包括曲軸的發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直列式發(fā)動機。該發(fā)動機包括具有四個汽缸但只具有三個主軸承座的汽缸體。該發(fā)動機還包括只有三個主軸承軸頸的曲軸。該發(fā)動機可以比其他類似的發(fā)動機具有較小的摩擦。
【專利說明】包括曲軸的發(fā)動機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直列式四汽缸發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]車輛動力傳動系統(tǒng)將原動力從動力源傳遞至車輪。發(fā)動機是一個包括曲軸的動力源示例。曲軸使燃燒能從發(fā)動機汽缸轉換到旋轉能。尤其，燃燒能從發(fā)動機汽缸傳遞到線性往復運動的活塞?；钊ㄟ^連桿傳遞燃燒能到曲軸，并且曲軸使線性運動轉換為旋轉運動。曲軸還可以包括機械連接曲軸軸承的主軸承軸頸。曲軸軸承固定在汽缸體和曲軸之間。潤滑劑從汽缸體流到軸承，并且發(fā)動機缸支撐軸承和曲軸。汽缸體和軸承允許曲軸和主軸承軸頸在軸承中旋轉。U.S.專利公開N0.2005/0115524披露的一個示例曲軸，所述公開顯示了一種具有可旋轉聯(lián)接到發(fā)動機中曲軸的五個主軸承的四汽缸發(fā)動機。軸承引導曲軸旋轉并且機械聯(lián)接到支撐曲軸和軸承的汽缸體。
[0003]當轉矩經(jīng)過連桿輸出到曲軸時，曲軸可能彎曲。曲軸彎曲會限制發(fā)動機轉速并且增加發(fā)動機振動。一種減少曲軸彎曲的方法為沿著曲軸長度提供大量的主軸承軸頸使得曲軸在許多位置被支撐。然而，發(fā)動機摩擦損失與曲軸軸承軸頸的數(shù)量成正比。因此，在曲軸上每增加一個曲軸軸承軸頸發(fā)動機摩擦損失增加。因此，發(fā)動機動力輸出和燃料經(jīng)濟性會隨著軸承軸頸數(shù)量的增加而顯著下降。而且，發(fā)動機重量由于每一個額外的曲軸軸承軸頸而增加。最終，汽缸體成本隨著曲軸主軸承軸頸數(shù)量的增加而增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上面提及的至少一些問題，提供了一種直列式四汽缸發(fā)動機，其包括:包括兩個外主軸承軸頸和被定位在兩個外主軸承軸頸之間的唯一的內(nèi)主軸承軸頸的曲軸。這樣，提供一種只包含三個主軸承的直列式四汽缸發(fā)動機。
[0005]通過限制直列式四汽缸發(fā)動機的主軸承的數(shù)量到三個而不是傳統(tǒng)的五個，可能能減少發(fā)動機摩擦以及改善車輛的燃料經(jīng)濟性。在一個示例中，發(fā)動機包括三個主軸承座，軸承使用三個主軸承軸頸引導和支撐曲軸。第一軸承軸頸定位在曲軸的前邊，第二軸承軸頸定位在曲軸的后邊，第三軸承軸頸定位在曲軸的中間附近。用這種方式，曲軸可以被充分地支撐同時發(fā)動機摩擦降低。
[0006]在另一個實施例中，所述直列式四汽缸發(fā)動機進一步包括第一未支撐軸向排列的軸部分，其位于兩個外部的主軸承軸頸其中之一和唯一的內(nèi)主軸承軸頸之間，第一未支撐軸向排列的軸部分包括與曲軸旋轉軸排線對齊的中心軸線。
[0007]在另一個實施例中，所述直列式四汽缸發(fā)動機進一步包括共四個軸頸銷，包含兩個外部軸頸銷和兩個內(nèi)部軸頸銷。
[0008]在另一個實施例中，共四個軸頸銷中的每一個都直接連接到不同的活塞桿上。
[0009]在另一個實施例中，所述未支撐軸向排列的軸部分沒有直接連接到軸承。
[0010]在另一個實施例中，一種直列式四汽缸發(fā)動機包括:只包括三個主軸承座的汽缸體；定位在三個主軸承座內(nèi)的三個主軸承；定位在三個主軸承中的曲軸，曲軸包括連接到活塞桿的四個軸頸銷，活塞桿連接到定位在發(fā)動機汽缸中的分開的活塞。
[0011]在另一個實施例中，曲軸包括總共兩個外主軸承軸頸和一個內(nèi)主軸承軸頸,兩個外主軸承軸頸和內(nèi)主軸承軸頸中每一個與三個主軸承中的一個機械連接，并且共兩個主軸承軸頸和內(nèi)主軸承軸頸中每一個分別和分開的曲軸軸承的內(nèi)座圈直接接觸。
[0012]在另一個實施例中，直列式四汽缸發(fā)動機進一步包括第一銷平衡物，其包含定位在四個軸頸銷之一外側的單個質(zhì)量體。
[0013]在另一個實施例中，直列式四汽缸發(fā)動機進一步包括定位在曲軸中第一外主軸承軸頸和內(nèi)主軸承軸頸之間的未支撐軸向排列的軸部分，該未支撐軸向排列的軸部分具有與曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。
[0014]在另一個實施例中，權利要求16所述的直列式四汽缸發(fā)動機進一步包括直接連接到未支撐軸向排列的軸部分的兩個葉片，所述兩葉片定位在未支撐軸向排列的軸部分的徑向相反的兩側。
[0015]在另一個實施例中，三個主軸承座包括油孔。
[0016]在另一個實施例中，直列式四汽缸發(fā)動機包括曲軸，該曲軸包含四個連接到直列式四汽缸發(fā)動機中四個活塞桿的四個軸頸銷，所述曲軸包括兩個外主軸承軸頸和一個內(nèi)主軸承軸頸，該曲軸還包括第一和第二未支撐軸向排列的軸部分，該第一和第二未支撐軸向排列的軸部分徑向定位在兩個外主軸承軸頸的其中之一和內(nèi)主軸承軸頸之間，該第一和第二未支撐軸向排列的軸部分各自包括與曲軸旋轉軸線對齊的中心軸線。
