本發(fā)明涉及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機的曲軸平衡結(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)動機以及一種車輛。

背景技術(shù)：

隨著中國機械工業(yè)的發(fā)展，越來越多的機械設(shè)備已得到廣泛使用。

車輛上的零件數(shù)量眾多，可達上萬個，其中包括若干個系統(tǒng)、機構(gòu)、總成等，比如發(fā)動機的五大系統(tǒng)和兩大機構(gòu)，以及行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及各種電子模塊、傳感器等。

發(fā)動機是車輛上最重要的部件，是車輛運動的動力。發(fā)動機上的零部件眾多，比如曲軸飛輪組、活塞連桿組以及氣缸體、節(jié)氣門、噴油嘴、潤滑系統(tǒng)、機油濾清器、分電器、節(jié)溫器和冷卻系統(tǒng)等。發(fā)動機的種類很多，根據(jù)氣缸數(shù)可分為三缸發(fā)動機、四缸發(fā)動機、六缸發(fā)動機等。

其中，三缸發(fā)動機具有升功率高和結(jié)果緊湊等優(yōu)勢，但先天具有的平衡性問題，會對整機的振動甚至整車的舒適性帶來不利的影響。發(fā)動機的活塞在氣缸中做往復直線運動，通過連桿和曲軸等機構(gòu)將往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，這樣就產(chǎn)生了往復慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力。由于三缸機點火角度的特殊性，曲軸每轉(zhuǎn)動240°點一次火，三缸機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)動機的振動較強，駕駛體驗較差。對于三缸發(fā)動機而言，其平衡設(shè)計的預期目標為：通過曲軸系統(tǒng)自身消除100％的旋轉(zhuǎn)慣性力矩和50％的往復慣性力矩，而另外50％的往復慣性力矩則通過平衡軸來抵消。

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平衡塊只能平衡部分慣性力矩，比如三缸機時只能平衡52％的慣性力矩，其平衡性能依然不足；其次，飛輪有撓性盤、單質(zhì)量飛輪和雙質(zhì)量飛輪三種，其中撓性盤上能設(shè)計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)動機配件的制約，工藝更改成本巨大，此種方式只能應用于少數(shù)型號的發(fā)動機，不具備普適性。

因此，如何提高曲軸平衡結(jié)構(gòu)對發(fā)動機的普適性和通用性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動機的曲軸平衡結(jié)構(gòu)，能夠在滿足曲軸平衡設(shè)計的要求上，提高對發(fā)動機的普適性和通用性。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)動機以及一種車輛。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種發(fā)動機的曲軸平衡結(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)置在各自對應的所述傳動系配件上。

優(yōu)選地，所述傳動系配件具體包括減震器皮帶輪或正時齒輪。

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應的所述傳動系配件上。

優(yōu)選地，還包括開設(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應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應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減重孔在其端面上對稱分布。

本發(fā)明還提供一種發(fā)動機，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)具體為上述任一項所述的曲軸平衡結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種車輛，包括車體和設(shè)置于所述車體內(nèi)的發(fā)動機，其中，所述發(fā)動機具體為上一項所述的發(fā)動機。

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，一般在曲軸上對稱分布，主要用于通過對曲柄臂增加重量，使得曲軸的往復慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力達到平衡，同時也能夠平衡部分慣性力矩，但仍然有部分慣性力矩無法平衡。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，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，如此計算出的慣性力矩即可達到旋轉(zhuǎn)慣性力矩的全平衡以及往復慣性力矩的半平衡，能夠滿足曲軸系統(tǒng)的基本平衡水目標，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，無需再通過設(shè)計偏心飛輪等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)配重量，因此無需對發(fā)動機前后端的配件結(jié)構(gòu)做出更改，可適用于所有類型的發(fā)動機，因此提高了曲軸平衡結(jié)構(gòu)對發(fā)動機的普適性和通用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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，傳動系配件—5，連桿軸頸—6，減重孔—7。

