用于90度v6發(fā)動(dòng)機(jī)的四平衡重曲軸的制作方法
【專利摘要】一種曲軸，其包括第一、第二、第三和第四主軸頸，其每一個(gè)沿曲軸軸線同軸布置。第一、第二、第三、第四、第五和第六曲柄銷每一個(gè)平行于曲軸軸線，且從曲軸軸線徑向地偏移。第一曲柄臂包括第一平衡重，且連接第一主軸頸和第一曲柄銷。第三曲柄臂包括第二平衡重，且連接第二主軸頸和第二曲柄銷。第七曲柄臂包括第三平衡重，且連接第三主軸頸和第五曲柄銷。第九曲柄臂包括第四平衡重，且連接第四主軸頸和第六曲柄銷。該第一、第二、第三和第四平衡重是該曲軸僅有的平衡重。
【專利說明】用于90度V6發(fā)動(dòng)機(jī)的四平衡重曲軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，且更具體地涉及用于具有六個(gè)氣缸的90度V型發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸將活塞的往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成繞曲軸軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以提供用于推進(jìn)車輛的扭矩，所述車輛諸如但不限于火車、輪船、飛機(jī)或汽車。曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，且是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的起始點(diǎn)。曲軸設(shè)計(jì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的總體封裝，且由此影響發(fā)動(dòng)機(jī)的總質(zhì)量。因此，將曲軸的尺寸和/或質(zhì)量最小化降低發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和質(zhì)量，這對(duì)車輛的總體尺寸、質(zhì)量和燃油經(jīng)濟(jì)性有復(fù)合的影響。
[0003]曲軸包括至少一個(gè)曲柄銷，其從曲軸軸線偏移，往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞經(jīng)由連接桿附連至該曲柄銷。通過其間的偏移連接部從活塞施加至曲軸的力在曲軸中產(chǎn)生扭矩，該扭矩將使曲軸繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)。曲軸還包括至少一個(gè)主軸頸,其繞曲軸軸線同心地布置。曲軸在主軸頸處固定至發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。軸承繞主軸頸布置，位于曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之間。曲軸還包括多個(gè)平衡重重。示例性地，用于90度V-6發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通常包括六個(gè)平衡重。平衡重通常連接至曲柄臂，其將曲柄銷中的一個(gè)連接至主軸頸。這些平衡重被用于抵消活塞和桿的重量，且必須被在曲軸上定位和取向，以平衡作用在軸上的全部力的總和。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提供了一種用于90度V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。該曲軸包括在第一主軸頸和第一曲柄銷之間延伸的第一曲柄臂。第二懸空臂在第一曲柄銷和第二曲柄銷之間延伸。第三曲柄臂在第二曲柄銷和第二主軸頸之間延伸。第四曲柄臂在第二主軸頸和第三曲柄銷之間延伸。第五懸空臂在第三曲柄銷和第四曲柄銷之間延伸。第六曲柄臂在第四曲柄銷和第三主軸頸之間延伸。第七曲柄臂在第三主軸頸和第五曲柄銷之間延伸。第八懸空臂在第五曲柄銷和第六曲柄銷之間延伸。第九曲柄臂在第六曲柄銷和第四主軸頸之間延伸。第一主軸頸、第二主軸頸、第三主軸頸和第四主軸頸每一個(gè)關(guān)于彼此同軸布置，沿曲軸軸線延伸，并且同中心地圍繞曲軸軸線布置。第一曲柄銷、第二曲柄銷、第三曲柄銷、第四曲柄銷、第五曲柄銷和第六曲柄銷每一個(gè)平行于曲軸軸線布置，且從曲軸軸線橫向地偏移。曲軸還包括連接至第一曲柄臂的第一平衡重、連接至第三曲柄臂的第二平衡重、連接至第七曲柄臂的第三平衡重以及連接至第九曲柄臂的第四平衡重。第一平衡重、第二平衡重、第三平衡重和第四平衡重是連接至臂的僅有的平衡重。
[0005]因此，曲軸僅包括4個(gè)平衡重，而不是在現(xiàn)有技術(shù)中使用的標(biāo)準(zhǔn)的六個(gè)，由此降低了曲軸的質(zhì)量和重量。
