专利名称：具有低惯性从动轴的紧凑式二级平衡轴装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及发动机，更具体地，涉及用于发动机的平衡器组件。
背景技术：
内燃发动机，尤其是四冲程四缸直列式发动机，在正常操作期间产生二级失衡。可在发动机中结合平衡器组件以产生竖直震动力，该竖直震动力抵消了发动机的二级失衡。平衡器组件可包括一对平行且横向偏移的平衡轴(即，第一平衡轴和第二平衡轴)，该对平衡轴由壳体可旋转地支撑。第一平衡轴包括耦接到发动机曲轴并由其驱动的驱动齿轮。第二平衡轴包括与驱动齿轮啮合式接合的从动齿轮。第一平衡轴和第二平衡轴以两倍于曲轴的速度沿相反方向旋转，以产生竖直震动力。
发明内容
提供了一种发动机。所述发动机包括缸体以及由所述缸体可旋转地支撑的曲轴。 所述发动机还包括附接到所述缸体的平衡器组件。所述平衡器组件构造成用于平衡振动。 所述平衡器组件包括壳体。第一平衡轴由所述壳体可旋转地支撑，以便绕第一纵向轴线旋转。所述第一平衡轴耦接到所述曲轴并由所述曲轴驱动，并且所述第一平衡轴还包括驱动齿轮。第二平衡轴由所述壳体可旋转地支撑，以便绕第二纵向轴线旋转。所述第二平衡轴包括与所述驱动齿轮啮合式接合的从动齿轮。所述第一平衡轴包括第一配重部分以及沿所述第一纵向轴线与所述第一配重部分轴向间隔开的第二配重部分。所述第二平衡轴包括中心配重，所述中心配重关于所述第一纵向轴线被轴向布置在所述第一配重部分和所述第二配重部分之间。还提供了一种用于发动机的平衡器组件。所述平衡器组件包括壳体。所述平衡器组件还包括第一平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑，以便绕第一纵向轴线旋转。第二平衡轴由所述壳体可旋转地支撑，以便绕第二纵向轴线旋转。所述第一平衡轴包括第一配重部分以及沿所述第一纵向轴线与所述第一配重部分轴向间隔开的第二配重部分。所述第二平衡轴包括中心配重，所述中心配重关于所述第一纵向轴线被轴向布置在所述第一配重部分和所述第二配重部分之间。因此，第一平衡轴和第二平衡轴之间的布置允许第一平衡轴的第一配重部分和第二配重部分与第二平衡轴的中心配重径向重叠，由此，允许第一平衡轴和第二平衡轴之间的横向间隔得以减小。通过减小第一平衡轴和第二平衡轴之间的横向间隔，驱动齿轮和从动齿轮的半径得以减小。减小驱动齿轮和从动齿轮的半径使第一平衡轴和第二平衡轴的惯性减小，这降低了发动机怠速时平衡器组件的齿轮噪声(gear rattle)。
本发明还提供了以下方案方案1. 一种发动机，包括缸体；曲轴，其由所述缸体可旋转地支撑；平衡器组件，其附接到所述缸体并构造成用于平衡所述发动机的振动，所述平衡器组件包括壳体；第一平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第一纵向轴线旋转，并且耦接到所述曲轴并由所述曲轴驱动，所述第一平衡轴具有驱动齿轮；和第二平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第二纵向轴线旋转，并且具有与所述驱动齿轮啮合式接合的从动齿轮；其中，所述第一平衡轴包括第一配重部分以及沿所述第一纵向轴线与所述第一配重部分轴向间隔开的第二配重部分，所述第二平衡轴包括中心配重，所述中心配重关于所述第一纵向轴线轴向布置在所述第一配重部分和所述第二配重部分之间。方案2.如方案1所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分各自均限定从所述第一纵向轴线径向向外延伸的第一半径，所述中心配重限定从所述第二纵向轴线径向向外延伸的第二半径，其中，所述第一半径大于所述第二半径。方案3.如方案2所述的发动机，其特征在于，所述第一纵向轴线平行于所述第二纵向轴线，并且与所述第二纵向轴线横向间隔以横向距离。方案4.如方案3所述的发动机，其特征在于，所述横向距离小于所述第一半径和所述第二半径之和。方案5.如方案4所述的发动机，其特征在于，所述横向距离大于所述第一半径。方案6.如方案3所述的发动机，其特征在于，所述横向距离等于42. Omm,所述第一半径等于31. 5mm,并且所述第二半径等于21. 0mm。方案7.如方案2所述的发动机，其特征在于，所述驱动齿轮和所述从动齿轮各自均限定齿轮半径，其中，所述齿轮半径的两倍小于所述第一半径和所述第二半径之和。方案8.