CN205371278U - 发动机的曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发动机的曲轴。该曲轴具备五个曲轴轴颈、相对该曲轴轴颈偏心地配置并各自与连杆连接的四个曲柄销、及分别将相邻的曲轴轴颈与曲柄销相连的八个曲柄臂，从该曲轴的一端开始数为第4个、第5个曲柄臂的第4曲柄臂、第5曲柄臂的臂宽被设定为小于其它曲柄臂的臂宽，从该曲轴的一端开始数为第3个、第6个曲柄臂的第3曲柄臂、第6曲柄臂的臂宽被设定为大于其它曲柄臂的臂宽，分别设置在第4曲柄臂、第5曲柄臂上的配重块各自的最大截面面积与第4曲柄臂、第5曲柄臂的臂宽相对应。基于该结构，既能维持曲轴的平衡性能及扭转强度，又能降低曲轴的制造成本。

Description

发动机的曲轴

技术领域

本实用新型涉及发动机的曲轴，特别是直列四缸发动机的曲轴。

背景技术

通常，直列四缸发动机的曲轴被构成为，五个曲轴轴颈通过八个曲柄臂，与中心偏离曲轴轴颈轴心地配置并连接着连杆的四个曲柄销相连结。

具有上述结构的曲轴是通过将金属制棒状材料加热并进行弯曲加工等而获得预型件，然后对预型件进行锻造而构成的。因此，作为原料的棒状材料的直径要根据成为最终成品的曲轴所需的最大截面面积而定。另外，锻造成本中原料费所占的比例很大，即，曲轴的制造成本大致与棒状材料的直径成正比。因而，曲轴的制造成本实际上与曲轴的最大截面面积成正比。

通常，为了确保曲轴的转动平衡，在曲柄臂的整体或一部分设有配重块的情况较多。该配重块的重量被设定为，使位于曲柄销一侧的构件(连杆、曲柄销、及曲柄臂)所产生的离心力与位于曲柄销的相反侧的配重块所产生的离心力相匹配的重量。

另外，直列四缸发动机的曲轴中，设在第4曲柄臂及第5曲柄臂(从一端开始数第4、第5个曲柄臂)的配重块(以下，也称为第4配重块及第5配重块)的截面面积最大。因此，减小第4配重块及第5配重块的截面面积，能够有效地降低直列四缸发动机的曲轴的制造成本。

然而，为了降低曲轴的制造成本，仅是减小第4配重块及第5配重块的截面面积的话，无法使第4曲柄臂及第5曲柄臂等所产生的离心力与第4配重块及第5配重块所产生的离心力相匹配，从而会导致平衡性能降低。通常，直列四缸发动机的曲轴中，八个曲柄臂被设定成臂宽相同，若为维持平衡性能而简单地将第4曲柄臂及第5曲柄臂的臂宽减小的话，又会出现曲轴整体的扭转强度降低的问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种既能维持平衡性能及扭转强度又能降低制造成本的发动机的曲轴。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种发动机的曲轴。该发动机的曲轴具备，五个曲轴轴颈、相对所述曲轴轴颈偏心地配置并各自与连杆连接的四个曲柄销、以及分别将相邻的所述曲轴轴颈和所述曲柄销相连的八个曲柄臂，其特征在于：从该曲轴的一端开始数为第4个、第5个所述曲柄臂的第4曲柄臂、第5曲柄臂的臂宽被设定为小于其它所述曲柄臂的臂宽，从该曲轴的一端开始数为第3个、第6个所述曲柄臂的第3曲柄臂、第6曲柄臂的臂宽被设定为大于其它所述曲柄臂的臂宽，分别设置在所述第4曲柄臂、所述第5曲柄臂上的配重块各自的最大截面面积与所述第4曲柄臂、所述第5曲柄臂的臂宽相对应，所述臂宽是指，从该曲轴的轴向看，与连接所述曲轴轴颈的轴心和所述曲柄销的轴心的直线、及所述曲轴轴颈的轴线均垂直的方向上的所述曲柄臂的最大宽度。

进一步，在上述本实用新型的发动机的曲轴中，较佳为，所述第3曲柄臂的臂宽被设定为所述第4曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍，所述第6曲柄臂的臂宽被设定为所述第5曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍。

