颈、后支承轴颈、尾部件和鼻部件固定地联接到中空管而形成。中空管是液压成形的，以扩大管的直径并且将期望的部件紧固到管。
附图说明
[0010]当结合附图考虑时，通过参考以下详细的描述，本专利技术的优点将显而易见并且变得更好理解，其中：
[0011]图1是根据本专利技术的第一实施例的具有外部配重的发动机平衡轴的立体图；
[0012]图2是内燃机内的图1的发动机平衡轴的立体图；
[0013]图3是图1的平衡轴的侧视图；
[0014]图4是图3的平衡轴的横截面图；
[0015]图5是已知的传统的发动机平衡轴的侧视图；
[0016]图6A是图3的平衡轴的部分6A的放大图，示出了平衡轴的总质量Tm和非平衡质量；
[0017]图6B是图5的已知的平衡轴的部分6B的放大图，示出了已知的平衡轴的总质量Tm'和非平衡质量Tu'；
[0018]图7是在液压成形工艺和成形工艺之前的图1的平衡轴的分解图；
[0019]图8是图7的管在通过液压成形工艺和成形工艺变形之前与图7的配重架组装在一起，以形成管和配重架组件的立体图；
[0020]图9是在管通过液压成形工艺和成形工艺变形后的图8的管和配重架组件的立体图；
[0021]图10是图9的变形的管和配重组件与图7的鼻部件组装的立体图；
[0022]图11是图1的平衡轴的立体图，示出了将鼻部件固定地联接到管的焊接工艺；
[0023]图12A示出了在管通过液压成形工艺和成形工艺变形之前的沿图8的管的剖面线12A
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12A的横截面图；
[0024]图12B示出了在管已经通过液压成形工艺和成形工艺变形之后的沿图9的管的一部分的一个实施例的剖面线12B
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12B的横截面图；
[0025]图13是根据本专利技术的第二实施例的具有内部配重的发动机平衡轴的立体图；
[0026]图14是图13的平衡轴的侧视图；
[0027]图15是在液压成形工艺和成形工艺之前的图14的平衡轴的分解图，并且示出了管、内部配重、前支承轴颈、后支承轴颈、鼻部件和尾部件；
[0028]图16是在管通过液压成形工艺和成形工艺变形之前的图15的管与图15的内部配重、后支承轴颈和前支承轴颈组装的立体图；
[0029]图17是在管通过液压成形工艺和成形工艺变形之后的图16的组装的管、内部配重、前支承轴颈和后支承轴颈的立体图；
[0030]图18A示出了在管通过液压成形工艺和成形工艺变形之前的沿图15的管的剖面线18A
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18A的横截面图；
[0031]图18B示出了在管已经通过液压成形工艺和成形工艺变形之后的沿图17的管的剖
面线18B
‑
18B的横截面图；
[0032]图18C示出了在管通过液压成形工艺和成形工艺变形之前的沿图15的管的剖面线18C
‑
18C的横截面图；
[0033]图18D示出了在管已经通过液压成形工艺和成形工艺变形之后的沿图17的管的剖面线18D
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18D的横截面图；
[0034]图19是图17的管、内部配重、前支承轴颈和后支承轴颈与鼻部件和尾部件组装的立体图；
[0035]图20是图13的平衡轴的立体图，示出了将鼻部件和尾部件固定地联接到管的焊接工艺；
[0036]图21是具有内部配重的发动机平衡轴的第三实施例的立体图，示出了将内部配重在管内锁定在适当位置中的轮廓成形形状；和
[0037]图22是发动机平衡轴的第四实施例的横截面图，示出了与图4的平衡轴组装的内部配重。
