CN103821818B - 用于90度v6发动机的四平衡重曲轴 - Google Patents

Abstract

一种曲轴，其包括第一、第二、第三和第四主轴颈，其每一个沿曲轴轴线同轴布置。第一、第二、第三、第四、第五和第六曲柄销每一个平行于曲轴轴线，且从曲轴轴线径向地偏移。第一曲柄臂包括第一平衡重，且连接第一主轴颈和第一曲柄销。第三曲柄臂包括第二平衡重，且连接第二主轴颈和第二曲柄销。第七曲柄臂包括第三平衡重，且连接第三主轴颈和第五曲柄销。第九曲柄臂包括第四平衡重，且连接第四主轴颈和第六曲柄销。该第一、第二、第三和第四平衡重是该曲轴仅有的平衡重。

Description

用于90度V6发动机的四平衡重曲轴

技术领域

本发明大体涉及用于内燃发动机的曲轴，且更具体地涉及用于具有六个气缸的90度V型发动机的曲轴。

背景技术

发动机的曲轴将活塞的往复线性运动转化成绕曲轴轴线的旋转运动，以提供用于推进车辆的扭矩，所述车辆诸如但不限于火车、轮船、飞机或汽车。曲轴是发动机的重要部件，且是发动机设计的起始点。曲轴设计影响发动机的总体封装，且由此影响发动机的总质量。因此，将曲轴的尺寸和/或质量最小化降低发动机的尺寸和质量，这对车辆的总体尺寸、质量和燃油经济性有复合的影响。

曲轴包括至少一个曲柄销，其从曲轴轴线偏移，往复运动活塞经由连接杆附连至该曲柄销。通过其间的偏移连接部从活塞施加至曲轴的力在曲轴中产生扭矩，该扭矩将使曲轴绕曲轴轴线旋转。曲轴还包括至少一个主轴颈，其绕曲轴轴线同心地布置。曲轴在主轴颈处固定至发动机缸体。轴承绕主轴颈布置，位于曲轴和发动机缸体之间。曲轴还包括多个平衡重重。示例性地，用于90度V-6发动机的曲轴通常包括六个平衡重。平衡重通常连接至曲柄臂，其将曲柄销中的一个连接至主轴颈。这些平衡重被用于抵消活塞和杆的重量，且必须被在曲轴上定位和取向，以平衡作用在轴上的全部力的总和。

发明内容

提供了一种用于90度V型六缸发动机的曲轴。该曲轴包括在第一主轴颈和第一曲柄销之间延伸的第一曲柄臂。第二悬空臂在第一曲柄销和第二曲柄销之间延伸。第三曲柄臂在第二曲柄销和第二主轴颈之间延伸。第四曲柄臂在第二主轴颈和第三曲柄销之间延伸。第五悬空臂在第三曲柄销和第四曲柄销之间延伸。第六曲柄臂在第四曲柄销和第三主轴颈之间延伸。第七曲柄臂在第三主轴颈和第五曲柄销之间延伸。第八悬空臂在第五曲柄销和第六曲柄销之间延伸。第九曲柄臂在第六曲柄销和第四主轴颈之间延伸。第一主轴颈、第二主轴颈、第三主轴颈和第四主轴颈每一个关于彼此同轴布置，沿曲轴轴线延伸，并且同中心地围绕曲轴轴线布置。第一曲柄销、第二曲柄销、第三曲柄销、第四曲柄销、第五曲柄销和第六曲柄销每一个平行于曲轴轴线布置，且从曲轴轴线横向地偏移。曲轴还包括连接至第一曲柄臂的第一平衡重、连接至第三曲柄臂的第二平衡重、连接至第七曲柄臂的第三平衡重以及连接至第九曲柄臂的第四平衡重。第一平衡重、第二平衡重、第三平衡重和第四平衡重是连接至臂的仅有的平衡重。

因此，曲轴仅包括4个平衡重，而不是在现有技术中使用的标准的六个，由此降低了曲轴的质量和重量。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是显而易见的。

