CN220622448U - 曲轴、发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种曲轴、发动机及车辆，该曲轴包括沿主轴线间隔布置的多个主轴颈，多个主轴颈包括靠近于曲轴的第一端的第一主轴颈、靠近于曲轴的第二端的第二主轴颈、以及位于第一主轴颈和第二主轴颈之间的中间主轴颈，中间主轴颈包括第三主轴颈，其中，第三主轴颈的直径小于第一主轴颈的直径，且第三主轴颈的直径小于第二主轴颈的直径。通过上述技术方案，曲轴对第一主轴颈、第二主轴颈与第三主轴颈的尺寸进行了区别设计，保证第一主轴颈和第二主轴颈具有良好的强度，保证曲轴的稳定性，并降低发动机的噪音，同时降低第三主轴颈受到的摩擦力和曲轴的整体质量，实现曲轴的轻量化，降低曲轴传动的动能损耗，提高发动机的效率，改善整车经济性。

Description

曲轴、发动机及车辆

技术领域

本公开涉及发动机部件领域，具体地，涉及一种曲轴、发动机及车辆。

背景技术

曲轴作为发动机中的重要部件，用于承受连杆传来的力并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴的轴径越大其受到的摩擦力也越大，导致发动机的动能损耗高，不满足现如今节能减排的大趋势。而曲轴的轴径减小会导致其结构强度也随之变弱，曲轴容易受发动机燃烧激励影响而产生弯曲变形，变形的曲轴与主轴承容易产生敲击，成为整车振动噪声及舒适性控制的一大难题，如何平衡发动机的稳定性和经济性，成为了尚待解决的问题。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种曲轴、发动机及车辆，以解决相关技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种曲轴，所述曲轴包括沿主轴线间隔布置的多个主轴颈，所述多个主轴颈包括靠近于所述曲轴的第一端的第一主轴颈、靠近于所述曲轴的第二端的第二主轴颈、以及位于所述第一主轴颈和所述第二主轴颈之间的中间主轴颈，所述中间主轴颈包括第三主轴颈；

其中，所述第三主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第三主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径。

可选地，所述曲轴包括至少两个所述中间主轴颈，每个所述中间主轴颈均为所述第三主轴颈，每个所述第三主轴颈均具有相同的直径。

可选地，所述曲轴包括多个所述中间主轴颈，多个所述中间主轴颈包括第四主轴颈和第五主轴颈，所述第四主轴颈位于所述第一主轴颈与所述第三主轴颈之间，所述第五主轴颈位于所述第二主轴颈与所述第三主轴颈之间；

其中，所述第四主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第四主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径，和/或，所述第五主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第五主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径。

可选地，所述第四主轴颈的直径大于所述第三主轴颈的直径，和/或，所述第五主轴颈的直径大于所述第三主轴颈的直径。

可选地，所述第四主轴颈的直径等于所述第五主轴颈的直径。

可选地，所述第一主轴颈的直径等于所述第二主轴颈的直径。

可选地，所述第一主轴颈的直径和所述第二主轴颈的直径均为第一直径，所述第三主轴颈的直径为第二直径；

其中，所述第一直径与所述第二直径之间的差值小于或者等于所述第一直径的21％。

可选地，每相邻的两个所述主轴颈之间设置有一个连杆颈，所述连杆颈和与其相邻的所述主轴颈之间通过曲柄连接，所述连杆颈上形成有第一油孔，与所述连杆颈相邻的所述中间主轴颈上形成有第二油孔，所述第一油孔和所述第二油孔相互连通。

