CN202338560U - 一种汽车发动机曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车发动机曲轴，其包括四个依次连接的单元曲拐、平衡重以及位于曲轴两端的与所述单元曲拐连接的曲轴前端和曲轴后端。其中，每个单元曲拐由一个曲柄销、位于曲柄销左右两侧的两个曲柄臂以及位于两个曲柄臂外侧的两个主轴颈构成。其中，曲柄臂在靠近曲柄销的一端的外侧处设置有凹弧扫掠形式的减重部分。本实用新型在不改变曲轴箱构造以及其它外围零部件设计的情况下，通过尽可能对曲柄臂减重和平衡重增重，有效地提高了发动机曲轴的平衡率，更好地实现了曲轴本身强度、刚性、摩擦、振动以及成本的兼顾。

Description

一种汽车发动机曲轴

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机，特别地涉及一种汽车发动机曲轴。 

背景技术

在现有技术中，汽车发动机曲轴基本上都采用锻钢或铸铁两种材料类制成。 

锻钢曲轴采用锻造工艺加工，然后将碳素钢或合金钢进行调质处理，以获得高的强度和刚度。近年来为了提高易切削性以降低加工生产成本，无铅易切削的非调质钢也得要了大量应用。 

发动机运转时为了降低震动以获得良好的NVH(Noise-噪声；Vibration-振动；Harshness-声振粗糙度)效果，中级排量发动机一般采用全平衡重形式曲轴设计以达到高的平衡率，这类全平衡重形式锻钢曲轴能够获得高的强度和刚度以及良好的NVH效果，但是却有着重量大、摩擦损失大、成本高等缺点。 

铸铁曲轴一般为球墨铸铁材料，采用铸造工艺加工。此类曲轴密度低、重量轻、弹性高，对NVH效果很有利，而且可利用发动机运转时曲轴轴颈上析出的石墨的润滑性来降低摩擦损耗。但是对于功率高、扭矩大的中级排量发动机，此类曲轴的刚度和强度上又很难达到要求。球墨铸铁曲轴要应用于中级排量发动机，特别是涡轮增压型发动机上，首先要求强度和刚度上要达到设计需求，这往往以牺牲曲轴整体平衡率、NVH为代价。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种汽车发动机曲轴，这种汽车发动机曲轴在保证曲轴强度和刚度的前提下，进一步提高了曲轴的平衡率，降低了发动机运转时曲轴本身引起的振动和噪声。 

为了解决上述技术问题，本实用新型汽车发动机曲轴包括：四个依次连接的单元曲拐，其中每个单元曲拐包括一个曲柄销、位于曲柄销左右两侧的两个曲柄臂以及位于两个曲柄臂外侧的两个主轴颈；安装在每个曲柄臂上的平衡重，所述平衡重的形状为扇形；以及位于曲轴两端的与单元曲拐连接的曲轴前端和曲轴后端；其中，所述曲柄臂在靠近所述曲柄销的一端的外侧处设置有凹弧扫掠形式的减重部分；靠近曲轴前端的两个平衡重和靠近曲轴后端的两个平衡重的半径为72.3-72.7mm，中间四个平衡重的半径为71.8-72.2mm；靠近曲轴后端的一个平衡重的厚度为13.1-13.5mm，其余的平衡重的厚度为14.3-14.7mm。 

本实用新型在曲轴的曲柄臂上通过凹弧扫掠形式对曲柄臂减重，相比现有技术中采用斜切面形式的减重，凹弧扫掠形式的减重可削减更多的曲柄臂重量。另外，相比现有技术中的平衡重的半径和厚度，本实用新型汽车发动机曲轴的平衡重的厚度和半径均有增加，在平衡重材料相同的情况下，本实用新型汽车发动机曲轴的平衡重的重量更大。 

本实用新型在不改变曲轴箱构造以及其它外围零部件设计的情况下，通过尽可能对曲柄臂减重和平衡重增重，有效地提高了发动机曲轴的平衡率，更好地实现了曲轴本身强度、刚性、摩擦、振动以及成本的兼顾。 

根据本实用新型的一个实施例，所述靠近曲轴前端的两个平衡重和靠 近曲轴后端的两个平衡重的半径为72.5mm，中间四个平衡重的半径为72mm。所述靠近曲轴后端的一个平衡重的厚度为13.3mm，其余的平衡重的厚度为14.5mm。 

实验测得，采用上述设计参数，可将发动机曲轴的平衡率提高至76.5％，相比现有技术中的发动机曲轴，曲轴平衡率提高了约20％。 

附图说明

图1为本实用新型汽车发动机曲轴的平面图； 

图2为图1中所示的曲柄臂的立体图。 

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型汽车发动机曲轴作进一步的详细说明。 

图1为本实用新型汽车发动机曲轴的平面图。如图所示，本实用新型汽车发动机曲轴包括曲轴前端11、依次连接的单元曲拐12-15(用虚线方框表示)以及曲轴后端17。每个单元曲拐包括一个曲柄销21、位于曲柄销21左右两侧的两个曲柄臂23以及位于两个曲柄臂23外侧的两个主轴颈26。 

曲轴前端11和曲轴后端17分别与单元曲拐12和15连接。更确切地说，曲轴前端11和曲轴后端17分别与单元曲拐12和单元曲拐15的主轴颈26固定连接。 

严格地说，图中主轴颈26的个数并不足以使得每个单元曲拐都包括两个主轴颈，但是为了方便叙述，对单元曲拐12-15采用上述方式描述。因此，从图中可以看出，相邻的两个单元曲拐共用一个主轴颈26，或者说相邻的单元曲拐通过公共的主轴颈26固定连接，作为连接部分的主轴颈26既可以作为一个单元曲拐的主轴颈，也可以作为另一个相邻的单元曲拐的主轴颈。 

