[发明专利]发动机曲轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机曲轴。

背景技术

需要减少车辆中的曲轴的质量和转动惯量以增加车辆的效率。此外，当曲轴的转动惯量减小时发动机能够在高发动机转速下旋转。然而，当曲轴的质量和转动惯量减小时，关键设计特性(例如曲轴平衡和负荷能力)会受到影响。此外，当曲轴的质量减小时，曲轴将活塞和连杆的往复力转换为转动力的能力会减弱。因此，当曲轴质量减小时曲轴的运转寿命周期会减少。此外，当曲轴质量减小时发动机噪声、震动和粗糙性(NVH)也会劣化。

在美国专利US 4,730,512中公开了用于V6发动机的曲轴。具体地，描述了平衡重数较少的曲轴。其声明通过调节剩余平衡重的位置维持曲轴平衡。本发明人已经认识到前述曲轴的多种缺点。例如，美国专利US4,730,512中公开的平衡重的排列和分配不能够应用至其它发动机配置，例如直列或水平汽缸配置。

发明内容

因此，本发明描述了多种示例系统和方法。根据本发明一方面，提供一种发动机曲轴。曲轴包括连接第一和第二平衡重的中间销，每个平衡重关于与所述中间销的中轴线和所述曲轴的旋转轴线径向对齐的平面不对称。中间销位于第一组外部销之间，第一组外部销中的第一外部销连接第一对曲柄臂(cheek)，并且第一组外部销中的第二外部销连接第二对曲柄臂。

这样，相对于具有相应于每个发动机汽缸的一个或多个平衡重的曲轴，可减小曲轴的质量。本发明的曲轴特别适用于直列发动机，因为可维持关键设计特性。例如，因为曲轴被很好地平衡，发动机能够在较高转速下运转。此外，因为不需要减少曲轴的负荷承载部的质量而实现曲轴平衡，曲轴能够处理类似于较高质量的曲轴处理的负荷。因此，本发明提供了一种带有低旋转惯量的曲轴以增加发动机和车辆效率。另外，能够减少曲轴制造成本，因为用较少材料制造曲轴。此外，在曲轴制造期间需要较少的机加工。

根据本发明另一方面，一种包括奇数汽缸的直列配置的发动机的曲轴，包括：包括连接第一对曲柄臂的第一外部销和连接第二对曲柄臂的第二外部销的第一组外部销；及连接第一平衡重和第二平衡重的中间销，第一和第二平衡重中每一个相对于与中间销的中轴线和曲轴的旋转轴线径向对齐的平面不对称，第一和第二平衡重位置以及重量设置以至少部分抵消由第一组外部销和第一对曲柄臂的旋转产生的力，第一平衡重的质心的径向位置不等于第二平衡重的质心的径向位置，第一平衡重的质心的径向位置和第二平衡重的质心的径向位置相对于曲轴的旋转轴线测量。

根据本发明又一方面，提供一种包括五汽缸的直列配置的发动机的曲轴，包含：包括连接第一对曲柄臂的第一外部销和连接第二对曲柄臂的第二外部销的第一组外部销，第一对曲柄臂和第二对曲柄臂不提供平衡；及连接第一平衡重和第二平衡重的中间销，第一和第二平衡重中每一个相对于与中间销的中轴线和曲轴的旋转轴线径向对齐的平面不对称，第一和第二平衡重内置于第一组外部销之间，第一和第二平衡重的位置和重量设置以至少部分抵消由第一组外部销和第一对曲柄臂的旋转产生的力，第一平衡重的质心的径向位置不等于第二平衡重的质心的径向位置，第一平衡重的质心的径向位置和第二平衡重的质心的径向位置相对于曲轴的旋转轴线测量；第一组轴颈沿曲轴的长度设置，中间销位于第一组轴颈之间；及沿曲轴的长度设置的第二组轴颈，中间销和第一组轴颈位于第二组轴颈之间。

上面的概述提供用于以简化的形式引入将在详细描述中进一步描述的选择的概念。概述不意味着确认所保护的主题的关键的或实质的特征，也不意味着用于限制所保护的主题的范围。此外，所保护的主题不限于解决本公开的任何或所有部分中所述的任何缺点的实施方式。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1和2显示了内燃发动机的示意性图。

图3显示了大约按比例绘制的图1和2中所示的发动机的曲轴的说明。

图4显示了大约按比例绘制的图3中所示的曲轴的立体图。

图5-12显示了大约按比例绘制的包括在图3中所示的曲轴内的销、曲柄臂和平衡重的多个截面侧视图。

图13说明了在描绘图3中所示的曲轴内部的平衡的图示。

具体实施方式