RU2753431C1 - Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options) - Google Patents

Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2753431C1
RU2753431C1 RU2021105610A RU2021105610A RU2753431C1 RU 2753431 C1 RU2753431 C1 RU 2753431C1 RU 2021105610 A RU2021105610 A RU 2021105610A RU 2021105610 A RU2021105610 A RU 2021105610A RU 2753431 C1 RU2753431 C1 RU 2753431C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
balancing
shaft
balancing shaft
shafts
angle
Prior art date
Application number
RU2021105610A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Эдуардович Кириленко
Original Assignee
Петр Эдуардович Кириленко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Петр Эдуардович Кириленко filed Critical Петр Эдуардович Кириленко
Priority to RU2021105610A priority Critical patent/RU2753431C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2753431C1 publication Critical patent/RU2753431C1/en
Priority to CN202280019134.0A priority patent/CN117396687A/en
Priority to PCT/RU2022/050061 priority patent/WO2022186729A1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/06—Engines with means for equalising torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to a balancing shaft system in a two-cylinder four-stroke engine. In the system of balancing shafts of a two-cylinder four-stroke engine, both coaxially mounted balancing shafts located on one side of the crankshaft have opposite directions of rotation, the same rotation frequency, in the zone of passage of the connecting rod head on each of the balancing shafts, a longitudinal-transverse cut is made, the inner edge of which in the cross section for the first balancing shaft is made at an angle from 1 to 15 degrees from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft, for the second balancing shaft, the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle from 1 to 20 degrees from the vertical, the angle is determined by the direction of rotation of the second balancing shaft. In accordance with the first variant, the counterweight of the first balancing shaft is installed in front of the sliding bearing connecting the end of the first balancing shaft made in the form of a support and the end of the second balancing shaft made in the form of a support, the end of the first balancing shaft enters the connecting sliding bearing by half the thickness of the bearing. In accordance with the second option, the counterweight of the first balancing shaft is mounted cantilevered at the end of the shaft itself in front of the sliding bearing, made in the form of a support at the end of the second balancing shaft.
EFFECT: reducing in the vibration load on the two-cylinder four-stroke engine, the chassis of the vehicle, the housing of the power plant (such as a fire pump, generator), minimizing the dimensions and weight of the engine, increasing the service life of the engine as a whole.
2 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к системе балансировки валов в двухцилиндровом четырехтактном двигателе.The invention relates to a system for balancing shafts in a two-cylinder four-stroke engine.

Известен поршневой двигатель автомобильного типа (см. US 5375571 C, 27.12.1994), выполненный в виде V-образного двигателя с распределительным валом, узлом балансировочных валов, расположенным во впадине между рядами цилиндров, состоящим из пары соосно установленных балансировочных валов первого и второго порядка, расположенных один внутри другого, каждый из которых имеет диаметрально противоположные противовесы на противоположных сторонах от центра вала, воздействующие на вращающие моменты для устранения остаточных моментов инерционного дисбаланса первого и второго порядка, которые возникают при нормальной работе двигателя, и не компенсировались до этого обычными противовесами, установленными на коленчатом валу двигателя.Known piston engine of an automobile type (see US 5375571 C, 27.12.1994), made in the form of a V-shaped engine with a camshaft, a balancing shaft assembly located in the cavity between the rows of cylinders , consisting of a pair of coaxially installed balancing shafts of the first and second order located one inside the other, each of which has diametrically opposite counterweights on opposite sides from the center of the shaft, acting on torques to eliminate the residual moments of inertial imbalance of the first and second order, which occur during normal operation of the engine, and have not been compensated before by conventional counterweights, mounted on the engine crankshaft.

В этом поршневом двигателе, наиболее близком к предлагаемому, основным недостатком является не надлежащее гашение вибрации в промежуточных точках, и снижение ресурса двигателя.In this piston engine, which is the closest to the proposed one, the main disadvantage is inadequate vibration damping at intermediate points, and a decrease in engine resource.

Задачей настоящего изобретения является снижение вибрационной нагрузки на двухцилиндровый четырехтактный двигатель, шасси транспортного средства, корпус энергетической установки (такой как пожарная помпа, генератор), минимализация габаритов и массы двигателя, увеличение ресурса двигателя в целом и снижение его стоимости.The objective of the present invention is to reduce the vibration load on a two-cylinder four-stroke engine, vehicle chassis, power plant housing (such as a fire pump, generator), to minimize the size and weight of the engine, to increase the engine resource as a whole, and to reduce its cost.

