曲轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种曲轴。该曲轴包括设置在外侧主轴承轴颈与内侧主轴承轴颈之间的无支撑轴向对齐轴部，无支撑轴向对齐轴部具有与曲轴的旋转轴重合的中心轴和与无支撑轴向对齐轴部连接的摆式减振器，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的叶片和与叶片连接的摆式配重。通过本实用新型的技术方案，能够减少发动机的成本并且能够减小曲轴的振动。
【专利说明】曲轴
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种发动机曲轴。
【背景技术】
[0002]车辆传动系统将来自动力源的动力传递给车轮。发动机是动力源的一个实例，其包括曲轴。曲轴将来自发动机汽缸的燃烧能转化为旋转动能。具体地，燃烧能从发动机汽缸传递至直线往复运动的活塞。活塞通过连杆将燃烧能传递给曲轴，曲轴将直线运动转化为旋转运动。曲轴还可包括与曲轴轴承机械配合的主轴承轴颈。曲轴轴承固定在发动机组和曲轴之间。润滑油自发动机组流至轴承，并且发动机组支撑轴承和曲轴。发动机组和轴承允许曲轴与主轴承轴颈在轴承内旋转。在美国专利公开第2005/0115524号中公开了一个曲轴的实例，其示出了在发动机中具有五个与曲轴旋转连接的主轴承的四缸发动机。轴承引导曲轴旋转并机械地连接至支撑曲轴和轴承的发动机组。
[0003]在扭矩通过连杆输入到曲轴时，曲轴会弯曲和振动。曲轴的弯曲会限制发动机转速并增加发动机振动。减少曲轴弯曲和振动的一种方式是沿着曲轴的长度设置大量主轴承轴颈以使曲轴能够在多个位置得到支撑。然而，发动机摩擦损耗与曲轴轴承轴颈的数量成比例。因此,每个增加至曲轴的曲轴轴承轴颈都增加了发动机摩擦损耗。因此,发动机的动力输出和燃料经济性可能会随曲轴轴承轴颈数量的增加而急剧减小。此外，发动机重量也因每个附加的曲轴轴承轴颈而增加。因此，发动机组的成本随曲轴的主轴承轴颈的数量的增加而增加。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种曲轴，其能够减少发动机的成本并减小曲轴的振动。
[0005]为了至少解决上述的一些问题，提供了一种曲轴。该曲轴包括:设置在外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈之间的无支撑轴向对齐轴部(unsupported axially-alignedshaft section),无支撑轴向对齐轴部的中心轴与曲轴的旋转轴重合；以及与无支撑轴向对齐轴部连接的摆式减振器，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的叶片和与叶片连接的摆式配重。
[0006]优选地，摆式配重通过连接装置可拆卸地连接至无支撑轴向对齐轴部。
[0007]优选地，连接装置包括销和衬套。
[0008]优选地，曲轴还包括四个轴颈销，四个轴颈销中的每一个均与四个活塞杆中的其中之一连接。
[0009]优选地，四个活塞杆与汽缸内的活塞连接，汽缸以直列结构布置，其中，一个平面延伸穿过汽缸的轴线。
[0010]优选地，摆式配重呈轴对称。
[0011]优选地，摆式配重围绕无支撑轴向对齐轴部以相对于曲轴的旋转轴线大于120度的角度径向延伸。
[0012]优选地，摆式配重的材料与叶片的材料不同。
[0013]根据本实用新型的另一方面，提供了一种曲轴，包括:总共三个主轴承轴颈，与四个以直列结构布置的销机械连接；无支撑轴向对齐轴部，设置在三个主轴承轴颈中的两个之间，无支撑轴向对齐轴部的中心轴与曲轴的旋转轴重合；以及摆式减振器，与无支撑轴向对齐轴部连接，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的第一叶片和第二叶片、与第一叶片连接的第一摆式配重以及与第二叶片连接的第二摆式配重。
[0014]优选地，第一摆式配重与第二摆式配重在曲轴的旋转轴上轴向偏移。
[0015]优选地，第一摆式配重与第二摆式配重具有相似的几何形状。
[0016]优选地，第一叶片与第二叶片沿相反的径向延伸。
[0017]优选地，第一叶片与第二叶片自无支撑轴向对齐轴部的外表面延伸，外表面具有一致的径向曲率。
[0018]优选地，第一摆式配重与外侧轴颈销径向对齐，第二摆式配重与内侧轴颈销径向对齐，并且内侧轴颈销与外侧轴颈销各自连接至单独的活塞杆。
[0019]优选地，内侧轴颈销与外侧轴颈销径向分离180度。
[0020]根据本实用新型的又一方面，提供了一种曲轴，包括:总共两个外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈；无支撑轴向对齐轴部，设置在外侧主轴承轴颈与内侧主轴承轴颈之间，无支撑轴向对齐轴部的中心轴与曲轴的旋转轴重合；以及摆式减振器，与无支撑轴向对齐轴部连接，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的第一叶片和第二叶片、与第一叶片连接的第一摆式配重以及与第二叶片连接的第二摆式配重。
