CN107152453B - 具有平衡配重的曲轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有平衡配重的曲轴，所述曲轴包括：曲柄销，其与曲轴的旋转轴线偏心；连杆，其连接曲柄销和活塞；以及平衡配重，其被设置成与曲轴中的曲柄销相反，其中平衡配重的半径是曲轴的旋转轴线和平衡配重的外周表面之间的距离，并且其中平衡配重的半径根据平衡配重的旋转方向而不同。

Description

具有平衡配重的曲轴

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月2日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请10-2016-0025315的优先权权益，并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本发明涉及具有平衡配重的曲轴，所述平衡配重设置在内燃机的进行往复移动的曲轴上从而抵消相对于内燃机的爆炸力的力矩。

背景技术

通常，曲轴被安装在发动机的曲轴箱中的主轴承可旋转地支撑，并且曲轴是在每个汽缸的动力冲程中通过连杆将活塞的直线运动转变成旋转运动的设备。

曲轴由整体形成的曲柄销、曲柄臂、曲轴颈等组成，并且平衡配重附接至曲柄臂从而维持旋转平衡。

由于曲轴颈的中心与曲柄销的中心偏心，因此曲轴在旋转时不能维持平衡，并且产生旋转质量力矩和往复质量力矩。

然而，由于产生的力矩伴随着复杂的振动，因此应用平衡配重使发动机平稳运行并且维持平衡轴的平衡。

近来，由于活塞和曲轴之间的距离已经缩短并且需要维持活塞和平衡配重之间的间隙，平衡配重的外径已经减小，因此整体旋转平衡可能劣化。

因此，为了稳定维持活塞和平衡配重之间的间隙并且正常维持平衡配重的功能，对平衡配重的形状进行了研究。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于提供具有平衡配重的曲轴，所述曲轴可以根据平衡配重的旋转位置通过维持与活塞的间隙从而避免平衡配重和活塞之间的干扰，并且有效改进平衡配重的平衡维持性能。

亦即，本发明致力于提供具有平衡配重的曲轴，所述曲轴通过在对应于下死点(BDC)的部分处减小平衡配重的外径并且在其它部分处逐渐增加平衡配重的外径使得平衡配重的质心可以移动至外侧，从而可以稳定维持旋转平衡。

本发明的示例性实施方案提供具有平衡配重的曲轴，所述曲轴包括：曲柄销，其与曲轴的旋转轴线偏心；连杆，其连接曲柄销和活塞；和平衡配重，其被设置成与曲轴中的曲柄销相反，其中可以形成穿过曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线的BDC线，在平衡配重的外周表面中，可以形成第一范围使其具有自旋转轴线的第一半径，所述第一范围基于BDC线分别设置在平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，可以形成第二范围使其具有自旋转轴线的第二半径，所述第二范围分别设置在第一范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，并且第一半径可以小于第二半径。

可以形成第三范围使其具有自旋转轴线的第三半径，所述第三范围分别设置在第二范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，并且第二半径小于第三半径。

第一范围、第二范围和第三范围可以在平衡配重的面对活塞的下部的部分中形成，所述活塞通过活塞销连接至连杆的前端部处。

两个连杆可以连接至一个曲柄销，活塞可以设置在两个连杆的每个连杆处，并且两个连杆可以以基于曲柄销具有预定角度的“V”形状设置。

BDC线可以与曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线竖直交叉。

第一范围可以包括在BDC线的负10度的角度至正10度的角度的范围内，第二范围可以包括在BDC线的负20度的角度至负10度的角度的范围内和BDC线的正10度的角度至正20度的角度的范围内，并且第三范围可以包括在BDC线的负30度的角度至负20度的角度的范围内和BDC线的正20度的角度至正30度的角度的范围内。

本发明的另一个实施方案提供具有平衡配重的发动机，所述发动机包括：曲轴；曲柄销，其与曲轴的旋转轴线偏心；连杆，其连接曲柄销和活塞；和平衡配重，其被设置成与曲轴中的曲柄销相反，其中可以形成穿过曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线的BDC线，在平衡配重的外周表面中，可以形成第一范围使其具有自旋转轴线的第一半径，所述第一范围基于BDC线分别设置在平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，可以形成第二范围使其具有自旋转轴线的第二半径，所述第二范围分别设置在第一范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，可以形成第三范围使其具有自旋转轴线的第三半径，所述第三范围分别设置在第二范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，第一半径R1可以小于第二半径R2，并且第二半径R2可以小于第三半径R3。