如方案2所述的发动机，其特征在于，所述驱动齿轮和所述从动齿轮各自均限定齿轮半径，其中，所述齿轮半径小于所述第一半径。方案9.如方案1所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分均各自沿所述第一纵向轴线延伸第一长度，所述中心配重沿所述第一纵向轴线延伸第二长度，其中，所述第二长度大于所述第一长度。方案10.如方案9所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的轴向中心轴向偏移第一偏移距离，所述第二配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的所述轴向中心轴向偏移第二偏移距离，所述第二偏移距离沿所述第一纵向轴线以与所述第一偏移距离相反的方向延伸。方案11.如方案10所述的发动机，其特征在于，所述第一偏移距离等于所述第二偏移距离。方案12. —种用于发动机的平衡器组件，所述平衡器组件包括壳体；
第一平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第一纵向轴线旋转；和第二平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第二纵向轴线旋转；其中，所述第一平衡轴包括第一配重部分以及沿所述第一纵向轴线与所述第一配重部分轴向间隔开的第二配重部分，所述第二平衡轴包括中心配重，所述中心配重关于所述第一纵向轴线轴向布置在所述第一配重部分和所述第二配重部分之间。方案13.如方案12所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分各自均沿所述第一纵向轴线延伸第一长度，所述中心配重沿所述第一纵向轴线延伸第二长度，其中，所述第二长度大于所述第一长度。方案14.如方案13所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的轴向中心轴向偏移第一偏移距离，所述第二配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的所述轴向中心轴向偏移第二偏移距离，所述第二偏移距离沿所述第一纵向轴线以与所述第一偏移距离相反的方向延伸。方案15.如方案14所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一偏移距离等于所述
第二偏移距离。方案16.如方案12所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分各自均限定从所述第一纵向轴线径向向外延伸的第一半径，所述中心配重限定从所述第二纵向轴线径向向外延伸的第二半径，其中，所述第一半径大于所述第二半径。方案17.如方案16所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一纵向轴线平行于所述第二纵向轴线，并且与所述第二纵向轴线横向间隔以横向距离。方案18.如方案17所述的平衡器组件，其特征在于，所述横向距离小于所述第一半径和所述第二半径之和。方案19.如方案18所述的平衡器组件，其特征在于，所述横向距离大于所述第一半径。方案20.如方案16所述的平衡器组件，其特征在于，所述第一平衡轴包括驱动齿轮，所述第二平衡轴包括从动齿轮，所述驱动齿轮和所述从动齿轮各自均限定齿轮半径，其中，所述齿轮半径小于所述第一半径，并且所述齿轮半径的两倍小于所述第一半径和所述第二半径之和。通过以下对实现本发明的最佳模式的具体描述并结合附图，容易明了本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
图1是发动机的示意性局部分解透视图，其中示出了平衡器组件。图2是发动机的示意性局部前视平面图。图3是平衡器组件的第一平衡轴和第二平衡轴的示意性鸟瞰透视图。图4是第一平衡轴和第二平衡轴的示意性俯视图。图5是第一平衡轴和第二平衡轴的示意性端视图。
