申请/专利权人：通用汽车环球科技运作有限责任公司

申请日：2018-01-25

公开（公告）日：2021-07-20

公开（公告）号：CN108374830B

主分类号：F16C7/02(20060101)

分类号：F16C7/02(20060101)

优先权：["20170201 US 15/421917"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.07.20#授权;2018.08.31#实质审查的生效;2018.08.07#公开

摘要：在各个方面中，提供了一种用于内燃机的轻质连杆。轻质连杆具有中空区域、格子区域或减重孔隙中的一种或多种。连杆可经由增材制造工艺制成。连杆包括第一端、第二端和臂。第一端配置为枢转地连接至活塞。第二端配置为枢转地连接至曲轴。臂在第一端与第二端之间延伸。臂包括周边壁。周边壁具有外表面、内表面和内部区域。内部区域被限定为内表面。内部区域包括至少一个空隙空间。空隙空间是格子结构或中空区域。

主权项：1.一种用于内燃机的连杆，所述连杆包括：第一端，其配置为枢转地连接至活塞；第二端，其配置为枢转地连接至曲轴；以及臂，其在所述第一端与所述第二端之间延伸，所述臂包括：周边壁，其具有外表面、内表面和由所述内表面限定的内部区域，所述内部区域包括至少一个空隙空间，其中所述空隙空间是格子结构或中空区域，其中所述内表面限定具有以下横截面之一的通道：三角形横截面、梯形横截面、五边形横截面、六边形横截面、七边形横截面、八边形横截面、九边形横截面或十边形横截面，并且其中所述外表面限定矩形横截面。

全文数据：具有定制刚度的轻质连杆[0001]引言[0002]本节提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。[0003]连杆在内燃机中使用以将活塞的往复运动转换为旋转运动。更具体地，连杆将活塞连接至曲轴。当在动力冲程上活塞向下移动时，连杆作用在曲轴上以使其旋转。在车辆中，曲轴的端部连接至变速器。车辆部件的减重对于提高燃料经济性是重要的。然而，车辆部件也必须展现出高强度和刚度。连杆应设计得坚固并且尽可能轻。发明内容[0004]本节提供本公开的一般概述，并且并非是本公开的全部范围或其全部特征的全面公开。[0005]本公开涉及用于具有定制刚度的内燃机的轻质连杆，并且更具体地涉及具有以下一者或多者的轻质连杆:中空区域、格子区域或减重孔隙。[0006]在各个方面中，本公开提供了一种用于内燃机的连杆。连杆包括第一端、第二端和臂。第一端配置为枢转地连接至活塞。第二端配置为枢转地连接至曲轴。臂在第一端与第二端之间延伸。臂包括周边壁。周边壁具有外表面、内表面和内部区域。内部区域被限定为内表面。内部区域包括至少一个空隙空间。空隙空间是格子结构或中空区域。[0007]在某些实施例中，空隙空间包括格子结构，其包括经由增材制造、铸造或焊接形成的多个单元。[0008]在某些实施例中，周边壁包括至少一个加厚区域。[0009]在某些实施例中，外表面限定基本上矩形横截面。内表面限定基本上八边形横截面。[0010]在某些实施例中，臂进一步包括一个或多个孔隙。[0011]在某些实施例中，臂进一步包括第一部分和第二部分。第一部分与第一端相邻。第一部分包括基本上均匀的第一宽度。第二部分与第二端相邻。第二部分包括与臂的第一部分相邻的第一宽度和与连杆的第二端相邻的第二宽度。第二宽度大于第一宽度。第二部分的宽度在第一宽度与第二宽度之间增加。[0012]在某些实施例中，第二宽度大于或等于第一宽度的大约2倍并且小于或等于第一宽度的大约5倍。[0013]在某些实施例中，连杆具有大于或等于约150MPa的拉伸强度。[00M]在各个方面中，本公开提供了一种用于内燃机的连杆。连杆包括臂，其在第一端与第二端之间延伸。第一端配置为枢转地连接至活塞。第二端配置为枢转地连接至曲轴。臂包括至少一个内部区域。内部区域包括至少一个空隙空间。空隙空间包括格子结构，其包括经由增材制造、铸造或焊接形成的多个单元。[0015]在某些实施例中，臂包括第一区域中的第一刚度和第二区域中的第二刚度。第二刚度不同于第一刚度。[0016]在某些实施例中，格子结构包括第一区域中的第一密度和第二区域中的第二密度。第二密度不同于第一密度。