Данная задача решается посредством создания конструкции системы балансировочных валов первого порядка (компенсируют силы и моменты первого порядка, вращаются со скоростью равной скорости вращения коленвала) с минимальным межосевым расстоянием между коленчатым и балансировочными валами, за счет оптимизации траектории прохождения балансировочного вала относительно нижней головки шатуна при повороте кривошипно-шатунного механизма на углы от 55 до 95 градусов от верхней мертвой точки (ВМТ) по направлению к балансировочным валам. Во всём этом диапазоне расстояние между крайней точкой нижней головки шатуна и балансировочным валом остается практически неизменным, по сравнению с ярко выраженным минимумом при выполнении пропилов в балансировочных валах без отклонения от вертикали на углы A и B, что в свою очередь ведет к минимализации габаритов и массы двигателя, и актуально для спортивных моторов и моторов, работающих в условиях тесной компоновки моторного отсека, без потери прочности балансировочного вала в самых узких сечениях. При необходимости, глубину пропила можно уменьшить, при сохранении межосевого расстояния между коленчатым и балансировочными валами. This problem is solved by creating a design of a first-order balancing shaft system (they compensate for forces and moments of the first order, rotate at a speed equal to the crankshaft rotation speed) with a minimum center-to-center distance between the crankshaft and balancing shafts, by optimizing the trajectory of the balancing shaft relative to the lower connecting rod head when turning crank mechanism at angles from 55 to 95 degrees from top dead center (TDC) towards the balancing shafts. Throughout this range, the distance between the extreme point of the lower connecting rod head and the balancing shaft remains practically unchanged, compared to the pronounced minimum when making cuts in the balancing shafts without deviating from the vertical by angles A and B, which in turn leads to minimization of dimensions and weight engine, and is relevant for sports motors and motors operating in a tight layout of the engine compartment, without losing the strength of the balance shaft in the narrowest sections. If necessary, the cutting depth can be reduced, while maintaining the center distance between the crankshaft and balancing shafts.

Кроме того, такая конструкция балансировочных валов позволяет повысить надежность деталей кривошипно-шатунного механизма и двигателя в целом (избегая поломки или заклинивания, в случае попадания в зазор между балансировочным валом и шатуном посторонних частиц). In addition, such a design of the balancing shafts makes it possible to increase the reliability of the parts of the crank mechanism and the engine as a whole (avoiding breakage or jamming if foreign particles enter the gap between the balancing shaft and the connecting rod).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Для достижения указанного технического результата предлагается конструкция системы балансировочных валов в двухцилиндровом четырехтактном двигателе. To achieve the specified technical result, a design of a system of balancing shafts in a two-cylinder four-stroke engine is proposed.

В соответствии с первым вариантом изобретения, система балансировочных валов двухцилиндрового четырехтактного двигателя, содержащая коленчатый вал, шатуны с верхней и нижней головкой, пару соосно установленных балансировочных валов, включающую первый и второй балансировочный валы, на каждом из которых установлены диаметрально противоположные противовесы, подшипники скольжения, зубчатые колеса, оба балансировочных вала расположены по одну сторону от коленчатого вала, имеют противоположные направления вращения, одинаковую частоту вращения, в зонах прохождения головок шатунов на каждом из балансировочных валов выполнен продольно-поперечный пропил, внутренний край которого в поперечном сечении для первого балансировочного вала выполнен под углом от 1 до 15 градусов от вертикали, угол определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении, для второго балансировочного вала внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом от 1 до 20 градусов от вертикали, угол определяется по направлению вращения второго балансировочного вала, противовес первого балансировочного вала установлен перед подшипником скольжения, соединяющим, выполненный в виде опоры конец первого балансировочного вала и выполненный в виде опоры конец второго балансировочного вала, конец первого балансировочного вала входит в соединяющий подшипник скольжения на половину толщины подшипника. In accordance with the first embodiment of the invention, a system of balancing shafts of a two-cylinder four-stroke engine, comprising a crankshaft, connecting rods with an upper and a lower head, a pair of coaxially mounted balancing shafts, including a first and a second balancing shafts, each of which is equipped with diametrically opposed counterweights, sliding bearings, gear wheels, both balancing shafts are located on one side of the crankshaft, have opposite directions of rotation, the same rotational speed, in the areas of passage of the connecting rod heads on each of the balancing shafts, a longitudinal-transverse cut is made, the inner edge of which in cross-section for the first balancing shaft is made at an angle of 1 to 15 degrees from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft to the direction, for the second balancing shaft, the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle of 1 to 20 degrees from vertical, the angle is determined according to the direction of rotation of the second balancing shaft, the counterweight of the first balancing shaft is installed in front of the sliding bearing connecting, the end of the first balancing shaft made in the form of a support and the end of the second balancing shaft made in the form of a support, the end of the first balancing shaft enters the connecting sliding bearing on half the thickness of the bearing .

В соответствии с первым вариантом выполнения балансировочных валов, для обеспечения проворачиваемости первого (вращающегося в том же направлении, что и коленвал) балансировочного вала относительно шатуна, его противовес приходится переносить из плоскости оси цилиндра (перпендикулярной оси коленвала, в которой двигается шатун) в центральную зону, где коленвал имеет узкое цилиндрическое сечение и не имеет эксцентрично движущихся элементов. Выполненный с дополнительной опорой противовес позволяет максимально повысить надежность узла в целом, за счет устранения негативных эффектов консольного закрепления. При этом второй балансировочный вал из-за небольших габаритов и малого расстояния между третьим и четвертым подшипниками скольжения, вполне может работать, опираясь на половину третьего подшипника скольжения.In accordance with the first embodiment of the balancing shafts, in order to ensure the cranking of the first (rotating in the same direction as the crankshaft) balancing shaft relative to the connecting rod, its counterweight has to be transferred from the plane of the cylinder axis (perpendicular to the crankshaft axis in which the connecting rod moves) to the central zone where the crankshaft has a narrow cylindrical section and has no eccentrically moving elements. The counterweight, made with additional support, allows to maximize the reliability of the assembly as a whole, by eliminating the negative effects of cantilever fastening. At the same time, the second balancing shaft, due to its small dimensions and small distance between the third and fourth plain bearings, may well work, relying on half of the third plain bearing.