具体实施例方式参照附图，其中，在所有这些视图中相似的附图标记表示相同或相似的部件，总体上以附图标记20表示发动机。发动机20可包括但不限于四冲程四缸直列式发动机20。参见图1和图2，发动机20包括具有多个汽缸(未示出)和多个活塞(未示出)的缸体22。 曲轴M在缸体22的曲轴箱部分由缸体22可旋转地支撑。油盘沈安装到缸体22，并且密封曲轴箱部分的下侧。多个连接杆(未示出)将曲轴M与活塞连接起来。在发动机20的操作期间，活塞的往复运动产生二级振动失衡，该二级振动失衡具有以两倍于曲轴速度循环的竖直震动力的形式。发动机20包括平衡器组件28，以便平衡二级振动。平衡器组件28包括壳体30。 如图所示，壳体30可包括第一区段32和第二区段34，第一区段32和第二区段34被大致水平地分开以形成壳体30。多个紧固件(未示出)将第一区段32和第二区段34附接到一起，并且还在曲轴箱的下部在曲轴M下面将壳体30附接到缸体22。然而，应当意识到，壳体30可以本文未示出或描述的一些其他方式被构造并且被附接到缸体22。壳体30可旋转地支撑第一平衡轴36和第二平衡轴38。第一平衡轴36可相对于壳体30绕第一纵向轴线40旋转。第二平衡轴38可相对于壳体30绕第二纵向轴线42旋转。第一纵向轴线40和第二纵向轴线42彼此平行，并且彼此横向间隔横向距离44。还参见图3和图4，第一平衡轴36包括驱动齿轮46，第二平衡轴38包括从动齿轮 48。驱动齿轮46和从动齿轮48在尺寸和齿轮齿数比上是相同的，各自限定了齿轮半径50， 即，驱动齿轮46的齿轮半径50等于从动齿轮48的齿轮半径50。驱动齿轮46与从动齿轮 48啮合式接合。第一平衡轴36耦接到曲轴M并由其驱动。如图2最佳示出的，链条52连接驱动链轮M和从动链轮56，驱动链轮M布置在曲轴M上，从动链轮56安装到第一平衡轴36 上的延伸部58。驱动齿轮46和从动齿轮48连接第一平衡轴36和第二平衡轴38，用于时控相等(timed equal)且相反的旋转。因此，曲轴M的旋转使第一平衡轴36以两倍于曲轴的速度旋转，由此使驱动齿轮46以两倍于曲轴的速度旋转。驱动齿轮46和从动齿轮48 之间的啮合式接合类似地使从动齿轮48旋转，由此使第二平衡轴38以两倍于曲轴的速度旋转。第二平衡轴38相对于第一平衡轴36以相反的方向旋转。油泵60可安装到壳体30。第二平衡轴38可耦接到油泵60并驱动油泵60，从而给油泵60提供动力。第一平衡轴36和第二平衡轴38均由前轴承62和后轴承64支撑。第一平衡轴36进一步由布置在从动链轮56附近的驱动轴承66支撑。参见图3和图4，第一平衡轴36包括第一配重部分68和第二配重部分70。第二配重部分70沿第一纵向轴线40与第一配重部分68轴向间隔开。第二平衡轴38包括中心配重72。中心配重72关于第一纵向轴线40轴向布置在第一配重部分68和第二配重部分 70之间。换句话说，第一平衡轴36的第一配重部分68关于第一纵向轴线40和第二纵向轴线42布置在第二平衡轴38的中心配重72前面，第一平衡轴36的第二配重部分70关于第一纵向轴线40和第二纵向轴线42布置在第二平衡轴38的中心配重72后面。这样，第一配重部分68沿第一纵向轴线40从中心配重72的轴向中心74向前轴向偏移第一偏移距离76，第二配重部分70沿第一纵向轴线40从中心配重72的轴向中心74向后轴向偏移第二偏移距离78。第二偏移距离78沿第一纵向轴线40以与第一偏移距离76相反的方向延伸。第一偏移距离76可等于第二偏移距离78。第一配重部分68和第二配重部分70各自沿第一纵向轴线40延伸第一长度80。中心配重72沿第一纵向轴线40延伸第二长度82。第二长度82大于第一长度80。还参见图5，第一配重部分68和第二配重部分70各自限定了从第一纵向轴线40 径向向外延伸的第一半径84。中心配重72限定了从第二纵向轴线42径向向外延伸的第二半径86。第一半径84大于第二半径86。如上所述，第一纵向轴线40平行于第二纵向轴线 42并且从第二纵向轴线42横向间隔以横向距离44。横向距离44小于第一半径84和第二半径86之和，并且横向距离44大于第一半径84。横向距离44、第一半径84和第二半径86 可取决于发动机20的特定设计要求而变化。然而，横向距离44可等于但不限于42. 0mm，第一半径84可等于但不限于31. 5mm,并且第二半径86可等于但不限于21. 0mm。由于第一平衡轴36的第一配重部分68和第二配重部分70与第二平衡轴38的中心配重72之间的径向重叠布置，所以驱动齿轮46和从动齿轮48各自相对于第一纵向轴线 40和第二纵向轴线42的径向尺寸可得到减小。减小驱动齿轮46和从动齿轮48的径向尺寸使第一平衡轴36和第二平衡轴38的惯性减小，这降低了齿轮噪声。另外，第一平衡轴36 的第一配重部分68和第二配重部分70与第二平衡轴38的中心配重72之间的径向重叠布置允许第一平衡轴36和第二平衡轴38之间的横向距离44减小，这降低了平衡器组件观的封装要求。如上所述，驱动齿轮46和从动齿轮48各自限定了齿轮半径50，驱动齿轮46的齿轮半径50等于从动齿轮48的齿轮半径50。驱动齿轮46和从动齿轮48两者的齿轮半径 50小于第一半径84。另外，齿轮半径50的两倍小于第一半径84和第二半径86之和。虽然具体描述了实施本发明的最佳模式，但本领域技术人员将意识到在所附权利要求范围内的实现本发明的各种替代性设计和实施例。