[0017]在另一個實施例中，曲軸包括兩個外軸頸銷和兩個內(nèi)軸頸銷,所述兩個外軸頸銷安裝在相似的徑向位置，所述兩個內(nèi)部軸頸銷安裝在相似的徑向位置。
[0018]在這里描述的發(fā)動機和曲軸可以降低發(fā)動機燃料消耗。而且，所述發(fā)動機和曲軸可以比其它發(fā)動機的振動和/或彎曲更小。而且，所述發(fā)動機和曲軸可以在更高的發(fā)動機速度時高效地運行。
[0019]本發(fā)明的上述優(yōu)點以及其他優(yōu)點和特征從下面單獨的或結合附圖的詳細描述將容易明白。應當明白，提供上面的概述是為了以簡單的形式引進選擇的構思，這種構思在詳細描述中進一步描述。這并不意味著指出要求保護的主題的關鍵的或基本的特征，要求保護的主題的范圍由權利要求唯一地限定。而且，要求保護的主題不限于解決上面或本發(fā)明的任何部分指出的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1顯示了包括曲軸的內(nèi)燃發(fā)動機示意圖；
[0021]圖2顯示了圖1所示內(nèi)燃發(fā)動機以及曲軸的另一個示意圖；
[0022]圖3顯示了圖2所示曲軸的第一個示例；
[0023]圖4顯示了圖2所示曲軸的第二個示例；
[0024]圖5顯示了圖4所示的第二個示例曲軸的側視圖；
[0025]圖6顯示了圖4所示曲軸的后端；
[0026]圖7-13顯示了圖4所示曲軸的橫截面圖；
[0027]圖14顯示了圖4所示曲軸的前端；[0028]圖15顯示了可以支撐圖1-14中曲軸的汽缸體。
[0029]圖2-14是近似根據(jù)比例所繪。然而，其它相關尺寸可以根據(jù)需要使用。
【具體實施方式】
[0030]當前的描述和內(nèi)燃發(fā)動機中的曲軸相關。曲軸可以提供在如圖1和2所示的發(fā)動機系統(tǒng)中。圖3-5顯示的是一個示例曲軸的透視圖和側視圖。圖6-14提供了所述示例曲軸的剖視和端視圖。最后，圖15顯示了所述示例曲軸可以機械地連接到的示例汽缸體。
[0031]參照圖1，內(nèi)燃發(fā)動機10包括多個汽缸，圖1中顯示的其中一個汽缸被電子發(fā)動機控制器12控制。該發(fā)動機可以被包含到車輛中。發(fā)動機10包括汽缸30和汽缸壁32，同時活塞36定位在汽缸壁32中并且連接到曲軸40。
[0032]所述發(fā)動機10還包括連接到汽缸體91形成汽缸30的汽缸蓋90。因此，汽缸體91形成汽缸30的一部分。圖中顯示汽缸30通過各自的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48相連。每一個進氣和排氣門可以被進氣凸輪51和排氣凸輪53操作。用這種方式，這些氣門可以被周期性地致動以在汽缸30中進行燃燒。然而，在其它示例中，電磁氣門致動可以被利用。
[0033]圖示燃料噴射器66被定位為直接噴射燃料到汽缸30中，這種技術被稱為直接噴射。額外地或者可選地，燃料可以被噴射到一個進氣道，這種技術被稱為進氣道噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的FPW信號的脈沖寬度成比例地傳遞液體燃料。燃料通過包括燃料箱、燃料泵和燃料導軌(沒有顯示)的燃料系統(tǒng)(沒有顯示)傳遞到燃料噴射器66。燃料噴射器66被供應以響應控制器12的來自驅動器68的工作電流。另外，圖示進氣歧管44與用于調(diào)節(jié)節(jié)流板64的位置來控制來自進氣腔46的空氣流動的可選的電子節(jié)氣門62連通。在其它示例中，發(fā)動機10可以包括渦輪增壓器，該渦輪增壓器有定位在進氣系統(tǒng)中的壓縮機以及定位在排氣系統(tǒng)中的渦輪。該渦輪可以通過軸連接到該壓縮機。高壓雙級燃料系統(tǒng)可以用于在噴射器66生成更高的燃料壓力。
[0034]無分電器點火系統(tǒng)88響應控制器12通過火花塞92提供點火火花到汽缸30。然而，在其它示例中，該點火系統(tǒng)88可以不包括在發(fā)動機10中和/或者壓縮點火可以被利用。圖示寬域排氣氧(UEGO)傳感器126連接到催化轉換器70上游的排氣歧管48?？蛇x地，一個雙態(tài)排氣氧傳感器可以代替UEGO傳感器126。
[0035]轉換器70或者其它合適的排放控制設備可以定位在排氣歧管48的下游。在一個示例中，該轉換器70可以包括多個催化劑磚。在另一個示例中，多個排放控制設備可以被應用，其中每一個設備都有多個磚。在一個示例中，該轉化器可以是三元型催化劑。
[0036]控制器12在圖1中顯示為一個傳統(tǒng)的微型計算機，包括:微處理器單元102，輸入/輸出端口 104，只讀存儲器(ROM) 106，隨機存取存儲器(RAM) 108，?；畲鎯ζ?10，以及傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線。除了前面提及的那些信號之外，控制器12還可以接受來自連接到發(fā)動機10上的傳感器的各種各樣的信號，包括:來自連接到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT);連接到加速器踏板130檢測用腳132調(diào)節(jié)的加速器位置的位置傳感器134 ;用于決定尾氣(沒有顯示)點火的爆震傳感器；來自連接到進氣歧管44的壓力傳感器122的發(fā)動機歧管壓力(MAP)的測量；來自霍爾效應傳感器118用于檢測曲軸40位置的發(fā)動機位置傳感器；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置測量。大氣壓也可以被檢測(傳感器沒有顯示)用于被控制器12處理。在本說明書的優(yōu)選方面，曲軸每轉一圈，發(fā)動機位置傳感器118產(chǎn)生預定數(shù)目的等間距脈沖，由此能夠確定發(fā)動機轉速(RPM)。