[0021]优选地，该曲轴还包括与发动机中的活塞杆连接的两个内侧轴颈销和两个外侧轴颈销，活塞杆与汽缸内的单独的活塞连接，汽缸以直列结构布置，其中，一个平面延伸穿过每个汽缸的轴线。
[0022]优选地，摆式减振器设置在一个内侧轴颈销与一个外侧轴颈销之间。
[0023]优选地，第一摆式配重沿与第二摆式配重相反的方向延伸。
[0024]摆式减振器为曲轴提供了质量平衡并增加了无支撑区域中的曲轴的刚度。因此，可以减小发动机中的噪声、振动和粗糙性(NVH)，从而增加客户满意度。此外，由于曲轴中的振动被减小，曲轴的寿命得以延长。摆式减振器还能提供主轴承惯性力的额外卸载。
[0025]在一些实例中，摆式减振器通过连接装置与无支撑轴向对齐轴部可拆卸地连接。将摆式减振器可拆卸地与轴部连接增加了曲轴的适应性，能够使曲轴用于各种发动机。
[0026]本实用新型的上述优点和其他优点以及特征通过单独考虑或结合附图考虑具体实施例方式将会显而易见。
[0027]应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由说明书之后的权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1示出了包括曲轴的内燃机的示意图；[0029]图2示出了图1所示内燃机和曲轴的另一个示意图；
[0030]图3示出了图2所示曲轴的第一实例；
[0031]图4示出了图2所示曲轴的第二实例；
[0032]图5示出了图4所示曲轴的第二实例的侧视图；
[0033]图6示出了图4所示曲轴的后端；
[0034]图7至图13示出了图4所示曲轴的截面图；
[0035]图14示出了图4所示曲轴的前端；以及
[0036]图15示出了可支撑图1至图14所示曲轴的汽缸体。
[0037]图2至图14近似按比例绘制。然而，如果需要，也可使用其它相对尺寸。
【具体实施方式】
[0038]本说明书涉及用于内燃机的曲轴。该曲轴可设置在图1和图2所示的发动机系统中。图3至图5示出了一个示例性曲轴的立体图和侧视图。图6至图14提供了该示例性曲轴的截面图和端面图。最后，图15示出了可与示例性曲轴机械连接的示例性汽缸体。
[0039]参照图1，包括多个汽缸(其中一个汽缸在图1中示出)的内燃机10通过发动机电子控制器12来控制。该发动机可包括在车辆中。发动机10包括汽缸30和汽缸壁32，活塞36设置在其内并与曲轴40连接。
[0040]发动机10还包括连接至汽缸体91以形成汽缸30的汽缸盖90。因此，汽缸体91形成汽缸30的一部分。汽缸30被示出与进气歧管44和排气歧管48分别通过进气阀52和排气阀54连通。进气阀和排气阀可各自通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。这样，阀可被循环致动以执行汽缸30内的燃烧。然而，在其它实例中也可使用电磁阀致动。
[0041]燃料喷射器66被示出将燃料直接喷射进入汽缸30，本领域技术人员称之为直接喷射。另外或可选地，燃料可被喷射至进气口，本领域技术人员称之为进气口喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的FPW信号的脉宽成比例地输送液态燃料。燃料通过燃料系统(未示出)被输送至燃料喷射器66，其中燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)。驱动器68响应于控制器12为燃料喷射器66提供工作电流。此外，进气歧管44被示出与调整节流板64的位置以控制来自进气室46的气流的可选的电子节气门62连通。在其它实例中，发动机10可包括在进气系统设置有压缩机且在排气系统设置有涡轮机的涡轮增压器。涡轮机可通过轴与压缩机连接。可使用高压双级燃料系统来在燃料喷射器66处产生更高的燃料压力。
[0042]响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向气缸30提供点火火花。然而，在其它实施例中，点火系统88可以不包括在发动机10中和/或可采用压缩点火。宽域废气氧(UEGO)传感器126被示出连接至催化转换器70上游的排气歧管48。可选地，两状态废气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0043]可在排气歧管48的下游放置转换器70或其它合适的排放控制装置。在一个实例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一个实例中，可使用各自具有多个砖的多个排放控制装置。在一个实例中，转换器可以是三效催化剂。
