CN106763124A - 三缸发动机曲轴、三缸发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三缸发动机曲轴、三缸发动机及车辆，涉及车辆领域。曲轴按动力输送方向具有头端和尾端，包括：三个曲拐，为沿头端至尾端依次连接的第一至第三曲拐，每一曲拐包括曲柄销，曲柄销两侧的两个曲柄臂，及两个曲柄臂外侧的两个主轴颈，相邻曲柄销之间的夹角均为120°，每一曲拐的曲柄销与主轴颈具有倾斜地贯穿彼此的斜油孔，每一曲柄销中沿曲轴长度方向设置去重孔且与斜油孔互不贯通；平衡块，对称安装在第一曲拐的至少一个曲柄臂处以及第三曲拐的至少一个曲柄臂处。三缸发动机包括曲轴。车辆具有三缸发动机。本发明通过在曲柄销上轴向钻孔，最大限度减轻曲轴旋转质量，从而减小平衡块的半径，减轻曲轴的质量，并提升曲轴的扭振可靠性。

Description

三缸发动机曲轴、三缸发动机及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种三缸发动机曲轴、三缸发动机及车辆。

背景技术

曲轴是发动机必不可少的部件，是将发动机的气缸内活塞的往复直线运动转换成循环旋转运动进而输出动力的部件，而曲轴本身的动力输出属于偏心输出，因此，发动机功率的增加便要求曲轴具有更高的强度，同时也要求曲柄连杆机构具有更高的平衡性。

现有的发动机曲轴设计中，为了保证曲轴的强度便将曲轴的轴颈宽度和轴颈直径都设计得比较宽，却导致曲轴整体质量较为笨重，而在设计曲轴平衡块的形状时按照传统的思路去设置能够使曲轴达到平衡的平衡块，却忽略了为保证曲轴强度而增加的曲轴自重，从而导致曲轴平衡率较低。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种能够有效降低曲轴质量的三缸发动机曲轴。

本发明一个进一步的目的是要提供一种能够紧凑布置的三缸发动机。

本发明另一个进一步的目的是要提供一种具有所述三缸发动机的车辆。

特别地，本发明提供了一种三缸发动机曲轴，所述曲轴按照动力输送方向具有头端和尾端，包括：

三个曲拐，为沿所述头端至所述尾端的方向依次连接的第一曲拐、第二曲拐和第三曲拐，每一曲拐包括曲柄销，位于所述曲柄销两侧并与其连接的两个曲柄臂，以及位于两个所述曲柄臂外侧并与其连接的两个主轴颈，其中，三个所述曲柄销中两两相邻的曲柄销之间的夹角均为120°，每一曲拐的曲柄销与主轴颈具有倾斜地贯穿彼此的斜油孔，每一曲拐的曲柄销中沿所述曲轴的长度方向设置去重孔，且每一曲拐中的去重孔与斜油孔互不贯通；和

平衡块，成对设置且对称的安装在所述第一曲拐的至少一个曲柄臂处以及所述第三曲拐的至少一个曲柄臂处。

进一步地，每一曲拐中的去重孔与斜油孔的中心不重合。

进一步地，每一曲拐中的去重孔的直径为10-30mm。

进一步地，所述平衡块的数量为两个，且分别安装在所述第一曲拐的靠近所述头端的曲柄臂处以及所述第三曲拐的靠近所述尾端的曲柄臂处。

进一步地，两个所述平衡块相对于所述曲轴的中心轴线对称。

进一步地，所述平衡块的数量为四个，且分别对应安装在所述第一曲拐的两个曲柄臂处以及所述第三曲拐的两个曲柄臂处。

进一步地，每一曲拐处的两个平衡块呈平行叠加布置。

进一步地，每一平衡块的重心位置与邻近该平衡块的曲柄销的中心轴线之间的夹角角度为30°。

本发明还提供了一种三缸发动机，包括所述的三缸发动机曲轴。

本发明还提供了一种车辆，具有所述的三缸发动机。

本发明的三缸发动机曲轴，通过在曲柄销上轴向钻孔，可以最大限度的减轻曲轴的旋转质量，从而减小平衡块的半径，这样可以进一步减轻曲轴的质量，并且可以提升曲轴的扭振可靠性。

进一步地，本发明由于平衡块的半径减小，从而可以使发动机布置更紧凑。

更进一步地，本发明的车辆由于具有前述的三缸发动机，可以使得车辆整体的性能提升。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的三缸发动机曲轴的结构示意图；

图2是图1所示三缸发动机曲轴的平衡块处的示意性剖视图；

图3是图1所示三缸发动机曲轴的主视图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的三缸发动机曲轴的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供了一种三缸发动机曲轴，所述曲轴按照动力输送方向具有头端10和尾端20，包括：

