[发明专利]生产可行的摆式曲轴

说明书

本发明涉及生产可行的摆式曲轴，其中具体地涉及一种固定至发动机曲轴的摆减振器，该减振器包含摆以及连接至曲轴的摆支架连接凸台的摆支架。每个摆支架具有从其延伸的一对平行的凸耳。支架紧密地连接至连接凸台使得连接凸台被限定在支架的凸耳之间。将摆支架连接至连接凸台的侧面允许生产上可行，而不像需要将摆支架连接至曲柄臂的顶部的已知设置。紧固件可以是一对压入销、单个收缩配合销、肩部螺栓、Z‑Form^TM紧固组件或铆钉。不管使用的紧固件的类型，本发明的侧面连接设置足以承受偏向负荷并且防止摆组件相对于曲轴移动。

【技术领域】

本发明整体上涉及减小内燃发动机中扭转振动的减振器。更特别地，本发明涉及通过紧固件安装的摆减振器，该紧固件包括连接至曲轴侧面以便于生产装配的一个或多个压入销、螺栓或铆钉。

【背景技术】

具有相对较少数量汽缸的内燃发动机向汽车制造商提供了改善燃料经济性需要的诱人解决方案。为了补偿容积减少，车辆制造商开发了改善发动机动力的技术，比如燃料直接喷射、涡轮增压以及用于进气和排气凸轮轴的可变正时。这样，六缸和八缸发动机可以成比例缩小并且不损失可用马力。

具有较少数量汽缸的发动机的不希望的结果是没有消除的力(比如一阶和二阶力)导致较高的曲轴扭转振动和较高的发动机缸体振动。这些振动最终通过发动机支架和传动系传输至车辆结构。

工程师通过多种方法争取使这些振动达到一定程度，这其中的很多方法增加构建的成本并且降低燃料经济性。一种克服过度振动的可接受解决方案是在曲轴上提供一个或多个摆(pendulum)以降低曲轴的扭转振动以及由此造成的传动系振动。这种安装在曲轴上的摆的用作为减振器，因为将它们调整为处理并从而消除曲轴旋转产生的振动，从而平顺曲轴的扭矩输出。该方法也被一些飞机活塞发动机的设计师采用，其中摆平顺了输出扭矩并减少了刚体运动。

美国专利4,739,679说明了与发动机曲轴关联的摆式减振器的示例。根据该发明中说明的设置，摆通过螺栓连接至曲轴使得肩部螺栓(shoulder bolt)承受沿肩部的偏向负荷(load in sheer)。然而，该设置中的摆计划用于不需要平衡重平衡到如此程度的I4发动机，因为I4在一阶上是平衡的。因此，只要摆是对称的I4就会被平衡。

对于I3发动机来说并不是这种情况。在I3发动机中，由于I3发动机具有一阶俯仰力矩(pitching moment)，摆必须作为用于平衡的平衡重。为了得到必须的平衡且不增加较大的惯性，在美国专利4,739,679中，摆必须以类似形状设计成传统的平衡重。

然而，已经计算过至曲轴的连接在较高转速时由于偏向(sheer)会产生螺栓失效。连接摆式曲轴的雏形方法在生产上是不可行的。设想的一种方法是在摆上沿侧面通过螺栓连接。这种方法是不可行的，因为夹具负荷(clamp load)不足以防止摆径向移动。夹具负荷界面会滑动并且螺栓将会偏向失效(fail in sheer)。

从而，在较小发动机中需要一种将摆连接至曲轴的新方法以解决与现有设置相关联的问题并且减少内燃发动机产生的扭转振动量。

【发明内容】

本发明克服了已有方法相关的问题以减少具有较小排量的内燃发动机(比如三缸发动机)运转产生的扭转振动。本发明通过提供在摆支架的两侧同轴设置的用于曲轴的摆支架连接凸台(boss)的连接的一对相对的紧固件而实现该步骤。

特别地，本发明减振组件包括通常形式为曲轴的旋转元件以及连接至曲轴的摆组件。每个摆组件包括摆以及连接摆的摆支架。曲轴具有连接摆支架的摆支架连接凸台。

每个摆支架具有一对从其延伸的平行的凸耳。支架紧密连接至曲轴摆支架连接凸台使得摆支架连接凸台被限定在支架的凸耳之间。紧固件通过孔形成在凸耳中而紧固件容纳孔形成在摆支架连接凸台中。所有这些孔是同轴的。