CN203051459U - 一种内燃机中空复合结构曲轴 - Google Patents

Abstract

一种内燃机中空复合结构曲轴，包括多个相互连接的曲拐单元，所述曲拐单元包括前主轴颈、后主轴颈、连杆轴颈、前曲柄臂和后曲柄臂，前主轴颈依次通过前曲柄臂、连杆轴颈、后曲柄臂与后主轴颈固定连接，前主轴颈与后主轴颈内均设置有主轴减重孔，主轴颈减重孔与主轴颈衬套相配合形成主轴颈容腔；所述连杆轴颈内设置有连杆颈减重孔，连杆颈减重孔与连杆颈衬套相配合形成连杆颈容腔；所述前主轴颈内设置有主轴颈油道，所述前曲柄臂内设置有连通主轴颈容腔和连杆颈容腔的曲柄臂油道，所述连杆轴颈内的连杆颈油道连通连杆颈容腔和连杆轴颈外壁。本设计不仅质量轻、减振降噪、机械效率高，而且在减轻曲轴质量的同时不影响曲轴润滑油路的正常工作。

Description

一种内燃机中空复合结构曲轴

技术领域

本实用新型涉及汽车内燃机配件，尤其涉及一种内燃机中空复合结构曲轴，具体适用于提高机械效率、减振降噪、易于润滑。

背景技术

内燃机的轻量化，对于改善经济性提升竞争力有重要作用；尤其对于曲轴，作为内燃机运动机构的主要零部件，曲轴的轻量化，可以有效降低内燃机运动机构的质量和转动惯量，对于提升内燃机的机械效率和经济性，改善整机的振动性能、摩擦摩损等方面均有益处。由于主轴颈、曲柄臂、连杆轴颈是曲拐强度的主要影响因素，特别是主轴颈、曲柄臂、连杆轴颈三者的连接处要求高机械强度，而主轴颈和连杆轴颈的中心部分对其机械强度的影响较小。故去掉主轴颈和连杆轴颈的中间部分，能够在减轻曲轴质量的同时，保障机械强度达到设计要求。

中国专利授权公告号为CN201258906Y，授权公告日为2009年6月17日的实用新型专利公开了一种超轻型曲轴，属内燃机配件技术领域。它由主轴颈、连杆轴颈、轴肩和平衡铁构成，它是通过在曲轴的主轴颈上制有梅花形法兰，主轴颈中心制有中心空孔，连杆轴颈芯部上制有对接式减重孔，轴肩上制有大R形减重曲面以及平衡铁外侧制有环形减重槽，在不降低曲轴使用性能的前提下，最大范围的减轻曲轴自身重量，达到动力机构总体效率提高，整机重量减小的目的。虽然该实用新型能使：曲轴质量有效降低，但其仍有以下缺陷：

1、该实用新型未解决连杆轴颈的润滑供油问题，不能进行实际应用，传统曲轴的主轴颈和连杆轴颈内设置有润滑油道，对连杆轴颈和轴瓦进行润滑，而该实用新型未设置润滑油道，曲轴工作过程中连杆轴颈得不到充分润滑，容易损坏，甚至引发事故；故该实用新型并未有效解决曲轴轻量化的问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的轻量化曲轴不易润滑的问题，提供一种易于润滑的内燃机中空复合结构曲轴。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种内燃机中空复合结构曲轴，包括多个相互连接的曲拐单元，所述曲拐单元包括前主轴颈、后主轴颈和连杆轴颈，所述前主轴颈依次通过前曲柄臂、连杆轴颈、后曲柄臂与后主轴颈固定连接，且后主轴颈与相邻曲拐单元内同轴设置的前主轴颈固定连接；所述前主轴颈与后主轴颈内均设置有主轴颈减重孔，连杆轴颈内设置有连杆颈减重孔；