В соответствии со вторым вариантом изобретения, система балансировочных валов двухцилиндрового четырехтактного двигателя, содержащая коленчатый вал, шатуны с верхней и нижней головкой, пару соосно установленных балансировочных валов, включающую первый и второй балансировочный валы, на каждом из которых установлены диаметрально противоположные противовесы, подшипники скольжения, зубчатые колеса, оба балансировочных вала расположены по одну сторону от коленчатого вала, имеют противоположные направления вращения, одинаковую частоту вращения, в зонах прохождения головок шатунов на каждом из балансировочных валов выполнен продольно-поперечный пропил, внутренний край которого в поперечном сечении для первого балансировочного вала выполнен под углом от 1 до 15 градусов от вертикали, угол определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении, для второго балансировочного вала внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом от 1 до 20 градусов от вертикали, угол определяется по направлению вращения второго балансировочного вала, противовес первого балансировочного вала установлен консольно на конце самого вала перед подшипником скольжения, выполненном в виде опоры на конце второго балансировочного вала.In accordance with the second embodiment of the invention, a system of balancing shafts of a two-cylinder four-stroke engine, comprising a crankshaft, connecting rods with an upper and a lower head, a pair of coaxially mounted balancing shafts, including a first and a second balancing shafts, each of which is equipped with diametrically opposed counterweights, sliding bearings, gear wheels, both balancing shafts are located on one side of the crankshaft, have opposite directions of rotation, the same rotational speed, in the areas of passage of the connecting rod heads on each of the balancing shafts, a longitudinal-transverse cut is made, the inner edge of which in cross-section for the first balancing shaft is made at an angle of 1 to 15 degrees from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft to the direction, for the second balancing shaft, the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle of 1 to 20 degrees in from the vertical, the angle is determined in the direction of rotation of the second balancing shaft, the counterweight of the first balancing shaft is cantilevered at the end of the shaft itself in front of the sliding bearing, made in the form of a support at the end of the second balancing shaft.

В соответствии со вторым вариантом выполнения балансировочных валов, для обеспечения проворачиваемости первого (вращающегося в том же направлении, что и коленвал) балансировочного вала относительно шатуна, его противовес приходится переносить из плоскости оси цилиндра (перпендикулярной оси коленвала, в которой двигается шатун) в центральную зону, где коленвал имеет узкое цилиндрическое сечение и не имеет эксцентрично движущихся элементов. In accordance with the second embodiment of the balancing shafts, to ensure the cranking of the first (rotating in the same direction as the crankshaft) balancing shaft relative to the connecting rod, its counterweight has to be transferred from the plane of the cylinder axis (perpendicular to the crankshaft axis in which the connecting rod moves) to the central zone where the crankshaft has a narrow cylindrical section and has no eccentrically moving elements.

Консольно выполненный противовес позволяет максимально эффективно использовать пространство между вторым и третьим подшипниками скольжения балансировочных валов, минимизировав габариты и массу первого балансировочного вала в осевом направлении, что в свою очередь ведет к уменьшению массы и габаритов корпусных деталей, и двигателя в целом, и позволяет максимально упростить и удешевить конструкцию балансировочной системы, а также убрать из конструкции упорные подшипники (59, 60) и упоры (39, 57) балансировочных валов. The cantilevered counterweight allows the most efficient use of the space between the second and third sliding bearings of the balancing shafts, minimizing the dimensions and mass of the first balancing shaft in the axial direction, which in turn leads to a decrease in the mass and dimensions of the body parts, and the engine as a whole, and makes it possible to simplify as much as possible and to reduce the cost of the design of the balancing system, as well as to remove the thrust bearings (59, 60) and stops (39, 57) of the balancing shafts from the design.

Конструкция балансировочных валов согласно изобретению, установленных соосно по одну сторону от коленчатого вала, имеющих противоположные направления вращения и одинаковую частоту вращения, способна уравновесить силу инерции кривошипно-шатунного механизма, шатуны которого установлены на коленчатом валу двигателя. The design of the balancing shafts according to the invention, installed coaxially on one side of the crankshaft, having opposite directions of rotation and the same speed, is able to balance the inertia force of the crank mechanism, the connecting rods of which are mounted on the crankshaft of the engine.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 - фиг. 13.The invention is illustrated by the drawings shown in Fig. 1 - Fig. 13.

На фиг.1 показан общий вид системы балансировочных валов для двухцилиндрового четырехтактного двигателя, с головками шатунов, расположенными на максимальном удалении от балансировочных валов. Figure 1 shows a general view of a system of balancing shafts for a two-cylinder four-stroke engine, with the connecting rod heads located at the maximum distance from the balancing shafts.

На фиг.2 - динамическая схема распределения сил кривошипно-шатунного механизма в системе балансировочных валов Figure 2 is a dynamic diagram of the distribution of forces of the crank mechanism in the system of balancing shafts

На фиг.3 - общий вид системы балансировочных валов для двухцилиндрового четырехтактного двигателя, с головками шатунов на подходе к минимальному расстоянию до балансировочных валов Figure 3 is a general view of the system of balancing shafts for a two-cylinder four-stroke engine, with the connecting rod heads on the approach to the minimum distance to the balancing shafts

На фиг.4 - вид сверху системы балансировочных валов для двухцилиндрового четырехтактного двигателя, в соответствии с первым вариантом изобретения4 is a top view of a balance shaft system for a two-cylinder four-stroke engine in accordance with a first embodiment of the invention

На фиг.5 - увеличенное изображение противовеса первого балансировочного вала и подшипника скольжения второго балансировочного вала, в соответствии с первым вариантом изобретенияFig. 5 is an enlarged view of the counterweight of the first balancing shaft and the sliding bearing of the second balancing shaft, in accordance with the first embodiment of the invention.

