下面将参考图1至10介绍本发明的一个实施例。图1-3中的发动 机是用于工作机等中的气冷单缸发动机,且发动机体21由曲
轴箱22、气 缸体23和气缸盖24构成,该
气缸体23从
曲轴箱22的一侧表面凸出成 稍微向上倾斜,该气缸盖24与气缸体23的头部连接。大量的气冷翅片 23a…和24a…布置在气缸体23和气缸盖24的外周表面上。曲轴箱22通 过它的底表面上的安装表面22a而安装在各种工作机的每个发动机座上。
曲轴箱22由
箱体25和侧盖26构成,该箱体25通过
铸造而与气缸 体23一体形成,该侧盖26与该箱体25的开口端连接。曲轴27的一端 27a从侧盖26上凸出,
滚珠轴承28和油封件30布置在该曲轴27的一端 27a和该侧盖26之间。曲轴27的另一端27b从箱体25上凸出,滚珠轴 承29和油封件31布置在该曲轴27的另一端27b和该箱体25之间。
飞轮32固定在曲轴27的另一端27b上并位于箱体25的外侧。用于 向发动机体21的各部分提供冷却空气的冷却
风扇33固定在该飞轮32上,
反冲起动器34布置在
冷却风扇33的外侧。
缸膛39形成于气缸体23内,活塞38可滑动地装入该缸膛39内,
燃烧室40形成于该气缸体23和气缸盖24之间,活塞38的顶部对着该 燃烧室40。
与燃烧室40连通的进气口41和排气口42形成于气缸盖24中;用 于打开和关闭进气口41和燃烧室40之间的连通的进气
阀43以及用于打 开和关闭排气口42和燃烧室40之间的连通的排气阀44布置成可进行打 开和关闭操作。
火花塞45
螺纹拧入气缸盖24上,且火花塞的
电极对着 燃烧室40。
化油器35与气缸盖24的上部相连,化油器35的进气道46的下游 端与进气口41连通。连接到进气道46的上游端的进气管47与化油器35 相连,且该进气管47与未示出的
空气净化器相连。与排气口42连通的 排气管48与气缸盖24的上部相连,且该排气管48与排气消音器49相 连。
燃料箱50布置在曲轴箱22的上面,使其由该曲轴箱22支承。
第一驱动
齿轮51以及与该第一驱动齿轮51成一体且直径为该第一 驱动齿轮的直径的1/2的第二驱动齿轮52固定在曲轴27上,并处于靠 近曲轴箱22的侧盖26的部分。与第一驱动齿轮51
啮合的第一从动齿轮 53固定在
凸轮轴54上,该
凸轮轴54的轴线平行于曲轴27的轴线,并可 旋转地支承在曲轴箱22上。因此,旋转力通过彼此啮合的第一驱动齿轮 51和第一从动齿轮53以1/2的减速比从曲轴27传递给凸轮轴54。
凸轮轴54设有与进气阀43和排气阀44分别相对应的进气凸轮55 和排气凸轮56,可操作地支承在气缸体23上的随动件57与该进气凸轮 55滑动接触。另一方面,操作室58形成于气缸体23和气缸盖24中,在 该操作室58中,随动件57的上部向下凸出。布置在该操作室58中的推 杆59的底端抵靠该随动件57。
摇臂60可摆动地支承在气缸盖24上,同 时它的一端抵靠沿阀关闭方向被
偏压的进气阀43的上端,且
推杆59的 上端抵靠摇臂60的另一端。这样,推杆59随着进气凸轮55的旋转而沿 轴向操作,因此,摇臂60的摆动使得进气阀43执行打开和关闭操作。
与在上述进气凸轮55和进气阀43之间的机构相似的机构布置在排 气凸轮56和排气阀44之间,这样,排气阀44随着排气凸轮56的旋转 而执行打开和关闭操作。
还参考图4,活塞38、曲轴27和偏心轴61通过
连杆机构62而彼此 连接,该偏心轴61的轴线平行于曲轴27的轴线,并支承在发动机体21 的曲轴箱22上。
连杆机构62由连杆64、辅助臂68和控制杆69构成,该连杆64的 一端通过活塞销63与活塞38相连,该辅助臂68通过曲轴销65与曲轴 27相连,并与连杆64的另一端枢转连接,该控制杆69的一端与辅助臂 68在远离连杆64的连接位置的位置处枢转连接。控制杆69的另一端与 偏心轴61枢转连接。