[0037]在一些示例中，在混合動力車輛中，發(fā)動機可以連接到電動馬達/電池系統(tǒng)。該混合動力車輛可以有并聯(lián)配置、串聯(lián)配置或其各種組合。而且，在一些示例中，其它發(fā)動機配置例如柴油發(fā)動機可以被利用。
[0038]在操作期間，發(fā)動機10中的每一個汽缸典型地經(jīng)歷四沖程循環(huán):該循環(huán)包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程。在進氣沖程期間，通常排氣門54關閉而進氣門52打開?？諝饨?jīng)過進氣歧管44被引入汽缸30，并且活塞36移動向汽缸底部從而增加汽缸30內(nèi)的容積?；钊?6靠近汽缸底部并且在該沖程結束時(當汽缸30在最大容積時)的位置通常被本領域技術人員稱為下止點(BDC)。在壓縮沖程期間，進氣門52和排氣門54關閉?；钊?6移向汽缸蓋來壓縮汽缸30中的空氣?；钊?6在該沖程的結束并且最接近汽缸蓋(當汽缸30在最小容積時)的位置通常被稱為上止點(TDC)。在這之后的過程被稱之為噴射，燃料被注入燃燒室。這之后的過程稱之為點火，噴射燃料被已知的點火設備例如火花塞92點火，導致燃燒。額外地或者替換地，壓縮可以被用于點燃空氣/燃料混合物。在膨脹沖程期間，膨脹氣體推動活塞36返回BDC。曲軸40使活塞移動轉換為轉軸的旋轉轉矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54打開釋放燃燒的空氣-燃料混合物到排氣歧管48同時活塞返回TDC0應該注意的是上面描述的僅僅是一個示例，并且進氣和排氣門打開和/或者關閉的正時可以改變，例如提供正或負氣門重疊，延遲進氣門關閉，或者各種各樣的其它示例。
[0039]圖2顯示了圖1中所示的發(fā)動機10的示例示意圖。該發(fā)動機10包括活塞36和汽缸30。該發(fā)動機10進一步包括3個額外的汽缸和相應的活塞。而且，該發(fā)動機10總共包括4個活塞和4個汽缸。然而，在其它示例中，在發(fā)動機中汽缸的數(shù)量是可以改變的?；钊?6和汽缸30可以被稱為第一活塞和第一汽缸。第二活塞200、第三活塞202以及第四活塞204也被示出。第二活塞200定位在第二汽缸206中，第三活塞202定位在第三汽缸208中，以及第四活塞定位在第四汽缸210中。
[0040]汽缸(30、206、208以及210)是直列布置的。也就是說平面延伸穿過所有汽缸的中心軸線212。當汽缸這樣對齊時，第一和第四汽缸(30和210，各自地)可以被稱為外部汽缸以及第二和第三汽缸(206和208，各自地)可以被稱為內(nèi)部汽缸。而且，當汽缸按這種方式定位時該發(fā)動機10可以被稱為直列式四汽缸發(fā)動機。
[0041]每一個活塞通過箭頭214所示的活塞桿連接到曲軸40。用這種方式，汽缸中產(chǎn)生的能量可以旋轉地傳遞到曲軸。活塞桿被連接到曲軸40中的曲軸軸頸銷，在這里會更詳細地討論。
[0042]該曲軸40大體被描述為矩形。然而應當理解曲軸有如圖3-14所示并且在這里更詳細地討論的另外的復雜性。曲軸40包括前端220和后端222。飛輪224可以連接到后端222。后端222也可以連接到變速器226。箭頭227表示后端222連接到變速器226。該變速器226可以是手動變速器、自動變速器、無級可變變速器等。
[0043]圖2還顯示了 3個曲軸軸承230與曲軸40機械相連。每一個軸承230可以包括和位于曲軸40中的主軸承軸頸面接觸的內(nèi)座圈，在這里關于圖3-14有更詳細的討論。每個軸承230還可以包括機械地連接到汽缸體(圖15所示)的外座圈。軸承230被構造成使曲軸40旋轉同時對曲軸提供支撐。在描述的示例中，發(fā)動機10包括總共3個曲軸軸承。這個軸承數(shù)量可以在發(fā)動機運行且曲軸旋轉時降低摩擦損失。降低摩擦損失還可以改善發(fā)動機中超載運轉能力限制。發(fā)動機運轉可以包括當燃燒在發(fā)動機中發(fā)生以及燃燒產(chǎn)生的能量被傳遞到曲軸時的一段時間。
[0044]圖3顯示了曲軸40的第一個示例。該曲軸40如圖3所示，包括前端220和后端222，如關于圖2上面討論的。該曲軸40包括第一軸頸銷300、第二軸頸銷302、第三軸頸銷304以及第四軸頸銷306。因此，該曲軸包括總共四個軸頸銷。然而，有可替代數(shù)量軸頸銷的曲軸已經(jīng)被考慮了。該第一軸頸銷300以及第四軸頸銷306相對于旋轉軸線350安裝在相似的徑向位置。同樣地，該第二軸頸銷302和該第三軸頸銷304相對于旋轉軸線350安裝在相似的徑向位置。圖3中軸頸銷的安裝支持發(fā)動機1-3-4-2的點火順序。然而，其它軸頸銷位置已經(jīng)被考慮。如前面討論的，軸頸銷(300、302、304以及306)可以如圖2所示機械地連接到活塞桿214。應當明白，在操作期間，曲軸40繞旋轉軸線350旋轉。
