CN209781440U - 曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种曲轴，其具有同轴且间距设置的至少两个主轴颈，以及相对于主轴颈偏心设置、且分别位于相邻的主轴颈之间的连杆颈，各连杆颈的两端分别经由曲柄臂与相邻的主轴颈连接，于连杆颈内构造有连杆颈减重孔，且因连杆颈减重孔的设置，连杆颈的质心相对于自身形心向设置有主轴颈的一侧偏置。本实用新型所述的曲轴，通过将连杆颈的质心相对于形心偏置，使得曲轴转动过程中，连杆颈作用于主轴的离心力减小，可提高曲轴的疲劳强度，并且，可选用重量相对较轻的平衡块，以使对主轴施加的作用力平衡，从而可减轻曲轴的总重，提高曲轴平衡率，并且能保证发动机的NVH性能。

Description

曲轴

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，特别涉及一种曲轴。

背景技术

曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，其可承接连杆的上下往复运动变成循环旋转运动，是发动机上的一个重要的机件。

目前的曲轴，多采用实心结构，曲轴毛坯的生产大多数是铸造或者锻造而成。铸造的曲轴多选用球墨铸铁为材料，方便铸成较为理想的结构；锻造的曲轴多为锻钢，有较好的机械性能。

无论是铸造还是锻造，实心的曲轴成品重量均较重。由于减重可以降低油耗，因此为了减轻曲轴的重量，常采用降低平衡率的做法，然而该做法对轴瓦压力大，不利于整机、整车油耗的降低，更不利于整机、整车的NVH性能的提升，也有的曲轴为了提升平衡率采取增加曲轴重量的做法。

比如：传统的三缸发动机一般有六个平衡块，为了减重采取了降低平衡率的做法，具体可取消中间的两个小平衡块，这样虽然能降低重量，但是容易造成发动机抖动，严重的甚至有断轴的风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种曲轴，以可减重且不需降低平衡率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种曲轴，具有同轴且间距设置的至少两个主轴颈，以及相对于所述主轴颈偏心设置、且分别位于相邻的所述主轴颈之间的连杆颈，各所述连杆颈的两端分别经由曲柄臂与相邻的所述主轴颈连接，于所述连杆颈内构造有连杆颈减重孔，且因所述连杆颈减重孔的设置，所述连杆颈的质心相对于自身形心向设置有所述主轴颈的一侧偏置。

进一步的，因所述连杆颈减重孔的设置，自所述连杆颈的质心至自身形心的方向与所述主轴颈的旋转方向相反。

进一步的，于所述连杆颈的轴向上，所述连杆颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端。

进一步的，所述连杆颈减重孔包括位于中部的连杆鼓形孔，及与所述连杆鼓形孔的两端分别连接、以构成所述连杆颈减重孔的两端的连杆柱形孔；于所述连杆颈的轴向上，两端的所述连杆柱形孔分别贯穿对应端的所述曲柄臂设置，且所述连杆鼓形孔的轴向长度大于所述连杆颈的轴向长度。

进一步的，所述连杆颈减重孔的轴线平行于所述连杆颈的轴线布置，且所述连杆颈减重孔的轴线相对于所述连杆颈的轴线向远离所述主轴颈的一侧偏置。

进一步的，相对于与所述连杆颈连接的一端，各所述曲柄臂的另一端经由止推盘连接平衡块，且所述止推盘的沿所述主轴颈的轴向的尺寸小于所述曲柄臂及所述平衡块的沿所述主轴颈的轴向的尺寸。

进一步的，于至少其一的所述主轴颈内构造有主轴颈减重孔。

进一步的，于所述主轴颈的轴线方向上，所述主轴颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端。

进一步的，所述主轴颈减重孔包括位于中部的主轴鼓形孔，及与所述主轴鼓形孔的两端分别连接、以构成所述主轴颈减重孔的两端的主轴柱形孔；所述主轴颈减重孔的轴线与所述主轴颈的轴线重合；于所述主轴颈的轴向，两端的所述主轴柱形孔分别贯穿对应端的止推盘设置，且所述主轴鼓形孔的轴向长度小于所述主轴颈的轴向长度。

进一步的，所述连杆颈减重孔的径向尺寸与所述连杆颈的直径的比值大于所述主轴颈减重孔的径向尺寸与所述主轴颈的直径的比值。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型所述的曲轴，通过将连杆颈的质心相对于形心偏置，使得曲轴转动过程中，连杆颈作用于主轴的离心力减小，可提高曲轴的疲劳强度，并且，可选用重量相对较轻的平衡块，以使对主轴施加的作用力平衡，从而可减轻曲轴的总重，提高曲轴平衡率，并且能保证发动机的NVH性能。

