專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，曲軸由位于包括端蓋的曲軸箱兩端的兩滾珠軸承支承，曲軸的一端為輸出軸。特別是，涉及這樣一種通用風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱中軸承的結(jié)構(gòu)。
通用風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的各種要求取決于發(fā)動(dòng)機(jī)所服務(wù)的工作機(jī)械的種類(lèi)。壓縮機(jī)、軸流泵、或直接與動(dòng)力輸出萬(wàn)向傳動(dòng)軸連接的外置發(fā)動(dòng)機(jī)要求高速旋轉(zhuǎn)。因此，對(duì)于這類(lèi)應(yīng)用，曲軸用作輸出軸。從另一方面來(lái)說(shuō)，許多農(nóng)業(yè)機(jī)械需要低速輸出。由于凸輪軸轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速的二分之一。因此，對(duì)于這種應(yīng)用，凸輪軸用作輸出軸。
如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)中用作輸出軸的曲軸由兩端的滾珠軸承支承。這些滾珠軸承必須有一允許其承受活塞受到的來(lái)自氣缸頂部燃?xì)鈮毫Φ膹较蜉d荷以及從外部施加在輸出軸上的附加徑向和推力載荷的額定負(fù)載值。通常中等額定負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)滾珠軸承用在這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)中。為了另件及工藝的互換性，通常在曲軸的兩端使用同樣大小的軸承。
多用途發(fā)動(dòng)機(jī)中調(diào)節(jié)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的調(diào)速器是必不可少的。通常，機(jī)械調(diào)速器封閉在曲軸箱中并由曲軸直接驅(qū)動(dòng)。在日本專(zhuān)利出版物(Kokai)Heisei 5-44522中提供了這種調(diào)速器的例子。下面我們參照?qǐng)D3討論其結(jié)構(gòu)。
圖3表示曲軸箱內(nèi)另部件的結(jié)構(gòu)。圖中，曲軸5包括曲軸頸部分5a1和5a2，曲柄5b和曲柄銷(xiāo)5c。軸頸部分5a1和5a2由分別安裝在曲軸箱17和端蓋18上外徑相同的滾珠軸承40a和40b支承在兩點(diǎn)上。正時(shí)齒輪3裝配在曲軸5的輸出端軸頸部分5a1上。曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)凸輪軸齒輪8傳遞到凸輪軸7。凸輪軸7由分別安裝在曲軸箱17和端蓋18上外徑相同的滑動(dòng)軸承70a和70b支承在兩點(diǎn)上。
采用現(xiàn)有技術(shù)，驅(qū)動(dòng)調(diào)速器的齒輪2安裝在曲軸頸部分5a1一側(cè)(輸出軸)，及正時(shí)齒輪的外側(cè)(右側(cè))，如圖3所示。小型調(diào)速器10封裝在曲軸箱中輸出軸部分5a1下部和曲軸箱及端蓋18之間向下擴(kuò)展的空間70中。這種設(shè)計(jì)滿足了稍稍減小曲軸箱尺寸以便發(fā)動(dòng)機(jī)做的更小的要求。
加在這種曲軸的輸出軸上的一些負(fù)載，例如軸流泵或直接與外置發(fā)動(dòng)機(jī)連接的動(dòng)力輸出方向傳動(dòng)軸(propeller skaft)，在輸出軸拉伸方向上引起大的推力載荷(thrust load)。對(duì)于這類(lèi)負(fù)載，現(xiàn)有技術(shù)中所使用的由相同外直徑的滾珠軸承支承曲軸兩點(diǎn)的支承結(jié)構(gòu)沒(méi)有足夠的支承能力，以致于軸承用不了多長(zhǎng)時(shí)間。
如果使用更大直徑的軸承，曲軸和凸輪軸之間的距離就會(huì)增加。因此，曲軸箱必須做的更大。這與減小曲軸箱尺寸的目的相違背。
為使軸承具有非常精確的配合及增強(qiáng)支承能力。在這種情況下可使用同樣大小而不同材料的軸承。然而，這種專(zhuān)用軸承需要增加與曲軸的配合精度。這需要進(jìn)行選配，引發(fā)了有關(guān)自動(dòng)裝配的問(wèn)題。而且，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的軸承和這種專(zhuān)用軸承具有相同的外形尺寸，就可能會(huì)由于選錯(cuò)軸承而出現(xiàn)裝配錯(cuò)誤。