三个曲拐30，为沿所述头端10至所述尾端20的方向依次连接的第一曲拐、第二曲拐和第三曲拐，每一曲拐30包括曲柄销40，位于所述曲柄销40两侧并与其连接的两个曲柄臂50，以及位于两个所述曲柄臂50外侧并与其连接的两个主轴颈60，其中，三个所述曲柄销40中两两相邻的曲柄销40之间的夹角均为120°，每一曲拐30的曲柄销40与主轴颈60具有倾斜地贯穿彼此的斜油孔80，每一曲拐30的曲柄销40中沿所述曲轴的长度方向设置去重孔90，且每一曲拐30中的去重孔90与斜油孔80互不贯通；和

平衡块70，成对设置且对称的安装在所述第一曲拐的至少一个曲柄臂50处以及所述第三曲拐的至少一个曲柄臂50处。

本发明的三缸发动机曲轴，不仅通过轴颈强化的方式，减小曲柄销40的直径，而且通过在曲柄销40上轴向钻孔，可以最大限度的减轻曲轴的旋转质量，从而减小平衡块70的半径，这样可以进一步减轻曲轴的质量，并且可以提升曲轴的扭振可靠性。

曲轴的头端10和曲轴的尾端20分别与第一曲拐和第三曲拐连接。更确切地说，曲轴的头端10与第一曲拐的其中一个主轴颈60固定连接，曲轴的尾端20与第三曲拐的其中一个主轴颈60固定连接。

严格地说，图1中主轴颈60的数量并不足以使得每个曲拐30都具有两个主轴颈60，但是，为了叙述方便，对第一曲拐、第二曲拐和第三曲拐采用上述方式描述。因此，从图1中可以看出，相邻的两个曲拐30共用一个主轴颈60，或者说，相邻的曲拐30通过公共的主轴颈60固定连接，作为连接部分的主轴颈60既可以作为一个曲拐30的主轴颈60，也可以作为另一个相邻曲拐30的主轴颈60。

图2是图1所示三缸发动机曲轴的平衡块处的示意性剖视图。参见图2，每一曲拐30中的去重孔90与所述曲柄销40的中心不重合。为了保证斜油孔80供油的可靠性，去重孔90与斜油孔80之间互不贯通，去重孔90周边可以保证一定的壁厚，以满足曲轴的强度要求。也就是说，去重孔90与斜油孔80之间的最小间隙t应当确保去重孔90与斜油孔80之间互不贯通。

本发明考虑到在加工过程中需要避让刀具，确保最小安全壁厚以及保证斜油孔80不被贯通，尽可能的使得去重孔90的直径足够大，以达到去重效果，每一曲拐30中的去重孔90的直径设为10-30mm。

图3是图1所示三缸发动机曲轴的主视图。参见图3，三个所述曲柄销40中两两相邻的曲柄销40之间的夹角均呈120°布置，加工工艺也很容易实现。

从曲轴的头端10至尾端20，六个曲柄臂50分别为第一曲柄臂、第二曲柄臂、第三曲柄臂、第四曲柄臂、第五曲柄臂和第六曲柄臂。

在本发明的其中一个实施例中，所述平衡块70的数量可以为两个，且分别安装在所述第一曲拐的靠近所述头端10的曲柄臂50处以及所述第三曲拐的靠近所述尾端20的曲柄臂50处。即两个平衡块70分别安装在第一曲柄臂及第六曲柄臂处。两个所述平衡块70相对于所述曲轴的中心轴线对称。

当曲轴具有两个平衡块70时，需要适当增大平衡块70的半径和厚度，这样，在平衡块70材料相同的情况下，可以使得平衡块70的重量增大，同时，平衡块70半径的增大，能够改变平衡块70质心相对于曲轴中心线的距离，这也有利于提高曲轴的平衡率。

在本发明的另一个实施例中，所述平衡块70的数量为四个，且分别对应安装在所述第一曲拐的两个曲柄臂50处以及所述第三曲拐的两个曲柄臂50处。即四个平衡块70分别安装在第一曲柄臂、第二曲柄臂、第五曲柄臂和第六曲柄臂处。其中，每一所述曲柄销40上的两个所述平衡块70呈平行叠加布置，且所述第一曲柄销41上的两个所述平衡块70与所述第三曲柄销43上的两个平衡块70相对于所述曲轴的中心轴线对称。即第一曲柄臂和第二曲柄臂处的两个平衡块70呈平行叠加布置，并称之为第一组平衡块，第五曲柄臂和第六曲柄臂处的两个平衡块70呈平行叠加布置，并称之为第三组平衡块，且第一组平衡块合第三组平衡块相对于所述曲轴的中心轴线对称。

