一種車(chē)輛、發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲軸平衡結(jié)構(gòu)的制作方法

本發(fā)明涉及車(chē)輛工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種包括上述曲軸平衡結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及一種車(chē)輛。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)械設(shè)備已得到廣泛使用。

車(chē)輛上的零件數(shù)量眾多，可達(dá)上萬(wàn)個(gè)，其中包括若干個(gè)系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)、總成等，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的五大系統(tǒng)和兩大機(jī)構(gòu)，以及行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)以及各種電子模塊、傳感器等。

發(fā)動(dòng)機(jī)是車(chē)輛上最重要的部件，是車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)上的零部件眾多，比如曲軸飛輪組、活塞連桿組以及氣缸體、節(jié)氣門(mén)、噴油嘴、潤(rùn)滑系統(tǒng)、機(jī)油濾清器、分電器、節(jié)溫器和冷卻系統(tǒng)等。發(fā)動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，根據(jù)氣缸數(shù)可分為三缸發(fā)動(dòng)機(jī)、四缸發(fā)動(dòng)機(jī)、六缸發(fā)動(dòng)機(jī)等。

其中，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)具有升功率高和結(jié)果緊湊等優(yōu)勢(shì)，但先天具有的平衡性問(wèn)題，會(huì)對(duì)整機(jī)的振動(dòng)甚至整車(chē)的舒適性帶來(lái)不利的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在氣缸中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿和曲軸等機(jī)構(gòu)將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣就產(chǎn)生了往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力。由于三缸機(jī)點(diǎn)火角度的特殊性，曲軸每轉(zhuǎn)動(dòng)240°點(diǎn)一次火，三缸機(jī)曲軸的受到慣性力的合力為零，但慣性力產(chǎn)生的合力距不為零，因此三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)較強(qiáng)，駕駛體驗(yàn)較差。對(duì)于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其平衡設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)為：通過(guò)曲軸系統(tǒng)自身消除100％的旋轉(zhuǎn)慣性力矩和50％的往復(fù)慣性力矩，而另外50％的往復(fù)慣性力矩則通過(guò)平衡軸來(lái)抵消。

在現(xiàn)有技術(shù)中，曲軸系統(tǒng)的平衡方法往往是在連桿軸頸的曲柄臂上增設(shè)若干塊平衡塊，再搭配偏心飛輪。然而，首先單純靠曲軸自身的若干個(gè)平衡塊只能平衡部分慣性力矩，比如三缸機(jī)時(shí)只能平衡52％的慣性力矩，其平衡性能依然不足；其次，飛輪有撓性盤(pán)、單質(zhì)量飛輪和雙質(zhì)量飛輪三種，其中撓性盤(pán)上能設(shè)計(jì)的不平衡量極為有限，單、雙質(zhì)量飛輪增加不平衡量又受到相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)配件的制約，工藝更改成本巨大，此種方式只能應(yīng)用于少數(shù)型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)，不具備普適性。

因此，如何提高曲軸平衡結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的普適性和通用性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，能夠在滿足曲軸平衡設(shè)計(jì)的要求上，提高對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的普適性和通用性。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述曲軸平衡結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及一種車(chē)輛。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，包括分別設(shè)置于若干組曲柄臂上且均等重的平衡塊，還包括設(shè)置于曲軸前端的第一配重塊和設(shè)置于曲軸后端的第二配重塊，所述第一配重塊和第二配重塊的質(zhì)量相等，質(zhì)心方向相反，且兩者中的其中一者的質(zhì)心方向和與其相鄰的所述曲柄臂上的平衡塊的質(zhì)心方向相同。

優(yōu)選地，所述曲軸前端和曲軸后端上均裝配有傳動(dòng)系配件，且所述第一配重塊和第二配重塊分別設(shè)置在各自對(duì)應(yīng)的所述傳動(dòng)系配件上。

