风冷四冲程发动机
阅读：723发布：2020-05-16
专利汇可以提供风冷四冲程发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 风 冷四冲程 发动机 ，支承 曲轴 的 输出轴 的第一 滚珠 轴承 比支承曲轴另一端的第二 滚珠轴承 大。而第一轴承的外径约等于或大于从曲轴到 凸轮 轴的距离。被曲轴驱动的 凸轮轴 由 滑动轴承 支承。控制 发动机转速 并由曲轴转动驱动的调速器封闭在曲 轴箱 中，与 冷却风扇 在同一端，与曲轴输出端相反。本 发明 满足下列要求：较小的 曲轴箱 ；不使用专用轴承；并通过使用大直径、标准 精度 的滚珠轴承获得较大的承载能 力 。，下面是风冷四冲程发动机专利的具体信息内容。
1.一种风冷四冲程发动机，包括：一端用作输出轴的曲轴；分别设置在曲轴箱两端、用于支承曲轴的第一和第二滚珠轴承；用于打开和关闭发动机中的进气门和排气门的凸轮轴；将所述凸轮轴支承在曲轴箱中的一对滑动轴承；支承曲轴一端的所述第一和第二滚珠轴承中的一个滚珠轴承比支承曲轴另一端的所述第一和第二滚珠轴承中的另一个滚珠轴承有更大的外径；所述一个滚珠轴承的外径至少等于曲轴和凸轮轴之间的距离；由曲轴的转动驱动的一调速器封装在曲轴箱中，靠近曲轴所述另一端。
2.如权利要求1所述的风冷四冲程发动机，其特征在于，还包括用于借助于所述曲轴驱动凸轮轴的第一齿轮，靠近曲轴的一端设置并与第一滚珠轴承相邻；以及用于驱动所述调速器以将转动力从曲轴传递到所述调速器以便对转速进行调节的第二齿轮，靠近曲轴的另一端设置并与第二滚珠轴承相邻，所述第一和第二齿轮设置在所述曲轴的曲柄销左和右侧的外侧。
风冷四冲程发动机
技术领域
背景技术
通用风冷四冲程发动机所具有的各种要求取决于发动机所服务的工作机械的种类。压缩机、轴流泵、或直接与动力输出万向传动轴连接的外置发动机要求高速旋转。因此，对于这类应用，曲轴用作输出轴。从另一方面来说，许多农业机械需要低速输出。由于凸轮轴转速是曲轴转速的二分之一。因此，对于这种应用，凸轮轴用作输出轴。
如上所述，发动机中用作输出轴的曲轴由两端的滚珠轴承支承。这些滚珠轴承必须有一允许其承受活塞受到的来自气缸顶部燃气压力的径向载荷以及从外部施加在输出轴上的附加径向和推力载荷的额定负载值。通常中等额定负载的标准滚珠轴承用在这类发动机中。为了另件及工艺的互换性，通常在曲轴的两端使用同样大小的轴承。
多用途发动机中调节每分钟转数的调速器是必不可少的。通常，机械调速器封闭在曲轴箱中并由曲轴直接驱动。在日本专利出版物(Kokai)Heisei 5-44522中提供了这种调速器的例子。下面我们参照图3讨论其结构。
图3表示曲轴箱内另部件的结构。图中，曲轴5包括曲轴颈部分5a1和5a2，曲柄5b和曲柄销5c。轴颈部分5a1和5a2由分别安装在曲轴箱17和端盖18上外径相同的滚珠轴承40a和40b支承在两点上。正时齿轮3装配在曲轴5的输出端轴颈部分5a1上。曲轴5的转动力通过凸轮轴齿轮8传递到凸轮轴7。凸轮轴7由分别安装在曲轴箱17和端盖18上外径相同的滑动轴承70a和70b支承在两点上。
采用现有技术，驱动调速器的齿轮2安装在曲轴颈部分5a1一侧(输出轴)，及正时齿轮的外侧(右侧)，如图3所示。小型调速器10封装在曲轴箱中输出轴部分5a1下部和曲轴箱及端盖18之间向下扩展的空间70中。这种设计满足了稍稍减小曲轴箱尺寸以便发动机做的更小的要求。