辅助臂68在其中间部分有半圆形的第一支承部分70,该半圆形的 第一支承部分70与曲轴销65的一半外周滑动接触。在辅助臂68的相对 端一体设有一对分叉部分71和72,该对分叉部分71和72分别保持连杆 64的另一端和控制杆69的一端。曲轴帽73的半圆形的第二支承部分74 与曲轴销65的其余一半外周滑动接触,该曲轴帽73固定在辅助臂68上。
连杆64的另一端通过圆柱形连杆销75与辅助臂68的一端转动连 接。压配合装入连杆64的另一端中的连杆销75的相对端枢转装配在位 于辅助臂68一端侧的分叉部分71上。
控制杆69的一端通过圆柱形辅助臂销76与辅助臂68的另一端枢转 连接。可相对枢转地穿过控制杆69的一端的辅助臂销76的相对端间隙 配合地装入在辅助臂68另一端侧的分叉部分72中,该控制杆69的一端 插入在辅助臂68另一端侧的分叉部分72内。一对夹子77、77安装在另 一端侧的分叉部分72上,用于通过抵靠辅助臂销76的相对端而防止辅 助臂销76从该分叉部分72上脱开。
曲轴帽73通过
螺栓78、78…而固定在分叉部分71和72上,每对 螺栓78、78布置在曲轴27的相对侧。连杆销75和辅助臂销76布置在 螺栓78、78…的延伸轴线上。
偏心轴61成一体地布置在旋转轴81的偏心位置处,该旋转轴81的 轴线平行于曲轴27,并转动
支撑在发动机体21的曲轴箱22中。旋转轴 81提供有偏心轴82,该偏心轴82与偏心轴61同轴,并沿轴向与偏心轴 61间隔开。旋转轴81的一端通过
滚珠轴承83而可转动地支承在曲轴箱 22的侧盖26上,且旋转轴81的另一端通过滚珠轴承84而可转动地支承 在曲轴箱22的箱体25上。
当活塞38从
上止点向
下止点滑动时,拉伸负载通过与偏心轴61相 连的另一端作用在控制杆69上,当活塞38从下止点向上止点滑动时, 压缩负载作用在控制杆69上。因为偏心轴61布置在旋转轴81的偏心位 置处,因此,通过拉伸负载和压缩负载的交替作用,从控制杆69朝向一 侧的旋转力以及朝向另一侧的旋转力交替作用在旋转轴81上。因此,单 向离合器87布置在曲轴箱22中的旋转轴81和侧盖26之间,且旋转轴 81只能沿图4中箭头80所示的一个方向旋转。
限制部件88与旋转轴81的偏心位置连接,以便随着旋转轴81的旋 转而进行往复运动操作。限制装置89能够抵靠限制部件88并与该限制 部件88接合。限制装置89能够通过在限制部件88通过往复运动端之后 立即抵靠该限制部件88并与之接合,从而在彼此不同的两个旋转状态中 的一个状态内选择地限制旋转轴81的旋转操作,从而使发动机的压缩比 转换至较高水平和较低水平。
参考图5和图6,在与偏心轴82相对应的部分处侧向凸出的凸出部 分25a成一体地形成于曲轴箱22的箱体25上,且支承装置92安装在该 凸出部分25a上。支承装置92包括:第一支承板93,该第一支承板93 抵靠在凸出部分25a的内表面上;第二支承板94,该第二支承板94布置 在沿偏心轴82的轴线与第一支承板93隔开的位置处,以对着该第一支 承板93;以及柱形
垫圈95、95…,这些柱形垫圈95、95…布置在第一和 第二支承板93和94之间的多个位置处(例如三个位置处)。
与各垫圈95、95…相对应的多个螺栓(例如三个螺栓)96、96…埋 入箱体25的凸出部分25a中,从而具有平行于旋转轴81的轴线。支承 装置92通过螺纹固定
螺母97、97…而安装在曲轴箱22的箱体25的凸出 部分25a上,该螺纹固定螺母97、97…从第二支承板94的外表面侧与穿 过第一支承板93、相应垫圈95、95…和第二支承板94插入的相应螺栓 96、96…接合。
