CN101793180A

CN101793180A - 发动机平衡轴壳体及其装配方法

Info

Publication number: CN101793180A
Application number: CN200910249092A
Authority: CN
Inventors: T·L·尼尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN101793180B; US20100147248A1; DE102009056789A1; US8151756B2

Abstract

本发明涉及发动机平衡轴壳体及其装配方法。更具体地，本发明提供一种平衡轴壳体，该平衡轴壳体包括：第一壳体部分；第二壳体部分，其操作性地连接至第一壳体部分，其中，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分构造成协同地限定第一和第二平衡轴腔室。罩盖构件固定到所述第二壳体部分；所述罩盖构件与所述第一和第二壳体部分一起协同限定所述平衡轴腔室外侧的、用于使空气循环到所述平衡轴腔室内的空气流动路径。本发明还提供了装配平衡轴壳体的方法。

Description

发动机平衡轴壳体及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种用于发动机的平衡轴壳体。

背景技术

发动机通常设有平衡轴，平衡轴通过链条和链轮或齿轮传动机构可旋转地连接至发动机曲轴并与发动机曲轴相平行。平衡轴具有平衡重，平衡重有助于遏制使曲轴旋转的发动机活塞所产生的振动力。通常，平衡轴封装在与发动机本体相连的油底壳中。平衡轴壳体包围油底壳内的平衡轴，以使旋转的平衡轴与机油的接触最小化。当发动机长时间停机时，壳体中就将充满油底壳内所容纳的机油。当发动机起动且平衡转换轴开始转动时，为了降低机油发泡和旋转阻力的损失，壳体内积聚的包围平衡轴的机油必须被排出。因此期望提供一种方便机油排出又易于装配且成本较低的平衡轴壳体。

发明内容

本发明提供一种平衡轴壳体，该平衡轴壳体包括：第一壳体部分；第二壳体部分，其操作性地连接至所述第一壳体部分，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分构造成协同地限定第一和第二平衡轴腔室。罩盖构件固定到所述第二壳体部分，并与所述第一和第二壳体部分一起协同限定空气入口通道，从而部分地限定所述平衡轴腔室外侧的、用于使空气循环到所述平衡轴腔室内的空气流动路径。所述罩盖构件可以是金属薄板，其具有与所述第二壳体部分的伸出部对齐的开口，所述伸出部能够变形以便将所述构件固定到所述第二壳体部分。

所述罩盖构件用于进一步完善穿过所述壳体部分的所述空气流动路径，当所述平衡轴旋转时，所述空气流动路径允许空气被有效吸入所述壳体部分，从而排出所述腔室内的机油。通过利用所述罩盖构件，所述壳体部分得以保持相对简单的形状，该形状使得可在没有模具咬口(die lockup)并且无需复杂的模具的情况下进行铸模，以形成所述流动通道。另外，所述罩盖构件可以是轻质金属薄板，与利用较重的铁形成由所述罩盖构件完善的流体通道的部分相比，将加载重量减到了最低，并改善了燃油经济性。穿过所述壳体的空气流动路径的任何部分都不需要钻孔或制作型芯，因此降低了制造成本。

所述第一壳体部分限定所述空气入口通道的入口，该入口高于所述油底壳中希望机油被保持的预定机油水平面。下壳体部分限定将所述空气入口通道分别与所述第一和第二平衡轴腔室流体连通的第一和第二腔室入口。所述第二壳体部分限定将所述腔室和周围油底壳流体连通的第一和第二腔室出口，第一和第二腔室出口优选地高于油底壳中的预定机油水平面。

第一和第二平衡轴每个都包括至少一个相应的平衡重，所述平衡重位于相应的平衡轴腔室内。各平衡轴沿相反的方向、从相应的入口向内朝所述空气入口通道旋转，从而从相应的腔室入口向空气入口通道推进流体，并通过所述第一和第二出口排出流体。

一种装配平衡轴壳体的方法，该方法包括：铸造第一壳体部分，和铸造第二壳体部分。所铸造的第一和第二壳体部分构造成当放置在一起时限定第一和第二平衡轴腔室，空气入口通道在平衡轴腔室之间穿过所述壳体部分延伸。然后板构件被固定到所述第二壳体部分，从而进一步限定从所述空气入口通道到所述第二壳体部分和所述板构件之间限定的空腔的空气进入流动路径。所述板构件的固定可包括使所述第二壳体部分的伸出部变形，从而利用所述变形的伸出部将所述板构件固定到所述第二壳体部分。所述方法可包括在将所述板构件固定到所述第二壳体部分之前将所述板构件密封到第二壳体部分。

