发动机二阶惯性力平衡机构及其发动机的制作方法

1.本技术涉及发动机制造技术领域，尤其涉及一种发动机二阶惯性力平衡机构及其发动机。


背景技术：

2.目前的摩托车发动机一般都只有一阶惯性力平衡机构，常规的二阶平衡机构很少使用。针对以前的小排量摩托车发动机(排量《300cc)，只有一阶惯性力的平衡机构，整车的震动性能基本能被消费者接受。随着消费者对摩托车动力的需求越来越大，发动机排量也越来越大。对于大排量的发动机(特别是500cc-1000cc)，只有一阶惯性力平衡机构的发动机，剩下的二阶惯性力已经成为摩托车震动的主要来源，消费者不容易接受，常规的二阶往复惯性力的平衡机构自身有很多缺陷，具体包括：
3.(1)常规的二阶平衡机构结构复杂，成本高，如常规一二阶惯性力同时平衡机构需要4根轴、6个齿轮、10个轴承。
4.(2)常规的二阶平衡机构齿轮啮合副多(5对齿轮啮合副)，齿轮啮合噪声升功率大，影响发动机的声品质。
5.(3)常规的二阶平衡机构二阶平衡轴转速高(发动机转速的两倍)，针对高转速发动机，二阶平衡轴转速已经超出了轴承的许用最高转速，因此结构设计难度大，可靠性、耐久性低。
6.(4)常规的二阶平衡机构体积大，摩托车发动机结构空间小，布置困难。


技术实现要素：

7.本技术提供了一种发动机二阶惯性力平衡机构及其发动机，用以解决目前摩托车发动机二阶惯性力平衡机构存在结构复杂、成本高、齿轮啮合副多、齿轮噪声大、结构可靠性低、平衡机构体积等问题。
8.本技术提供一种发动机二阶惯性力平衡机构，所述二阶惯性力平衡机构包括：
9.第一齿轮；
10.挺柱；
11.弹性件，所述弹性件的一端与所述挺柱抵接；
12.滚轮，可转动地安装在所述挺柱上；
13.传动组件，与所述滚轮抵接；
14.第一齿轮，与所述传动组件啮合。
15.在一种可能的设计中，所述传动组件包括：
16.第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；
17.第一安装杆，通过第一安装件垂直安装于所述第二齿轮的中心位置；
18.凸轮，通过第二安装件安装于所述第一安装杆上；所述凸轮与所述滚轮抵接。
19.在一种可能的设计中，所述第二齿轮的齿数与所述第一齿轮的齿数相同。
20.在一种可能的设计中，所述挺柱的一端开设有第一安装槽，所述第一安装槽内通过第二安装杆可转动地安装有所述滚轮；所述挺柱背离所述第一安装槽的一端设置有第三安装杆。
21.在一种可能的设计中，还包括：
22.弹性件，所述弹性件套设于所述第三安装杆上。
23.在一种可能的设计中，还包括：
24.安装壳体，与发动机的机壳固定连接；所述安装壳体开设有第二安装槽，所述设置有第三安装杆的一端和所述弹性件均安装于所述第二安装槽内，所述弹性件的一端与所述挺柱抵接，另一端与所述安装壳体抵接。
25.在一种可能的设计中，所述凸轮上设置有多个凸出部。
26.本技术还提供一种发动机，包括：
27.机壳；
28.曲柄连杆机构，安装于所述机壳内；所述曲柄连杆机构包括曲柄、连杆、气缸和活塞，所述连杆的一端与所述曲柄连接，所述气缸内安装有活塞，所述活塞与所述连杆背离所述曲柄的一端连接；
29.配气机构，所述配气机构与所述气缸背离所述连杆的一端连接；
30.一阶惯性力平衡机构，与所述曲柄连接；
31.上述的二阶惯性力平衡机构，与所述配气机构连接。
32.在一种可能的设计中，所述配气机构包括：
33.第一凸轮轴，固定安装于所述机壳上；所述第一凸轮轴与所述气缸的排气端连接；
34.第一正时链轮，安装于所述第一凸轮轴上；所述第一正时链轮与所述第一齿轮固定连接；
35.第二凸轮轴，固定安装于所述机壳上；所述第二凸轮轴与所述气缸的进气端连接；
36.第二正时链轮，安装于所述第二凸轮轴上。
37.在一种可能的设计中，所述曲柄具有曲柄轴，所述曲柄轴上安装有曲轴链轮，所述曲轴链轮与所述第一正时链轮、第二正时链轮通过链条传动连接。
38.本技术的优点：
