CN104565198A - 一种发动机及其减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及其减振器，包括外套于曲轴的减振器主体，还包括设置于所述减振器主体内的惯性体组件和弹性部件；所述惯性体组件包括至少两个转动惯量不同的惯性体；所述弹性部件连接在各所述惯性体之间，以使两相邻的所述惯性体在预定角度内具有相对转动的自由度。各惯性体的转动惯量不同，则各惯性体对振动的敏感性不同，并通过弹性部件的连接使得相邻的两惯性体在预定角度内具有相对转动的自由度，因此，一部分振动能量可以在各惯性体相对转动时储存在弹性部件中，从而达到减缓振动的目的。

Description

一种发动机及其减振器

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机及其减振器。

背景技术

发动机的减振性能是衡量其工作性能优劣的一个重要指标，包括曲轴在发动机周期性变化的气体压力和往复惯力作用下产生的扭转振动。目前，为了降低发动机曲轴的扭振，采用在在曲轴上外套减振器的方法，市场上出现有以下几种减振器。

橡胶减振器：通过橡胶的缓冲性能减振，其缺点是橡胶的阻尼和弹性对温度变化及其敏感，性能极不稳定。

硅油减振器：大功率发动机运转过程中将产生大量的热量，而硅油的散热能力较差，导致硅油减振器长期处于高温工作环境，硅油较快失效，降低减振能力，缩短使用寿命。

请参考图1，图1为一种典型的硅油橡胶减振器的结构示意图。

硅油橡胶减振器：包括减振器壳体101、减振器盖板102、散热片40等，减振器壳体101和减振器盖板102共同形成减振器主体，减振器壳体101外套曲轴，并和减振器盖板102形成环形空腔103，空腔103内设置有环形的惯性体20，惯性体20随曲轴的转动而转动，并为曲轴形成其附加的转动惯量，从而起到减振作用。

在惯性体20的内圆周和外圆周与减振器壳体101之间均设置有橡胶层30，以减缓在转动过程中惯性体20对减振器壳体101的冲击力，并且，在惯性体20上设置有贯穿的注油通路，通过该注油通路21向环形的空腔103内注硅油，硅油与减振器壳体101和惯性体20摩擦的过程中，也会吸收部分振动能量。

即使采用硅油和橡胶组合减振，但是，硅油橡胶减振器的减振效果也并不理想，而导致发动机在工作过程中的温度极为不稳定，并可能升高至较高水平而导致硅油散热能力下降，或者橡胶减振能力下降，继而导致减振器的减振能力进一步下降，而进入恶性循环。

因此，如何提供一种减振器，使其具有良好的减振效果，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种发动机及其发动机减振器。该发动机减振器具有良好的减振效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机的减振器，包括外套于曲轴的减振器主体，还包括设置于所述减振器主体内的惯性体组件和弹性部件；所述惯性体组件包括至少两个转动惯量不同的惯性体；所述弹性部件连接在各所述惯性体之间，以使两相邻的所述惯性体在预定角度内具有相对转动的自由度。

各惯性体的转动惯量不同，则各惯性体对振动的敏感性不同，并通过弹性部件的连接使得相邻的两惯性体在预定角度内具有相对转动的自由度，因此，一部分振动能量可以在各惯性体相对转动时储存在弹性部件中，从而达到减缓振动的目的。

优选地，各所述惯性体沿轴向相对固定。

优选地，各所述惯性体沿轴向并列设置、呈与所述曲轴同轴的环形；所述弹性部件包括销轴和外套所述销轴的弹性套，各所述惯性体沿轴向开设有销轴孔，所述销轴和所述弹性套共同插装于所述销轴孔。

优选地，各所述惯性体质量不同，转动半径相同。

优选地，各所述惯性体材质相同、体积不同。

优选地，所述销轴为锥形销。

优选地，所述弹性部件的数目为三个。

优选地，还包括定位销；各所述惯性体沿轴向还开设有定位孔；所述定位销插装于所述定位孔后，不同的所述惯性体的所述销轴孔贯通相连。

优选地，还包括分别套装于所述减振器主体与所述惯性体组件的外周壁和内周壁之间的第一轴承和第二轴承。

本发明还提供一种发动机，包括曲轴和外套所述曲轴的减振器，所述发动机减振器为上述任一项所述的发动机减振器。

由于具有上述各实施方式中的减振器，本发明与上述发动机减振器具有相同的有益效果。

附图说明

图1为一种典型的硅油橡胶减振器的结构示意图；

图2为本发明提供的发动机减振器的惯性体一种具体实施方式的正视图；

图3为图2中惯性体的侧视图；

图4为本发明提供的发动机减振器一种具体实施方式的横剖面图，示出图2中的惯性体的A-A剖面。

图1中：

减振器壳体101、减振器盖板102、空腔103、惯性体20、注油通路21、橡胶层30、散热片40

图2-图4中：

减振器主体1、空腔10、惯性体2、厚惯性体环21、薄惯性体环22、销轴孔23、定位孔24、第一轴承31、第二轴承32

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明提供的发动机减振器的惯性体一种具体实施方式的正视图；图3为图2中惯性体的侧视图；图4为本发明提供的发动机减振器一种具体实施方式的横剖面图，示出图2中的惯性体的A-A剖面。

