阅读说明：本技术 一种高刚度短轴平衡轴机构 (High-rigidity short shaft balance shaft mechanism ) 是由 包毅 刘红武 张锦 陈镇培 蔚兴建 苏怀林 覃文 陈剑涛 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a high-rigidity short-shaft balance shaft mechanism which is applied to a four-cylinder engine, is arranged below a third cylinder of an engine cylinder and comprises a balance shaft seat, wherein a balance shaft I and a balance shaft II are horizontally arranged in the balance shaft seat side by side, the lengths of the balance shaft I and the balance shaft II respectively only cross over the third cylinder of the engine cylinder, an upper balance shaft seat hole I and an upper balance shaft seat hole II, a lower balance shaft seat hole I and a lower balance shaft seat hole II are respectively arranged at opposite positions of the side wall of the balance shaft seat, the upper balance shaft seat hole I is coaxial with the upper balance shaft seat hole II, the lower balance shaft seat hole I is coaxial with the lower balance shaft seat hole II, upper bearings are respectively arranged in the upper balance shaft seat hole I and the upper balance shaft seat hole II, upper bushings are sleeved with upper bushings, and the balance shaft I is arranged in the upper bushings. The invention has compact arrangement, high rigidity of the short shaft, improved reliability of the balance shaft mechanism and the like.)

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：

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。