CN105074236A - 曲轴 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有前端、后端以及从前端延伸至后端的中心轴线的曲轴。所述曲轴包括前曲柄销、后曲柄销以及一个或多个中曲柄销。前曲柄销位于靠近前端处，并且后曲柄销位于靠近后端处。此外，一个或多个中曲柄销位于距离前曲柄销和后曲柄销大致等距处。所述曲轴还包括设置在前曲柄销、后曲柄销和一个或多个中曲柄销的每侧上的成对平衡重。平衡重设置为使得每对平衡重中的各个平衡重相对于彼此成角度地偏置。

Description

曲轴
技术领域
本发明涉及内燃发动机的曲轴，尤其涉及用于曲轴的平衡重布置。
背景技术
通常，在发动机中，曲轴包括平衡重，其中每个平衡重附接到每个曲轴颊板上，以平衡发动机。但是，这种平衡重布置制造困难、成本昂贵。
公开号为2012/0048226的美国专利涉及用于具有奇数个气缸的发动机的曲轴。该曲轴包括联接第一非对称平衡重和第二非对称平衡重的中央销以及联接无平衡重的曲轴颊板的一对销。
发明内容
在一方面，本发明提供一种曲轴，所述曲轴具有前端、后端和从前端延伸至后端的中心轴线。该曲轴包括前曲柄销、后曲柄销和一个或多个中曲柄销。前曲柄销位于靠近前端处，后曲柄销位于靠近后端处。另外，一个或多个中曲柄销位于距离前曲柄销和后曲柄销大致等距处。所述曲轴还包括设置在前曲柄销、后曲柄销及一个或多个中曲柄销的每侧上的成对平衡重。所述平衡重布置成使得每对平衡重中的各个平衡重彼此成角度地偏置。
在另一个方面，本发明提供一种多气缸内燃发动机。所述多气缸内燃发动机包括具有两组气缸的缸体，所述两组气缸被设置为彼此成预定角度。所述多气缸内燃发动机还包括曲轴，所述曲轴具有前端、后端和从前端延伸至后端的中心轴线。所述曲轴还包括前曲柄销、后曲柄销和一个或多个中曲柄销。前曲柄销位于靠近前端处，后曲柄销位于靠近后端处。另外，一个或多个中曲柄销位于距离前曲柄销和后曲柄销大致等距处。所述曲轴还包括设置在前曲柄销、后曲柄销和中曲柄销的每侧上的成对平衡重，所述平衡重布置成使得每对平衡重中的各个平衡重彼此成角度地偏置。
在另一方面，本发明提供一种曲轴，所述曲轴具有前端、后端和从前端延伸至后端的中心轴线。所述曲轴包括一对外曲柄销、一对内曲柄销和一对中曲柄销。该对外曲柄销由第一曲柄销和第六曲柄销限定。该对内曲柄销由第二曲柄销和第五曲柄销限定。该对中曲柄销由第三曲柄销和第四曲柄销限定。所述曲轴还包括第一对平衡重、第二对平衡重、第三对平衡重和第四对平衡重。第一对平衡重被设置在第一曲柄销的每侧上。第一对平衡重被布置成使得第一对平衡重的第一平衡重与垂直于中心轴线的水平面大致对齐、第一对平衡重的第二平衡重被布置在离第一对平衡重的第一平衡重60度角度处。第二对平衡重被设置在第三曲柄销的每侧上。第二对平衡重被布置成使得第二对平衡重的第一平衡重和第二对平衡重的第二平衡重分别被布置在离第一对平衡重的第一平衡重180度角度和240度角度处。第三对平衡重被设置在第四曲柄销的每侧上。第三对平衡重被布置成使得第三对平衡重的第一平衡重和第三对平衡重的第二平衡重分别被布置在离第一对平衡重的第一平衡重240度角度和180度角度处。第四对平衡重被设置在第六曲柄销的每侧上。第四对平衡重被布置成使得第四对平衡重的第一平衡重被布置在离第一对平衡重的第一平衡重60度角度处、第四对平衡重的第二平衡重与水平面和第一对平衡重的第一平衡重大致对齐。
通过下面的描述和附图，本发明的其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是内燃发动机的横向剖视图；
图2是用于内燃发动机的曲轴的侧视图；以及
图3至图10是沿图2中的箭头方向取的曲轴的剖视图。
具体实施方式
图1示出多气缸内燃发动机100(在下文中被称作发动机100)的横向剖视图。发动机100包括封闭曲轴104的气缸体102。发动机100还包括活塞106，活塞106被往复地安装在每个气缸组110和112上的相应气缸108上，两个气缸组110和112被设置成相对于彼此预定角度X。在示例性实施例中，预定角度X可以大致等于45度。