[0017]在某些实施例中，连杆还包括围绕格子结构设置的周边壁。周边壁包括至少一个加厚区域。[0018]在某些实施例中，周边壁包括限定基本上矩形横截面的外表面。至少一个加厚区域包括被设置在矩形横截面的相应拐角处的四个加厚区域。[0019]在某些实施例中，臂还包括一个或多个孔隙。[0020]在各个方面中，本公开提供了一种用于内燃机的连杆。连杆包括第一端、第二端和臂。第一端配置为枢转地连接至活塞。第二端配置为枢转地连接至曲轴。臂在第一端与第二端之间延伸。臂包括第一部分和第二部分。第一部分与第一端相邻。第一部分包括基本上均勾的第一宽度。第二部分与第二端相邻。第二部分包括与臂的第一部分相邻的第一宽度和与连杆的第二端相邻的第二宽度。第二宽度大于第一宽度。第二部分的宽度在第一宽度与第二宽度之间线性地增加。第二宽度大于或等于第一宽度的大约2倍并且小于或等于第一宽度的大约5倍。臂还包括外表面和内表面。内表面限定了内部区域。[0021]在某些实施例中，臂的外表面和臂的内表面限定具有至少一个加厚区域的周边壁。[0022]在某些实施例中，内表面包括八⑻个面并且限定基本上八边形横截面。[0023]在某些实施例中，外表面限定基本上椭圆形横截面。[0024]在某些实施例中，内部区域包括格子结构，其包括经由增材制造、铸造或焊接形成的多个单元。[0025]从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。发明内容中的描述和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。附图说明[0026]本文所述的附图仅用于选定实施例而非全部可能实施方案的说明目的并且不旨在限制本公开的范围。[0027]图IA至II示出了根据本公开的某些方面的连杆。图IA是根据本公开的某些方面的连杆的透视图。图1B-1I是根据本公开的某些方面的沿着线1B-1I-1B-1I截取的连杆的臂的替代横截面视图。图IB描绘了具有均匀壁厚的矩形横截面;图IC描绘了八边形横截面;图ID描绘了六边形横截面;图IE描绘了菱形横截面；图IF描绘了椭圆形横截面;图IG描绘了具有两个梯形通道的横截面；图IH描绘了具有两个三角形通道的横截面；图II描绘具有复杂几何形状的横截面；[0028]图2A至2B是连杆的非矩形臂的替代横截面视图。图2A描绘了具有椭圆形外表面和椭圆形内表面的臂；图2B描绘具有八角形外表面和八角形内表面的臂；[0029]图3A至3B示出根据本公开的某些方面的具有包括格子结构的内部部分的连杆。图3A示出了连杆的透视图；图3B是沿着线3B-3B截取的图3A的连杆的臂的横截面；[0030]图4A至4C示出了根据本公开的某些方面的具有加宽部分的连杆。图4A示出了连杆的透视图；图4B是沿着线4B-4B截取的连杆的横截面视图；图4C是包括图4A的连杆的内燃机的部分横截面视图；[0031]图5A至5C示出了根据本公开的某些方面的轻质连杆。图5A是具有减重孔隙的连杆的透视图；图5B是具有包括格子结构的内部区域的连杆的透视图；图5C是具有中空内部区域的连杆的透视图；[0032]图6示出了悬臂连杆的偏转测试的示意图；且[0033]图7A之7E示出了用于测试不同横截面的偏转水平的悬臂连杆的臂的横截面。图7A描绘了工字梁横截面；图7B描绘了具有均匀壁厚的矩形横截面；图7C描绘了具有加厚侧壁的矩形横截面；图7D描绘了具有加厚顶壁和底壁的矩形横截面;且图7E描绘了八边形横截面。[0034]附图的全部几个视图中的对应参考标号指示对应的部分。具体实施方式[0035]提供示例性实施例使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员完整地传达范围。陈述数种具体细节诸如具体组合物、部件、装置和方法的示例）以提供对本发明的实施例的详尽理解。本领域技术人员将明白的是，不需要采用具体细节、可以许多不同形式实施示例性实施例，且不应被解释为限制本公开的范围。在某些示例性实施例中，没有详细描述公知程序、公知装置结构和公知技术。[0036]本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例性实施例的目的并且不旨在限制。