[0045]曲軸40進一步包括第一外主軸承軸頸308、內(nèi)部軸承軸頸310以及第二外主軸承軸頸312。該內(nèi)主軸承軸頸310在描述的示例中是唯一的內(nèi)主軸承軸頸。然而,其它軸承軸頸配置已經(jīng)被考慮。該內(nèi)主軸承軸頸310定位在第一外主軸承軸頸308和第二外主軸承軸頸312之間。在描述的示例中，曲軸40包括總共3個主軸承軸頸(308、310以及312)。用這種方式，曲軸40與以前的包括至少5個主軸承軸頸的曲軸相比軸承的數(shù)量減少了。因此，傳動系統(tǒng)中的摩擦減少，因而增大了發(fā)動機的輸出動力。每一個主軸承軸頸可以與曲軸軸承230機械相連，如圖2所示。特別地，每一個主軸承軸頸的外表面可以與曲軸軸承的內(nèi)座圈機械連接(例如，面共享和/或直接接觸)。
[0046]曲軸40進一步包括第一未支撐軸向排列的軸部分314和第二未支撐軸向排列的軸部分316。該第一未支撐軸向排列的軸部分314定位在第一外主軸承軸頸308和內(nèi)主軸承軸頸310之間。同樣地，第二未支撐軸向排列的軸部分316定位在第二外主軸承軸頸312和內(nèi)主軸承軸頸310之間。該第一和第二未支撐軸向排列的軸部分可以使曲軸40的部分和曲軸斷開連接。用這種方式，該第一和第二未支撐軸向排列軸部分(314和316)不被支撐而且它們的運動不被連接其上的軸承直接引導。該第一和第二未支撐軸向排列的軸部分(314和316)可以距內(nèi)主軸承軸頸310等距離。而且，該第一和第二未支撐軸向排列的軸部分(314和316)不是直接連接到曲軸軸承或者曲軸外部的其它部件。應當明白直接連接意味著在軸承和所述軸部分之間沒有中間的部件。
[0047]曲軸40進一步包括第一葉片318、第二葉片320、第三葉片322以及第四葉片324。如圖所示，葉片有恒定的軸向厚度。然而，其它葉片厚度和幾何形狀已經(jīng)被考慮。例如，葉片在徑向方向上可以逐漸減小。軸向厚度可以沿著旋轉軸線350測量。而且，該第一和第二葉片318和320在相反的徑向方向延伸。另外，該第三和第四葉片(322和324)在相反的徑向方向延伸。該第一葉片318和第二葉片320連接到第一未支撐軸向排列的軸部分314。該第三葉片322和第四葉片324連接到第二未支撐軸向排列的軸部分316。這些葉片被構建成平衡曲軸40上的旋轉質(zhì)量，因此減少曲軸轉動期間的振動。這些葉片可以使曲軸40中的旋轉質(zhì)量平衡。然而，應當明白另外的平衡物可以用來抑制曲軸40中的振動。因此，額外的質(zhì)量平衡部件可以包括在曲軸40中，例如圖4所示且這里更詳細討論的擺動的平衡物(counterweight) (400 和 402)。
[0048]第一銷平衡物326、第二銷平衡物328以及第三銷平衡物330也在圖3中顯示。該第一銷平衡物326只包括單一的平衡質(zhì)量體332。同樣地，該第三銷平衡物330只包括單一的平衡質(zhì)量體334。然而，其它銷平衡物配置已經(jīng)被考慮。例如，該第一和第三銷平衡物可以包括多個平衡質(zhì)量體。平衡質(zhì)量體332與第一外主軸承軸頸308直接相鄰。
[0049]另外，平衡質(zhì)量體332被定位在第一外部第一軸頸銷300的外邊。而且，平衡質(zhì)量體334與第二外主軸承軸頸312直接相鄰。第二銷平衡物328包括定位在內(nèi)主軸承軸頸310的相反軸向側上的兩個物體336。另外，該兩個物體336有相似的徑向位置。而且，在平衡物(326、328以及330)中的每一個物體在幾何形狀和尺寸上都是一樣的。然而，在其它示例中，銷平衡物中包括的質(zhì)量體可以在尺寸和/或者幾何形狀上變化。該銷平衡物被構造成平衡曲軸40上的軸頸銷。用這種方式，可以降低曲軸轉動期間的振動。因此，可以降低發(fā)動機中的噪聲、振動和不舒適性(NVH)。應當明白圖3所示曲軸40可以進一步包括連接軸頸銷到未支撐軸向排列的軸部分(314和316)以及主軸承軸頸(308、310以及312)的腹板338。
[0050]圖4顯示了包括額外的質(zhì)量平衡部件的曲軸40。如圖4所示，曲軸40進一步包括第一搖擺平衡物400、第二搖擺平衡物402、第三搖擺平衡物404以及第四搖擺平衡物406。如圖示，每一個平衡物被直接機械地連接到葉片。然而，在其它示例中，可以有定位在葉片和搖擺平衡物之間的中間部件。該第一搖擺平衡物400被機械地連接到圖3所示的第一葉片318，第二搖擺平衡物402被機械地連接到圖3所示的第二葉片320，第三搖擺平衡物404被機械地連接到圖3所示的第三葉片322以及第四搖擺平衡物被機械地連接到圖3所示的第四葉片324。所述搖擺平衡物可以被可拆除地連接到葉片上。用這種方式，該曲軸可以適合各種各樣的發(fā)動機。例如，平衡物的尺寸和形狀可以被設計用于不同的發(fā)動機以衰減期望的頻率，而如果需要，一種類型的曲軸機構可以被用于所有的發(fā)動機。用這種方式，曲軸可以被用在各種各樣的發(fā)動機，同時降低制造成本。
[0051]另外，搖擺平衡物可以包括不同于葉片材料的材料。