現(xiàn)有設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題是除凸輪軸齒輪和凸輪軸軸承外，調(diào)速器和調(diào)速器驅(qū)動(dòng)齒輪也裝在曲軸的輸出端(圖3中右側(cè))。無(wú)論作出多少努力來(lái)減小曲軸箱的尺寸，曲軸下部和曲軸箱17及端蓋18底部之間的向下延伸的空間70仍然需要。這使得曲軸箱比希望的要大。
本發(fā)明的目的是滿足減小曲軸箱尺寸的需要和提供具有下列特性的風(fēng)冷通用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)不用任何專(zhuān)用軸承；使用具有較大承載能力的大的、標(biāo)準(zhǔn)精度的滾珠軸承；這將減化生產(chǎn)過(guò)程并允許進(jìn)行自動(dòng)裝配。通過(guò)這些改進(jìn)，生產(chǎn)和裝配此發(fā)動(dòng)機(jī)的成本降低而且不存在安裝錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。
設(shè)計(jì)來(lái)解決這些問(wèn)題的本發(fā)明是這樣一種通用風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，曲軸由安裝在包括一端蓋的曲軸箱兩端的兩滾珠軸承支承，并且曲軸的一端為輸出軸。
本發(fā)明的這種四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)以下例特征為特征。安裝在曲軸的輸出軸上的滾珠軸承的外徑比安裝在曲軸另一端的滾珠軸承的外徑大。最好是，輸出軸上軸承的外徑約等于或大于曲軸和凸輪軸之間的距離。凸輪軸由曲軸驅(qū)動(dòng)且由滑動(dòng)軸承(普通軸承)支承。
采用本發(fā)明，大外徑的高承載能力滾珠軸承用在曲軸的輸出軸上。當(dāng)此發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在如軸流泵這樣的具有較大推力載荷的工作機(jī)械中時(shí)，這些軸承提供了足夠的承載能力和使用壽命。
使用大直徑軸承增大了曲軸和凸輪軸之間的距離，這必然也使曲軸箱增大。然而，采用本發(fā)明，凸輪軸由較小直徑的滑動(dòng)軸承支承。這種設(shè)計(jì)提供了一種將曲軸箱做的較小的簡(jiǎn)便方法。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由曲軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)的調(diào)速器封裝在曲軸箱中，靠近曲軸的與輸出軸相對(duì)的一端處的冷卻風(fēng)扇。
采用本發(fā)明，凸輪軸齒輪及其相關(guān)聯(lián)的凸輪軸軸承與曲軸的輸出軸位于曲軸箱的同一端?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器和驅(qū)動(dòng)該調(diào)速器的齒輪位于曲軸箱另一端，此端安裝著冷卻風(fēng)扇。這種曲軸箱中部的曲柄銷(xiāo)分隔左右側(cè)的設(shè)計(jì)，在曲軸箱中無(wú)需專(zhuān)門(mén)擴(kuò)展的空間而使曲軸箱做的較小。


圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的四沖程單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向剖視圖；圖2是沿圖1中A-A線截取的剖視圖；圖3是表示現(xiàn)有四沖程單缸發(fā)動(dòng)機(jī)中調(diào)速器位置的剖視圖。
參照?qǐng)D1和圖2，下面給出本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明。該實(shí)施例是一應(yīng)用本發(fā)明的通用氣缸斜置式四沖程單缸發(fā)動(dòng)機(jī)。就所述該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材料、形狀和相對(duì)位置并非意味著具體公開(kāi)而言，本發(fā)明的范圍不限于所表示的這些。該實(shí)施例僅僅作為一個(gè)圖示說(shuō)明的例子。
圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向剖面圖。圖2是沿圖1中A-A線截取的剖面圖。
