包括曲轴的发动的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种直列式发动机。该发动机包括具有四个汽缸但只具有三个主轴承座的汽缸体。该发动机还包括只有三个主轴承轴颈的曲轴。该发动机可以比其他类似的发动机具有较小的摩擦。
【专利说明】包括曲轴的发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直列式四汽缸发动机。
【背景技术】
[0002]车辆动力传动系统将原动力从动力源传递至车轮。发动机是一个包括曲轴的动力源示例。曲轴使燃烧能从发动机汽缸转换到旋转能。尤其，燃烧能从发动机汽缸传递到线性往复运动的活塞。活塞通过连杆传递燃烧能到曲轴，并且曲轴使线性运动转换为旋转运动。曲轴还可以包括机械连接曲轴轴承的主轴承轴颈。曲轴轴承固定在汽缸体和曲轴之间。润滑剂从汽缸体流到轴承，并且发动机缸支撑轴承和曲轴。汽缸体和轴承允许曲轴和主轴承轴颈在轴承中旋转。U.S.专利公开N0.2005/0115524披露的一个示例曲轴，所述公开显示了一种具有可旋转联接到发动机中曲轴的五个主轴承的四汽缸发动机。轴承引导曲轴旋转并且机械联接到支撑曲轴和轴承的汽缸体。
[0003]当转矩经过连杆输出到曲轴时，曲轴可能弯曲。曲轴弯曲会限制发动机转速并且增加发动机振动。一种减少曲轴弯曲的方法为沿着曲轴长度提供大量的主轴承轴颈使得曲轴在许多位置被支撑。然而，发动机摩擦损失与曲轴轴承轴颈的数量成正比。因此，在曲轴上每增加一个曲轴轴承轴颈发动机摩擦损失增加。因此，发动机动力输出和燃料经济性会随着轴承轴颈数量的增加而显著下降。而且，发动机重量由于每一个额外的曲轴轴承轴颈而增加。最终，汽缸体成本随着曲轴主轴承轴颈数量的增加而增大。
【发明内容】
[0004]为了解决上面提及的至少一些问题，提供了一种直列式四汽缸发动机，其包括:包括两个外主轴承轴颈和被定位在两个外主轴承轴颈之间的唯一的内主轴承轴颈的曲轴。这样，提供一种只包含三个主轴承的直列式四汽缸发动机。
[0005]通过限制直列式四汽缸发动机的主轴承的数量到三个而不是传统的五个，可能能减少发动机摩擦以及改善车辆的燃料经济性。在一个示例中，发动机包括三个主轴承座，轴承使用三个主轴承轴颈引导和支撑曲轴。第一轴承轴颈定位在曲轴的前边，第二轴承轴颈定位在曲轴的后边，第三轴承轴颈定位在曲轴的中间附近。用这种方式，曲轴可以被充分地支撑同时发动机摩擦降低。
[0006]在另一个实施例中，所述直列式四汽缸发动机进一步包括第一未支撑轴向排列的轴部分，其位于两个外部的主轴承轴颈其中之一和唯一的内主轴承轴颈之间，第一未支撑轴向排列的轴部分包括与曲轴旋转轴排线对齐的中心轴线。
[0007]在另一个实施例中，所述直列式四汽缸发动机进一步包括共四个轴颈销，包含两个外部轴颈销和两个内部轴颈销。
[0008]在另一个实施例中，共四个轴颈销中的每一个都直接连接到不同的活塞杆上。
[0009]在另一个实施例中，所述未支撑轴向排列的轴部分没有直接连接到轴承。
[0010]在另一个实施例中，一种直列式四汽缸发动机包括:只包括三个主轴承座的汽缸体；定位在三个主轴承座内的三个主轴承；定位在三个主轴承中的曲轴，曲轴包括连接到活塞杆的四个轴颈销，活塞杆连接到定位在发动机汽缸中的分开的活塞。
[0011]在另一个实施例中，曲轴包括总共两个外主轴承轴颈和一个内主轴承轴颈,两个外主轴承轴颈和内主轴承轴颈中每一个与三个主轴承中的一个机械连接，并且共两个主轴承轴颈和内主轴承轴颈中每一个分别和分开的曲轴轴承的内座圈直接接触。
[0012]在另一个实施例中，直列式四汽缸发动机进一步包括第一销平衡物，其包含定位在四个轴颈销之一外侧的单个质量体。
[0013]在另一个实施例中，直列式四汽缸发动机进一步包括定位在曲轴中第一外主轴承轴颈和内主轴承轴颈之间的未支撑轴向排列的轴部分，该未支撑轴向排列的轴部分具有与曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。
[0014]在另一个实施例中，权利要求16所述的直列式四汽缸发动机进一步包括直接连接到未支撑轴向排列的轴部分的两个叶片，所述两叶片定位在未支撑轴向排列的轴部分的径向相反的两侧。
[0015]在另一个实施例中，三个主轴承座包括油孔。
[0016]在另一个实施例中，直列式四汽缸发动机包括曲轴，该曲轴包含四个连接到直列式四汽缸发动机中四个活塞杆的四个轴颈销，所述曲轴包括两个外主轴承轴颈和一个内主轴承轴颈，该曲轴还包括第一和第二未支撑轴向排列的轴部分，该第一和第二未支撑轴向排列的轴部分径向定位在两个外主轴承轴颈的其中之一和内主轴承轴颈之间，该第一和第二未支撑轴向排列的轴部分各自包括与曲轴旋转轴线对齐的中心轴线。
[0017]在另一个实施例中，曲轴包括两个外轴颈销和两个内轴颈销,所述两个外轴颈销安装在相似的径向位置，所述两个内部轴颈销安装在相似的径向位置。