图2示出根据本发明的一个方面的曲轴104的侧视图。如图所示，曲轴104可包括前端202、后端204和从前端202延伸至后端204的旋转中心轴线A-A’。后端204可包括被配置成附接到飞轮(未示出)的凸缘206。
此外，曲轴104可被配置成通过与中心轴线A-A’纵向对齐的七个主轴承轴颈207、208、210、212、214、216和217可旋转地安装在发动机100的气缸体102内。曲轴104可包括曲柄销218、220、222、224、226和228，使得曲柄销218-228中的每个被配置成通过连杆114(参见图1)以常规方式适当地连接到相应活塞106上，以使得曲轴104围绕中心轴线A-A’旋转。
在本发明的一个方面中，一对外曲柄销可由前曲柄销(例如位于靠近前端202处的第一曲柄销218)以及后曲柄销(例如位于靠近后端204处的第六曲柄销228)所限定。此外，一对内曲柄销可以由第二曲柄销220和第五曲柄销226限定。此外，一对中曲柄销可以由第一中曲柄销(例如第三曲柄销222)以及第二中曲柄销(例如第四曲柄销224)所限定。一对中曲柄销222和224位于距离前曲柄销218和后曲柄销228大致等距处。此外，如图1所示，在示例性实施例中，一对外曲柄销218、228，内曲柄销220、226以及中曲柄销222、224可以被放置成以相对于彼此大约120度的角度偏置。
此外，曲轴104可以包括六对颊板236-238，240-242，244-246，248-250，252-254以及256-258，这些颊板分别设置在曲柄销218，220，222，224，226，228的每侧上。颊板236-258将曲柄销218-228联接于主轴承轴颈207，208，210，212，214，216和217。
此外，成对平衡重可以设置在前曲柄销218、后曲柄销228以及中曲柄销222-224的每侧上。在本发明的一个实施例中，四对平衡重(例如第一对平衡重260-262、第二对平衡重264-266、第三对平衡重268-270以及第四对平衡重272-274)可以分别设置在前曲轴销218、第一中曲柄销222、第二中曲柄销224以及后曲柄销228的每侧上。在一个实施例中，成对平衡重260-262、264-266、268-270、272-274可以布置成使得每对平衡重中的各个平衡重相对于彼此成角度地偏置。
此外，第一对平衡重260-262可紧固到第一对颊板236-238。第二对平衡重264-266可紧固到第三对颊板244-246。第三对平衡重268-277可紧固到第四对颊板248-250。第四对平衡重272-274可紧固到第六对颊板256-258。平衡重236-250可配置为用于抵消在发动机100的运行过程中产生的不平衡力。
在示例性实施例中，平衡重260-274可以通过使用螺栓紧固到曲轴104的相应颊板。在各种其它替代实施例中，平衡重260-274可焊接于对应的颊板或者可通过锻造或铸造与曲轴104形成在一起。此外，平衡重260-274可以包括多个孔/开口(未示出)，这些孔/开口被配置成用于接纳在发动机100的运行过程中为进一步平衡曲轴104所需的附加重物。
图3至图10示出分别沿图2中的箭头方向I-I、II-II、III-III、IV-IV、V-V、VI-VI、VII-VII以及VIII-VIII所取的曲轴104的剖视图。此外，可参照大致垂直于中心轴线A-A'的水平面P-P'并且沿逆时针方向描述平衡重260-274的布置。
在示例性实施例中，第一对平衡重260-262的第一平衡重260可与平面P-P'大致对齐，而第二平衡重262可布置成沿逆时针方向与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成60度的角度。
在示例性实施例中，如图5和图6所示，第二对平衡重264-266的第一平衡重264可布置成与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成180度的角度。此外，第二对平衡重264-266的第二平衡重266可布置成与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成240度的角度。