39.本技术一种发动机二阶惯性力平衡机构包括第一齿轮、传动组件和挺柱，发动机运行过程中产生的二阶惯性力通过挺柱的惯性力平衡。传动组件与第一齿轮啮合，第一齿轮的转动能带动传动组件的转动，挺柱通过滚轮与传动组件接触，挺柱与发动机的机壳弹性连接，第一齿轮带动传动组件转动，通过滚轮与传动组件的配合，以使挺柱能够在弹性件的作用下相对于发动机的机壳沿着挺柱的轴向移动，挺柱的轴向移动产生的惯性力能平衡发动机运行过程中产生的二阶惯性力，从而能降低发动机运行过程中因为二阶惯性力产生的噪音和震动，提高发动机的性能。
40.本技术一种发动机二阶惯性力平衡机构零件少，结构简单，成本低；齿轮啮合副少，工作噪声低，能提高发动机的声品质；工作原理简单，工作耐久性、可靠性好；结构体积小，布置方便，特别适合摩托车发动机的匹配。
41.本技术一种发动机通过在发动机内设置一阶惯性力平衡机构能够平衡曲柄运行过程中产生的一阶惯性力，通过在发动机内二阶惯性力平衡机构能够平衡活塞等零件在运
行过程中产生的二阶惯性力，降低发动机运行过程中因为惯性力产生的噪音和震动，提高发动机的性能。
42.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
43.图1为本技术所提供的一种发动机二阶惯性力平衡机构与配气机构配合的立体结构示意图；
44.图2为本技术所提供的一种发动机二阶惯性力平衡机构与配气机构配合的正视图；
45.图3为图2中a-a方向的剖视图；
46.图4为本技术所提供的一种发动机二阶惯性力平衡机构的爆炸图；
47.图5为本技术所提供的一种发动机的部分结构示意图；
48.图6为本技术所提供的一种发动机在一个角度的结构示意图；
49.图7为本技术所提供的一种发动机在另一个角度的结构示意图。
50.附图标记：
51.1-二阶惯性力平衡机构；
52.11-第一齿轮；
53.12-传动组件；
54.121-第二齿轮；
55.122-第一安装杆；
56.123-第一安装件；
57.124-凸轮；
58.1240-凸出部；
59.125-第二安装件；
60.13-挺柱；
61.130-第一安装槽；
62.131-第二安装杆；
63.132-第三安装杆；
64.14-滚轮；
65.15-弹性件；
66.16-安装壳体；
67.160-第二安装槽；
68.2-曲柄连杆机构；
69.21-曲柄；
70.211-曲柄轴；
71.2111-曲轴链轮；
72.22-连杆；
73.23-活塞；
74.3-配气机构；
75.32-第一凸轮轴；
76.33-第一正时链轮；
77.34-第二凸轮轴；
78.35-第二正时链轮；
79.4-一阶惯性力平衡机构；
80.41-平衡杆；
81.42-平衡块；
82.43-第一传动齿轮；
83.5-链条；
84.6-机壳。
85.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
86.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
87.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
88.本技术实施例提供一种发动机二阶惯性力平衡机构，该二阶惯性力平衡机构可以应用在摩托车、电动车等车的发动机上，对于大排量、空间结构小的发动机也尤为适用，用于平衡发动机运行过程中产生的二阶惯性力，从而降低发动机运行过程中的噪音和震动，提高发动机的性能。
89.如图1-5所示，该二阶惯性力平衡机构1包括挺柱13、弹性件15、滚轮14、传动组件12和第一齿轮11，弹性件15的一端与挺柱13抵接。滚轮14可转动地安装在挺柱13上。传动组件12与滚轮14抵接。第一齿轮11与传动组件12啮合。具体地，弹性件15可以为弹簧。