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包含comprises”、“包含comprising”、“包括including”和“具有”是包括性的并且因此规定所述特征、元件、组合物、步骤、整体、操作和或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和或它们的组合的存在或增加。虽然开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文所陈述的各种实施例的非限制性术语，但是在某些方面中，该术语可替代地反而被理解为更具限制和约束性的术语，诸如“由……组成”或“基本上由……组成”。因此、对于引用组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和或过程步骤的任何给定实施方案，本公开还具体包括由或基本上由这样的列举的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和或过程步骤组成的实施例。在“由……组成”的情况下，替代实施例排除任何另外的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和或过程步骤，而在“基本上由组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特性的材料、部件、元件、特征、整体、操作和或过程步骤被排除在这种实施例之外，但是实质上不影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和或过程步骤可被包括在本实施例中。[0037]本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须需要以所讨论或说明的特定顺序来执行这些方法步骤、过程和操作，除非具体识别为按顺序执行。还应当理解的是，可采用另外或替代的步骤，除非另有指示。[0038]当部件、元件或层称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可以直接在另一部件、元件或层上、接合、连接或联接至另一部件、元件或层，或可以存在介入元件或层。相反地，当元件称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可以不存在介入元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似方式解译例如，“在其间”对“直接在其间”、“邻近于”对“直接邻近于”等）。如本文所使用，术语“和或”包括一个或多个相关列举项的任何和所有组合。[0039]虽然术语第一、第二、第三等可在本文用来描述各种步骤、元件、部件、区域、层和或部分，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和或部分不应受这些术语限制，除非另有指示。这些术语可仅用于区分一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”等术语和其它数字术语在本文使用时并不暗示次序或顺序，除非上下文明确指示。因此，下文讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部分可被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部分而不脱离开示例性实施例的教导。[0040]为了便于描述可在本文使用诸如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上面”等空间相对术语来如图中说明般描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间或时间相对术语可旨在除图中描绘的定向外还涵盖使用或操作中的装置或系统的不同定向。[0041]在本公开中，数值表示近似测量值或范围极限以涵盖与给定值和具有约所提及值的实施例以及确切地具有所提及值的实施例的细微偏差。