(2)自连杆颈的质心至自身形心的方向与主轴颈的旋转方向相反，使得连杆颈的质心偏向旋转过程中的曲柄臂受拉力的一侧，可提高该侧的结构强度，因此可在减重的同时，延长曲轴的使用寿命。

(3)连杆颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端的径向尺寸，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。

(4)连杆颈减重孔包括位于中部的连杆鼓形孔，及与连杆鼓形孔的两端分别连接、以构成连杆颈减重孔的两端的连杆柱形孔；使得连杆鼓形孔直径与连杆颈的直径的比值大于连杆柱形孔与连杆颈的直径的比值，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量；于连杆颈的轴向，连杆鼓形孔的轴向长度大于连杆颈的轴向长度，可增加曲轴韧性，提高曲轴的疲劳强度，且可有效降低曲轴的总重。

(5)连杆颈减重孔的轴线平行于连杆颈的轴线，且连杆颈减重孔的轴线相对于连杆颈的轴线向远离所述主轴颈的一侧偏置，在保证曲轴强度的基础上，具有较好的减重效果。

(6)止推盘的沿主轴颈的轴向的尺寸小于曲柄臂及平衡块的沿主轴颈的轴向的尺寸，能使曲柄臂厚度尽可能减薄，尽可能去除曲柄臂上的不受力的材料，既能保证曲轴的强度，又能较好的减重。

(7)设置主轴颈减重孔可进一步降低曲轴的总重。

(8)沿主轴颈的轴向，主轴颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端的径向尺寸，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。

(9)主轴颈减重孔包括主轴鼓形孔，及与主轴鼓形孔的两端分别连接、以构成主轴颈减重孔的两端的主轴柱形孔，使得主轴鼓形孔的直径与主轴颈的直径的比值大于主轴柱形孔与主轴颈的直径的比值，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量；于主轴颈的轴向，主轴鼓形孔的轴向长度小于主轴颈的轴向长度，可提高曲轴刚度，且可有效减重。

(10)连杆颈减重孔的径向尺寸与连杆颈的直径的比值大于主轴颈减重孔的径向尺寸与主轴颈的直径的比值，具有较好的减重效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的曲轴的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的连杆颈减重孔的结构示意图；

附图标记说明：

1-主轴颈，2-连杆颈，3-曲柄臂，4-平衡块，5-止推盘；

101-第一主轴颈，102-第二主轴颈，103-第三主轴颈，104-第四主轴颈；

201-第一连杆颈，202-第二连杆颈，203-第三连杆颈，204-连杆鼓形孔，205- 连杆柱形孔；

301-第一曲柄臂，302-第二曲柄臂，303-第三曲柄臂，304-第四曲柄臂，305- 第五曲柄臂，306-第六曲柄臂。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种曲轴，其具有同轴且间距设置的至少两个主轴颈，以及相对于主轴颈偏心设置、且分别位于相邻的主轴颈之间的连杆颈，各连杆颈的两端分别经由曲柄臂与相邻的主轴颈连接，于连杆颈内构造有连杆颈减重孔，且因连杆颈减重孔的设置，连杆颈的质心相对于自身形心向设置有主轴颈的一侧偏置。

基于如上的整体结构描述，本实施例的曲轴的一种示例性结构如图1所示，图1所示的为适用于三缸发动机应用的曲轴，其包括同轴且间距设置的四个主轴颈1，为了方便描述，由左至右依次称为第一主轴颈101、第二主轴颈102、第三主轴颈103和第四主轴颈104。

还包括相对于主轴颈1偏心设置的三个连杆颈，每相邻的两个主轴颈1之间设置有一个连杆颈，为了方便描述，由左至右依次成为第一连杆颈201、第二连杆颈202和第三连杆颈203，第一连杆颈201、第二连杆颈202和第三连杆颈203三者不共线，且均相对于主轴颈1偏心设置。具体来讲，第一连杆颈201 连接于第一主轴颈101和第二主轴颈102之间，第二连杆颈202连接于第二主轴颈102和第三主轴颈103之间，第三连杆颈203连接于第三主轴颈103和第四主轴颈104之间。

更具体地，各连杆颈2的两端分别经由曲柄臂3与相邻的主轴颈1连接，曲柄臂3包括由左至右依次布置的第一曲柄臂301、第二曲柄臂302、第三曲柄臂303、第四曲柄臂304、第五曲柄臂305和第六曲柄臂306，具体到本实施例中，第一连杆颈201的左端经由第一曲柄臂301和第一主轴颈101连接，第一连杆颈201的右端经由第二曲柄臂302和第二主轴颈102连接，第二连杆颈202 的左端经由第三曲柄臂303和第二主轴颈102连接，第二连杆颈202的右端经由第四曲柄臂304和第三主轴颈103连接，第三连杆颈203的左端经由第五曲柄臂305和第三主轴颈103连接，第三连杆颈203的右端经由第六曲柄臂306 和第四主轴颈104连接。