[0052]該第一和第二搖擺平衡物(400和402，各自地)可以被稱為第一對搖擺平衡物并且第三和第四搖擺平衡物(404和406，各自地)可以被稱為第二對搖擺平衡物。該第一對搖擺平衡物(400和402)被機械地連接到第一未支撐軸向排列的軸部分314。同樣地，該第二對搖擺平衡物(404和406)被機械地連接到第二未支撐軸向排列的軸部分316。曲軸40的旋轉軸線350用于提供參考。而且，第一搖擺平衡物400在第二搖擺平衡物402相反的方向延伸。
[0053]第一葉片318、第二葉片320、第一搖擺平衡物400以及第二搖擺平衡物402被包括在第一擺式減震器410中。同樣地，第三葉片322、第四葉片324、第三搖擺平衡物404以及第四搖擺平衡物406被包括在第二擺式減震器412中。這樣，該第一擺式減震器410可以包括第一葉片318、第二葉片320、第一搖擺平衡物400以及第二搖擺平衡物402。另外，所述第二擺式減震器可以包括第三葉片322、第四葉片324、第三搖擺平衡物404以及第四搖擺平衡物406。每一個擺式減震器被定位在內(nèi)部軸頸銷和外部軸頸銷之間。所述擺式減震器可以被稱為內(nèi)部擺式減震器。所述擺式減震器(410和412)被構造成減小曲軸40中的振動。特別地，第一擺式減震器被構造成減小曲軸40中由第一軸頸銷300和第二軸頸銷302引起的振動。同樣地，第二擺式減震器412可以被構造成減小曲軸中由第三軸頸銷304和第四軸頸銷306引起的振動。用這種方式可以減小曲軸中的噪音、振動和不舒適性(NVH)0所述擺式減震器還可以增加曲軸強度，減少曲軸中的彎曲，由此增加曲軸轉動效率以及減小振動。強化曲軸還可以降低曲軸降級的可能性。所述擺式減震器還提供主軸承慣性力的額外卸載。
[0054]如圖所示，所述第一擺式減震器410可以直接地連接到所述第一未支撐軸向排列的軸部分314以及所述第二擺式減震器412可以直接地連接到所述第二未支撐軸向排列的軸部分316。然而，在其它示例中，中間部件可以定位在所述擺式減震器和所述未支撐軸向排列的軸部分之間。
[0055]圖5顯示了圖3中所示的曲軸40的側視圖。如圖所示，所述第一擺式減震器410從所述第一未支撐軸向排列的軸部分314的外表面500延伸并且直接連接到其上。同樣地，所述第二擺式減震器412從所述第二未支撐軸向排列的軸部分316的外表面502延伸并且直接連接到其。所述外表面(500和502)有相同的半徑曲率。特別地，所述外表面有圓形橫截面。然而，其它表面輪廓已經(jīng)被考慮。另外，所述第一搖擺平衡物400和所述第二搖擺平衡物402在軸向方向上完全穿過外表面500。曲軸40的旋轉軸線350被提供用于參考。然而，在其它示例中，所述第一和第二搖擺平衡物可以只部分的軸向穿過外表面500。應當明白，由于所述未支撐軸向排列的軸部分與曲軸斷開連接，所述搖擺平衡物可以軸向穿過外表面500。當所述搖擺平衡物被定位以便大幅度減弱曲軸中震動減少可以實現(xiàn)。
[0056]同樣地，所述第三搖擺平衡物404以及第四搖擺平衡物406軸向穿過外表面502。圖6-13的剖切面也在圖5中顯示。箭頭表示剖切面的橫截面的觀看方向。而且，第三搖擺平衡物404以及第四搖擺平衡物406在圖中所示的示例中的曲軸的旋轉軸線上軸向的偏移。然而，其它搖擺平衡物定位已經(jīng)被考慮。
[0057]圖6顯示了曲軸40的后端222的視圖。如圖所示，后端222包括飛輪附接法蘭600。如圖2所示飛輪224可以通過螺栓、螺釘和/或者其它合適的附接裝置連接到附接法蘭600。圖6顯示了曲軸旋轉軸線350。
[0058]圖7顯示了曲軸40的橫截面圖。被包括在第三銷平衡物330的平衡質(zhì)量體334被描繪。如圖所示，平衡質(zhì)量體334在徑向方向延伸。角度700表示徑向散度。第二外主軸承軸頸312和第二外主軸承軸頸312的半徑710被顯示在圖7中。應當明白，第二外主軸承軸頸312的半徑710可以和內(nèi)主軸承軸頸310和第一外主軸承軸頸308的半徑基本相
坐寸ο
[0059]圖8顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述第四搖擺平衡物406在圖8中顯示。如圖所示，該第四搖擺平衡物406相對于曲軸的旋轉軸線350圍繞第二未支撐軸向排列的軸部分316徑向延伸超過120度。角度800表示徑向散度。然而，其它的角度已經(jīng)被考慮。另外，第四搖擺平衡物406關于軸線對稱。然而，其它的幾何形狀已經(jīng)被考慮。
[0060]如前面討論的第四搖擺平衡物406可以被可拆除地連接到第四葉片324，如圖3所示。附接裝置802可以被用于附接前面提及的葉片至平衡物。該附接裝置可以包括銷804和襯套806。應當明白，所述第一搖擺平衡物400和所述第四搖擺平衡物406有相似的尺寸、幾何形狀以及徑向位置。所述第四搖擺平衡物406和第三軸頸銷304徑向排列，如圖10所示。也就是說，所述第四搖擺平衡物的中心與第三軸頸銷的中心是在同樣的徑向位置。徑向位置從旋轉軸線350被測量。