在這些圖中，1表示整個(gè)氣缸斜置式單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。5表示包括曲軸頸部分5a1和5a2、曲柄5b和曲柄銷(xiāo)5c的曲軸。軸頸部分5a1和5a2由分別安裝在曲軸箱17和端蓋18上的滾珠軸承25和26在兩點(diǎn)上支承。共用一飛輪磁鐵的冷卻風(fēng)扇28安裝在與曲軸5的輸出軸相對(duì)的曲軸箱的一端上。
此設(shè)計(jì)的這些方面與現(xiàn)有技術(shù)一樣，該實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，安裝在曲軸5輸出軸端蓋18上的滾珠軸承25的外徑大于安裝在冷卻風(fēng)扇28同一端的滾珠軸承26的外徑。最好是，與曲軸5輸出軸在同一端的端蓋18上的滾珠軸承25應(yīng)有高承載能力和等于或大于曲軸5和凸輪軸7之間距離的外徑。
安裝在冷卻風(fēng)扇28同一端的滾珠軸承26是與現(xiàn)有技術(shù)中使用的尺寸相同的普通軸承。
因此，除活塞30受到的來(lái)自氣缸中燃?xì)鈮毫Φ膹较蛲屏ν猓瑵L珠軸承25應(yīng)能夠承受曲軸作為輸出軸直接受到的較大徑向載荷，以及輸出軸受拉方向的較大推力載荷。
驅(qū)動(dòng)凸輪的齒輪14安裝在曲軸5的軸頸部分5a1上。驅(qū)動(dòng)調(diào)速器的齒輪13安裝在冷卻風(fēng)扇28所在的曲軸箱相對(duì)端的軸頸部分5a2上。齒輪14與凸輪軸齒輪8嚙合，以使得曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)力能傳遞到凸輪軸7。
凸輪軸7由相同外徑的滑動(dòng)軸承7a和7b支承在兩點(diǎn)上。這些軸承分別安裝在曲軸箱17和端蓋18上。
滑動(dòng)軸承7a和7b是直徑比凸輪軸7稍大一些的普通軸承，它們直接或用中間金屬套筒或襯套插入曲軸箱17和端蓋18上的孔中。
調(diào)速器(governor)15在與冷卻風(fēng)扇28處于同一端的軸頸部分5a2下面安裝在曲軸箱17中。調(diào)速器15包括附帶齒輪16a的旋轉(zhuǎn)圓筒16，而齒輪16a由軸聯(lián)于曲軸5上的齒輪13驅(qū)動(dòng)。調(diào)速器15還包括以對(duì)稱(chēng)方式安裝在旋轉(zhuǎn)圓筒16上的軸23；以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支承在軸23上的重錘(Weight)22；安裝在曲軸箱17上的調(diào)節(jié)器(governor)19；帶有一法蘭的可移動(dòng)缸筒20；輸出調(diào)速器位移的調(diào)速器輸出軸21。當(dāng)調(diào)速器的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)齒輪13和16a傳遞到旋轉(zhuǎn)圓筒16時(shí)，離心力使與圓筒16一起轉(zhuǎn)動(dòng)的重錘22推壓可移動(dòng)缸筒20?？梢苿?dòng)缸筒20的位移通過(guò)搖臂21a以軸21的角位移形式傳遞到曲軸箱17外面。
一桿(未示出)安裝在從曲軸箱17伸出的軸21的外部。在沿將搖臂21a推回其初始位置的方向受一彈簧(未表示出)偏壓的該桿與化油器的節(jié)氣門(mén)(未表示出)相連。通過(guò)增減與連桿連接的彈簧的作用力，可控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在圖1中，6表示連接活塞30和曲柄銷(xiāo)5c的連桿。31是氣缸，32是氣缸蓋，35是氣缸蓋罩；36是油箱；34是裝在凸輪軸7上的凸輪；33是由凸輪前、后驅(qū)動(dòng)的挺桿，此挺桿是控制進(jìn)、排氣門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的機(jī)構(gòu)的另件之一。由于在本領(lǐng)域中此機(jī)構(gòu)是已知的，就不再做詳細(xì)說(shuō)明。
下面討論本實(shí)施例的工作過(guò)程，曲軸5輸出端的軸頸部分5a1由較大的重載滾珠軸承25支承，因此，當(dāng)曲軸5用作輸出軸時(shí)，可承受大的徑向載荷。此外，曲軸5可直接與在輸出軸受拉方向引起相當(dāng)大的推力載荷的外部負(fù)載軸接，如軸流泵或動(dòng)力輸出萬(wàn)向傳動(dòng)軸直接與之連接的外置發(fā)動(dòng)機(jī)。此軸承很堅(jiān)固足以承受這種負(fù)載。
盡管安裝軸頸部分5a1的端蓋18的中部被大直徑滾珠軸承25占用，凸輪軸7可直接由插入端蓋18上的滑動(dòng)軸承7a和7b支承(如需要，可使用金屬套筒或襯套)。軸承7a和7b的直徑與凸輪軸7直徑相同或稍大(當(dāng)使用襯套時(shí))。因此，在曲軸5和凸輪軸7之間不需要提供大的空間或距離。除此特點(diǎn)外，如在圖2中可看到，調(diào)速器15封裝在曲軸箱17中的與冷卻風(fēng)扇28相同而與輸出輸相反的一端。這種布置使曲軸箱的體積避免過(guò)大。