[0006]當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)以及其他特征和優(yōu)勢(shì)從下文中用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的詳盡描述中是顯而易見的?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1是曲軸的示意平面圖。
[0008]圖2是示出了多個(gè)平衡重中的每一個(gè)的角度位置的曲軸的示意端視圖。
[0009]圖3是垂直于曲軸軸線的曲軸的示意橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到諸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底
部”等術(shù)語僅用于描述附圖，而不代表對(duì)由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的限制。
[0011]參見附圖，其中相似的附圖標(biāo)記貫穿若干幅附圖標(biāo)示相似的零件，曲軸被以20總體地示出。該曲軸20用于90度(90° )V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0012]參見圖1，曲軸20包括第一主軸頸22、第二主軸頸24、第三主軸頸26和第四主軸頸28。第一主軸頸22、第二主軸頸24、第三主軸頸26和第四主軸頸28每一個(gè)關(guān)于彼此同軸地對(duì)準(zhǔn)，沿曲軸軸線30延伸，并且同心地圍繞曲軸軸線30布置。
[0013]曲軸20還包括第一曲柄銷32、第二曲柄銷34、第三曲柄銷36、第四曲柄銷38、第五曲柄銷40以及第六曲柄銷42。第一曲柄銷32、第二曲柄銷34、第三曲柄銷36、第四曲柄銷38、第五曲柄銷40和第六曲柄銷42每一個(gè)平行于曲軸軸線30布置，且每一個(gè)從曲軸軸線30橫向地偏移。
[0014]第一曲柄臂44在第一主軸頸22和第一曲柄銷32之間延伸，且將兩者連接。第二懸空臂46在第一曲柄銷32和第二曲柄銷34之間延伸，且將兩者連接。第三曲柄臂48在第二曲柄銷34和第二主軸頸24之間延伸，且將兩者連接。第四曲柄臂50在第二主軸頸24和第三曲柄銷36之間延伸，且將兩者連接。第五懸空臂52在第三曲柄銷36和第四曲柄銷38之間延伸，且將兩者連接。第六曲柄臂54在第四曲柄銷38和第三主軸頸26之間延伸，且將兩者連接。第七曲柄臂56在第三主軸頸26和第五曲柄銷40之間延伸，且將兩者連接。第八懸空臂58在第五曲柄銷40和第六曲柄銷42之間延伸，且將兩者連接。第九曲柄臂60在第六曲柄銷42和第四主軸頸28之間延伸，且將兩者連接。如本文所用，術(shù)語“曲柄臂”被用于限定將主軸頸連接至曲柄銷的臂，且術(shù)語“懸空臂”被用于限定連接兩個(gè)鄰近的曲柄銷的臂。將理解寬泛的術(shù)語“臂(一個(gè)或多個(gè))”可在本文中用于描述和包括曲柄臂和懸空臂兩者。因此，曲軸20的臂包括第一曲柄臂44、第三曲柄臂48、第四曲柄臂50、第六曲柄臂54、第七曲柄臂56和第九曲柄臂60以及第二懸空臂46、第五懸空臂52以及第八懸空臂58全部。
[0015]曲軸20包括四個(gè)平衡重。第一平衡重62連接至第一曲柄臂44，第二平衡重64連接至第三曲柄臂48，第三平衡重66連接至第七曲柄臂56，且第四平衡重68連接至第九曲柄臂60。第一平衡重62、第二平衡重64、第三平衡重66和第四平衡重68是連接至臂的僅有的平衡重。如本文所用，術(shù)語平衡重包括連接至所述臂之一的徑向向外遠(yuǎn)離曲軸軸線延伸且用于平衡由發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和連桿施加至曲軸20的力的任意結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意，曲軸20的特征在于缺少或不包括連接至第四曲柄臂50或第六曲柄臂54的任意一個(gè)或連接至第二懸空臂46、第五懸空臂52或第八懸空臂58的任意一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)平衡重。
[0016]參見圖2，曲軸平面70延伸通過第一曲柄銷32的中心軸線和曲軸軸線30。第一平衡重62被取向?yàn)槭沟脧牡谝黄胶庵?2的重心延伸至曲軸軸線30的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面70旋轉(zhuǎn)第一旋轉(zhuǎn)角度72，該第一旋轉(zhuǎn)角度72在170度至190度的范圍中。優(yōu)選地，第一平衡重62被取向?yàn)槭沟玫谝恍D(zhuǎn)角度72大致等于178度。第二平衡重64被取向?yàn)槭沟脧牡诙胶庵?4的重心延伸至曲軸軸線30的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面70旋轉(zhuǎn)第二旋轉(zhuǎn)角度74，該第二旋轉(zhuǎn)角度74在135度至155度范圍中。優(yōu)選地，第二平衡重64被取向?yàn)槭沟玫诙D(zhuǎn)角度74大致等于145度。