[0018]在这里描述的发动机和曲轴可以降低发动机燃料消耗。而且，所述发动机和曲轴可以比其它发动机的振动和/或弯曲更小。而且，所述发动机和曲轴可以在更高的发动机速度时高效地运行。
[0019]本发明的上述优点以及其他优点和特征从下面单独的或结合附图的详细描述将容易明白。应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着指出要求保护的主题的关键的或基本的特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，要求保护的主题不限于解决上面或本发明的任何部分指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1显示了包括曲轴的内燃发动机示意图；
[0021]图2显示了图1所示内燃发动机以及曲轴的另一个示意图；
[0022]图3显示了图2所示曲轴的第一个示例；
[0023]图4显示了图2所示曲轴的第二个示例；
[0024]图5显示了图4所示的第二个示例曲轴的侧视图；
[0025]图6显示了图4所示曲轴的后端；
[0026]图7-13显示了图4所示曲轴的横截面图；
[0027]图14显示了图4所示曲轴的前端；[0028]图15显示了可以支撑图1-14中曲轴的汽缸体。
[0029]图2-14是近似根据比例所绘。然而，其它相关尺寸可以根据需要使用。
【具体实施方式】
[0030]当前的描述和内燃发动机中的曲轴相关。曲轴可以提供在如图1和2所示的发动机系统中。图3-5显示的是一个示例曲轴的透视图和侧视图。图6-14提供了所述示例曲轴的剖视和端视图。最后，图15显示了所述示例曲轴可以机械地连接到的示例汽缸体。
[0031]参照图1，内燃发动机10包括多个汽缸，图1中显示的其中一个汽缸被电子发动机控制器12控制。该发动机可以被包含到车辆中。发动机10包括汽缸30和汽缸壁32，同时活塞36定位在汽缸壁32中并且连接到曲轴40。
[0032]所述发动机10还包括连接到汽缸体91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。图中显示汽缸30通过各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48相连。每一个进气和排气门可以被进气凸轮51和排气凸轮53操作。用这种方式，这些气门可以被周期性地致动以在汽缸30中进行燃烧。然而，在其它示例中，电磁气门致动可以被利用。
[0033]图示燃料喷射器66被定位为直接喷射燃料到汽缸30中，这种技术被称为直接喷射。额外地或者可选地，燃料可以被喷射到一个进气道，这种技术被称为进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的FPW信号的脉冲宽度成比例地传递液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(没有显示)的燃料系统(没有显示)传递到燃料喷射器66。燃料喷射器66被供应以响应控制器12的来自驱动器68的工作电流。另外，图示进气歧管44与用于调节节流板64的位置来控制来自进气腔46的空气流动的可选的电子节气门62连通。在其它示例中，发动机10可以包括涡轮增压器，该涡轮增压器有定位在进气系统中的压缩机以及定位在排气系统中的涡轮。该涡轮可以通过轴连接到该压缩机。高压双级燃料系统可以用于在喷射器66生成更高的燃料压力。
[0034]无分电器点火系统88响应控制器12通过火花塞92提供点火火花到汽缸30。然而，在其它示例中，该点火系统88可以不包括在发动机10中和/或者压缩点火可以被利用。图示宽域排气氧(UEGO)传感器126连接到催化转换器70上游的排气歧管48。可选地，一个双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
[0035]转换器70或者其它合适的排放控制设备可以定位在排气歧管48的下游。在一个示例中，该转换器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，多个排放控制设备可以被应用，其中每一个设备都有多个砖。在一个示例中，该转化器可以是三元型催化剂。
[0036]控制器12在图1中显示为一个传统的微型计算机，包括:微处理器单元102，输入/输出端口 104，只读存储器(ROM) 106，随机存取存储器(RAM) 108，保活存储器110，以及传统的数据总线。除了前面提及的那些信号之外，控制器12还可以接受来自连接到发动机10上的传感器的各种各样的信号，包括:来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);连接到加速器踏板130检测用脚132调节的加速器位置的位置传感器134 ;用于决定尾气(没有显示)点火的爆震传感器；来自连接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自霍尔效应传感器118用于检测曲轴40位置的发动机位置传感器；以及来自传感器58的节气门位置测量。大气压也可以被检测(传感器没有显示)用于被控制器12处理。在本说明书的优选方面，曲轴每转一圈，发动机位置传感器118产生预定数目的等间距脉冲，由此能够确定发动机转速(RPM)。
