CN212410057U - 基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，包括旋转轴机构、连接轴套筒和U形支架，旋转轴机构通过连接轴套筒连接在发动机油底壳的轴孔内，且一端延伸至发动机油底壳内部与固定在平衡轴上的平衡块固定螺栓连接，另一端延伸至发动机油底壳外部与平衡轴转动参数测量装置的转轴连接；U形支架支撑在发动机油底壳外侧的旋转轴机构下方，且U形支架靠近发动机油底壳的一侧设有与发动机油底壳外部固有连接孔匹配的连接部。通过借助于发动机油底壳上的固有连接孔的位置设计特殊的U形支架结构实现连接，减少了对壳体的破坏以及对测量结果的影响，并且孔、轴、面的设计考虑拔模角度，保证了平衡轴转动参数输出的准确性。

Description

基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置

技术领域

本实用新型涉及测量装置技术领域，特别是涉及一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置。

背景技术

在对发动机平衡轴的真实转动状态进行模拟试验和测量的过程中，通常是从发动机壳体外部引入一根细连接轴，与平衡轴（或平衡轴齿轮、平衡块）一侧的中心孔相连，并借助发动机壳体实现细连接轴乃至整个测量***的固定。受发动机工作振动状态的影响，整个测量与夹持固定装置的各个零部件、零部件间的连接，均应具有合适的强度和耐久性，不应出现磨损、松动，故零部件及连接的数量不宜过多。由于发动机真实尺寸、结构会有一定变化，相应的装置方面应具有一定包容性。

在设计测量与夹持固定装置时，需要重点考虑以下三点：

一、试验前，通常需要对发动机壳体进行适当的加工处理。常规思路通常会考虑在发动机壳体上加工一定数量的轴孔、螺栓孔，或者铣削局部平面等。当加工孔洞数量较多时，有可能改变发动机壳体的承力方式、路径。因此，除平衡轴输出一侧的发动机壳面、壳壁外，一般要求不允许对发动机壳体其它区域加工破坏。

二、由于发动机在工作状态下的曲轴、平衡轴始终存在振动，测量与夹持固定装置若有位于发动机壳体内部的零件、零件部分，有可能在试验过程中因振动而与平衡块、平衡轴齿轮等发生干涉，或者在试验过程中逐渐进入发动机油底壳内部而发生运动干涉，进而影响发动机运行。因此，除细连接轴外，应避免有测量与夹持固定部件直接安装在发动机内部，或者有可能进入发动机内部。

三、在借助发动机壳体进行测量与夹持固定装置的设计时，需要考虑至少2°左右的壳体拔模角度，因此有可能出现装置支承轴线与一侧端面不垂直的情况，给设计带来了一定的难度。特别是由于发动机壳体表面为铸造件，2°的壳体拔模角度并非十分精确，因此应尽量避免直接采用依附于发动机壳体表面的定位。

综上，在尽可能少地加工破坏发动机壳体、尽可能少地发生壳体内部干涉风险、尽可能少地采用不精确定位的前提下，如何设计一个好的测量与夹持固定装置显得较有难度。对于细连接轴而言，一套好的支架结构尤为重要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，所述连接装置设置在平衡轴和平衡轴转动参数测量装置之间，包括旋转轴机构和旋转轴支撑固定机构，所述旋转轴支撑固定机构包括连接轴套筒和U形支架，所述旋转轴机构的中部转动连接在连接轴套筒内部，所述连接轴套筒固定连接在发动机油底壳的轴孔内，且所述旋转轴机构一端延伸至发动机油底壳内部与固定在平衡轴上的平衡块固定螺栓连接，另一端延伸至发动机油底壳外部与平衡轴转动参数测量装置的转轴连接；所述U形支架支撑在发动机油底壳外侧的旋转轴机构下方，且所述U形支架靠近所述发动机油底壳的一侧设有与发动机油底壳外部固有连接孔匹配的连接部。