第三平衡重66被取向?yàn)槭沟脧牡谌胶庵?6的重心延伸至曲軸軸線30的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面70旋轉(zhuǎn)第三旋轉(zhuǎn)角度76，該第三旋轉(zhuǎn)角度76在5度至25度的范圍中。優(yōu)選地，第三平衡重66被取向?yàn)槭沟玫谌D(zhuǎn)角度76大致等于15度。第四平衡重68被取向?yàn)槭沟脧牡谒钠胶庵?8的重心延伸至曲軸軸線30的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面70旋轉(zhuǎn)第四旋轉(zhuǎn)角度78，該第四旋轉(zhuǎn)角度78在310度至330度的范圍中。優(yōu)選地，第四平衡重68被取向?yàn)槭沟玫谒男D(zhuǎn)角度78大致等于320度。
[0017]參見圖3，第三平衡重66被示出，以顯示可變動(dòng)的尺寸，即，楔形榫頭角80和楔形榫頭加權(quán)半徑(WR)82，其是第一平衡重62、第二平衡重64、第三平衡重66以及第四平衡重68都具有的。如本文所用，術(shù)語楔形榫頭角80被限定為用于添加至曲柄臂(諸如圖3中示出的曲柄臂56)(以使得曲柄臂和曲軸以及曲柄系部件的其余部分平衡)的材料的等效餅狀部分的角度。實(shí)際的幾何形狀可能不同，這是由于鑄造或鍛造拔模斜度或其他原因，但楔形榫頭角80出于計(jì)算的原因簡(jiǎn)化為等效餅狀。第一平衡重62、第三平衡重66和第四平衡重69每一個(gè)包括在120度至140度范圍內(nèi)的楔形榫頭角80。優(yōu)選地，第一平衡重62的楔形榫頭角80約等于133度，第三平衡重66的楔形榫頭角80約等于130度，且第四平衡重68的楔形榫頭角80約等于130度。第二平衡重64包括在100度至120度范圍內(nèi)的楔形榫頭角80。優(yōu)選地，第二平衡重64的楔形榫頭角80約等于112度。
[0018]如本文所用，術(shù)語楔形榫頭WR82被限定為平衡重(諸如圖3中示出的平衡重66)的質(zhì)量和測(cè)得的從曲軸軸線30至平衡重的質(zhì)心的距離84的乘積。第一平衡重62包括在60千克毫米(KgMm)至80千克毫米的范圍內(nèi)的楔形榫頭WR82。優(yōu)選地，第一平衡重62的楔形榫頭WR82約等于74千克毫米。第二平衡重64包括在40千克毫米(KgMm)至60千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭WR82。優(yōu)選地，第二平衡重64的楔形榫頭WR82約等于53千克毫米。第三平衡重66包括在50千克毫米至70千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭WR82。優(yōu)選地，第三平衡重66的楔形榫頭WR82約等于60千克毫米。第四平衡重68包括在50千克毫米至70千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭WR82。優(yōu)選地，第四平衡重68的楔形榫頭WR82約等于60千克毫米。
[0019]第一平衡重62包括在1200克至1400克范圍內(nèi)的質(zhì)量。優(yōu)選地,第一平衡重62的質(zhì)量約等于1310克。第二平衡重64包括在750克至950克范圍內(nèi)的質(zhì)量。優(yōu)選地，第二平衡重64的質(zhì)量約等于870克。第三平衡重66包括在950克至1150克范圍內(nèi)的質(zhì)量。優(yōu)選地，第三平衡重66的質(zhì)量約等于1050克。第四平衡重68包括在900克至1100克范圍內(nèi)的質(zhì)量。優(yōu)選地，第四平衡重68的質(zhì)量約等于1000克。
[0020]返回參見圖1，曲軸20可包括分離距離84。分離距離84沿曲軸軸線30軸向地測(cè)得。分離距離84布置在第一曲柄臂44和第一曲柄銷32之間，或布置在第六曲柄銷42和第九曲柄臂60之間。如圖1所示，分離距離84示出在第一曲柄臂44和第一曲柄銷32之間。但是，將理解分離距離84可替換地布置在第六曲柄銷42和第九曲柄臂60之間。分離距離84可包括沿曲軸軸線30測(cè)得的距離，其在2毫米(2mm)至40毫米(40mm)的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，分離距離84大致等于24毫米。
[0021]曲軸20還可包括磁阻輪86，S卩，曲軸20正時(shí)輪。磁阻輪如在本領(lǐng)域中所知地操作，以標(biāo)示曲軸20繞曲軸軸線30的旋轉(zhuǎn)位置。優(yōu)選地，磁阻輪86布置在第九曲柄臂60和第四主軸頸28之間。磁阻輪86可被擠壓或螺栓連接至曲軸20上，如在本領(lǐng)域中所知的。