На фиг.6 - увеличенное изображение противовеса первого балансировочного вала и подшипника скольжения второго балансировочного вала, в соответствии со вторым вариантом изобретенияFig. 6 is an enlarged view of the counterweight of the first balancing shaft and the sliding bearing of the second balancing shaft, in accordance with the second embodiment of the invention.

На фиг.7 - изображение места расположения и формы профиля пропила, выполненного на втором балансировочном валуFigure 7 is an image of the location and shape of the profile of the cut made on the second balancing shaft

На фиг.8 - изображение места расположения и формы профиля пропила, выполненного на первом балансировочном валу, в соответствии с первым вариантом изобретенияFigure 8 is a view of the location and shape of the profile of the cut made on the first balancing shaft, in accordance with the first embodiment of the invention

На фиг.9 - увеличенное изображение места расположения и формы профиля пропила, выполненного на первом балансировочном валу, в соответствии со вторым вариантом изобретенияFigure 9 is an enlarged view of the location and shape of the profile of the cut made on the first balancing shaft in accordance with the second embodiment of the invention

На фиг.10-11 показаны виды поперечного сечения A-A первого балансировочного вала, где внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом А от вертикали, угол определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении Figures 10-11 show cross-sectional views A-A of the first balancing shaft, where the inner edge of the cut in cross-section is made at an angle A from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft to the direction

На фиг.12-13 показаны виды поперечного сечения B-B второго балансировочного вала, где внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом B от вертикали, угол определяется по направлению вращения второго балансировочного вала12-13 show cross-sectional views B-B of the second balancing shaft, where the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle B from the vertical, the angle is determined in the direction of rotation of the second balancing shaft

Как показано на фиг.1-6 чертежей система балансировочных валов для двухцилиндрового четырехтактного двигателя, содержит следующие элементы: As shown in FIGS. 1-6 of the drawings, a balance shaft system for a two-cylinder four-stroke engine comprises the following elements:

1. Коленчатый вал1. Crankshaft

2. Хвостовик коленчатого вала2. Crankshaft shank

3. Первая (передняя) коренная шейка коленчатого вала3. The first (front) main journal of the crankshaft

4. Первая (передняя) щека коленчатого вала4. The first (front) cheek piece of the crankshaft

5. Противовес первой (передней) щеки коленчатого вала5. Counterweight of the first (front) cheek piece of the crankshaft

6. Первая (передняя) шатунная шейка6. The first (front) connecting rod journal

7. Вторая щека коленчатого вала7. The second cheek of the crankshaft

8. Противовес второй щеки коленчатого вала8. Counterweight of the second cheek piece of the crankshaft

9. Вторая коренная шейка коленчатого вала9. The second main journal of the crankshaft

10. Центральная часть коленчатого вала10. The central part of the crankshaft

11. Третья коренная шейка коленчатого вала11. The third main journal of the crankshaft

12. Третья щека коленчатого вала12. Third cheek piece of the crankshaft

13. Противовес третьей щеки коленчатого вала13. Counterweight of the third cheek piece of the crankshaft

14. Вторая (задняя) шатунная шейка14. Second (rear) crankpin

15. Четвертая (задняя) коренная шейка коленчатого вала15. Fourth (rear) main journal of the crankshaft

16. Четвертая (задняя) щека коленчатого вала16. Fourth (rear) crankshaft cheek

17. Противовес четвертой (задней) щеки коленчатого вала17. Counterweight of the fourth (rear) cheek piece of the crankshaft

18. Посадочное место шестерни привода заднего балансировочного вала18. Seat of the gear wheel of the drive of the rear balancing shaft

19. Бобышка крепления вала отбора мощности19. Power take-off shaft mounting boss

20. Шестерня привода переднего балансировочного вала20. Gear wheel of the drive of the front balancing shaft

21. Шестерня привода заднего балансировочного вала21. Gear wheel of the drive of the rear balancing shaft

22. Первый (передний) коренной подшипник скольжения коленчатого вала22. The first (front) main bearing of the crankshaft

23. Второй коренной подшипник скольжения коленчатого вала23. The second main bearing of the crankshaft

24. Третий коренной подшипник скольжения коленчатого вала24. The third main bearing of the crankshaft

25. Четвертый (задний) коренной подшипник скольжения коленчатого вала25. The fourth (rear) main crankshaft sliding bearing

26. Первый (передний) шатунный подшипник скольжения26. The first (front) connecting rod plain bearing

27. Первый (передний) шатун27. The first (front) connecting rod

28. Нижняя крышка первого (переднего) шатуна28. The lower cover of the first (front) connecting rod

29. Шатунный болт первого (переднего) шатуна29. Connecting rod bolt of the first (front) connecting rod

30. Второй (задний) шатунный подшипник скольжения30. Second (rear) connecting rod plain bearing

31. Второй (задний) шатун31. Second (rear) connecting rod

32. Нижняя крышка второго (заднего) шатуна32. The lower cover of the second (rear) connecting rod

33. Шатунный болт второго (заднего) шатуна33. Connecting rod bolt of the second (rear) connecting rod