所述主轴颈减重孔包括前主轴颈减重孔和后主轴颈减重孔，前主轴颈减重孔同轴设置于前主轴颈内，后主轴颈减重孔同轴设置于后主轴颈内；

所述前主轴颈减重孔内设置有前主轴颈衬套，前主轴颈衬套与前主轴颈减重孔相配合形成前主轴颈容腔，所述后主轴颈减重孔内设置有后主轴颈衬套，后主轴颈衬套与后主轴颈减重孔相配合形成后主轴颈容腔，所述连杆颈减重孔内设置有连杆颈衬套，连杆颈衬套与连杆颈减重孔相配合形成连杆颈容腔；

所述前主轴颈内贯穿设置有主轴颈油道，该主轴颈油道与前主轴颈减重孔垂直相通；所述前曲柄臂内设置有曲柄臂油道，该曲柄臂油道的两端分别与前主轴颈容腔、连杆颈容腔相通；所述连杆轴颈内设置有连杆颈油道，该连杆颈油道的两端分别与连杆颈容腔、连杆轴颈外壁相通。

所述前主轴颈衬套包括前主轴颈衬套管及其两端固定连接的前主轴颈衬套端部卡环，前主轴颈衬套管的直径小于前主轴颈衬套端部卡环的直径，前主轴颈衬套端部卡环与前主轴颈减重孔相配合，前主轴颈减重孔、前主轴颈衬套管与两个前主轴颈衬套端部卡环之间形成管状的前主轴颈容腔。

所述后主轴颈衬套包括后主轴颈衬套管及其两端固定连接的后主轴颈衬套端部卡环，后主轴颈衬套管的直径小于后主轴颈衬套端部卡环的直径，后主轴颈衬套端部卡环与后主轴颈减重孔相配合，后主轴颈减重孔、后主轴颈衬套管与两个后主轴颈衬套端部卡环之间形成管状的后主轴颈容腔。

所述连杆颈衬套包括连杆颈衬套管及其两端固定连接的连杆颈衬套端部卡环，连杆颈衬套管的直径小于连杆颈衬套端部卡环的直径，连杆颈衬套端部卡环与连杆颈减重孔紧密配合，连杆颈减重孔、连杆颈衬套管和两个连杆颈衬套端部卡环之间形成管状的连杆颈容腔。

所述前主轴颈衬套端部卡环的半径比前主轴颈衬套管的半径大1–5毫米，所述后主轴颈衬套端部卡环的半径比后主轴颈衬套管的半径大1–5毫米，所述连杆颈衬套端部卡环的半径比连杆颈衬套管的半径大1–5毫米。

所述前主轴颈减重孔与后主轴颈减重孔直径相等，前主轴颈减重孔的直径是前主轴颈直径的25%–75%，后主轴颈减重孔的直径是后主轴颈直径的25%–75%，所述杆颈减重孔的直径是连杆轴颈直径的25%–75%。

所述前主轴颈减重孔的直径是前主轴颈直径的50%，后主轴颈减重孔的直径是后主轴颈直径的50%，所述杆颈减重孔的直径是连杆轴颈直径的50%。

所述前曲柄臂的一端与连杆轴颈固定连接，前曲柄臂的另一端设置有与连杆轴颈相配合的前臂平衡块，所述后曲柄臂的一端与连杆轴颈固定连接，后曲柄臂的另一端设置有与连杆轴颈相配合的后臂平衡块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种内燃机中空复合结构曲轴中的主轴颈减重孔同轴设置于主轴颈中，连杆颈减重孔设置于连杆轴颈中，由于主轴颈和连杆轴颈在扭转和弯曲情况下所受的力由外向内逐渐减小，在主轴颈和连杆轴颈的中设置减重孔，在有效保障机械强度的同时，减轻了曲轴的质量，降低了曲轴各缸的质量和转动惯量，提高了曲轴自身的扭转振动频率，可有效降低发动机轴系的扭振，改善曲轴工作过程中承受的扭转负荷，从而达到提高机械效率，减振降噪的目的。因此，本设计能有效提高机械效率、减振降噪。

