本申請涉及發(fā)動機領(lǐng)域，特別涉及一種用于發(fā)動機的平衡軸以及包括該平衡軸的發(fā)動機。

背景技術(shù)：

平衡軸是一項結(jié)構(gòu)簡單并且非常實用發(fā)動機技術(shù)，能夠有效減緩整車振動和噪聲，提高駕駛的舒適性。

當(dāng)發(fā)動機處在工作狀態(tài)時，活塞的運動速度非常快，而且速度很不均勻。在活塞位于上下止點位置時，其速度為零，但在上下止點中間位置的速度則達到最高。由于活塞在氣缸內(nèi)做反復(fù)的高速直線運動，因此必然會在活塞、活塞銷和連桿上產(chǎn)生較大的慣性力。雖然連桿上的配重可以有效地平衡這些慣性力，但卻只有一部分運動質(zhì)量參與直線運動，另一部分參與了旋轉(zhuǎn)。因而除了上下止點位置外，其它慣性力并不能完全達到平衡狀態(tài)，此時便使得發(fā)動機產(chǎn)生振動和噪聲。為了減小發(fā)動機振動和噪聲，需要配置平衡軸系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動機平衡軸系統(tǒng)安裝在發(fā)動機底部油底殼中，油底殼中儲存著大量的機油。在發(fā)動機運行過程中現(xiàn)有的發(fā)動機平衡軸系統(tǒng)的扇形的偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動油底殼中的機油，造成摩擦功增大，增加燃油耗。并且在拍打攪動機油過程中，大量空氣混入機油，容易造成軸瓦產(chǎn)生氣蝕甚至失效，混入機油的空氣加速機油老化，縮短發(fā)動機保養(yǎng)周期，引起顧客抱怨。

因此，如何避免傳統(tǒng)的平衡軸對發(fā)動機油底殼內(nèi)儲存的機油的不利影響，成文本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本申請旨在提出一種發(fā)動機的平衡軸以及包括該平衡軸的發(fā)動機，以解決現(xiàn)有技術(shù)中平衡軸的不完整的偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動機油，造成摩擦功增大和增加油耗的問題，延緩機油老化，從而延長發(fā)動機保養(yǎng)周期。

為達到上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N發(fā)動機的平衡軸，所述平衡軸包括軸體，所述軸體上固定設(shè)置有偏心質(zhì)量體，所述平衡軸還包括與所述偏心質(zhì)量體形狀互補的互補件，所述互補件可拆卸地安裝于所述偏心質(zhì)量體并形成為與所述軸體共軸的圓柱體形。

優(yōu)選地，所述偏心質(zhì)量體包括第一偏心質(zhì)量體和第二偏心質(zhì)量體，所述第一偏心質(zhì)量體和第二偏心質(zhì)量體分別固定設(shè)置在所述軸體的第一端和第二端，所述第一偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向與所述第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向相反；所述互補件包括第一互補件和第二互補件，所述第一互補件和第二互補件分別安裝于所述第一偏心質(zhì)量體和第二偏心質(zhì)量體。

優(yōu)選地，所述第一偏心質(zhì)量體與所述軸體一體形成；和/或所述第二偏心質(zhì)量體與所述軸體可拆卸地固定連接。

優(yōu)選地，所述互補件的材料的密度為所述偏心質(zhì)量體的材料的密度的1/5至1/10。優(yōu)選地，所述互補件為中空結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述軸體和所述偏心質(zhì)量體由金屬制成；和/或所述互補件由非金屬材料制成。優(yōu)選地，所述非金屬材料為陶瓷或包括塑料的高分子材料。

優(yōu)選地，所述互補件通過卡扣結(jié)構(gòu)卡接于所述偏心質(zhì)量體，所述卡扣結(jié)構(gòu)包括燕尾槽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述軸體的外周面上設(shè)置有分別位于所述第一端和第二端的第一減重凹槽和第二減重凹槽，其中，所述第一減重凹槽使所述軸體的第一端的質(zhì)心方向與所述第一偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向一致，所述第二減重凹槽使所述軸體的第二端的質(zhì)心方向與所述第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向一致。