[0044]控制器12在图1中被示为常规的微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口 104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12可接收来自与发动机10连接的传感器的多种信号，除之前所讨论的那些信号之外，还包括:来自与冷却套管114连接的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)、连接至加速踏板130用于感测由脚132调节的加速器位置的位置传感器134的信号、用于确定尾气(未示出)点火的爆燃传感器的信号、来自连接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值、来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器的信号、来自传感器120 (例如，热丝式空气流量计)的进入发动机的气团的测量值以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可以感测(未示出传感器)大气压力用于控制器12的处理。在本说明书的优选方面中，曲轴每转一周，发动机位置传感器118就产生预定数量的等间隔脉冲，由此来确定发动机转速(RPM)。
[0045]在一些实例中，发动机可连接至混合动力汽车中的电动机/电池系统。混合动力汽车可以具有并联结构、串联结构或者它们的变型或组合。此外，在一些实例中，还可以使用其他发动机结构，例如柴油发动机。
[0046]在运行期间，发动机10内的每个气缸通常都经过四冲程循环，该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气阀54关闭而进气阀52开启。空气经由进气歧管44进入气缸30，然后活塞36移动至气缸的底部以增加气缸30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36靠近气缸的底部并处于冲程结束的位置(例如，当气缸30处于其最大容积时)称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气阀52和排气阀54均关闭。活塞36向气缸盖移动以压缩气缸30中的空气。本领域技术人员通常将活塞36处于该冲程结束和靠近气缸盖的点(例如，当气缸30处于其最小容积时)称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在以下称为点火的过程中，喷射的燃料通过诸如火花塞92的已知点火方法点火，从而引起燃烧。此外或可选地，压缩可用于点火空气/燃料混合物。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回至BDC。曲轴40使活塞的移动转变为旋转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气阀54打开以向排气歧管48释放燃烧过的空气-燃料混合物并且活塞返回TDC。注意，上文所示仅仅作为一个实例，可以改变进气阀和排气阀的开启和/或关闭正时，诸如提供正气门重叠或负气门重叠、进气门延时关闭或者各种其他实例。
[0047]图2示出了图1所示发动机10的示意图。发动机10包括活塞36和汽缸30。发动机10还包括3个额外的汽缸及对应的活塞。因此，发动机10共包括4个活塞和4个汽缸。然而，在其它实例中，发动机中的汽缸的数量可以改变。活塞36和汽缸30可被称作第一活塞和第一汽缸。也示出了第二活塞200、第三活塞202以及第四活塞204。第二活塞200设置在第二汽缸206内，第三活塞202设置在第三汽缸208内，第四活塞204设置在第四汽缸210内。
[0048]汽缸(30，206，208，210)为直列结构。也就是说，一个平坦的平面延伸通过所有汽缸的中心轴212。当汽缸以这种方式排列时，第一和第四汽缸(分别为30和210 )可被称作外侧汽缸，第二和第三汽缸(分别为206和208)可被称作内侧汽缸。此外，在汽缸以这种方式布置时，发动机10可被称作直列四缸发动机。
[0049]每个活塞均通过箭头214表示的活塞杆与曲轴40连接。这样，汽缸中产生的能量可旋转地转移至曲轴。活塞杆与曲轴40中的曲轴轴颈销连接，本文将进行更详细地讨论。
[0050]曲轴40通常用矩形来表示。然而，应当理解，曲轴40具有图3至图14所示以及本文更详细讨论的额外复杂结构。曲轴40包括前端220和后端222。飞轮224可与后端222连接。后端222还可与变速器226连接。箭头227表示后端222与变速器226连接。变速器226可以是手动变速器、自动变速器以及无极变速器等。
[0051]图2还示出了 3个与曲轴40机械配合的曲轴轴承230。每个轴承230均可包括与曲轴40中的主轴承轴颈共面接触的内圈，本文将参照图3至图14详细讨论。每个轴承230还可包括与汽缸体(图15所示)机械连接的外圈。轴承230被配置用于为曲轴40提供支撑的同时使曲轴能够旋转。在描述的实例中，发动机10共包括3个曲轴轴承。这个轴承数量可用于在发动机工作且曲轴旋转时减小摩擦损耗。减小摩擦损耗还可提高发动机中的发动机过载限制。发动机的工作可包括在发动机中进行一段时间的燃烧以及将燃烧过程中生成的能量转移至曲轴。