2、本实用新型一种内燃机中空复合结构曲轴中的前主轴颈衬套和前主轴颈减重孔相配合形成前主轴颈容腔，后主轴颈衬套和后主轴颈减重孔相配合形成后主轴颈容腔，连杆颈衬套和连杆颈减重孔相配合形成连杆颈容腔，上述设计有效解决了减重孔过大降低连杆轴颈润滑输油油压的问题，使油道内有足够的压力将润滑油输送到连杆轴颈上，对连杆轴颈进行润滑，保障了曲轴的正常运转。因此，本设计润滑油压足、润滑效果好。

3、本实用新型一种内燃机中空复合结构曲轴采用整体浇铸工艺制造而成，结构牢固，机械强度高，机械性能好。因此，本设计结构牢固、机械性能好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中曲拐单元的结构示意图。

图3是图1的装配示意图。

图4是图1中前主轴颈衬套的结构示意图。

图5是图1中后主轴颈衬套的结构示意图。

图6是图1中连杆颈衬套的结构示意图。

图7是本实用新型的应用效果图。

图中：曲拐单元1、前主轴颈2、主轴颈油道21、曲柄臂油道22、后主轴颈3、主轴颈减重孔4、前主轴颈减重孔41、后主轴颈减重孔42、前主轴颈容腔43、后主轴颈容腔44、连杆轴颈5、连杆颈减重孔51、连杆颈容腔52、连杆颈油道53、前主轴颈衬套61、后主轴颈衬套62、前主轴颈衬套管63、前主轴颈衬套端部卡环64、后主轴颈衬套管65、后主轴颈衬套端部卡环66、连杆颈衬套7、连杆颈衬套管71、连杆颈衬套端部卡环72、前曲柄臂8、前臂平衡块81、后曲柄臂9、后臂平衡块91。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1–图7，一种内燃机中空复合结构曲轴，包括多个相互连接的曲拐单元1，所述曲拐单元1包括前主轴颈2、后主轴颈3和连杆轴颈5，所述前主轴颈2依次通过前曲柄臂8、连杆轴颈5、后曲柄臂9与后主轴颈3固定连接，且后主轴颈3与相邻曲拐单元1内同轴设置的前主轴颈2固定连接；所述前主轴颈2与后主轴颈3内均设置有主轴颈减重孔4，连杆轴颈5内设置有连杆颈减重孔51；

所述主轴颈减重孔4包括前主轴颈减重孔41和后主轴颈减重孔42，前主轴颈减重孔41同轴设置于前主轴颈2内，后主轴颈减重孔42同轴设置于后主轴颈3内；

所述前主轴颈减重孔41内设置有前主轴颈衬套61，前主轴颈衬套61与前主轴颈减重孔41相配合形成前主轴颈容腔43，所述后主轴颈减重孔42内设置有后主轴颈衬套62，后主轴颈衬套62与后主轴颈减重孔42相配合形成后主轴颈容腔44，所述连杆颈减重孔51内设置有连杆颈衬套7，连杆颈衬套7与连杆颈减重孔51相配合形成连杆颈容腔52；

所述前主轴颈2内贯穿设置有主轴颈油道21，该主轴颈油道21与前主轴颈减重孔41垂直相通；所述前曲柄臂8内设置有曲柄臂油道22，该曲柄臂油道22的两端分别与前主轴颈容腔43、连杆颈容腔52相通；所述连杆轴颈5内设置有连杆颈油道53，该连杆颈油道53的两端分别与连杆颈容腔52、连杆轴颈5外壁相通。

所述前主轴颈衬套61包括前主轴颈衬套管63及其两端固定连接的前主轴颈衬套端部卡环64，前主轴颈衬套管63的直径小于前主轴颈衬套端部卡环64的直径，前主轴颈衬套端部卡环64与前主轴颈减重孔41相配合，前主轴颈减重孔41、前主轴颈衬套管63与两个前主轴颈衬套端部卡环64之间形成管状的前主轴颈容腔43。

所述后主轴颈衬套62包括后主轴颈衬套管65及其两端固定连接的后主轴颈衬套端部卡环66，后主轴颈衬套管65的直径小于后主轴颈衬套端部卡环66的直径，后主轴颈衬套端部卡环66与后主轴颈减重孔42相配合，后主轴颈减重孔42、后主轴颈衬套管65与两个后主轴颈衬套端部卡环66之间形成管状的后主轴颈容腔44。