旋转轴81可旋转地穿过第一和第二支承板93和94。旋转轴81穿 过偏心轴82的第一支承板93的部分形成为与旋转轴81同心的圆形部分 82a。
往复运动杆98的一端与偏心轴82可旋转地连接,该偏心轴82处于 旋转轴81的偏心位置。另一方面,限制部件88插入支承装置92的第一 和第二支承板93和94之间,并通过平行于偏心轴82的支承轴99而可 旋转地支承在两个支承板93和94上。限制部件88包括:连接臂部分88a, 该连接臂部分88a的基端可摆动地支承在支承轴99;以及锁定部分88b, 该锁定部分形成为扇形形状,且通过作为
铰链的一个垫圈95与连接臂部 分88a的基部连接,该连接臂部分88a和锁定部分88b以基本直
角彼此 连接。往复运动杆98的另一端通过平行于支承轴99的连接销100而与 连接臂部分88a的顶端连接。
在限制部件88并不受到限制装置89的限制,且旋转轴81可自由旋 转的状态下,往复运动杆98可在图7和图8中向左和向右地往复运动操 作,其对应于旋转轴81随着活塞38的滑动而进行的旋转操作。根据往 复运动杆98的该往复运动操作,限制部件88在第一往复运动端和第二 往复运动端之间往复地向上和向下运动,该第一往复运动端在图7和8 中设置在底侧,该第二往复运动端在图7和8中设置在上侧。
限制装置89包括:第一限制部件101,其具有第一接合部分101a, 在限制部件88刚通过第一往复运动端之后,即在限制部件88刚使操作 方向从向下方向转变成向上方向之后,该第一限制部件101的第一接合 部分101a能够从周向一侧(在本实施例中为上侧)抵靠在限制部件88 的锁定部分88b上并与该锁定部分88b接合,如图7所示;以及第二限 制部件102,其具有第二接合部分102a,在限制部件88刚通过第二往复 运动端之后,即在限制部件88刚使操作方向从向上方向转变成向下方向 之后,该第二限制部件102的第二接合部分102a能够从周向另一侧(在 本实施例中为底侧)抵靠在限制部件88的锁定部分88b上并与该锁定部 分88b接合,如图8所示;该第一和第二限制部件101和102可旋转地 支承在支承装置92上,同时彼此互锁和连接,这样,当第一和第二接合 部分101a和102a中的一个抵靠锁定部分88b并与该锁定部分88b接合 时,该第一和第二接合部分101a和102a中的另一个退回至使它不会与 锁定部分88b抵靠和接合的位置。
在支承装置92内的多个垫圈95、95…中的一对垫圈95和95布置 在相对于支承轴99在旋转轴81相对侧的两个垂直位置处。第一限制部 件101由垫圈95和95中的底侧一个可旋转地支承,而第二限制部件102 由垫圈95和95中的上侧一个可旋转地支承。
第一和第二限制部件101和102的基部由垫圈95和95可旋转地支 承,以便夹在支承装置92的两个支承板93和94之间。第一接合部分101a 通常形成为L形,以便从上侧与布置在支承板93和94之间的锁定部分 88b沿宽度方向在一侧的一半部分接合,且该第一接合部分101a布置在 第一限制部件101上。第二接合部分102a通常形成为L形,以便从底侧 与锁定部分88b沿宽度方向在另一侧的一半部分接合,且该第二接合部 分布置在第二限制部件102上。即,第一和第二接合部分101a和102a 能够彼此滑动接触,并布置在第一和第二支承板93和94之间。
第一和第二限制部件101和102设有从限制部件88伸向相对侧的臂 部分101b和102b。互锁
弹簧103在压缩状态下布置在臂部分101b和102b 顶端之间,以产生沿着使两个臂部分101b和102b的顶端彼此靠近的方 向的弹簧力,即沿使得第一和第二接合部分101a和102a与限制部件88 的锁定部分88b抵靠和接合的方向的弹簧力。