加在这种曲轴的输出轴上的一些负载，例如轴流泵或直接与外置发动机连接的动力输出方向传动轴(propeller skaft)，在输出轴拉伸方向上引起大的推力载荷(thrust load)。对于这类负载，现有技术中所使用的由相同外直径的滚珠轴承支承曲轴两点的支承结构没有足够的支承能力，以致于轴承用不了多长时间。
如果使用更大直径的轴承，曲轴和凸轮轴之间的距离就会增加。因此，曲轴箱必须做的更大。这与减小曲轴箱尺寸的目的相违背。
为使轴承具有非常精确的配合及增强支承能力。在这种情况下可使用同样大小而不同材料的轴承。然而，这种专用轴承需要增加与曲轴的配合精度。这需要进行选配，引发了有关自动装配的问题。而且，由于标准规格的轴承和这种专用轴承具有相同的外形尺寸，就可能会由于选错轴承而出现装配错误。
现有设计的另一个问题是除凸轮轴齿轮和凸轮轴轴承外，调速器和调速器驱动齿轮也装在曲轴的输出端(图3中右侧)。无论作出多少努力来减小曲轴箱的尺寸，曲轴下部和曲轴箱17及端盖18底部之间的向下延伸的空间70仍然需要。这使得曲轴箱比希望的要大。
如上所述，发动机中用作输出轴的曲轴由两端的滚珠轴承支承。这些滚珠轴承必须有一允许其承受活塞受到的来自气缸顶部燃气压力的径向载荷以及从外部施加在输出轴上的附加径向和推力载荷的额定负载值。通常中等额定负载的标准滚珠轴承用在这类发动机中。为了另件及工艺的互换性，通常在曲轴的两端使用同样大小的轴承。
多用途发动机中调节每分钟转数的调速器是必不可少的。通常，机械调速器封闭在曲轴箱中并由曲轴直接驱动。在日本专利出版物(Kokai)Heisei 5-44522中提供了这种调速器的例子。下面我们参照图3讨论其结构。
图3表示曲轴箱内另部件的结构。图中，曲轴5包括曲轴颈部分5a1和5a2，曲柄5b和曲柄销5c。轴颈部分5a1和5a2由分别安装在曲轴箱17和端盖18上外径相同的滚珠轴承40a和40b支承在两点上。正时齿轮3装配在曲轴5的输出端轴颈部分5a1上。曲轴5的转动力通过凸轮轴齿轮8传递到凸轮轴7。凸轮轴7由分别安装在曲轴箱17和端盖18上外径相同的滑动轴承70a和70b支承在两点上。
采用现有技术，驱动调速器的齿轮2安装在曲轴颈部分5a1一侧(输出轴)，及正时齿轮的外侧(右侧)，如图3所示。小型调速器10封装在曲轴箱中输出轴部分5a1下部和曲轴箱及端盖18之间向下扩展的空间70中。这种设计满足了稍稍减小曲轴箱尺寸以便发动机做的更小的要求。
加在这种曲轴的输出轴上的一些负载，例如轴流泵或直接与外置发动机连接的动力输出方向传动轴(propeller skaft)，在输出轴拉伸方向上引起大的推力载荷(thrust load)。对于这类负载，现有技术中所使用的由相同外直径的滚珠轴承支承曲轴两点的支承结构没有足够的支承能力，以致于轴承用不了多长时间。
如果使用更大直径的轴承，曲轴和凸轮轴之间的距离就会增加。因此，曲轴箱必须做的更大。这与减小曲轴箱尺寸的目的相违背。
为使轴承具有非常精确的配合及增强支承能力。在这种情况下可使用同样大小而不同材料的轴承。然而，这种专用轴承需要增加与曲轴的配合精度。这需要进行选配，引发了有关自动装配的问题。而且，由于标准规格的轴承和这种专用轴承具有相同的外形尺寸，就可能会由于选错轴承而出现装配错误。
现有设计的另一个问题是除凸轮轴齿轮和凸轮轴轴承外，调速器和调速器驱动齿轮也装在曲轴的输出端(图3中右侧)。无论作出多少努力来减小曲轴箱的尺寸，曲轴下部和曲轴箱17及端盖18底部之间的向下延伸的空间70仍然需要。这使得曲轴箱比希望的要大。
发明内容