[0022]該詳盡的描述和附圖或圖表僅用于支持和描述本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由權(quán)利要求書限定。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了用于執(zhí)行所要求保護(hù)的本發(fā)明的最佳模式以及其他實(shí)施例中的一些，但是仍存在有各種可替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例用于實(shí)施限定在所附的權(quán)利要求中的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于90度V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，所述曲軸包括: 第一曲柄臂，其在第一主軸頸和第一曲柄銷之間延伸； 第二懸空臂，其在第一曲柄銷和第二曲柄銷之間延伸； 第三曲柄臂，其在第二曲柄銷和第二主軸頸之間延伸； 第四曲柄臂，其在第二主軸頸和第三曲柄銷之間延伸； 第五懸空臂，其在第三曲柄銷和第四曲柄銷之間延伸； 第六曲柄臂，其在第四曲柄銷和第三主軸頸之間延伸； 第七曲柄臂，其在第三主軸頸和第五曲柄銷之間延伸； 第八懸空臂，其在第五曲柄銷和第六曲柄銷之間延伸； 第九曲柄臂，其在第六曲柄銷和第四主軸頸之間延伸； 其中第一主軸頸、第二主軸頸、第三主軸頸和第四主軸頸每一個(gè)關(guān)于彼此同軸,沿曲軸軸線延伸，且圍繞曲軸軸線同中心地布置； 其中第一曲柄銷、第二曲柄銷、第三曲柄銷、第四曲柄銷、第五曲柄銷和第六曲柄銷每一個(gè)與曲軸軸線平行地布置，且從曲軸軸線橫向地偏移； 第一平衡重，連接至第一曲柄臂； 第二平衡重，連接至第三曲柄臂； 第三平衡重，連接至第七曲柄臂；和 第四平衡重，連接至 第九曲柄臂； 其特征在于沒有連接至第四曲柄臂或第六曲柄臂中的至少一個(gè)的平衡重。
2.如權(quán)利要求1所述的曲軸,其還包括延伸通過第一曲柄銷的中心軸線和曲軸軸線的曲軸平面，且其中: 第一平衡重取向?yàn)槭沟脧牡谝黄胶庵氐闹匦难由熘燎S軸線的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面旋轉(zhuǎn)170度至190度； 第二平衡重取向?yàn)槭沟脧牡诙胶庵氐闹匦难由熘燎S軸線的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面旋轉(zhuǎn)135度至155度； 第三平衡重取向?yàn)槭沟脧牡谌胶庵氐闹匦难由熘燎S軸線的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面旋轉(zhuǎn)5度至25度；和 第四平衡重取向?yàn)槭沟脧牡谒钠胶庵氐闹匦难由熘燎S軸線的平面被沿順時(shí)針方向從曲軸平面旋轉(zhuǎn)310度至330度。
3.如權(quán)利要求1所述的曲軸，其中: 第一平衡重包括在1200克至1400克范圍內(nèi)的質(zhì)量； 第二平衡重包括在750克至950克范圍內(nèi)的質(zhì)量； 第三平衡重包括在950克至1150克范圍內(nèi)的質(zhì)量；和 第四平衡重包括在900克至1100克范圍內(nèi)的質(zhì)量。
4.如權(quán)利要求1所述的曲軸，其中: 第一平衡重、第三平衡重和第四平衡重每一個(gè)包括在120度至140度范圍內(nèi)的楔形榫頭角；和 第二平衡重包括在100度至120度范圍內(nèi)的楔形榫頭角。
5.如權(quán)利要求1所述的曲軸，其中:第一平衡重包括在60千克毫米(KgMm)至80千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭加權(quán)半徑(WR)； 第二平衡重包括在40千克毫米至60千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭加權(quán)半徑； 第三平衡重包括在50千克毫米至70千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭加權(quán)半徑；和 第四平衡重包括在50千克毫米至70千克毫米范圍內(nèi)的楔形榫頭加權(quán)半徑。
6.如權(quán)利要求1所述的曲軸，還包括沿曲軸軸線軸向地測(cè)得、且布置在第一曲柄臂和第一曲柄銷之間或布置在第六曲柄銷和第九曲柄臂之間的分離距離。
7.如權(quán)利要求6所述的曲軸，其中所述分離距離在2毫米(2mm)至40毫米(40mm)的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的曲軸，其還包括磁阻輪。
9.如權(quán)利要求8所述的曲軸，其中所述磁阻輪布置在第九曲柄臂和第四主軸頸之間。
10.如權(quán)利要求1所述的曲軸，其中所述第一平衡重、第二平衡重、第三平衡重和第四平衡重是連接至臂的 僅有的平衡重。
【文檔編號(hào)】F16F15/28GK103821818SQ201310575082
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】D.E.穆里什, D.J.佩里拉, K.哈特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司