CN104508321A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

在发动机(内燃机)(100)中，曲轴箱(12)设置有围绕开口(12b)且接触油盘(13)的紧固区域(120d)，平衡轴壳体(33)布置在曲轴箱(12)内以围绕开口(12b)，且四个壳体侧紧固部分(12a)设置到曲轴箱(12)以将曲轴箱(12)和平衡轴壳体(33)紧固。四个壳体侧紧固部分(12a)的在平衡轴的第一轴向方向侧上的紧固部分(12a)布置在紧固区域(120d)的内侧上，且四个壳体侧紧固部分(12a)的在平衡轴的第二轴向方向侧上的紧固部分(12a)布置在紧固区域(120d)的外侧上。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机，且更具体地涉及一种包括平衡轴壳体的内燃机，所述平衡轴壳体布置在曲轴箱和油盘之间且以可旋转的方式设置有平衡轴。
背景技术
包括布置在曲轴箱和油盘之间的平衡轴壳体的内燃机已经已知(例如见日本专利申请公开No.2012-007691(JP 2012-007691 A))。
一般地，在多缸内燃机中，当由于通过活塞的垂直往复运动而生成的次级惯性力导致曲轴的旋转不平衡时，此旋转不平衡进一步导致内燃机的垂直振动。因此，内燃机提供有平衡器装置以抑制垂直振动。
在JP 2012-007691 A中公开的内燃机包括曲轴箱、紧固到曲轴箱下部分的油盘和布置在曲轴箱和油盘之间的平衡器装置。
平衡器装置包括两个平衡轴以及上壳体和下壳体，所述平衡轴根据曲轴的旋转被旋转驱动，且所述上壳体和下壳体以可旋转的方式容纳平衡轴。平衡轴中的每个平衡轴构造为使其重心与旋转中心偏离，且由于发动机的次级惯性力所导致的垂直振动等可被平衡轴的旋转抑制。
同时，较大的开口必须形成在曲轴箱的底表面内，以将油泵布置在曲轴箱内，安装平衡轴且确保油量。在曲轴箱的底表面内形成开口导致曲轴箱自身的扭曲、弯曲等。因此，由发动机、变速器等形成的动力总成的刚度降低。
另外，由于动力总成的刚度降低，发动机支架的振动增加，且因此发动机噪声变得更大。同时，为确保动力总成的刚度，考虑到将肋部等布置在曲轴箱后部(其处布置了例如变速器的变速机构的侧部分)以用于强化。
然而，因为用于将变速器的驱动盘等紧固的空间在曲轴箱后部内是必需的，所以在曲轴箱后部内存在对布置肋部等的空间限制。另外，如果肋部等布置为加强曲轴箱，则这导致的缺点是例如曲轴箱质量的增加。
发明内容
本发明提供了一种内燃机，通过所述内燃机，可增加动力总成的刚度。
根据本发明的一个方面的内燃机包括油盘、曲轴箱和布置在曲轴箱和油盘之间且以可旋转的方式设置有平衡轴的平衡轴壳体。曲轴箱形成有开口，所述开口在曲轴箱和油盘之间连通且提供有接触油盘的油盘侧紧固区域。平衡轴壳体布置在曲轴箱内以覆盖开口，且曲轴箱提供有多个将曲轴箱和平衡轴壳体紧固的壳体侧紧固部分。多个壳体侧紧固部分的在平衡轴的第一轴向方向侧上的紧固部分布置在油盘侧紧固区域的内侧上，且多个壳体侧紧固部分的在平衡轴的第二轴向方向侧上的紧固部分布置在油盘侧紧固区域的外侧上。
在根据以上方面的内燃机中，因为平衡轴壳体具有在曲轴箱的开口内的梁结构，所以可抑制曲轴箱的可能由于开口导致的扭转、弯曲等。换言之，因为通过最优地布置平衡轴壳体而在动力总成中使得共振频率的增加裕量得以增加(改进)，所以在共振频率的增加裕量增加的情况下动力总成的刚度可增加。因此，可减少发动机支架的振动且也降低了发动机噪声。另外，动力总成的刚度通过最优地布置平衡轴壳体而增加。因此，与其中肋等布置在曲轴箱内以用于强化(增加刚度)的情况不同，可抑制曲轴箱的质量增加。
在根据以上方面的内燃机中，油盘侧紧固区域可提供为具有围绕曲轴箱的开口的形状，且多个壳体侧紧固部分的在第一轴向方向侧上的紧固部分可布置在具有围绕开口的形状的油盘侧紧固区域的内侧上，而多个壳体侧紧固部分的在第二轴向方向侧上的紧固部分可布置在具有围绕开口的形状的油盘侧紧固区域的外侧上。可通过以上的方面以从油盘侧紧固区域(开口)的内侧延伸到其外侧的方式布置平衡轴壳体，且因此可抑制开口的扭转、弯曲等的发生。因此，动力总成的刚度可增加。
