CN111779795A - 一种高刚度短轴平衡轴机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高刚度短轴平衡轴机构，应用于四缸发动机，其布置在发动机气缸第三缸下方，包括平衡轴座，所述平衡轴座内水平并排设有平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ，所述平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ长度分别仅横跨发动机气缸第三缸，在所述平衡轴座侧壁相对位置上分别设置有上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ，以及下平衡轴座孔Ⅰ、下平衡轴座孔Ⅱ，所述上平衡轴座孔Ⅰ于上平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述下平衡轴座孔Ⅰ与下平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ内分别设有上轴承，所述上轴承内套设有上衬套，所述平衡轴Ⅰ穿设于上衬套内。本发明布置紧凑、短轴刚度高，平衡轴机构的可靠性得到提高等。

Description

一种高刚度短轴平衡轴机构
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种高刚度短轴平衡轴机构。
背景技术
随着人们对NVH性能要求越来越高，NVH已成为发动机综合性能的重要考核指标之一；特别针对商用柴油机，随着客户对商用车舒适性要求越来越高，柴油机减振降噪变得越来越重要。而往复式发动机存在机件运动的周期性，运转中产生的旋转惯性力和往复惯性力都是呈周期变化的，其中周期变化的二阶往复惯性力是发动机重要振动激励源之一，不能通过曲轴本身结构设计来抵消，需要特别加装平衡轴机构抵消二阶往复惯性力。平衡轴本身结构来说，高速旋转的偏心结构容易使平衡轴产生变形，造成衬套偏磨故障率高；其次是在现有汽油机采用是三挡或多挡支撑的轴座方案，导致平衡轴机构冗长、不紧凑；另市场上有单轴承座支撑的平衡轴方案，平衡率(平衡率：平衡轴产生的偏心力与二阶往复惯性力的比值)达不到设计要求，振动消减不明显。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高刚度短轴平衡轴机构，旨在解决现有的平衡轴机构冗长、不紧凑，平衡率不能满足要求，振动消减不明显等问题。
本发明采取以下技术方案实现上述目的：
一种高刚度短轴平衡轴机构，应用于四缸发动机，其布置在发动机气缸第三缸下方，包括平衡轴座，所述平衡轴座内水平并排设有平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ，所述平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ长度分别仅横跨发动机气缸第三缸，在所述平衡轴座侧壁相对位置上分别设置有上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ，以及下平衡轴座孔Ⅰ、下平衡轴座孔Ⅱ，所述上平衡轴座孔Ⅰ于上平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述下平衡轴座孔Ⅰ与下平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ内分别设有