[0037]在一些示例中，在混合动力车辆中，发动机可以连接到电动马达/电池系统。该混合动力车辆可以有并联配置、串联配置或其各种组合。而且，在一些示例中，其它发动机配置例如柴油发动机可以被利用。
[0038]在操作期间，发动机10中的每一个汽缸典型地经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭而进气门52打开。空气经过进气歧管44被引入汽缸30，并且活塞36移动向汽缸底部从而增加汽缸30内的容积。活塞36靠近汽缸底部并且在该冲程结束时(当汽缸30在最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36移向汽缸盖来压缩汽缸30中的空气。活塞36在该冲程的结束并且最接近汽缸盖(当汽缸30在最小容积时)的位置通常被称为上止点(TDC)。在这之后的过程被称之为喷射，燃料被注入燃烧室。这之后的过程称之为点火，喷射燃料被已知的点火设备例如火花塞92点火，导致燃烧。额外地或者替换地，压缩可以被用于点燃空气/燃料混合物。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞36返回BDC。曲轴40使活塞移动转换为转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开释放燃烧的空气-燃料混合物到排气歧管48同时活塞返回TDC0应该注意的是上面描述的仅仅是一个示例，并且进气和排气门打开和/或者关闭的正时可以改变，例如提供正或负气门重叠，延迟进气门关闭，或者各种各样的其它示例。
[0039]图2显示了图1中所示的发动机10的示例示意图。该发动机10包括活塞36和汽缸30。该发动机10进一步包括3个额外的汽缸和相应的活塞。而且，该发动机10总共包括4个活塞和4个汽缸。然而，在其它示例中，在发动机中汽缸的数量是可以改变的。活塞36和汽缸30可以被称为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。也就是说平面延伸穿过所有汽缸的中心轴线212。当汽缸这样对齐时，第一和第四汽缸(30和210，各自地)可以被称为外部汽缸以及第二和第三汽缸(206和208，各自地)可以被称为内部汽缸。而且，当汽缸按这种方式定位时该发动机10可以被称为直列式四汽缸发动机。
[0041]每一个活塞通过箭头214所示的活塞杆连接到曲轴40。用这种方式，汽缸中产生的能量可以旋转地传递到曲轴。活塞杆被连接到曲轴40中的曲轴轴颈销，在这里会更详细地讨论。
[0042]该曲轴40大体被描述为矩形。然而应当理解曲轴有如图3-14所示并且在这里更详细地讨论的另外的复杂性。曲轴40包括前端220和后端222。飞轮224可以连接到后端222。后端222也可以连接到变速器226。箭头227表示后端222连接到变速器226。该变速器226可以是手动变速器、自动变速器、无级可变变速器等。
[0043]图2还显示了 3个曲轴轴承230与曲轴40机械相连。每一个轴承230可以包括和位于曲轴40中的主轴承轴颈面接触的内座圈，在这里关于图3-14有更详细的讨论。每个轴承230还可以包括机械地连接到汽缸体(图15所示)的外座圈。轴承230被构造成使曲轴40旋转同时对曲轴提供支撑。在描述的示例中，发动机10包括总共3个曲轴轴承。这个轴承数量可以在发动机运行且曲轴旋转时降低摩擦损失。降低摩擦损失还可以改善发动机中超载运转能力限制。发动机运转可以包括当燃烧在发动机中发生以及燃烧产生的能量被传递到曲轴时的一段时间。
[0044]图3显示了曲轴40的第一个示例。该曲轴40如图3所示，包括前端220和后端222，如关于图2上面讨论的。该曲轴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，该曲轴包括总共四个轴颈销。然而，有可替代数量轴颈销的曲轴已经被考虑了。该第一轴颈销300以及第四轴颈销306相对于旋转轴线350安装在相似的径向位置。同样地，该第二轴颈销302和该第三轴颈销304相对于旋转轴线350安装在相似的径向位置。图3中轴颈销的安装支持发动机1-3-4-2的点火顺序。然而，其它轴颈销位置已经被考虑。如前面讨论的，轴颈销(300、302、304以及306)可以如图2所示机械地连接到活塞杆214。应当明白，在操作期间，曲轴40绕旋转轴线350旋转。
