專(zhuān)利名稱(chēng)：一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，特別地涉及一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸基本上都采用鍛鋼或鑄鐵兩種材料類(lèi)制成。鍛鋼曲軸采用鍛造工藝加工，然后將碳素鋼或合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以獲得高的強(qiáng)度和剛度。近年來(lái)為了提高易切削性以降低加工生產(chǎn)成本，無(wú)鉛易切削的非調(diào)質(zhì)鋼也得要了大量應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了降低震動(dòng)以獲得良好的NVH(Noise-噪聲；Vibration-振動(dòng)； Harshness-聲振粗糙度)效果，中級(jí)排量發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用全平衡重形式曲軸設(shè)計(jì)以達(dá)到高的平衡率，這類(lèi)全平衡重形式鍛鋼曲軸能夠獲得高的強(qiáng)度和剛度以及良好的NVH效果，但是卻有著重量大、摩擦損失大、成本高等缺點(diǎn)。鑄鐵曲軸一般為球墨鑄鐵材料，采用鑄造工藝加工。此類(lèi)曲軸密度低、重量輕、彈性高，對(duì)NVH效果很有利，而且可利用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)曲軸軸頸上析出的石墨的潤(rùn)滑性來(lái)降低摩擦損耗。但是對(duì)于功率高、扭矩大的中級(jí)排量發(fā)動(dòng)機(jī)，此類(lèi)曲軸的剛度和強(qiáng)度上又很難達(dá)到要求。球墨鑄鐵曲軸要應(yīng)用于中級(jí)排量發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是渦輪增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)上，首先要求強(qiáng)度和剛度上要達(dá)到設(shè)計(jì)需求，這往往以犧牲曲軸整體平衡率、NVH為代價(jià)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，這種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在保證曲軸強(qiáng)度和剛度的前提下，進(jìn)一步提高了曲軸的平衡率，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)曲軸本身引起的振動(dòng)和噪聲。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸包括四個(gè)依次連接的單元曲拐，其中每個(gè)單元曲拐包括一個(gè)曲柄銷(xiāo)、位于曲柄銷(xiāo)左右兩側(cè)的兩個(gè)曲柄臂以及位于兩個(gè)曲柄臂外側(cè)的兩個(gè)主軸頸；安裝在每個(gè)曲柄臂上的平衡重，所述平衡重的形狀為扇形；以及位于曲軸兩端的與單元曲拐連接的曲軸前端和曲軸后端；其中，所述曲柄臂在靠近所述曲柄銷(xiāo)的一端的外側(cè)處設(shè)置有凹弧掃掠形式的減重部分；靠近曲軸前端的兩個(gè)平衡重和靠近曲軸后端的兩個(gè)平衡重的半徑為72. 3-72. 7mm，中間四個(gè)平衡重的半徑為 71. 8-72. 2mm ；靠近曲軸后端的一個(gè)平衡重的厚度為13. 1-13. 5mm，其余的平衡重的厚度為 14. 3-14. 7mm。本實(shí)用新型在曲軸的曲柄臂上通過(guò)凹弧掃掠形式對(duì)曲柄臂減重，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用斜切面形式的減重，凹弧掃掠形式的減重可削減更多的曲柄臂重量。另外，相比現(xiàn)有技術(shù)中的平衡重的半徑和厚度，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡重的厚度和半徑均有增加，在平衡重材料相同的情況下，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡重的重量更大。本實(shí)用新型在不改變曲軸箱構(gòu)造以及其它外圍零部件設(shè)計(jì)的情況下，通過(guò)盡可能對(duì)曲柄臂減重和平衡重增重，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡率，更好地實(shí)現(xiàn)了曲軸本身強(qiáng)度、剛性、摩擦、振動(dòng)以及成本的兼顧。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述靠近曲軸前端的兩個(gè)平衡重和靠近曲軸后端的兩個(gè)平衡重的半徑為72. 5mm，中間四個(gè)平衡重的半徑為72mm。所述靠近曲軸后端的一個(gè)平衡重的厚度為13. 3mm，其余的平衡重的厚度為14. 5mm。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，采用上述設(shè)計(jì)參數(shù)，可將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡率提高至76. 5%，相比現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，曲軸平衡率提高了約20%。

