发动机平衡轴机构及发动机总成的制作方法
【专利摘要】一种发动机平衡轴机构，包括平衡轴壳体、平衡轴、后平衡配重、平衡轴齿轮及前平衡配重，平衡轴包括前端部、后端部、以及连接前端部及后端部之间的中间连接段，后平衡配重固定于平衡轴的后端部，平衡轴齿轮和前平衡配重固定于平衡轴的前端部，前平衡配重和后平衡配重呈度相对方向布置，平衡轴壳体罩设在所述平衡轴、后平衡配重、平衡轴齿轮及前平衡配重上，平衡轴壳体的侧面具有第一安装面，第一安装面用于安装在发动机的气缸体的侧面上，其中气缸体的侧面上具有第二安装面，第一安装面用于与所述第二安装面配合安装。本发明的发动机平衡轴机构结构简单、占用空间小、有利于整机布置。本发明还涉及一种发动机总成。
【专利说明】发动机平衡轴机构及发动机总成
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车【技术领域】，且特别涉及一种发动机平衡轴机构及发动机总成。
【背景技术】
[0002]发动机振动、噪音直接影响整车的舒适性以及发动机本身的结构强度，振动过大将导致相关零件的使用寿命和性能。一般来说奇数个气缸的发动机曲柄连杆机构的往复惯性力难以得到平衡，通常需要增加平衡轴来平衡，例如3气缸、5气缸的发动机。
[0003]现有的发动机平衡轴机构是布置在发动机下部，包括平衡轴壳体、平衡轴、配重、驱动链条、齿轮等零件，其工作原理通常为曲轴带动链条，以此来驱动平衡轴机构。这种发动机平衡轴机构本身结构复杂，零件繁多、成本高、制造和装配工艺繁琐；而且，由于平衡轴布置在发动机下部，增加了整个发动机的高度，由于高度的增加会使远离发动机中心的零部件振幅增加，增加了零部件破坏的可能性，且空间利用率低，使发动机的结构不够紧凑；另外，采用链条传动机构复杂，且链条张紧机构带来的机械损失功率较多，发动机油耗受影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种传动机构结构简单、占用空间小、有利于整机布置的发动机平衡轴机构。
[0005]一种发动机平衡轴机构，包括平衡轴壳体、平衡轴、后平衡配重、平衡轴齿轮及前平衡配重，所述平衡轴包括前端部、后端部、以及连接所述前端部及所述后端部之间的中间连接段，所述后平衡配重固定于所述平衡轴的后端部，所述平衡轴齿轮和所述前平衡配重固定于所述平衡轴的前端部，所述前平衡配重和所述后平衡配重呈度相对方向布置，所述平衡轴壳体罩设在所述平衡轴、后平衡配重、平衡轴齿轮及前平衡配重上，所述平衡轴壳体的侧面具有第一安装面，所述第一安装面用于安装在发动机的气缸体的侧面上，其中所述气缸体的侧面上具有第二安装面，所述第一安装面用于与所述第二安装面配合安装。
[0006]在本发明的一个具体实施方案中，所述平衡轴壳体贯穿开设第一定位孔，所述平衡轴的中间连接段沿径向开设与所述第一定位孔相对应的第二定位孔，以使工装可穿设所述第一定位孔及所述第二定位孔，将所述平衡轴与所述平衡轴壳体固定并定位。
[0007]在本发明的一个具体实施方案中，所述平衡轴齿轮套设固定于所述平衡轴的前端部，所述前平衡配重固定在所述平衡轴齿轮上。
[0008]在本发明的一个具体实施方案中，所述平衡轴的两端具有支撑轴颈，所述支撑轴颈上安装有平衡轴轴承，所述平衡轴壳体设有轴承座，所述轴承座支撑所述平衡轴轴承。
[0009]在本发明的一个具体实施方案中，所述发动机平衡轴机构还包括平衡轴轴承盖，所述平衡轴轴承盖与所述轴承座固定连接，将所述平衡轴轴承安装在所述轴承座与所述平衡轴轴承盖之间。
[0010]在本发明的一个具体实施方案中，所述平衡轴中心设有第一润滑油道，所述平衡轴壳体设有第二润滑油道，所述第一润滑油道与所述第二润滑油道相连通。
[0011]在本发明的一个具体实施方案中，所述支撑轴颈沿径向设有与所述第一润滑油道连通的第一分油孔，所述平衡轴轴承设有第二分油孔，所述第一润滑油道与所述第二润滑油道之间通过所述第一分油孔及所述第二分油孔而相互连通。
[0012]在本发明的一个具体实施方案中，所述平衡轴壳体包括第一收容部、第二收容部、以及连接所述第一收容部与所述第二收容部之间的第三收容部，所述第一收容部收容所述平衡轴齿轮、前平衡配重及平衡轴的前端部，所述第二收容部收容所述后平衡配重及平衡轴的后端部，所述第三收容部收容所述平衡轴的中间连接段。