優(yōu)選地，所述傳動(dòng)系配件具體包括減震器皮帶輪或正時(shí)齒輪。

優(yōu)選地，所述第一配重塊和/或第二配重塊呈弧形，且其圓心角為90°～150°。

優(yōu)選地，所述第一配重塊及第二配重塊均焊接在各自對(duì)應(yīng)的所述傳動(dòng)系配件上。

優(yōu)選地，還包括開(kāi)設(shè)在各連桿軸頸的端面上的減重孔，且各所述減重孔在各自對(duì)應(yīng)的所述連桿軸頸上的設(shè)置位置相同、容積相同。

優(yōu)選地，各所述減重孔的中軸線至各自對(duì)應(yīng)的所述連桿軸頸的表面距離占所述連桿軸頸直徑的20％～30％。

優(yōu)選地，各所述連桿軸頸上的各個(gè)減重孔在其端面上對(duì)稱分布。

本發(fā)明還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體和設(shè)置于所述缸體內(nèi)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，其中，所述曲軸平衡結(jié)構(gòu)具體為上述任一項(xiàng)所述的曲軸平衡結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種車(chē)輛，包括車(chē)體和設(shè)置于所述車(chē)體內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具體為上一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明所提供的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，主要包括平衡塊、第一配重塊和第二配重塊。其中，平衡塊設(shè)置在曲軸上的若干組曲柄臂上，一般在曲軸上對(duì)稱分布，主要用于通過(guò)對(duì)曲柄臂增加重量，使得曲軸的往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到平衡，同時(shí)也能夠平衡部分慣性力矩，但仍然有部分慣性力矩?zé)o法平衡。第一配重塊和第二配重塊分別設(shè)置在曲軸的前端和后端，亦即曲軸的輸入端和輸出端，并且，第一配重塊和第二配重塊的質(zhì)量相等，即對(duì)曲軸的前端和后端施加的重力相等，而且第一配重塊和第二配重塊的質(zhì)心方向相反，如此首先保證慣性力的平衡，同時(shí)，第一配重塊和第二配重塊兩者中，其中一者的質(zhì)心方向和與其相鄰的曲柄臂上的平衡塊的質(zhì)心方向相同，如此計(jì)算出的慣性力矩即可達(dá)到旋轉(zhuǎn)慣性力矩的全平衡以及往復(fù)慣性力矩的半平衡，能夠滿足曲軸系統(tǒng)的基本平衡水目標(biāo)，并且，本發(fā)明在曲軸的前端和后端增設(shè)第一配重塊和第二配重塊，無(wú)需再通過(guò)設(shè)計(jì)偏心飛輪等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配重量，因此無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前后端的配件結(jié)構(gòu)做出更改，可適用于所有類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此提高了曲軸平衡結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的普適性和通用性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中所示的第二配重塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中所示h-h的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中所示的連桿軸頸上開(kāi)設(shè)減重孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖1—圖4中：

曲柄臂—1，平衡塊—2，第一配重塊—3，第二配重塊—4，傳動(dòng)系配件—5，連桿軸頸—6，減重孔—7。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)主要包括平衡塊2、第一配重塊3和第二配重塊4。

其中，平衡塊2設(shè)置在曲軸上的若干組曲柄臂1上，一般在曲軸上對(duì)稱分布，主要用于通過(guò)對(duì)曲柄臂1增加重量，使得曲軸的往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力達(dá)到平衡，同時(shí)也能夠平衡部分慣性力矩，但仍然有部分慣性力矩?zé)o法平衡。本實(shí)施例主要針對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，因此平衡塊2一般設(shè)置在曲軸上的第一連桿軸頸6和第三連桿軸頸6上的曲柄臂1上。由于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸系統(tǒng)，其第一連桿軸頸6、第二連桿軸頸6和第三連桿軸頸6的點(diǎn)火間隔角為240°，因此在曲軸的橫截面上，三者的慣性力兩兩形成120°夾角，慣性力互相抵消。但是，旋轉(zhuǎn)慣性力矩和往復(fù)慣性力矩并不平衡，對(duì)于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸而言，平衡塊2僅能平衡52％的慣性力矩。