本发明提供一种发动机减振器，包括外套于曲轴的减振器主体以及设置在减振器主体形成的空腔10内的惯性体组件，该惯性体组件包括转动惯量不同的惯性体2；该减振器还包括弹性部件，弹性部件设置在各惯性体2之间，以使惯性体组件中，一惯性体2相对于与其相邻的另一惯性体2在预定的角度内具有相对转动的自由度。

需要说明的是，本发明依然适用于减振器主体形成的空腔10为环形的情况，此时，惯性体组件应该为与空腔10适配的环形；当然，本发明还适用于空腔10并非环形的情况，比如，空腔10包括沿曲轴的周向分散设置的若干个小腔，相对应地，惯性体组件包括分散设置于各小腔内的惯性体组件散体。

应当理解，无论空腔10呈何种形式，惯性体组件均沿曲轴的周向设置，那么，下文中所述的惯性体组件的内周壁可以为环形惯性体组件的内周壁，也可以为惯性体组件散体的各个靠近曲轴的内壁；下文中所述的外周壁可以参照内周壁定义。

为了叙述方便，本文以惯性体组件为环形为例进行说明，而不应该理解为对本发明的限制。

本发明中的发动机减振器具有以下两级减振，相比于传统的硅油橡胶减振器，其减振效果明显提高：

第一，硅油在空腔10内流动，振动发生时，其与惯性体2和减振器主体1发生摩擦作用，而吸收一部分的振动能量，完成第一级减振；

第二，各惯性体2的转动惯量不同，则各惯性体2对振动的敏感性不同，并通过弹性部件的连接使得相邻的两惯性体2在预定角度内具有相对转动的自由度，因此，一部分振动能量可以在各惯性体2相对转动时储存在弹性部件中，从而达到减缓振动的目的，形成第二级减振。

另外，本发明提供的减振器还具有适应性强的优点，比如，通过设置转动惯量不同的各惯性体2，可以将惯性体组件的固有频率及曲轴与减振器整体的固有频率改变至任何所需值，再根据不同发动机型号确定工作频率，选择对应的转动惯量比，即可使得固定频率较明显地避开对应的工作频率，有效避免共振发生。

而上述预定角度则根据各惯性体2的转动惯量不同而有所不同，显然，预定角度越大，弹性部件的变形量越大，能够储存的振动能量越多，减振效果越明显。因此，设计者根据减振需要确定该预定角度即可。

而且，由于存在上述两极减振，尤其是第二级减振效果最为明显，而使得发动机减振器的温度不至于上升过快，一般将该温度控制在可接受的范围内，而在该范围内，硅油的性能不至于受到明显影响，比如，散热性能和减振的稳定性等，实际上，相当于增强了第一级减振的效果。

可见本发明提供的发动机减振器的两极减振互相支持，互相促进，而使得该发动机减振器的减振效果尤为突出。

进一步地，各惯性体2沿轴向相对固定，即各个惯性体2在轴向并不能够发生相对运动，以防止在减振器主体1内晃动损坏，提高减振器的使用寿命；同时避免发生额外振动。

更进一步地，各惯性体2为环形，并沿轴向并列设置，该环形惯性体2与曲轴同轴设置；弹性部件可以包括销轴和外套销轴的弹性套，二者用于连接相邻的各惯性体2，同时，各惯性体2上还沿轴向设置有销轴孔23。组装前，首先将各惯性体组件摆放至合适位置，以使得各销轴孔23贯通；之后，将销轴和弹性套一同插装于销轴孔23；最后，将连接完毕的惯性体组件安装至减振器内的空腔10。

在转动过程中，即使各惯性体2受到轴向力作用，而具有沿轴向相对运动的趋势，该轴向力也完全能够与和弹性套之间的摩擦力平衡，而使得各惯性体2在轴向受力平衡，不能够发生相对移动。

更重要的是，弹性套为弹性体，在受外力作用时，其能够发生弹性形变而吸收能量，因此，相邻的惯性体2相对转动时，便将一部分振动能量传递至弹性套，从而达到减小振动的效果。

当然，还可以沿径向设置各惯性体2，并设置相应的弹性部件，连接各惯性体2，使各惯性体2之间在预定角度内具有相对转动的自由度，比如，将扭簧的两端分别与相邻的两惯性体2固定，并使得扭簧不能够轴向伸缩。也可以为其他能够储存能量的弹性体。而销轴和弹性套均为较易获得的材料，不仅能够保证上述二级减振顺利实施，而且，成本较低，经济性较好。

