CN209309219U - 一种曲轴结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆技术领域，公开了一种曲轴结构及发动机。该曲轴结构包括曲轴本体及多个曲柄，所述曲柄的一端设置在曲轴本体的外周上，另一端设置有平衡重，其特征在于，所述曲轴本体的两端分别套设有减振器和飞轮，所述减振器上设置有第一偏心质量块，所述飞轮上设置有第二偏心质量块。该曲轴结构与现有技术相比，无需增大平衡重半径、质量及体积等尺寸，保证了机体等零件的通用性，利于发动机系族化设计，且还可以降低曲轴本体、机体的重量，利于整体结构的紧凑，满足轻量化的需求。

Description

一种曲轴结构及发动机

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种曲轴结构及发动机。

背景技术

现有的V型发动机大多数会考虑系族化设计，根据气缸的数量分为V10、V12、V16及V20等。由于单缸功率相同，可以通过需求增加气缸数量达到合适的功率。因此，对于发动机各零件的单缸参数需要尽可能一致。

在实际工作过程中，活塞连杆等零件在气缸中往复运动会产生沿气缸方向的往复力，各缸往复力对曲轴某一位置则会产生往复力矩，且随着曲轴的旋转，各曲拐产生的离心力针对某一轴承位置会产生的旋转惯性力矩。为了保证曲轴达到外部平衡，对于V12和V16的曲轴，在设计合适的发火顺序之后，还需设计平衡重以实现平衡。如图1所示，平衡重3＇作为曲轴本体1＇的一部分，用于平衡曲轴本体1＇运动产生的各个力矩。平衡重3＇一般分为整体式和分体式，整体式为平衡重3＇与曲柄2＇一起经锻造或铸造而形成，分体式为平衡重3＇与曲柄2＇为两部分独立结构，二者通过螺栓相连接。

但是对于V10的曲轴在原有V12和V16的曲轴基础上，还需设计质量较大的平衡重才能实现自身平衡。体积大的平衡重需要机体设计较大的空间进行避让，导致机体的内部空间无法实现通用，不利于发动机系族化设计，且大的平衡重过大会导致曲轴质量大、惯量大及发动机笨重的问题，不利于整体结构的紧凑。为了保证机体的通用性，可以采用高密度材料整体制造平衡重或者在普通钢材的某些位置进行镶嵌来满足平衡要求，但是高密度材料，例如钨合金、铅合金等，其相对于普通钢材的成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种曲轴结构及发动机，与现有技术相比，提高机体的通用性，降低整体结构的重量。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种曲轴结构，包括曲轴本体及多个曲柄，所述曲柄的一端设置在曲轴本体的外周上，另一端设置有平衡重，其特征在于，所述曲轴本体的两端分别套设有减振器和飞轮，所述减振器上设置有第一偏心质量块，所述飞轮上设置有第二偏心质量块。

作为优选，所述第一偏心质量块及所述第二偏心质量块的横截面均为扇形结构，所述第一偏心质量块的圆心、所述第二偏心质量块的圆心及所述曲轴本体的中心轴线同轴设置。

作为优选，在所述曲轴本体的两端分别转动设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承位于靠近减振器的一端，第二轴承位于靠近飞轮的一端。

作为优选，所述第一轴承受到的弯矩M1＇＝m1*b，第二轴承受到的弯矩M2＇＝m2*b＇，第一偏心质量块相对于第二偏心质量块的弯矩M1＝m1*r1*a，第二偏心质量块相对于第一偏心质量块的弯矩M2＝m2*r2*a，且M1＝M2，其中m1为第一偏心质量块的质量，m2为第二偏心质量块的质量，r1为第一偏心质量块的质心与曲轴本体的中心轴线之间的距离，r2第二偏心质量块的质心与曲轴本体的中心轴线之间的距离，a为第一偏心质量块与第二偏心质量块质心之间的距离，b为第一偏心质量块与第一轴承之间的距离，b＇为第二偏心质量块与第二轴承之间的距离。