本发明的目的是满足减小曲轴箱尺寸的需要和提供具有下列特性的风冷通用四冲程发动机：不用任何专用轴承；使用具有较大承载能力的大的、标准精度的滚珠轴承；这将减化生产过程并允许进行自动装配。通过这些改进，生产和装配此发动机的成本降低而且不存在安装错误的风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种风冷四冲程发动机，包括：一端用作输出轴的曲轴；分别设置在曲轴箱两端、用于支承曲轴的第一和第二滚珠轴承；用于打开和关闭发动机中的进气门和排气门的凸轮轴；将所述凸轮轴支承在曲轴箱中的一对滑动轴承；支承曲轴一端的所述第一和第二滚珠轴承中的一个滚珠轴承比支承曲轴另一端的所述第一和第二滚珠轴承中的另一个滚珠轴承有更大的外径；所述一个滚珠轴承的外径至少等于曲轴和凸轮轴之间的距离；由曲轴的转动驱动的一调速器封装在曲轴箱中，靠近曲轴所述另一端。
设计来解决这些问题的本发明是这样一种通用风冷四冲程发动机，其中，曲轴由安装在包括一端盖的曲轴箱两端的两滚珠轴承支承，并且曲轴的一端为输出轴。
本发明的这种四冲程发动机以下例特征为特征。安装在曲轴的输出轴上的滚珠轴承的外径比安装在曲轴另一端的滚珠轴承的外径大。最好是，输出轴上轴承的外径约等于或大于曲轴和凸轮轴之间的距离。凸轮轴由曲轴驱动且由滑动轴承(普通轴承)支承。
采用本发明，大外径的高承载能力滚珠轴承用在曲轴的输出轴上。当此发动机安装在如轴流泵这样的具有较大推力载荷的工作机械中时，这些轴承提供了足够的承载能力和使用寿命。
使用大直径轴承增大了曲轴和凸轮轴之间的距离，这必然也使曲轴箱增大。然而，采用本发明，凸轮轴由较小直径的滑动轴承支承。这种设计提供了一种将曲轴箱做的较小的简便方法。
在本发明的另一个优选实施例中，由曲轴的旋转来驱动的调速器封装在曲轴箱中，靠近曲轴的与输出轴相对的一端处的冷却风扇。
采用本发明，凸轮轴齿轮及其相关联的凸轮轴轴承与曲轴的输出轴位于曲轴箱的同一端。控制发动机转速的调速器和驱动该调速器的齿轮位于曲轴箱另一端，此端安装着冷却风扇。这种曲轴箱中部的曲柄销分隔左右侧的设计，在曲轴箱中无需专门扩展的空间而使曲轴箱做的较小。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的四冲程单缸发动机的侧向剖视图；图2是沿图1中A-A线截取的剖视图；图3是表示现有四冲程单缸发动机中调速器位置的剖视图。
为实现上述目的，本发明提供了一种风冷四冲程发动机，包括：一端用作输出轴的曲轴；分别设置在曲轴箱两端、用于支承曲轴的第一和第二滚珠轴承；用于打开和关闭发动机中的进气门和排气门的凸轮轴；将所述凸轮轴支承在曲轴箱中的一对滑动轴承；支承曲轴一端的所述第一和第二滚珠轴承中的一个滚珠轴承比支承曲轴另一端的所述第一和第二滚珠轴承中的另一个滚珠轴承有更大的外径；所述一个滚珠轴承的外径至少等于曲轴和凸轮轴之间的距离；由曲轴的转动驱动的一调速器封装在曲轴箱中，靠近曲轴所述另一端。
设计来解决这些问题的本发明是这样一种通用风冷四冲程发动机，其中，曲轴由安装在包括一端盖的曲轴箱两端的两滚珠轴承支承，并且曲轴的一端为输出轴。
本发明的这种四冲程发动机以下例特征为特征。安装在曲轴的输出轴上的滚珠轴承的外径比安装在曲轴另一端的滚珠轴承的外径大。最好是，输出轴上轴承的外径约等于或大于曲轴和凸轮轴之间的距离。凸轮轴由曲轴驱动且由滑动轴承(普通轴承)支承。
采用本发明，大外径的高承载能力滚珠轴承用在曲轴的输出轴上。当此发动机安装在如轴流泵这样的具有较大推力载荷的工作机械中时，这些轴承提供了足够的承载能力和使用寿命。