在根据以上方面的内燃机中，多个壳体侧紧固部分的在第一轴向方向侧上的紧固部分可布置在油盘侧紧固区域的内侧上且在油盘侧紧固区域附近，且多个壳体侧紧固部分的在第二轴向方向侧上的紧固部分可布置在油盘侧紧固区域的外侧上且在油盘侧紧固区域附近。
在根据以上方面的内燃机中，变速机构可布置在曲轴箱内的第二轴向方向侧上，且多个壳体侧紧固部分的在与其处布置了变速机构的第二轴向方向侧相反的侧上的紧固部分可布置在油盘侧紧固区域的内侧上，而多个壳体侧紧固部分的在其处布置了变速机构的第二轴向方向侧上的紧固部分可布置在油盘侧紧固区域的外侧上。可使用此构造增加动力总成的刚度，同时确保将变速机构的驱动盘等紧固在曲轴箱的其处布置了变速机构的轴向端侧内的空间。
在根据以上方面的内燃机中，曲轴箱的开口可形成为从曲轴箱中央附近延伸到曲轴箱在第一轴向方向侧上的端部。可使用此构造通过抑制形成为从曲轴箱中央附近延伸到曲轴箱在第一轴向方向侧上的端部的开口的扭转、弯曲等的发生来增加动力总成的刚度。
利用根据以上方面的内燃机，可增加动力总成的刚度。
附图说明
本发明的典型实施例的特征、优点和技术和工业重要性将参考附图在下文中描述，其中类似的附图标号指示类似的元件，且其中：
图1是用于示出根据本发明的实施例的内燃机的示意性构造的视图；
图2是平衡轴和曲轴的透视图；
图3是其中从上方观察曲轴箱和平衡器装置的视图(顶视图)；
图4是其中从曲轴箱移除平衡器装置的顶视图；
图5是其中从下方观察曲轴箱和油盘的视图(底视图)；
图6是其中从曲轴箱移除油盘和平衡器装置的底视图；
图7是沿图3的线VII-VII截取的横截面图；并且
图8是用于解释增加动力总成刚度的效果的曲线图。
具体实施方式
在下文中将参考附图描述根据本发明的内燃机的实施例。
如在图1中所示，发动机100包括气缸体11、曲轴箱12、油盘13和气缸盖14。发动机100是根据本发明的“内燃机”的一个示例。曲轴箱12附接到气缸体11的下部分。油盘13附接到曲轴箱12的下部分。气缸体11设置有四个气缸(未示出)，且活塞15容纳在每个气缸内。
活塞15的每个通过连杆16联接到曲轴17的曲柄销17a。用于存储油(机油)的油盘13安装到容纳了曲轴17的曲轴箱12的下部分。
油泵18设置在油盘13内。油泵18通过油过滤器19抽吸存储在油盘13内的油，且油然后通过油供给通道20被供给到提供在气缸体11内的主油路21。
多个油供给通道22从主油路21分支出且油供给通道22分别将引入到主油路21内的油供给到曲轴17的曲轴颈17b。因此，曲轴颈17b通过从油供给通道22供给的油被润滑。
供给到曲轴颈17b的油然后通过在曲轴17的径向方向和轴向方向上形成的孔被供给到连杆16和曲柄销17a之间的空间。
供给到主油路21的油也被供给到容纳在气缸盖14内的进气凸轮23a和排气凸轮24a以及被供给到将曲轴17联接到分别也可旋转的方式支承了进气凸轮23a和排气凸轮24a的进气凸轮轴23和排气凸轮轴24的正时链25。
如在图2中所示，曲轴17包括配重17c，所述配重17c分别对应于在曲轴17的两个轴向侧上且在相邻的气缸之间布置的曲轴颈17b和四个曲柄销17a(见图1)。曲轴17通过曲轴颈17b中的每个可旋转地支撑在曲轴箱12侧(见图1)。
配重17c形成为其直径大于曲柄销17a和曲轴颈17b的直径，且提供在曲轴17的曲柄销17a和曲轴颈17b之间。在此实施例中，配重17c用作大直径旋转部分，而曲柄销17a和曲轴颈17b用作轴部分。
如在图1中所示，平衡器装置30设置在曲轴箱12和油盘13之间。如在图2中所示，平衡器装置30包括平衡轴31、32，所述平衡轴31、32根据曲轴17的旋转被旋转地驱动，且所述平衡器装置30包括平衡轴壳体33，所述平衡轴壳体33以可旋转的方式容纳了平衡轴31、32且将在下文中描述(见图3和图7)。
从动齿轮31a、32a分别固定到平衡轴31、32。从动齿轮31a、32a相互啮合且具有相同的齿数。因此，平衡轴31、32相互反向地等速旋转。
另外，从动齿轮31b固定到平衡轴31。从动齿轮31b与提供在曲轴17内的主动齿轮17d啮合。主动齿轮17d和从动齿轮31b之间的齿数比设定为2:1。
因此，平衡轴31、32以曲轴17两倍的转速旋转。应注意的是，作为齿轮驱动方法的替代，可使用链驱动方法、带驱动方法等作为将曲轴17的旋转传递到平衡轴31、32的方法。