如上所述，采用本發(fā)明，大直徑、大承載能力的滾珠軸承用來(lái)支承曲軸的輸出軸。此軸承的能力足以承受與帶大量振動(dòng)的負(fù)載或在輸出軸受拉伸方向具有大的推力載荷的負(fù)載直接連接的發(fā)動(dòng)機(jī)。甚至在這種條件下，它們?nèi)匀唤?jīng)久耐用。不需要使用更大承載能力的專(zhuān)用軸承。而是可以使用大尺寸、標(biāo)準(zhǔn)精度的軸承。由于此軸承可加工到標(biāo)準(zhǔn)公差值，因此可以使裝配過(guò)程自動(dòng)化。這降低了另部件、加工和裝配的成本，并避免了可能出現(xiàn)的裝配誤差。
盡管大直徑滾珠軸承用在曲軸的輸出端，但凸輪軸由直接插入曲軸箱或端蓋18上的孔(或插入襯套)中的滑動(dòng)軸承支承。這種方式不需要在兩軸之間有大的空間。控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速且由曲軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速器封裝在曲軸箱中，與冷卻風(fēng)扇28位于同一端，而與輸出軸所在端相對(duì)。這使得曲軸箱尺寸較小。
通過(guò)本發(fā)明，提供了一種通用風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。其滿足下列要求曲軸箱較小，不使用專(zhuān)用軸承，通過(guò)使用大直徑、標(biāo)準(zhǔn)精度的滾珠軸承獲得較大的承載能力，簡(jiǎn)化了所需加工過(guò)程，并允許裝配過(guò)程自動(dòng)化。這使得加工和裝配成本降低并避免可能出現(xiàn)的裝配誤差。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一端用作輸出軸的曲軸；分別設(shè)置在曲軸箱兩端、用于支承曲軸的第一和第二滾珠軸承；其中，支承曲軸輸出軸端的所述第一和第二滾珠軸承中的一個(gè)滾珠軸承比支承曲軸另一端的所述第一和第二滾珠軸承中的另一個(gè)滾珠軸承有更大的外徑。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述一個(gè)滾珠軸承的外徑約等于或大于曲軸和由曲軸驅(qū)動(dòng)的凸輪軸之間的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述凸輪軸由一對(duì)滑動(dòng)軸承支承。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，由曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的一調(diào)速器封裝在曲軸箱中，靠近曲軸所述另一端。
5.一種風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一端用作輸出軸的曲軸，封圍曲軸的曲軸箱，及由曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)并布置在曲軸箱中的調(diào)速器，調(diào)速器靠近與用作輸出軸的所述端相對(duì)的曲軸端。
全文摘要
一種風(fēng)冷四沖程發(fā)動(dòng)機(jī),支承曲軸的輸出軸的第一滾珠軸承比支承曲軸另一端的第二滾珠軸承大。而第一軸承的外徑約等于或大于從曲軸到凸輪軸的距離。被曲軸驅(qū)動(dòng)的凸輪軸由滑動(dòng)軸承支承?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并由曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的調(diào)速器封閉在曲軸箱中,與冷卻風(fēng)扇在同一端,與曲軸輸出端相反。本發(fā)明滿足下列要求:較小的曲軸箱;不使用專(zhuān)用軸承;并通過(guò)使用大直徑、標(biāo)準(zhǔn)精度的滾珠軸承獲得較大的承載能力。
文檔編號(hào)F02B1/00GK1203324SQ9811524
公開(kāi)日1998年12月30日 申請(qǐng)日期1998年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月25日
發(fā)明者小林和之, 河內(nèi)弘吉, 中村彰吾, 長(zhǎng)瀨裕治 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社