34. Промежуточный вал34. Intermediate shaft

35. Промежуточное зубчатое колесо привода переднего балансировочного вала35. Intermediate gear wheel of the front balancing shaft drive

36. Первый балансировочный вал36. First balancing shaft

37. Хвостовик первого балансировочного вала37. Shank of the first balancing shaft

38. Первая (передняя) опора первого балансировочного вала38. The first (front) support of the first balancing shaft

39. Упор первого балансировочного вала39. Stop of the first balancing shaft

40. Центральная часть первого балансировочного вала40. The central part of the first balancing shaft

41. Центральный пропил (выборка) первого балансировочного вала41. Center cut (cut) of the first balancing shaft

42. Вторая опора первого балансировочного вала42. The second support of the first balancing shaft

43. Противовес первого балансировочного вала43. Counterweight of the first balancing shaft

44. Задний пропил (выборка) первого балансировочного вала44. Back cut (cut) of the first balancing shaft

45. Третья опора первого балансировочного вала45. The third support of the first balancing shaft

46. Зубчатое колесо привода первого балансировочного вала46. Gear wheel of the drive of the first balancing shaft

47. Первый подшипник скольжения 47. First sleeve bearing

48. Второй подшипник скольжения 48. Second sleeve bearing

49. Третий подшипник скольжения 49. Third plain bearing

50. Четвертый подшипник скольжения 50. Fourth sleeve bearing

51. Второй балансировочный вал51. Second balancing shaft

52. Первая (передняя) опора второго балансировочного вала52. The first (front) support of the second balancing shaft

53. Противовес второго балансировочного вала53. Counterweight of the second balancing shaft

54. Пропил (выборка) второго балансировочного вала54. Cut (selection) of the second balancing shaft

55. Посадочное место зубчатого колеса привода второго балансировочного вала55. Seat of the gear wheel of the drive of the second balancing shaft

56. Зубчатое колесо привода второго балансировочного вала56. Gear wheel of the drive of the second balancing shaft

57. Упор второго балансировочного вала57. Stop of the second balancing shaft

58. Вторая (задняя) опора второго балансировочного вала58. The second (rear) support of the second balancing shaft

59. Упорный подшипник первого балансировочного вала59. Thrust bearing of the first balancing shaft

60. Упорный подшипник второго балансировочного вала60. Thrust bearing of the second balancing shaft

В соответствии с изобретением, коленчатый вал 1, имеет хвостовик 2, центральную часть 10, первую (переднюю) коренную шейку 3, вторую коренную шейку 9, третью коренную шейку 11, четвертую (заднюю) коренную шейку 15, первую (переднюю) щеку 4, вторую щеку 7, третью щеку 12, четвертую (заднюю) щеку 16, противовес 5 первой (передней) щеки 4, противовес 8 второй щеки 7, противовес 13 третьей щеки 12, противовес 17 четвертой (задней) щеки 16, первую (переднюю) шатунную шейку 6, вторую (заднюю) шатунную шейку 14. На коленчатом валу 1 установлены бобышка крепления вала отбора мощности 19, шестерня привода 20 первого балансировочного вала 36, шестерня привода 21 второго балансировочного вала 51, первый (передний) коренной подшипник скольжения 22, второй коренной подшипник скольжения 23, третий коренной подшипник скольжения 24, четвертый (задний) коренной подшипник скольжения 25, первый (передний) шатунный подшипник скольжения 26, первый (передний) шатун 27 с шатунным болтом 29 и нижней крышкой 28, второй (задний) шатунный подшипник скольжения 30, второй (задний) шатун 31 с шатунным болтом 33 и нижней крышкой 32. Установленные на первом и втором балансировочных валах: первый подшипник скольжения 47, второй подшипник скольжения 48, и соответственно третий подшипник скольжения 49, четвертый подшипник скольжения 50, служат опорами для вращения первого и второго балансировочных валов, и предназначены для увеличения срока службы картера двигателя и улучшения ремонтопригодности двигателя в целом. In accordance with the invention, the crankshaft 1 has a shank 2, a central part 10, a first (front) main journal 3, a second main journal 9, a third main journal 11, a fourth (rear) main journal 15, a first (front) cheek 4, second cheek 7, third cheek 12, fourth (rear) cheek 16, counterweight 5 of the first (front) cheek 4, counterweight 8 of the second cheek 7, counterweight 13 of the third cheek 12, counterweight 17 of the fourth (rear) cheek 16, the first (front) connecting rod journal 6, the second (rear) connecting rod journal 14. On the crankshaft 1 are mounted the boss of the power take-off shaft 19, the drive gear 20 of the first balancing shaft 36, the drive gear 21 of the second balancing shaft 51, the first (front) main sliding bearing 22, the second main sleeve bearing 23, third main sleeve bearing 24, fourth (rear) main sleeve bearing 25, first (front) connecting rod bearing 26, first (front) connecting rod 27 with connecting rod bolt 29 and lower cover 28, second (rear) connecting rod plain bearing 30, second (rear) connecting rod 31 with connecting rod bolt 33 and bottom cover 32. Installed on the first and second balancing shafts: first sliding bearing 47, second sliding bearing 48, and, accordingly, third sliding bearing 49, the fourth sleeve bearing 50, supports the rotation of the first and second balance shafts, and is intended to increase the life of the crankcase and improve the maintainability of the engine as a whole.