下面结合附图，通过对实现本发明的优选实施例进行的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得明显。

附图说明

图1是具有包括罩盖构件的平衡轴壳体的发动机组件的局部剖视图；

图2是图1的平衡轴壳体的一部分的剖视图；

图3是示出图1和图2的平衡轴壳体的装配方法的流程图。

具体实施方式

参照附图，其中，相同的附图标记在几幅图中表示相同的部件，图1示出了发动机组件10，发动机组件10包括发动机本体12，发动机本体12具有利用螺栓、紧固件或其它已知装置固定至其上的油底壳14。可围绕旋转轴线A转动的曲轴16包括多个平衡重18(示出了一个)。第一和第二平衡转换轴20、22通过齿轮装置或其它装置操作性地连接，以便相对于曲轴16围绕各自的轴线B、C旋转。

平衡转换轴20、22封装于平衡转换壳体24内，壳体24具有第一壳体部分26和第二壳体部分28以及罩盖构件30。第一和第二壳体部分26、28每个都是整体铸造的铝合金部件。第一壳体部分26形成有紧固件开口37，紧固件开口37与铸造于第二壳体部分28中的紧固件开口38对齐。螺栓40穿过所述对齐的开口插入并进入发动机本体12的螺纹孔内，从而将壳体部分26、28固定至发动机本体12。当第一壳体部分26位于第二壳体部分28和发动机本体12之间，并且第二壳体部分28位于第一壳体部分26和油底壳14之间时，壳体部分26、28构造成协同地限定第一和第二平衡轴腔室32、34。平衡轴20、22位于腔室32、34的中心，腔室32、34的大小设置成允许平衡轴20、22的平衡重与平衡轴20、22一起在其中转动。

当通过螺栓40安装到发动机本体12时，平衡轴壳体24被定位成使得第二壳体部分28在预定的工作水平面L处基本上浸入位于油底壳14内的机油中。第一壳体部分26基本上在机油水平面L以上，并铸造成具有通向空气入口或空气通道44的空气进口或空气入口42，空气入口或空气通道44的一部分由第一壳体部分26形成，另一部分由第二壳体部分28形成，空气通道44贯穿经过第一和第二壳体部分26、28到达油底壳。当第一和第二壳体部分26、28固定至发动机本体12上时，通过使第一壳体部分26铸造有第一通道47并且使第二壳体部分28铸造有与第一通道47对齐的第二通道49，能够使空气入口通道44铸造形成在壳体26、28两者中。由此，第一壳体部分26可称为上壳体部分，而第二壳体部分28可称为下壳体部分。第一壳体部分26还铸造有第一腔室出口46和第二腔室出口48。多个通道47、49可沿着平衡轴壳体24的长度铸造而成(即，沿着垂直于图1的横截面的轴线)，而多个出口46、48也可沿着所述长度铸造而成。第一壳体部分26被铸造成单独的整体部件。

第二壳体部分28铸造有第一入口50和第二入口52。第一入口50在第一平衡轴腔室32外侧的区域与该平衡轴腔室32之间建立流体连通。第二入口52在第二平衡轴腔室34外侧的区域与该平衡轴腔室34之间建立流体连通。多个入口50、52可沿着平衡轴壳体24的长度铸造而成。第二壳体部分28还铸造有支柱54、56，这些支柱从平衡轴腔室32、34向外延伸，并且入口50、52位于支柱54、56之间。第二壳体部分28也被铸造成单独的整体部件。

为了从被油底壳14封闭的区域的剩余部分隔离介于空气入口通道44和入口50、52之间的区域，薄金属板形式的罩盖构件30被固定至第二壳体部分28的支柱54、56。参照图2，其中详细示出了固定有罩盖构件30的支柱54的一部分。罩盖构件30也采用同样的方式固定至支柱56上。具体而言，支柱54、56具有在其末端形成的可变形的伸出部58。可变形的伸出部58与在罩盖构件30中形成的开口60对准。尽管仅示出了一个可变形的伸出部58和一个开口60，多个可变形的伸出部58可沿着支柱54、56的长度分隔设置(即，垂直于图1和图2所示的横截面)，并且多个开口60也可沿着罩盖构件30长度分隔设置，从而与支柱54、56上的可变形的伸出部58对准。密封件62沿着支柱54、56设置，从而密封支柱54、56与罩盖构件30之间的交界面。密封件62也可形成有与伸出部58对准的开口，以便伸出部58穿过密封件62延伸，或可替代的密封件可设置成仅布置在伸出部58的外部。密封件62可以是常温硫化材料，或与发动机机油兼容的其它公知材料。如图2所示，可变形的伸出部58在插入穿过开口60之后使用工具变形成虚线所示的变形状态58A，其中，通过处于变形状态58A的伸出部与开口60之间的干涉将罩盖构件30保持到壳体部分28。

