发动机的曲轴组件及发动机的制作方法

本实用新型涉及汽车发动机技术，尤其涉及一种发动机的曲轴组件及发动机。

背景技术：

曲轴是发动机中的主要旋转机构，主要用于将发动机中活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动，以驱动与其连接的其它动力装置运动，进而驱动车辆运行。曲轴的输出端通常设置有皮带轮，以通过与皮带轮配合的皮带将曲轴的旋转动力传递给车辆底盘的传动机构。

目前，皮带轮与曲轴的装配方法通常是采用过盈配合，具体在专用的加热设备上对曲轴及皮带轮进行加热，并利用工具将皮带轮套装在曲轴上。然而，上述装配过程中，对曲轴以及皮带轮的加热温度难以控制，增大装配难度；并且皮带轮失效后，其拆卸也非常不便。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供一种发动机的曲轴组件及发动机，能够克服曲轴与皮带轮的装配困难，并且皮带轮失效后，其拆卸也非常不便的问题。

本实用新型的第一个方面是提供一种发动机的曲轴组件，包括：曲轴，所述曲轴的输出端套设有皮带轮，所述皮带轮包括：一体设置的带轮本体以及第一轴套；所述曲轴的输出端设置有第一键槽，所述第一键槽中设置有第一定位键，所述皮带轮的第一轴套上设置有第一配合孔，所述第一配合孔用于与所述第一定位键配合；所述曲轴上还设置有螺栓孔，以使螺栓穿过所述皮带轮并固定在所述螺栓孔中。

进一步地，所述曲轴的输出端还设置有机油泵驱动链轮，所述曲轴上设置有第二键槽，所述第二键槽中设置有第二定位键，机油泵驱动链轮上设置有第二配合孔，所述第二配合孔用于与所述第二定位键配合。

进一步地，所述第一定位键和/或所述第二定位键为半圆键。

进一步地，所述第二配合孔为通孔。

进一步地，所述机油泵驱动链轮包括：一体设置的第一链轮本体以及第二轴套。

进一步地，所述曲轴上还设置有轴肩，所述第二轴套的首端端面与所述轴肩相抵靠。

进一步地，所述曲轴的输出端还设置有正时驱动链轮，所述正时驱动链轮夹设在所述机油泵驱动链轮与所述皮带轮之间。

进一步地，所述正时驱动链轮包括：一体设置的第二链轮本体以及第三轴套。

进一步地，所述正时驱动链轮上还设置有第三配合孔，所述第三配合孔用于与所述第二定位键配合。

本实用新型的另一个方面是提供一种发动机，包括：气缸、活塞、活塞连杆以及曲轴组件，所述活塞用于在所述气缸中往复运动，所述活塞通过所述活塞杆与所述曲轴组件中的曲轴连接，以通过所述活塞的往复运动带动所述曲轴旋转运动；其中，所述曲轴组件为前述任一项所述的发动机的曲轴组件。

本实用新型提供的发动机的曲轴组件及发动机，通过在所述曲轴的输出端设置第一键槽，在所述第一键槽中设置第一定位键，在所述皮带轮的第一轴套上设置第一配合孔，通过所述第一配合孔用于与所述第一定位键配合，将所述皮带轮安装在所述曲轴上，并且通过螺栓进一步将皮带轮与曲轴紧固连接，保证了皮带轮的安装可靠性，不仅便于曲轴与皮带轮的装配，在皮带轮失效后，还便于皮带轮的拆卸。

附图说明

图1为本实用新型实施例发动机的曲轴组件的剖面示意图；

图2为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中皮带轮的结构示意图；

图3为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中曲轴的结构示意图；

图4为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中机油泵驱动链轮的结构示意图；

图5为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中正时驱动链轮的结构示意图；

图6为本实用新型实施例发动机的曲轴组件的装配示意图。

其中，

100-曲轴； 110-第一定位键；

120-第二定位键； 130-轴肩；

140-螺栓孔； 150-螺栓；

200-皮带轮； 210-带轮本体；

220-第一轴套； 200a-第一配合孔；

300-机油泵驱动链轮； 310-第一驱动链轮本体；

320-第二轴套； 300a-第二配合孔；

400-正时驱动链轮； 410-第二驱动链轮本体；

420-第三轴套； 400a-第三配合孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，“首”、“末”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