[0052]图3示出曲轴40的第一实例。如上文参照图2所讨论的，图3所示的曲轴40包括前端220和后端222。曲轴40包括第一轴颈销300、第二轴颈销302、第三轴颈销304以及第四轴颈销306。因此，曲轴共包括4个轴颈销。然而，可以想到，曲轴具有可选数量的轴颈销。第一轴颈销300和第四轴颈销306相对于旋转轴350布置在相似的径向位置。类似地，第二轴颈销302和第三轴颈销304相对于旋转轴350布置在相似的径向位置。图3所示的轴颈销布置支持1-3-4-2的发动机点火顺序。然而,也可考虑其它轴颈销位置。如前所述，如图2所示，轴颈销(300、302、304和306 )可机械地与活塞杆214连接。应当理解，在工作过程中，曲轴40绕旋转轴350旋转。
[0053]曲轴40还包括第一外侧主轴承轴颈308、内侧主轴承轴颈310以及第二外侧主轴承轴颈312。在所示实例中，内侧主轴承轴颈310是唯一的内侧主轴承轴颈。然而，也可考虑其它轴承轴颈结构。内侧主轴承轴颈310设置在第一外侧主轴承轴颈308和第二外侧主轴承轴颈312之间。在所描述的实例中，曲轴40共包括3个主轴承轴颈(308、310和312)。这样，与现有技术中至少包括5个主轴承轴颈的曲轴相比，曲轴40具有更少数量的轴承。因此,传动系统中的摩擦可被减小,从而增加发动机的输出功率。每个主轴承轴颈均可与图2所示的曲轴轴承230机械地配合。具体地，每个主轴承轴颈的外表面可与曲轴轴承的内圈机械配合(如共面和/或直接接触)。
[0054]曲轴40还包括第一无支撑轴向对齐轴部314和第二无支撑轴向对齐轴部316。第一无支撑轴向对齐轴部314设置在第一外侧主轴承轴颈308与内侧主轴承轴颈310之间。类似地，第二无支撑轴向对齐轴部316设置在第二外侧主轴承轴颈312与内侧主轴承轴颈310之间。第一和第二无支撑轴向对齐轴部能够使曲轴40的部分能与曲轴箱分离。这样，第一和第二无支撑轴向对齐轴部(314和316)不被支撑并且它们的运动不被与其连接的轴承直接引导。第一和第二无支撑轴向对齐轴部(314和316)可与内侧主轴承轴颈310等距间隔开。此外，第一和第二无支撑轴向对齐轴部(314和316)不与曲轴轴承或其它曲轴外部的部件直接连接。应当理解，直接连接意味着两者之间不设置有中间部件。
[0055]曲轴40还包括第一叶片318、第二叶片320、第三叶片322以及第四叶片324。如图所示，叶片具有恒定的轴向厚度。然而，可考虑其它的叶片厚度和几何形状。例如，叶片在径向可以是锥形的。轴向厚度可沿着旋转轴350测量。此外，第一叶片318和第二叶片320沿相反的径向延伸。此外，第三叶片和第四叶片(322和324)沿相反的径向延伸。第一叶片318和第二叶片320被连接至第一无支撑轴向对齐轴部314。第三叶片322和第四叶片324被连接至第二无支撑轴向对齐轴部316。叶片被配置用于平衡曲轴40的旋转质量，从而减小旋转期间曲轴的振动。叶片使曲轴40的旋转质量得以平衡。然而，应当理解，可使用额外的配重来减小曲轴40的振动。因此，曲轴40中可包括额外的配重部件，如图4所示以及本文详细讨论的摆式配重(400和402)。
[0056]图3还示出了第一销配重(pin counterweight) 326、第二销配重328以及第三销配重330。第一销配重326仅包括一个平衡质量332。类似地，第三销配重330仅包括一个平衡质量334。然而，可考虑其它销配重结构。例如，第一销配重和第三销配重可包括多个平衡质量。平衡质量332直接设置为与第一外侧主轴承轴颈308相邻。
[0057]此外，平衡质量332设置在第一外侧第一轴颈销300外侧。此外，平衡质量334直接设置为与第二外侧主轴承轴颈312相邻。第二销配重328包括设置在内侧主轴承轴颈310的相反轴侧的两个质量336。此外，两个质量336具有相似的径向位置。此外，销配重(326、328和330)的每个质量的几何形状和尺寸完全相同。然而，在其它实例中，包括在销配重中的质量的尺寸和/或几何形状可变。销配重被配置为使曲轴40上的轴颈销平衡。这样，曲轴工作过程中的振动可被减小。因此，可以减小发动机中的噪声、振动和粗糙性(NVH)。应当理解，图3所示的曲轴40还可包括将轴颈销与无支撑轴向对齐轴部(314和316)以及主轴承轴颈(308、310和312)连接的连接板(web) 338。
[0058]图4示出了包括额外的质量平衡部件的曲轴40。如图4所示，曲轴40还包括第一摆式配重(pendulous counterweight)400、第二摆式配重402、第三摆式配重404以及第四摆式配重406。如图所示，每个配重均直接与叶片机械连接。然而，在其它实施例中，在叶片与摆式配重之间可设置有中间部件。第一摆式配重400机械地连接至图3所示的第一叶片318，第二摆式配重402机械地连接至图3所示的第二叶片320，第三摆式配重404机械地连接至图3所示的第三叶片322，以及第四摆式配重406机械地连接至图3所示的第四叶片324。摆式配重可以可拆卸地连接至叶片。这样，曲轴可适用于多种发动机。例如，可针对不同的发动机设计配重的尺寸和形状来减弱期望的频率，如果需要，可针对所有发动机使用单一类型的基础曲轴结构。这样，该曲轴可用于各种发动机，同时减少制造成本。