優(yōu)選地，所述第一減重凹槽和第二減重凹槽在所述軸體的周向方向上彼此對稱。所述第一減重凹槽和第二減重凹槽內(nèi)設(shè)置有不突出于所述軸體的外周面的加強筋。

優(yōu)選地，所述軸體上安裝有齒輪，所述齒輪上開設(shè)有減重孔，以使所述齒輪的質(zhì)心方向與所述第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向一致。

另外，本申請還提供了一種發(fā)動機，所述發(fā)動機包括在發(fā)動機的殼體內(nèi)通過支架可轉(zhuǎn)動地支撐的平衡軸，所述平衡軸為本申請所提供的上述的平衡軸。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本申請的技術(shù)方案創(chuàng)造性地提出了在偏心質(zhì)量體上安裝互補件，使得偏心質(zhì)量體和互補件共同形成為圓柱體形的設(shè)計方案。通過互補件與偏心質(zhì)量體形成為完整的圓柱體形，使得形成的圓柱體形的至少部分始終在機油中運行，避免了在發(fā)動機運行過程中，偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動機油的現(xiàn)象發(fā)生，避免了由于現(xiàn)有技術(shù)中偏心質(zhì)量體不斷進出機油而使得空氣混入機油中，防止軸瓦氣蝕，延緩機油老化，延長發(fā)動機的保養(yǎng)周期。

本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施方式及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的互補件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的偏心質(zhì)量體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的互補件與偏心質(zhì)量體安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的軸體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請優(yōu)選實施方式的平衡軸的齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本申請一種實施方式的平衡軸中軸體、偏心質(zhì)量體以及齒輪的質(zhì)心分布示意圖；

圖8為本申請另一種實施方式的平衡軸中軸體、偏心質(zhì)量體以及齒輪的質(zhì)心分布示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

支架 1； 第一偏心質(zhì)量體 2；

第一互補件 3； 軸體 4；

齒輪 5； 第二互補件 6；

第二偏心質(zhì)量體 7； 螺栓 8；

燕尾形凸起 9； 燕尾形凹槽 10；

第一減重凹槽 41； 第二減重凹槽 42；

第一減重孔 51； 第二減重孔 52；

偏心質(zhì)量體的質(zhì)心點 A； 軸體的質(zhì)心點 B；

齒輪的質(zhì)心點 C。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施方式及實施方式中的特征可以相互組合。

本申請?zhí)峁┝艘环N發(fā)動機的平衡軸，如附圖所示，該平衡軸包括軸體4，軸體4上固定設(shè)置有偏心質(zhì)量體，平衡軸還包括與偏心質(zhì)量體形狀互補的互補件，該互補件可拆卸地安裝于偏心質(zhì)量體并形成為與軸體4共軸的圓柱體形。

在傳統(tǒng)的平衡軸中，由于偏心質(zhì)量體為不完整形狀，例如扇形，使得在發(fā)動機運行過程中，扇形偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動機油，勢必造成摩擦功增大，增加燃油耗。并且在拍打攪動機油過程中，大量空氣混入機油，容易造成軸瓦產(chǎn)生氣蝕甚至失效，混入機油的空氣加速機油老化，縮短發(fā)動機保養(yǎng)周期。

然而，在本申請的技術(shù)方案中，設(shè)置有與偏心質(zhì)量體形狀互補的互補件，二者相互裝配而形成為圓柱體形。換句話說，整體結(jié)構(gòu)上為中心對稱的圓柱體形，但從其質(zhì)心依然偏離于中心軸線，從而滿足其作為平衡軸的要求。具體來說，通過互補件與偏心質(zhì)量體形成為完整的圓柱體形，使得形成的圓柱體形始終在機油中運行，避免了在發(fā)動機運行過程中，傳統(tǒng)的扇形偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動機油的現(xiàn)象發(fā)生，因而減小了摩擦功，避免了由于傳統(tǒng)的扇形偏心質(zhì)量體不斷進出機油而使得空氣混入機油中，防止軸瓦氣蝕，延緩機油老化，延長發(fā)動機的保養(yǎng)周期。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，平衡軸的軸體4可以設(shè)置有多個偏心質(zhì)量體，因此對應(yīng)地平衡軸也可包括多個互補件，以能夠使得偏心質(zhì)量體與互補件共同形成為完整的圓柱體形。在本申請中，不限制偏心質(zhì)量體和互補件的個數(shù)，并且多個偏心質(zhì)量體可根據(jù)實際需要布置在軸體4上，例如偏心質(zhì)量體可設(shè)置在軸體4的兩端，也可設(shè)置在軸體4的中間部分上。

