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CN1267631C - 可变冲程发动机 - Google Patents

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CN1267631C CNB031098975A CN03109897A CN1267631C CN 1267631 C CN1267631 C CN 1267631C CN B031098975 A CNB031098975 A CN B031098975A CN 03109897 A CN03109897 A CN 03109897A CN 1267631 C CN1267631 C CN 1267631C
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Abstract

一种可变冲程的发动机，其包括连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连。子杆通过曲柄销与曲轴相连，且该子杆还与连杆的另一端相连。控制杆的一端与子杆在远离该子杆与连杆相连位置的位置处进行连接。偏心轴与控制杆的另一端相连。该偏心轴在相对于旋转轴偏心的位置处，动力以1/2的减速比从曲轴传递给旋转轴。阀操作机构的吸气凸轮、排气凸轮以及偏心轴都成一体布置于旋转轴上，其特征在于，所述偏心轴布置在吸气凸轮和排气凸轮之间，所述偏心轴的直径为这样，当沿旋转轴的轴向方向看时，该偏心轴整个覆盖吸气凸轮和排气凸轮中的任意一个。

Description

可变冲程发动机
技术领域
本发明涉及一种可变冲程发动机，该发动机有：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；子杆，该子杆通过曲柄销与曲轴相连，且该子杆还与连杆的另一端相连；以及控制杆，该控制杆的一端与子杆在远离该子杆与连杆相连位置的位置处进行连接。尤其是，本发明涉及一种可变冲程发动机，该发动机还有偏心轴，该偏心轴与控制杆的另一端相连，其中，该偏心轴在相对于旋转轴偏心的位置处，动力以1/2的减速比从曲轴传递给旋转轴。
背景技术
通常，这样的可变冲程发动机是已知，例如在授予Nelson的美国专利No.4517931中的所述发动机。
当为DOHC或SOHC可变冲程发动机时，旋转动力通常利用同步皮带而以1/2的减速比从曲轴传递给支承在气缸盖上的凸轮轴。当为OHV可变冲程发动机时，动力除了以1/2的减速比从曲轴传递给旋转轴之外，还通常利用减速齿轮而以1/2的减速比从曲轴传递给凸轮轴。
因此，在普通的DOHC和SOHC可变冲程发动机中，需要在气缸盖上面提供用于凸轮轴的空间，这导致发动机的总尺寸增加。在普通的OHV可变冲程发动机中，位于曲轴和凸轮轴之间的减速齿轮产生机械噪音，且复杂的发动机总体结构增加了摩擦损失。
发明内容
本发明的一个目的是克服上述普通可变冲程发动机的缺陷。
本发明的还一目的是提供一种可变冲程发动机，该可变冲程发动机减小了发动机的总尺寸，减少了结构部件的数目，同时减小了机械噪音和摩擦损失。
为了实现这些和其它目的，根据本发明的一个方面，一种可变冲程发动机，包括：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；子杆，该子杆通过曲柄销与曲轴相连，且该子杆还与连杆的另一端相连；控制杆，该控制杆的一端与子杆在远离该子杆与连杆相连位置的位置处进行连接；以及偏心轴，该偏心轴与控制杆的另一端相连，该偏心轴在相对于旋转轴偏心的位置处，动力以1/2的减速比从曲轴传递给旋转轴，阀操作机构的吸气凸轮、排气凸轮以及偏心轴都成一体布置于旋转轴上，其特征在于，所述偏心轴布置在吸气凸轮和排气凸轮之间，所述偏心轴的直径为这样，当沿旋转轴的轴向方向看时，该偏心轴整个覆盖吸气凸轮和排气凸轮中的任意一个。