На промежуточном валу 34 установлено промежуточное зубчатое колесо 35 привода первого балансировочного вала 36, вступающее в зацепление с зубчатым колесом 46 привода первого балансировочного вала 36. Второй балансировочный вал 51 имеет первую (переднюю) опору 52, вторую (заднюю) 58 опору вала, противовес вала 53, пропил (выборку) вала 54, зубчатое колесо 56 привода вала, упор 57 вала, упорный подшипник 60.On the intermediate shaft 34 there is an intermediate gear 35 of the drive of the first balancing shaft 36, which engages with the gear 46 of the drive of the first balancing shaft 36. The second balancing shaft 51 has a first (front) support 52, a second (rear) 58 shaft support, a shaft counterweight 53, cut (cut) of shaft 54, gear 56 of the shaft drive, stop 57 of the shaft, thrust bearing 60.

В соответствии с первым вариантом изобретения, первый балансировочный вал 36 имеет хвостовик 37, первую (переднюю) опору 38 вала, упор 39 вала, центральную часть 40 вала, вторую опору 42 вала, противовес 43 вала установленный перед подшипником скольжения 45, задний пропил (выборку) 44 вала, третью опору 45 вала, зубчатое колесо привода 46, упорный подшипник 59. Противовес 43 установлен перед подшипником скольжения 45, который соединяет выполненный в виде опоры конец первого балансировочного вала и выполненный в виде опоры 52 конец второго балансировочного вала. Конец первого балансировочного вала входит в соединяющий подшипник скольжения 45 на половину толщины подшипника. In accordance with the first embodiment of the invention, the first balancing shaft 36 has a shank 37, a first (front) shaft support 38, a shaft stop 39, a central part 40 of the shaft, a second shaft support 42, a shaft counterweight 43 installed in front of a plain bearing 45, a back cut (sample ) 44 of the shaft, the third shaft support 45, the drive gear 46, the thrust bearing 59. The counterweight 43 is installed in front of the sleeve bearing 45, which connects the support end of the first balancing shaft and the support end 52 of the second balancing shaft. The end of the first balancing shaft fits into the connecting sleeve bearing 45 at half the thickness of the bearing.

В соответствии с вторым вариантом изобретения, первый балансировочный вал 36 имеет хвостовик 37, первую (переднюю) опору 38 вала, упор 39 вала, центральную часть 40 вала, вторую опору 42 вала, задний пропил (выборку) 44 вала, противовес 43 вала, установленный консольно перед подшипником скольжения 45, установленным на конце второго балансировочного вала.In accordance with the second embodiment of the invention, the first balancing shaft 36 has a shank 37, a first (front) shaft support 38, a shaft stop 39, a central part 40 of the shaft, a second shaft support 42, a rear cut (cut) 44 of the shaft, a shaft counterweight 43 installed cantilever in front of the sliding bearing 45 mounted at the end of the second balancing shaft.

Выполнение пропилов 41 и 54, форма которых показана на фиг. 7 - 9, на первом балансировочном валу 36 и втором балансировочном валу 51, соответственно, при возвратно-поступательном движении первого и второго шатунов (27, 31), позволяет создать условия для свободного прохожденияMaking cuts 41 and 54, the shape of which is shown in FIG. 7 - 9, on the first balancing shaft 36 and the second balancing shaft 51, respectively, with the reciprocating movement of the first and second connecting rods (27, 31), allows you to create conditions for free passage

нижней части головки шатунов (27, 31) и шатунных болтов (29, 33), через пространство двигателя, где расположены балансировочные валы, не соприкасаясь с телом самих валов, обеспечивая таким образом более компактную сборку двигателя, сокращая его габаритные размеры и снижая вес.the lower part of the head of the connecting rods (27, 31) and connecting rod bolts (29, 33), through the engine space where the balance shafts are located, without contacting the body of the shafts themselves, thus providing a more compact engine assembly, reducing its overall dimensions and reducing weight.

В системе балансировочных валов противовес 43 первого балансировочного вала 36 расположен между коренными шейками 9 и 11 коленчатого вала 1, выполнение пропила 41 на первом балансировочном валу 36, что позволяет коленчатому валу 1 с установленными на нем первым 27 и вторым 31 шатунами свободно поворачиваться, на задевая при этом первый балансировочный вал 36, соответственно, чем достигается уменьшение веса конструкции, и создается дополнительный полезный объем в пространстве двигателя. На первом балансировочном валу 36 выполнен пропил 44, для облегчения конструкции и снижения массы противовеса. В соответствии с первым вариантом изобретения, размер и форма пропила 44 выполнены аналогично размерам и форме пропилов 41 и 54. В соответствии со вторым вариантом изобретения пропил 44 имеет форму среза, и так же предназначен для облегчения конструкции и снижения массы противовеса.In the system of balancing shafts, the counterweight 43 of the first balancing shaft 36 is located between the main journals 9 and 11 of the crankshaft 1, making a cut 41 on the first balancing shaft 36, which allows the crankshaft 1 with the first 27 and the second 31 connecting rods to rotate freely, touching in this case, the first balancing shaft 36, respectively, thereby reducing the weight of the structure, and creating an additional useful volume in the engine space. A cut 44 is made on the first balance shaft 36 to facilitate construction and reduce the weight of the counterweight. In accordance with the first embodiment of the invention, the size and shape of the cut 44 is made similar to the size and shape of the cuts 41 and 54. According to the second embodiment of the invention, the cut 44 has a shear shape and is also intended to facilitate construction and reduce the weight of the counterweight.