当曲轴具有四个平衡块70时，足以通过该四个平衡块70克服曲轴旋转中产生的离心力，减轻主轴颈60的负荷。

参见图3，所述平衡块70的重心位置71与邻近该平衡块70的曲柄销40的中心轴线之间的夹角角度为30°。

三缸发动机的点火顺序有两钟，分别为1-3-2点火顺序和1-2-3点火顺序。现以点火顺序为1-3-2的三缸发动机曲轴为例。

三缸发动机的一阶旋转惯性力是平衡的，而一阶旋转惯性力矩是不平衡的，不平衡一阶旋转惯性力矩在一缸上止点后30°，因此需加与曲柄销40方向偏30°的平衡块70。

三缸发动机的一阶往复惯性力是平衡的，而一阶往复惯性力矩是不平衡的，这是三缸发动机振动大的主要根源。一阶往复惯性力矩合力矩为

由上述公式可知，最大不平衡一阶往复惯性力矩也在一缸上止点后30°。因此，要平衡一阶往复惯性力矩同样需加与曲柄销40方向偏30°的平衡块70。

综上所述，理想的曲轴应该是：旋转质量轻，这样平衡块70半径小，曲轴质量轻，发动机可以布置得更紧凑；平衡块70的重心位置71与曲柄销40方向偏30°，这样有利于动平衡的调整，提高成品质量，同样也可以减小平衡块70的半径。

然而，平衡块70是对称布置的，如果为了使曲轴能达到其自身的动平衡，现有技术中通过在平衡块70上大量钻孔来调整平衡块70的重心位置71，以达到旋转惯性力矩的平衡。但是，这样需要比较大的加工余量，因此平衡块70半径也要大，这与理想曲轴的要求相悖。

因此，本发明放弃了在平衡块70上钻孔来达到动平衡的方式，而是采取使平衡块70的重心位置71与曲柄销40偏30°布置的方式，这样更有利于实现曲轴动平衡的目标，同时也能减小曲轴平衡块70的半径。

参见图1，平衡块70的形状为扇形。在平衡块70材料相同的情况下，平衡块70的重心位置71应当在其中心线上，并且与分模面重合。

平衡块70的重心位置71与曲柄销40偏30°布置，在点火顺序为1-3-2的情况下，从曲轴的头端10向尾端20看，所述平衡块70的重心位置71位于所述曲柄销40的中心轴线的逆时针30°处。

而在点火顺序为1-2-3的情况下，不平衡一阶旋转惯性力矩和不平衡一阶往复惯性力矩均在一缸上止点前30°，因此，平衡块70的重心位置71应该在一缸上止点前30°。从曲轴的头端10向尾端20看，所述平衡块70的重心位置71位于所述曲柄销40的中心轴线的顺时针30°处。

本发明实施例还提供了一种三缸发动机，包括所述的三缸发动机曲轴(参见图1)。

本发明提供的三缸发动机，由于平衡块70的半径减小，从而可以使发动机布置更紧凑。

本发明实施例还提供了一种车辆，具有所述的三缸发动机(参见图1)。

本发明提供的车辆由于具有前述的三缸发动机，可以使得车辆整体的性能提升。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种三缸发动机曲轴，其特征在于，所述曲轴按照动力输送方向具有头端和尾端，包括：

三个曲拐，为沿所述头端至所述尾端的方向依次连接的第一曲拐、第二曲拐和第三曲拐，每一曲拐包括曲柄销，位于所述曲柄销两侧并与其连接的两个曲柄臂，以及位于两个所述曲柄臂外侧并与其连接的两个主轴颈，其中，三个所述曲柄销中两两相邻的曲柄销之间的夹角均为120°，每一曲拐的曲柄销与主轴颈具有倾斜地贯穿彼此的斜油孔，每一曲拐的曲柄销中沿所述曲轴的长度方向设置去重孔，且每一曲拐中的去重孔与斜油孔互不贯通；和

平衡块，成对设置且对称的安装在所述第一曲拐的至少一个曲柄臂处以及所述第三曲拐的至少一个曲柄臂处。

2.根据权利要求1所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，每一曲拐中的去重孔与斜油孔的中心不重合。

3.根据权利要求1所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，每一曲拐中的去重孔的直径为10-30mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，所述平衡块的数量为两个，且分别安装在所述第一曲拐的靠近所述头端的曲柄臂处以及所述第三曲拐的靠近所述尾端的曲柄臂处。

5.根据权利要求4所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，两个所述平衡块相对于所述曲轴的中心轴线对称。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，所述平衡块的数量为四个，且分别对应安装在所述第一曲拐的两个曲柄臂处以及所述第三曲拐的两个曲柄臂处。

7.根据权利要求6所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，每一曲拐处的两个平衡块呈平行叠加布置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的三缸发动机曲轴，其特征在于，每一平衡块的重心位置与邻近该平衡块的曲柄销的中心轴线之间的夹角角度为30°。

9.一种三缸发动机，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的三缸发动机曲轴。

10.一种车辆，其特征在于，具有权利要求9所述的三缸发动机。