除了在详细描述结束时所提供的工作示例之外，包括所附权利要求书的本说明中的（例如，量或条件的）参数的所有数值应当被理解为在所有情况中被术语“大约”修饰，而不论数值前面实际上是否出现“大约”。“大约”指示所述数值允许一定的略微不精确一定程度上近似于该值的精确度;近似地或合理地接近该值;几乎）。如果由“大约”提供的不精确不在本领域中作此通常意义的另外理解，那么如本文所使用的“大约”至少指示可以由测量和使用这些参数的普通方法引起的变动。例如，“大约”可包括小于或等于5%、任选地小于或等于4%、任选地小于或等于3%、任选地小于或等于2%、任选地小于或等于1%、任选地小于或等于0.5%、并且在某些方面中任选地小于或等于0.1%的变化。[0042]另外，范围的公开包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开，包括针对该范围给定的端点和子范围。[0043]现在将参考附图更完整地描述示例性实施例。[0044]商用连杆可由高强度钢锻造而成。它们也可由球墨铸钢或铸铁制成。连杆可通过将金属粉末压成生坯来制造。生分然后被烧结，且然后被锻造。锻造的连杆可进一步加工以包括诸如孔或凹槽等几何形状以形成工字梁。工字梁横截面可用于改进刚度和减轻重量。[0045]在各个方面，本公开提供了一种用于内燃机的连杆，其减小质量、增加刚度或减小质量和增加刚度。在某些实施例中，可增加局部刚度。在某些实施例中，连杆的至少一个区域限定中空内部区域。该区域可为连接连杆的第一端和第二端的臂的内部区域。在某些方面中，本公开提供了一种具有限定格子结构的至少一个区域连杆，该格子结构可为连杆的臂的内部区域。格子结构通常包括形成重复结构的多个单元。在又其它方面中，本公开提供了一种具有一个或多个减重孔隙的连杆。在各个方面中，本公开的连杆由增材制造工艺形成。[0046]增材制造是如下工艺:通常经由印刷沉积工艺逐层构造实心三维结构，或选择性地将能量或热量施加至粉末起始材料以将其固化、熔融或烧结并创建一层实心材料。增材制造通常被称为与三维印刷同义。聚合物或金属可用于经由增材制造来创建实心结构。增材制造工艺的非限制性示例包括熔融沉积建模和用聚合物诸如热固性材料和热塑性塑料进行的选择性激光烧结;立体平版印刷术、连续液体界面生产技术或依赖于UV可固化聚合物的其它技术;用复合聚合物进行的熔融沉积建模;直接金属激光烧结、电子束直接金属熔融系统、吹塑粉末定向能量沉积、送丝定向能量沉积，以及具有以金属诸如铝合金、钛合金和合金钢进行的“磁射”技术的液体金属3D打印系统。另外，多种材料可沉积在由单个机器构造的物体的不同位置处。[0047]可使用数字三维建模系统来创建要形成的结构的数字模型。物理结构然后可由数字模型通过增材制造系统形成。该系统可能包括扫描仪，这些扫描仪可探测结构的表面并且形成结构表面几何形状的三维图形。该系统还提供了用于在结构表面上沉积树脂和或纤维的多个头部。在各种实施例中，该系统被提供为多个装置或作为单个多功能装置。[0048]参考图1A，提供了根据本公开的某些方面的经由增材制造工艺形成的连杆10。连杆10包括配置为枢转地连接至活塞未示出）的第一或小端12以及配置为枢转地连接至曲轴未示出）的第二或大端14。臂16在第一端12与第二端14之间延伸。[0049]第一端12包括由内表面20限定的小孔或管路18。内表面20可包括一个或多个油道22。第二端14包括由内表面26限定的大孔或管路24。类似于第一端12的内表面20中的油孔或管路22,第二端14可包括内表面26中的油孔或管路。第二端14可进一步包括被设置在大孔24的相对侧上的两个筒部28。筒部28与臂16基本上平行。筒部28配置为接纳螺栓以将第二端部14组装至曲轴（未示出）。连杆10包括外表面30。第二端14可包括延伸至外表面30中的一个或多个凹槽32。凹槽32有助于连杆10的减重。[0050]连杆10可进一步包括一个或多个粉末除去孔34。在增材制造完成之后，粉末除去孔34可用于从连杆10的内部除去残留粉末。粉末除去孔34可被设置在连杆10的其它表面中，例如被设置在第一端12的内表面20、第二端14的内表面26或臂16的表面35中。在某些变型中，粉末除去孔可在增材制造之后被焊合或以其它方式移除。[0051]连杆10还包括限定内部区域的内表面均在图IB至II中示出）。内部区域是完全封闭的并且包括一个或多个空隙。