[0061]圖9顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述第三搖擺平衡物404被顯示在圖9中。該第三搖擺平衡物404相對于曲軸的旋轉軸線350圍繞第二未支撐軸向排列的軸部分316徑向延伸超過120度。角度900顯示了徑向散度。然而，其它角度已經(jīng)被考慮。應當明白，第二未支撐軸向排列的軸部分316的中心軸線是旋轉軸線350。同樣地，第一未支撐軸向排列的軸部分314的中心軸線是旋轉軸線350。因此，所述非支撐軸向排列的軸的中心軸線和曲軸的旋轉軸線一樣的。另外，所述第二未支撐軸向排列的軸部分316的半徑910可以大于所述第二外主軸承軸頸312的半徑710，如圖7所示。應當明白，如圖3所示所述第一未支撐軸向排列的軸部分314可以和所述第二未支撐軸向排列的軸部分316的半徑910基本相等。
[0062]所述第三搖擺平衡物404也可以可拆除地連接到所述第三葉片322，如圖3所示。附接裝置902可以被用于連接所述第三葉片320到所述第三搖擺平衡物404。所述附接裝置可以包括銷904和襯套906。應當明白，所述第二搖擺平衡物402和所述第三搖擺平衡物404有相似的尺寸、幾何形狀以及徑向位置。另外，所述第三搖擺平衡物404和所述第四軸頸銷306徑向排列，如圖8所示。也就是說，所述第三搖擺平衡物的中心和所述第四軸頸銷的中心在相同的徑向位置。所述徑向位置可以從旋轉軸線350測量。
[0063]圖10顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述第三軸頸銷304顯示在圖10中。另夕卜，包括在第二銷平衡物328中的質(zhì)量體336中的一個被顯示。質(zhì)量體336相對于旋轉軸線350的徑向散度的角度1000也被顯示。如圖所示，所述第三軸頸銷304與所述第四軸頸銷306在徑向上180°分開，如圖8所示。然而，其它相關的位置已經(jīng)被考慮。
[0064]圖11顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述內(nèi)主軸承軸頸310在圖11中被圖示。所述旋轉軸線350和兩個質(zhì)量體336中的一個也被顯示。應當明白，所述兩個質(zhì)量體336在描述的示例中有基本相同的尺寸、幾何形狀以及徑向位置。
[0065]圖12顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述第二軸頸銷302被顯示在圖12中。所述第二搖擺平衡物402被顯示在圖12中。如前面討論的，所述第二搖擺平衡物402和所述第四搖擺平衡物406有基本相同的尺寸、幾何形狀以及徑向位置。
[0066]圖13顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。所述第一軸頸銷300和所述質(zhì)量體332被顯示在圖13中。應當明白，所述質(zhì)量體332和質(zhì)量體334可以有基本相同的尺寸、幾何形狀以及徑向位置。圖14顯示了曲軸40的另一個橫截面圖。特別地，圖14顯示了曲軸40的前端220。
[0067]現(xiàn)在參考圖15，圖15顯示了支撐圖1-14所示的曲軸的示例汽缸體平面圖。汽缸體1500包括汽缸36、200、202以及204。該汽缸體1500可以如圖1和2所示被包括在發(fā)動機10中。汽缸體1500還可以包括三個主軸承座1502、1504以及1506。圖2所示的曲軸軸承230被壓入主軸承座1502、1504以及1506。每一個主軸承通過油孔1510被供以潤滑油。因此，四汽缸發(fā)動機中共應用三個主軸承座。一種類似的汽缸體配置可以被提供到包括額外的汽缸的發(fā)動機中，諸如包括八個汽缸的發(fā)動機。
[0068]圖1-15提供了一種包括定位在外主軸承軸頸和內(nèi)主軸承軸頸之間的未支撐軸向排列的軸部分的曲軸，所述未支撐軸向排列的軸部分的中心軸線和曲軸的旋轉軸線對齊并且擺式減震器連接到所述未支撐軸向排列的軸部分，所述擺式減震器包括從所述未支撐軸向排列的軸部分延伸的葉片并且連接該葉片的搖擺平衡物。
[0069]圖1-15提供了一種曲軸，其中搖擺平衡物通過附接裝置可拆除地連接到未支撐軸向排列的軸部分。圖1-15進一步提供了其中附接裝置包括銷和襯套的曲軸。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中曲軸進一步包括四個軸頸銷，四個軸頸銷的每一個直接連接到四個活塞桿中的一個。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中四個活塞桿連接到定位在汽缸中的活塞，所述汽缸以直列布局安排，其中在平面延伸通過這些汽缸中心軸線。
[0070]圖1-15進一步提供一種曲軸，其中搖擺平衡物關于軸線對稱。圖1-15進一步提供一種曲軸，其中搖擺平衡物相對于曲軸旋轉軸線圍繞未支撐軸向排列的軸部分大于120°徑向延伸。圖1-15進一步提供一種曲軸，其中搖擺平衡物包括不同于葉片材料的材料。
[0071]圖1-15進一步提供了一種曲軸，該曲軸共包括機械地連接到四個直列布置的銷的三個主軸承軸頸，未支撐軸向排列的軸部分位于三個主軸承軸頸中的兩個之間，未支撐軸向排列的軸部分具有與曲軸旋轉軸線對齊的中心軸線，并且擺式減震器連接到未支撐軸向排列的軸部分，該擺式減震器包括從未支撐軸向排列的軸部分延伸的第一葉片和第二葉片，第一搖擺平衡物連接到第一葉片，并且第二搖擺平衡物連接到第二葉片。