優(yōu)選地，如圖1所示，偏心質(zhì)量體包括第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7，第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7分別固定設(shè)置在軸體4的第一端和第二端，第一偏心質(zhì)量體2的質(zhì)心方向與第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心方向相反，以獲得良好的動平衡效果；互補件包括第一互補件3和第二互補件6，第一互補件3和第二互補件6分別安裝于第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7。也就是說，第一偏心質(zhì)量體2與第一互補件3形狀互補，彼此裝配后形成完整的圓柱體形；第二偏心質(zhì)量體7與第二互補件6形狀互補，彼此裝配后形成完整的圓柱體形。

其中，第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7可以通過多種方式固定設(shè)置在軸體4的第一端和第二端，例如焊接、螺栓連接、卡扣配合、一體形成(如一體鑄造成型)等。

以軸體4上設(shè)置為兩個偏心質(zhì)量體為例，第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7固定設(shè)置在軸體4兩端的方式可以為：第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7均與軸體4一體形成；第一偏心質(zhì)量體2和第二偏心質(zhì)量體7均與軸體4可拆卸地固定連接(通過螺栓等方式)；第一偏心質(zhì)量體2與軸體4一體形成，第二偏心質(zhì)量體7與軸體4可拆卸地固定連接；或者第二偏心質(zhì)量體7與軸體4一體形成，第一偏心質(zhì)量體2與軸體4可拆卸地固定連接。

在本申請的優(yōu)選實施方式中，參見圖1，第一偏心質(zhì)量體2與軸體4一體形成，同時第二偏心質(zhì)量體7與軸體4可拆卸地固定連接。更加優(yōu)選地，第一偏心質(zhì)量體2與軸體4一體鑄造成型，第二偏心質(zhì)量體7上設(shè)有連接孔，軸體4的一端貫穿所述連接孔并用螺栓8緊固，以使得第二偏心質(zhì)量體7固定于軸體4的一端。

如圖1所示，第一偏心質(zhì)量體2的質(zhì)心方向與第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心方向相反，也就是說，第一偏心質(zhì)量體2的質(zhì)心和第二偏心質(zhì)量7的質(zhì)心分別在軸體4中心軸線的兩側(cè)，當(dāng)平衡軸旋轉(zhuǎn)時，兩個偏心質(zhì)量體所產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力矩用于抵消發(fā)動機的曲軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的不平衡力矩。

優(yōu)選地，參見圖3和圖4，與傳統(tǒng)的偏心質(zhì)量體類似，偏心質(zhì)量體為扇形的板狀件，所述扇形的中心角為120度至220度，優(yōu)選為160度至180度。相應(yīng)地，互補件為與扇形的偏心質(zhì)量體互補形成完成圓柱體形的另一半扇形板狀件。但本申請并不局限于此，偏心質(zhì)量體也可以為其他形狀，例如矩形、多變形等，以偏心質(zhì)量體與互補件能夠形成完整的圓柱體形為目的。

為了確保形成的圓柱體形始終為偏心的質(zhì)量體，以增大平衡軸的不平衡量，提高平衡效果，減小發(fā)動機的振動噪音，可以采用多種方式來實現(xiàn)此目的。例如，在本申請的一種實施方式中，限定互補件的材料的密度為偏心質(zhì)量體的材料的密度的1/5至1/10，因此在形狀上互補于偏心質(zhì)量體的互補件不會對偏心質(zhì)量體的慣性力造成過大的影響，允許平衡軸整體的不平衡量滿足工作的需求。