[0013]本发明还涉及一种发动机总成，包括气缸体、曲轴、曲轴齿轮及上述的发动机平衡轴机构，所述曲轴齿轮固定于所述曲轴上，所述气缸体的侧面上具有第二安装面，所述平衡轴壳体的第一安装面与所述气缸体的第二安装面配合安装，所述平衡轴齿轮与所述曲轴齿轮啮合。
[0014]在本发明的一个具体实施方案中，所述气缸体设有第三润滑油道，所述第一润滑油道、第二润滑油道、及第三润滑油道相连通。
[0015]本发明有益效果是，在本发明实施例的发动机平衡轴机构30设置在气缸体的侧面，因此不会增加发动机的高度，使得发动机的结构更紧凑、占用空间小、有利于整机布置的发动机平衡轴机构。
[0016]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的发动机总成的装配图；
[0018]图2是本发明实施例的发动机的气缸体的立体图。
[0019]图3是本发明实施例的发动机平衡轴机构的装配图。
[0020]图4是图3所示的发动机平衡轴机构在另一视角的立体图。
[0021 ]图5是本发明实施例的发动机平衡轴机构的立体分解图。
[0022]图6是本发明实施例的发动机平衡轴机构中的平衡轴壳体的立体图。
[0023]图7是图6所示平衡轴壳体另一视角的立体图。
[0024]图8是本发明实施例的发动机平衡轴机构中的平衡轴齿轮及前平衡配重的立体图。
[0025]图9是本发明实施例的发动机平衡轴机构的平衡轴及后平衡配重的立体图。
[0026]图10是本发明实施例的发动机平衡轴机构安装过程中的第一状态图。
[0027]图11是本发明实施例的发动机平衡轴机构安装过程中的第二状态图。
[0028]图12是图11所示的发动机平衡轴机构安装过程中的第二状态图的截面图。
[0029]图13是本发明实施例的发动机平衡轴机构安装过程中的第三状态图。
[0030]图14是本发明实施例的发动机总成的截面图，示意出润滑油道。
[0031]图15是本发明实施例的发动机平衡轴机构的剖视图，示意出润滑油道。【具体实施方式】
[0032]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施例、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0033]请参阅图1，本发明实施例的发动机总成包括气缸体21、曲轴22、曲轴齿轮23及发动机平衡轴机构30。需要说明的是，发动机总成还包括例如活塞组件等其他零部件，为了简洁在图中未示出。
[0034]请结合参照图2，气缸体21中设置有多个气缸210，例如，图1及图2所示的3个气缸210。曲轴22设置于气缸体21内，且设置于气缸体21的底部。曲轴22上套设装配于气缸210中的活塞组件。曲轴齿轮23固定套设于曲轴22的一端部，具体的，曲轴齿轮23固定套设于曲轴22靠近气缸体21的前端面的端部。发动机平衡轴机构30设置于气缸体21的一个侧面上。
[0035]请参照图1、图3至图5，本发明实施例的发动机平衡轴机构30包括平衡轴壳体31、平衡轴32、后平衡配重33、平衡轴齿轮34及前平衡配重35。其中，平衡轴壳体31安装于气缸体21的侧面上；平衡轴32可转动地安装于平衡轴壳体31与气缸体21之间，平衡轴壳体31作为罩体罩设在平衡轴32、后平衡配重33、平衡轴齿轮34及前平衡配重35上；后平衡配重33固定于平衡轴32的一端部；平衡轴齿轮34和前平衡配重35固定于平衡轴32的另一端部，前平衡配重35和后平衡配重33呈180度相对方向布置。平衡轴齿轮34与曲轴齿轮23啮合，以带动平衡轴32相对于曲轴22以相同的速度及相反的方向转动。