在又一实施例中，如图7所示，第三对平衡重268-270的第一平衡重268可布置成与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成240度的角度。此外，如图8所示，第三对平衡重268-270的第二平衡重270可布置成与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成180度的角度。
此外，如图9所示，第四对平衡重272-274的第一平衡重272可布置成与第一对平衡重260-262的第一平衡重260成60度的角度。在又一实施例中，如图10所示，第四对平衡重272-274的第二平衡重274可与平面P-P'及第一对平衡重260-262的第一平衡重260大致对齐。
虽然结合V-12发动机描述了平衡重260-274的布置，但本领域技术人员应理解的是，V-12发动机在本质上仅为示例性的并且在此并不限制本发明。平衡重的布置可用在直列式或V型构造的任何尺寸的多气缸内燃发动机上。
工业实用性
通常，在发动机中，曲轴包括平衡重，其中每个配置附连到每个曲轴的颊板，以平衡发动机。然而，此类平衡重布置难以制造并且成本昂贵。
为此，本文公开了用于V-12内燃发动机100的曲轴104。如本文所公开的，曲轴104包括成对的平衡重，例如，分别紧固到前曲轴销218、第一中曲柄销222、第二中曲柄销224以及后曲柄销228的第一对平衡重260-262、第二对平衡重264-266、第三对平衡重268-270以及第四对平衡重272-274。
根据本文提出的实施例的曲轴104使用较少数量的平衡重来平衡发动机100并提高发动机100的扭转振动水平。因此，较少数量的平衡重降低曲轴104的重量。此外，曲轴104易于制造并且具有成本效率。

Claims (10)

1.一种曲轴(104)，其具有前端(202)、后端(204)以及从所述前端(202)延伸至所述后端(204)的中心轴线，所述曲轴(104)包括：
至少一个前曲柄销(218)，位于靠近所述前端(202)处；
至少一个后曲柄销(228)，位于靠近所述后端(204)处；
一个或多个中曲柄销(222)，位于距离所述前曲柄销(218)及所述后曲柄销(228)的大致等距处；以及
成对平衡重(236)，设置在所述前曲柄销(218)、所述后曲柄销(228)和所述一个或多个中曲柄销(222)的每侧上，使得每对平衡重(236)中的各个平衡重(236)相对于彼此成角度地偏置。
2.根据权利要求1所述的曲轴(104)，其中，所述成对平衡重(236)包括设置在所述前曲柄销(218)的每侧上的第一对平衡重(236)，所述第一对平衡重(236)布置成使得所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)与垂直于所述中心轴线的水平面大致对齐，并且所述第一对平衡重(236)的第二平衡重(262)布置成与所述第一对平衡重的所述第一平衡重(260)成60度的角度。
3.根据权利要求1所述的曲轴(104)，其中，所述一个或多个中曲柄销(222)包括第一中曲柄销(222)和第二中曲柄销(224)。
4.根据权利要求3所述的曲轴(104)，其中，所述成对平衡重(236)还包括设置在所述第一中曲柄销(222)的每侧上的第二对平衡重(236)，所述第二对平衡重(236)布置成使得所述第二对平衡重(236)的第一平衡重(260)和所述第二对平衡重(236)的第二平衡重(262)分别布置成与第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成180度的角度和240度的角度。
5.根据权利要求3所述的曲轴(104)，其中，所述成对平衡重(236)还包括设置在所述第二中曲柄销(224)的每侧上的第三对平衡重(236)，所述第三对平衡重(236)布置成使得所述第三对平衡重(236)的第一平衡重(260)和所述第三对平衡重(236)的第二平衡重(262)分别布置成与第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成240度的角度和180度的角度。