本公开第二方面提供一种发动机，所述发动机包括飞轮、带轮以及上述的曲轴，所述曲轴的第一端连接于所述飞轮，所述曲轴的第二端连接于所述带轮。

本公开第三方面提供一种车辆，包括上述的发动机。

通过上述技术方案，本公开实施例提供的曲轴对第一主轴颈、第二主轴颈与第三主轴颈的尺寸进行了区别设计，第三主轴颈的直径小于第一主轴颈的直径并小于第二主轴颈的直径，既能够保证第一主轴颈和第二主轴颈具有良好的强度，避免或者降低第一主轴颈和第二主轴颈的变形，保证曲轴的稳定性，并降低发动机的噪音。而第三主轴颈的直径减小有利于降低第三主轴颈受到的摩擦力，能够降低曲轴的整体质量，实现曲轴的轻量化，从而降低曲轴传动的动能损耗，提高发动机的效率，改善整车经济性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的曲轴的正视示意图；

图2是本公开一种示例性实施方式提供的曲轴的局部截断正视示意图；其中，省略了曲轴的连杆颈以及曲柄；

图3是本公开一种示例性实施方式提供的曲轴的局部截面图。

附图标记说明

100-曲轴；1-主轴颈；11-第一主轴颈；12-第二主轴颈；13-中间主轴颈；131-第三主轴颈；132-第四主轴颈；133-第五主轴颈；14-第二油孔；2-连杆颈；21-第一油孔；3-曲柄。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相关零部件的内、外。此外，需要说明的是，使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

相关技术中，曲轴通常包括主轴颈和连杆颈，连杆颈用于与发动机的连杆连接，曲轴的两端分别连接于飞轮和带轮，以将连杆的动能传递给飞轮和带轮。相关技术的技术方案中的曲轴的主轴颈均具有相同的尺寸，为了提高发动机的动力性和经济性，相关技术中的曲轴上所有主轴颈的直径均同步减小，然而随着曲轴的轴径变小，曲轴的结构强度也随之变弱，特别是位于曲轴的两端的主轴颈，由于曲轴上靠近两端的主轴颈靠近于飞轮和带轮，更容易在扭矩作用下产生弯曲变形，变形后的主轴颈与主轴承敲击，从而产生噪音，影响发动机的性能。

如图1至图3所示，本公开第一方面提供一种曲轴100，该曲轴100包括沿主轴线间隔布置的多个主轴颈1，多个主轴颈1包括靠近于曲轴100的第一端的第一主轴颈11、靠近于曲轴100的第二端的第二主轴颈12、以及位于第一主轴颈11和第二主轴颈12之间的中间主轴颈13，中间主轴颈13包括第三主轴颈131，其中，第三主轴颈131的直径小于第一主轴颈11的直径，且第三主轴颈131的直径小于第二主轴颈12的直径。

在上述的曲轴100中，曲轴100的第一主轴颈11靠近曲轴100的第一端，第二主轴颈12靠近曲轴100的第二端，中间主轴颈13位于第一主轴颈11和第二主轴颈12之间，需要说明的是，这里的中间主轴颈13可以为一个，也可以为多个，本公开对此不做限制。在中间主轴颈13为一个的实施例中，中间主轴颈13即为第三主轴颈131，而在中间主轴颈13为多个的实施例中，多个中间主轴颈13中的至少一个中间主轴颈13可以为第三主轴颈131。

在上述的实施例中，第三主轴颈131的直径小于第一主轴颈11的直径，且第三主轴颈131的直径小于第二主轴颈12的直径，即，第一主轴颈11和第二主轴颈12的直径均大于第三主轴颈131的直径。相比于中间主轴颈13，第一主轴颈11和第二主轴颈12在发动机运行过程中受到的扭矩更大，因此第一主轴颈11和第二主轴颈12的强度要求也更高。上述实施例中的第一主轴颈11和第二主轴颈12的直径均大于第三主轴颈131的直径，能够保证第一主轴颈11和第二主轴颈12具有足够的强度，避免或者降低第一主轴颈11和第二主轴颈12在受力后产生的变形，从而降低第一主轴颈11和第二主轴颈12与相关零部件发生碰撞而产生的噪音，提高曲轴100的运行稳定性。另一方面，第三主轴颈131的直径减小，有利于降低第三主轴颈131受到的摩擦力，还能够降低曲轴100的整体质量，实现曲轴100的轻量化，从而降低曲轴100传动的动能损耗，提高发动机的效率，改善整车经济性。