[0072]圖1-15進一步提供一種曲軸，其中搖擺平衡物在曲軸的旋轉軸線上軸向偏移。圖1-15進一步提供一種曲軸，其中所述第一和第二搖擺平衡物有相似的幾何形狀。圖1-15進一步提供一種曲軸，其中所述第一和第二葉片在相反的徑向方向延伸。圖1-15進一步提供一種曲軸，其中所述第一和第二葉片從未支撐軸向排列的軸部分的外表面延伸，該外表面有統(tǒng)一的半徑曲率。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中所述第一搖擺平衡物和外部軸頸銷徑向排列，其中所述第二搖擺平衡物和內(nèi)部軸頸銷對齊，并且其中所述內(nèi)部和外部軸頸銷分別連接到不同的活塞桿。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中內(nèi)部和外部軸頸銷徑向分開180°。
[0073]圖1-15還提供了一種曲軸，該曲軸共包括兩個外主軸承軸頸和一個內(nèi)主軸承軸頸、位于外主軸承軸頸和內(nèi)主軸承軸頸之間的未支撐軸向排列的軸部分,并且未支撐軸向排列的軸部分和曲軸的旋轉軸線對齊、并包括連接到該未支撐軸向排列的軸部分的擺式減震器，該擺式減震器包括從該未支撐軸向排列的軸部分延伸的第一葉片和第二葉片、連接到該第一葉片的搖擺平衡物以及連接到該第二葉片的第二搖擺平衡物。
[0074]圖1-15進一步提供一種曲軸，該曲軸包括連接到發(fā)動機活塞桿的兩個內(nèi)部和兩個外部軸頸銷，所述活塞桿連接到位于汽缸中的不同的活塞，其中所述汽缸以直列布局方式布置，平面穿過每個汽缸的軸線延伸。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中擺式減震器定位在內(nèi)部軸頸銷和外部軸頸銷之間。圖1-15進一步提供了一種曲軸，其中第一搖擺平衡物與第二搖擺平衡物沿相反方向延伸。
[0075]圖1-15進一步提供了一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括曲軸，曲軸包括兩個外主軸承軸頸和軸向定位在所述兩個外主軸承軸頸之間的唯一的內(nèi)主軸承軸頸。
[0076]圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括位于兩個外主軸承軸頸之中一個和所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸之間的第一未支撐軸向排列的軸部分，該第一未支撐軸向排列的軸部分包括與曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括位于所述兩個外主軸承軸頸的另一個和所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸之間的第二未支撐軸向排列的軸部分，并且第二未支撐軸向排列的軸部分具有與曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。
[0077]圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中第一未支撐軸向排列的軸部分的半徑大于所述內(nèi)主軸承軸頸的半徑。圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中第一未支撐軸向排列的軸部分與第二未支撐軸向排列的軸部分的半徑相同。圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中兩個外主軸承軸頸與內(nèi)主軸承軸頸的半徑相同。圖1-15還挺一種直列式四汽缸發(fā)動機，其包括直接連接到所述第一未支撐軸向排列的軸部分的兩個葉片。
[0078]圖1-15還提供一種包括四個軸頸銷的直列式四汽缸發(fā)動機，包括兩個外部軸頸銷和兩個內(nèi)部軸頸銷。圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中兩個外部軸頸銷安裝在相似的徑向位置，兩個內(nèi)部軸頸銷安裝在相似的徑向位置，所述徑向位置從曲軸的旋轉軸線測量。圖1-15進一步提供一種其中兩個內(nèi)部和兩個外部軸頸銷呈180°徑向分開的直列式四汽缸發(fā)動機。圖1-15進一步提供一種其中共四個軸頸銷的每一個都直接連接到不同的活塞桿上的直列式四汽缸發(fā)動機。
[0079]圖1-15進一步提供一種其中第一未支撐軸向排列的軸部分不直接連接到軸承的直列式四汽缸發(fā)動機。圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括只包括三個主軸承定位在其中的三個主軸承座的汽缸，以及一個定位在所述三個主軸承中的曲軸，該曲軸包括連接到活塞桿的四個軸頸銷，所述四個活塞桿連接到位于發(fā)動機汽缸中的不同活塞。
[0080]圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中曲軸包括兩個外主軸承軸頸和一個內(nèi)主軸承軸頸，其中兩個外主軸承軸頸的任意一個和所述內(nèi)主軸承軸頸與三個主軸承中的一個機械地相連，并且兩個外主軸承軸頸的任意一個和所述內(nèi)主軸承軸頸各自直接地和一個不同的曲軸軸承的內(nèi)座圈接觸。