在本实施例中，靠近曲轴前段11的单元曲拐12和靠近曲轴后端17的单元曲拐15的曲柄销21位于曲轴中心线Y的一侧，中间两个单元曲拐13和14的曲柄销21位于曲轴中心线Y的另一侧。 

如图1所示，在每个曲柄臂上安装有平衡重31-38，平衡重31-38的形状为扇形。靠近曲轴前端的两个平衡重31和32以及靠近曲轴后端的两个平衡重37和38的半径为72.3-72.7mm，中间四个平衡重33-36的半径为71.8-72.2mm。在本实施例中，平衡重31、32、37和38的半径优选地为72.5mm，中间四个平衡重33-36的半径优选地为72mm。平衡重31、32、37和38的半径比平衡重33-36的半径大0.5mm，这可优化曲轴本身的整体静平衡。 

平衡重38的厚度为13.1-13.5mm，其余的平衡重31-37的厚度为14.3-14.7mm。在本实施例中，平衡重38的厚度优选地为13.3mm。优选地，在不影响主轴颈26和曲柄销21机加工的前提下，通过调整主轴颈和曲柄销两侧法兰面相对于平衡重铸造分型线的落差将平衡重31-37的厚度增加至14.5mm。 

相比现有技术中半径为69mm和厚度为13.8mm的一种发动机曲轴的平衡重，本实用新型汽车发动机曲轴的平衡重厚度和半径均有增加，在平衡重材料相同的情况下，本实用新型汽车发动机曲轴的平衡重的重量更大。同时，平衡重半径的增大，能够改变平衡重质心相对于曲轴中心线Y的距离，这也有利于提高曲轴平衡率。 

如图2所示，曲柄臂23在靠近曲柄销21的一端的外侧处设置有凹弧扫掠形式的减重部分28。相比现有技术中采用斜切面形式进行的减重，凹弧扫掠形式的减重可削减更多的重量，从而有利于提高曲轴平衡率。在本实施例中，采用凹弧扫掠形式的减重削减曲柄臂重量的约5％。 

实验测得，采用本实施例中平衡重的上述设计参数以及曲柄臂减重部分占曲柄臂重量约5％的情况下，可将发动机曲轴的平衡率提高至76.5％，相比现有技术中的曲轴(平衡重的半径为69mm，厚度为13.8mm，减重部分为斜切面)，曲轴平衡率提高了约20％。 

本实用新型汽车发动机曲轴在不影响平衡重与缸体总成、油底壳总成、活塞等周边零件运动干涉的前提下，通过增加平衡重的半径和厚度来增加平衡重的重量和改变平衡重的质心位置，从而提高曲轴平衡率。同时，在保证曲柄臂强度的前提下，采用凹弧扫掠形式的减重，最大程度地降低曲柄臂部分的重量以提高曲轴平衡率。曲轴平衡率的提高从而有利于降低发动机运转时曲轴本身引起的振动和噪声，更好地实现了曲轴本身强度、刚性、摩擦、振动以及成本的兼顾。 

本实用新型汽车发动机曲轴能在自然吸气直列四缸汽油发动机和同排量废气涡轮增压发动机上实现共用。 

本实用新型并不限于上述具体实施方式，对于本领域技术人员来说显而易见的技术方案，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，对本实用新型做各种改变和/或修改，仍属于本实用新型保护的范围。 

Claims (5)

1.一种汽车发动机曲轴，包括：

四个依次连接的单元曲拐，其中每个单元曲拐由一个曲柄销、位于所述曲柄销左右两侧的两个曲柄臂以及位于所述两个曲柄臂外侧的两个主轴颈构成；

安装在每个所述曲柄臂上的平衡重，所述平衡重的形状为扇形；以及

位于曲轴两端的与所述单元曲拐连接的曲轴前端和曲轴后端；

其特征在于，

所述曲柄臂在靠近所述曲柄销的一端的外侧处设置有凹弧扫掠形式的减重部分；

靠近所述曲轴前端的两个平衡重和靠近所述曲轴后端的两个平衡重的半径为72.3-72.7mm，中间四个平衡重的半径为71.8-72.2mm；

靠近所述曲轴后端的一个平衡重的厚度为13.1-13.5mm，其余的平衡重的厚度为14.3-14.7mm。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机曲轴，其特征在于，靠近所述曲轴前端的两个平衡重和靠近所述曲轴后端的两个平衡重的半径比中间四个平衡重的半径大0.5mm。

3.根据权利要求2所述的汽车发动机曲轴，其特征在于，靠近所述曲轴前端的两个平衡重和靠近所述曲轴后端的两个平衡重的半径为72.5mm，中间四个平衡重的半径为72mm。

4.根据权利要求1或3所述的汽车发动机曲轴，其特征在于，靠近所述曲轴后端的一个平衡重的厚度为13.3mm，其余的平衡重的厚度为14.5mm。

5.根据权利要求1所述的汽车发动机曲轴，其特征在于，靠近所述曲轴前端的单元曲拐和靠近所述曲轴后端的单元曲拐的曲柄销位于曲轴中心线的一侧，中间两个单元曲拐的曲柄销位于曲轴中心线的另一侧。

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