如图2所示，本实施例的主要改进点在于，于各连杆颈2内构造有连杆颈减重孔，且因连杆颈减重孔的设置，连杆颈2的质心相对于自身形心向设置有主轴颈1的一侧偏置。该结构使得曲轴转动过程中，连杆颈2作用于主轴的离心力减小，可提高曲轴的疲劳强度，并且，可选用重量相对较轻的平衡块4，以使对主轴施加的作用力平衡，从而可减轻曲轴的总重，提高曲轴的平衡率，并且能保证发动机的NVH性能。

此外，因连杆颈减重孔的设置，自连杆颈2的质心至自身形心的方向与主轴颈1的旋转方向相反。以上结构使得连杆颈2的质心偏向旋转过程中的曲柄臂3受拉力的一侧，可提高该侧的结构强度，因此可在减重的同时，延长曲轴的使用寿命。

为了得到较好的减重效果，于连杆颈2的轴向，连杆颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端的径向尺寸，如此既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。

具体结构上，连杆颈减重孔包括位于中部的连杆鼓形孔204，及与连杆鼓形孔204的两端分别连接、以构成连杆颈减重孔的两端的连杆柱形孔205；使得连杆鼓形孔204直径与连杆颈2的直径的比值大于连杆柱形孔205与连杆颈 2的直径的比值，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。

为了得到较好的减重效果，连杆颈减重孔的直径与连杆颈2的直径的比值优选为0.35-0.5，具体地，连杆颈鼓形孔204的最大直径与连杆颈2的直径的比值优选为0.5，连杆颈柱形孔205的直径与连杆颈2直径的比值优选为0.3。

此外，于连杆颈2的轴向，两端的连杆柱形孔205分别贯穿对应端的曲柄臂3设置，且连杆鼓形孔204的轴向长度大于连杆颈2的轴向长度，如此可增加曲轴韧性，提高曲轴的疲劳强度，且可有效降低曲轴的总重。

以上结构中，连杆颈减重孔的轴线平行于连杆颈2的轴线，且连杆颈减重孔的轴线相对于连杆颈2的轴线向远离主轴颈1的一侧偏置。为了得到较好的减重效果，连杆颈减重孔的轴线相对于连杆颈2的轴线偏置的尺寸与连杆颈2 的直径的比值优选为0.04-0.08。

连杆颈减重孔的轴线平行于连杆颈2的轴线布置，且连杆颈减重孔的轴线相对于连杆颈2的轴线向远离所述主轴颈1的一侧偏置，如此可在保证曲轴强度的基础上，具有较好的减重效果。

相对于与连杆颈2连接的一端，各曲柄臂3的另一端经由止推盘5连接平衡块4，也即每个曲柄臂3均经由止推盘5与对应的平衡块4连接，对应于每一个连杆颈2，平衡块4可为与两个止推盘5分别连接的两个，也可为与两个止推盘5连接的一个。此外，平衡块4的形状不仅仅局限于图所示的扇形形状，也可以为方形或其他形状。

具体结构上，同一组的止推盘5、曲柄臂3和平衡块4三者组合为缩腰结构，也即止推盘5的沿主轴颈1的轴向的尺寸小于曲柄臂3及平衡块4的沿主轴颈1的轴向的尺寸。该结构的设置，能使曲柄臂3厚度尽可能减薄，尽可能去除曲柄臂3上的不受力的材料，既能保证曲轴的强度，又能较好的减重。本实施例中，止推盘5的厚度优选为7-12mm。

于至少其一的主轴颈1内构造有图中未示出的主轴颈减重孔，以可进一步降低曲轴的总重，主轴颈减重孔的结构与连杆颈减重孔的结构类似，因此并未给出示意图。具体到本实施例中，第一主轴颈101内的主轴颈减重孔为加工盲孔，左侧开口与转轴连接，第四主轴颈104内的主轴颈减重孔为封闭式的，左侧铸造而成，右侧加工而成，以嵌装轴承。此外，第四主轴颈104的右端通过法兰与图中未示出的飞轮连接。第二主轴颈102和第三主轴颈103上均构造有主轴颈减重孔，该主轴颈减重孔铸造而成，并且分别贯穿两侧的止推盘5，以使主轴颈减重孔两端均敞口设置。