90.本实施例的二阶惯性力平衡机构1包括挺柱13、弹性件15、滚轮14、传动组件12和第一齿轮11，发动机运行过程中产生的二阶惯性力通过挺柱13的惯性力平衡，挺柱13的惯性力f＝mω2r，其中m为挺柱13的质量，ω为滚轮14的角速度，r为滚轮14转动半径，以实现二阶惯性力平衡功能。传动组件12与第一齿轮11啮合，第一齿轮11的转动能带动传动组件12的转动，挺柱13通过安装于挺柱13上的滚轮14与传动组件12接触，挺柱13通过弹性件15与发动机的机壳弹性连接，第一齿轮11带动传动组件12转动，通过滚轮14与传动组件12的配合，以使挺柱13在弹性件15的作用下能够相对于发动机的机壳沿着挺柱13的轴向移动，挺柱13的轴向移动产生的惯性力能平衡发动机运行过程中产生的二阶惯性力，从而能降低发动机运行过程中因为二阶惯性力产生的噪音和震动，提高发动机的性能。
91.作为一种实现方式，传动组件12包括第二齿轮121、第一安装杆122和凸轮124，第二齿轮121与第一齿轮11啮合。第一安装杆122通过第一安装件123垂直安装于第二齿轮121的中心位置。凸轮124通过第二安装件125安装于第一安装杆122上。凸轮124与滚轮14抵接。
92.本实施例中，传动组件12包括第二齿轮121、第一安装杆122和凸轮124，第二齿轮121与第一齿轮11啮合，通过第一齿轮11的转动能带动第二齿轮121的转动，第一安装杆122的设置有利于凸轮124的安装，第一安装杆122通过第一安装件123垂直安装于第二齿轮121的中心位置，凸轮124通过第二安装件125安装于第一安装杆122上，这样能保证凸轮124的中心位置与第二齿轮121的位置在同一水平线上，从而能凸轮124在第二齿轮121的带动下保持与第二齿轮121同步的转动。
93.具体地，第二齿轮121的齿数与第一齿轮11的齿数相同。
94.本实施例中，将第二齿轮121的齿数与第一齿轮11的齿数设计成相同，以保证第二齿轮121与第一齿轮11之间的传动比为1：1，从而使发动机运行过程中产生的二阶惯性力得到充分平衡。
95.作为一种实现方式，挺柱13的一端开设有第一安装槽130，第一安装槽130内通过第二安装杆131可转动地安装有滚轮14。挺柱13背离第一安装槽130的一端设置有第三安装杆132。
96.本实施例中，为了更好地使挺柱13通过滚轮14与传动组件12接触，将滚轮14安装在挺柱13上，为了实现滚轮14在挺柱13上的安装，在挺柱13的一端开设第一安装槽130，将滚轮14通过第二安装杆131可转动地安装在第一安装槽130内，第一安装槽130对滚轮14起到一定的保护作用，防止滚轮14在转动过程中与发动机的其他零件发生干涉，影响其正常运转。另外，为了实现挺柱13与发动机的机壳弹性连接，在挺柱13背离第一安装槽130的一端设置第三安装杆132，用于安装弹性连接结构。
97.作为一种实现方式，本技术的二阶惯性力平衡机构1还包括安装壳体16，安装壳体16与发动机的机壳固定连接。安装壳体16开设有第二安装槽160，挺柱13设置有第三安装杆132的一端和弹性件15均安装于第二安装槽160内，弹性件15的一端与挺柱13抵接，另一端与安装壳体16抵接。
98.本实施例中，二阶惯性力平衡机构1还包括安装壳体16，安装壳体16能够对挺柱13起到很好的保护作用，安装壳体16与发动机的机壳固定连接，以实现挺柱13与发动机的机壳之间的连接，保证挺柱13能稳定地运行。安装壳体16上开设第二安装槽160，挺柱13活动安装于第二安装槽160内，这样能使挺柱13的移动不受到其他零部件的干涉，保证挺柱13在第二安装槽160内的正常移动，同时，第二安装槽160为挺柱13的移动提供了导向空间，使得挺柱13的轴向移动方向准确，以使挺柱13达到有效地平衡二阶惯性力的效果。
99.作为一种实现方式，凸轮124上设置有多个凸出部1240。具体地，凸出部1240可以为两个、四个、六个或八个。
100.本实施例中，凸轮124上设置有多个凸出部1240，动力源带动凸轮124转动，滚轮14在弹性件15的作用下能始终保持与凸轮124的接触，多个凸出部1240交替与滚轮14接触，推动滚轮14带动挺柱13沿轴向来回移动，实现二阶惯性力的平衡。