使用大直径轴承增大了曲轴和凸轮轴之间的距离，这必然也使曲轴箱增大。然而，采用本发明，凸轮轴由较小直径的滑动轴承支承。这种设计提供了一种将曲轴箱做的较小的简便方法。
在本发明的另一个优选实施例中，由曲轴的旋转来驱动的调速器封装在曲轴箱中，靠近曲轴的与输出轴相对的一端处的冷却风扇。
采用本发明，凸轮轴齿轮及其相关联的凸轮轴轴承与曲轴的输出轴位于曲轴箱的同一端。控制发动机转速的调速器和驱动该调速器的齿轮位于曲轴箱另一端，此端安装着冷却风扇。这种曲轴箱中部的曲柄销分隔左右侧的设计，在曲轴箱中无需专门扩展的空间而使曲轴箱做的较小。
附图说明
图1是本发明一优选实施例的四冲程单缸发动机的侧向剖视图；图2是沿图1中A-A线截取的剖视图；图3是表示现有四冲程单缸发动机中调速器位置的剖视图。
具体实施方式
参照图1和图2，下面给出本发明一优选实施例的详细说明。该实施例是一应用本发明的通用气缸斜置式四冲程单缸发动机。就所述该实施例的结构部件的尺寸、材料、形状和相对位置并非意味着具体公开而言，本发明的范围不限于所表示的这些。该实施例仅仅作为一个图示说明的例子。
图1是本发明一优选实施例的单缸四冲程发动机的侧向剖面图。图2是沿图1中A-A线截取的剖面图。
在这些图中，1表示整个气缸斜置式单缸四冲程发动机。5表示包括曲轴颈部分5a1和5a2、曲柄5b和曲柄销5c的曲轴。轴颈部分5a1和5a2由分别安装在曲轴箱17和端盖18上的滚珠轴承25和26在两点上支承。共用一飞轮磁铁的冷却风扇28安装在与曲轴5的输出轴相对的曲轴箱的一端上。
此设计的这些方面与现有技术一样，该实施例与现有技术不同之处在于，安装在曲轴5输出轴端盖18上的滚珠轴承25的外径大于安装在冷却风扇28同一端的滚珠轴承26的外径。最好是，与曲轴5输出轴在同一端的端盖18上的滚珠轴承25应有高承载能力和等于或大于曲轴5和凸轮轴7之间距离的外径。
安装在冷却风扇28同一端的滚珠轴承26是与现有技术中使用的尺寸相同的普通轴承。
因此，除活塞30受到的来自气缸中燃气压力的径向推力外，滚珠轴承25应能够承受曲轴作为输出轴直接受到的较大径向载荷，以及输出轴受拉方向的较大推力载荷。
驱动凸轮的齿轮14安装在曲轴5的轴颈部分5a1上。驱动调速器的齿轮13安装在冷却风扇28所在的曲轴箱相对端的轴颈部分5a2上。齿轮14与凸轮轴齿轮8啮合，以使得曲轴5的转动力能传递到凸轮轴7。
凸轮轴7由相同外径的滑动轴承7a和7b支承在两点上。这些轴承分别安装在曲轴箱17和端盖18上。
滑动轴承7a和7b是直径比凸轮轴7稍大一些的普通轴承，它们直接或用中间金属套筒或衬套插入曲轴箱17和端盖18上的孔中。
调速器(governor)15在与冷却风扇28处于同一端的轴颈部分5a2下面安装在曲轴箱17中。调速器15包括附带齿轮16a的旋转圆筒16，而齿轮16a由轴联于曲轴5上的齿轮13驱动。调速器15还包括以对称方式安装在旋转圆筒16上的轴23；以可自由旋转的方式支承在轴23上的重锤(weight)22；安装在曲轴箱17上的调节器(governor)19；带有一法兰的可移动缸筒20；输出调速器位移的调速器输出轴21。当调速器的转动通过齿轮13和16a传递到旋转圆筒16时，离心力使与圆筒16一起转动的重锤22推压可移动缸筒20。可移动缸筒20的位移通过摇臂21a以轴21的角位移形式传递到曲轴箱17外面。
一杆(未示出)安装在从曲轴箱17伸出的轴21的外部。在沿将摇臂21a推回其初始位置的方向受一弹簧(未表示出)偏压的该杆与化油器的节气门(未表示出)相连。通过增减与连杆连接的弹簧的作用力，可控制发动机的转速。