圖1為本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平面圖；圖2為圖1中所示的曲柄臂的立體圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平面圖。如圖所示，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸包括曲軸前端11、依次連接的單元曲拐12-15(用虛線方框表示)以及曲軸后端17。每個(gè)單元曲拐包括一個(gè)曲柄銷(xiāo)21、位于曲柄銷(xiāo)21左右兩側(cè)的兩個(gè)曲柄臂23以及位于兩個(gè)曲柄臂23外側(cè)的兩個(gè)主軸頸沈。曲軸前端11和曲軸后端17分別與單元曲拐12和15連接。更確切地說(shuō)，曲軸前端11和曲軸后端17分別與單元曲拐12和單元曲拐15的主軸頸沈固定連接。嚴(yán)格地說(shuō)，圖中主軸頸沈的個(gè)數(shù)并不足以使得每個(gè)單元曲拐都包括兩個(gè)主軸頸， 但是為了方便敘述，對(duì)單元曲拐12-15采用上述方式描述。因此，從圖中可以看出，相鄰的兩個(gè)單元曲拐共用一個(gè)主軸頸沈，或者說(shuō)相鄰的單元曲拐通過(guò)公共的主軸頸沈固定連接， 作為連接部分的主軸頸沈既可以作為一個(gè)單元曲拐的主軸頸，也可以作為另一個(gè)相鄰的單元曲拐的主軸頸。在本實(shí)施例中，靠近曲軸前段11的單元曲拐12和靠近曲軸后端17的單元曲拐15 的曲柄銷(xiāo)21位于曲軸中心線Y的一側(cè)，中間兩個(gè)單元曲拐13和14的曲柄銷(xiāo)21位于曲軸中心線Y的另一側(cè)。如圖1所示，在每個(gè)曲柄臂上安裝有平衡重31-38，平衡重31-38的形狀為扇形。 靠近曲軸前端的兩個(gè)平衡重31和32以及靠近曲軸后端的兩個(gè)平衡重37和38的半徑為 72. 3-72. 7mm，中間四個(gè)平衡重33-36的半徑為71. 8_72. 2mm。在本實(shí)施例中，平衡重31、 32,37和38的半徑優(yōu)選地為72. 5mm，中間四個(gè)平衡重33-36的半徑優(yōu)選地為72mm。平衡重 31、32、37和38的半徑比平衡重33-36的半徑大0. 5mm，這可優(yōu)化曲軸本身的整體靜平衡。平衡重38的厚度為13. 1-13. 5mm,其余的平衡重31-37的厚度為14. 3-14. 7mm。在本實(shí)施例中，平衡重38的厚度優(yōu)選地為13. 3mm。優(yōu)選地，在不影響主軸頸沈和曲柄銷(xiāo)21 機(jī)加工的前提下，通過(guò)調(diào)整主軸頸和曲柄銷(xiāo)兩側(cè)法蘭面相對(duì)于平衡重鑄造分型線的落差將平衡重31-37的厚度增加至14. 5mm。相比現(xiàn)有技術(shù)中半徑為69mm和厚度為13. 8mm的一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡重，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡重厚度和半徑均有增加，在平衡重材料相同的情況下，本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡重的重量更大。同時(shí)，平衡重半徑的增大，能夠改變平衡重質(zhì)心相對(duì)于曲軸中心線Y的距離，這也有利于提高曲軸平衡率。[0024]如圖2所示，曲柄臂23在靠近曲柄銷(xiāo)21的一端的外側(cè)處設(shè)置有凹弧掃掠形式的減重部分觀。相比現(xiàn)有技術(shù)中采用斜切面形式進(jìn)行的減重，凹弧掃掠形式的減重可削減更多的重量，從而有利于提高曲軸平衡率。在本實(shí)施例中，采用凹弧掃掠形式的減重削減曲柄