[0045]曲轴40进一步包括第一外主轴承轴颈308、内部轴承轴颈310以及第二外主轴承轴颈312。该内主轴承轴颈310在描述的示例中是唯一的内主轴承轴颈。然而,其它轴承轴颈配置已经被考虑。该内主轴承轴颈310定位在第一外主轴承轴颈308和第二外主轴承轴颈312之间。在描述的示例中，曲轴40包括总共3个主轴承轴颈(308、310以及312)。用这种方式，曲轴40与以前的包括至少5个主轴承轴颈的曲轴相比轴承的数量减少了。因此，传动系统中的摩擦减少，因而增大了发动机的输出动力。每一个主轴承轴颈可以与曲轴轴承230机械相连，如图2所示。特别地，每一个主轴承轴颈的外表面可以与曲轴轴承的内座圈机械连接(例如，面共享和/或直接接触)。
[0046]曲轴40进一步包括第一未支撑轴向排列的轴部分314和第二未支撑轴向排列的轴部分316。该第一未支撑轴向排列的轴部分314定位在第一外主轴承轴颈308和内主轴承轴颈310之间。同样地，第二未支撑轴向排列的轴部分316定位在第二外主轴承轴颈312和内主轴承轴颈310之间。该第一和第二未支撑轴向排列的轴部分可以使曲轴40的部分和曲轴断开连接。用这种方式，该第一和第二未支撑轴向排列轴部分(314和316)不被支撑而且它们的运动不被连接其上的轴承直接引导。该第一和第二未支撑轴向排列的轴部分(314和316)可以距内主轴承轴颈310等距离。而且，该第一和第二未支撑轴向排列的轴部分(314和316)不是直接连接到曲轴轴承或者曲轴外部的其它部件。应当明白直接连接意味着在轴承和所述轴部分之间没有中间的部件。
[0047]曲轴40进一步包括第一叶片318、第二叶片320、第三叶片322以及第四叶片324。如图所示，叶片有恒定的轴向厚度。然而，其它叶片厚度和几何形状已经被考虑。例如，叶片在径向方向上可以逐渐减小。轴向厚度可以沿着旋转轴线350测量。而且，该第一和第二叶片318和320在相反的径向方向延伸。另外，该第三和第四叶片(322和324)在相反的径向方向延伸。该第一叶片318和第二叶片320连接到第一未支撑轴向排列的轴部分314。该第三叶片322和第四叶片324连接到第二未支撑轴向排列的轴部分316。这些叶片被构建成平衡曲轴40上的旋转质量，因此减少曲轴转动期间的振动。这些叶片可以使曲轴40中的旋转质量平衡。然而，应当明白另外的平衡物可以用来抑制曲轴40中的振动。因此，额外的质量平衡部件可以包括在曲轴40中，例如图4所示且这里更详细讨论的摆动的平衡物(counterweight) (400 和 402)。
[0048]第一销平衡物326、第二销平衡物328以及第三销平衡物330也在图3中显示。该第一销平衡物326只包括单一的平衡质量体332。同样地，该第三销平衡物330只包括单一的平衡质量体334。然而，其它销平衡物配置已经被考虑。例如，该第一和第三销平衡物可以包括多个平衡质量体。平衡质量体332与第一外主轴承轴颈308直接相邻。
[0049]另外，平衡质量体332被定位在第一外部第一轴颈销300的外边。而且，平衡质量体334与第二外主轴承轴颈312直接相邻。第二销平衡物328包括定位在内主轴承轴颈310的相反轴向侧上的两个物体336。另外，该两个物体336有相似的径向位置。而且，在平衡物(326、328以及330)中的每一个物体在几何形状和尺寸上都是一样的。然而，在其它示例中，销平衡物中包括的质量体可以在尺寸和/或者几何形状上变化。该销平衡物被构造成平衡曲轴40上的轴颈销。用这种方式，可以降低曲轴转动期间的振动。因此，可以降低发动机中的噪声、振动和不舒适性(NVH)。应当明白图3所示曲轴40可以进一步包括连接轴颈销到未支撑轴向排列的轴部分(314和316)以及主轴承轴颈(308、310以及312)的腹板338。
[0050]图4显示了包括额外的质量平衡部件的曲轴40。如图4所示，曲轴40进一步包括第一摇摆平衡物400、第二摇摆平衡物402、第三摇摆平衡物404以及第四摇摆平衡物406。如图示，每一个平衡物被直接机械地连接到叶片。然而，在其它示例中，可以有定位在叶片和摇摆平衡物之间的中间部件。该第一摇摆平衡物400被机械地连接到图3所示的第一叶片318，第二摇摆平衡物402被机械地连接到图3所示的第二叶片320，第三摇摆平衡物404被机械地连接到图3所示的第三叶片322以及第四摇摆平衡物被机械地连接到图3所示的第四叶片324。所述摇摆平衡物可以被可拆除地连接到叶片上。用这种方式，该曲轴可以适合各种各样的发动机。例如，平衡物的尺寸和形状可以被设计用于不同的发动机以衰减期望的频率，而如果需要，一种类型的曲轴机构可以被用于所有的发动机。用这种方式，曲轴可以被用在各种各样的发动机，同时降低制造成本。
[0051]另外，摇摆平衡物可以包括不同于叶片材料的材料。