Внутренний край пропила в поперечном сечении А-А для первого балансировочного вала выполнен под углом A, в интервале от 1 до 15 градусов от вертикали, угол А определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении.The inner edge of the cut in the cross section A-A for the first balancing shaft is made at an angle A, in the range from 1 to 15 degrees from the vertical, the angle A is determined in the direction opposite to the direction of rotation of the first balancing shaft.

Внутренний край пропила в поперечном сечении В-В для второго балансировочного вала выполнен под углом В, в интервале от 1 до 20 градусов от вертикали, угол В определяется по направлению вращения второго балансировочного вала.The inner edge of the cut in the cross section B-B for the second balancing shaft is made at an angle B, in the range from 1 to 20 degrees from the vertical, the angle B is determined in the direction of rotation of the second balancing shaft.

Система балансировки двухцилиндрового четырехтактного двигателя работает следующим образом: балансировочные валы (36, 51), установленные на подшипниках скольжения (47, 48, 49, 50), приводятся в движение через зубчатые колеса (35, 46, 56) балансировочных валов и шестерни привода (20, 21), вращающимся коленчатым валом (1), и начинают вращаться в противоположные стороны с одинаковой частотой вращения. Установленные на балансировочных валах (36, 51) противовесы (43, 53) компенсируют силы инерции, возникающие в кривошипно-шатунном механизме, совершающем возвратно-поступательные движения. The balancing system of a two-cylinder four-stroke engine works as follows: the balancing shafts (36, 51) mounted on plain bearings (47, 48, 49, 50) are driven through the gears (35, 46, 56) of the balancing shafts and drive gears ( 20, 21), a rotating crankshaft (1), and begin to rotate in opposite directions at the same speed. The counterweights (43, 53) installed on the balancing shafts (36, 51) compensate for the inertial forces arising in the crank mechanism that reciprocates.

Предлагаемая конструкция балансировочных валов для двухцилиндрового четырехтактного двигателя позволяет уравновесить их по возникающим моментам горизонтальных составляющих центробежных сил на всех углах поворота, кроме прохождения ВМТ (верхней мертвой точки) и НМТ (нижней мертвой точки), где центробежная сила каждого из противовесов принимает только вертикальную составляющую.The proposed design of balancing shafts for a two-cylinder four-stroke engine makes it possible to balance them in terms of the arising moments of the horizontal components of centrifugal forces at all angles of rotation, except for the passage of TDC (top dead center) and BDC (bottom dead center), where the centrifugal force of each of the counterweights takes only the vertical component.

Claims (2)

1. Система балансировочных валов двухцилиндрового четырехтактного двигателя, содержащая коленчатый вал, шатуны с верхней и нижней головкой, пару соосно установленных балансировочных валов, включающую первый и второй балансировочный валы, на каждом из которых установлены диаметрально противоположные противовесы, подшипники скольжения, зубчатые колеса, отличающаяся тем, что оба балансировочных вала расположены по одну сторону от коленчатого вала, имеют противоположные направления вращения, одинаковую частоту вращения, в зонах прохождения головок шатунов на каждом из балансировочных валов выполнен продольно-поперечный пропил, внутренний край которого в поперечном сечении для первого балансировочного вала выполнен под углом от 1 до 15 градусов от вертикали, угол определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении, для второго балансировочного вала внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом от 1 до 20 градусов от вертикали, угол определяется по направлению вращения второго балансировочного вала, противовес первого балансировочного вала установлен перед подшипником скольжения, соединяющим выполненный в виде опоры конец первого балансировочного вала и выполненный в виде опоры конец второго балансировочного вала, конец первого балансировочного вала входит в соединяющий подшипник скольжения на половину толщины подшипника.1. A system of balancing shafts of a two-cylinder four-stroke engine, containing a crankshaft, connecting rods with upper and lower heads, a pair of coaxially mounted balancing shafts, including the first and second balancing shafts, on each of which diametrically opposite counterweights, sliding bearings, gear wheels are installed, characterized by that both balancing shafts are located on the same side of the crankshaft, have opposite directions of rotation, the same rotational speed, in the areas of passage of the connecting rod heads on each of the balancing shafts, a longitudinal-transverse cut is made, the inner edge of which in cross-section for the first balancing shaft is made under angle from 1 to 15 degrees from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft to the direction, for the second balancing shaft, the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle from 1 to 20 degrees from the vertical, the angle is It is distributed in the direction of rotation of the second balancing shaft, the counterweight of the first balancing shaft is installed in front of the sliding bearing connecting the end of the first balancing shaft made in the form of a support and the end of the second balancing shaft made in the form of a support, the end of the first balancing shaft enters the connecting sliding bearing half the thickness of the bearing. 2. Система балансировочных валов двухцилиндрового четырехтактного двигателя, содержащая коленчатый вал, шатуны с верхней и нижней головкой, пару соосно установленных балансировочных валов, включающую первый и второй балансировочный валы, на каждом из которых установлены диаметрально противоположные противовесы, подшипники скольжения, зубчатые колеса, отличающаяся тем, что оба балансировочных вала расположены по одну сторону от коленчатого вала, имеют противоположные направления вращения, одинаковую частоту вращения, в зонах прохождения головок шатунов на каждом из балансировочных валов выполнен продольно-поперечный пропил, внутренний край которого в поперечном сечении для первого балансировочного вала выполнен под углом от 1 до 15 градусов от вертикали, угол определяется в обратном направлению вращения первого балансировочного вала направлении, для второго балансировочного вала внутренний край пропила в поперечном сечении выполнен под углом от 1 до 20 градусов от вертикали, угол определяется по направлению вращения второго балансировочного вала, противовес первого балансировочного вала установлен консольно на конце самого вала перед подшипником скольжения, выполненном в виде опоры на конце второго балансировочного вала.2. A system of balancing shafts of a two-cylinder four-stroke engine, containing a crankshaft, connecting rods with upper and lower heads, a pair of coaxially mounted balancing shafts, including the first and second balancing shafts, on each of which diametrically opposite counterweights, sliding bearings, gear wheels are installed, characterized by that both balancing shafts are located on the same side of the crankshaft, have opposite directions of rotation, the same rotational speed, in the areas of passage of the connecting rod heads on each of the balancing shafts, a longitudinal-transverse cut is made, the inner edge of which in cross-section for the first balancing shaft is made under angle from 1 to 15 degrees from the vertical, the angle is determined in the opposite direction of rotation of the first balancing shaft to the direction, for the second balancing shaft, the inner edge of the cut in the cross section is made at an angle from 1 to 20 degrees from the vertical, the angle is It is distributed in the direction of rotation of the second balancing shaft, the counterweight of the first balancing shaft is cantilevered at the end of the shaft itself in front of the sliding bearing, made in the form of a support at the end of the second balancing shaft.
RU2021105610A 2021-03-04 2021-03-04 Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options) RU2753431C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105610A RU2753431C1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options)
CN202280019134.0A CN117396687A (en) 2021-03-04 2022-03-02 Balance shaft system of two-cylinder four-stroke engine
PCT/RU2022/050061 WO2022186729A1 (en) 2021-03-04 2022-03-02 System of balance shafts for a two-cylinder four-stroke engine (embodiments)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021105610A RU2753431C1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2753431C1 true RU2753431C1 (en) 2021-08-16