[0059]此外，摆式配重包括的材料可与叶片材料不同。
[0060]第一和第二摆式配重(分别为400和402)可被称作第一对摆式配重，第三和第四摆式配重(分别为404和406)可被称作第二对摆式配重。第一对摆式配重(400和402)机械地连接至第一无支撑轴向对齐轴部314。类似地，第二对摆式配重(404和406)机械地连接至第二无支撑轴向对齐轴部316。提供了曲轴40的旋转轴350作为参考。此外，第一摆式配重400与第二摆式配重402在相反的方向上延伸。
[0061]第一叶片318、第二叶片320、第一摆式配重400以及第二摆式配重402都包括在第一摆式减振器410中。类似地，第三叶片322、第四叶片324、第三摆式配重404以及第四摆式配重406都包括在第二摆动减振器412中。因此，第一摆动减振器可包括第一叶片318、第二叶片320、第一摆式配重400以及第二摆式配重402。此外，第二摆动减振器412可包括第三叶片322、第四叶片324、第三摆式配重404以及第四摆式配重406。每个摆动减振器均设置在内侧轴颈销和外侧轴颈销之间。摆动减振器可被称作内部摆动减振器。摆动减振器(410和412)被配置为减弱曲轴40中的振动。具体地，第一摆动减振器410可被配置为减弱曲轴40中由第一轴颈销300和第二轴颈销302引起的振动。类似地，第二摆动减振器412可被配置为减弱曲轴40中由第三轴颈销304和第四轴颈销306引起的振动。这样，可以减小发动机中的噪声、振动和粗糙性(NVH)。摆动减振器还可增加曲轴的刚度，减小曲轴的弯曲，从而增加曲轴旋转时的效率并减小振动。增加曲轴的刚度还可减小曲轴退化的可能性。摆动减振器还为主轴承惯性力提供了额外的卸载。
[0062]如图所示，第一摆动减振器410直接连接至第一无支撑轴向对齐轴部314，第二摆动减振器412直接连接至第二无支撑轴向对齐轴部316。然而，在其它实例中，可在摆动减振器和无支撑轴向对齐轴部之间设置中间部件。
[0063]图5示出了图3所示曲轴40的侧视图。如图所示，第一摆动减振器410自第一无支撑轴向对齐轴部314的外表面500延伸并与之直接连接。类似地，第二摆动减振器412自第二无支撑轴向对齐轴部316的外表面502延伸并与之直接连接。外表面(500和502)具有一致的径向曲率。具体地，外表面具有圆形截面。然而，也可考虑其它表面轮廓。此外，第一摆式配重400和第二摆式配重402在轴向完全横贯外表面500。提供曲轴40的旋转轴350作为参考。然而，在其它实例中，第一和第二摆式配重可以仅仅部分地轴向横贯外表面500。应当理解，摆式配重可由于无支撑轴向对齐轴部与曲轴箱脱离连接而轴向横贯外表面500。当以这种方式设置摆式配重时，能够实现曲轴中振动的减弱。
[0064]类似地，第三摆式配重404和第四摆式配重406轴向横贯外表面502。图6至图13的切断面也在图5中示出。箭头表明切断面的截面的视向。此外，在所示实施例中，第三摆式配重404和第四摆式配重406在曲轴的旋转轴上轴向偏移。然而，也可考虑其它摆式配重位置。
[0065]图6示出了曲轴40的后端222的视图。如图所示，后端222包括飞轮连接法兰600。图2所示的飞轮224可通过螺栓、螺钉和/或其它合适的连接装置连接至连接法兰600。图中示出了曲轴的旋转轴350。
[0066]图7示出了曲轴40的截面图。图中示出了包括在第三销配重330中的平衡质量334。如图所示，平衡质量334沿径向延伸。径向散度通过角度700来表示。在图7中示出了第二外侧主轴承轴颈312和第二外侧主轴承轴颈312的半径710。应当理解,第二外侧主轴承轴颈312的半径710可基本等于内侧主轴承轴颈310和第一外侧主轴承轴颈308的半径。
[0067]图8示出了曲轴40的另一个截面图。在图8中示出第四摆式配重406。如图所示，第四摆式配重406围绕第二无支撑轴向对齐轴部316以与曲轴的旋转轴350形成大于120度的角度沿径向延伸。径向散度通过角度800来表示。此外，第四摆式配重406呈轴对称。然而，也可考虑其它几何形状。
[0068]如前所述，第四摆式配重406可以可拆卸地连接至图3所示的第四叶片324。可使用连接装置802来实现上述叶片与配重的连接。连接装置可包括销804和衬套806。应当理解，第一摆式配重400和第四摆式配重406具有相似的尺寸、几何形状和径向位置。第四摆式配重406与图10所示的第三轴颈销304径向对齐。也就是说，第四摆式配重的中心与第三轴颈销的中心具有相同的径向位置。该径向位置自旋转轴350进行测量。
