CN208057670U - 一种发动机曲轴及发动机 - Google Patents

Abstract

一种发动机曲轴，曲轴包括前端与后端之间设置主轴颈、连杆颈和曲柄臂、配重块，在每个连杆颈上均设有中空结构。其改进之处在于为了增强曲轴危险截面强度和刚度需求，将中空结构设计为一个类椭圆结构。该结构是通过将同心圆靠近曲轴危险截面区域增加材料，以弥补由于曲轴连杆颈采用中空结构后曲轴的强度和刚度下降过低。通过该优化设计后，曲轴整体重量能减轻10%左右，但曲轴的强度和刚度相对未中空结构只降低了3%左右。且曲轴强度和刚度均满足发动机设计要求，因此通过该优化连杆颈中空结构，在满足曲轴性能下达到最大减重，对发动机轻量化起到了重要作用。

Description

一种发动机曲轴及发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机曲轴连杆机构，具体涉及轴颈中空结构的发动机曲轴。

背景技术

在发动机轻量化及经济性的需求下，未来三缸机将是一个趋势。曲轴作用是将发动机的气缸内活塞的往复运动转换成转动输出的部件，因此减小曲轴在运转过程中的旋转重量则可降低发动机的燃油经济性，曲轴作为发动机中不可缺少的部件，曲轴的轻量化设计将积极影响到整个发动机的轻量化和经济性。

在满足曲轴强度、刚度、润滑及扭振的条件下，曲轴减重通常情况下主要考虑在曲轴连杆颈一侧减小重量，在曲轴连杆颈一侧减重则可以在满足曲轴平衡率的条件下同时达到减重效果，减小连杆颈一侧重量主要方式是采用连杆颈中空结构。连杆颈中空的减重孔为了达到最大的减重效果，理论上是将连杆颈中空结构直接设计成以连杆颈中心为圆心的同心圆，这样能达到最大的减重效果，但是这样带来的负面影响也较大，由于连杆颈中空采用同心圆，则其下侧更靠近曲轴曲柄的危险截面，这样会导致曲轴的刚度和强度均有较大的下降。分析发现如果采用同心圆中空结构，曲轴刚度和强度将下降10%左右。

因此，为了保证在最大限度的降低重量同时也能使曲轴刚度有较小的下降，曲轴则就需要设计出较合理的连杆颈中空结构。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提出一种发动机曲轴及发动机，通过一种合理的曲轴连杆颈的中空结构，达到降低曲轴整体重量的同时也能满足曲轴刚度和强度的性能需求。

本实用新型的技术方案如下：

一种发动机曲轴，曲轴包括前端与后端之间设置主轴颈、连杆颈和曲柄臂、配重块，在每个连杆颈上均设有中空结构。其改进之处在于为了增强曲轴危险截面强度和刚度需求，将中空结构设计为一个类椭圆结构。该结构就是通过将同心圆靠近曲轴危险截面区域增加材料，以弥补由于曲轴连杆颈采用中空结构后曲轴的强度和刚度下降过低。通过该优化设计后，曲轴整体重量能减轻10%左右，但曲轴的强度和刚度相对未中空结构只降低了3%左右。且曲轴强度和刚度均满足发动机设计要求，因此通过该优化连杆颈中空结构，在满足曲轴性能下达到最大减重，对发动机轻量化起到了重要作用。

具体地，所述类椭圆结构的中空结构是由四段圆弧组成，一段是以半径为R1、圆心为连杆颈中心的同心圆为主体结构圆弧，在靠近危险截面区域，是一个以主轴颈为中心、半径为R2的一段圆弧，在R1和R2两段圆弧两边相交部位各有一段R3圆弧。

进一步，所述中空结构贯穿整个连杆颈。

进一步，在连杆颈中空结构以外的部位内设置油道。

本实用新型还提供一种发动机，其具有上述结构的发动机曲轴，尤其是三缸发动机。

本实用新型的优点：

本实用新型由于曲轴连杆颈采用了特殊设计的中空结构，曲轴扇形板均进行了减重，达到不改变平衡率情况下达到减重效果，同时曲轴刚度、强度降低不多，曲轴设计满足性能要求，最终达到曲轴减重不降性能的目的。

附图说明

图1是本实用新型的曲轴结构主视图示意图；

图2是本实用新型的曲轴结构斜视图示意图；

图3是曲轴连杆颈中空结构的横向示意图；

图4是曲轴连杆颈中空结构与危险截面侧视图；

图5是曲轴连杆颈中空结构剖视图；

图6是曲轴连杆颈中空结构主视图；

图中各标号为：1、前端；2、主轴颈；3、连杆颈； 4、曲柄臂；5、配重块；6、后端；7、第1#中空连杆颈；8、第2#中空连杆颈；9、第3#中空连杆颈； 10、油道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实施例是以三缸发动机为例，适用于73.5至76毫米气缸直径三缸发动机的曲轴，且该曲轴是球墨铸铁铸造成型。

如图1所示，曲轴由前端（1）与后端（6）之间的4个主轴颈（2）和3个连杆颈（3）和6个曲柄臂（4）、配重块（5）组成，同时在3个连杆颈上各有一个中空结构（7、8、9）。

参见图3，连杆颈的中空结构被设计为一个类椭圆结构，其具体是以半径为R1、圆心为连杆颈中心的同心圆为主体结构，参见图4，在靠近危险截面区域，增加了一个以主轴颈为中心、半径为R2的一段圆弧。同时在R1和R2两段圆弧两边相交部位各增加一段R3圆弧，最终四段圆弧形成连杆颈中空结构的横向结构。由于该中空结构边缘与曲轴危险截面距离增加，曲轴强度和刚度将增加，有利于曲轴性能的提升。

以上连杆颈中空结构将贯穿整个连杆颈，曲轴的3个连杆颈轴颈内材料全部掏空去除掉，参见图5，但在连杆颈中空结构后的其余部位内需要增加油道的壁厚结构，参见图6，使曲轴油孔机加后能形成完整的油道10。

通过以上优化设计后，曲轴整体重量能减轻10%左右，但曲轴的强度和刚度相对未中空结构只降低了3%左右，且曲轴强度和刚度均满足发动机设计要求。

Claims (6)

1.一种发动机曲轴，曲轴包括前端与后端之间设置的主轴颈、连杆颈和曲柄臂、配重块，在每个连杆颈上均设有中空结构；其特征在于，所述中空结构为类椭圆结构。

2.根据权利要求1所述的发动机曲轴，其特征在于，所述类椭圆结构的中空结构是由四段圆弧组成，一段是以半径为R1、圆心为连杆颈中心的同心圆为主体结构圆弧，在靠近危险截面区域，是以主轴颈为中心、半径为R2的一段圆弧，在R1和R2两段圆弧两边相交部位各有一段R3圆弧。

3.根据权利要求1或2所述的发动机曲轴，其特征在于，所述中空结构贯穿整个连杆颈。

4.根据权利要求3所述的发动机曲轴，其特征在于，在连杆颈中空结构以外的部位内设置油道。

5.一种发动机，其特征在于，其具有权利要求1-4任一项所述的发动机曲轴。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述发动机为三缸发动机。