臂重量的約5%。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，采用本實(shí)施例中平衡重的上述設(shè)計(jì)參數(shù)以及曲柄臂減重部分占曲柄臂重量約5 %的情況下，可將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡率提高至76. 5 %，相比現(xiàn)有技術(shù)中的曲軸(平衡重的半徑為69mm，厚度為13. 8mm，減重部分為斜切面)，曲軸平衡率提高了約20%。本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在不影響平衡重與缸體總成、油底殼總成、活塞等周邊零件運(yùn)動(dòng)干涉的前提下，通過(guò)增加平衡重的半徑和厚度來(lái)增加平衡重的重量和改變平衡重的質(zhì)心位置，從而提高曲軸平衡率。同時(shí)，在保證曲柄臂強(qiáng)度的前提下，采用凹弧掃掠形式的減重，最大程度地降低曲柄臂部分的重量以提高曲軸平衡率。曲軸平衡率的提高從而有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)曲軸本身引起的振動(dòng)和噪聲，更好地實(shí)現(xiàn)了曲軸本身強(qiáng)度、剛性、 摩擦、振動(dòng)以及成本的兼顧。本實(shí)用新型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸能在自然吸氣直列四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和同排量廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)共用。本實(shí)用新型并不限于上述具體實(shí)施方式
，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的技術(shù)方案，在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，對(duì)本實(shí)用新型做各種改變和/或修改，仍屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，包括四個(gè)依次連接的單元曲拐，其中每個(gè)單元曲拐由一個(gè)曲柄銷(xiāo)、位于所述曲柄銷(xiāo)左右兩側(cè)的兩個(gè)曲柄臂以及位于所述兩個(gè)曲柄臂外側(cè)的兩個(gè)主軸頸構(gòu)成；安裝在每個(gè)所述曲柄臂上的平衡重，所述平衡重的形狀為扇形；以及位于曲軸兩端的與所述單元曲拐連接的曲軸前端和曲軸后端；其特征在于，所述曲柄臂在靠近所述曲柄銷(xiāo)的一端的外側(cè)處設(shè)置有凹弧掃掠形式的減重部分；靠近所述曲軸前端的兩個(gè)平衡重和靠近所述曲軸后端的兩個(gè)平衡重的半徑為 72. 3-72. 7mm，中間四個(gè)平衡重的半徑為71. 8-72. 2mm ；靠近所述曲軸后端的一個(gè)平衡重的厚度為13. 1-13. 5mm，其余的平衡重的厚度為 14. 3-14. 7mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其特征在于，靠近所述曲軸前端的兩個(gè)平衡重和靠近所述曲軸后端的兩個(gè)平衡重的半徑比中間四個(gè)平衡重的半徑大0. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其特征在于，靠近所述曲軸前端的兩個(gè)平衡重和靠近所述曲軸后端的兩個(gè)平衡重的半徑為72. 5mm，中間四個(gè)平衡重的半徑為72mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其特征在于，靠近所述曲軸后端的一個(gè)平衡重的厚度為13. 3mm，其余的平衡重的厚度為14. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其特征在于，靠近所述曲軸前端的單元曲拐和靠近所述曲軸后端的單元曲拐的曲柄銷(xiāo)位于曲軸中心線的一側(cè)，中間兩個(gè)單元曲拐的曲柄銷(xiāo)位于曲軸中心線的另一側(cè)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其包括四個(gè)依次連接的單元曲拐、平衡重以及位于曲軸兩端的與所述單元曲拐連接的曲軸前端和曲軸后端。其中，每個(gè)單元曲拐由一個(gè)曲柄銷(xiāo)、位于曲柄銷(xiāo)左右兩側(cè)的兩個(gè)曲柄臂以及位于兩個(gè)曲柄臂外側(cè)的兩個(gè)主軸頸構(gòu)成。其中，曲柄臂在靠近曲柄銷(xiāo)的一端的外側(cè)處設(shè)置有凹弧掃掠形式的減重部分。本實(shí)用新型在不改變曲軸箱構(gòu)造以及其它外圍零部件設(shè)計(jì)的情況下，通過(guò)盡可能對(duì)曲柄臂減重和平衡重增重，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的平衡率，更好地實(shí)現(xiàn)了曲軸本身強(qiáng)度、剛性、摩擦、振動(dòng)以及成本的兼顧。
文檔編號(hào)F16F15/26GK202338560SQ20112036207
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者吳堅(jiān), 吳少杰 申請(qǐng)人:廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司