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1、(10)申请公布号 CN 102251855 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102251855 A *CN102251855A* (21)申请号 201010526845.6 (22)申请日 2010.10.25 61/345359 2010.05.17 US 12/841246 2010.07.22 US F02B 75/06(2006.01) (71)申请人 通用汽车环球科技运作公司 地址 美国密执安州 (72)发明人 RL雅克 CA斯图维尔 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 原绍辉 (54) 发明名称 具有低惯性从动轴的紧凑式。
2、二级平衡轴装置 (57) 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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 CN 102251859 A1/1 页 2 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。
4、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。
5、， 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。
6、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 离。 权 利 要 求 书 CN 102251855 A CN 102251859 A1/5 页 3 具有低惯性从动轴的紧凑式二级平衡轴。
7、装置 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求 2010 年 5 月 17 日提交的美国临时专利申请 61/345,359 的权益， 在此 通过引用将其全部公开内容并入本文。 技术领域 0003 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 0004 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。 0005 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。
8、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 0006 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。
9、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。 0007 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。
10、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。 0008 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)。 说 明 书 CN 102251855 A CN 102251859 A2/5 页 4 0009 本发明。
11、还提供了以下方案 ： 0010 方案 1. 一种发动机， 包括 ： 0011 缸体 ； 0012 曲轴， 其由所述缸体可旋转地支撑 ； 0013 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 ： 0014 壳体 ； 0015 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 0016 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 ； 0017 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。
12、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。 0018 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。 0019 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。 0020 方案 4. 如方。
13、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。 0021 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。 0022 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42.0mm， 所述第一 半径等于 31.5mm， 并且所述第二半径等于 21.0mm。 0023 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。 0024 方案 8. 如方案 2 所述的发动机， 其特征在于， 所述驱动齿。
14、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。 0025 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。 0026 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。
15、方向延伸。 0027 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。 0028 方案 12. 一种用于发动机的平衡器组件， 所述平衡器组件包括 ： 0029 壳体 ； 说 明 书 CN 102251855 A CN 102251859 A3/5 页 5 0030 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 0031 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 ； 0032 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。
16、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。 0033 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。 0034 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。
17、第一纵向轴线以与所述第一偏移距离相反的方向延伸。 0035 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。 0036 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。 0037 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。 0038 方。
18、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。 0039 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。 0040 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。 0041 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。
19、以及其它特征和优点。 附图说明 0042 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。 0043 图 2 是发动机的示意性局部前视平面图。 0044 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。 0045 图 4 是第一平衡轴和第二平衡轴的示意性俯视图。 0046 图 5 是第一平衡轴和第二平衡轴的示意性端视图。 具体实施方式 0047 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 说 明 书 CN 102251855 A CN 102251859 A4/5 页 6 上以附图标记 20 表示发动机。发动机 20 可包括但。
20、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 24 在缸体 22 的曲轴箱部分由缸体 22 可旋转地支撑。油盘 26 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 24 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。 0048 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。
21、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 24 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。 0049 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， 。
22、并且彼此横向间隔横向距离 44。 0050 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。 0051 第一平衡轴 36 耦接到曲轴 24 并由其驱动。如图 2 最佳示出的， 链条 52 连接驱动 链轮 54 和从动链轮 56， 驱动链轮 54 布置在曲轴 24 上， 从动链轮 56 安装到第一平衡轴 36 上的延伸部 58。驱动齿。
23、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 24 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。 0052 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。
24、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。 0053 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 。
25、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。 0054 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。 说 明 书 C。
26、N 102251855 A CN 102251859 A5/5 页 7 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。 0055 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。
27、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。 0056 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。
28、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 28 的封装要求。 0057 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。 0058 虽然具体描述了。
29、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。 说 明 书 CN 102251855 A CN 102251859 A1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102251855 A CN 102251859 A2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102251855 A CN 102251859 A3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102251855 A CN 102251859 A4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102251855 A CN 102251859 A5/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 102251855 A 。