作为优选，所述第一偏心质量块与所述第二偏心质量块之间的质心连线与竖直平面形成的夹角可调。

作为优选，所述第一偏心质量块设置于所述减振器的内侧或者外侧或者外周，所述第二偏心质量块设置于所述飞轮的内侧或者外侧。

作为优选，所述减振器与所述第一偏心质量块为一体成型结构。

作为优选，所述飞轮与所述第二偏心质量块为一体成型结构，或所述飞轮与所述第二偏心质量块之间可拆卸连接。

作为优选，所述平衡重、所述飞轮、所述第一偏心质量块及所述第二偏心质量块均由钢材制成。

为达上述目的，本实用新型还提供了一种发动机，包括上述的曲轴结构。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的曲轴结构，在曲轴本体的两端分别设置减振器和飞轮，减振器上设置有第一偏心质量块，飞轮上设置有第二偏心质量块，通过整体法对整个曲轴结构平衡，与现有技术相比，无需增大平衡重半径、质量及体积等尺寸，保证了机体等零件的通用性，利于发动机系族化设计，且还可以降低曲轴本体、机体的重量，利于整体结构的紧凑，满足轻量化的需求。

本实用新型还提供了一种发动机，包括上述曲轴结构，提高机体的通用性，降低整体结构的重量。

附图说明

图1是现有技术曲轴结构的结构示意图；

图2是本实用新型曲轴结构一种形式的结构示意图；

图3是图2在透视情况下的侧视图；

图4是本实用新型曲轴结构另一种形式的结构示意图。

图中：

1＇、曲轴本体；2＇、曲柄；3＇、平衡重；

1、曲轴本体；2、曲柄；3、平衡重；4、减振器；5、飞轮；6、第一偏心质量块；7、第二偏心质量块；8、第一轴承；9、第二轴承。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一种曲轴结构，如图2-3所示，该曲轴机构包括曲轴本体1、多个曲柄2、减振器4和飞轮5，曲柄2的一端设置在曲轴本体1的外周上，另一端设置有平衡重3，平衡重3和曲柄2为分体式结构，两者之间采用可拆卸连接的方式，便于安装和维护。减振器4和飞轮5分别套设于曲轴本体1的两端，减振器4上设置有第一偏心质量块6，飞轮5上设置有第二偏心质量块7。第一偏心质量块6及第二偏心质量块7的横截面均为扇形结构，第一偏心质量块6的圆心、第二偏心质量块7的圆心及曲轴本体1的中心轴线同轴设置，飞轮5、第一偏心质量块6及第二偏心质量块7均用于平衡发动机的旋转惯性力矩和往复力矩，且三者均由普通钢材制成，与现有技术相比，无需采用高密度合金材料就能实现平衡，有效地降低了生产成本。本实施例对第一偏心质量块6及第二偏心质量块7的横截面的形状并不作限定，可以根据实际生产需要进行调整。

本实施例提供的曲轴结构，在曲轴本体1的两端分别设置减振器4和飞轮5，减振器4上设置有第一偏心质量块6，飞轮5上设置有第二偏心质量块7，通过整体法对整个曲轴结构平衡，与现有技术相比，无需增大平衡重3半径、质量及体积等尺寸，保证了机体等零件的通用性，利于发动机系族化设计，且还可以降低曲轴本体1、机体的重量，利于整体结构的紧凑，满足轻量化的需求。

如图2-3所示，飞轮5与第二偏心质量块7之间可以采用可拆卸连接的方式，螺栓穿过第二平衡质量块与飞轮5螺纹连接，增强了更换的灵活性。进一步地，为了减少了零件生产和组装的环节，减振器4与第一偏心质量块6为一体成型结构，飞轮5与第二偏心质量块7为一体成型结构，有效地将降低了生产成本。

现有V12和V16发动机的曲轴结构经合适设计发火顺序之后，通过设置平衡重3和飞轮5就可以实现自身平衡，对于V10的曲轴需要在原有V12和V16的曲轴结构基础上，增加第一偏心质量块6及第二偏心质量块7，以达到平衡的需求。

对于V10中第一偏心质量块6相对于第二偏心质量块7的弯矩M1＝m1*r1*a，第二偏心质量块7相对于第一偏心质量块6的弯矩M2＝m2*r2*a，当M1＝M2时才能实现平衡，其中m1为第一偏心质量块6的质量，m2为第二偏心质量块7的质量，r1为第一偏心质量块6的质心与曲轴本体1的中心轴线之间的距离，r2第二偏心质量块7的质心与曲轴本体1的中心轴线之间的距离，a为第一偏心质量块6与第二偏心质量块7质心之间的距离。同时，为了实现曲轴本体1的旋转，需要在曲轴本体1的两端分别转动设置有第一轴承8和第二轴承9，第一轴承8位于靠近减振器4的一端，第一偏心质量块6与第一轴承8之间的距离为b，第二轴承9位于靠近飞轮5的一端，第二偏心质量块7与第二轴承9之间的距离为b＇。