Family

ID=77349426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021105610A RU2753431C1 (en) 2021-03-04 2021-03-04 Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options)

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117396687A (en)
RU (1) RU2753431C1 (en)
WO (1) WO2022186729A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785026C1 (en) * 2022-04-05 2022-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Balancing device for a piston in-line two-cylinder four-stroke internal combustion engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5375571A (en) * 1994-04-08 1994-12-27 Ford Motor Company Coaxially mounted engine balance shafts
GB2342695A (en) * 1996-07-09 2000-04-19 Simpson Ind Inc Balance shaft, eg for engines, with recessed cross-section
RU2384770C1 (en) * 2007-07-30 2010-03-20 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Facility for arrangement of balance shafts
RU2400656C2 (en) * 2005-05-12 2010-09-27 Рено С.А.С. Ice with balancing shafts that can be cotter-pined and method of mounting balancing cassette on ice unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5375571A (en) * 1994-04-08 1994-12-27 Ford Motor Company Coaxially mounted engine balance shafts
GB2342695A (en) * 1996-07-09 2000-04-19 Simpson Ind Inc Balance shaft, eg for engines, with recessed cross-section
RU2400656C2 (en) * 2005-05-12 2010-09-27 Рено С.А.С. Ice with balancing shafts that can be cotter-pined and method of mounting balancing cassette on ice unit
RU2384770C1 (en) * 2007-07-30 2010-03-20 Мицубиси Дзидося Когио Кабусики Кайся Facility for arrangement of balance shafts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785026C1 (en) * 2022-04-05 2022-12-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Balancing device for a piston in-line two-cylinder four-stroke internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022186729A1 (en) 2022-09-09
CN117396687A (en) 2024-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5870979A (en) Internal combustion engine with arced connecting rods
US4028963A (en) Engine balancer
US4381903A (en) Opposed piston machinery
EP1983215A1 (en) Reciprocating piston machine and internal combustion engine
US8468995B2 (en) Compact second order balance shaft arrangement with low inertia driven shaft
US8281763B2 (en) Internal combustion engine
US4694785A (en) Piston apparatus
US9285012B2 (en) Internal combustion engine with compensation weight arranged on the crankshaft and serving as an imbalance, and method for production of the crankshaft
US6427657B1 (en) Engine balance apparatus and accessory drive device
JPH0561485B2 (en)
RU2753431C1 (en) Balancing shaft system for two-cylinder four-stroke engine (options)
US9228633B2 (en) Engine balance system
JP2002061712A (en) Crank transmission device for internal combustion engine
US3678807A (en) Piston motor with swash-plate engine assembly
JP2000249191A (en) Arrangement for mass balance and/or moment balance of reciprocating internal-combustion engine
US11885378B2 (en) Cylinder unit for eliminating secondary forces in inline internal combustion engines
CN113279852B (en) In-line piston engine, aircraft engine and aircraft with balancing mechanism
CN215256473U (en) In-line piston engine, aircraft engine and aircraft
RU2215884C1 (en) Two-stroke radial modular piston internal combustion engine with eccentric-type power mechanism
KR200152336Y1 (en) Installation structure of engine balance shaft
JP2021032177A (en) Balancer housing
JP2540109B2 (en) Engine balancer
CN109340306A (en) A kind of uniaxiality balance axle system of variable compression ratio engine
US9234457B1 (en) Marine engines and balance shaft arrangements for marine engines
JP2000088058A (en) Balancer device for overhead valve engine