汽车是借助于自身的动力装置驱动，且具有4个或4个以上的车轮的非轨道无架线车辆，主要用于载运人和/或货物、牵引载运人和/或货物。汽车按照用途分为普通运输汽车和专用车，其中，普通运输汽车又可分为轿车、客车、货车。

汽车总体结构包括：发动机、底盘、车身以及电器与电子设备四大部分；其中，发动机是使输送进来的燃料燃烧而发动从里的部件，是汽车的动力装置；底盘是接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵而正常行驶的部件，是汽车的基体，其上安装有传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统；车身承载并安装在底盘上，是驾驶员的工作场所，也是装载乘客和货物的部件。

车身的前部通常设置有发动机舱，发动机设置在发动机舱中。目前，大多数汽车的发动机为四冲程往复活塞式内燃机，主要包括：机体组、曲柄连杆机构、配气机构、进排气系统、燃油系统、冷却系统、润滑系统、起动系统及有害排放物控制装置。

其中，机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。机体组主要包括：机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳。

机体是发动机中做大的零件，是气缸体与曲轴箱的连铸体，主要承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械符合，同时还因与高温燃气的直接接触而承受很大的热符合，因此，机体需要具备足够的强度和刚度，且耐磨、耐腐蚀，并进行适当的冷却。气缸盖是结构复杂的箱形零件，主要承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷；气缸盖还用于封闭气缸顶部，并与活塞定和气缸壁一起形成燃烧室。油底壳主要用于存储机油和封闭机体或者曲轴箱。此外，气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。

曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构，主要用于将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用与活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以及驱动汽车的车轮转动。曲柄连杆机构主要由活塞组、连杆组以及曲轴飞轮组组成。

活塞组中的活塞主要用于成成燃烧气体的压力，并将此压力通过活塞销传递给连杆以推动曲轴旋转；活塞的顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

连杆组主要用于将活塞承受的力传递给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆组中，连杆的小头与活塞销连接诶，通活塞一起往复运动；连杆的大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动。

曲轴飞轮组包括：曲轴，曲轴主要用于把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置；曲轴在周期性变化的其体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变的载荷，因此，曲轴应该具有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度。

曲轴基本上由若干和单元曲拐构成，一个曲柄销、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。单杠发动机的曲轴只有一个单元曲拐；多缸直列式发动机的单元曲拐数与气缸数相同；V型发动机曲轴的单元曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈和曲柄销一般都是实心的；当然，部分锻钢曲轴将曲柄销制成空心的，以减小曲柄销的质量及其产生的旋转惯性力；部分铸铁曲柄将主轴颈及曲柄销均铸成空心的，并且在曲柄臂上铸有卸载槽，以减小应力集中和增加疲劳强度。

曲柄臂组要用于来连接主轴颈和曲柄销，一般是椭圆形的，以使曲柄具有较高的弯曲刚度和扭转刚度。曲柄臂的重心应该尽量靠近曲轴的回转重心设置。

此外，曲轴还设左右曲轴平衡重，用于来平衡旋转惯性及其力矩。曲轴平衡重多呈扇形，以使其重心远离曲轴回转重心，从而在较小的质量下获得较大的旋转惯性力曲轴平衡重可以与曲柄臂一体设置，也可以通过螺栓紧固连接。

在发动机工作时，曲轴在周期变化的转矩作用下，各单元曲拐发生周期性相对扭转，该现象称为扭振。当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。

为解决该问题，曲轴飞轮组还包括：扭转减振器，扭转减振器可以为橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油-橡胶扭转减振器。以橡胶扭转减振器为例：扭转减振器的壳体与曲轴连接，在发动机工作时，壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量滞后于壳体，因而在两者之间产生相对运动，使得橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶内的内摩擦足迹吸收，从而消减曲轴的扭转振动。

对于四冲程发动机来说，每四个活塞行程做功一次，只有做功行程做功，而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功，因此，曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴的转速也不稳定。

为了改善上述情况，曲轴飞轮组还包括：飞轮，飞轮通过定位销或者不等距的螺栓紧固在曲轴的后端。飞轮是转动惯量很大的盘形零件；在做功行程中发动机传输给曲轴的能量，除对外输出外，还有部分能量被飞轮吸收，从而曲轴的转速不会升高很多；在排气、进气和压缩三个行程中，飞轮将其吸收存储的能量放出来补偿这三个冲程所消耗的功，从而使得曲轴的转速不会降低太多。

