CN202451700U - 一种汽车发动机中的平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车发动机中的平衡装置，属于汽车发动机技术领域。它解决了现有汽车发动机中的平衡装置存在的生产步骤多、生产成本高等技术问题。本汽车发动机中的平衡装置，发动机包括排气凸轮轴及其组件，该排气凸轮轴的一端设有排气凸轮轴齿轮，平衡装置包括设置在排气凸轮轴齿轮两侧的平衡轴一和平衡轴二，平衡轴一和平衡轴二分别与排气凸轮轴齿轮相啮合。本实用新型具有加工步骤少、生产成本较低、发动机体积减小等优点。

Description

一种汽车发动机中的平衡装置

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，涉及一种汽车发动机中的平衡装置。

背景技术

往复活塞式内燃机中很大的特征是运动的不均匀性。虽然作为内燃机功率输出主轴的曲轴，其转动是基本均匀的，其转动惯性力用平衡块就能轻易平衡掉，但活塞连杆组的运动极不均匀，伴随着很大的加、减速度，产生超重上千倍的惯性负荷，对受力件的强度和耐久性影响很大，引起的振动和噪声对整车性能和人都有很大的影响。恰恰是活塞连杆组造成的往复惯性力是发动机振动和噪声的根源，尤其是大排量的内燃机，它们的平衡性要求很高。

加装平衡轴往往是提高内燃机平衡性的通用手段，例如中国专利文献公开的用于活塞式发动机的齿轮和平衡轴【申请公布号：CN102216481A】，包括支承部，平衡轴支承在所述支承部上；齿轮段，齿轮段上，齿轮通过压配合或者另一个轴毂连接扭转止动地与该平衡轴连接，或者具有借助于机器原件或通过另一个轴毂连接固定在该不平衡段上的不平衡块。在滑动支承的情况下，平衡轴能够可选地由钢材料或铸铁材料组成，并且能够可选地对平衡轴的支承部实施淬火或非淬火。如果平衡轴支承在滚动轴承内，并且滚动体与支承表面直接接触，那么该平衡轴必须以合适的钢构成，并且支承部总是进行淬火。齿轮总是由具有球墨的铸铁组成并且不进行淬火。

现有的平衡轴普遍是直接与曲轴上额外加工出来的齿轮相啮合，且安装在曲轴箱上由曲轴带动转动，并且一般都是双平衡轴结构。这样在发动机竖直方向极大增大了发动机的高度，并且曲轴箱上还需要做额外的平衡轴支承的设计，曲轴上也要额外加工出与平衡轴啮合的齿轮，如此不仅增加了加工步骤，增加了生产成本，而且生产出来的发动机体积也额外的庞大笨重，装入整车也困难。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种汽车发动机中的平衡装置，本实用新型所要解决的技术问题是将平衡装置的位置设置在排气凸轮轴正时链轮外端从而降低发动机竖直方向高度，减少体积。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车发动机中的平衡装置，发动机包括排气凸轮轴及其组件，该排气凸轮轴的一端设有排气凸轮轴齿轮，其特征在于，本平衡装置包括设置在排气凸轮轴齿轮两侧的平衡轴一和平衡轴二，所述的平衡轴一和平衡轴二分别与排气凸轮轴齿轮相啮合。

本装置的工作原理如下：排气凸轮轴转动带动排气凸轮轴齿轮转动，从而带动与排气凸轮轴齿轮相啮合的平衡轴一和平衡轴二转动，平衡轴一和平衡轴二是装有偏心重块的轴，当它们转动时，利用偏心重块所产生的离心力，使发动机获得良好的平衡，降低发动机的振动，其中偏心重块所产生的离心力在竖直方向上的分力方向相同，正好与活塞连杆机构产生的二阶往复惯性力抵消，同时离心力在水平方向上的分力方向相反，正好相互抵消。本装置通过平衡轴的简化设计，无需在曲轴和曲轴箱处分别加工出平衡轴啮合齿轮和平衡轴支承，缩小了发动机在竖直方向上的高度，减少了发动机的体积，在保证发动机性能的前提下以很小的横向体积为发动机在装车空间上争取到了很大的优势，且极大的满足如今发动机小型化轻量化的设计趋势。

在上述一种汽车发动机中的平衡装置中，所述的平衡轴一和平衡轴二分别相对于排气凸轮轴齿轮的轴线竖直对称布置，且两平衡轴上的平衡块也要对称布置。这样就可以让两个平衡块所产生的水平方向的分力刚好相互抵消，且使整个装置的设置更具有规律性，减小设计难度，增大平衡精确度，使平衡减振效果达到最佳。