[0069]图9示出了曲轴40的另一个截面图。在图9中示出第三摆式配重404。第三摆式配重404围绕第二无支撑轴向对齐轴部316以与曲轴的旋转轴350形成大于120度的角度沿径向延伸。径向散度通过角度900来表示。应当理解，第二无支撑轴向对齐轴部316的中心轴为旋转轴350。类似地，第一无支撑轴向对齐轴部314的中心轴为旋转轴350。因此，无支撑轴向对齐轴部的中心轴与曲轴的旋转轴重合。此外，第二无支撑轴向对齐轴部316的半径910可大于图7所示第二外侧主轴承轴颈312的半径710。应当理解，图3所示第一无支撑轴向对齐轴部314的半径可基本等于第二无支撑轴向对齐轴部316的半径910。
[0070]第三摆式配重404也可以与图3所示的第三叶片322可拆卸地连接。可使用连接装置902来将第三叶片320连接至第三摆式配重404。连接装置可包括销904和衬套906。应当理解，第二摆式配重402和第三摆式配重404具有相似的尺寸、几何形状和径向位置。此外，第三摆式配重404与图8所示的第四轴颈销306径向对齐。也就是说，第三摆式配重的中心与第四轴颈销的中心具有相同的径向位置。该径向位置自旋转轴350进行测量。
[0071]图10示出了曲轴40的另一个截面图。在图10中示出第三轴颈销304。此外，图中示出了包括在第二销配重328中的一个质量336。还示出了质量336相对于旋转轴350的径向散度的角度1000。如图所示,第三轴颈销304与图8所示的第四轴颈销306径向分离180度。然而，也可考虑其它相对位置。
[0072]图11示出了曲轴40的另一个截面图。在图11中示出内侧主轴承轴颈310。还示出了旋转轴350和两个质量336中的一个。应当理解，在所描述的实例中，两个质量336具有基本相同的尺寸、几何形状和径向位置。
[0073]图12示出了曲轴40的另一个截面图。在图12中示出第二轴颈销302。在图12中示出第二摆式配重402。如前所述，第二摆式配重402与第四摆式配重406具有基本相同的尺寸、几何形状和径向位置。
[0074]图13示出了曲轴40的另一个截面图。在图13中示出第一轴颈销300和质量332。应当理解，质量332与质量334可具有基本相同的尺寸、几何形状和径向位置。图14示出了曲轴40的另一个截面图。具体地，图14示出了曲轴40的前端220。
[0075]现在参照图15，其示出了支撑图1至图14所示曲轴的示例汽缸体的平面图。汽缸体1500包括汽缸36、200、202以及204。汽缸体1500还包括三个主轴承座1502、1504以及1506。图2所示的曲轴轴承230被压入主轴承座1502、1504以及1506。通过油口 1510为每个主轴承提供润滑油。因此，共为四汽缸发动机提供了三个主轴承座。可为包括额外汽缸的发动机(诸如包括8个汽缸的发动机)提供类似的汽缸体结构。
[0076]图1至图15提供了一种曲轴,包括:设置在外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈之间的无支撑轴向对齐轴部，无支撑轴向对齐轴部具有与曲轴的旋转轴重合的中心轴；以及与无支撑轴向对齐轴部连接的摆式减振器，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的叶片和与叶片连接的摆式配重。
[0077]图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式配重通过连接装置可拆卸地连接至无支撑轴向对齐轴部。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，连接装置包括销和衬套。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，曲轴还包括4个轴颈销，4个轴颈销中的每一个均直接与4个活塞杆中的一个连接。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，4个活塞杆与汽缸内的活塞连接，汽缸成直列结构布置并且一个平面延伸穿过汽缸的中心轴。
[0078]图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式配重呈轴对称。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式配重围绕无支撑轴向对齐轴部以相对于曲轴的旋转轴大于120度的角度沿径向延伸。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式配重包括的材料与叶片材料不同。
[0079]图1至图15还提供了一种曲轴，其包括:与四个成直列结构布置的销连接的共三个主轴承轴颈；设置在三个主轴承轴颈中的两个之间的无支撑轴向对齐轴部，无支撑轴向对齐轴部具有与曲轴的旋转轴重合的中心轴；以及与无支撑轴向对齐轴部连接的摆式减振器，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的第一叶片和第二叶片、与第一叶片连接的第一摆式配重以及与第二叶片连接的第二摆式配重。