空隙可包括经由增材制造工艺形成的中空区域或格子结构。例如，内部区域可被设置在臂16的至少一部分内。现在参考图IB至II，臂16的各种横截面几何形状被提供作为非限制性示例。图IB至11中的每个臂横截面包括限定矩形外部横截面的外表面。因此，如以下描述中所使用，“拐角”是指臂的侧面以基本上直角相遇的外表面的边缘。虽然所示的臂16包括尖锐或限定的边缘，但是边缘在本公开内也可为其它几何形状。例如，边缘可为圆形的。当连杆在内燃机中以显著的速度往复穿过油雾时，圆形边缘可特别有利于减小连杆的阻力。圆角边缘还可特别有利于减小拐角处的应力集中度并改进疲劳寿命。[0052]在某些变型中，连杆10的内部区域由具有均匀厚度的周边壁围绕。连杆可具有形成一个横截面诸如矩形）的外表面和形成相同形状或不同形状的内表面。图IB的横截面包括在外表面38与内表面40之间延伸的矩形周边壁36。周边壁36具有均匀厚度。外表面38和内表面40均限定矩形横截面。[0053]在某些其它变型中，连杆10的内部区域限定具有多边形横截面的通道。图IC包括在外表面44与内表面46之间延伸的周边壁42。内表面46包括限定八边形横截面的八8个面48。周边壁42在拐角50处最厚。图ID包括在外表面54与内表面56之间延伸的周边壁52。内表面56包括限定六边形横截面的六⑹个面58。周边壁52在拐角60处最厚。图IE包括在外表面64与内表面66之间延伸的周边壁62。内表面66包括限定菱形横截面的四⑷个面68。周边壁62在拐角70处最厚。根据本公开的某些方面的多边形横截面不限于本文公开的形状。作为非限制性示例，多边形通道横截面可具有其它数量的面，诸如三个（3、五个（5、七个7、九个⑼或十个10面。虽然所示的多边形横截面关于至少两个轴是对称的，但是也可考虑不对称的横截面。[0054]在又其它变型中，连杆10的内部区域具有圆形或椭圆形横截面。图IF包括在外表面74与内表面76之间延伸的周边壁72。内表面76限定椭圆形横截面。周边壁72在拐角78处最厚。[0055]在进一步变型中，连杆10的内部区域包括两个2或更多个通道或隔室。图IG包括周边壁80、外表面82和内表面84。内表面84限定第一和第二通道86，每个通道86具有梯形横截面。壁88在两个通道86之间延伸。图IH包括周边壁90、外表面92和内表面94。内表面94限定第一和第二通道96，每个通道96具有三角形横截面。壁98在通道96之间延伸。虽然所示的横截面各自包括两个通道，但是在本公开内容中可考虑其它数量的通道。作为非限制性示例，内部区域可包括三个⑶或四个⑷通道。[0056]在又其它变型中，连杆的内部区域具有复杂的几何形状。图II包括在外表面102与内表面104之间延伸的周边壁100。内表面104包括限定复杂横截面的多个面106。周边壁100在拐角108处最厚。在本公开内考虑其它复杂的几何形状。作为非限制性示例，内部区域可具有带圆角、平坦和不对称性的横截面。[0057]现在参考图2A至2B，连杆未示出）可包括具有限定非矩形横截面的外表面的臂。例如，在图2A中，臂110包括在外表面114与内表面116之间延伸的周边壁112。外表面壁112和内表面114各自限定椭圆形横截面。周边壁112具有均匀厚度。参考图2B，臂118包括在外表面122与内表面124之间延伸的周边壁120。外表面壁122和内表面124各自限定八边形横截面。在本公开内考虑内表面和外表面横截面的其它组合。作为非限制性示例，图IB至II中的任何内表面横截面均可与图2A至2B的外表面横截面组合使用。[0058]在各个方面中，本公开提供了一种具有带格子结构的一个或多个内部区域的连杆。参考图3A至3B，提供连杆140。连杆140包括第一或小端142、第二或大端144以及在第一端142与第二端144之间延伸的臂146。第一端142、第二端144和臂146可类似于图IA的第一端12、第二端14和臂16。[0059]如在图3B中最佳地示出，臂146包括周边壁148，其具有外表面150、内表面152和由内表面152限定的内部区域154。周边壁148、内表面152和内部区域154可具有与结合图IB至II和2A至2B所讨论的横截面类似的横截面。[0060]内部区域154可包括格子结构156。格子结构156包括多个单元158。