第一配重塊3和第二配重塊4分別設(shè)置在曲軸的前端和后端，亦即曲軸的輸入端和輸出端，并且，第一配重塊3和第二配重塊4的質(zhì)量相等，即對(duì)曲軸的前端和后端施加的重力相等。而且第一配重塊3和第二配重塊4的質(zhì)心方向相反，如此首先保證慣性力的平衡，同時(shí)，第一配重塊3和第二配重塊4兩者中，其中一者的質(zhì)心方向和與其相鄰的曲柄臂1上的平衡塊2的質(zhì)心方向相同，比如，第二配重塊4的質(zhì)心方向與第三連桿軸頸6上的曲柄臂1的平衡塊2的質(zhì)心方向相同，而第一配重塊3的質(zhì)心方向與第二配重塊4的質(zhì)心方向(曲軸中軸線到質(zhì)心)相反(即在曲軸的橫截面上成180°夾角)。當(dāng)然，也可以是第一配重塊3的質(zhì)心方向與第一連桿軸頸6上的曲柄臂1的平衡塊2的質(zhì)心方向相同，而第二配重塊4的質(zhì)心方向與第一配重塊3的質(zhì)心方向相反。如此計(jì)算出的慣性力矩即可達(dá)到旋轉(zhuǎn)慣性力矩的全平衡以及往復(fù)慣性力矩的半平衡，即平衡100％的旋轉(zhuǎn)慣性力矩和50％的往復(fù)慣性力矩，能夠滿足曲軸系統(tǒng)的基本平衡水目標(biāo)，并且，本實(shí)施例在曲軸的前端和后端增設(shè)第一配重塊3和第二配重塊4，無(wú)需再通過(guò)設(shè)計(jì)偏心飛輪等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配重量，因此無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前后端的配件結(jié)構(gòu)做出更改，可適用于所有類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此提高了曲軸平衡結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的普適性和通用性。當(dāng)然，再搭配平衡軸即可使往復(fù)慣性力矩也實(shí)現(xiàn)全平衡。

另外，第一配重塊3和第二配重塊4與平衡塊2的重量之間存在預(yù)設(shè)的比例關(guān)系，該比例需要根據(jù)具體的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、體積和重量而定。比如，某中型號(hào)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，平衡塊2的質(zhì)量為8.8kg，而第一配重塊3和第二配重塊4的質(zhì)量為11kg。

發(fā)動(dòng)機(jī)上的配件眾多，在曲軸的前端和后端上一般均設(shè)置有傳動(dòng)系配件5。其中，曲軸的前端指其的輸入端，一般與正時(shí)齒輪、皮帶輪等相連，而曲軸的后端指其輸出端，一般與飛輪相連。而為方便第一配重塊3和第二配重塊4的設(shè)置，本實(shí)施例中，可將第一配重塊3和第二配重塊4分別設(shè)置在各自對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)系配件5上。比如，可將第一配重塊3和第二配重塊4分別焊接在對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)系配件5上等，不僅節(jié)省空間，還能提高連接牢固程度。當(dāng)然，也可將第一配重塊3和第二配重塊4通過(guò)緊固件固定在對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)系配件5上。

具體的，該傳動(dòng)系配件5一般包括減震器皮帶輪或正時(shí)齒輪，當(dāng)然，還可包括曲軸大盤(pán)或飛輪結(jié)合盤(pán)等。其中，減震器皮帶輪和正時(shí)齒輪一般可設(shè)置在曲軸的前端，而曲軸大盤(pán)或飛輪結(jié)合盤(pán)一般可設(shè)置在曲軸的后端。如此，即可將第一配重塊3設(shè)置在減震器皮帶輪或正時(shí)齒輪上，同時(shí)將第二配重塊4設(shè)置在曲軸大盤(pán)或飛輪結(jié)合盤(pán)上。當(dāng)然，發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳動(dòng)系配件5眾多，此處不再一一列舉。