凸轮104装于支承板93和94之间,这样,第一和第二限制部件101 和102的臂部分101b和102b总是通过互锁弹簧103的弹簧力而与凸轮 104相抵靠。凸轮104枢轴转动,以便使第一和第二限制部件101和102 摆动,从而转换以下状态:在限制部件88刚通过第一往复运动端之后, 第一接合部分101a与限制部件88的锁定部分88b相抵靠和接合,且第 二接合部分102a退回以避免与锁定部分88b接合时的状态,如图7所示; 在限制部件88刚通过第二往复运动端之后,第二接合部分102a与限制 部件88的锁定部分88b相抵靠和接合,且第一接合部分101a退回以避 免与锁定部分88b接合时的状态,如图8所示。只有当枢转驱动凸轮104 以转换压缩比时,才释放由限制装置89对限制部件88的限制,且只有 在这时,旋转轴81旋转,往复运动杆98进行往复运动操作,且限制部 件88旋转。
凸轮104具有平行于旋转轴81的轴线,并布置在旋转轴105上,该 旋转轴105由第一和第二支承板93和94可旋转地支承。旋转轴105的 一端可旋转地穿过曲轴箱22的箱体25的凸出部分25a,且环形密封部件 106布置在旋转轴105和凸出部分25a之间。垂直延伸臂107的底部固定 在旋转轴105在曲轴箱22外部的一端上,且隔膜形促动器108与臂107 的上端连接。
在图9和图10中,促动器108包括:壳体110,该壳体110安装在 支承板109上,该支承板109固定在曲轴箱22的箱体25的上部上;隔 膜113,该隔膜113支承在壳体110上,以便将壳体110的内部分隔成负 压腔室111和
大气压力腔室112;弹簧114,该弹簧114产生沿使得
负压 腔室111容积增大方向的弹簧力,并在压缩状态下布置于壳体110和隔 膜113之间;以及操作杆115,该操作杆115与隔膜113的中心部分连接。
壳体110由杯形第一半壳体116和杯形第二半壳体117构成,该杯 形第一半壳体116安装在支承板109上,该杯形第二半壳体117通过卷 边而与半壳体116连接,且隔膜113的外周边缘夹在两半壳体116和117 的开口端之间。负压腔室111形成于隔膜113和第二半壳体117之间, 而弹簧114装入该负压腔室111中。
大气压力腔室112形成于隔膜113和第一半壳体116之间。操作杆 115的一端通过布置在第一半壳体116的中心部分处的通孔118而进入大 气压力腔室112中,以便与隔膜113的中心部分连接,且大气腔室112 通过在通孔118的内周和操作杆115的外周之间的间隙而与外部连通。
与负压腔室111连通的
导管119与壳体110中的第二半壳体117连 接。导管119也与化油器35的进气道46的下游端连接。即,进气道46 的进气负压引入促动器108的负压腔室111中。促动器108的操作杆115 的另一端与可旋转地支承在支承板109上的驱动臂120的一端连接。
在发动机工作负载较轻且负压腔室111的负压较高的状态下,隔膜 113逆着弹簧114的弹簧力弯曲,以便减小负压腔室111的容积,如图9 所示,且操作杆115操作为收缩。在该状态下,臂107如图7所示枢轴 转动,且第一限制部件101的第一接合部分101a处于能够与限制部件88 的锁定部分88b相抵靠和接合的状态。
另一方面,当发动机在较高负载下工作,且负压腔室111的负压变 低时,隔膜113通过弹簧114的弹簧力而弯曲,以便增大负压腔室111 的容积,如图10所示,且操作杆115操作为张开。因此,臂107如图8 所示枢轴转动,且第二限制部件102的第二接合部分102a处于能够与限 制部件88的锁定部分88b相抵靠和接合的状态。