本实施例中，沿主轴颈1的轴向，主轴颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端的径向尺寸，如此既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。为了得到较好的减重效果，主轴颈减重孔的直径与主轴颈1的直径的比值优选为0.35-0.48，具体地，主轴颈1鼓形孔的最大直径与主轴颈1的直径的比值优选为0.48，主轴颈1柱形孔的直径与主轴颈1直径的比值优选为0.3。

在此还需说明的是，连杆颈减重孔的径向尺寸与连杆颈2的直径的比值大于主轴颈减重孔的径向尺寸与主轴颈1的直径的比值。连杆颈减重孔的径向尺寸与连杆颈2的直径的比值大于主轴颈减重孔的径向尺寸与主轴颈1的直径的比值，具有较好的减重效果。

本实施例中，主轴颈减重孔包括主轴鼓形孔，及分别连接于主轴鼓形孔的两端、以构成主轴颈减重孔的两端的主轴柱形孔，使得主轴鼓形孔直径与主轴颈1的直径的比值大于主轴柱形孔与主轴颈1的直径的比值，既能提高曲轴强度，又能降低曲轴重量。并且，于主轴颈1的轴向，主轴鼓形孔的轴向长度小于主轴颈1的轴向长度；且主轴颈减重孔的轴线与主轴颈1的轴线重合，可提高曲轴刚度，且可有效减重。

本实施例的曲轴，在发动机正常运行工况下，可减少曲轴旋转的摩擦损失，有效降低摩擦功，从而实现发动更好的燃油经济性能及排放性能，还可减少发动机的振动，从而提升整机和整车的NVH性能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲轴，具有同轴且间距设置的至少两个主轴颈(1)，以及相对于所述主轴颈(1)偏心设置、且分别位于相邻的所述主轴颈(1)之间的连杆颈(2)，各所述连杆颈(2)的两端分别经由曲柄臂(3)与相邻的所述主轴颈(1)连接，其特征在于：于所述连杆颈(2)内构造有连杆颈减重孔，且因所述连杆颈减重孔的设置，所述连杆颈(2)的质心相对于自身形心向设置有所述主轴颈(1)的一侧偏置。

2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：因所述连杆颈减重孔的设置，自所述连杆颈(2)的质心至自身形心的方向与所述主轴颈(1)的旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于：于所述连杆颈(2)的轴向上，所述连杆颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端。

4.根据权利要求3所述的曲轴，其特征在于：所述连杆颈减重孔包括位于中部的连杆鼓形孔(204)，及与所述连杆鼓形孔(204)的两端分别连接、以构成所述连杆颈减重孔的两端的连杆柱形孔(205)；于所述连杆颈(2)的轴向上，两端的所述连杆柱形孔(205)分别贯穿对应端的所述曲柄臂(3)设置，且所述连杆鼓形孔(204)的轴向长度大于所述连杆颈(2)的轴向长度。

5.根据权利要求4所述的曲轴，其特征在于：所述连杆颈减重孔的轴线平行于所述连杆颈(2)的轴线布置，且所述连杆颈减重孔的轴线相对于所述连杆颈(2)的轴线向远离所述主轴颈(1)的一侧偏置。

6.根据权利要求4所述的曲轴，其特征在于：相对于与所述连杆颈(2)连接的一端，各所述曲柄臂(3)的另一端经由止推盘(5)连接平衡块(4)，且所述止推盘(5)的沿所述主轴颈(1)的轴向的尺寸小于所述曲柄臂(3)及所述平衡块(4)的沿所述主轴颈(1)的轴向的尺寸。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的曲轴，其特征在于：于至少其一的所述主轴颈(1)内构造有主轴颈减重孔。

8.根据权利要求7所述的曲轴，其特征在于：于所述主轴颈(1)的轴线方向上，所述主轴颈减重孔的中部的径向尺寸大于两端。

9.根据权利要求8所述的曲轴，其特征在于：所述主轴颈减重孔包括位于中部的主轴鼓形孔，及与所述主轴鼓形孔的两端分别连接、以构成所述主轴颈减重孔的两端的主轴柱形孔；所述主轴颈减重孔的轴线与所述主轴颈(1)的轴线重合；于所述主轴颈(1)的轴向，两端的所述主轴柱形孔分别贯穿对应端的止推盘(5)设置，且所述主轴鼓形孔的轴向长度小于所述主轴颈(1)的轴向长度。

10.根据权利要求7所述的曲轴，其特征在于：所述连杆颈减重孔的径向尺寸与所述连杆颈(2)的直径的比值大于所述主轴颈减重孔的径向尺寸与所述主轴颈(1)的直径的比值。