所述连杆颈衬套7包括连杆颈衬套管71及其两端固定连接的连杆颈衬套端部卡环72，连杆颈衬套管71的直径小于连杆颈衬套端部卡环72的直径，连杆颈衬套端部卡环72与连杆颈减重孔51紧密配合，连杆颈减重孔51、连杆颈衬套管71和两个连杆颈衬套端部卡环72之间形成管状的连杆颈容腔52。

所述前主轴颈衬套端部卡环64的半径比前主轴颈衬套管63的半径大1–5毫米，所述后主轴颈衬套端部卡环66的半径比后主轴颈衬套管65的半径大1–5毫米，所述连杆颈衬套端部卡环72的半径比连杆颈衬套管71的半径大1–5毫米。

所述前主轴颈减重孔41与后主轴颈减重孔42直径相等，前主轴颈减重孔41的直径是前主轴颈2直径的25%–75%，后主轴颈减重孔42的直径是后主轴颈3直径的25%–75%，所述杆颈减重孔51的直径是连杆轴颈5直径的25%–75%。

所述前主轴颈减重孔41的直径是前主轴颈2直径的50%，后主轴颈减重孔42的直径是后主轴颈3直径的50%，所述杆颈减重孔51的直径是连杆轴颈5直径的50%。

所述前曲柄臂8的一端与连杆轴颈5固定连接，前曲柄臂8的另一端设置有与连杆轴颈5相配合的前臂平衡块81，所述后曲柄臂9的一端与连杆轴颈5固定连接，后曲柄臂9的另一端设置有与连杆轴颈5相配合的后臂平衡块91。

本实用新型的原理说明如下：

图7表示了传统曲轴与本设计的对比效果，其中斜线部分为本设计与传统曲轴相比去除材料的部分，考虑到曲轴机械强度的要求，去除主轴颈与连杆轴颈5中间部分的材料，减轻曲轴重量的同时对曲轴强度影响较小，且考虑到受力平衡关系，去除平衡块两边的材料，进一步的减轻了曲轴的重量，使曲轴受力均衡，提高了曲轴自身的扭转振动频率。

参见图1，当两个曲拐单元1相互连接时，在前曲拐单元1的后主轴颈3与在后曲拐单元1的前主轴颈2固定连接，在前曲拐单元1的后主轴颈减重孔42与在后曲拐单元1的前主轴颈减重孔41相通并组成主轴颈减重孔4，此时，主轴颈减重孔4内的前主轴颈衬套61和后主轴颈衬套62相互连接，后主轴颈衬套端部卡环66依次通过后主轴颈衬套管65、前主轴颈衬套管63与前主轴颈衬套端部卡环64固定连接。

主轴颈衬套61、后主轴颈衬套62和连杆颈衬套7的设计使减重孔内形成了前主轴颈容腔43、后主轴颈容腔44和连杆颈容腔52，使曲轴工作时，曲轴内润滑油的油压保持在正常范围，确保了减少曲轴质量的同时，润滑油路的正常供油。

曲轴正常工作时，曲轴内润滑油的油路有两条：油路一：主轴颈油道21——前主轴颈容腔43——主轴颈油道21；油路二：主轴颈油道21——前主轴颈容腔43——曲柄臂油道22——连杆颈容腔52——连杆颈油道53。

实施例1：

一种内燃机中空复合结构曲轴，包括多个相互连接的曲拐单元1，所述曲拐单元1包括前主轴颈2、后主轴颈3和连杆轴颈5，所述前主轴颈2依次通过前曲柄臂8、连杆轴颈5、后曲柄臂9与后主轴颈3固定连接，且后主轴颈3与相邻曲拐单元1内同轴设置的前主轴颈2固定连接；所述前主轴颈2与后主轴颈3内均设置有主轴颈减重孔4，所述主轴颈减重孔4包括前主轴颈减重孔41和后主轴颈减重孔42，前主轴颈减重孔41同轴设置于前主轴颈2内，前主轴颈减重孔41的直径是前主轴颈2直径的50%，后主轴颈减重孔42同轴设置于后主轴颈3内，后主轴颈减重孔42的直径是后主轴颈3直径的50%；所述连杆轴颈5内设置有连杆颈减重孔51，杆颈减重孔51的直径是连杆轴颈5直径的50%；

