CN103115107A - 发动机的平衡轴模块 - Google Patents
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Abstract
一种发动机的平衡轴模块，可以包括：用于接收发动机的曲轴的动力的曲柄链轮主动齿轮；曲柄链轮从动齿轮，其与所述曲柄链轮主动齿轮接合并接收所述曲柄链轮主动齿轮的动力；第一平衡轴，其与所述曲柄链轮从动齿轮同轴布置并具有第一主动齿轮以接收来自所述曲柄链轮从动齿轮的动力；以及第二平衡轴，其通过与所述第一主动齿轮接合的第二从动齿轮接收动力。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年11月16日提交的韩国专利申请第10-2011-0119425号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及发动机的平衡轴模块，更具体地，涉及能够使得安装体积最小化的发动机的平衡轴模块。
背景技术
通常，发动机的曲轴以单平面曲轴类型进行布置，在单平面曲轴类型中八个曲轴设置在一个平面上，如图1所示。
亦即，在V8-90度八汽缸V型发动机（具有单平面曲轴类型）的情况下，用于抵消二次不平衡力和不平衡力矩的两个平衡轴应该安装在曲柄底部与汽缸组之间，并以双速驱动。
用于不平衡力和不平衡力矩（它们由进行往复运动的活塞和进行摇摆运动的连杆所引起）的平衡设计对于发动机而言是需要的。
在连杆的情况下，计算公式用于考虑集中质量，从而区别连接至活塞的往复运动质量和连接至曲柄销的旋转质量。
往复运动质量和旋转质量具有惯性，当发动机被驱动时往复运动质量和旋转质量产生惯性力。
由往复运动质量引起的往复运动惯性力在与汽缸的中心轴线相同的方向生成惯性力，由旋转质量引起的惯性力在曲柄销的方向上生成惯性力，曲柄销的方向对应于旋转的径向方向。
对于每种类型的发动机，上述惯性力由不同的不平衡分力来表示。
特别地，当90度汽缸组角度和单平面曲轴类型应用于V8发动机时，产生二次水平激振力和二次俯仰力矩。此外，在与曲轴相同的方向上以双速旋转的一个平衡轴和在与曲轴相反的方向上以双速旋转的一个平衡轴安装在曲轴的底部以抵消不平衡分力。
然而，两个平衡轴应该安装在与曲轴相同的垂直平面上。此外，由于曲轴安装部分之间的距离大，因此对于平衡轴安装布局存在限制，且不可能实现紧凑构造。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供一种发动机的平衡轴模块，其能够最小化八缸V型发动机的平衡轴的体积。
在本发明的一个方面中，发动机的平衡轴模块可以包括：曲柄链轮主动齿轮，其用于接收发动机的曲轴的动力；曲柄链轮从动齿轮，其与所述曲柄链轮主动齿轮接合并接收所述曲柄链轮主动齿轮的动力；第一平衡轴，其与所述曲柄链轮从动齿轮同轴布置并具有第一主动齿轮以接收来自所述曲柄链轮从动齿轮的动力；以及第二平衡轴，其通过与所述第一主动齿轮接合的第二从动齿轮接收动力。
所述曲柄链轮从动齿轮的旋转速度比所述曲柄链轮主动齿轮的旋转速度高两倍。
连接所述第一平衡轴、所述第二平衡轴和所述曲柄链轮主动齿轮的每个旋转中心的虚拟延长线形成等腰三角形。
所述第一平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离等于所述第二平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离。
所述第一平衡轴的旋转中心和所述第二平衡轴的旋转中心之间的距离小于所述第一平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离。
第一配重元件安装在所述第一平衡轴上，并可以包括第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件，其中第二配重元件安装在所述第二平衡轴上，并可以包括第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件，且其中所述第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件可以分别与所述第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件具有180°的相位差。
第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件可以依次具有90°的相位差。
所述第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件可以依次具有90°的相位差。