附图说明

图1是曲轴的示意平面图。

图2是示出了多个平衡重中的每一个的角度位置的曲轴的示意端视图。

图3是垂直于曲轴轴线的曲轴的示意横截面视图。

具体实施方式

本领域普通技术人员将认识到诸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语仅用于描述附图，而不代表对由所附的权利要求所限定的本发明的范围的限制。

参见附图，其中相似的附图标记贯穿若干幅附图标示相似的零件，曲轴被以20总体地示出。该曲轴20用于90度(90°)V型六缸发动机。

参见图1，曲轴20包括第一主轴颈22、第二主轴颈24、第三主轴颈26和第四主轴颈28。第一主轴颈22、第二主轴颈24、第三主轴颈26和第四主轴颈28每一个关于彼此同轴地对准，沿曲轴轴线30延伸，并且同心地围绕曲轴轴线30布置。

曲轴20还包括第一曲柄销32、第二曲柄销34、第三曲柄销36、第四曲柄销38、第五曲柄销40以及第六曲柄销42。第一曲柄销32、第二曲柄销34、第三曲柄销36、第四曲柄销38、第五曲柄销40和第六曲柄销42每一个平行于曲轴轴线30布置，且每一个从曲轴轴线30横向地偏移。

第一曲柄臂44在第一主轴颈22和第一曲柄销32之间延伸，且将两者连接。第二悬空臂46在第一曲柄销32和第二曲柄销34之间延伸，且将两者连接。第三曲柄臂48在第二曲柄销34和第二主轴颈24之间延伸，且将两者连接。第四曲柄臂50在第二主轴颈24和第三曲柄销36之间延伸，且将两者连接。第五悬空臂52在第三曲柄销36和第四曲柄销38之间延伸，且将两者连接。第六曲柄臂54在第四曲柄销38和第三主轴颈26之间延伸，且将两者连接。第七曲柄臂56在第三主轴颈26和第五曲柄销40之间延伸，且将两者连接。第八悬空臂58在第五曲柄销40和第六曲柄销42之间延伸，且将两者连接。第九曲柄臂60在第六曲柄销42和第四主轴颈28之间延伸，且将两者连接。如本文所用，术语“曲柄臂”被用于限定将主轴颈连接至曲柄销的臂，且术语“悬空臂”被用于限定连接两个邻近的曲柄销的臂。将理解宽泛的术语“臂（一个或多个）”可在本文中用于描述和包括曲柄臂和悬空臂两者。因此，曲轴20的臂包括第一曲柄臂44、第三曲柄臂48、第四曲柄臂50、第六曲柄臂54、第七曲柄臂56和第九曲柄臂60以及第二悬空臂46、第五悬空臂52以及第八悬空臂58全部。

曲轴20包括四个平衡重。第一平衡重62连接至第一曲柄臂44，第二平衡重64连接至第三曲柄臂48，第三平衡重66连接至第七曲柄臂56，且第四平衡重68连接至第九曲柄臂60。第一平衡重62、第二平衡重64、第三平衡重66和第四平衡重68是连接至臂的仅有的平衡重。如本文所用，术语平衡重包括连接至所述臂之一的径向向外远离曲轴轴线延伸且用于平衡由发动机的活塞和连杆施加至曲轴20的力的任意结构。应该注意，曲轴20的特征在于缺少或不包括连接至第四曲柄臂50或第六曲柄臂54的任意一个或连接至第二悬空臂46、第五悬空臂52或第八悬空臂58的任意一个的一个或多个平衡重。

参见图2，曲轴平面70延伸通过第一曲柄销32的中心轴线和曲轴轴线30。第一平衡重62被取向为使得从第一平衡重62的重心延伸至曲轴轴线30的平面被沿顺时针方向从曲轴平面70旋转第一旋转角度72，该第一旋转角度72在170度至190度的范围中。优选地，第一平衡重62被取向为使得第一旋转角度72大致等于178度。第二平衡重64被取向为使得从第二平衡重64的重心延伸至曲轴轴线30的平面被沿顺时针方向从曲轴平面70旋转第二旋转角度74，该第二旋转角度74在135度至155度范围中。优选地，第二平衡重64被取向为使得第二旋转角度74大致等于145度。第三平衡重66被取向为使得从第三平衡重66的重心延伸至曲轴轴线30的平面被沿顺时针方向从曲轴平面70旋转第三旋转角度76，该第三旋转角度76在5度至25度的范围中。优选地，第三平衡重66被取向为使得第三旋转角度76大致等于15度。第四平衡重68被取向为使得从第四平衡重68的重心延伸至曲轴轴线30的平面被沿顺时针方向从曲轴平面70旋转第四旋转角度78，该第四旋转角度78在310度至330度的范围中。优选地，第四平衡重68被取向为使得第四旋转角度78大致等于320度。