101.本技术实施例还提供一种发动机，如图6和图7，并结合图1-5，该发动机包括机壳6、曲柄连杆机构2、配气机构3、一阶惯性力平衡机构4和本技术公开的二阶惯性力平衡机构1，曲柄连杆机构2，安装于机壳6内。曲柄连杆机构2包括曲柄21、连杆22、气缸(图中未显示)和活塞23，连杆22的一端与曲柄21连接。气缸内安装有活塞23，活塞23与连杆22背离所述曲柄21的一端连接。配气机构3与气缸背离连杆22的一端连接。一阶惯性力平衡机构4与曲柄
21连接。二阶惯性力平衡机构1与配气机构3连接。
102.曲柄连杆机构2包括曲柄21、连杆22、气缸和活塞23，气缸内安装有活塞23，其能将活塞23的往复运动转变为曲柄21的旋转运动，同时将作用于活塞23上的力转变为曲柄21对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。
103.配气机构3是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
104.一阶惯性力平衡机构4与曲柄21连接，用于平衡活塞23等零件产生的一阶往复惯性力。一阶惯性力平衡机构4可以包括平衡杆41、平衡块42和第一传动齿轮43，平衡块42呈扇形，其连接在平衡杆41上，平衡杆41上安装有第一传动齿轮43，曲柄21的曲柄轴211上安装有第二传动齿轮2112，第二传动齿轮2112与第一传动齿轮43啮合，第二传动齿轮2112转动带动第一传动齿轮43转动，再带动平衡杆41的转动，平衡杆41的带动平衡块42一起转动产生的离心惯性力与活塞23上下往复运动产生的一阶惯性力相平衡，相互抵消。
105.通过在发动机内设置一阶惯性力平衡机构4能够平衡活塞23等零件运行过程中产生的一阶惯性力，通过在发动机内二阶惯性力平衡机构1能够平衡曲柄21运行过程中产生的二阶惯性力，降低发动机运行过程中因为惯性力产生的噪音和震动，提高发动机的性能。
106.作为一种实现方式，配气机构3包括第一凸轮轴32、第一正时链轮33、第二凸轮轴34和第二正时链轮35，第一凸轮轴32固定安装于机壳6上。第一凸轮轴32与气缸的排气端连接。第一正时链轮33安装于第一凸轮轴32上。第一正时链轮33与第一齿轮11固定连接，具体可以采用螺栓螺母组件进行固定连接。第二凸轮轴34固定安装于机壳6上。第二凸轮轴34与气缸的进气端连接。第二正时链轮35安装于第二凸轮轴34上。
107.第一凸轮轴32控制气缸的排气端气门的开启和闭合。第二凸轮轴34控制气缸的进气端气门的开启和闭合。
108.正时链轮的作用是通过与曲柄21的连接并配合一定的传动比来保证进、排气时间的准确。当发动机运转时，活塞的行程(上下的运动)气门的开启与关闭(时间)点火的顺序(时间)，在“正时”的连接作用下，时刻要保持“同步”运转。
109.通过将二阶惯性力平衡机构的第一齿轮11与配气机构3的第一正时链轮33进行固定连接，第一正时链轮33能够带动第一齿轮11一起转动，从而为二阶惯性力平衡机构的运行提供动力源。
110.作为一种实现方式，曲柄21具有曲柄轴211，曲柄轴211上安装有曲轴链轮2111，曲轴链轮2111与第一正时链轮33、第二正时链轮35通过链条5传动连接。
111.本实施例中，曲柄21具有曲柄轴211，曲柄轴211上安装有曲轴链轮2111，曲轴链轮2111与第一正时链轮33、第二正时链轮35通过链条5传动连接，这样的设计能使曲柄轴211在转动过程中，能将力量通过第一正时链轮33、第二正时链轮35传递给与第一正时链轮33和第二正时链轮35相连的零件，如传递给第一齿轮11，为第一齿轮11的运行提供稳定的动力源。
112.根据本技术的一些实施例，本技术发动机的惯性力平衡原理如下：进气门打开，排气门关闭，气缸内进气，此时活塞受压向下运动，活塞通过连杆带动曲柄做圆周运动，活塞上移，气体压缩，曲柄完成转动一周，第一齿轮11与第二齿轮121转动半周，凸轮124与滚轮
14作用两次，曲柄轴211的一阶惯性力通过平衡块42的惯性力平衡，曲柄轴211的二阶往复惯性力通过挺柱13的惯性力平衡。