利用固定至第二壳体部分28的罩盖构件30，图1中的空气入口通道44下方的并且介于空气入口50、52之间的区域64被封闭。在不借助更加复杂且昂贵的模具来制造下壳体部分28的情况下，无法通过将该封闭结构铸造成第二壳体部分28的整体部分来获得该封闭结构。对本领域技术人员而言显而易见的是，第一和第二壳体部分26、28两者的几何形状允许这些部件利用简单的上下模来铸造，而不会引起模具咬口(die lock)。

在如图1所示装配了平衡轴壳体28的情况下，当发动机起动时，平衡轴腔室32、34可有效地排出过剩的机油，同时使油底壳14中的机油发泡最少化。在发动机停机一段时间后，会发生润滑机油和冷却机油的回流，并且油底壳14中的机油水平面将高于工作机油水平面L。在这种情况下，出口46、48将部分地或完全地被机油覆盖。空气入口通道47的空气进口42在被安装壳体24的最高位置，因此在发动机起动时，夹杂最少量机油的空气很可能被吸入空气入口通道44。随着曲轴16的转动，平衡轴20、22在相反的方向上旋转，平衡轴20从图1所示的角度逆时针旋转，平衡轴22顺时针旋转。因此，两个平衡轴20、22都旋转，使得空气将从空气入口通道44经过区域64和入口50、52朝壳体28的中间吸入(即，朝着腔室32、34内的通道44，然后向外通过出口46、48排出到油底壳14内)。腔室32、34外侧并且环绕壳体24的油底壳14的空间内的机油水平面将降低到工作水平面L，从而如果出口46、48原来是被覆盖的则会快速地打开出口46、48，从而允许腔室32、34在基本上没有背压的情况下排气。

第一和第二腔室出口46、48构造成当每个平衡重36到达图1所示的位置时与每个平衡重36的外围边缘66对齐，从而如下所述，各个腔室32、34上部的平衡重36以上的机油可以从第一和第二平衡轴腔室32、34中排出。因此，空气流的路径由箭头C、D、E、F的路径示出(箭头E还指示了各个平衡转换轴的旋转方向)。罩盖构件30形成有凹槽或隆起68以使空气流在箭头D处朝着两个入口50、52分离。

参照图3，将结合图1和2的结构描述示出了平衡轴壳体24的装配方法200的流程图。方法200包括铸造第一壳体部分26的步骤202和铸造第二壳体部分28的步骤204。当放置在一起时，所铸造的第一和第二壳体部分26、28在其间限定出第一和第二平衡轴腔室32、34，而空气入口通道44在平衡轴腔室32、34之间穿过壳体部分26、28延伸。所述方法还包括固定薄板构件30到所述第二壳体部分28上208以进一步限定空气入口通道44并封闭在第二壳体部分28和薄板构件30之间限定的腔室64。第一壳体部分26铸造有位于第一和第二平衡轴腔室32、34处的相应出口46、48，而第二壳体部分28铸造有与腔室64流体连通的位于第一和第二平衡轴腔室32、34处的相应入口50、52。罩盖构件30的固定208可包括使第二壳体部分28的伸出部58变形210以便利用变形的伸出部58A将罩盖构件30固定到第二壳体部分28。所述方法可包括在将罩盖构件30固定到第二壳体部分28之前将所述罩盖构件30密封到第二壳体部分28的步骤206。根据入口通道44、罩盖构件30、腔室入口52、52、以及腔室出口46、48的布置，无需通过制作芯型或钻孔来形成壳体24，并且当平衡转换轴20、22在腔室32、34内旋转时，空气从入口通道44自然地流过腔室32、34，并从出口46、48流出，因此在没有过多阻力的情况下快速地从腔室32、34中排出机油。

尽管已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本领域技术人员将会认识到所附权利要求范围内的实施本发明的各种可选设计和实施方式。

Claims

1.一种平衡轴壳体，包括：

第一壳体部分；

第二壳体部分，其操作性地连接至所述第一壳体部分；其中，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分构造成协同地限定第一和第二平衡轴腔室；和