如所示，多个单元可在格子结构156内有规律地重复。在一些实施例中，在整个格子结构156内，单元形状、尺寸或材料可有所不同，如下面更详细讨论。格子结构156包括其中缺少实心结构的一个或多个开放或空隙区域160。空隙区域160可占据单元158的连续相当大的体积。因此，与实心结构相比，格子结构156可导致体积和重量的减小。空隙区域160可被材料网状物162围绕。[0061]与具有相对较低强度的较低密度区域相比，格子结构158的密度可在整个范围内变化以创建对应于较高密度的较高强度水平的区域。因此，本公开提供了具有局部定制刚度的连杆。作为非限制性示例，连杆140的经历相对较高应力的区域包括与小端142相邻的臂146。因此，可在上述区域中提供更高密度的格子结构156。[0062]在某些变型中，格子结构156的密度可通过增加或减小空隙区域160的体积而改变。因此，经历较高应力的连杆的区域可具有相对较小体积的空隙160和相对较高体积的材料162。相反地，经历较低应力的连杆的区域可具有相对较高体积的空隙160和相对较低体积的材料162。[0063]在某些其它变型中，格子结构156的空隙160占据的体积在整个格子结构156中可为相对均匀的。可通过使用以下两种材料来创建较高强度的区域:低应力区域中的第一较低强度材料和高应力区域中的第二较高强度材料。[0064]在各个方面中，提供了一种为了增加刚度而具有带策略性加宽区域的臂的连杆。参考图4A至4B，示出了连杆170。连杆170包括第一或小端172、第二或大端174以及在第一端172与第二端174之间延伸的臂176。第一端172、第二端174和臂176可类似于图IA的第一端12、第二端14和臂16。[0065]臂176包括与第一端172相邻的第一部分178和与第二端174相邻的第二部分180。第一部分178具有在整个第一部分178中基本上均匀的第一宽度182。第二部分180被设置在第一部分178和第二端部174中间。第二部分180具有与第一部分178相邻的第一宽度182和与第二端部174相邻的第二不同宽度184。第二宽度184大于第一宽度182。第二部分180的宽度在第一宽度182与第二宽度184之间增加。如所示，第二部分180的宽度可线性增加。替代地，宽度可能会非线性地增加。在某些实施例中，臂176的相对侧177可具有不同的轮廓。[0066]第一宽度可大于或等于第一宽度182的大约2倍并且小于或等于第一宽度的大约5倍，可选地是第一宽度的大约3倍。参考图4C，第二宽度184受限于内燃机中的汽缸185的底部区域的几何形状。[0067]臂176可具有总长度186。第一部分178可具有第一长度188,且第二部分180可具有第二长度190。第一长度188和第二长度190之和等于总长度186。第一长度188可大于或等于0并且小于或等于第二长度190的大约5倍，可选地是第二长度190的大约3倍。在一些变型中，第一长度188和第二长度190可近似相等。[0068]连杆170可包括围绕内部区域194的周边壁192或可包括格子结构，该内部区域194可为中空的。周边壁192包括厚度196。厚度196可为基本上均匀的。在一些实施例中，厚度196不均匀。厚度可大于或等于大约0.5毫米并且小于或等于大约3毫米。内部区域194能够以最小的质量增加来包括加宽的第二部分180。加宽的第二部分180具有刚度增加且质量增加最小的有利特征。[0069]在各个方面中，本公开提供了一种与具有实心工字梁臂构造的连杆相比质量有所减小的连杆。参考图5A，提供连杆210。连杆210包括第一或小端212、第二或大端214以及臂216。第一端212、第二端214和臂216可类似于图IA的第一端12、第二端14和臂16。连杆210可被设置有一个或多个减重特征。例如，连杆210可包括主要形成在第二部分214中的凹槽218。连杆210还可包括被设置在臂216中的一个或多个减重孔隙220。连杆210还可在臂216的侧表面222中包括附加的减重孔隙（未示出）。在某些变型中，连杆210可包括一个或多个粉末除去孔224,其可在制造之后保留在连杆210中以用作减重孔隙。连杆210可具有实心构造，或其可具有一个或多个内部隔室，包括一个或多个空隙。分别如图IA至II和3A至3B中所示，空隙可限定中空内部或格子结构。