平衡轴31、32分别包括平衡重31c、31d、32b、32c。平衡重31c、31d、32b、32c的每个形成为半圆形形状，使其重心从平衡轴31、32的任一个的轴线偏离。因此，平衡器装置30可通过其重心从旋转中心偏离的平衡轴31、32的旋转而抑制由于发动机100的次级惯性力导致的垂直振动和低沉声。
平衡重31c、31d、32b、32c也可与平衡轴31、32分开地形成，且通过螺栓等紧固到平衡轴31、32以与平衡轴31、32整体地旋转。
如在图7中所示，平衡轴壳体33包括下壳体34和上壳体35。下壳体34通过螺栓(未示出)紧固到上壳体35。
下壳体34形成有轴承部分34a、34b。上壳体35形成有轴承部分35a、35b。平衡轴31通过轴承部分34a、34b、35a、35b可旋转地支承。虽然平衡轴32在图7中未示出，但平衡轴32也类似于平衡轴31通过轴承部分可旋转地支承。
如在图3中所示，曲轴箱12具有沿平衡轴31、32(曲轴17)的轴向(Y方向)大体上矩形的形状。平衡器装置30(平衡轴壳体33)附接到曲轴箱12。
另外，曲轴箱12设置有四个壳体侧紧固部分12a。平衡轴壳体33附接到壳体侧紧固部分12a。更具体地，附接孔33a形成在平衡轴壳体33的四个角部的每个附近。平衡轴壳体33通过将螺栓50a插入到附接孔33a的每个内而紧固到曲轴箱12的壳体侧紧固部分12a。
如在图4中所示，开口12b(阴影区)形成在曲轴箱12的底表面内。开口12b具有沿平衡轴31、32(曲轴17)的轴向方向(Y方向)大体上矩形的形状。开口12b形成为从曲轴箱12的中央附近向曲轴箱12的端侧(箭头Y1方向侧)延伸。因此，曲轴箱12具有在一侧中的开口12b和在另一侧(箭头Y2方向侧)中的封闭底部部分12c。正时链25(见图1)、链盖(未示出)等提供在曲轴箱12的开口12b的区内，而例如变速器的变速机构提供在封闭底部部分12c侧的区域内。
如在图3中所示，平衡轴壳体33内的四个壳体侧紧固部分12a中的两个布置在开口12b上方。四个壳体侧紧固部分12a中的另外两个布置在封闭底部部分12c内。因此，曲轴箱12的开口12b被平衡轴壳体33部分地覆盖(封闭)，其状态为使得平衡器装置30(平衡轴壳体33)附接到曲轴箱12。另外，曲轴箱12的两个长边通过平衡轴壳体33相互连接。
如在图5中所示，附接到曲轴箱12的下部分的油盘13附接到当从下方观察时在箭头Y1方向侧相对于曲轴箱12的中央的区域内。另外，油盘13通过多个螺栓50b(在实施例中为13个)附接到曲轴箱12的下部分。
如在图6中所示，曲轴箱12形成有多个紧固部分(紧固孔)12d(在实施例中为13个孔)。其处将油盘13和曲轴箱12相互紧固的紧固区域120d通过多个紧固部分12d构造。换言之，其处曲轴箱12与油盘13相遇的表面用作紧固区域120d。紧固区域120d具有大体上四边形形状，以围绕曲轴箱12的开口12b(阴影区)。应注意到的是紧固区域120d的形状不限制于大体上四边形形状，而是可具有正方形形状、矩形形状、三角形形状、环形形状等。在此，紧固区域120d是本发明的“油盘侧紧固区域”的一个示例。
在此实施例中，如在图3和图6中所示，平衡轴壳体33的四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了正时链25的侧(箭头Y1方向侧)内的两个壳体侧紧固部分12a在俯视图中布置在紧固区域120d的内侧上。同时，平衡轴壳体33的四个壳体侧紧固部分12a的处在其处布置了例如变速器的变速机构的侧(箭头Y2方向侧)内的另外两个壳体侧紧固部分12a在俯视图中布置在紧固区域120d的外侧上。平衡轴壳体33的四个壳体侧紧固部分12a布置在紧固区域120d的附近(其处曲轴箱12与油盘13相遇的表面)。
然后，参考图8描述在此实施例中增加动力总成(发动机和变速器)的刚度的效果。
图8中的水平轴线表示了共振频率(Hz)的增加裕量，即表示了当包括此实施例的发动机的动力总成与带有常规发动机的动力总成相比时的频率升高。图8中的垂直轴线表示了振动水平，表示了随着在垂直轴线上表示的值变小(在曲线图的上方向中)振动降低，且也表示了随着在垂直轴线上表示的值变大(在曲线图的下方向中)振动增加。
作为在此实验中被比较的比较示例的发动机采用了如下构造，即其中平衡器壳体的四个壳体侧紧固部分都布置在紧固区域的内侧上。作为比较示例的发动机与发动机100不同，其中在发动机100中四个壳体侧紧固部分12a中的两个布置在紧固区域120d的内侧上且另外两个布置在紧固区域120d的外侧上。