由于U形支架的连接部是与发动机油底壳外部固有连接孔匹配的，因此，根据固有连接孔的位置不同连接部的位置也可以有所不同。

当固有连接孔位于U形支架的上方的发动机油底壳上，所述U形支架靠近所述发动机油底壳的一侧的上端向U形支架的开口内侧弯折形成所述连接部，且所述连接部所在平面与旋转轴机构的转轴平行。

当固有连接孔位于U形支架的左侧和/或右侧发动机油底壳上，所述U形支架靠近发动机油底壳的侧壁的左侧和/或右侧向U形支架的开口内侧弯折形成所述连接部，且所述连接部所在平面与旋转轴机构的转轴平行。

发动机油底壳为铸造件，表面通常有一定的拔模角度，故连接轴套筒、U形支架等需要有局部适当倾斜的地方，便于装配和贴合。因此，所述U形支架靠近发动机油底壳的一侧的侧壁具有与发动机油底壳的拔模角度相同的倾角。

为了避免连接轴轴向移动，并且保证连接轴与平衡轴同轴，所述连接轴套筒的外侧为台阶结构，所述台阶结构的细端与所述发动机油底壳上的轴孔匹配，所述U形支架靠近发动机油底壳的一侧的侧壁上设有台阶孔，所述台阶结构与台阶孔相配合；所述台阶孔的台阶面与发动机油底壳之间的夹角与发动机油底壳的拔模角度相同。连接轴套筒为台阶形，连接轴装配牢靠，不会有零部件在试验过程中逐渐进入油底壳内部而发生运动干涉，进而影响发动机运行的风险。

进一步，为了提高连接装置的稳定性，所述U形支架的底部设有支撑结构。U形支架下方可以依托地面或其它坚硬物，安装支撑结构，降低因扭振而导致的发动机壳体振动。

具体的，所述旋转轴机构包括连接轴和联轴器，所述连接轴转动连接在连接轴套筒内，一端延伸至发动机油底壳内部与平衡块固定螺栓连接，另一端通过联轴器与平衡轴转动参数测量装置的转轴连接。通过联轴器的间接连接，保证了连接轴、联轴器和平衡轴转动参数测量装置的转轴的径向跳动，使径向跳动在平衡轴转动参数测量装置允许的范围内。

进一步，所述平衡块固定螺栓上设有与连接轴连接的螺纹孔，所述螺纹孔的螺纹旋向使连接轴与螺纹孔的锁紧方向与平衡轴的转动方向相反。通过平衡块固定螺栓与连接轴的特殊螺纹连接方式，使连接轴与平衡轴上的平衡块紧密连接、同步转动，不易发生松动现象；由于螺纹拧紧方向与平衡轴旋转方向相反，平衡轴转速越高，连接越紧密。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，通过借助于发动机油底壳上的固有螺栓孔的位置设计特殊的U形支架结构实现连接，除连接轴孔以外，不会由于该测量试验而在发动机油底壳上产生任何的螺栓孔、其它轴孔加工，或者任何的局部平面铣削。除连接轴套筒与发动机油底壳的装配关系外，其它的装配定位关系均与U形支架直接相关，且对于U形支架的加工也较为常规，大大简化了其它零部件的加工复杂性和难度。除连接轴及其套筒外，没有任何位于发动机壳体内部的零件、零件部分；且连接轴套筒呈台阶形，其台阶面与U形支架有定位关系，不会导致试验过程中套筒会逐渐旋入到发动机内部进而发生干涉的风险。U形支架的特殊结构设计，使整个测量与夹持固定装置无需依附于发动机壳体表面进行定位、固定，无需采用2°左右的壳体拔模角度这一不精确的参考值来进行精度控制。为降低因扭振而导致的发动机壳体振动，可依托地面或其它坚硬物，在U形支架下方安装支撑结构。该特殊U形支架整体强度、刚度较好，不易变形，且可设计性强，可随发动机壳体上的螺栓孔位置、可能干涉物***置（如皮带、皮带轮等）进行适当优化调整。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型连接装置的立体结构示意图。