参见图3，第三平衡重66被示出，以显示可变动的尺寸，即，楔形榫头角80和楔形榫头加权半径（WR）82，其是第一平衡重62、第二平衡重64、第三平衡重66以及第四平衡重68都具有的。如本文所用，术语楔形榫头角80被限定为用于添加至曲柄臂（诸如图3中示出的曲柄臂56）（以使得曲柄臂和曲轴以及曲柄系部件的其余部分平衡）的材料的等效饼状部分的角度。实际的几何形状可能不同，这是由于铸造或锻造拔模斜度或其他原因，但楔形榫头角80出于计算的原因简化为等效饼状。第一平衡重62、第三平衡重66和第四平衡重69每一个包括在120度至140度范围内的楔形榫头角80。优选地，第一平衡重62的楔形榫头角80约等于133度，第三平衡重66的楔形榫头角80约等于130度，且第四平衡重68的楔形榫头角80约等于130度。第二平衡重64包括在100度至120度范围内的楔形榫头角80。优选地，第二平衡重64的楔形榫头角80约等于112度。

如本文所用，术语楔形榫头WR82被限定为平衡重（诸如图3中示出的平衡重66）的质量和测得的从曲轴轴线30至平衡重的质心的距离84的乘积。第一平衡重62包括在60千克毫米（KgMm）至80千克毫米的范围内的楔形榫头WR82。优选地，第一平衡重62的楔形榫头WR82约等于74千克毫米。第二平衡重64包括在40千克毫米（KgMm）至60千克毫米范围内的楔形榫头WR82。优选地，第二平衡重64的楔形榫头WR82约等于53千克毫米。第三平衡重66包括在50千克毫米至70千克毫米范围内的楔形榫头WR82。优选地，第三平衡重66的楔形榫头WR82约等于60千克毫米。第四平衡重68包括在50千克毫米至70千克毫米范围内的楔形榫头WR82。优选地，第四平衡重68的楔形榫头WR82约等于60千克毫米。

第一平衡重62包括在1200克至1400克范围内的质量。优选地，第一平衡重62的质量约等于1310克。第二平衡重64包括在750克至950克范围内的质量。优选地，第二平衡重64的质量约等于870克。第三平衡重66包括在950克至1150克范围内的质量。优选地，第三平衡重66的质量约等于1050克。第四平衡重68包括在900克至1100克范围内的质量。优选地，第四平衡重68的质量约等于1000克。

返回参见图1，曲轴20可包括分离距离84。分离距离84沿曲轴轴线30轴向地测得。分离距离84布置在第一曲柄臂44和第一曲柄销32之间，或布置在第六曲柄销42和第九曲柄臂60之间。如图1所示，分离距离84示出在第一曲柄臂44和第一曲柄销32之间。但是，将理解分离距离84可替换地布置在第六曲柄销42和第九曲柄臂60之间。分离距离84可包括沿曲轴轴线30测得的距离，其在2毫米（2mm）至40毫米（40mm）的范围内。优选地，分离距离84大致等于24毫米。

曲轴20还可包括磁阻轮86，即，曲轴20正时轮。磁阻轮如在本领域中所知地操作，以标示曲轴20绕曲轴轴线30的旋转位置。优选地，磁阻轮86布置在第九曲柄臂60和第四主轴颈28之间。磁阻轮86可被挤压或螺栓连接至曲轴20上，如在本领域中所知的。