此外，曲轴的输出端通常设置有皮带轮、机油泵驱动链轮及正时链轮，以实现驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置的功能。下面对曲轴的输出端与皮带轮、机油泵驱动链轮及正时链轮的配合结构进行详细说明。

图1为本实用新型实施例发动机的曲轴组件的剖面示意图；图2为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中皮带轮的结构示意图；图3为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中曲轴的结构示意图。

请参照图1-3，本实施例提供一种发动机的曲轴100组件，包括：曲轴100，曲轴100的输出端套设有皮带轮200，皮带轮200包括：带轮本体210以及第一轴套220，带轮本体210与第一轴套220一体设置；曲轴100的输出端设置有第一键槽，第一键槽中设置有第一定位键110，皮带轮200的第一轴套220上设置有第一配合孔200a，第一配合孔200a用于与第一定位键110配合；曲轴100上还设置有螺栓孔140，以使螺栓150穿过皮带轮200并固定在螺栓孔140中，也即通过螺栓150将皮带轮200与曲轴100紧固。

曲轴100通常是由中碳钢或者中碳合金钢模锻而成；为了提高曲轴100的耐磨性和耐疲劳强度，曲轴100的部分表面或者全部表面还可以经高频淬火汇总氮化处理，并进行精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度。

皮带轮200包括带轮本体210以及第一轴套220，带轮本体210与第一轴套220一体设置，在对发动机进行维修时，在拆卸皮带轮200时，能够将第一轴套220同时拆卸，避免独立设置的第一轴套220在拆卸时被带出摔坏的问题；并且，第一轴套220沿轴向凸出带轮本体210设置，从而增加了皮带轮200与曲轴100的配合长度以及接触面积，进而提高了皮带轮200的安装可靠性。此外，带轮本体210的首端端面上也即朝向曲轴100的端面上，可以设置有凹腔，凹腔中可以设置具有减震功能的橡胶块或者橡胶垫。

曲轴100的合适位置处开设有第一键槽，第一键槽中设置有第一定位键110，第一定位键110可以为半圆键，以便于第一定位键110以及第一键槽的加工制造。皮带轮200上的第一配合孔200a可以为通孔或者盲孔，具体可以根据实际需要进行设置。螺栓150具体可以采用高强度螺栓；曲轴100的末端可以呈阶梯状，相应地，皮带轮200用于与曲轴100配合的中心孔也呈阶梯状，将皮带轮200套设在曲轴100上，并通过第一定位键110定位安装之后，通过螺栓150进一步将皮带轮200与曲轴100紧固连接。其中，第一定位键110起定位与导向作用。

本实施例提供的发动机的曲轴100组件，通过在曲轴100的输出端设置第一键槽，在第一键槽中设置第一定位键110，在皮带轮200的第一轴套220上设置第一配合孔200a，通过第一配合孔200a用于与第一定位键110配合，将皮带轮200安装在曲轴100上，并且通过螺栓150进一步将皮带轮200与曲轴100紧固连接，保证了皮带轮200的安装可靠性，不仅便于曲轴100与皮带轮200的装配，在皮带轮200失效后，还便于皮带轮200的拆卸。

由于曲轴100长时间进行旋转运动，与一些部件的接触面会存在摩擦磨损，为了减小对曲轴100的磨损，需要用黏度合适、具有一定清洁度的润滑油对曲轴100进行润滑。具体地通过机油泵提高机油压力并保证一定的油量，以向各摩擦表面强制供油。

图4为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中机油泵驱动链轮的结构示意图。

请参照图4，并继续参照图1及图3，进一步地，曲轴100的输出端还设置有机油泵驱动链轮300，机油泵驱动链轮300用于带动机油泵运行；曲轴100上设置有第二键槽，第二键槽中设置有第二定位键120，机油泵驱动链轮300上设置有第二配合孔300a，第二配合孔300a用于与第二定位键120配合。

具体地，机油泵驱动链轮300可以包括：一体设置的第一链轮本体310以及第二轴套320。在拆卸机油泵驱动链轮300时，能够将第二轴套320同时拆卸，避免独立设置的第二轴套320在拆卸时被带出摔坏的问题；并且，第二轴套320沿轴向凸出第一链轮本体310设置，从而增加了机油泵驱动链轮300与曲轴100的配合长度以及接触面积，进而提高了机油泵驱动链轮300的安装可靠性。