此实验的结果示出，通过驱动五个动力总成(发动机和变速器)(动力总成A至E)获得的共振频率(Hz)的增加裕量和振动水平，所述动力总成中的每个包括发动机100，处于相同的条件且将五个动力总成与常规的动力总成进行比较时，在所述发动机100中根据此实施例的平衡轴壳体33的四个壳体侧紧固部分12a中的两个布置在曲轴箱12的紧固区域120d的内侧上，且另外两个布置在紧固区域120d的外侧上。在图8中所示的实验的结果中，通过驱动常规的动力总成所获得的共振频率(Hz)的增加裕量和振动水平设定为零。
从实验结果理解的是，动力总成A的共振频率(Hz)的增加裕量大致为0.25(Hz)且其振动水平大致为-0.03。从此结果理解的是，因为与常规的动力总成相比，共振频率(Hz)的增加裕量增加且振动水平降低，所以动力总成A的刚度增加。
从实验结果理解的是，动力总成B的共振频率(Hz)的增加裕量大致为0.5(Hz)且其振动水平大致为-0.06。从此结果理解的是，因为与常规的动力总成相比，共振频率(Hz)的增加裕量增加且振动水平降低，所以动力总成B的刚度增加。
从实验结果理解的是，动力总成C的共振频率(Hz)的增加裕量大致为1.0(Hz)且其振动水平大致为-0.03。从此结果理解的是，因为与常规的动力总成相比，共振频率(Hz)的增加裕量增加且振动水平降低，所以动力总成C的刚度增加。
从实验结果理解的是，动力总成D的共振频率(Hz)的增加裕量大致为2.0(Hz)且其振动水平大致为-0.13。从此结果理解的是，因为与常规的动力总成相比，共振频率(Hz)的增加裕量增加且振动水平降低，所以动力总成D的刚度增加。
从实验结果理解的是，动力总成E的共振频率(Hz)的增加裕量大致为3.0(Hz)且其振动水平大致为-0.20。从此结果理解的是，因为与常规的动力总成相比，共振频率(Hz)的增加裕量增加且振动水平降低，所以动力总成E的刚度增加。
应认识到的是，当与常规的动力总成相比时，每个包括此实施例的发动机100的五个动力总成(发动机和变速器)A至E的刚度可增加。也认识到的是共振频率(Hz)的裕量增加与此实施例的动力总成的振动水平的改进成比例，如在图8中的实验结果中的双点划线所指示。
根据此实施例的至此所描述的发动机100，可获得如下效果。
在此实施例中，如上所述，四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了正时链25的轴向侧(在箭头Y1方向侧)的两个布置在紧固区域120d的内侧上，且四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了变速机构的轴向侧(在箭头Y2方向侧)的另外的两个布置在其处将曲轴箱12和油盘13紧固的紧固区域120d的外侧上(在封闭底部部分12c中)。因此，因为平衡轴壳体33可具有在曲轴箱12的开口12b内的梁结构，所以可抑制曲轴箱12的可能由于开口12b导致的扭转、弯曲等。换言之，因为在动力总成中通过最优地布置平衡轴壳体33使共振频率升高(改进)，所以动力总成的刚度可随着共振频率的升高而增加。因此，可降低发动机支架的振动且也降低发动机噪声。另外，动力总成的刚度通过最优地布置平衡轴壳体33而增加。因此，与其中肋部等布置在曲轴箱12内以用于强化(增加刚度)的情况不同，可抑制曲轴箱12的质量增加。此外，可增加动力总成的刚度，且可在曲轴箱12的其处布置变速机构的轴端侧(在箭头Y2方向侧)确保用于附接变速机构的驱动盘等的紧固空间。
在此实施例中，如上所述，四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了正时链25的轴向侧(在箭头Y1方向侧)的两个紧固部分12a布置在紧固区域120d的内侧上，且四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了变速机构的轴向侧(在箭头Y2方向侧)的另外的两个紧固部分12a布置在紧固区域120d的外侧上(在封闭底部部分12c中)。因此，因为平衡轴壳体33可布置为从紧固区域120d的内侧延伸到外侧(开口12b)，所以可抑制开口12b的扭转、弯曲等的发生。因此，可增加动力总成的刚度。