[0052]该第一和第二摇摆平衡物(400和402，各自地)可以被称为第一对摇摆平衡物并且第三和第四摇摆平衡物(404和406，各自地)可以被称为第二对摇摆平衡物。该第一对摇摆平衡物(400和402)被机械地连接到第一未支撑轴向排列的轴部分314。同样地，该第二对摇摆平衡物(404和406)被机械地连接到第二未支撑轴向排列的轴部分316。曲轴40的旋转轴线350用于提供参考。而且，第一摇摆平衡物400在第二摇摆平衡物402相反的方向延伸。
[0053]第一叶片318、第二叶片320、第一摇摆平衡物400以及第二摇摆平衡物402被包括在第一摆式减震器410中。同样地，第三叶片322、第四叶片324、第三摇摆平衡物404以及第四摇摆平衡物406被包括在第二摆式减震器412中。这样，该第一摆式减震器410可以包括第一叶片318、第二叶片320、第一摇摆平衡物400以及第二摇摆平衡物402。另外，所述第二摆式减震器可以包括第三叶片322、第四叶片324、第三摇摆平衡物404以及第四摇摆平衡物406。每一个摆式减震器被定位在内部轴颈销和外部轴颈销之间。所述摆式减震器可以被称为内部摆式减震器。所述摆式减震器(410和412)被构造成减小曲轴40中的振动。特别地，第一摆式减震器被构造成减小曲轴40中由第一轴颈销300和第二轴颈销302引起的振动。同样地，第二摆式减震器412可以被构造成减小曲轴中由第三轴颈销304和第四轴颈销306引起的振动。用这种方式可以减小曲轴中的噪音、振动和不舒适性(NVH)0所述摆式减震器还可以增加曲轴强度，减少曲轴中的弯曲，由此增加曲轴转动效率以及减小振动。强化曲轴还可以降低曲轴降级的可能性。所述摆式减震器还提供主轴承惯性力的额外卸载。
[0054]如图所示，所述第一摆式减震器410可以直接地连接到所述第一未支撑轴向排列的轴部分314以及所述第二摆式减震器412可以直接地连接到所述第二未支撑轴向排列的轴部分316。然而，在其它示例中，中间部件可以定位在所述摆式减震器和所述未支撑轴向排列的轴部分之间。
[0055]图5显示了图3中所示的曲轴40的侧视图。如图所示，所述第一摆式减震器410从所述第一未支撑轴向排列的轴部分314的外表面500延伸并且直接连接到其上。同样地，所述第二摆式减震器412从所述第二未支撑轴向排列的轴部分316的外表面502延伸并且直接连接到其。所述外表面(500和502)有相同的半径曲率。特别地，所述外表面有圆形横截面。然而，其它表面轮廓已经被考虑。另外，所述第一摇摆平衡物400和所述第二摇摆平衡物402在轴向方向上完全穿过外表面500。曲轴40的旋转轴线350被提供用于参考。然而，在其它示例中，所述第一和第二摇摆平衡物可以只部分的轴向穿过外表面500。应当明白，由于所述未支撑轴向排列的轴部分与曲轴断开连接，所述摇摆平衡物可以轴向穿过外表面500。当所述摇摆平衡物被定位以便大幅度减弱曲轴中震动减少可以实现。
[0056]同样地，所述第三摇摆平衡物404以及第四摇摆平衡物406轴向穿过外表面502。图6-13的剖切面也在图5中显示。箭头表示剖切面的横截面的观看方向。而且，第三摇摆平衡物404以及第四摇摆平衡物406在图中所示的示例中的曲轴的旋转轴线上轴向的偏移。然而，其它摇摆平衡物定位已经被考虑。
[0057]图6显示了曲轴40的后端222的视图。如图所示，后端222包括飞轮附接法兰600。如图2所示飞轮224可以通过螺栓、螺钉和/或者其它合适的附接装置连接到附接法兰600。图6显示了曲轴旋转轴线350。
[0058]图7显示了曲轴40的横截面图。被包括在第三销平衡物330的平衡质量体334被描绘。如图所示，平衡质量体334在径向方向延伸。角度700表示径向散度。第二外主轴承轴颈312和第二外主轴承轴颈312的半径710被显示在图7中。应当明白，第二外主轴承轴颈312的半径710可以和内主轴承轴颈310和第一外主轴承轴颈308的半径基本相
坐寸ο
[0059]图8显示了曲轴40的另一个横截面图。所述第四摇摆平衡物406在图8中显示。如图所示，该第四摇摆平衡物406相对于曲轴的旋转轴线350围绕第二未支撑轴向排列的轴部分316径向延伸超过120度。角度800表示径向散度。然而，其它的角度已经被考虑。另外，第四摇摆平衡物406关于轴线对称。然而，其它的几何形状已经被考虑。
[0060]如前面讨论的第四摇摆平衡物406可以被可拆除地连接到第四叶片324，如图3所示。附接装置802可以被用于附接前面提及的叶片至平衡物。该附接装置可以包括销804和衬套806。应当明白，所述第一摇摆平衡物400和所述第四摇摆平衡物406有相似的尺寸、几何形状以及径向位置。所述第四摇摆平衡物406和第三轴颈销304径向排列，如图10所示。也就是说，所述第四摇摆平衡物的中心与第三轴颈销的中心是在同样的径向位置。径向位置从旋转轴线350被测量。