上轴承，所述上轴承内套设有上衬套，所述平衡轴Ⅰ穿设于上衬套内，所述下平衡轴座孔Ⅰ、下平衡轴座孔Ⅱ内设置有下轴承，所述下轴承内套设有下衬套，所述平衡轴Ⅱ穿设于下衬套内，在平衡轴座内所述平衡轴Ⅰ上左端设置有平衡块Ⅰ，右端设置有齿轮Ⅰ，所述齿轮Ⅰ与平衡块Ⅰ一体集成设计，在平衡轴座内所述平衡轴Ⅱ上左端设置有平衡块Ⅱ，右端设置有齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅱ与平衡块Ⅱ一体集成设计，所述在平衡轴Ⅰ上平衡块Ⅰ与平衡轴座左侧内壁之间，以及齿轮Ⅰ与平衡轴座右侧内壁之间设置有上止推片，所述在平衡轴Ⅱ上平衡块Ⅱ与平衡轴座左侧内壁之间，以及齿轮Ⅱ与平衡轴座右侧内壁之间设置有下止推片。
进一步的，所述平衡块Ⅰ与平衡轴Ⅰ之间通过上紧固销固定，所述平衡块Ⅱ与平衡轴Ⅱ之间通过下紧固销固定。这样的方案可以方便结构的拆卸和维修更换。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的一种高刚度短轴平衡轴机构，采用横跨一缸短轴设计，两档轴承座支撑，平衡轴刚度提高，消振效果明显，提高了平衡轴可靠性。
2.本发明提供的一种高刚度短轴平衡轴机构，齿轮和平衡块集成设计，布置紧凑，零件数量少，整体结构轻量化。
附图说明
图1为：本发明所述一种高刚度短轴平衡轴机构的结构示意图。
图2为：本发明所述一种高刚度短轴平衡轴机构的图1的A-A剖视图。
图3为：本发明所述一种高刚度短轴平衡轴机构的图1的B-B剖视图。
图4为：本发明所述一种高刚度短轴平衡轴机构的在发动机中的安装位置图。
图中：1-齿轮Ⅰ；2-平衡轴Ⅰ；3-齿轮Ⅱ；4-平衡轴Ⅱ；5-平衡轴座；6-下衬套；7-下紧固销；8-螺堵Ⅱ；9-下止推片；10-上衬套；11-上紧固销；12-上轴承；131-上平衡轴座孔Ⅰ；132-上平衡轴座孔Ⅱ；141-下平衡轴座孔Ⅰ；142-下平衡轴座孔Ⅱ；15-上止推片；16-螺堵Ⅰ；17-下轴承；18-平衡块Ⅰ；19-平衡块Ⅱ；20-上工艺孔；21-下工艺孔；22-曲轴；23-发动机气缸第三缸。
具体实施方式
下面结合附图1至图4和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-4所示，为本发明的一个实施方式，提供一种高刚度短轴平衡轴机构，应用于四缸发动机，其布置在发动机气缸第三缸23下方，包括平衡轴座5，所述平衡轴座5内水平并排设有平衡轴Ⅰ2、平衡轴Ⅱ4，所述平衡轴Ⅰ2、平衡轴Ⅱ4长度分别仅横跨发动机气缸第三缸23，在所述平衡轴座5侧壁相对位置上分别设置有上平衡轴座孔Ⅰ131、上平衡轴座孔Ⅱ132，以及下平衡轴座孔Ⅰ141、下平衡轴座孔Ⅱ142，所述上平衡轴座孔Ⅰ131于上平衡轴座孔Ⅱ132同轴，所述下平衡轴座孔Ⅰ41与下平衡轴座孔Ⅱ142同轴，所述上平衡轴座孔Ⅰ131、上平衡轴座孔Ⅱ132内分别设有上轴承12，所述上轴承12内套设有上衬套10，所述平衡轴Ⅰ2穿设于上衬套内10，所述下平衡轴座孔Ⅰ141、下平衡轴座孔Ⅱ142内设置有下轴承17，所述下轴承17内套设有下衬套6，所述平衡轴Ⅱ4穿设于下衬套6内，在平衡轴座5内所述平衡轴Ⅰ2上左端设置有平衡块Ⅰ18，右端设置有齿轮Ⅰ1，所述齿轮Ⅰ1与平衡块Ⅰ18一体集成设计，在平衡轴座5内所述平衡轴Ⅱ4上左端设置有平衡块Ⅱ19，右端设置有齿轮Ⅱ3，所述齿轮Ⅱ3与平衡块Ⅱ19一体集成设计，在所述平衡轴Ⅰ2上平衡块Ⅰ18与平衡轴座5左侧内壁之间，以及齿轮Ⅰ1与平衡轴座5右侧内壁之间设置有上止推片15，所述在平衡轴Ⅱ4上平衡块Ⅱ19与平衡轴座5左侧内壁之间，以及齿轮Ⅱ3与平衡轴座5右侧内壁之间设置有下止推片9。