通过上述技术方案，本公开实施例提供的曲轴100对第一主轴颈11、第二主轴颈12与第三主轴颈131的尺寸进行了区别设计，第三主轴颈131的直径小于第一主轴颈11的直径并小于第二主轴颈12的直径，既能够保证第一主轴颈11和第二主轴颈12具有良好的强度，避免或者降低第一主轴颈11和第二主轴颈12的变形，保证曲轴100的稳定性，并降低发动机的噪音。而第三主轴颈131的直径减小有利于降低第三主轴颈131受到的摩擦力，能够降低曲轴100的整体质量，实现曲轴100的轻量化，从而降低曲轴100传动的动能损耗，提高发动机的效率，改善整车经济性。

可以理解的是，相比于相关技术中的曲轴的主轴颈均为相同尺寸的技术方案而言，本公开实施例提供的曲轴100具有第三主轴颈131，实现降低曲轴100受到的摩擦力并降低整体质量，提高发动机的效率，而中间主轴颈13的数量可以为一个或者多个，在曲轴100的中间主轴颈13为多个的实施例中，中间主轴颈13中第三主轴颈131的占比越多，曲轴100所受摩擦力越小，且曲轴100的整体质量也越小。相关人员可以根据曲轴100的强度需求以及发动力的效率需求，对第三主轴颈131的数量和具体尺寸进行适应性调整，本公开对此不做限制。

上述的曲轴100可以适应于不同型号的发动机的需求而进行调整，在不同型号的发动机中，曲轴100的中间主轴颈13的数量不同，第三主轴颈131的数量也可以适应性调整。例如，在发动机为三缸发动机的实施例中，曲轴100的中间主轴颈13为两个，第一主轴颈11、第二主轴颈12以及两个中间主轴颈13可以共同构成三个曲拐，以与三缸发动机内的三个连杆配合并实现传力。该两个中间主轴颈13中可以包括一个第三主轴颈131，即，两个中间主轴颈13的一者的尺寸均小于第一主轴颈11的直径和第二主轴颈12的直径，而两个中间主轴颈13中的另一者的直径可以不做限制，其直径可以等于或者小于第一主轴颈11的直径和第二主轴颈12的直径。或者，该实施例中的两个中间主轴颈13也可以均为第三主轴颈131。

可选地，曲轴100包括至少两个中间主轴颈13，每个中间主轴颈13可以均为第三主轴颈131，每个第三主轴颈131均具有相同的直径，能够最大限度地降低中间主轴颈13受到的摩擦力，并使中间主轴颈13通过同一刀具在同一工序中实现加工。该实例中的曲轴100可以应用于三缸发动机或者四缸发动机中，例如，如图2所示，在中间主轴颈13为三个的实施例中，第一主轴颈11和第二主轴颈12之间的每个中间主轴颈13的直径均减小，在保证第一主轴颈11和第二主轴颈12的强度的前提下，能够最大限度地降低中间主轴颈13受到的摩擦力。且每个第三主轴颈131均具有相同的直径，使得每个第三主轴颈131在加工的过程中可以使用同一刀具在同一工序中实现加工，从而有效降低曲轴100的加工难度和加工时长，便于曲轴100的制造生产。

在曲轴100包括多个中间主轴颈13的实施例中，可选地，多个中间主轴颈13可以包括第四主轴颈132和第五主轴颈133，第四主轴颈132位于第一主轴颈11与第三主轴颈131之间，第五主轴颈133位于第二主轴颈12与第三主轴颈131之间，其中，第四主轴颈132的直径可以小于第一主轴颈11的直径，且第四主轴颈132的直径小于第二主轴颈12的直径，和/或，第五主轴颈133的直径可以小于第一主轴颈11的直径，且第五主轴颈133的直径小于第二主轴颈12的直径。即，第四主轴颈132的直径和第五主轴颈133的直径也可以选择性地减小，以进一步降低曲轴100受到的摩擦力。