113.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种发动机二阶惯性力平衡机构，其特征在于，所述二阶惯性力平衡机构(1)包括：挺柱(13)；弹性件(15)，所述弹性件(15)的一端与所述挺柱(13)抵接；滚轮(14)，可转动地安装在所述挺柱(13)上；传动组件(12)，与所述滚轮(14)抵接；第一齿轮(11)，与所述传动组件(12)啮合。2.如权利要求1所述的二阶惯性力平衡机构，其特征在于，所述传动组件(12)包括：第二齿轮(121)，与所述第一齿轮(11)啮合；第一安装杆(122)，通过第一安装件(123)垂直安装于所述第二齿轮(121)的中心位置；凸轮(124)，通过第二安装件(125)安装于所述第一安装杆(122)上；所述凸轮(124)与所述滚轮(14)抵接。3.如权利要求2所述的二阶惯性力平衡机构，其特征在于，所述第二齿轮(121)的齿数与所述第一齿轮(11)的齿数相同。4.如权利要求2所述的二阶惯性力平衡机构，其特征在于，所述挺柱(13)的一端开设有第一安装槽(130)，所述第一安装槽(130)内通过第二安装杆(131)可转动地安装有所述滚轮(14)；所述挺柱(13)背离所述第一安装槽(130)的一端设置有第三安装杆(132)，所述弹性件(15)套设于所述第三安装杆(132)上。5.如权利要求4所述的二阶惯性力平衡机构，其特征在于，还包括：安装壳体(16)，与发动机的机壳固定连接；所述安装壳体(16)开设有第二安装槽(160)，所述挺柱(13)安装于所述第二安装槽(160)内；所述弹性件(15)的一端与所述挺柱(13)抵接，另一端与所述安装壳体(16)抵接。6.如权利要求2所述的二阶惯性力平衡机构，其特征在于，所述凸轮(124)上设置有多个凸出部(1240)。7.一种发动机，其特征在于，包括：机壳(6)；曲柄连杆机构(2)，安装于所述机壳(6)内；所述曲柄连杆机构(2)包括曲柄(21)、连杆(22)、气缸和活塞(23)，所述连杆(22)的一端与所述曲柄(21)连接，所述气缸内安装有活塞(23)，所述活塞(23)与所述连杆(22)背离所述曲柄(21)的一端连接；配气机构(3)，所述配气机构(3)与所述气缸连接；一阶惯性力平衡机构(4)，与所述曲柄(21)连接；权利要求1-6任一项所述的二阶惯性力平衡机构(1)，与所述配气机构(3)连接。8.如权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述配气机构(3)包括：第一凸轮轴(32)，固定安装于所述机壳(6)上；所述第一凸轮轴(32)与所述气缸的排气端连接；第一正时链轮(33)，安装于所述第一凸轮轴(32)上；所述第一正时链轮(33)与所述第一齿轮(11)固定连接；第二凸轮轴(34)，固定安装于所述机壳(6)上；所述第二凸轮轴(34)与所述气缸的进气端连接；第二正时链轮(35)，安装于所述第二凸轮轴(34)上。
9.如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述曲柄(21)具有曲柄轴(211)，所述曲柄轴(211)上安装有曲轴链轮(2111)，所述曲轴链轮(2111)与所述第一正时链轮(33)、第二正时链轮(35)通过链条(5)传动连接。

技术总结
本申请涉及一种发动机二阶惯性力平衡机构及其发动机，涉及发动机制造技术领域，二阶惯性力平衡机构包括挺柱、弹性件、滚轮、第一齿轮和与第一齿轮啮合的传动组件，弹性件的一端与挺柱抵接，滚轮可转动地安装在挺柱上，传动组件与滚轮抵接。本申请的二阶惯性力平衡机构通过滚轮与传动组件的配合，以使挺柱在弹性件的作用下能够相对于发动机的机壳沿着挺柱的轴向移动，挺柱的轴向移动产生的惯性力能平衡发动机运行过程中产生的二阶惯性力，从而能降低发动机运行过程中因为二阶惯性力产生的噪音和震动，提高发动机的性能。提高发动机的性能。提高发动机的性能。


技术研发人员：曹晗 石甘雨 吕浚潮 张常华 江华
受保护的技术使用者：浙江春风动力股份有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2023/6/16