具有上述结构的本实用新型的发动机的曲轴的优点在于，既能维持曲轴的平衡性能及扭转强度又能降低制造成本。详细而言，由于第4曲柄臂及第5曲柄臂的臂宽被设定得相对小，所以，第4曲柄臂及第5曲柄臂等所产生的离心力减小，为使该离心力与设置于第4曲柄臂及第5曲柄臂上的配重块所产生的离心力相匹配，就需要减小设置于第4曲柄臂及第5曲柄臂上的配重块的最大截面面积，这样一来，便能将作为原料的棒状材料的直径减小，从而降低制造成本。另一方面，为了消除第4曲柄臂及第5曲柄臂的臂宽减小对曲轴整体的扭转强度的影响，第3曲柄臂及第6曲柄臂的臂宽被设定得较大，这样便能维持曲轴整体的扭转强度。尤其是，第3曲柄臂的臂宽被设定为第4曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍，第6曲柄臂的臂宽被设定为第5曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍的情况下，既能确保曲轴整体的扭转强度，又不会过于加重曲轴的重量。

附图说明

图1是表示实施方式的曲轴的结构的示意图。

图2是图1中的II－II截面的箭头方向的剖视图。

图3是表示从第3曲柄臂至第4曲柄臂为止的截面面积分布的曲线图。

图4是表示非对称度与扭转强度之间的关系的曲线图。

图5是表示非对称度与跨度重量之间的关系的曲线图。

图6是表示非对称度与最大截面面积之间的关系的曲线图。

图7是现有技术的曲轴的剖视图(与图2相对应)。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。但是，本实用新型不为该实施方式中记载的内容所限定。

图1示出本实用新型的实施方式的曲轴1，该曲轴1是直列四缸发动机的曲轴。如图1所示，该曲轴1具备：成为其轴芯的第1曲轴轴颈～第5曲轴轴颈(J1、J2、J3、J4、J5)、第1曲柄销～第4曲柄销(CP1、CP2、CP3、CP4)、及第1曲柄臂～第8曲柄臂(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8)。

第1曲柄销CP1被设置在第1曲轴轴颈J1与第2曲轴轴颈J2之间，并通过第1曲柄臂A1、第2曲柄臂A2分别与第1曲轴轴颈J1、第2曲轴轴颈J2连结。第2曲柄销CP2被设置在第2曲轴轴颈J2与第3曲轴轴颈J3之间，并通过第3曲柄臂A3、第4曲柄臂A4分别与第2曲轴轴颈J2、第3曲轴轴颈J3连结。第3曲柄销CP3被设置在第3曲轴轴颈J3与第4曲轴轴颈J4之间，并通过第5曲柄臂A5、第6曲柄臂A6分别与第3曲轴轴颈J3、第4曲轴轴颈J4连结。第4曲柄销CP4被设置在第4曲轴轴颈J4与第5曲轴轴颈J5之间，并通过第7曲柄臂A7、第8曲柄臂A8分别与第4曲轴轴颈J4、第5曲轴轴颈J5连结。而且，第1曲柄销～第4曲柄销(CP1～CP4)被设置为，各自的中心偏离第1曲轴轴颈～第5曲轴轴颈(J1～J5)的轴心(即，偏心配置)。另外，第1曲柄销～第4曲柄销(CP1～CP4)分别与连杆(未图示)连接。

在第1曲柄臂A1、第2曲柄臂A2的未与第1曲柄销CP1连接的一端，分别设置有第1配重块CW1、第2配重块CW2。在第4曲柄臂A4、第5曲柄臂A5的未与第2曲柄销CP2、第3曲柄销CP3连接的一端，分别设置有第4配重块CW4、第5配重块CW5。在第7曲柄臂A7、第8曲柄臂A8的未与第4曲柄销CP4连接的一端，分别设置有第7配重块CW7、第8配重块CW8。

另外，在曲轴1的一端(图1的左侧)的轴端2上，装设有用于驱动同步带、风扇带等的带轮(未图示)；在曲轴1的另一端(图1的右侧)的轴端3上，装设有用于吸收发动机的扭矩变化的飞轮(未图示)。

图2是图1中的II－II截面的箭头方向的剖视图，图7是与图2相对应的现有技术的曲轴101的剖视图。如图7所示，现有技术的曲轴101被构成为，不光是第3曲柄臂A3的臂宽D与第4曲柄臂A4的臂宽E相同，而且第1～A8曲柄臂(A1～A8)的臂宽全都相同。