[0061]图9显示了曲轴40的另一个横截面图。所述第三摇摆平衡物404被显示在图9中。该第三摇摆平衡物404相对于曲轴的旋转轴线350围绕第二未支撑轴向排列的轴部分316径向延伸超过120度。角度900显示了径向散度。然而，其它角度已经被考虑。应当明白，第二未支撑轴向排列的轴部分316的中心轴线是旋转轴线350。同样地，第一未支撑轴向排列的轴部分314的中心轴线是旋转轴线350。因此，所述非支撑轴向排列的轴的中心轴线和曲轴的旋转轴线一样的。另外，所述第二未支撑轴向排列的轴部分316的半径910可以大于所述第二外主轴承轴颈312的半径710，如图7所示。应当明白，如图3所示所述第一未支撑轴向排列的轴部分314可以和所述第二未支撑轴向排列的轴部分316的半径910基本相等。
[0062]所述第三摇摆平衡物404也可以可拆除地连接到所述第三叶片322，如图3所示。附接装置902可以被用于连接所述第三叶片320到所述第三摇摆平衡物404。所述附接装置可以包括销904和衬套906。应当明白，所述第二摇摆平衡物402和所述第三摇摆平衡物404有相似的尺寸、几何形状以及径向位置。另外，所述第三摇摆平衡物404和所述第四轴颈销306径向排列，如图8所示。也就是说，所述第三摇摆平衡物的中心和所述第四轴颈销的中心在相同的径向位置。所述径向位置可以从旋转轴线350测量。
[0063]图10显示了曲轴40的另一个横截面图。所述第三轴颈销304显示在图10中。另夕卜，包括在第二销平衡物328中的质量体336中的一个被显示。质量体336相对于旋转轴线350的径向散度的角度1000也被显示。如图所示，所述第三轴颈销304与所述第四轴颈销306在径向上180°分开，如图8所示。然而，其它相关的位置已经被考虑。
[0064]图11显示了曲轴40的另一个横截面图。所述内主轴承轴颈310在图11中被图示。所述旋转轴线350和两个质量体336中的一个也被显示。应当明白，所述两个质量体336在描述的示例中有基本相同的尺寸、几何形状以及径向位置。
[0065]图12显示了曲轴40的另一个横截面图。所述第二轴颈销302被显示在图12中。所述第二摇摆平衡物402被显示在图12中。如前面讨论的，所述第二摇摆平衡物402和所述第四摇摆平衡物406有基本相同的尺寸、几何形状以及径向位置。
[0066]图13显示了曲轴40的另一个横截面图。所述第一轴颈销300和所述质量体332被显示在图13中。应当明白，所述质量体332和质量体334可以有基本相同的尺寸、几何形状以及径向位置。图14显示了曲轴40的另一个横截面图。特别地，图14显示了曲轴40的前端220。
[0067]现在参考图15，图15显示了支撑图1-14所示的曲轴的示例汽缸体平面图。汽缸体1500包括汽缸36、200、202以及204。该汽缸体1500可以如图1和2所示被包括在发动机10中。汽缸体1500还可以包括三个主轴承座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。每一个主轴承通过油孔1510被供以润滑油。因此，四汽缸发动机中共应用三个主轴承座。一种类似的汽缸体配置可以被提供到包括额外的汽缸的发动机中，诸如包括八个汽缸的发动机。
[0068]图1-15提供了一种包括定位在外主轴承轴颈和内主轴承轴颈之间的未支撑轴向排列的轴部分的曲轴，所述未支撑轴向排列的轴部分的中心轴线和曲轴的旋转轴线对齐并且摆式减震器连接到所述未支撑轴向排列的轴部分，所述摆式减震器包括从所述未支撑轴向排列的轴部分延伸的叶片并且连接该叶片的摇摆平衡物。
[0069]图1-15提供了一种曲轴，其中摇摆平衡物通过附接装置可拆除地连接到未支撑轴向排列的轴部分。图1-15进一步提供了其中附接装置包括销和衬套的曲轴。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中曲轴进一步包括四个轴颈销，四个轴颈销的每一个直接连接到四个活塞杆中的一个。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中四个活塞杆连接到定位在汽缸中的活塞，所述汽缸以直列布局安排，其中在平面延伸通过这些汽缸中心轴线。
[0070]图1-15进一步提供一种曲轴，其中摇摆平衡物关于轴线对称。图1-15进一步提供一种曲轴，其中摇摆平衡物相对于曲轴旋转轴线围绕未支撑轴向排列的轴部分大于120°径向延伸。图1-15进一步提供一种曲轴，其中摇摆平衡物包括不同于叶片材料的材料。
[0071]图1-15进一步提供了一种曲轴，该曲轴共包括机械地连接到四个直列布置的销的三个主轴承轴颈，未支撑轴向排列的轴部分位于三个主轴承轴颈中的两个之间，未支撑轴向排列的轴部分具有与曲轴旋转轴线对齐的中心轴线，并且摆式减震器连接到未支撑轴向排列的轴部分，该摆式减震器包括从未支撑轴向排列的轴部分延伸的第一叶片和第二叶片，第一摇摆平衡物连接到第一叶片，并且第二摇摆平衡物连接到第二叶片。