所述第一平衡轴和第二平衡轴设置在气缸体的侧表面处。
所述曲柄链轮主动齿轮和所述曲柄链轮从动齿轮通过链构件或带构件连接。
根据本发明的示例性实施方案，发动机的平衡轴模块可以最小化八缸V型发动机的平衡轴的体积并简化结构。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1示例性地显示了通常使用的单平面曲轴类型，其中八个曲轴布置在一个平面上。
图2为根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的立体图。
图3为根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的侧视图。
图4A和4B是应用于根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的第一和第二平衡轴的立体图。
图5示意性地显示了由应用于根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的第一和第二平衡轴形成的每个旋转相位角的平衡。
应当了解，所附附图并非一定是按比例的，其显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体预期应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
图2为根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的立体图；以及图3为根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的侧视图。如图2和图3所示，根据本发明的示例性实施方案的平衡轴模块包括曲柄链轮主动齿轮10、曲柄链轮从动齿轮30、第一平衡轴41和第二平衡轴42。曲柄链轮主动齿轮10接收发动机的动力。曲柄链轮从动齿轮30通过链构件20接收曲柄链轮主动齿轮10的动力。第一平衡轴41设置在与曲柄链轮从动齿轮30相同的轴线上并接收动力。第二平衡轴42设置成接收第一平衡轴41的动力。
曲柄链轮主动齿轮10安装成直接接收由发动机的曲轴输出的发动机动力。链构件20设置成围绕曲柄链轮从动齿轮30的外圆周并传送动力，曲柄链轮主动齿轮10的动力通过链构件20传送至曲柄链轮从动齿轮30，如下文所述。
第一平衡轴41包括形成在第一平衡轴外圆周上的第一配重411，所述第一配重411包括多个第一重量元件411a、411b和411c。第二平衡轴42包括形成在第二平衡轴外圆周上的第二配重421，所述第二配重421包括多个第二重量元件421a、421b和421c。
第一平衡轴41设置在与曲柄链轮从动齿轮30相同的轴线上。曲柄链轮主动齿轮10的动力通过链构件20传送至曲柄链轮从动齿轮30，接着通过曲柄链轮从动齿轮30传送至第一平衡轴41。在本文中，第一主动齿轮31设置在与曲柄链轮从动齿轮30相同的轴线上，第一平衡轴41和曲柄链轮从动齿轮30通过第一主动齿轮31一体地旋转。
第二主动齿轮32设置成与第一主动齿轮31接合。类似地，第二主动齿轮32设置在与第二平衡轴42相同的轴线上，并通过第二主动齿轮32将第一主动齿轮31的动力传送至第二平衡轴42。
第一和第二主动齿轮31和32具有比曲柄链轮主动齿轮10的旋转速度高两倍的齿数比。亦即，当曲柄链轮主动齿轮10旋转时，第一平衡轴41在与曲柄链轮主动齿轮10相同的方向上两倍地旋转，第二平衡轴42在相反方向上两倍地旋转。第一平衡轴41在与第二平衡轴42相反的方向上旋转。此外，在第一平衡轴41、第二平衡轴42和曲柄链轮主动齿轮10旋转中心之间的虚拟延长线形成等腰三角形。
亦即，曲柄链轮主动齿轮10和第一平衡轴41之间的距离d1等于曲柄链轮主动齿轮10和第二平衡轴42之间的距离d2，第一平衡轴41和第二平衡轴42之间的距离d3小于距离d1和d2。
图4A和4B是应用于根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的第一和第二平衡轴的立体图。当第一平衡轴41如图4A和4B所示旋转时，不平衡力F和不平衡力矩M由第一配重元件产生，所述第一配重元件具有设置在第一平衡轴41的外圆周上的第一、第二和第三重量元件411a、411b和411c。类似地，不平衡力F和不平衡力矩M由第二配重元件产生，所述第二配重元件具有在第一平衡轴42上的第四、第五和第六重量元件421a、421b和421c，在第一平衡轴41旋转的同时所述平衡轴42在相反的方向上旋转。