[0070]参考图5B，提供另一个连杆230。连杆包括第一或小端232、第二或大端234以及在第一端232与第二端234之间延伸的臂236。第一端232、第二端234和臂236可类似于图IA的第一端12、第二端14和臂16。[0071]臂236包括围绕内部区域240的周边壁238。内部区域240包括与图3B中所示的格子结构156类似的格子结构242。格子结构242使得连杆230能够具有比具有实心工字梁臂构造的连杆更小的质量。[0072]参考图5C，提供了又另一个连杆250。连杆250包括第一或小端252、第二或大端254以及在第一端252与第二端254之间延伸的臂256。第一端252、第二端254和臂256可类似于图IA的第一端12、第二端14和臂16。臂256包括围绕内部区域260的周边壁258。内部区域260至少部分是中空的。中空内部区域260使得连杆250能够具有比具有实心工字梁臂构造的连杆更小的质量。[0073]可单独或结合使用图5A至5B的连杆210、230、250。例如，连杆可包括具有中空区域和格子结构区域的内部区域。在另一个示例中，连杆可包括减重孔隙以及包括中空区域和格子区域的内部区域。[0074]在某些变型中，连杆可由钢形成。与具有实心工字梁臂构造的钢连杆相比，具有如上所述的质量减小特征的钢连杆可具有减小的质量。由几何形状引起的质量减少可大于或等于大约3%、可选地大于或等于大约10%、可选地大约20%。在某些其它变型中，连杆可由较轻的金属钛或铝形成。与使用钢相比，钛或铝的使用导致质量减少大约30%。作为非限制性示例，其它合适的金属基材料包括镁合金、钛和钛合金、高熵合金、钴铬合金、镍合金和不锈钢、铁-铝-硅金属间化合物。也可使用金属基复合材料或非金属材料如碳纤维复合材料）。格子结构可由与周边壁相同的材料形成。[0075]具有如上所述的中空或格子结构的连杆可通过增材制造技术形成。实际上，增材制造特别适用于形成具有复杂几何形状的连杆。因此，通过增材制造形成的连杆可具有高度复杂和自由形状的形状。例如，几何形状可包括曲率、内部空隙或中空区域、通道、管路和孔。另外，诸如密度空隙空间）、重量、强度、刚度、偏转水平和材料等性质可在整个连杆中变化。[0076]虽然这些特征易于用增材制造技术创建，但是在本公开的范围内也可考虑其它制造技术。本领域技术人员将认识到，作为非限制性示例，本公开的某些方面可通过熔模铸造、金属注射模制、液压成形和焊接来形成。[0077]结合中空或格子区域的连杆的某些非限制性优点是，与实心连杆相比，它们可被设计成具有高强度和刚度以及相对较低的质量。经由增材制造形成的连杆可为整体成形的单件、整体单体结构。增材制造工艺能够高度控制连杆内的局部刚度和偏转水平。因此，如下面更详细描述的，与实心连杆相比，经由增材制造形成的连杆可具有相对高的刚度和相对较低的质量。[0078]在各个方面中，本公开提供了与具有实心工字梁臂构造的连杆相比具有相对较低质量和较高刚度的连杆。图6示出了具有第一端272和第二端274以及长度275的连杆270。连杆270固定在其第二端274处。连杆270响应于被施加至第一端272的负载或力278而展现出位移276。位移276与刚度成反比。因此，低位移对应于高刚度，且高偏转对应于低刚度。[0079]参考图7A至7E，示出了各种非限制性的臂横截面。图7A至7E中的横截面具有相同面积。图7A描绘了具有工字形横截面的臂310。来自臂310的刚度数据用作基线以比较图7B至7E中所示的其它几何形状的刚度。臂310具有高度312和宽度316。臂310具有第一厚度320和第二厚度322。沿着宽度316的方向施加第一方向力324。沿着高度方向施加第二方向力326。如所示般施加转矩328。作为非限制性示例，宽度可为25mm，且高度可为15mm。作为非限制性示例，第一厚度可为2mm，且第二厚度可为4mm。因此，臂310可具有144mm2的横截面面积。[0080]如图7B至7E中所示的臂具有与图7A的臂310的高度312、宽度316和横截面面积相同的高度、宽度和横截面面积。类似地，第一方向力、第二方向力和转矩与图7A中施加的第一方向力324、第二方向力326和转矩328相同。[0081]图7B描绘了具有矩形横截面和均匀壁厚342的臂340。壁厚342可为2mm。