[0072]图1-15进一步提供一种曲轴，其中摇摆平衡物在曲轴的旋转轴线上轴向偏移。图1-15进一步提供一种曲轴，其中所述第一和第二摇摆平衡物有相似的几何形状。图1-15进一步提供一种曲轴，其中所述第一和第二叶片在相反的径向方向延伸。图1-15进一步提供一种曲轴，其中所述第一和第二叶片从未支撑轴向排列的轴部分的外表面延伸，该外表面有统一的半径曲率。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中所述第一摇摆平衡物和外部轴颈销径向排列，其中所述第二摇摆平衡物和内部轴颈销对齐，并且其中所述内部和外部轴颈销分别连接到不同的活塞杆。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中内部和外部轴颈销径向分开180°。
[0073]图1-15还提供了一种曲轴，该曲轴共包括两个外主轴承轴颈和一个内主轴承轴颈、位于外主轴承轴颈和内主轴承轴颈之间的未支撑轴向排列的轴部分,并且未支撑轴向排列的轴部分和曲轴的旋转轴线对齐、并包括连接到该未支撑轴向排列的轴部分的摆式减震器，该摆式减震器包括从该未支撑轴向排列的轴部分延伸的第一叶片和第二叶片、连接到该第一叶片的摇摆平衡物以及连接到该第二叶片的第二摇摆平衡物。
[0074]图1-15进一步提供一种曲轴，该曲轴包括连接到发动机活塞杆的两个内部和两个外部轴颈销，所述活塞杆连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，平面穿过每个汽缸的轴线延伸。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中摆式减震器定位在内部轴颈销和外部轴颈销之间。图1-15进一步提供了一种曲轴，其中第一摇摆平衡物与第二摇摆平衡物沿相反方向延伸。
[0075]图1-15进一步提供了一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括曲轴，曲轴包括两个外主轴承轴颈和轴向定位在所述两个外主轴承轴颈之间的唯一的内主轴承轴颈。
[0076]图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括位于两个外主轴承轴颈之中一个和所述唯一的内主轴承轴颈之间的第一未支撑轴向排列的轴部分，该第一未支撑轴向排列的轴部分包括与曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括位于所述两个外主轴承轴颈的另一个和所述唯一的内主轴承轴颈之间的第二未支撑轴向排列的轴部分，并且第二未支撑轴向排列的轴部分具有与曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。
[0077]图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中第一未支撑轴向排列的轴部分的半径大于所述内主轴承轴颈的半径。图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中第一未支撑轴向排列的轴部分与第二未支撑轴向排列的轴部分的半径相同。图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中两个外主轴承轴颈与内主轴承轴颈的半径相同。图1-15还挺一种直列式四汽缸发动机，其包括直接连接到所述第一未支撑轴向排列的轴部分的两个叶片。
[0078]图1-15还提供一种包括四个轴颈销的直列式四汽缸发动机，包括两个外部轴颈销和两个内部轴颈销。图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中两个外部轴颈销安装在相似的径向位置，两个内部轴颈销安装在相似的径向位置，所述径向位置从曲轴的旋转轴线测量。图1-15进一步提供一种其中两个内部和两个外部轴颈销呈180°径向分开的直列式四汽缸发动机。图1-15进一步提供一种其中共四个轴颈销的每一个都直接连接到不同的活塞杆上的直列式四汽缸发动机。
[0079]图1-15进一步提供一种其中第一未支撑轴向排列的轴部分不直接连接到轴承的直列式四汽缸发动机。图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括只包括三个主轴承定位在其中的三个主轴承座的汽缸，以及一个定位在所述三个主轴承中的曲轴，该曲轴包括连接到活塞杆的四个轴颈销，所述四个活塞杆连接到位于发动机汽缸中的不同活塞。
[0080]图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中曲轴包括两个外主轴承轴颈和一个内主轴承轴颈，其中两个外主轴承轴颈的任意一个和所述内主轴承轴颈与三个主轴承中的一个机械地相连，并且两个外主轴承轴颈的任意一个和所述内主轴承轴颈各自直接地和一个不同的曲轴轴承的内座圈接触。