在上述一种汽车发动机中的平衡装置中，所述的平衡轴一包括轴体一、平衡块一和连接齿轮一，所述的平衡块一、连接齿轮一均和轴体一固连，所述的平衡轴二包括轴体二、平衡块二和连接齿轮二，所述的平衡块二、连接齿轮二均和轴体二固连。轴体为平衡块和连接齿轮提供载体，且使整个平衡轴位置固定，当平衡轴转动时，平衡块提供偏心惯性力来平衡活塞连杆机构产生的惯性力，连接齿轮和排气凸轮轴齿轮啮合，使平衡轴能够随发动机转动而转动。

在上述一种汽车发动机中的平衡装置中，所述的连接齿轮一和连接齿轮二的齿数和模数相同。

在上述一种汽车发动机中的平衡装置中，所述的平衡块一和平衡块二的重量相同。

这样使两个平衡块的转速能够一样，形成的惯性力也一样，有利于水平方向的分力彻底抵消。

在上述一种汽车发动机中的平衡装置中，所述的排气凸轮轴齿轮和所述的连接齿轮一、连接齿轮二的传动比为4∶1，且排气凸轮轴齿轮和发动机曲轴的传动比为1∶2。如此当两者转动时产生的竖直方向上的分力方向相同，就会正好一起与活塞连杆机构产生的二阶往复惯性力抵消，由于连接齿轮一、连接齿轮二与排气凸轮轴齿轮传动比为4∶1，平衡轴一和平衡轴二就可以做的较小，那么在保证平衡发动机性能的前提下节省了发动机横向的体积。

与现有技术相比，本实用新型通过平衡轴的简化设计和平衡轴的位置变更，缩小了发动机在竖直方向上的高度，减少了发动机的体积，在保证发动机性能的前提下以很小的横向体积为发动机在装车空间上争取到了很大的优势，且极大满足了如今发动机小型化轻量化的设计趋势，且装车后整车底盘的高度也得到降低，则高速时整车向下的压力就会变大，增大了轮胎的摩擦力，提高了抓地性能，大大改善了整车的操控性，同时高速转弯不容易发生侧翻，那么整车的稳定性就更好了，且制造成本低、加工简单。

附图说明

图1是平衡轴安装位置正视图。

图2是平衡轴安装位置右视图。

图3是平衡轴一等轴侧视图。

图4是平衡轴一正视图。

图5是平衡轴一仰视图。

图6是平衡轴一左视图。

图7是平衡轴一右视图。

图8是平衡轴二等轴侧视图。

图中，1、排气凸轮轴；2、排气凸轮轴齿轮；3、平衡轴一；3a、轴体一；3b、平衡块一；3c、连接齿轮；4、平衡轴二；4a、轴体二；4b、平衡块二；4c、连接齿轮二；5、曲轴；6、进气凸轮轴；7、正时链条；8、活塞；9、连杆。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，一种汽车发动机中的平衡装置，包括排气凸轮轴1、排气凸轮轴齿轮2、平衡轴一3、平衡轴二4、曲轴5、进气凸轮轴6、正时链条7、活塞8、连杆9。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本装置具有两个平衡轴，分别为平衡轴一3、平衡轴二4，平衡轴一3包括轴体一3a、平衡块一3b和连接齿轮一3c，平衡轴二4包括轴体二4a、平衡块二4b和连接齿轮二4c，平衡轴一3和平衡轴二4具备同样的重量、体积、外形以及材料，也就是说平衡轴一3和平衡轴二4是一样的，具备同样的性能。现拿平衡轴一3来说，平衡块一3b偏心固连于轴体一3a上，平衡块一3b通过轴体一3a连接在本装置上，并且通过连接齿轮一3c与排气凸轮轴齿轮2相啮合。平衡轴一3和平衡轴二4相对于排气凸轮轴齿轮2对称布置，平衡轴一3和平衡轴二4上的平衡块一3b和平衡块二4b同时也对称布置，即图2中的a1＝a2。这样就可以让两个平衡块11所产生的水平方向的分力刚好相互抵消，且使整个装置的设置更具有规律性，减小设计难度，增大平衡精确度，使平衡减振效果达到最佳。并且使两个平衡块一3b和平衡块二4b的转速能够一样，形成的旋转惯性力也一样，有利于水平方向的分力彻底抵消。