如圖2和圖3所示，圖2為圖1中所示的第二配重塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2中所示h-h的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

在關(guān)于第一配重塊3和第二配重塊4的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該第一配重塊3和/或第二配重塊4可呈圓弧型，即整體呈扇形。優(yōu)選地，第一配重塊3和第二配重塊4的圓心角可為90°～150°，如此，可在提高配重均勻的基礎(chǔ)上，提高質(zhì)心的精確性，同時(shí)保證第一配重塊3和第二配重塊4的強(qiáng)度足夠。

如圖4所示，圖4為圖1中所示的連桿軸頸上開(kāi)設(shè)減重孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

在本發(fā)明所提供的另一種具體實(shí)施方式中，還可以通過(guò)在連桿軸頸6的端面上開(kāi)設(shè)減重孔7的方式更加方便地實(shí)現(xiàn)預(yù)期平衡設(shè)計(jì)目標(biāo)。具體的，可在曲軸上的各個(gè)連桿軸頸6的一側(cè)端面上開(kāi)設(shè)減重孔7，并且為保證慣性力和慣性力矩平衡，該減重孔7在各個(gè)連桿軸頸6上的設(shè)置位置應(yīng)該對(duì)應(yīng)相同，并且該減重孔7的容積也需相同，如此才能保證對(duì)每個(gè)連桿軸頸6減去相同的質(zhì)量。如此設(shè)置，連桿軸頸6的重量減輕后，曲軸的整體重量也得到下降，因此設(shè)置在曲柄臂1上的各個(gè)平衡塊2的質(zhì)量也可相應(yīng)減輕，同時(shí)，對(duì)于第一配重塊3和第二配重塊4而言，也可適當(dāng)降低配重量。

在關(guān)于減重孔7的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該減重孔7可通過(guò)鉆頭鉆孔成型，并且為了實(shí)現(xiàn)較大的減重量，可通過(guò)非標(biāo)準(zhǔn)錐角的鉆頭進(jìn)行打孔，比如60°～90°錐角的鉆頭等。同時(shí)，為在對(duì)連桿軸頸6減重的基礎(chǔ)上，保證連桿軸頸6的強(qiáng)度和剛度，本實(shí)施例中，各個(gè)減重孔7的中軸線到各自對(duì)應(yīng)的連桿軸頸6的表面距離占連桿軸頸6直徑的20％～30％，比如可占25％左右等，在某款型號(hào)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，減重孔7的中軸線到其對(duì)應(yīng)的連桿軸頸6的表面距離不小于7mm。同時(shí)，在連桿軸頸6與主軸頸之間設(shè)置有油孔，該減重孔7的中軸線到該油孔表面的距離也不小于7mm。

同時(shí)，在連桿軸頸6上可以開(kāi)設(shè)不止一個(gè)減重孔7，當(dāng)連桿軸頸6的體積較大時(shí)，可同時(shí)開(kāi)設(shè)多個(gè)減重孔7。此時(shí)，為進(jìn)一步保證曲軸的平衡設(shè)計(jì)，避免為平衡設(shè)計(jì)增加難度，每個(gè)連桿軸頸6上的各個(gè)減重孔7可在其端面上對(duì)稱、均勻分布。

本實(shí)施例還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，主要包括缸體和設(shè)置在缸體內(nèi)的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，其中，該曲軸平衡結(jié)構(gòu)與上述相關(guān)內(nèi)容相同，此處不再贅述。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所指發(fā)動(dòng)機(jī)，主要指的是三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

本實(shí)施例還提供一種汽車(chē)，主要包括車(chē)體和設(shè)置在車(chē)體內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)與上述相關(guān)內(nèi)容相同，此處不再贅述。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。