根据该结构，因为凸轮设在具有偏心轴的旋转轴上，因此不需要采用凸轮轴和旋转轴。因此，结构部件的总数减小。而且，并不需要提供用于布置凸轮轴的空间，从而减小了发动机的总尺寸。而且，因为并不需要专用的凸轮轴，因此，并不需要布置在曲轴和专用凸轮轴之间的传动机构，从而减小了机械噪音和摩擦损失。
可变冲程发动机包括吸气凸轮、排气凸轮以及布置在该吸气凸轮和排气凸轮之间的偏心轴，它们都成一体布置于旋转轴上。该偏心轴的直径为这样，当沿旋转轴的轴向方向看时，该偏心轴覆盖吸气凸轮和排气凸轮中的一个的整个形状。根据该结构，偏心轴布置在旋转轴上，且没有用于旋转轴的曲轴结构，因此，偏心轴以及吸气凸轮和排气凸轮的机械加工精度改进，且旋转轴形成有相对较低的重量和增加的刚性。
通过下面参考附图对优选实施例的说明，本发明的上述目的、其它目的、特征和优点将更清楚。
附图说明
图1是本发明优选实施例的发动机的正视图；
图2是图1所示的发动机在沿与图1相同的方向看时沿图3中的线2-2的纵剖图；
图3是图1所示的发动机沿图2中的线3-3的剖视图；
图4是图1所示的发动机沿图2中的线4-4的放大剖视图；以及
图5是图1所示的发动机沿图3中的线5-5的放大剖视图。
具体实施方式
下面将参考图1至5介绍本发明的优选实施例。参考图1至3，所示发动机是例如用于工具中的气冷单缸发动机。发动机主体21由曲柄箱22、气缸体23以及与气缸体23的头部连接的气缸盖24。气缸体23稍微朝上倾斜，并从曲柄箱22的侧表面凸出。在气缸体23和气缸盖24的外侧面上分别布置有多个气冷肋片23a、24a。曲柄箱22通过在曲柄箱22底面上的安装面22a而安装在各种工具的发动机座上。
曲柄箱22由曲柄箱主体25以及与该曲柄箱主体25的开口端连接的侧盖26而形成。该曲柄箱主体25与气缸体23模铸成一体。曲轴27的相对端通过滚珠轴承28、29以及油封30、31而可旋转地支承在曲柄箱主体25和侧盖26内。曲轴27的一端凸出到侧盖26外部，并作为输出轴部分27a。曲轴27的另一端凸出到曲柄箱主体25的外部，并作为辅助装置安装轴部分27b。飞轮32固定在辅助装置安装轴部分27b上。冷却风扇35通过螺钉36刚性安装在飞轮32的外表面上，并将冷却空气供给发动机主体21的各个部分以及化油器34。反冲型发动机起动器37布置在冷却风扇35的外部。
活塞38可滑动地安装在形成于气缸体23中的气缸孔39内。燃烧室40形成于气缸体23和气缸盖24之间，活塞38的顶部面对着该气缸盖24。
吸气口41和排气口42形成于气缸盖24内，并与燃烧室40连通。吸气阀43和排气阀44布置在气缸盖24中。吸气阀43使吸气口41和燃烧室40之间的连通打开和关闭。排气阀44使排气口42和燃烧室40之间的连通打开和关闭。火花塞45拧入气缸盖24中，并有面对着燃烧室40的电极。
化油器34与气缸盖24的上部相连。化油器34的吸气通道46的下游端与吸气口41连通。与吸气通道46的上游端连通的吸气管47与化油器34相连。吸气管47也与空气清洁器(未示出)相连。与排气口42连通的排气管48与气缸盖24的上部相连。排气管48也与排气消音器49相连。由从曲柄箱22凸出的托架50支承的燃料箱51布置在曲柄箱22上面。