在图1中，6表示连接活塞30和曲柄销5c的连杆。31是气缸，32是气缸盖，35是气缸盖罩；36是油箱；34是装在凸轮轴7上的凸轮；33是由凸轮前、后驱动的挺杆，此挺杆是控制进、排气门打开和关闭的机构的另件之一。由于在本领域中此机构是已知的，就不再做详细说明。
下面讨论本实施例的工作过程，曲轴5输出端的轴颈部分5a1由较大的重载滚珠轴承25支承，因此，当曲轴5用作输出轴时，可承受大的径向载荷。此外，曲轴5可直接与在输出轴受拉方向引起相当大的推力载荷的外部负载轴接，如轴流泵或动力输出万向传动轴直接与之连接的外置发动机。此轴承很坚固足以承受这种负载。
尽管安装轴颈部分5a1的端盖18的中部被大直径滚珠轴承25占用，凸轮轴7可直接由插入端盖18上的滑动轴承7a和7b支承(如需要，可使用金属套筒或衬套)。轴承7a和7b的直径与凸轮轴7直径相同或稍大(当使用衬套时)。因此，在曲轴5和凸轮轴7之间不需要提供大的空间或距离。除此特点外，如在图2中可看到，调速器15封装在曲轴箱17中的与冷却风扇28相同而与输出输相反的一端。这种布置使曲轴箱的体积避免过大。
如上所述，采用本发明，大直径、大承载能力的滚珠轴承用来支承曲轴的输出轴。此轴承的能力足以承受与带大量振动的负载或在输出轴受拉伸方向具有大的推力载荷的负载直接连接的发动机。甚至在这种条件下，它们仍然经久耐用。不需要使用更大承载能力的专用轴承。而是可以使用大尺寸、标准精度的轴承。由于此轴承可加工到标准公差值，因此可以使装配过程自动化。这降低了另部件、加工和装配的成本，并避免了可能出现的装配误差。
尽管大直径滚珠轴承用在曲轴的输出端，但凸轮轴由直接插入曲轴箱或端盖18上的孔(或插入衬套)中的滑动轴承支承。这种方式不需要在两轴之间有大的空间。控制发动机转速且由曲轴驱动的调速器封装在曲轴箱中，与冷却风扇28位于同一端，而与输出轴所在端相对。这使得曲轴箱尺寸较小。
通过本发明，提供了一种通用风冷四冲程发动机。其满足下列要求：曲轴箱较小，不使用专用轴承，通过使用大直径、标准精度的滚珠轴承获得较大的承载能力，简化了所需加工过程，并允许装配过程自动化。这使得加工和装配成本降低并避免可能出现的装配误差。
图1是本发明一优选实施例的单缸四冲程发动机的侧向剖面图。图2是沿图1中A-A线截取的剖面图。
在这些图中，1表示整个气缸斜置式单缸四冲程发动机。5表示包括曲轴颈部分5a1和5a2、曲柄5b和曲柄销5c的曲轴。轴颈部分5a1和5a2由分别安装在曲轴箱17和端盖18上的滚珠轴承25和26在两点上支承。共用一飞轮磁铁的冷却风扇28安装在与曲轴5的输出轴相对的曲轴箱的一端上。
此设计的这些方面与现有技术一样，该实施例与现有技术不同之处在于，安装在曲轴5输出轴端盖18上的滚珠轴承25的外径大于安装在冷却风扇28同一端的滚珠轴承26的外径。最好是，与曲轴5输出轴在同一端的端盖18上的滚珠轴承25应有高承载能力和等于或大于曲轴5和凸轮轴7之间距离的外径。
安装在冷却风扇28同一端的滚珠轴承26是与现有技术中使用的尺寸相同的普通轴承。
因此，除活塞30受到的来自气缸中燃气压力的径向推力外，滚珠轴承25应能够承受曲轴作为输出轴直接受到的较大径向载荷，以及输出轴受拉方向的较大推力载荷。
驱动凸轮的齿轮14安装在曲轴5的轴颈部分5a1上。驱动调速器的齿轮13安装在冷却风扇28所在的曲轴箱相对端的轴颈部分5a2上。齿轮14与凸轮轴齿轮8啮合，以使得曲轴5的转动力能传递到凸轮轴7。