图2是本实用新型连接装置的局部剖面结构示意图。

图3是本实用新型U形支架的机构示意图。

图中：1-平衡块固定螺栓，2-平衡块，3-连接轴，4-连接轴套筒，5-发动机油底壳，6-油封，7-连接螺栓，8-U形支架，81-底板，82-左侧板，83-右侧板，84-连接部，85-台阶孔，86-台阶面，9-联轴器、10-编码器转轴、11-固有连接孔，12-编码器，13-支撑结构。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等) 可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

如图1和图2所示，本实用新型的一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，该连接装置设置在平衡轴和平衡轴转动参数测量装置之间，其中，平衡轴外侧安装有平衡轴齿轮，二者之间通过键连接，平衡块2设置在平衡轴的端部，通过平衡块固定螺栓1将平衡块2固定在平衡轴齿轮外侧的平衡轴上；平衡轴转动参数测量装置可以采用能够测量转速、角速度、角加速度的装置，本实施例中以编码器12为例，编码器12与计算机信号处理***连接。为了能够直接将平衡轴的转动参数输出到发动机油底壳5（图中仅示出部分壳体）外部，直接利用原有的机构，在平衡块固定螺栓1端部直接开设螺纹孔，用于连接与外部部件的连接，并且利用发动机油底壳5外侧的固有连接孔11，如：螺纹孔、螺栓孔、通孔等作为与外部机构连接固定的基础，减少对壳体的破坏；发动机油底壳5为铸造件，表面通常有一定的拔模角度，故连接轴套筒4、U形支架8等需要有局部适当倾斜的地方，便于装配和贴合。本实施例中以拔模角度为2°进行说明。

本实施例的连接装置包括连接轴3、连接轴套筒4、联轴器9、U形支架8和支撑结构13，其中，连接轴3和联轴器9共同构成旋转轴机构，连接轴套筒4、U形支架8和支撑结构13共同构成旋转轴支撑固定机构。

连接轴3转动连接在连接轴套筒4内部，且连接轴3与连接轴套筒4内壁之间设有油封6；连接轴套筒4固定连接在发动机油底壳5的轴孔内，且连接轴3一端延伸至发动机油底壳5内部与平衡块固定螺栓1上的螺纹孔连接，螺纹孔的螺纹旋向使连接轴3与螺纹孔的锁紧方向与平衡轴的转动方向相反；连接轴3另一端延伸至发动机油底壳5外部通过联轴器9与编码器转轴10连接。通过平衡块固定螺栓1与连接轴3的特殊螺纹连接方式，使连接轴3与平衡轴上的平衡块2紧密连接、同步转动，不易发生松动现象；由于螺纹拧紧方向与平衡轴旋转方向相反，平衡轴转速越高，连接越紧密。

如图2和图3所示，本实施例中利用的是发动机油底壳5上部的固有连接孔11进行连接，因此，U形支架8包括一体连接的底板81、左侧板82、右侧板83和连接部84，左侧板82和右侧板83分别设置在底板81的左右两侧，连接部84为设置在左侧板82的顶部的一水平区段，且向U形支架8的开口侧弯折，作为优选连接部84与底板81平行；该区段上、下表面均有铣削精度加工，并借助发动机油底壳5上的螺栓孔实现定位，本实施例中只需要两个连接螺栓7即可实现U形支架8的固定，其中，连接部84除了具有连接作用外，还可以作为连接螺栓7的垫片。左侧板82外表面与发动机油底壳5紧贴装配，因此，可以与发动机油底壳5表面平行、直接沿竖直方向，或者是其它与发动机油底壳5不干涉的形式；作为优选，左侧板82与发动机油底壳5平行，具有与发动机油底壳5的拔模角度相同的倾角。左侧板82的中部设有设有用于安装连接轴套筒4的台阶孔85，台阶孔85的台阶面86与平衡轴的旋转轴线垂直，可实现与连接轴套筒4的台阶面的定位关系。右侧板83上设有与编码器12有定位装配关系的通孔。