[0081]圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括第一銷平衡物，該第一銷平衡包含定位在四個軸頸銷其中之一的外側的單個物體。圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，包括定位在一個第一外主軸承軸頸和所述內(nèi)主軸承軸頸之間的未支撐軸向排列的軸部分，該未支撐軸向排列的軸部分具有與曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括兩個直接連接到所述未支撐軸向排列的軸部分的葉片，其中所述兩個葉片定位在所述第一未支撐軸向排列的軸部分的徑向相反的兩側上。圖1-15進一步提供其中三個主軸承座包括油孔的直列式四汽缸發(fā)動機。
[0082]圖1-15還提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，該發(fā)動機包括曲軸，該曲軸包括連接到直列式四汽缸發(fā)動機中的四個活塞桿的四個軸頸銷，該曲軸包括兩個外主軸承軸頸和一個內(nèi)部軸承軸頸，該曲軸還包括第一和第二未支撐軸向排列的軸部分，所述第一和第二未支撐軸向排列的軸部分軸向定位在兩個外主軸承軸頸其中之一和所述內(nèi)部軸承軸頸之間，所述第一和第二未支撐軸向排列的軸部分每個包括與曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。
[0083]圖1-15進一步提供一種直列式四汽缸發(fā)動機，其中曲軸包括兩個外部軸頸銷和兩個內(nèi)部軸頸銷，所述兩個外部軸頸銷在相似的徑向位置安裝以及所述兩個內(nèi)部軸頸銷在相似的徑向位置安裝。
[0084]應當明白，在這里披露的布置和程序在性質(zhì)上是示例性的，并且這些特定的示例不被在限制意義中考慮，因為大量的變化是可能的。例如，上面的技術可以應用到其它類型的直列發(fā)動機、對置發(fā)動機、V型發(fā)動機等等。本發(fā)明的主旨包括各種系統(tǒng)、布置以及這里披露的其它特征、功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。[0085]所附權利要求特別指出被認為是新穎且顯而易見的一些組合和子組合。這些權利要求可能提到“一”元件或者“第一”元件或者類似用語。這些權利要求可以被認為包括一個或者更多這種元件的集合，既不必須也不排除兩個或者更多這樣的元件。已披露的特征、功能、元件和/或者特性的其它組合和子組合可以通過對當前的權利要求的修改要求保護，或通過在本申請或相關申請中提出新權利要求來要求保護。這些權利要求，無論在范圍上相對于原權利要求更寬、更窄、等同或不同，都被認為被包括在本發(fā)明的主旨中。
【權利要求】
1.一種直列式四汽缸發(fā)動機，其包括: 曲軸，該曲軸包括兩個外主軸承軸頸和軸向定位在所述兩個外主軸承軸頸之間的唯一的內(nèi)主軸承軸頸。
2.根據(jù)權利要求1所述的直列式四汽缸發(fā)動機，進一步包括定位在所述兩個外主軸承軸頸其中之一和所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸之間的第一未支撐軸向對齊的軸部分，所述第一未支撐軸向對齊的軸部分包括與所述曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。
3.根據(jù)權利要求1所述的直列式四汽缸發(fā)動機，進一步包括定位在所述兩個外主軸承軸頸中的另外一個和所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸之間的第二未支撐軸向對齊的軸部分，所述第二未支撐軸向對齊的軸部分具有與所述曲軸的旋轉軸線對齊的中心軸線。
4.根據(jù)權利要求2所述的直列式四汽缸發(fā)動機，其中所述第一未支撐軸向對齊的軸部分的半徑比所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸的半徑大。
5.根據(jù)權利要求4所述的直列式四汽缸發(fā)動機，其中所述第一未支撐軸向對齊的軸部分的半徑和第二未支撐軸向對齊的軸部分的半徑相等。
6.根據(jù)權利要求5所述的直列式四汽缸發(fā)動機，其中所述兩個外主軸承軸頸的半徑每一個都和所述唯一的內(nèi)主軸承軸頸的半徑相等。
7.根據(jù)權利要求2所述的直列式四汽缸發(fā)動機，進一步包括直接連接到所述第一未支撐軸向對齊的軸部分的兩個葉片。
8.根據(jù)權利要求1所述的直列式四汽缸發(fā)動機，進一步包括共四個軸頸銷，所述共四個軸頸銷包括兩個外部軸頸銷和兩個內(nèi)部軸頸銷。
9.根據(jù)權利要求8所述的直列式四汽缸發(fā)動機，其中所述兩個外部軸頸銷布置在相似的徑向位置并且所述兩個內(nèi)部軸頸銷布置在相似的徑向位置，所述徑向位置從所述曲軸的所述旋轉軸線測量。
10.根據(jù)權利要求9所述的直列式四汽缸發(fā)動機，其中所述兩個內(nèi)部軸頸銷和所述兩個外部軸頸銷180°徑向分開。
【文檔編號】F16C3/10GK103573794SQ201310340857
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權日:2012年8月10日
【發(fā)明者】R·L·威廉姆斯 申請人:福特環(huán)球技術公司