凸轮轴7由相同外径的滑动轴承7a和7b支承在两点上。这些轴承分别安装在曲轴箱17和端盖18上。
滑动轴承7a和7b是直径比凸轮轴7稍大一些的普通轴承，它们直接或用中间金属套筒或衬套插入曲轴箱17和端盖18上的孔中。
调速器(governor)15在与冷却风扇28处于同一端的轴颈部分5a2下面安装在曲轴箱17中。调速器15包括附带齿轮16a的旋转圆筒16，而齿轮16a由轴联于曲轴5上的齿轮13驱动。调速器15还包括以对称方式安装在旋转圆筒16上的轴23；以可自由旋转的方式支承在轴23上的重锤(weight)22；安装在曲轴箱17上的调节器(governor)19；带有一法兰的可移动缸筒20；输出调速器位移的调速器输出轴21。当调速器的转动通过齿轮13和16a传递到旋转圆筒16时，离心力使与圆筒16一起转动的重锤22推压可移动缸筒20。可移动缸筒20的位移通过摇臂21a以轴21的角位移形式传递到曲轴箱17外面。
一杆(未示出)安装在从曲轴箱17伸出的轴21的外部。在沿将摇臂21a推回其初始位置的方向受一弹簧(未表示出)偏压的该杆与化油器的节气门(未表示出)相连。通过增减与连杆连接的弹簧的作用力，可控制发动机的转速。
在图1中，6表示连接活塞30和曲柄销5c的连杆。31是气缸，32是气缸盖，35是气缸盖罩；36是油箱；34是装在凸轮轴7上的凸轮；33是由凸轮前、后驱动的挺杆，此挺杆是控制进、排气门打开和关闭的机构的另件之一。由于在本领域中此机构是已知的，就不再做详细说明。
下面讨论本实施例的工作过程，曲轴5输出端的轴颈部分5a1由较大的重载滚珠轴承25支承，因此，当曲轴5用作输出轴时，可承受大的径向载荷。此外，曲轴5可直接与在输出轴受拉方向引起相当大的推力载荷的外部负载轴接，如轴流泵或动力输出万向传动轴直接与之连接的外置发动机。此轴承很坚固足以承受这种负载。
尽管安装轴颈部分5a1的端盖18的中部被大直径滚珠轴承25占用，凸轮轴7可直接由插入端盖18上的滑动轴承7a和7b支承(如需要，可使用金属套筒或衬套)。轴承7a和7b的直径与凸轮轴7直径相同或稍大(当使用衬套时)。因此，在曲轴5和凸轮轴7之间不需要提供大的空间或距离。除此特点外，如在图2中可看到，调速器15封装在曲轴箱17中的与冷却风扇28相同而与输出输相反的一端。这种布置使曲轴箱的体积避免过大。
如上所述，采用本发明，大直径、大承载能力的滚珠轴承用来支承曲轴的输出轴。此轴承的能力足以承受与带大量振动的负载或在输出轴受拉伸方向具有大的推力载荷的负载直接连接的发动机。甚至在这种条件下，它们仍然经久耐用。不需要使用更大承载能力的专用轴承。而是可以使用大尺寸、标准精度的轴承。由于此轴承可加工到标准公差值，因此可以使装配过程自动化。这降低了另部件、加工和装配的成本，并避免了可能出现的装配误差。
尽管大直径滚珠轴承用在曲轴的输出端，但凸轮轴由直接插入曲轴箱或端盖18上的孔(或插入衬套)中的滑动轴承支承。这种方式不需要在两轴之间有大的空间。控制发动机转速且由曲轴驱动的调速器封装在曲轴箱中，与冷却风扇28位于同一端，而与输出轴所在端相对。这使得曲轴箱尺寸较小。
通过本发明，提供了一种通用风冷四冲程发动机。其满足下列要求：曲轴箱较小，不使用专用轴承，通过使用大直径、标准精度的滚珠轴承获得较大的承载能力，简化了所需加工过程，并允许装配过程自动化。这使得加工和装配成本降低并避免可能出现的装配误差。
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