其中，軸體4以及偏心質(zhì)量體與互補件可以由不同密度的金屬材料制成，例如采用鐵、鋼或者其他金屬或合金；也可以由不同密度的非金屬材料制成。其中，非金屬材料可以為陶瓷或包括塑料的高分子材料，以方便偏心質(zhì)量體以及互補件的成型。在本申請的優(yōu)選實施方式中，軸體4以及偏心質(zhì)量體由金屬材料制成，例如偏心質(zhì)量體由鋼、鐵等材料制成；而互補件由非金屬材料制成，例如由塑料或其他高分子材料制成。

在本申請的另一種實施方式中，互補件還可以為中空結(jié)構(gòu)，以減輕互補件質(zhì)量，同樣能夠減少對平衡軸整體的不平衡量的不利影響。更加優(yōu)選地，互補件設(shè)計為由密度較小的非金屬材料制成且為中空結(jié)構(gòu)。

互補件與偏心質(zhì)量體的連接方式也可以有多種選擇。例如，互補件與偏心質(zhì)量體通過螺栓固定連接，也可以通過粘接、焊接等，也可以通過限位銷限位連接，也可以通過卡扣結(jié)構(gòu)卡接。在本申請的優(yōu)選實施方式中，互補件與偏心質(zhì)量體通過卡扣結(jié)構(gòu)卡接。優(yōu)選地，卡扣結(jié)構(gòu)可以包括燕尾槽結(jié)構(gòu)。其中，燕尾槽結(jié)構(gòu)包括形狀互補配合的燕尾形凸起9和燕尾形凹槽10，燕尾形凸起9設(shè)置在互補件與偏心質(zhì)量體其中一者的徑向端面上，燕尾形凹槽10設(shè)置在互補件與偏心質(zhì)量體中另一者的徑向端面上。以限定的方式，如圖2至圖4所示，燕尾形凸起9設(shè)置在互補件的徑向端面上，燕尾形凹槽10設(shè)置在偏心質(zhì)量體的徑向端面上。為了保證互補件與偏心質(zhì)量體連接牢固，優(yōu)選地，燕尾形凸起9和燕尾形凹槽10可以為多個，圖2至圖4中顯示的為兩個，且以互補件與偏心質(zhì)量體的扇形圓心對稱布置。其中，燕尾形凹槽10的高度為2-5mm，長度為8-10mm，燕尾形凹槽10的角度為30-60°，以保證互補件與偏心質(zhì)量體之間的連接強度。但本申請并不局限于此，卡扣結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和形狀可以根據(jù)具體工況設(shè)計，只要能夠保證互補件與偏心質(zhì)量體牢固地配合安裝即可。

為了減小平衡軸的質(zhì)量，以增大平衡軸的整體不平衡量，本申請通過對軸體4本身做了改進，即在軸體4的外周面上分別位于所述第一端和第二端的第一減重凹槽41和第二減重凹槽42，第一減重凹41的設(shè)置使得軸體4在第一端的質(zhì)心方向與第一偏心質(zhì)量體2的質(zhì)心方向一致，第二減重凹槽42的設(shè)置使得軸體4在第二端的質(zhì)心方向與第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心方向一致。

因此，能夠使軸體4兩端的不平衡量分別補償不同偏心質(zhì)量體的不平衡量，不但能夠減小軸體4的質(zhì)量，還使軸體4本身存在不平衡量，以增大整體的不平衡量，提高平衡效果，減小發(fā)動機的振動噪音。

其中，需要說明的是，在此所述的“質(zhì)心方向”可以為如下理解：

在軸體4的橫切面上，以軸體4的中心軸線為圓心，以圓心到(例如)第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心點A之間的連線距離為半徑r，可以確定以質(zhì)心點A為中心的弧段，該弧段的圓心角為α，其中，0°≤α＜180°，進一步優(yōu)選地0°≤α＜30°。則軸體4第二端的質(zhì)心點B位于該弧段的扇形區(qū)域內(nèi)，從而具有一致的質(zhì)心方向，軸體4在第二端所產(chǎn)生的慣性力與第二偏心質(zhì)量體7所產(chǎn)生的慣性力具有相互疊加的效果，而不是相互抵消。更加優(yōu)選地，參見圖8，軸體4第二端的質(zhì)心點B與第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心點A以及圓心在同一直線上。