第一偏心质量块6和第二偏心质量块7的质量不一定相同，只要产生的质径积相同即可，即m1*r1＝m2*r2。随着a越大，则需要设计的质径积越小，但是a增大，意味着b或b＇需要增大。当b或b＇的增大会增加第一轴承8的弯矩M1＇和第二轴承9的轴瓦的弯矩M2＇，其中M1＇＝m1*b，M2＇＝m2*b＇，因此，m1、m2、r1、r2、a、b及b＇的数值需要依据第一轴承8和第二轴承9的承载情况而设计。

在满足第一轴承8和第二轴承9的承载情况下，如图2-3所示，第一偏心质量块6可以设置于减振器4的内侧或者外侧，第二偏心质量块7设置于飞轮5的内侧或者外侧，且第一偏心质量块6与第二偏心质量块7之间的质心连线与竖直平面形成的夹角α可调，夹角α优选18°。如图4所示，第一偏心质量块6可以设置于减振器4的外周，且第一偏心质量块6的数量可以为多个，第一偏心质量块6的数量优选为两个。本实施例对第一偏心质量块6与第二偏心质量块7的位置及夹角α并不作限定，只要能满足在第一轴承8和第二轴承9的承载范围即可。

本实施例还提供了一种发动机，包括上述曲轴结构，提高机体的通用性，降低整体结构的重量。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种曲轴结构，包括曲轴本体(1)及多个曲柄(2)，所述曲柄(2)的一端设置在曲轴本体(1)的外周上，另一端设置有平衡重(3)，其特征在于，所述曲轴本体(1)的两端分别套设有减振器(4)和飞轮(5)，所述减振器(4)上设置有第一偏心质量块(6)，所述飞轮(5)上设置有第二偏心质量块(7)。

2.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述第一偏心质量块(6)及所述第二偏心质量块(7)的横截面均为扇形结构，所述第一偏心质量块(6)的圆心、所述第二偏心质量块(7)的圆心及所述曲轴本体(1)的中心轴线同轴设置。

3.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，在所述曲轴本体(1)的两端分别转动设置有第一轴承(8)和第二轴承(9)，所述第一轴承(8)位于靠近所述减振器(4)的一端，所述第二轴承(9)位于靠近所述飞轮(5)的一端。

4.根据权利要求3所述的曲轴结构，其特征在于，所述第一轴承(8)受到的弯矩M1＇＝m1*b，第二轴承(9)受到的弯矩M2＇＝m2*b＇，第一偏心质量块(6)相对于第二偏心质量块(7)的弯矩M1＝m1*r1*a，第二偏心质量块(7)相对于第一偏心质量块(6)的弯矩M2＝m2*r2*a，且M1＝M2，其中m1为第一偏心质量块(6)的质量，m2为第二偏心质量块(7)的质量，r1为第一偏心质量块(6)的质心与曲轴本体(1)的中心轴线之间的距离，r2为第二偏心质量块(7)的质心与曲轴本体(1)的中心轴线之间的距离，a为第一偏心质量块(6)的质心与第二偏心质量块(7)的质心之间的距离，b为第一偏心质量块(6)与第一轴承(8)之间的距离，b＇为第二偏心质量块(7)与第二轴承(9)之间的距离。

5.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述第一偏心质量块(6)与所述第二偏心质量块(7)之间的质心连线与竖直平面形成的夹角α可调。

6.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述第一偏心质量块(6)设置于所述减振器(4)的内侧或者外侧或者外周，所述第二偏心质量块(7)设置于所述飞轮(5)的内侧或者外侧。

7.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述减振器(4)与所述第一偏心质量块(6)为一体成型结构。

8.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述飞轮(5)与所述第二偏心质量块(7)为一体成型结构，或所述飞轮(5)与所述第二偏心质量块(7)之间可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的曲轴结构，其特征在于，所述平衡重(3)、所述飞轮(5)、所述第一偏心质量块(6)及所述第二偏心质量块(7)均由钢材制成。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的曲轴结构。