权利要求
1.一种发动机，包括缸体；曲轴，其由所述缸体可旋转地支撑；平衡器组件，其附接到所述缸体并构造成用于平衡所述发动机的振动，所述平衡器组件包括壳体；第一平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第一纵向轴线旋转，并且耦接到所述曲轴并由所述曲轴驱动，所述第一平衡轴具有驱动齿轮；和第二平衡轴，其由所述壳体可旋转地支撑以便绕第二纵向轴线旋转，并且具有与所述驱动齿轮啮合式接合的从动齿轮；其中，所述第一平衡轴包括第一配重部分以及沿所述第一纵向轴线与所述第一配重部分轴向间隔开的第二配重部分，所述第二平衡轴包括中心配重，所述中心配重关于所述第一纵向轴线轴向布置在所述第一配重部分和所述第二配重部分之间。
2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分各自均限定从所述第一纵向轴线径向向外延伸的第一半径，所述中心配重限定从所述第二纵向轴线径向向外延伸的第二半径，其中，所述第一半径大于所述第二半径。
3.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述第一纵向轴线平行于所述第二纵向轴线，并且与所述第二纵向轴线横向间隔以横向距离。
4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述横向距离小于所述第一半径和所述第二半径之和。
5.如权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述横向距离大于所述第一半径。
6.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述驱动齿轮和所述从动齿轮各自均限定齿轮半径，其中，所述齿轮半径的两倍小于所述第一半径和所述第二半径之和。
7.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述驱动齿轮和所述从动齿轮各自均限定齿轮半径，其中，所述齿轮半径小于所述第一半径。
8.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分和所述第二配重部分均各自沿所述第一纵向轴线延伸第一长度，所述中心配重沿所述第一纵向轴线延伸第二长度，其中，所述第二长度大于所述第一长度。
9.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述第一配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的轴向中心轴向偏移第一偏移距离，所述第二配重部分沿所述第一纵向轴线从所述中心配重的所述轴向中心轴向偏移第二偏移距离，所述第二偏移距离沿所述第一纵向轴线以与所述第一偏移距离相反的方向延伸。
10.如权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述第一偏移距离等于所述第二偏移距 1 ο
全文摘要
本发明涉及具有低惯性从动轴的紧凑式二级平衡轴装置。具体地，提供了一种用于发动机的平衡器组件，其包括第一平衡轴和第二平衡轴，第二平衡轴平行于第一平衡轴并且与第一平衡轴横向间隔开。第一平衡轴包括彼此轴向间隔开的第一配重部分和第二配重部分，第一配重部分和第二配重部分均限定第一半径。第二平衡轴包括中心配重，中心配重限定第二半径。在第一半径大于第二半径的情况下，中心配重轴向布置在第一配重部分和所述第二配重部分之间，以允许与第一配重部分和第二配重部分的径向重叠。
文档编号F02B75/06GK102251855SQ20101052684
公开日2011年11月23日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年5月17日
发明者C·A·斯图维尔, R·L·雅克 申请人:通用汽车环球科技运作公司