具體實施方式

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

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

在本發(fā)明所提供的一種具體實施方式中，發(fā)動機的曲軸平衡結(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，一般在曲軸上對稱分布，主要用于通過對曲柄臂1增加重量，使得曲軸的往復慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力達到平衡，同時也能夠平衡部分慣性力矩，但仍然有部分慣性力矩無法平衡。本實施例主要針對三缸發(fā)動機的曲軸平衡結(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)動機的曲軸系統(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)慣性力矩和往復慣性力矩并不平衡，對于三缸發(fā)動機的曲軸而言，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，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。如此計算出的慣性力矩即可達到旋轉(zhuǎn)慣性力矩的全平衡以及往復慣性力矩的半平衡，即平衡100％的旋轉(zhuǎn)慣性力矩和50％的往復慣性力矩，能夠滿足曲軸系統(tǒng)的基本平衡水目標，并且，本實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，無需再通過設(shè)計偏心飛輪等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)配重量，因此無需對發(fā)動機前后端的配件結(jié)構(gòu)做出更改，可適用于所有類型的發(fā)動機，因此提高了曲軸平衡結(jié)構(gòu)對發(fā)動機的普適性和通用性。當然，再搭配平衡軸即可使往復慣性力矩也實現(xiàn)全平衡。

另外，第一配重塊3和第二配重塊4與平衡塊2的重量之間存在預設(shè)的比例關(guān)系，該比例需要根據(jù)具體的發(fā)動機型號、體積和重量而定。比如，某中型號的三缸發(fā)動機中，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)動機上的配件眾多，在曲軸的前端和后端上一般均設(shè)置有傳動系配件5。其中，曲軸的前端指其的輸入端，一般與正時齒輪、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)置在各自對應的傳動系配件5上。比如，可將第一配重塊3和第二配重塊4分別焊接在對應的傳動系配件5上等，不僅節(jié)省空間，還能提高連接牢固程度。當然，也可將第一配重塊3和第二配重塊4通過緊固件固定在對應的傳動系配件5上。

具體的，該傳動系配件5一般包括減震器皮帶輪或正時齒輪，當然，還可包括曲軸大盤或飛輪結(jié)合盤等。其中，減震器皮帶輪和正時齒輪一般可設(shè)置在曲軸的前端，而曲軸大盤或飛輪結(jié)合盤一般可設(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齒輪上，同時將第二配重塊4設(shè)置在曲軸大盤或飛輪結(jié)合盤上。當然，發(fā)動機上的傳動系配件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，同時保證第一配重塊3和第二配重塊4的強度足夠。

如圖4所示，圖4為圖1中所示的連桿軸頸上開設(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施方式中，還可以通過在連桿軸頸6的端面上開設(shè)減重孔7的方式更加方便地實現(xiàn)預期平衡設(shè)計目標。具體的，可在曲軸上的各個連桿軸頸6的一側(cè)端面上開設(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在各個連桿軸頸6上的設(shè)置位置應該對應相同，并且該減重孔7的容積也需相同，如此才能保證對每個連桿軸頸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上的各個平衡塊2的質(zhì)量也可相應減輕，同時，對于第一配重塊3和第二配重塊4而言，也可適當降低配重量。

在關(guān)于減重孔7的一種優(yōu)選實施方式中，該減重孔7可通過鉆頭鉆孔成型，并且為了實現(xiàn)較大的減重量，可通過非標準錐角的鉆頭進行打孔，比如60°～90°錐角的鉆頭等。同時，為在對連桿軸頸6減重的基礎(chǔ)上，保證連桿軸頸6的強度和剛度，本實施例中，各個減重孔7的中軸線到各自對應的連桿軸頸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，在某款型號的三缸發(fā)動機中，減重孔7的中軸線到其對應的連桿軸頸6的表面距離不小于7mm。同時，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，在連桿軸頸6上可以開設(shè)不止一個減重孔7，當連桿軸頸6的體積較大時，可同時開設(shè)多個減重孔7。此時，為進一步保證曲軸的平衡設(shè)計，避免為平衡設(shè)計增加難度，每個連桿軸頸6上的各個減重孔7可在其端面上對稱、均勻分布。

本實施例還提供一種發(fā)動機，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。需要說明的是，本實施例中所指發(fā)動機，主要指的是三缸發(fā)動機。

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

對所公開的實施例的上述說明，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。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，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，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。