所述前主轴颈减重孔41内设置有前主轴颈衬套61，前主轴颈衬套61包括前主轴颈衬套管63及其两端固定连接的前主轴颈衬套端部卡环64，，前主轴颈衬套端部卡环64的半径比前主轴颈衬套管63的半径大1–5毫米，前主轴颈衬套端部卡环64与前主轴颈减重孔41相配合，前主轴颈减重孔41、前主轴颈衬套管63与两个前主轴颈衬套端部卡环64之间形成管状的前主轴颈容腔43；

所述后主轴颈减重孔42内设置有后主轴颈衬套62，后主轴颈衬套62包括后主轴颈衬套管65及其两端固定连接的后主轴颈衬套端部卡环66，后主轴颈衬套端部卡环66的半径比后主轴颈衬套管65的半径大1–5毫米，后主轴颈衬套端部卡环66与后主轴颈减重孔42相配合，后主轴颈减重孔42、后主轴颈衬套管65与两个后主轴颈衬套端部卡环66之间形成管状的后主轴颈容腔44；

所述连杆颈减重孔51内设置有连杆颈衬套7，连杆颈衬套7包括连杆颈衬套管71及其两端固定连接的连杆颈衬套端部卡环72，连杆颈衬套端部卡环72的半径比连杆颈衬套管71的半径大1–5毫米，连杆颈衬套端部卡环72与连杆颈减重孔51紧密配合，连杆颈减重孔51、连杆颈衬套管71和两个连杆颈衬套端部卡环72之间形成管状的连杆颈容腔52；

所述前主轴颈2内贯穿设置有主轴颈油道21，该主轴颈油道21与前主轴颈减重孔41垂直相通，所述前曲柄臂8内设置有曲柄臂油道22，该曲柄臂油道22的两端分别与前主轴颈容腔43、连杆颈容腔52相通；所述连杆轴颈5内设置有连杆颈油道53，该连杆颈油道53的两端分别与连杆颈容腔52、连杆轴颈5外壁相通；

所述前曲柄臂8的一端与连杆轴颈5固定连接，前曲柄臂8的另一端设置有与连杆轴颈5相配合的前臂平衡块81，所述后曲柄臂9的一端与连杆轴颈5固定连接，后曲柄臂9的另一端设置有与连杆轴颈5相配合的后臂平衡块91。

曲轴正常工作时，曲轴内润滑油的油路有两条：油路一：主轴颈油道21——前主轴颈容腔43——主轴颈油道21；油路二：主轴颈油道21——前主轴颈容腔43——曲柄臂油道22——连杆颈容腔52——连杆颈油道53。 

Claims (8)

1.一种内燃机中空复合结构曲轴，包括多个相互连接的曲拐单元（1），所述曲拐单元（1）包括前主轴颈（2）、后主轴颈（3）和连杆轴颈（5），所述前主轴颈（2）依次通过前曲柄臂（8）、连杆轴颈（5）、后曲柄臂（9）与后主轴颈（3）固定连接，且后主轴颈（3）与相邻曲拐单元（1）内同轴设置的前主轴颈（2）固定连接；所述前主轴颈（2）与后主轴颈（3）内均设置有主轴颈减重孔（4），连杆轴颈（5）内设置有连杆颈减重孔（51），其特征在于：

所述主轴颈减重孔（4）包括前主轴颈减重孔（41）和后主轴颈减重孔（42），前主轴颈减重孔（41）同轴设置于前主轴颈（2）内，后主轴颈减重孔（42）同轴设置于后主轴颈（3）内；