驱动齿轮52牢固地布置在曲轴27上，并靠近曲柄箱22的侧盖26。与驱动齿轮52啮合的从动齿轮53牢固地安装在轴线平行于曲轴27的旋转轴54上。旋转轴54的相对端通过滚珠轴承55、56而可旋转地装在包括曲柄箱主体25和侧盖26的曲柄箱22上。来自曲轴27的旋转动力以1/2的减速比通过啮合的驱动齿轮52和从动齿轮53而传递给旋转轴54。
打开和关闭吸气阀43和排气阀44的阀操作机构66包括吸气凸轮57、排气凸轮58、升降器59、60、推杆62、63以及摇臂64、65，该摇臂64、65布置在推杆62、63与吸气阀和排气阀43、44之间。吸气凸轮57和排气凸轮58由曲轴27以1/2的减速比驱动旋转。升降器59、60与凸轮57、58滑动接触。推杆62、63由该升降器59、60推动。
参考图4，分别与吸气阀43和排气阀44相对应的吸气凸轮57和排气凸轮58布置在旋转轴54上。升降器59、60可操作地支承在气缸体23中，并与吸气凸轮57和排气凸轮58滑动接触。操作室61形成于气缸体23和气缸盖24内。升降器59、60的上部凸出到操作室61的底部内。布置在操作室61内的推杆62、63的下端抵靠该升降器59、60。摇臂64、65可摇动地装入气缸盖24内。各摇臂64和65的一端抵靠吸气阀43和排气阀44中的相应一个的上端，该吸气阀43和排气阀44都沿使阀关闭的方向进行弹簧偏压。各推杆62和63的上端抵靠摇臂64和65中的相应一个的另一端。
在阀操作机构66中，当吸气凸轮57和排气凸轮58旋转时，推杆62、63沿轴向方向运动。所导致的摇臂64和65的摇动使得吸气阀43和排气阀44打开和关闭。
参考图5，处在相对于旋转轴54偏心的位置的偏心轴67、活塞38以及曲轴27通过连杆机构68而彼此连接。
连杆机构68由连杆70、子杆72、控制杆73以及偏心轴67形成。连杆70的一端通过活塞销69与活塞38相连；子杆72通过曲柄销71与曲轴27相连，且该子杆72还与连杆70的另一端相连；控制杆73的一端与子杆72在远离该子杆与连杆70相连位置的位置处进行连接；且偏心轴67与控制杆73的另一端相连。
子杆72在其中部有半圆形第一轴承74，该第一轴承74与半个曲柄销滑动接触。在子杆72的相对端处成一体地布置有一对分叉部分72a、72b，该对分叉部分72a、72b分别夹住连杆70的另一端和该控制杆73的一端。曲柄销71的其余一半圆周与曲柄盖76的半圆形第二轴承75滑动接触。该曲柄盖76固定在子杆72上。
连杆70的另一端插入在子杆72一端处的分叉部分72a内，并通过连杆销77可摆动地与子杆72的一端相连。压配合装入连杆70另一端中的连杆销77的相对端可摆动地插入在子杆72一端处的分叉部分72a中。
控制杆73的一端插入在子杆72的另一端处的分叉部分72b，并可摆动地通过子杆销78与该子杆72相连。子杆销78可摆动地穿过控制杆73的一端延伸。子杆销78的相对端可摆动地支承在子杆72的另一端处的分叉部分72a中。
偏心轴67一体形成于旋转轴54上，并布置在吸气凸轮57和排气凸轮58之间。偏心轴67的直径为这样，当沿旋转轴54的轴向方向看时，该偏心轴67整个覆盖吸气凸轮57和排气凸轮58中的任意一个。在控制杆73的另一端处有圆形轴孔79。偏心轴67可滑动地装入孔79内。
当偏心轴67相对于曲轴72的转速以1/2的减速比进行旋转时，连杆机构68这样工作，即活塞38在膨胀过程中的冲程大于在压缩过程中的冲程。因此，在吸入混合物的量相同的情况下，产生更大量的膨胀功，从而提高了循环热效率。