通常，配重块的重量被设定为，使位于曲柄销侧的曲柄臂等所产生的离心力与位于曲柄销的相反侧的配重块所产生的离心力相匹配的重量。因此，将第1～第8曲柄臂(A1～A8)的臂宽全部设定为相同值的现有技术的曲轴101中，第4配重块CW4的宽度F根据各曲柄臂(A1～A8)的臂宽而确定，从而，第4配重块CW4的截面面积也相应于各曲柄臂(A1～A8)的臂宽而确定。

通常，直列四缸发动机的曲轴中，第4配重块CW4及第5配重块CW5的截面面积最大。因此，现有技术的曲轴101中，第4曲柄臂A4及第4配重块CW4(或者第5曲柄臂A5及第5配重块CW5)的截面面积为最大截面面积。

一般情况下，曲轴的制造成本与作为原料的棒状材料的直径基本成正比，而棒状材料的直径是根据曲轴的最大截面面积而决定的，所以，曲轴的制造成本与成为最终成品的曲轴的最大截面面积成正比。因而，对于现有技术的曲轴101的结构而言，降低制造成本较为困难。

对此，本实施方式中，如图2所示，曲轴1被构成为，第3曲柄臂A3(即，从曲轴1的轴端2侧开始数为第3个曲柄臂)的臂宽A大于第4曲柄臂A4(即，从曲轴1的轴端2侧开始数为第4个曲柄臂)的臂宽B。更具体而言，第3曲柄臂A3的臂宽A被设定为第4曲柄臂A4的臂宽B的1.3～1.6倍。另外，虽然未图示，但本实施方式中，曲轴1被构成为，第6曲柄臂A6(从曲轴1的轴端2侧开始数为第六个曲柄臂)的臂宽大于第5曲柄臂A5(从曲轴1的轴端2侧开始数为第5个曲柄臂)的臂宽。具体而言，第6曲柄臂A6的臂宽被设定为第5曲柄臂A5的臂宽的1.3～1.6倍。另外，也可以使第3曲柄臂A3的臂宽A与第4曲柄臂A4的臂宽B之比不同于第6曲柄臂A6的臂宽与第5曲柄臂A5的臂宽之比。

此外，第4曲柄臂A4及第5曲柄臂A5的臂宽被设定为，小于第1曲柄臂A1、第2曲柄臂A2、第7曲柄臂A7、第8曲柄臂A8的臂宽；第3曲柄臂A3、第6曲柄臂A6的臂宽被设定为，大于第1曲柄臂A1、第2曲柄臂A2、第7曲柄臂A7、第8曲柄臂A8的臂宽。

在此，上述臂宽是指，从曲轴1的轴向看，与连接第1～第5曲轴轴颈(J1～J5)的中心轴CJ的轴心和第1～第4曲柄销(CP1～CP4)的中心轴CCP的轴心的直线、及第1～第5曲轴轴颈(J1～J5)的中心轴CJ均垂直的方向为宽度方向的情况下，上述各曲柄臂在该宽度方向上的最大宽度。

如此，在本实施方式的曲轴1中，由于第4曲柄臂A4、第5曲柄臂A5的臂宽被设定得较小，所以，第4配重块CW4、第5配重块CW5的最大截面面积也相应地被设定得较小。详细而言，随着第4曲柄臂A4、第5曲柄臂A5的臂宽减小，第4曲柄臂A4、第5曲柄臂A5的体积减小，因而，第4曲柄臂A4、第5曲柄臂A5的重量减轻。在此情况下，为了维持平衡，就自然要减轻第4配重块CW4、第5配重块CW5的重量，因此，第4配重块CW4、第5配重块CW5的宽度C被相应减小，从而其最大截面面积减小。

图3是表示从第3曲柄臂A3至第4曲柄臂A4为止的截面的面积分布的曲线，其中，示出了第3曲柄臂A3的臂宽为第4曲柄臂A4的臂宽的1.25倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍时的不同曲线。如图3所示，随着第3曲柄臂A3的臂宽增大，第4曲柄臂A4及第4配重块CW4的最大截面面积减小。这意味着，通过增大第3曲柄臂A3的臂宽，能够使第4曲柄臂A4及第4配重块CW4的最大截面面积减小。