上述各惯性体2可以为质量不同而转动半径相同，而具有不同的转动惯量，根据转动惯量的计算公式可知，转动惯量与质量呈正比例，如此，各惯性体2的质量比既为其转动惯量比，根据质量的变化可以方便地获知转动惯量的变化。当应用至不同机型时，而需要变换转动更惯量不同的惯性体2时，实施起来较为方便。

上述不同质量的惯性体2可以通过以下方式形成，比如，采用相同材料制成惯性体2，而各惯性体2的体积不同。

仍然以惯性体组件为环形为例进行说明，则各惯性体2可以由同一种材料制成，径向尺寸相同，而轴向尺寸不同，即呈厚度不同的环形，如图3和图4中所示的厚惯性体环21和薄惯性体环22，而使得各惯性体2组合后能够与空腔10适配，以转动过程中惯性体组件不在空腔10内晃动为准。

当然，也可以采用不同的材料制作不同的惯性体2，此时，各惯性体2可以具有相同的体积，从而依然能够获得质量不同的各惯性体2。

考虑到相邻惯性体2在转动时将不断互相摩擦，若材料不同，则耐磨损性能不同，耐磨损性能较强的一者极易将耐磨性能较弱的一者磨损破坏，导致惯性体组件的整体寿命降低。因而，将各惯性体2设计为同种材料，各材料具有相同的耐磨性能，使得各惯性体2之间的磨损破坏现象减弱，提高减振器的经济性能和使用寿命。

考虑安装更为方便，并且提高各惯性体2的连接可靠性，上述销轴可以为锥形销。

为了更为可靠地连接相邻的各惯性体2，上述弹性部件的数目可以为三个。当然，数目越多，则连接越稳定，吸收能量的效果也越好，但是，考虑到经济性能和工艺性能，本实施方式最为优选。

为了方便安装，还可以包括定位销，而各惯性体2沿轴向还开设有定位孔24。组装前，将各惯性体2的定位孔24对准后，立即插入定位销定位，以引导各惯性体2至合适位置，即各惯性体2的销轴孔23均贯通相连，以便顺利插入销轴。

若销轴孔23数目较多，而并非均匀布置时，需要逐一对准不同惯性体2的相应位置的各销轴孔23，在这个过程中，可能需要多次尝试，才能够使得各销轴孔23一一对应。设置定位孔24后，只需对准定位孔24，其他各销轴孔23也相继对准，提高了组装效率。

进一步地，还包括第一轴承31和第二轴承32，二者分别套装在惯性体组件的外周壁与减振器主体1之间，以及惯性体组件的内周壁与减振器主体1之间。即第一轴承31和第二轴承32将惯性体组件与减振器主体1隔离，从而较好地缓解减振器主体1和惯性体2的冲击振动，进一步起到减振作用。

本发明还提供一种发动机，该发动机具有曲轴和外套曲轴的减振器，该减振器为上述各实施方式中的减振器。

由于具有上述各实施方式中的减振器，本发明与上述发动机减振器具有相同的有益效果。

以上对本发明所提供的一种发动机及其发动机减振器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机的减振器，包括外套于曲轴的减振器主体(1)，其特征在于，还包括设置于所述减振器主体(1)内的惯性体组件和弹性部件；所述惯性体组件包括至少两个转动惯量不同的惯性体(2)；所述弹性部件连接在各所述惯性体(2)之间，以使两相邻的所述惯性体(2)在预定角度内具有相对转动的自由度。

2.如权利要求1所述的发动机的减振器，其特征在于，各所述惯性体(2)沿轴向相对固定。

3.如权利要求2所述的发动机的减振器，其特征在于，各所述惯性体(2)沿轴向并列设置、呈与所述曲轴同轴的环形；所述弹性部件包括销轴和外套所述销轴的弹性套，各所述惯性体(2)沿轴向开设有销轴孔(23)，所述销轴和所述弹性套共同插装于所述销轴孔(23)。

4.如权利要求3所述的发动机的减振器，其特征在于，各所述惯性体(2)质量不同，转动半径相同。

5.如权利要求4所述的发动机的减振器，其特征在于，各所述惯性体(2)材质相同、体积不同。

6.如权利要求3所述的发动机的减振器，其特征在于，所述销轴为锥形销。

7.如权利要求3所述的发动机的减振器，其特征在于，所述弹性部件的数目为三个。

8.如权利要求7所述的发动机的减振器，其特征在于，还包括定位销；各所述惯性体(2)沿轴向还开设有定位孔(24)；所述定位销插装于所述定位孔后，不同的所述惯性体(2)的所述销轴孔(23)贯通相连。

9.如权利要求3所述的发动机的减振器，其特征在于，还包括分别套装于所述减振器主体(1)与所述惯性体组件的外周壁和内周壁之间的第一轴承(31)和第二轴承(32)。

10.一种发动机，包括曲轴和外套所述曲轴的减振器，其特征在于，所述发动机减振器为权利要求1-9任一项所述的发动机减振器。