[0036]具体的，请同时参照图9，平衡轴32包括前端部321、与前端部321相对的后端部323，以及连接前端部321及后端部323的中间连接段325。后平衡配重33大致为扇形的凸块，优选地，后平衡配重33 —体地形成于平衡轴32的后端部323，当然，后平衡配重33也可以为独立部件并固定安装在平衡轴32的后端部323上。前端部321和后端部323分别设置支撑轴颈3211，并且后端部323上的支撑轴颈3211位于后平衡配重33靠近平衡轴32的前端部321所在的一侧。两个支撑轴颈3211分别安装一个平衡轴轴承326。平衡轴齿轮34固定在平衡轴32的前端部321上，具体地，前端部321在邻近支撑轴颈3211处设置齿轮安装轴颈3212，齿轮安装轴颈3212位于前端部321的支撑轴颈3211靠近后端部323所在的一侧，平衡轴齿轮34固定安装在齿轮安装轴颈3212上。
[0037]请同时参照图8，平衡轴齿轮34开设与平衡轴32配合的安装孔341，并在径向上设置多条加强筋343。前平衡配重35大致为扇形的凸块，优选地，前平衡配重35集成固定在平衡轴齿轮34上,例如前平衡配重35 —体地形成于平衡轴齿轮34上,且前平衡配重35的直径小于平衡轴齿轮34的齿底圆直径；当然，前平衡配重35也可以不集成在平衡轴齿轮34上，例如前平衡配重35可以直接固定在平衡轴32的前端部321上。安装时，平衡轴齿轮34套设固定于平衡轴32的前端部321，平衡轴齿轮34通过安装孔341安装固定在平衡轴32的齿轮安装轴颈3212上。平衡轴齿轮34和曲轴齿轮23的齿数比为1:1，保证了平衡轴32和曲轴22的相同转速，平衡轴齿轮34和曲轴齿轮23使得平衡轴32和曲轴22的转动方向相反。
[0038]在本发明实施例中，由于发动机平衡轴机构30设置在气缸体21的侧面，因此不会增加发动机的高度，使得发动机的结构更紧凑。另外，集成在平衡轴齿轮34上的前平衡配重35和集成在平衡轴32上的后平衡配重33呈180度相对方向布置，产生的力矩可以达到平衡发动机往复惯性力矩的作用，且采用这种集成的结构减少了零件数量，也便于安装和整机布置。
[0039]请同时参照图2及图6-7，平衡轴壳体31朝向气缸体21 —侧的侧面上具有第一安装面301，相应的气缸体21朝向平衡轴壳体31 —侧的侧面上具有第二安装面212，平衡轴壳体31的侧面上的第一安装面301与气缸体21的侧面上的第二安装面212配合安装。平衡轴壳体31与气缸体21之间通过第一安装面301与第二安装面212的配合，可以保证安装部件之间的密封。
[0040]请同时参照图5，平衡轴壳体31包括第一收容部311、与第一收容部311相对的第二收容部312、以及连接第一收容部311与第二收容部312的第三收容部313。第一收容部311用于收容平衡轴齿轮34、前平衡配重35及平衡轴32的前端部321。第二收容部312用于收容后平衡配重33及平衡轴32的后端部323。第三收容部313用于收容平衡轴32的中间连接段313。第二收容部312末端还通过端盖螺栓3152与壳体端盖315固定连接与密封。作为本发明的优选实施方式，平衡轴壳体31的第三收容部313贯穿开设第一定位孔3131，相应的，平衡轴32的中间连接段325沿径向开设第二定位孔3251。第一定位孔3131与平衡轴32开设的第二定位孔3251相对应，以使工装40可穿设第一定位孔3131及第二定位孔3251，将平衡轴32与平衡轴壳体31固定并定位，其中工装40为一杆体。
[0041]平衡轴壳体31在其第一收容部311及第二收容部312分别设置轴承座318，轴承座318上设置有半圆形的凹槽(图未标)，用于支撑平衡轴轴承326。作为本发明的优选实施方式，平衡轴机构30还包括平衡轴轴承盖36，平衡轴轴承盖36与轴承座318固定连接，平衡轴轴承盖36上也设置有半圆形的凹槽(图未标)。当平衡轴轴承326安装在平衡轴32的支撑轴颈3211上时，平衡轴轴承326收容在由轴承座318的半圆形凹槽和平衡轴轴承盖36的半圆形凹槽所组合形成的圆形凹槽内，将平衡轴轴承326安装在轴承座318与平衡轴轴承盖36之间。具体的，平衡轴轴承盖36与轴承座318之间例如可通过轴承盖螺栓362进行固定，平衡轴壳体31上于轴承座318的周边开设有固定孔(图未标)，轴承盖螺栓362可以固定在该固定孔内。