在上述实施例中，第三主轴颈131、第四主轴颈132以及第五主轴颈133可以具有不同的直径，以满足不同位置的中间主轴颈13的强度要求。第四主轴颈132靠近于第一主轴颈11，可选地，第四主轴颈132的直径可以大于第三主轴颈131的直径，以使得第四主轴颈132相比于第三主轴颈131具有较大的强度。第五主轴颈133靠近于第二主轴颈12，可选地，第五主轴颈133的直径也可以大于第三主轴颈131的直径，以使得第五主轴颈133相比于第三主轴颈131具有较大的强度。为了保证曲轴100的对称性，可选地，第四主轴颈132的直径可以等于第五主轴颈133的直径。在该实施例中，第四主轴颈132和第五主轴颈133可以在加工过程中通过同一刀具进行加工，从而降低加工难度。

上述曲轴100的第一主轴颈11和第二主轴颈12的直径可以相同或者不同，可选地，第一主轴颈11的直径可以等于第二主轴颈12的直径，第一主轴颈11和第二主轴颈12在主轴线方向上的对称性和平衡性更好，第一主轴颈11和第二主轴颈12均具有良好的强度以保证曲轴100的稳定性，且该实施例中的第一主轴颈11和第二主轴颈12能够通过同一刀具实现加工，便于曲轴100的生产制造。

可以理解的是，第三主轴颈131的直径越小，其受到的摩擦力也就越小，然而第三主轴颈131的直径过小也会导致第三主轴颈131的强度过低，虽然第三主轴颈131的强度要求低于第一主轴颈11和第二主轴颈12的强度要求，第三主轴颈131作为传力路径上的受力部位，也有一定的强度要求，因此，第三主轴颈131的直径需要受到限制，具体地，曲轴100上的每个主轴颈1的直径可以通过模态仿真试验进行设计，使得每个主轴颈1的直径既能够满足强度要求，还能够尽可能降低曲轴100的摩擦。

在第一主轴颈11的直径等于第二主轴颈12的实施例中，可选地，第一主轴颈11的直径和第二主轴颈12的直径均为第一直径，第三主轴颈131的直径为第二直径，第一直径与第二直径之间的差值小于或者等于第一直径的21％。由于第三主轴颈131的直径过小也会造成第三主轴颈131的强度过低，导致曲轴100的稳定性和安全性降低，在上述实施例中，第一直径与第二直径之间的差值小于或者等于第一直径的21％，既能够有效降低第三主轴颈131受到的摩擦力，又能够保证第三主轴颈131的强度，从而最大限度平衡曲轴100的经济性和稳定性。

基于上述实施例，在本公开一种示例性实施方式中，提供一种曲轴100，该曲轴100可以用于四缸发动机，该曲轴100包括三个中间主轴颈13，三个中间主轴颈13均为第三主轴颈131，每个中间主轴颈13的直径均为第二直径，第一主轴颈11的直径和第二主轴颈12的直径均为第一直径，第一直径与第二直径之间的差值为第一直径的20.37％。该实施例提供的曲轴100在模态仿真试验中，能够有效降低约10.63％的曲轴100系摩擦，且强度能够满足曲轴100在四缸发动机中的强度要求。

如图3所示，可选地，每相邻的两个主轴颈1之间可以设置有一个连杆颈2，连杆颈2和与其相邻的主轴颈1之间通过曲柄3连接，连杆颈2上形成有第一油孔21，与连杆颈2相邻的中间主轴颈13上形成有第二油孔14，第一油孔21和第二油孔14相互连通。例如，第一主轴颈11与中间主轴颈13之间可以具有一个连杆颈2，或者，两个中间主轴颈13之间可以具有一个连杆颈2。连杆颈2上的第一油孔21和中间主轴颈13上的第二油孔14相互连通，使得润滑油能够在连杆颈2和中间主轴颈13之间流动，可以提高润滑效果，降低曲轴100受到的摩擦力，从而降低曲轴100的动能损耗，提高发动机的效率。