另外，如上所述那样，直列四缸发动机的曲轴中，通常是第4配重块及第5配重块的截面面积最大。本实施方式中，由于截面面积最大的第4配重块CW4、第5配重块CW5的最大截面面积减小，所以曲轴1的最大截面面积减小，其结果，能够减小作为原料的棒状材料的直径，降低制造成本。

如此，为了维持平衡性能，通过将第4曲柄臂A4及第5曲柄臂A5的臂宽设定得相对小，而减小了第4配重块CW4及第5第4配重块CW5的最大截面面积。同时，为了弥补因第4曲柄臂A4及第5曲柄臂A5的臂宽减小对曲轴1整体的扭转强度造成的影响，本实施方式中，将第3曲柄臂A3及第6曲柄臂A6的臂宽设定得较大，这样便能确保曲轴1整体的扭转强度。

图4是表示非对称度与扭转强度之间的关系的曲线图，图5是表示非对称度与跨度重量之间的关系的曲线图，图6是表示非对称度与最大截面面积之间的关系的曲线图。其中，“非对称度”是表示第4曲柄臂A4的臂宽B与第3曲柄臂A3的臂宽A之间的差异(是否非对称)的指标。例如，非对称度＝1，意味着第4曲柄臂A4的臂宽B与第3曲柄臂A3的臂宽A相等；非对称度＝n(n＝1.3～1.6)，意味着第3曲柄臂A3的臂宽A为第4曲柄臂A4的臂宽B的n倍。

从图4可知，即使第3曲柄臂A3与第4曲柄臂A4间的非对称度为不同数值：1.25、1.3、1.4、1.5、1.6，曲轴1整体的扭转强度也几乎不变。因而，基于本实施方式的曲轴1的结构，在第4曲柄臂A4的臂宽B相对减小的情况下，也能够维持曲轴1整体的扭转强度。

另外，从图5可知，使第3曲柄臂A3与第4曲柄臂A4间的非对称度为不同数值：1.25、1.3、1.4、1.5、1.6，即，增加第3曲柄臂A3的臂宽的情况下，从第3曲柄臂至第4曲柄臂为止的跨度重量增大。

另外，从图6可知，使第3曲柄臂A3与第4曲柄臂A4间的非对称度为不同数值：1.25、1.3、1.4、1.5、1.6，即，减小第4曲柄臂A4的臂宽的情况下，曲轴1的最大截面面积大幅减小。

因而，为了在抑制产品重量增加的同时降低制造成本，较佳为，将第3曲柄臂A3的臂宽设定为第4曲柄臂A4的臂宽的1.3～1.6倍，将第6曲柄臂A6的臂宽设定为第5曲柄臂5的臂宽的1.3～1.6倍。

综上所述，本实用新型的结构适用于直列四缸发动机的曲轴1，能够在维持平衡性能及扭转强度的同时，降低制造成本。

Claims (2)

1.一种发动机的曲轴，具备五个曲轴轴颈、相对所述曲轴轴颈偏心地配置并各自与连杆连接的四个曲柄销、以及分别将相邻的所述曲轴轴颈和所述曲柄销相连的八个曲柄臂，其特征在于：

从该曲轴的一端开始数为第4个、第5个所述曲柄臂的第4曲柄臂、第5曲柄臂的臂宽被设定为小于其它所述曲柄臂的臂宽，

从该曲轴的一端开始数为第3个、第6个所述曲柄臂的第3曲柄臂、第6曲柄臂的臂宽被设定为大于其它所述曲柄臂的臂宽，

分别设置在所述第4曲柄臂、所述第5曲柄臂上的配重块各自的最大截面面积与所述第4曲柄臂、所述第5曲柄臂的臂宽相对应，

所述臂宽是指，从该曲轴的轴向看，与连接所述曲轴轴颈的轴心和所述曲柄销的轴心的直线、及所述曲轴轴颈的轴线均垂直的方向上的所述曲柄臂的最大宽度。

2.如权利要求1所述的发动机的曲轴，其特征在于：

所述第3曲柄臂的臂宽被设定为所述第4曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍，所述第6曲柄臂的臂宽被设定为所述第5曲柄臂的臂宽的1.3～1.6倍。