下面将介绍本实施例的操作。当发动机处于较轻负载状态时,在限 制装置89中的第一限制部件101的第一接合部分101a通过促动器108 而与限制部件88的锁定部分88b相抵靠和接合,因此旋转轴81的操作 停止,并保持在使得偏心轴61的中心相对于旋转轴81的中心远离曲轴 27的旋转状态。因此,发动机在低压缩比下工作,这时,活塞38的工作 冲程相对缩短。当发动机处于较高负载状态时,在限制装置89中的第二 限制部件102的第二接合部分102a通过促动器108而与限制部件88的 锁定部分88b相抵靠和接合,因此旋转轴81的操作停止,并保持在使得 偏心轴61的中心相对于旋转轴81的中心靠近曲轴27的旋转状态。因此, 发动机在高压缩比下工作,这时,活塞38的工作冲程相对伸长。即,发 动机通过在发动机较轻负载的低压缩比和发动机较高负载的高压缩比之 间转换而进行操作。
此外,根据通过活塞38的往复运动操作而从控制杆69通过偏心轴 61作用在旋转轴81上的旋转力,旋转轴81的旋转方向通过布置在旋转 轴81和发动机体21的曲轴箱22之间的单向离合器87而限制在一个方 向,且通过在第一和第二往复运动端之间往复转动的限制部件88刚经过 第一和第二往复运动端之后就使限制装置89与限制部件88(该限制部件 88与旋转轴81互锁和连接)相抵靠和接合而将旋转轴81的旋转操作选 择地限制为两个彼此不同的旋转状态中的一个,从而使压缩比转换成较 高水平和较低水平。因此,在限制部件88的操作速度较低的状态下,限 制装置89与限制部件88相抵靠和接合,从而将转换压缩比时的冲击抑 制为较低,并抑制冲击噪音的产生。
限制部件88支承在安装于发动机体21的曲轴箱22上的支承部件 92上,以便能够绕平行于旋转轴81的轴线旋转。往复运动杆98的另一 端与限制部件88连接,以便可绕与偏心轴61同轴的轴线旋转,该往复 运动杆98的一端与旋转轴81的偏心位置连接。限制装置89由可旋转地 支承在支承装置92上的第一限制部件101和第二限制部件102而形成, 该第一限制部件101有第一接合部分101a,当限制部件88刚通过第一往 复运动端之后,该第一接合部分101a能够从周向一侧抵靠在限制部件88 的锁定部分88b上并与该锁定部分88b接合;该第二限制部件102有第 二接合部分102a,在限制部件88刚通过第二往复运动端之后,该第二接 合部分102a能够从周向另一侧抵靠在限制部件88的锁定部分88b上并 与该锁定部分88b接合;通过使第一限制部件101和第二限制部件102 彼此互锁和连接,当第一和第二接合部分101a和102a中的一个抵靠锁 定部分88b并与该锁定部分接合时,该第一和第二接合部分101a和102a 中的另一个退回至使它不会与锁定部分88b抵靠和接合的位置。促动器 108支承在发动机体21的曲轴箱22上以便根据发动机负载而操作,该促 动器108与第一和第二限制部件101和102互锁连接,以便旋转驱动第 一和第二限制部件101和102。
因此,通过由根据发动机负载进行操作的促动器108来枢转驱动限 制装置89的第一和第二限制部件101和102,从而在限制部件88刚通过 往复运动端之后使得第一和第二接合部分101a和102a中的一个能够与 限制部件88的锁定部分88b相抵靠和接合。因此,压缩比可以根据发动 机负载转换至较高水平和较低水平,同时以简单结构使转换压缩比时的 冲击降低。
上面已经介绍了本发明的实施例,但是本发明并不局限于上述实施 例,在不脱离由
权利要求确定的本发明的情况下可以对设计进行各种变 化。
例如,在上述实施例中,限制部件88、限制装置89的第一和第二 限制部件101和102枢转支承在安装于发动机体21的曲轴箱22上的支 承装置92上,但是限制部件88以及第一和第二限制部件101和102也 可以旋转支承在发动机体21的曲轴箱22上。