[发明专利]一种三缸发动机同心轴平衡装置

说明书

本发明公开了一种三缸发动机同心轴平衡装置，属于汽车发动机技术领域，包括从动齿轮、传动箱以及内轴和外轴组成的同心轴结构。所述从动齿轮驱动内轴同向旋转。所述内轴与外轴之间则以轴承连接，内轴通过传动箱内的锥齿轮组传动驱动外轴做等速反向旋转。内轴和外轴上的平衡块则通过调整初始相位关系使其质心位置关于竖直轴线左右对称，使内外轴上平衡块离心力的水平分力相互抵消，竖直分力产生的力矩则充分平衡发动机的一阶往复惯性力矩。本发明同心轴平衡装置，既可解决传统单平衡轴结构的平衡块离心力水平分力不能自平衡，引起发动机水平晃动问题；同时，其占用空间小，能克服紧凑型发动机双平衡轴结构布置难题，并改善三缸发动机NVH性能。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种采用同心轴结构的三缸发动机新型平衡装置。

背景技术

三缸发动机相较于传统四缸机，具有油耗率低、摩擦损失小、体积小、重量轻等优点。随着排放法规的不断严格和降低能耗的迫切要求，三缸发动机的推广应用已经成为一种趋势。现今，三缸发动机在动力性方面已经完全可以比肩传统四缸发动机，但由于三缸发动机本身的气缸数和曲轴结构布置的原因，其曲轴连杆系统存在不平衡的一阶往复惯性力矩、二阶往复惯性力矩和离心惯性力矩，从而导致发动机的振动及噪音问题突出，影响驾驶人员和乘客的舒适性。这也是现阶段阻碍三缸发动机大范围推广应用的重要因素。

三缸发动机的离心惯性力矩可以通过曲柄平衡重平衡，而往复惯性力矩则需采用平衡装置进行平衡。由于一阶往复惯性力矩的幅值较大，所以通常发动机设计都是针对一阶往复惯性力矩进行平衡。理论上采用对称放置的双平衡轴结构可以充分平衡一阶往复惯性力矩，并且两个平衡轴上的水平分力能够相互抵消，不会产生附加力矩。但通常三缸发动机由于结构紧凑，双平衡轴结构的空间布置难度大。因此，市面上绝大多数三缸发动机仅采用单平衡轴结构。单平衡轴结构的平衡块旋转产生离心力，其竖直分力产生的力矩用于抵消三缸发动机的一阶往复惯性力矩，而其水平分力则不能自平衡，产生的力矩则会引发发动机的晃动。可见，采用单平衡轴的三缸发动机本质上是半平衡法，只能抵消掉部分一阶惯性力矩以及在一定程度上减轻发动机抖动。这种方法既不能完全平衡一阶不平衡力矩，也依然存在附加水平晃动。

为了解决现有的三缸发动机单平衡轴装置的不足，需要设计一种新的平衡装置，可以应用在紧凑型三缸发动机上，既能充分平衡三缸发动机的一阶往复惯性力矩，还能避免产生额外的横向晃动力矩，从而进一步提升发动机的NVH性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷及改进需求，本发明设计了一种采用同心轴结构的发动机平衡装置，目的是在占用较小发动机空间的前提下，包括从动齿轮、传动箱以及由内轴和外轴组成的同心轴结构。通过曲轴上的主动齿轮驱动安装在内轴前端的从动齿轮等速旋转，带动内轴及内轴平衡块同向等速旋转。通过内轴带动传动箱反向驱动外轴，带动外轴及外轴平衡块做等速反向旋转。

本发明通过如下技术方案得以实现：

一种三缸发动机同心轴平衡装置，包括从动齿轮、传动箱和内外同心轴结构；所述内外同心轴结构包括内轴和外轴；所述外轴为空心轴，外轴套装在内轴上；所述内轴与外轴上均安装有平衡块，从动齿轮安装在内轴上，通过从动齿轮驱动内轴带动传动箱上安装的外轴等速反向旋转可实现内轴与外轴平衡块离心力的水平分力的自平衡。

进一步的，所述平衡块包括第一内轴平衡块、第二内轴平衡块、第一外轴平衡块和第二外轴平衡块；所述内轴两端分别安装有第一内轴平衡块和第二内轴平衡块，所述外轴两端分别布置第一外轴平衡块和第二外轴平衡块。