罩盖构件，其固定到所述第二壳体部分；

其中，所述罩盖构件构造成与所述第一和第二壳体部分一起限定所述平衡轴腔室外侧的、用于使空气循环到所述平衡轴腔室内的空气流动路径的一部分。

2.根据权利要求1所述的平衡轴壳体，其中，所述第一壳体部分限定所述空气流动路径的入口；其中，所述第二壳体部分限定第一和第二腔室入口，所述第一和第二腔室入口将所述空气流动路径分别流体连通至所述第一和第二平衡轴腔室。

3.根据权利要求2所述的平衡轴壳体，其中，所述第一壳体部分限定第一和第二腔室出口，所述第一和第二腔室出口分别在所述平衡轴壳体周围的区域与所述第一和第二平衡轴腔室之间建立流体连通。

4.根据权利要求3所述的平衡轴壳体，其中，所述空气流动路径的所述入口介于所述第一和第二腔室出口之间，并且所述空气流动路径在各个所述平衡轴腔室之间穿过，从而与所述第一和第二腔室入口连通，并且所述平衡轴壳体还包括：

第一和第二平衡轴，所述第一和第二平衡轴中的每个都包括至少一个相应的平衡重并且都位于相应的所述第一和第二平衡轴腔室内；并且其中，所述平衡轴沿相反的方向、从各自的所述腔室入口向内朝所述空气流动路径并且向外朝各自的所述出口旋转，从而将空气吸入所述空气流动路径并穿过所述空气入口，并通过所述第一和第二出口从所述腔室中排出流体。

5.根据权利要求3所述的平衡轴壳体，其中，所述第一和第二出口大致与和所述第二壳体部分相对的平衡重的外围边缘对齐。

6.根据权利要求1所述的平衡轴壳体，其中，所述第二壳体部分具有从其上延伸的可变形的伸出部；其中，所述罩盖构件是具有可与所述伸出部对齐的开口的板；并且其中，所述伸出部可变形以便将所述罩盖构件保持到所述第二壳体部分。

7.根据权利要求1所述的平衡轴壳体，还包括：

介于所述第二壳体部分和所述罩盖构件之间的密封件。

8.一种发动机组件，包括：

发动机本体；

安装到所述发动机本体的油底壳；

安装到所述发动机本体并位于所述油底壳内的平衡轴壳体；其中，所述平衡轴壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分和第二壳体部分中的每个部分地限定用于容纳相应平衡轴的平衡轴腔室，所述第一壳体部分位于所述平衡轴腔室和所述发动机本体之间，而所述第二壳体部分位于所述平衡轴腔室和所述油底壳之间；以及

板构件，所述板构件在所述第二壳体部分和所述油底壳之间固定到所述第二壳体部分，从而部分限定空气流动路径，所述空气流动路径从由所述第一壳体部分形成的入口延伸，并在所述平衡轴腔室之间穿过到达由所述第二壳体部分限定的第一和第二入口，从而分别与所述第一和第二平衡轴腔室以及所述入口建立流体连通。

9.根据权利要求8所述的发动机组件，其中，所述第一壳体部分限定第一和第二出口，所述第一和第二出口分别与所述第一和第二平衡轴腔室以及所述油底壳建立流体连通。

10.根据权利要求9所述的发动机组件，其中，所述入口以及所述第一和第二出口构造成高于所述油底壳中的机油的预定工作水平面。

11.根据权利要求9所述的发动机组件，其中，所述第二壳体部分具有可变形的伸出部，并且所述板构件具有开口，所述开口构造成当所述板构件位于所述第二壳体部分上时与所述可变形的伸出部对齐。

12.根据权利要求9所述的发动机组件，还包括：

介于所述第二壳体部分和所述板构件之间的密封件，所述密封件用于将所述板构件与所述第二壳体部分密封到一起。

13.一种装配平衡轴壳体的方法，包括：

铸造第一壳体部分；

铸造第二壳体部分；其中，当放置在一起时，所铸造的第一和第二壳体部分在它们之间限定第一和第二平衡轴腔室，空气入口通道穿过所述壳体部分在所述平衡轴腔室之间延伸；和

将罩盖构件固定到所述第二壳体部分以封闭在所述第二壳体部分和所述板构件之间限定的、通向所述空气入口通道的空腔。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一壳体部分铸造有位于所述第一和第二平衡轴腔室处的相应的出口；并且其中，所述第二壳体部分铸造有与所述空腔流体连通的、位于所述第一和第二平衡轴腔室处的相应的入口。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述固定包括使所述第二壳体部分的伸出部变形，从而利用所述变形的伸出部将所述罩盖构件固定到所述第二壳体部分。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括：

在将所述罩盖构件固定到所述第二壳体部分之前，将所述罩盖构件密封到所述第二壳体部分。