[0081]图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括第一销平衡物，该第一销平衡包含定位在四个轴颈销其中之一的外侧的单个物体。图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，包括定位在一个第一外主轴承轴颈和所述内主轴承轴颈之间的未支撑轴向排列的轴部分，该未支撑轴向排列的轴部分具有与曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括两个直接连接到所述未支撑轴向排列的轴部分的叶片，其中所述两个叶片定位在所述第一未支撑轴向排列的轴部分的径向相反的两侧上。图1-15进一步提供其中三个主轴承座包括油孔的直列式四汽缸发动机。
[0082]图1-15还提供一种直列式四汽缸发动机，该发动机包括曲轴，该曲轴包括连接到直列式四汽缸发动机中的四个活塞杆的四个轴颈销，该曲轴包括两个外主轴承轴颈和一个内部轴承轴颈，该曲轴还包括第一和第二未支撑轴向排列的轴部分，所述第一和第二未支撑轴向排列的轴部分轴向定位在两个外主轴承轴颈其中之一和所述内部轴承轴颈之间，所述第一和第二未支撑轴向排列的轴部分每个包括与曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。
[0083]图1-15进一步提供一种直列式四汽缸发动机，其中曲轴包括两个外部轴颈销和两个内部轴颈销，所述两个外部轴颈销在相似的径向位置安装以及所述两个内部轴颈销在相似的径向位置安装。
[0084]应当明白，在这里披露的布置和程序在性质上是示例性的，并且这些特定的示例不被在限制意义中考虑，因为大量的变化是可能的。例如，上面的技术可以应用到其它类型的直列发动机、对置发动机、V型发动机等等。本发明的主旨包括各种系统、布置以及这里披露的其它特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。[0085]所附权利要求特别指出被认为是新颖且显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一”元件或者“第一”元件或者类似用语。这些权利要求可以被认为包括一个或者更多这种元件的集合，既不必须也不排除两个或者更多这样的元件。已披露的特征、功能、元件和/或者特性的其它组合和子组合可以通过对当前的权利要求的修改要求保护，或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。这些权利要求，无论在范围上相对于原权利要求更宽、更窄、等同或不同，都被认为被包括在本发明的主旨中。
【权利要求】
1.一种直列式四汽缸发动机，其包括: 曲轴，该曲轴包括两个外主轴承轴颈和轴向定位在所述两个外主轴承轴颈之间的唯一的内主轴承轴颈。
2.根据权利要求1所述的直列式四汽缸发动机，进一步包括定位在所述两个外主轴承轴颈其中之一和所述唯一的内主轴承轴颈之间的第一未支撑轴向对齐的轴部分，所述第一未支撑轴向对齐的轴部分包括与所述曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。
3.根据权利要求1所述的直列式四汽缸发动机，进一步包括定位在所述两个外主轴承轴颈中的另外一个和所述唯一的内主轴承轴颈之间的第二未支撑轴向对齐的轴部分，所述第二未支撑轴向对齐的轴部分具有与所述曲轴的旋转轴线对齐的中心轴线。
4.根据权利要求2所述的直列式四汽缸发动机，其中所述第一未支撑轴向对齐的轴部分的半径比所述唯一的内主轴承轴颈的半径大。
5.根据权利要求4所述的直列式四汽缸发动机，其中所述第一未支撑轴向对齐的轴部分的半径和第二未支撑轴向对齐的轴部分的半径相等。
6.根据权利要求5所述的直列式四汽缸发动机，其中所述两个外主轴承轴颈的半径每一个都和所述唯一的内主轴承轴颈的半径相等。
7.根据权利要求2所述的直列式四汽缸发动机，进一步包括直接连接到所述第一未支撑轴向对齐的轴部分的两个叶片。
8.根据权利要求1所述的直列式四汽缸发动机，进一步包括共四个轴颈销，所述共四个轴颈销包括两个外部轴颈销和两个内部轴颈销。
9.根据权利要求8所述的直列式四汽缸发动机，其中所述两个外部轴颈销布置在相似的径向位置并且所述两个内部轴颈销布置在相似的径向位置，所述径向位置从所述曲轴的所述旋转轴线测量。
10.根据权利要求9所述的直列式四汽缸发动机，其中所述两个内部轴颈销和所述两个外部轴颈销180°径向分开。
【文档编号】F16C3/10GK103573794SQ201310340857
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】R·L·威廉姆斯 申请人:福特环球技术公司