在发动机中，通常还设置有正时系统，通过正时系统与曲轴100连接并配合一定的传动比，保证发动机进气、排气时间的准确性。

图5为本实用新型实施例发动机的曲轴组件中正时驱动链轮的结构示意图。

请参照图5，并继续参照图1及图3，进一步地，曲轴100的输出端还设置有正时驱动链轮400，用于与正时系统配合；正时驱动链轮400夹设在机油泵驱动链轮300与皮带轮200之间。

具体地，正时驱动链轮400包括：一体设置的第二链轮本体410以及第三轴套420。在拆卸正时驱动链轮400时，能够将第三轴套420同时拆卸，避免独立设置的第三轴套420在拆卸时被带出摔坏的问题；并且，第三轴套420沿轴向凸出第二链轮本体410设置，从而增加了正时驱动链轮400与曲轴100的配合长度以及接触面积，进而提高了正时驱动链轮400的安装可靠性。

进一步地，曲轴100上还设置有轴肩130，第二轴套320的首端端面与轴肩130相抵靠。第三轴套420的首端端面与第二轴套320的末端端面相抵靠。第一轴套220的首端端面与第三轴套420的末端端面相抵靠。其中，通过螺栓150与曲轴100上的螺栓孔140的配合，将第一轴套220、第二轴套320以及第三轴套420压紧，并使第二轴套320与轴肩130相抵靠。

曲轴100上还可以设置有第三键槽，第三键槽中设置有第三定位键，正时驱动链轮400上设置有用于与第三定位键配合的配合孔，通过第三定位键与第三键槽、配合孔的配合，实现正时驱动链轮400的定位安装。

较佳地，正时驱动链轮400上还设置有第三配合孔400a，第三配合孔400a用于与第二定位键120配合，也即正时驱动链轮400、机油泵驱动链轮300均通过第二定位键120与曲轴100定位安装，从而可以减少在曲轴100上的开设键槽的数量，有助于保证曲轴100的强度。其中，第二定位键120可以为半圆键，便于第二键槽的加工制造；第二定位键120起定位与导向作用。

需要说明的是：第三配合孔400a可以为通孔或者盲孔；第二配合孔300a为通孔，以便于机油泵驱动链轮300与正时驱动链轮400的顺利装配。

图6为本实用新型实施例发动机的曲轴组件的装配示意图。

请参照图6，并继续参照图1-5，本实施例中，曲轴100组件的装配过程可以为：首先，将第二定位键120与第二键槽装配；将机油泵驱动链轮300套设在曲轴100上，并使得第二配合孔300a与第二键槽配合；将正时驱动链轮400套设在曲轴100上，使得第三配合孔400a也与第二键槽配合，当第三配合孔400a也与第二键槽完全配合，正好将机油泵驱动链轮300的第二轴套320压紧在曲轴100的轴肩130上；然后，将第一定位键110与第一键槽装配，将皮带轮200套设在曲轴100上，并使得第一装配孔与第一定位键110装配到位；最后，将螺栓150拧进曲轴100的螺栓孔140，实现紧固，将第一轴套220、第三轴套420以及第二轴套320与轴肩130压紧。

其中，在带轮本体210朝向轴肩130的一侧，第一轴套220沿轴向凸出(或者伸出)带轮本体210设置；在第一链轮本体310的两侧，第二轴套320沿轴向均凸出第一链轮本体310设置；在第二链轮本体410的两侧，第三轴套420沿轴向均凸出第二链轮本体410设置，以避免各部件之间相互干涉。

本实施例还提供一种发动机，包括：气缸、活塞、活塞连杆以及曲轴组件，活塞用于在气缸中往复运动，活塞通过活塞杆与曲轴组件中的曲轴连接，以通过活塞的往复运动带动曲轴旋转运动；其中，曲轴组件为前述任一实施例中的发动机的曲轴组件。

其中，发动机的曲轴组件的结构、功能与前述实施例相同或者相似，此处不再赘述。

本实施例提供的发动机，通过在曲轴的输出端设置第一键槽，在第一键槽中设置第一定位键，在皮带轮的第一轴套上设置第一配合孔，通过第一配合孔用于与第一定位键配合，将皮带轮安装在曲轴上，并且通过螺栓进一步将皮带轮与曲轴紧固连接，保证了皮带轮的安装可靠性，不仅便于曲轴与皮带轮的装配，在皮带轮失效后，还便于皮带轮的拆卸。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。