第一范围、第二范围和第三范围可以在平衡配重的面对活塞的下部的部分中形成，所述活塞通过活塞销连接至连杆的前端部处。

BDC线可以与曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线竖直交叉。

附图说明

图1显示了根据本发明的示例性实施方案的具有平衡配重的曲轴的立体示意图。

图2显示了根据本发明的示例性实施方案的具有平衡配重的曲轴的一侧的横截面图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

然而，图中所示的每个元件的尺寸和厚度可能任意显示以便于描述，且本发明并不限于此，并且为了清楚起见，部分和区域的厚度可能被夸大。

此外，省略与描述无关的部件从而清楚描述本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。

在如下描述中，将元件的名称区分成第一、第二、等等是因为元件的名称相同，但是其顺序不受特定限制因此对名称进行区分。

图1显示了根据本发明的示例性实施方案的具有平衡配重的曲轴的立体示意图。

参考图1，发动机可以包括活塞100、活塞销102、连杆110、曲柄销125、平衡配重130和曲轴120。

曲轴120通过颈轴承可旋转地设置在发动机的汽缸体处或发动机的汽缸体中，曲柄销125被设置成与曲轴120的旋转轴线偏心预定的距离。

平衡配重130基于曲轴120的中心轴线被设置成与曲柄销125相反，平衡配重130可以形成为具有弧形形状或弓形形状，并且平衡配重130的外周表面可以面对活塞100的下表面。

如图1所示，两个连杆110连接至一个曲柄销125，活塞100分别设置在连杆110的前端部分处，因此可以通过在一个曲柄销125处设置两个连杆110和活塞100从而减小整个结构的尺寸。

在本发明的示例性实施方案中，平衡配重130的外周表面和活塞100维持有预定间隙，并且它们形成为具有维持平衡配重130的重量的结构，由此改进了平衡配重130的功能并且消除了平衡配重130和活塞100之间的干扰。

图2显示了根据本发明的示例性实施方案的具有平衡配重的曲轴的一侧的横截面图。

参考图2，旋转轴线200设置在曲轴120的旋转中心处，并且中心轴线210设置在连接至连杆110下端部的曲柄销125的中心部分处。

在此，曲柄销125的中心轴线210和曲轴120的旋转轴线200可以彼此平行地形成。此外，形成了穿过曲柄销125的中心轴线210和曲轴120的旋转轴线200的BDC线220。BDC代表下死点。

曲轴120的旋转轴线200和曲柄销125的中心轴线210可以彼此平行地形成，BDC线220被设置成与曲轴120的旋转轴线200和曲柄销125的中心轴线210竖直交叉。

在平衡配重130的外周表面上基于BDC线220设置第一范围S1、第二范围S2和第三范围S3。

第一范围S1包括基于BDC线220分别设置在平衡配重130的旋转方向和与平衡配重130的旋转方向相反的旋转方向上的范围。亦即，第一范围S1包括基于BDC线220从负10度的角度至正10度的角度的范围。

第二范围S2包括分别设置在第一范围S1的平衡配重130的旋转方向和与平衡配重130的旋转方向相反的旋转方向上的范围。亦即，第二范围S2包括基于BDC线220从负20度的角度至负10度的角度的范围和从正10度的角度至正20度的角度的范围。

第三范围S3包括分别设置在第二范围S2的平衡配重130的旋转方向和与平衡配重130的旋转方向相反的旋转方向上的范围。亦即，第三范围S3包括基于BDC线220从负30度的角度至负20度的角度的范围和从正20度的角度至正30度的角度的范围。

在本发明的示例性实施方案中，第一范围S1形成为具有自曲轴120的旋转轴线200的第一半径R1，第二范围S2形成为具有自曲轴120的旋转轴线200的第二半径R2，并且第三范围S3形成为具有自曲轴120的旋转轴线200的第三半径R3。

通常，在BDC线220前侧和后侧约10度的角度之间的范围内，活塞100和平衡配重130之间的间隔减小。在本发明的示例性实施方案中，能够通过在对应于BDC线220的范围内减小平衡配重130的外径并且在其它范围内增加平衡配重130的外径从而稳定维持旋转平衡。

下表显示了根据本发明的示例性实施方案的平衡配重的形状的特征表格。

参考该表格，第一范围S1包括在BDC线220的负10度的角度至正10度的角度的范围内，并且平衡配重130的对应于第一范围S1的外径用R1表示。

第二范围S2包括在BDC线220的负20度的角度至负10度的角度的范围内和BDC线220的正10度的角度至正20度的角度的范围内，并且平衡配重130的对应于第二范围S2的外径用R2表示。