6.根据权利要求1所述的曲轴(104)，其中，所述成对平衡重(236)还包括设置在所述后曲柄销(228)的每侧上的第四对平衡重(236)，所述第四对平衡重(236)布置成使得所述第四对平衡重(236)的第一平衡重(260)布置成与第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成60度的角度，并且所述第四对平衡重(236)的第二平衡重(262)与垂直于所述中心轴线的水平面大致对齐。
7.根据权利要求1所述的曲轴(104)，其中，所述曲轴(104)还包括联接到所述前曲柄销(218)、所述后曲柄销(228)以及所述中曲柄销(222)的成对颊板(236)。
8.根据权利要求6所述的曲轴(104)，其中，所述第一对平衡重(236)、所述第二对平衡重(236)、所述第三对平衡重(236)及所述第四对平衡重(236)分别通过使用螺栓紧固到所述联接到所述前曲柄销(218)、所述后曲柄销(228)以及所述中曲柄销(222)的多个颊板(236)。
9.一种多气缸(108)内燃发动机(100)包括：
气缸体(102)，其具有设置成相对于彼此成预定角度的两组(110)气缸(108)；
曲轴(104)，其可旋转地设置在所述气缸体(102)内，并且具有前端(202)、后端(204)以及从所述前端(202)延伸至所述后端(204)的中心轴线，所述曲轴(104)包括：
至少一个前曲柄销(218)，位于靠近所述前端(202)处；
至少一个后曲柄销(228)，位于靠近所述后端(204)处；
一个或多个中曲柄销(222)，位于距离所述前曲柄销(218)和所述后曲柄销(228)大致等距处；以及
成对平衡重(236)，设置在所述前曲柄销(218)、所述后曲柄销(228)和所述一个或多个中曲柄销(218)的每侧上，使得每对平衡重(236)中的各个平衡重(236)相对于彼此成角度地偏置。
10.一种曲轴(104)，具有前端(202)、后端(204)以及从所述前端(202)延伸至所述后端(204)的中心轴线，所述曲轴(104)包括：
一对外曲柄销(218)，由第一曲柄销(218)和第六曲柄销(228)限定；
一对内曲柄销(220)，由第二曲柄销(220)和第五曲柄销(226)限定；
一对中曲柄销(222)，由第三曲柄销(222)和第四曲柄销(224)限定；
第一对平衡重(236)，设置在所述第一曲柄销(218)的每侧上，所述第一对平衡重(236)布置为使得所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)与垂直于所述中心轴线的水平面大致对齐且所述第一对平衡重(236)的第二平衡重(262)布置成与所述第一对平衡重的第一平衡重(260)成60度的角度；
第二对平衡重(236)，设置在所述第三曲柄销(222)的每侧上，所述第二对平衡重(236)布置为使得所述第二对平衡重(236)的第一平衡重(260)布置为与所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成180度的角度，且所述第二对平衡重(236)的第二平衡重(262)布置为与所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成240度的角度；
第三对平衡重(236)，设置在所述第四曲柄销(224)的每侧上，所述第三对平衡重(236)布置为使得所述第三对平衡重(236)的第一平衡重(260)布置为与所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成240度的角度，且所述第三对平衡重(236)的第二平衡重(262)布置为与所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成180度的角度；以及
第四对平衡重(236)，设置在所述第六曲柄销(228)的每侧上，所述第四对平衡重(236)布置为使得所述第四对平衡重(236)的第一平衡重(260)布置为与所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(260)成60度的角度，且所述第四对平衡重(236)的第二平衡重(262)布置为与水平面及所述第一对平衡重(236)的第一平衡重(26)大致对齐。
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