该详尽的描述和附图或图表仅用于支持和描述本发明，但本发明的范围应仅由权利要求书限定。尽管已经详细描述了用于执行所要求保护的本发明的最佳模式以及其他实施例中的一些，但是仍存在有各种可替换设计和实施例用于实施限定在所附的权利要求中的本发明。

Claims (10)

1.一种用于90度V型六缸发动机的曲轴，所述曲轴包括：

第一曲柄臂，其在第一主轴颈和第一曲柄销之间延伸；

第二悬空臂，其在第一曲柄销和第二曲柄销之间延伸；

第三曲柄臂，其在第二曲柄销和第二主轴颈之间延伸；

第四曲柄臂，其在第二主轴颈和第三曲柄销之间延伸；

第五悬空臂，其在第三曲柄销和第四曲柄销之间延伸；

第六曲柄臂，其在第四曲柄销和第三主轴颈之间延伸；

第七曲柄臂，其在第三主轴颈和第五曲柄销之间延伸；

第八悬空臂，其在第五曲柄销和第六曲柄销之间延伸；

第九曲柄臂，其在第六曲柄销和第四主轴颈之间延伸；

其中第一主轴颈、第二主轴颈、第三主轴颈和第四主轴颈每一个关于彼此同轴，沿曲轴轴线延伸，且围绕曲轴轴线同中心地布置；

其中第一曲柄销、第二曲柄销、第三曲柄销、第四曲柄销、第五曲柄销和第六曲柄销每一个与曲轴轴线平行地布置，且从曲轴轴线横向地偏移；

第一平衡重，连接至第一曲柄臂；

第二平衡重，连接至第三曲柄臂；

第三平衡重，连接至第七曲柄臂；和

第四平衡重，连接至第九曲柄臂；

其特征在于没有连接至第四曲柄臂或第六曲柄臂中的至少一个的平衡重。

2.如权利要求1所述的曲轴，其还包括延伸通过第一曲柄销的中心轴线和曲轴轴线的曲轴平面，且其中：

第一平衡重取向为使得从第一平衡重的重心延伸至曲轴轴线的平面被沿顺时针方向从曲轴平面旋转170度至190度；

第二平衡重取向为使得从第二平衡重的重心延伸至曲轴轴线的平面被沿顺时针方向从曲轴平面旋转135度至155度；

第三平衡重取向为使得从第三平衡重的重心延伸至曲轴轴线的平面被沿顺时针方向从曲轴平面旋转5度至25度；和

第四平衡重取向为使得从第四平衡重的重心延伸至曲轴轴线的平面被沿顺时针方向从曲轴平面旋转310度至330度。

3.如权利要求1所述的曲轴，其中：

第一平衡重包括在1200克至1400克范围内的质量；

第二平衡重包括在750克至950克范围内的质量；

第三平衡重包括在950克至1150克范围内的质量；和

第四平衡重包括在900克至1100克范围内的质量。

4.如权利要求1所述的曲轴，其中：

第一平衡重、第三平衡重和第四平衡重每一个包括在120度至140度范围内的楔形榫头角；和

第二平衡重包括在100度至120度范围内的楔形榫头角。

5.如权利要求1所述的曲轴，其中：

第一平衡重包括在60千克毫米至80千克毫米范围内的楔形榫头加权半径(WR)；

第二平衡重包括在40千克毫米至60千克毫米范围内的楔形榫头加权半径；

第三平衡重包括在50千克毫米至70千克毫米范围内的楔形榫头加权半径；和

第四平衡重包括在50千克毫米至70千克毫米范围内的楔形榫头加权半径。

6.如权利要求1所述的曲轴，还包括沿曲轴轴线轴向地测得、且布置在第一曲柄臂和第一曲柄销之间或布置在第六曲柄销和第九曲柄臂之间的分离距离。

7.如权利要求6所述的曲轴，其中所述分离距离在2毫米至40毫米的范围内。

8.如权利要求1所述的曲轴，其还包括磁阻轮。

9.如权利要求8所述的曲轴，其中所述磁阻轮布置在第九曲柄臂和第四主轴颈之间。

10.如权利要求1所述的曲轴，其中所述第一平衡重、第二平衡重、第三平衡重和第四平衡重是连接至相应曲柄臂的仅有的平衡重。