在此实施例中，如上所述，四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了正时链25的轴向侧(在箭头Y1方向侧)的两个紧固部分12a可以布置在紧固区域120d的内侧上且布置在紧固区域120d的附近，且四个壳体侧紧固部分12a中的处在其处布置了变速机构的轴向侧(在箭头Y2方向侧)的另外的两个紧固部分12a可布置在紧固区域120d的外侧上且布置在紧固区域120d附近。
在此实施例中，如上所述，曲轴箱12的开口12b形成为从曲轴箱12的中央附近延伸到其处布置了正时链25的轴向端侧(在箭头Y1方向侧)。因此，可抑制形成为从曲轴箱12中央附近延伸到其处布置了正时链25的轴向端侧(在箭头Y1方向侧)的开口12b的扭转、弯曲等的发生。
—另一个实施例—本公开的实施例应在所有方面上考虑为阐述性的而非限制性的。本发明的范围通过附带的权利要求指示，而非通过前述实施例指示，且落在附带的权利要求的等价物的意义和范围内的所有改变意图于在此被包含。
例如，以上的实施例示出了其中曲轴箱和平衡轴壳体通过四个壳体侧紧固部分紧固的示例。然而，本发明不限制于此。例如，曲轴箱和平衡轴壳体可通过五个或更多的紧固部分紧固。在此情况中，动力总成的刚度也可增加。
本发明可用于内燃机，且特别地用于包括布置在曲轴箱和油盘之间且以可旋转的方式提供有平衡轴的平衡轴壳体的内燃机。

Claims (5)

1.一种内燃机，包括：
油盘；
曲轴箱，所述曲轴箱形成有开口，所述开口在所述曲轴箱和所述油盘之间连通,并且所述曲轴箱设置有油盘侧紧固区域，所述油盘侧紧固区域围绕所述开口且接触所述油盘；以及
平衡轴壳体，所述平衡轴壳体被布置在所述油盘和所述曲轴箱之间以覆盖所述开口，
其中，所述曲轴箱设置有紧固所述曲轴箱和所述平衡轴壳体的多个壳体侧紧固部分，
所述多个壳体侧紧固部分中的在平衡轴的第一轴向方向侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的内侧上，并且
所述多个壳体侧紧固部分中的在所述平衡轴的与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的外侧上。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中：
所述油盘侧紧固区域被设置成具有围绕所述曲轴箱的开口的形状，
所述多个壳体侧紧固部分中的在所述第一轴向方向侧上的紧固部分被布置在具有围绕所述开口的形状的所述油盘侧紧固区域的内侧上，并且
所述多个壳体侧紧固部分中的在所述第二轴向方向侧上的紧固部分被布置在具有围绕所述开口的形状的所述油盘侧紧固区域的外侧上。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中：
所述多个壳体侧紧固部分中的在所述第一轴向方向侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的内侧上且在所述油盘侧紧固区域附近，并且
所述多个壳体侧紧固部分中的在所述第二轴向方向侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的外侧上且在所述油盘侧紧固区域附近。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃机，其中：
变速机构被布置在所述曲轴箱中的所述第二轴向方向侧上，
所述多个壳体侧紧固部分中的在与布置有所述变速机构的所述第二轴向方向侧相反的侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的内侧上，并且
所述多个壳体侧紧固部分中的在布置有所述变速机构的所述第二轴向方向侧上的紧固部分被布置在所述油盘侧紧固区域的外侧上。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的内燃机，其中：
所述曲轴箱的开口被形成为从所述曲轴箱的中央附近延伸到所述曲轴箱在所述第一轴向方向侧上的端部。
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