[0042]请参照图10至图13，在安装平衡轴32和平衡轴壳体31时，将平衡轴32设置于平衡轴壳体31内，通过平衡轴壳体31开设的第一定位孔3131与平衡轴32开设的第二定位孔3251的位置对准；然后，将工装40穿设第一定位孔3131及第二定位孔3251，将平衡轴32与平衡轴壳体31固定并定位，保证平衡轴32相对于平衡轴壳体31相对位置，从而便于将平衡轴壳体31安装至气缸体21。在平衡轴壳体31安装完成之后，抽去工装40，并用螺栓41将第一定位孔3131及第二定位孔3251锁紧并密封。
[0043]请参照图2及图14-15，平衡轴32中心设有第一润滑油道327，第一润滑油道327连通平衡轴32两端的平衡轴轴承326，平衡轴壳体31设有第二润滑油道319，气缸体21设有第三润滑油道214，第一润滑油道327、第二润滑油道319及第三润滑油道214相连通。具体的，在本发明实施例中，第二润滑油道319设置在平衡轴壳体31的第一收容部311上。更具体的，在本发明实施例中，支撑轴颈3211于对应平衡轴轴承326的位置例如沿着平衡轴32的径向设有与第一润滑油道327连通的第一分油孔3214，安装在平衡轴32的支撑轴颈3211上的平衡轴轴承326设有第二分油孔328，在平衡轴轴承326安装于支撑轴颈3211时，平衡轴轴承326上的第二分油孔328与支撑轴颈3211的第一分油孔3214连通，同时在将平衡轴32安装于平衡轴壳体31时，平衡轴32上的第一润滑油道327与支撑轴颈3211上的第一分油孔3214及平衡轴轴承326上的第二分油孔328连通，从而使第一润滑油道327与第二润滑油道319连通。在发动机平衡轴机构30安装完成之后，润滑油可经气缸体21的第三润滑油道214，流向平衡轴壳体31的第二润滑油道319，然后经第二润滑油道319流向平衡轴32的第一润滑油道327，从而保证对支撑轴颈3211及平衡轴轴承326的润滑。在第一润滑油道327的两端用堵封42密封，防止油液外漏。堵封42可以是设置于第一润滑油道327内的钢珠及密封圈等。
[0044]需要说明的是，上述实施方式以3气缸发动机为例进行说明，在其他实施方式中，气缸体21也可以设置有4个气缸、5个气缸或者其他数量的气缸。
[0045]本发明的发动机平衡轴机构30及发动机总成，具有以下优点:
[0046]1、发动机平衡轴机构30布置在发动机的侧面，降低了发动机高度，空间利用率高，结构紧凑。
[0047]2、平衡轴齿34与曲轴齿轮23相啮合，由曲轴22通过齿轮副直接驱动平衡轴32，传动结构简单，无张紧机构，避免了由链条传动的张紧机构带来的机械损失，机械损失小，成本低。
[0048]3、集成在平衡轴齿轮34上的前平衡配重35和集成在平衡轴32上的后平衡配重33呈180度相对方向布置，产生的力矩可以达到平衡发动机往复惯性力矩的作用。
[0049]4、通过气缸体21、平衡轴壳体31、平衡轴32上的润滑油道，实现了平衡轴支撑轴颈3211及平衡轴轴承326的润滑。
[0050]5、装配时，工装40穿设第一定位孔3131及第二定位孔3251进行定位，保证了平衡轴32相对于平衡轴壳体31的位置固定，避免了此类设计最大的弊端；
[0051]6、实现平衡轴机构的模块化设计、模块化装配，方便操作且成本降低。
[0052]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，包括平衡轴壳体(31)、平衡轴(32)、后平衡配重(33)、平衡轴齿轮(34)及前平衡配重(35)，所述平衡轴(32)包括前端部(321)、后端部(323)、以及连接所述前端部(321)及所述后端部(323)之间的中间连接段(325)，所述后平衡配重(33 )固定于所述平衡轴(32 )的后端部(323 )，所述平衡轴齿轮(34 )和所述前平衡配重(35)固定于所述平衡轴(32)的前端部(321)，所述前平衡配重(35)和所述后平衡配重(33)呈180度相对方向布置，所述平衡轴壳体(31)罩设在所述平衡轴(32)、后平衡配重(33)、平衡轴齿轮(34)及前平衡配重(35)上，所述平衡轴壳体(31)的侧面具有第一安装面(301)，所述第一安装面(301)用于安装在发动机的气缸体(21)的侧面上，其中所述气缸体(21)的侧面上具有第二安装面(212)，所述第一安装面(301)用于与所述第二安装面(212)配合安装。