所述前主轴颈减重孔（41）内设置有前主轴颈衬套（61），前主轴颈衬套（61）与前主轴颈减重孔（41）相配合形成前主轴颈容腔（43），所述后主轴颈减重孔（42）内设置有后主轴颈衬套（62），后主轴颈衬套（62）与后主轴颈减重孔（42）相配合形成后主轴颈容腔（44），所述连杆颈减重孔（51）内设置有连杆颈衬套（7），连杆颈衬套（7）与连杆颈减重孔（51）相配合形成连杆颈容腔（52）；

所述前主轴颈（2）内贯穿设置有主轴颈油道（21），该主轴颈油道（21）与前主轴颈减重孔（41）垂直相通；所述前曲柄臂（8）内设置有曲柄臂油道（22），该曲柄臂油道（22）的两端分别与前主轴颈容腔（43）、连杆颈容腔（52）相通；所述连杆轴颈（5）内设置有连杆颈油道（53），该连杆颈油道（53）的两端分别与连杆颈容腔（52）、连杆轴颈（5）外壁相通。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述前主轴颈衬套（61）包括前主轴颈衬套管（63）及其两端固定连接的前主轴颈衬套端部卡环（64），前主轴颈衬套管（63）的直径小于前主轴颈衬套端部卡环（64）的直径，前主轴颈衬套端部卡环（64）与前主轴颈减重孔（41）相配合，前主轴颈减重孔（41）、前主轴颈衬套管（63）与两个前主轴颈衬套端部卡环（64）之间形成管状的前主轴颈容腔（43）。

3.根据权利要求1所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述后主轴颈衬套（62）包括后主轴颈衬套管（65）及其两端固定连接的后主轴颈衬套端部卡环（66），后主轴颈衬套管（65）的直径小于后主轴颈衬套端部卡环（66）的直径，后主轴颈衬套端部卡环（66）与后主轴颈减重孔（42）相配合，后主轴颈减重孔（42）、后主轴颈衬套管（65）与两个后主轴颈衬套端部卡环（66）之间形成管状的后主轴颈容腔（44）。

4.根据权利要求1所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述连杆颈衬套（7）包括连杆颈衬套管（71）及其两端固定连接的连杆颈衬套端部卡环（72），连杆颈衬套管（71）的直径小于连杆颈衬套端部卡环（72）的直径，连杆颈衬套端部卡环（72）与连杆颈减重孔（51）紧密配合，连杆颈减重孔（51）、连杆颈衬套管（71）和两个连杆颈衬套端部卡环（72）之间形成管状的连杆颈容腔（52）。

5.根据权利要求2–4中任意一项所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述前主轴颈衬套端部卡环（64）的半径比前主轴颈衬套管（63）的半径大1–5毫米，所述后主轴颈衬套端部卡环（66）的半径比后主轴颈衬套管（65）的半径大1–5毫米，所述连杆颈衬套端部卡环（72）的半径比连杆颈衬套管（71）的半径大1–5毫米。

6.根据权利要求1所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述前主轴颈减重孔（41）与后主轴颈减重孔（42）直径相等，前主轴颈减重孔（41）的直径是前主轴颈（2）直径的25%–75%，后主轴颈减重孔（42）的直径是后主轴颈（3）直径的25%–75%，所述杆颈减重孔（51）的直径是连杆轴颈（5）直径的25%–75%。

7.根据权利要求6所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述前主轴颈减重孔（41）的直径是前主轴颈（2）直径的50%，后主轴颈减重孔（42）的直径是后主轴颈（3）直径的50%，所述杆颈减重孔（51）的直径是连杆轴颈（5）直径的50%。

8.根据权利要求1所述的一种内燃机中空复合结构曲轴，其特征在于：所述前曲柄臂（8）的一端与连杆轴颈（5）固定连接，前曲柄臂（8）的另一端设置有与连杆轴颈（5）相配合的前臂平衡块（81），所述后曲柄臂（9）的一端与连杆轴颈（5）固定连接，后曲柄臂（9）的另一端设置有与连杆轴颈（5）相配合的后臂平衡块（91）。

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