在本发明的示例性实施方案中，第一、第二和第三重量元件411a、411b和411c分别与第四、第五和第六重量元件421a、421b和421c具有180°的相位差。
在本发明的示例性实施方案中，第一、第二和第三重量元件411a、411b和411c依次具有90°的相位差。
在本发明的示例性实施方案中，第四、第五和第六重量元件421a、421b和421c依次具有90°的相位差。
在第一平衡轴41的第一重量元件411a、411b和411c与第二平衡轴42的第二重量元件421a、421b和421c之间的不平衡力F和不平衡力矩M的抵消操作可以通过不平衡力F和不平衡力矩M来进行。
亦即，图4A和图4B示意了第一和第二平衡轴41和42随着曲柄链轮主动齿轮10的旋转而同时旋转。如图4A和4B所示，当曲柄链轮主动齿轮10旋转时，第一重量元件411a、411b和411c位于第二重量元件421a、421b和421c的相反侧。因此，在第一和第二平衡轴41和42上产生的不平衡力F和不平衡力矩M可得以抵消。
图5示意性地显示了由应用于根据本发明的示例性实施方案的发动机的平衡轴模块的第一和第二平衡轴形成的每个旋转相位角的平衡。如图5所示，可以看出，当曲轴旋转时根据相位角产生的曲轴的不平衡力F被由合力产生的平衡力矩抵消，所述合力根据第一重量元件411a、411b和411c和第二重量元件421a、421b和421c的位置而产生。在本文中，第一和第二平衡轴41和42可以以比曲柄链轮主动齿轮10高两倍的速度旋转。
尽管未示出，但是可以进一步包括油泵。油泵可以与第一或第二平衡轴41、42同轴布置，并以与第一和第二平衡轴啮合的状态旋转。这样的油泵可以包括在其中形成的并以相同轴线旋转的转子。此外，油泵可以模块化成当与第一主动齿轮31和第二从动齿轮32啮合时被驱动。这样的转子接合有第一或第二主动齿轮31或32，使得油泵执行泵送的功能。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (10)
1.一种发动机的平衡轴模块，其包括：
曲柄链轮主动齿轮，其用于接收发动机的曲轴的动力；
曲柄链轮从动齿轮，其与所述曲柄链轮主动齿轮接合并接收所述曲柄链轮主动齿轮的动力；
第一平衡轴，其与所述曲柄链轮从动齿轮同轴布置并具有第一主动齿轮以接收来自所述曲柄链轮从动齿轮的动力；以及
第二平衡轴，其通过与所述第一主动齿轮接合的第二从动齿轮接收动力。
2.根据权利要求1所述的发动机的平衡轴模块，其中所述曲柄链轮从动齿轮的旋转速度比所述曲柄链轮主动齿轮的旋转速度高两倍。
3.根据权利要求2所述的发动机的平衡轴模块，其中连接所述第一平衡轴、所述第二平衡轴和所述曲柄链轮主动齿轮的每个旋转中心的虚拟延长线形成等腰三角形。
4.根据权利要求3所述的发动机的平衡轴模块，其中所述第一平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离等于所述第二平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离。
5.根据权利要求4所述的发动机的平衡轴模块，其中所述第一平衡轴的旋转中心和所述第二平衡轴的旋转中心之间的距离小于所述第一平衡轴的旋转中心和所述曲柄链轮主动齿轮的旋转中心之间的距离。
6.根据权利要求1所述的发动机的平衡轴模块，
其中第一配重元件安装在所述第一平衡轴上，并包括第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件，
其中第二配重元件安装在所述第二平衡轴上，并包括第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件，以及
其中所述第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件分别与所述第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件具有180°的相位差。
7.根据权利要求6所述的发动机的平衡轴模块，
其中所述第一重量元件、第二重量元件和第三重量元件依次具有90°的相位差。
8.根据权利要求6所述的发动机的平衡轴模块，
其中所述第四重量元件、第五重量元件和第六重量元件依次具有90°的相位差。
9.根据权利要求1所述的发动机的平衡轴模块，其中所述第一平衡轴和第二平衡轴设置在气缸体的侧表面处。
10.根据权利要求1所述的发动机的平衡轴模块，其中所述曲柄链轮主动齿轮和所述曲柄链轮从动齿轮通过链构件或带构件连接。
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