第三范围S3包括在BDC线220的负30度的角度至负20度的角度的范围内和BDC线220的正20度的角度至正30度的角度的范围内，并且平衡配重130的对应于第三范围S3的外径用R3表示。

如上所述，当活塞100位于BDC线220处时，平衡配重130接近活塞100。在该情况下，如果平衡配重130未设置合适的半径，平衡配重130可能与活塞100的下部碰撞。

然而，在本发明的示例性实施方案中，R1小于R2，并且R2小于R3。亦即，满足关系R1<R2<R3。因此，能够通过在对应于BDC的范围内减小平衡配重的外径并且在其它范围内逐渐增加平衡配重的外径使得平衡配重130的质心可以移动至外侧，从而稳定地维持旋转平衡。

因此，能够根据平衡配重130的旋转位置通过维持与活塞100的间隙从而避免平衡配重130和活塞100之间的干扰，并且有效地改进平衡配重130的平衡维持性能。

虽然参考目前被视为是实际的示例性实施方案描述本发明，应理解本发明并不限于所公开的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。

Claims (9)

1.具有平衡配重的曲轴，所述曲轴包括：

曲柄销，其与曲轴的旋转轴线偏心；

连杆，其连接曲柄销和活塞；以及

平衡配重，其被设置成与曲轴中的曲柄销相反，

其中平衡配重的半径是曲轴的旋转轴线与平衡配重的外周表面之间的距离，并且

平衡配重的半径形成为根据平衡配重的旋转方向而不同，

其中形成穿过曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线的下死点线，

其中在平衡配重的外周表面中，第一范围形成为具有自旋转轴线的第一半径，所述第一范围基于下死点线分别设置在平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，

第二范围形成为具有自旋转轴线的第二半径，所述第二范围分别设置在第一范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，并且

第一半径小于第二半径。

2.根据权利要求1所述的具有平衡配重的曲轴，其中

第三范围形成为具有自旋转轴线的第三半径，所述第三范围分别设置在第二范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，并且

第二半径小于第三半径。

3.根据权利要求2所述的具有平衡配重的曲轴，其中

第一范围、第二范围和第三范围在平衡配重的面对活塞的下部的部分中形成，所述活塞通过活塞销连接至连杆的前端部处。

4.根据权利要求2所述的具有平衡配重的曲轴，其中：

两个连杆连接至一个曲柄销，

活塞设置在两个连杆的每个连杆处，并且

两个连杆以基于曲柄销具有预定角度的“V”形状设置。

5.根据权利要求4所述的具有平衡配重的曲轴，其中

下死点线与曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线竖直交叉。

6.根据权利要求2所述的具有平衡配重的曲轴，其中

第一范围包括在下死点线的负10度的角度至正10度的角度的范围内，

第二范围包括在下死点线的负20度的角度至负10度的角度的范围内和下死点线的正10度的角度至正20度的角度的范围内，并且

第三范围包括在下死点线的负30度的角度至负20度的角度的范围内和下死点线的正20度的角度至正30度的角度的范围内。

7.具有平衡配重的发动机，所述发动机包括：

曲轴；

曲柄销，其与曲轴的旋转轴线偏心；

连杆，其连接曲柄销和活塞；以及

平衡配重，其被设置成与曲轴中的曲柄销相反，

其中形成穿过曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线的下死点线，

其中在平衡配重的外周表面中，

第一范围形成为具有自旋转轴线的第一半径，所述第一范围基于下死点线分别设置在平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，

第二范围形成为具有自旋转轴线的第二半径，所述第二范围分别设置在第一范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，

第三范围形成为具有自旋转轴线的第三半径，所述第三范围分别设置在第二范围的平衡配重的旋转方向和与平衡配重的旋转方向相反的旋转方向上，

第一半径R1小于第二半径R2，并且第二半径R2小于第三半径R3。

8.根据权利要求7所述的具有平衡配重的发动机，其中

第一范围、第二范围和第三范围在平衡配重的面对活塞的下部的部分中形成，所述活塞通过活塞销连接至连杆的前端部处。

9.根据权利要求7所述的具有平衡配重的发动机，其中

下死点线与曲轴的旋转轴线和曲柄销的中心轴线竖直交叉。

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