排气凸轮轴齿轮2铸在排气凸轮轴1上，是一个整体，排气凸轮轴1、进气凸轮轴6以及曲轴5通过正时链条7相连，当活塞8、连杆9往复运动带动曲轴5做旋转运动时，曲轴5通过与之配合的正时链条7将运动传递到排气凸轮轴1和进气凸轮轴6上，使其转动，排气凸轮轴齿轮2也就随着排气凸轮轴1的转动而转动，排气凸轮轴齿轮2又带动与之相啮合的平衡轴一3和平衡轴二4做旋转运动。由于平衡块一3b和平衡块二4b的偏心设置，当平衡轴一3和平衡轴二4转动时就会产生旋转惯性力，当该惯性力竖直方向上分力与活塞连杆机构产生的惯性力大小相等，方向相反时，就达到了平衡惯性力的目的，从而减小发动机工作的振动以及噪音。

排气凸轮轴齿轮2的齿数是平衡轴连接齿轮一3c和连接齿轮二4c齿数的4倍，即传动比为4∶1且排气凸轮轴齿轮2与曲轴5的传动比为1∶2，那么平衡轴一3、平衡轴二4和曲轴5的角速度比是2∶1。如此当两者转动时产生的竖直方向上的分力方向相同，就会正好一起与活塞连杆机构产生的二阶往复惯性力抵消。同时产生的水平方向的分力方向相反，也正好相互抵消。那么就达到了平衡活塞连杆机构的二阶往复惯性力的作用。其中角度a1和a2与平衡轴一3、平衡轴二4的平衡块一3b和平衡块二4b的质量需要通过与活塞连杆机构联合计算来确定它们的取值。

另外由于平衡轴一3、平衡轴二4与排气凸轮轴齿轮2传动比为4∶1，平衡轴一3和平衡轴二4就可以做的较小，那么在保证平衡发动机性能的前提下节省了发动机横向的体积。

本装置通过平衡轴的简化设计，无需在曲轴和曲轴箱处分别加工出平衡轴啮合齿轮和平衡轴支承，缩小了发动机在竖直方向上的高度，减少了发动机的体积，在保证发动机性能的前提下，以很小的横向体积为发动机在装车空间上争取到了很大的优势，且极大的满足如今发动机小型化轻量化的设计趋势。

通过平衡轴的重新设计布局设计，减少了发动机在竖直方向上的尺寸，降低了装车后整车底盘的高度，则高速时整车向下的压力就会变大，增大了轮胎的摩擦力，提高了抓地性能，大大改善了整车的操控性。同时整车重心降低了，减少了整车运行时速度变化对抓地性能的影响，高速转弯不容易发生侧翻，那么整车的稳定性就更好了。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种汽车发动机中的平衡装置，发动机有排气凸轮轴及其组件，该排气凸轮轴的一端设有排气凸轮轴齿轮(2)，其特征在于，本平衡装置包括设置在排气凸轮轴齿轮(2)两侧的平衡轴一(3)和平衡轴二(4)，所述的平衡轴一(3)和平衡轴二(4)分别与排气凸轮轴齿轮(1)相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机中的平衡装置，其特征在于，所述的平衡轴一(3)和平衡轴二(4)分别相对于排气凸轮轴齿轮(2)的轴线竖直对称布置，且两平衡轴上的平衡块也要对称布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机中的平衡装置，其特征在于，所述的平衡轴一(3)包括轴体一(3a)、平衡块一(3b)和连接齿轮一(3c)，所述的平衡块一(3b)、连接齿轮一(3c)均和轴体一(3a)固连，所述的平衡轴二(4)包括轴体二(4a)、平衡块二(4b)和连接齿轮二(4c)，所述的平衡块二(4b)、连接齿轮二(4c)均和轴体二(4a)固连。

4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机中的平衡装置，其特征在于，所述的连接齿轮一(3c)和连接齿轮二(4c)的齿数和模数相同。

5.根据权利要求3所述的一种汽车发动机中的平衡装置，其特征在于，所述的平衡块一(3b)和平衡块二(4b)的重量相同。

6.根据权利要求3所述的一种汽车发动机中的平衡装置，其特征在于，所述的排气凸轮轴齿轮(2)和所述的连接齿轮一(3c)、连接齿轮二(4c)的传动比为4∶1，且排气凸轮轴齿轮(2)和发动机曲轴(5)的传动比为1∶2。

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