[0080]图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式配重在曲轴的旋转轴上轴向偏移。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，第一摆式配重与第二摆式配重具有相似的几何形状。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，第一叶片和第二叶片沿相反的径向延伸。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，第一叶片和第二叶片自无支撑轴向对齐轴部的外表面延伸，外表面具有一致的径向曲率。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，第一摆式配重与外侧轴颈销径向对齐，第二摆式配重与内侧轴颈销径向对齐，并且内侧轴颈销和外侧轴颈销各自与单独的活塞杆连接。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，内侧轴颈销和外侧轴颈销径向分离180度。
[0081]图1至图15还提供了一种曲轴，包括:共两个外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈；设置在外侧主轴承轴颈与内侧主轴承轴颈之间的无支撑轴向对齐轴部，无支撑轴向对齐轴部具有与曲轴的旋转轴重合的中心轴；以及与无支撑轴向对齐轴部连接的摆式减振器，摆式减振器包括自无支撑轴向对齐轴部延伸的第一叶片和第二叶片、与第一叶片连接的第一摆式配重以及与第二叶片连接的第二摆式配重。
[0082]图1至图15进一步提供了一种曲轴，包括:与发动机中的活塞杆连接的两个内侧轴颈销和两个外侧轴颈销，活塞杆与设置在汽缸内的单独的活塞连接，汽缸以直列结构布置，其中，一个平面延伸穿过每个汽缸的轴线。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，摆式减振器设置在内侧轴颈销和外侧轴颈销之间。图1至图15进一步提供了一种曲轴，其中，第一摆式配重与第二摆式配重沿相反的方向延伸。
[0083]图1至图15提供了一种直列四汽缸发动机，其包括曲轴，曲轴包括两个外侧主轴承轴颈和一个轴向设置在两个外侧主轴承轴颈之间的内侧主轴承轴颈。
[0084]图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括设置在两个外侧主轴承轴颈其中之一和内侧主轴承轴颈之间的第一无支撑轴向对齐轴部，第一无支撑轴向对齐轴部包括与曲轴的旋转轴重合的中心轴。图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括设置在两个外侧主轴承轴颈中的另一个和内侧主轴承轴颈之间的第二无支撑轴向对齐轴部，第二无支撑轴向对齐轴部包括与曲轴的旋转轴重合的中心轴。
[0085]图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，第一无支撑轴向对齐轴部的半径大于内侧主轴承轴颈的半径。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，第一无支撑轴向对齐轴部的半径等于第二无支撑轴向对齐轴部的半径。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，两个外侧主轴承轴颈的半径均等于内侧主轴承轴颈的半径。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其包括两个直接与第一无支撑轴向对齐轴部连接的叶片。
[0086]图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括共四个轴颈销，包括两个外侧轴颈销和两个内侧轴颈销。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，两个外侧轴颈销配置在相似的径向位置处，两个内侧轴颈销配置在相似的径向位置处，径向位置自曲轴的旋转轴进行测量。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，两个内侧轴颈销和两个外侧轴颈销径向分离180度。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，四个轴颈销中的每一个均直接与不同的活塞杆连接。
[0087]图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，第一无支撑轴向对齐轴部不直接与轴承连接。图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括汽缸体，该汽缸体仅包括三个主轴承座、设置在三个主轴承座内的三个主轴承以及设置在三个主轴承内的曲轴，曲轴包括与活塞杆连接的四个轴颈销，活塞杆与设置在发动机汽缸体内单独的活塞连接。