具体实施方式
[0038]参考附图，在所有的几个附图中，相同的数字表示相同或相应的零件。
[0039]在图1中示出了发动机平衡轴20，说明了使用液压成形工艺形成的平衡轴20的一个实施例。在内燃机24中通常包括一个或更多个平衡轴20，如图2所示。新颖的平衡轴20围绕旋转轴线28旋转，以平衡发动机24振动。如图2所示，新颖的平衡轴20的每个端部32、32'通常连接到齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于内燃机的发动机平衡轴，所述平衡轴包括：中空管，所述中空管具有在所述管的第一端部和第二端部之间延伸的第一侧壁和在第一端部开口和第二端部开口之间纵向地延伸穿过所述管的管通道；前支承轴颈，所述前支承轴颈具有第一圆柱形壁，其中第一通道在所述第一圆柱形壁的相对端部之间延伸，所述第一通道构造为使得所述管的至少第一部分穿过所述第一通道；后支承轴颈，所述后支承轴颈具有第二圆柱形壁，其中第二通道在所述第二圆柱形壁的相对端部之间延伸，所述第二通道构造为使得所述管的至少所述第一部分穿过所述第二通道；细长配重，所述细长配重构造为与所述管固定地联接；其中在所述管通过将所述管的所述第一部分穿过所述第一通道和所述第二通道而与所述前支承轴颈和所述后支承轴颈组装之后，以及在所述管与所述细长配重组装之后，所述管通过液压成形工艺扩大，以将所述前支承轴颈和所述后支承轴颈固定地联接在所述管上。2.根据权利要求1所述的发动机平衡轴，其中：所述平衡轴包括与所述管的所述第一端部固定地联接的鼻部件；以及当所述鼻部件与所述管组装时，所述鼻部件包围所述管的所述第二端部开口。3.根据权利要求2所述的发动机平衡轴，其中：所述平衡轴包括与所述管的所述第二端部固定地联接的尾部件；以及当所述尾部件与所述管组装时，所述尾部件包围所述管的所述第一端部开口。4.根据权利要求3所述的发动机平衡轴，其中：所述中空管、所述前支承轴颈、所述后支承轴颈、所述尾部件和所述鼻部件中的每一个均由金属形成。5.根据权利要求4所述的发动机平衡轴，其中：所述前支承轴颈和所述后支承轴颈中的每一个具有相应的第一纵轴线和第二纵轴线；以及在所述管被穿过所述前支承轴颈和所述后支承轴颈插入之后，所述平衡轴的旋转轴线由穿过所述第一纵轴线和所述第二纵轴线的假想参考线限定。6.根据权利要求5所述的发动机平衡轴，其中：在所述管通过所述液压成形工艺和成形工艺变形之后，所述管的至少一部分具有非圆柱形形状；以及在所述管通过所述液压成形工艺和所述成形工艺变形之前，所述管具有圆柱形形状。7.根据权利要求5所述的发动机平衡轴，其中：在所述管通过所述液压成形工艺和所述成形工艺变形之后，所述管的至少一部分具有非矩形形状；和在所述管通过所述液压成形工艺和所述成形工艺变形之前，所述管具有矩形形状。8.根据权利要求6所述的发动机平衡轴，其中：所述管包括具有第一屈服强度的第一金属；所述前支承轴颈和所述后支承轴颈包括具有第二屈服强度的第二金属；以及
所述第一屈服强度低于所述第二屈服强度。9.根据权利要求8所述的发动机平衡轴，其中：所述鼻部件包括第一安装表面和远离所述第一安装表面延伸的第一突起，所述第一突起构造为配合在所述管的所述第二端部开口内；以及所述第一突起被穿过所述第二端部开口插入所述管通道中，直到所述管的所述第二端部与所述第一安装表面摩擦地接合。10.根据权利要求9所述的发动机平衡轴，其中：所述平衡轴包括配重架；所述配重架与所述细长配重、所述尾部件、所述前支承轴颈和所述后支承轴颈一体地形成；以及当所述管通过所述液压成形工艺扩大时，所述配重架固定地联接到所述管的所述第一侧壁。11.根据权利要求10所...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：莱纳玛公司，
类型：发明
国别省市：