但是本申請并不限于此，根據(jù)實際工況的不同，可以在軸體4的外周面上設(shè)置不同數(shù)量不同尺寸的減重凹槽。優(yōu)選地，第一減重凹槽41和第二減重凹槽42在軸體4的周向方向上彼此對稱。為了加強軸體4的剛度和強度，優(yōu)選地，減重凹槽內(nèi)設(shè)置有不突出于軸體4的外周面的加強筋。具體參見圖5，更加優(yōu)選地，加強筋沿軸體4的軸向方向設(shè)置在減重凹槽內(nèi)，使得增強軸體4的強度，防止由于設(shè)置減重凹槽而使得軸體4易于彎曲或折斷。并且加強筋的高度低于軸體4的外徑，使得在平衡軸安裝時不會與其他部件產(chǎn)生干涉，方便平衡軸的安裝。為了使得平衡軸不存在任何對人身的安全隱患，尤其是對于維修人員，優(yōu)選地，將減重凹槽與軸體4的外周面之間的過渡設(shè)計為圓弧形，該過渡圓弧的半徑為50-100mm。

參見圖1和圖6，軸體4上還安裝有齒輪5，該齒輪5與曲軸上的齒輪直接或間接地接合，以使得平衡軸平衡曲軸的慣性力。如圖1所示，齒輪5安裝在第二偏心質(zhì)量體7與第二互補件6形成的圓柱體形的內(nèi)側(cè)，同樣通過螺栓8進行緊固。為了進一步減小平衡軸的重量，還可以在齒輪5上開設(shè)減重孔，以使齒輪5的質(zhì)心方向與第二偏心質(zhì)量體7的質(zhì)心方向一致。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在此并不限定減重孔的個數(shù)和具體開設(shè)位置。以本申請的優(yōu)選實施方式為例，參見圖6，減重孔包括第一減重孔51和第二減重孔52，第一減重孔51和第二減重孔52設(shè)置在齒輪5的圓心角為180°范圍內(nèi)的扇形區(qū)域內(nèi)，并且第一減重孔51和第二減重孔52以齒輪5的中心為圓心呈扇形布置，第一減重孔51和第二減重孔52之間通過肋隔開，優(yōu)選地，該肋的寬度為5-10mm，以提高齒輪5的剛度和強度。而在齒輪5的圓心角為180°范圍內(nèi)的另一半扇形區(qū)域內(nèi)不開設(shè)減重孔，以使得齒輪5的質(zhì)心方向與第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心方向一致，即使得齒輪5的質(zhì)心點C、第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心點A以及軸體4第二端的質(zhì)心點B均位于圓心角α的上述扇形區(qū)域內(nèi)，參見圖7。為了增大平衡軸的不平衡量，更加優(yōu)選地，齒輪5的質(zhì)心點C、第二偏心質(zhì)量體的質(zhì)心點A以及軸體4第二端的質(zhì)心點B位于同一直線上，參見圖8。

此外，本申請還提供一種發(fā)動機，發(fā)動機包括在發(fā)動機的殼體內(nèi)通過支架1可轉(zhuǎn)動地支撐的平衡軸，所述平衡軸為本申請?zhí)峁┑纳鲜龅钠胶廨S。通過互補件與偏心質(zhì)量體形成為完整的圓柱體形，使得平衡軸的圓柱體形的至少一部分始終浸入殼體底部的機油中，避免了在發(fā)動機運行過程中，現(xiàn)有技術(shù)中的扇形偏心質(zhì)量體反復(fù)拍打攪動機油的現(xiàn)象發(fā)生，因而減小了摩擦功，避免了由于現(xiàn)有技術(shù)中的扇形偏心質(zhì)量體不斷進出機油而使得空氣混入機油中，防止軸瓦氣蝕，延緩機油老化，從而延長發(fā)動機的保養(yǎng)周期。又由于本申請在平衡軸的軸體4和齒輪5上設(shè)置減重結(jié)構(gòu)，使得在互補件不影響整體的不平衡量的情況下，使得減小了平衡軸的質(zhì)量，增大了不平衡量，提高平衡效果，減小了發(fā)動機的振動噪聲。

以上所述僅為本申請的較佳實施方式而已，并不用以限制本申請，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。