[0088]图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，曲轴包括共两个外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈，两个外侧主轴承轴颈中的每一个和内侧主轴承轴颈均与三个主轴承其中之一机械配合，并且两个外侧主轴承轴颈中的每一个和内侧主轴承轴颈均与单独的曲轴轴承的内圈直接接触。
[0089]图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括第一销配重，销配重包括设置在四个轴颈销其中之一的外侧的单个质量。图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括设置在第一外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈之间的无支撑轴向对齐轴部，无支撑轴向对齐轴部具有与曲轴的旋转轴重合的中心轴。图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括直接与无支撑轴向对齐轴部连接的两个叶片，这两个叶片径向设置在第一无支撑轴向对齐轴部的相反侧。图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，三个主轴承座包括油孔。
[0090]图1至图15还提供了一种直列四缸发动机，其包括曲轴，曲轴包括与直列四缸发动机中的四个活塞杆连接的四个轴颈销，曲轴包括两个外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈，曲轴还包括第一无支撑轴向对齐轴部和第二无支撑轴向对齐轴部，第一无支撑轴向对齐轴部和第二无支撑轴向对齐轴部沿轴向设置在两个外侧主轴承轴颈其中之一与内侧主轴承轴颈之间，第一无支撑轴向对齐轴部和第二无支撑轴向对齐轴部各自包括与曲轴的旋转轴重合的中心轴。
[0091]图1至图15进一步提供了一种直列四缸发动机，其中，曲轴包括两个外侧轴颈销和两个内侧轴颈销，两个外侧轴颈销布置在相似的径向位置处，两个内侧轴颈销布置在相似的径向位置处。
[0092]应当理解，在此公开的结构和程序本质上是示例性的，并且因为可能有多种变化，这些具体实例不应视为限制。例如，上述的技术可应用在其它类型的直列发动机、对置发动机以及V型发动机等。本实用新型的主题包括各种系统和结构以及其它结构、功能和/或在此公开的特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
[0093]所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种曲轴,其特征在于,包括: 无支撑轴向对齐轴部，设置在外侧主轴承轴颈和内侧主轴承轴颈之间，所述无支撑轴向对齐轴部的中心轴与所述曲轴的旋转轴重合；以及 摆式减振器，与所述无支撑轴向对齐轴部连接，所述摆式减振器包括自所述无支撑轴向对齐轴部延伸的叶片和与所述叶片连接的摆式配重。
2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述摆式配重通过连接装置可拆卸地连接至所述无支撑轴向对齐轴部。
3.根据权利要求2所述的曲轴，其特征在于，所述连接装置包括销和衬套。
4.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述曲轴还包括四个轴颈销，所述四个轴颈销中的每一个均与四个活塞杆中的其中之一直接连接。
5.根据权利要求4所述的曲轴，其特征在于，所述四个活塞杆与汽缸内的活塞连接，所述汽缸以直列结构布置，其中，一个平面延伸穿过所述汽缸的轴线。
6.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述摆式配重呈轴对称。
7.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述摆式配重围绕所述无支撑轴向对齐轴部以相对于所述曲轴的旋转轴线大于120度的角度径向延伸。
8.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，所述摆式配重的材料与所述叶片的材料不同。
9.一种曲轴，其特征在于，包括: 总共三个主轴承轴颈，与四个以直列结构布置的销机械连接； 无支撑轴向对齐轴部，设置在所述三个主轴承轴颈中的两个之间，所述无支撑轴向对齐轴部的中心轴与所述曲轴的旋转轴重合；以及 摆式减振器，与所述无支撑轴向对齐轴部连接，所述摆式减振器包括自所述无支撑轴向对齐轴部延伸的第一叶片和第二叶片、与所述第一叶片连接的第一摆式配重以及与所述第二叶片连接的第二摆式配重。
10.根据权利要求9所述的曲轴，其特征在于，所述第一摆式配重与所述第二摆式配重在所述曲轴的旋转轴上轴向偏移。
【文档编号】F16C3/06GK203441951SQ201320467851
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】里克·L.·威廉姆 申请人:福特环球技术公司