本公开第二方面提供一种发动机，该发动机可以包括飞轮、带轮以及上述的曲轴100，曲轴100的第一端连接于飞轮，曲轴100的第二端连接于带轮。

在上述的发动机中，由于曲轴100对第一主轴颈11、第二主轴颈12与第三主轴颈131的尺寸进行了区别设计，第三主轴颈131的直径小于第一主轴颈11的直径并小于第二主轴颈12的直径，即能够保证第一主轴颈11和第二主轴颈12具有良好的强度，从而降低第一主轴颈11与带轮之间的噪音，并且降低第二主轴颈12与飞轮之间的噪音，保证发动机的稳定性。而第三主轴颈131的直径减小有利于降低第三主轴颈131受到的摩擦力，能够降低曲轴100的整体质量，实现曲轴100的轻量化，从而降低曲轴100传动的动能损耗，提高发动机的效率。这里的发动机可以为车辆或者船只等的发动机，本公开对于发动机的种类和用途不做限制。

本公开第三方面提供一种车辆，包括上述的发动机。这里的车辆可以为乘用车、货车或者无人运输车，也可以为燃油车或者混合动力汽车等。本公开对于上述的车辆的类型和用途不做限制。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种曲轴，其特征在于，所述曲轴包括沿主轴线间隔布置的多个主轴颈，所述多个主轴颈包括靠近于所述曲轴的第一端的第一主轴颈、靠近于所述曲轴的第二端的第二主轴颈、以及位于所述第一主轴颈和所述第二主轴颈之间的中间主轴颈，所述中间主轴颈包括第三主轴颈；

其中，所述第三主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第三主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径。

2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述曲轴包括至少两个所述中间主轴颈，每个所述中间主轴颈均为所述第三主轴颈，每个所述第三主轴颈均具有相同的直径。

3.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述曲轴包括多个所述中间主轴颈，多个所述中间主轴颈包括第四主轴颈和第五主轴颈，所述第四主轴颈位于所述第一主轴颈与所述第三主轴颈之间，所述第五主轴颈位于所述第二主轴颈与所述第三主轴颈之间；

其中，所述第四主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第四主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径，和/或，所述第五主轴颈的直径小于所述第一主轴颈的直径，且所述第五主轴颈的直径小于所述第二主轴颈的直径。

4.根据权利要求3所述的曲轴，其特征在于，所述第四主轴颈的直径大于所述第三主轴颈的直径，和/或，所述第五主轴颈的直径大于所述第三主轴颈的直径。

5.根据权利要求3所述的曲轴，其特征在于，所述第四主轴颈的直径等于所述第五主轴颈的直径。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的曲轴，其特征在于，所述第一主轴颈的直径等于所述第二主轴颈的直径。

7.根据权利要求5所述的曲轴，其特征在于，所述第一主轴颈的直径和所述第二主轴颈的直径均为第一直径，所述第三主轴颈的直径为第二直径；

其中，所述第一直径与所述第二直径之间的差值小于或者等于所述第一直径的21％。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的曲轴，其特征在于，每相邻的两个所述主轴颈之间设置有一个连杆颈，所述连杆颈和与其相邻的所述主轴颈之间通过曲柄连接，所述连杆颈上形成有第一油孔，与所述连杆颈相邻的所述中间主轴颈上形成有第二油孔，所述第一油孔和所述第二油孔相互连通。

9.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括飞轮、带轮以及如权利要求1-8中任一项所述的曲轴，所述曲轴的第一端连接于所述飞轮，所述曲轴的第二端连接于所述带轮。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的发动机。