图7C描绘了具有矩形横截面的臂350。横截面包括比顶壁和底壁354更厚的侧壁352。臂350具有Imm的第一、顶部或底部壁厚356以及大约2.48mm的第二或侧壁厚度358。图7D描绘了具有矩形横截面的臂360。横截面包括比侧壁364更厚的顶壁和底壁362。臂360具有大约3.62mm的第一壁厚366和Imm的第二壁厚388。图7E描绘了在内表面处具有八边形横截面的臂370。臂370在其最薄点处可具有Imm的壁厚372。[0082]下面在表1中示出了第一和第二方向上的偏转以及图7A至7E的每个横截面的扭转。图7B至7C和7E的横截面各自具有比图7A的横截面更小的第一方向偏转。图7B至7E的所有横截面与图7A相比改进了第二方向偏转和扭转。刚度与偏转成反比关系。因此，示出偏转降低的横截面展现出改进的刚度。根据本公开的某些方面的连杆因此可具有由横截面几何形状实现的定制刚度。[0084]表1[0085]虽然图7B至7E中所示的各种壁结构包括中空内部区域，但是它们也可如图3A至3B中所示般在内部区域中被设置格子结构。如本领域技术人员通常所理解的，格子结构的设计可取决于应用而变化。具体地，机械应力的方向性是重要的考虑因素。例如，如果机械应力或负载主要在垂直于部件的方向上行进，那么对于减小该部件的平面中的应力或负载传递而言最佳的一个格子结构可能需要不同的结构。所施加的机械应力的方向、分布和量将决定最佳的格子结构的类型。强度例如，抗扭转、抗拉伸、抗弯曲等通常取决于格子相对于应力方向的定向。即，在一些情况下，希望定向格子使得在偏转期间，格子受到压缩应力，这将倾向于使部件的强度最大化。在其它情况下，目标可能是相反情况，由此需要更多偏转且因此需要更小的部件强度）。因此，格子结构设计可被优化以提高连杆的强度和刚度。[0086]在各个方面中，与具有实心臂构造的连杆相比，根据本公开的连杆展现出增加的刚度和减小的质量。因此，根据本公开的连杆也可具有较高的刚度质量比。质量是整个连杆的质量。[0087]为了说明和描述目的已提供实施例的前述描述。该前述描述不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的个别元件或特征大体上不限于该特定实施例，但是如果合适的话是可互换的并且可在选定实施例中使用，即便没有具体示出或描述。同样这也可以按照许多方式改变。这样的变化不应被视为脱离本公开，且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

权利要求：1.一种用于内燃机的连杆，所述连杆包括：第一端，其配置为枢转地连接至活塞；第二端，其配置为枢转地连接至曲轴；以及臂，其在所述第一端与所述第二端之间延伸，所述臂包括：周边壁，其具有外表面、内表面和由所述内表面限定的内部区域，所述内部区域包括至少一个空隙空间，其中所述空隙空间是格子结构或中空区域。2.根据权利要求1所述的连杆，其中所述空隙空间包括格子结构，所述格子结构包括经由增材制造、铸造或焊接形成的多个单元。3.根据权利要求1所述的连杆，其中所述周边壁包括至少一个加厚区域。4.根据权利要求3所述的连杆，其中所述外表面限定基本上矩形横截面，且所述内表面包括八个8面并且限定基本上八边形横截面。5.根据权利要求4所述的连杆，其中所述外表面的所述基本上矩形横截面包括圆角。6.根据权利要求1所述的连杆，其中所述臂进一步包括一个或多个孔隙。7.根据权利要求1所述的连杆，其中所述臂进一步包括：与所述第一端相邻的第一部分，其中所述第一部分具有基本上均匀的第一宽度；以及与所述第二端相邻的第二部分，所述第二部分包括与所述臂的所述第一部分相邻的所述第一宽度以及与所述连杆的所述第二端相邻的大于所述第一宽度的第二宽度，其中所述第二部分的宽度在所述第一宽度与所述第二宽度之间增加。8.根据权利要求7所述的连杆，其中所述第二宽度大于或等于所述第一宽度的大约2倍，并且小于或等于所述第一宽度的大约5倍。9.根据权利要求1所述的连杆，其中所述连杆具有大于或等于大约150MPa的拉伸强度。10.根据权利要求1所述的连杆，其中所述臂包括第一区域中的第一刚度和第二区域中与所述第一刚度不同的第二刚度。

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