如图4所示，本机构布置在发动机气缸第三缸23(从左向右数)下方，安装位置在曲轴22第三曲拐(从前端数)，通过螺栓紧固在发动机机体上；平衡轴齿圈安装在曲轴驱动盘上，通过过盈压装在曲轴22上，同时平衡轴齿圈和齿轮Ⅰ1相啮合，通过曲轴22转动直接驱动齿轮Ⅰ1，动力通过齿轮Ⅰ1传递到齿轮Ⅱ3，两者齿数和模数相同，从而形成等速转向相反的偏心结构，达到抵消振动的目的。
如下表中对采用长跨度的平衡轴(横跨两缸及两缸以上)与本机构短平衡轴，在相同压力下的变形量对比数据：
Figure BDA0002541447880000031
由上表可看出，长平衡轴的变形量为0.052mm，而本机构的短轴变形量为0.0025mm，远小于长平衡轴，其刚度有较大提升95％，且本机构短轴的平衡率达到98.8％。因而采用横跨一缸短轴设计，两档轴承座支撑，平衡轴刚度提高，消振效果明显，提高了平衡轴可靠性。
另外，所述平衡块Ⅰ18与平衡轴Ⅰ2可采用上紧固销11固定，所述平衡块Ⅱ19与平衡轴Ⅱ4之间通过下紧固销固定7。这样的方案可以方便结构的拆卸和维修更换。
在所述平衡轴座5的底部设置有上工艺孔20、下工艺孔21，所述上工艺孔20与下工艺孔21的直径均大于上紧固销11、下紧固销7的直径，上工艺孔20与下工艺孔21用来安装上紧固销11、下紧固销7，所述上工艺孔20、下工艺孔21内分别设置有螺堵Ⅰ16、螺堵Ⅱ8，这样可防止油底壳的机油进入平衡轴座5内。
本发明提供的一种高刚度短轴平衡轴机构，能够满足减振要求情况下，采用横跨一缸短轴设计刚度得到提高，平衡轴衬套偏磨得到改善，提高平衡轴可靠性；零件数量少，整体结构轻量化。

Claims (2)

1.一种高刚度短轴平衡轴机构，应用于四缸发动机，其布置在发动机气缸第三缸下方，包括平衡轴座，其特征在于，所述平衡轴座内水平并排设有平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ，所述平衡轴Ⅰ、平衡轴Ⅱ长度分别仅横跨发动机气缸第三缸，在所述平衡轴座侧壁相对位置上分别设置有上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ，以及下平衡轴座孔Ⅰ、下平衡轴座孔Ⅱ，所述上平衡轴座孔Ⅰ于上平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述下平衡轴座孔Ⅰ与下平衡轴座孔Ⅱ同轴，所述上平衡轴座孔Ⅰ、上平衡轴座孔Ⅱ内分别设有上轴承，所述上轴承内套设有上衬套，所述平衡轴Ⅰ穿设于上衬套内，所述下平衡轴座孔Ⅰ、下平衡轴座孔Ⅱ内设置有下轴承，所述下轴承内套设有下衬套，所述平衡轴Ⅱ穿设于下衬套内，在平衡轴座内所述平衡轴Ⅰ上左端设置有平衡块Ⅰ，右端设置有齿轮Ⅰ，所述齿轮Ⅰ与平衡块Ⅰ一体集成设计，在平衡轴座内所述平衡轴Ⅱ上左端设置有平衡块Ⅱ，右端设置有齿轮Ⅱ，所述齿轮Ⅱ与平衡块Ⅱ一体集成设计，所述在平衡轴Ⅰ上平衡块Ⅰ与平衡轴座左侧内壁之间，以及齿轮Ⅰ与平衡轴座右侧内壁之间设置有上止推片，所述在平衡轴Ⅱ上平衡块Ⅱ与平衡轴座左侧内壁之间，以及齿轮Ⅱ与平衡轴座右侧内壁之间设置有下止推片。
2.根据权利要求1所述的一种高刚度短轴平衡轴机构，其特征在于，所述平衡块Ⅰ与平衡轴Ⅰ之间通过上紧固销固定，所述平衡块Ⅱ与平衡轴Ⅱ之间通过下紧固销固定。
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