支撑结构13支撑在U形支架8的底板81下方，U形支架8下方可以依托地面或其它坚硬物，安装支撑结构13，降低因扭振而导致的发动机壳体振动。本实施例中支撑结构13采用四根锥形立柱。

本实施例中连接轴套筒4为外侧为台阶结构，所述台阶结构的细端与所述发动机油底壳5上的轴孔匹配，所述台阶结构与台阶孔85相配合，避免连接轴套筒4向壳体内移动；所述台阶孔85的台阶面86与发动机油底壳5之间的夹角与发动机油底壳5的拔模角度相同。

本实施例的连接装置，除在发动机油底壳5上加工了连接轴孔这一个孔以外，未在发动机壳体上产生任何的螺栓孔、其它轴孔加工，或者任何的局部平面铣削，不会显著改变发动机壳体的承力方式、路径；除连接轴3及其套筒外，没有任何直接安装在发动机壳体内部的零件、零件部分，不会有零部件在试验过程中因振动而与平衡块2、平衡轴齿轮等发生干涉，进而影响发动机运行的风险；除连接轴套筒4与发动机油底壳5的装配关系外，其它的装配定位关系均与U形支架8直接相关，且对于U形支架8的加工也较为常规，大大简化了其它零部件的加工复杂性和难度；U形支架8的设计可整体零部件及连接的数量较少。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述连接装置设置在平衡轴和平衡轴转动参数测量装置之间，包括旋转轴机构和旋转轴支撑固定机构，所述旋转轴支撑固定机构包括连接轴套筒和U形支架，所述旋转轴机构的中部转动连接在连接轴套筒内部，所述连接轴套筒固定连接在发动机油底壳的轴孔内，且所述旋转轴机构一端延伸至发动机油底壳内部与固定在平衡轴上的平衡块固定螺栓连接，另一端延伸至发动机油底壳外部与平衡轴转动参数测量装置的转轴连接；所述U形支架支撑在发动机油底壳外侧的旋转轴机构下方，且所述U形支架靠近所述发动机油底壳的一侧设有与发动机油底壳外部固有连接孔匹配的连接部。

2.如权利要求1所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述固有连接孔位于U形支架的上方的发动机油底壳上，所述U形支架靠近所述发动机油底壳的一侧的上端向U形支架的开口内侧弯折形成所述连接部，且所述连接部所在平面与旋转轴机构的转轴平行。

3.如权利要求1所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述固有连接孔位于U形支架的左侧和/或右侧发动机油底壳上，所述U形支架靠近发动机油底壳的侧壁的左侧和/或右侧向U形支架的开口内侧弯折形成所述连接部，且所述连接部所在平面与旋转轴机构的转轴平行。

4.如权利要求1所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述U形支架靠近发动机油底壳的一侧的侧壁具有与发动机油底壳的拔模角度相同的倾角。

5.如权利要求4所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述连接轴套筒的外侧为台阶结构，所述台阶结构的细端与所述发动机油底壳上的轴孔匹配，所述U形支架靠近发动机油底壳的一侧的侧壁上设有台阶孔，所述台阶结构与台阶孔相配合；所述台阶孔的台阶面与发动机油底壳之间的夹角与发动机油底壳的拔模角度相同。

6.如权利要求1-5任一项所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述U形支架的底部设有支撑结构。

7.如权利要求6所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述旋转轴机构包括连接轴和联轴器，所述连接轴转动连接在连接轴套筒内，一端延伸至发动机油底壳内部与平衡块固定螺栓连接，另一端通过联轴器与平衡轴转动参数测量装置的转轴连接。

8.如权利要求7所述的基于发动机壳体固有结构的平衡轴转动测量连接装置，其特征在于：所述平衡块固定螺栓上设有与连接轴连接的螺纹孔，所述螺纹孔的螺纹旋向使连接轴与螺纹孔的锁紧方向与平衡轴的转动方向相反。

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