2.如权利要求1所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述平衡轴壳体(31)贯穿开设第一定位孔(3131)，所述平衡轴(32)的中间连接段(325)沿径向开设与所述第一定位孔(3131)相对应的第二定位孔(3251)，以使工装(40)可穿设所述第一定位孔(3131)及所述第二定位孔(3251)，将所述平衡轴(32)与所述平衡轴壳体(31)固定并定位。
3.如权利要求1所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述平衡轴齿轮(34)套设固定于所述平衡轴(32)的前端部(321)，所述前平衡配重(35)固定在所述平衡轴齿轮(34)上。
4.如权利要求1所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述平衡轴(32)的两端具有支撑轴颈(3211)，所述支撑轴颈(3211)上安装有平衡轴轴承(326)，所述平衡轴壳体(31)设有轴承座(318)，所述轴承座(318)支撑所述平衡轴轴承(326)。
5.如权利要求4所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述发动机平衡轴机构(30)还包括平衡轴轴承盖(36)，所述平衡轴轴承盖(36)与所述轴承座(318)固定连接，将所述平衡轴轴承(326)安装在所述轴承座(318)与所述平衡轴轴承盖(36)之间。
6.如权利要求4所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述平衡轴(32)中心设有第一润滑油道(327)，所述平衡轴壳体(31)设有第二润滑油道(319)，所述第一润滑油道(327)与所述第二润滑油道(319)相连通。
7.如权利要求6所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述支撑轴颈(3211)沿径向设有与所述第一润滑油道(327)连通的第一分油孔(3214)，所述平衡轴轴承(326)设有第二分油孔(328)，所述第一润滑油道(327)与所述第二润滑油道(319)之间通过所述第一分油孔(3214)及所述第二分油孔(328)而相互连通。
8.如权利要求1所述的发动机平衡轴机构(30)，其特征在于，所述平衡轴壳体(31)包括第一收容部(311)、第二收容部(312)、以及连接所述第一收容部(311)与所述第二收容部(312)之间的第三收容部(313)，所述第一收容部(311)收容所述平衡轴齿轮(34)、前平衡配重(35)及平衡轴(32)的前端部(321)，所述第二收容部(312)收容所述后平衡配重(33 )及平衡轴(32 )的后端部(323 )，所述第三收容部(313)收容所述平衡轴(32 )的中间连接段(313)。
9.一种发动机总成,包括气缸体(21)、曲轴(22)、曲轴齿轮(23)及发动机平衡轴机构(30)，所述曲轴齿轮(23)固定于所述曲轴(22)上，其特征在于，所述发动机平衡轴机构(30)为权利要求1至8任一项所述的发动机平衡轴机构(30)，所述气缸体(21)的侧面上具有第二安装面(212)，所述平衡轴壳体(31)的第一安装面(301)与所述气缸体(21)的第二安装面(212)配合安装，所述平衡轴齿轮(34)与所述曲轴齿轮(23)啮合。
10.如权利要求9所述的发动机总成，其特征在于，所述气缸体(21)设有第三润滑油道(214)，所述第一润滑油道(327)、第二润滑油道(319)、及第三润滑油道(214) 相连通。
【文档编号】F02B75/06GK103485888SQ201310449042
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】白广松, 袁爽, 由毅, 沈源, 冯擎峰 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司