管形呼吸室80形成于发动机主体21内并在旋转轴54的偏心轴67的上面。也就是，向上凸出的矩形呼吸室壳体81成一体布置在发动机主体21的曲柄箱22的曲柄箱主体25上。呼吸室壳体81和固定在该呼吸室壳体81上的盖板82形成呼吸室80，该盖板82挡住在呼吸室壳体81的外端处的开口。呼吸室80通过入口83与曲柄箱22的内部连通，该入口83在曲柄箱主体25中，并在与偏心轴67相对应的部分内。
支承在盖板82上的挡板84形成呼吸室80中的曲折通道。经过该曲折通道的呼吸气体例如通过在呼吸室壳体81中的出口85排出。并通过管(未示出)导向空气清洁器。
呼吸气体中夹带的滑油在经过曲折通道的同时进行气液分离。已经分离和收集在呼吸室80底部的滑油通过在曲柄箱主体25上的、在靠近入口83的位置处的滑油供给孔86落入曲柄箱22的内部，这样，滑油将滴落到偏心轴67上。
下面将介绍本发明的工作情况。形成阀操作机构66的一部分的吸气凸轮57和排气凸轮58布置在具有偏心轴67的旋转轴54上。来自曲轴27的动力以1/2的减速比传递给旋转轴54。因此，除了旋转轴54外，不需要使用凸轮轴，从而减小了结构部件的数目，同时不需要提供布置凸轮轴的空间，从而减小了发动机的总尺寸。因为不需要专用凸轮轴，因此也不需要在曲轴27和专用凸轮轴之间的传动机构，从而减小了机械噪音和摩擦损失。
吸气凸轮57、排气凸轮58以及布置在该吸气凸轮57和排气凸轮58之间的偏心轴67成一体地布置在旋转轴54上。偏心轴67的直径为这样，当沿旋转轴54的轴向方向看时，该偏心轴67覆盖吸气凸轮57和排气凸轮58中的任意一个的整个形状。因此，在不使用用于旋转轴54的曲柄结构的情况下，偏心轴67可以布置在旋转轴54上，从而改进了偏心轴67以及吸气凸轮57和排气凸轮58的机械加工精度，使得旋转轴有相对较低的重量，并提高了刚性。
呼吸室80和滑油供给孔86形成于发动机主体21的曲柄箱22的曲柄箱主体25中，并在偏心轴67上面，滑油通过该滑油供给孔86滴落到偏心轴67上，该滑油通过在呼吸室80内的气-液分离而与呼吸气体分离。
在呼吸室80内与呼吸气体分离的滑油滴落在偏心轴67上，这样，可以在偏心轴67和控制杆73之间提供润滑，同时不需要专用于偏心轴67的润滑装置，从而减小了发动机的总尺寸和重量。
尽管上面介绍了本发明的优选实施例，但是本发明并不局限于上述说明，在不脱离由权利要求的范围所确定本发明的情况下，可以进行多种变化。

Claims (13)

1.一种可变冲程发动机，包括：
连杆(70)，该连杆的一端通过活塞销(69)与活塞(38)相连；
子杆(72)，该子杆通过曲柄销(71)与曲轴(27)相连，且该子杆还与连杆(70)的另一端相连；
控制杆(73)，该控制杆在一端处与子杆(72)在远离该子杆(72)与连杆(70)相连位置的位置处进行连接；以及
偏心轴(67)，该偏心轴与控制杆(73)的另一端相连，其中，该偏心轴(67)在相对于旋转轴(54)偏心的位置处，动力以1/2的减速比从曲轴(27)传递给旋转轴；
其中，阀操作机构(66)的吸气凸轮(57)、排气凸轮(58)以及偏心轴(67)都成一体布置于旋转轴(54)上，
其特征在于，所述偏心轴(67)布置在吸气凸轮(57)和排气凸轮(58)之间，所述偏心轴(67)的直径为这样，当沿旋转轴(54)的轴向方向看时，该偏心轴整个覆盖吸气凸轮和排气凸轮中的任意一个。
2.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述阀操作机构(66)包括所述吸气凸轮(57)、排气凸轮(58)、第一和第二升降器(59，60)、第一和第二推杆(62，63)以及第一和第二摇臂(64，65)，其中，第一和第二摇臂(64，65)分别布置在吸气凸轮(57)和第一推杆(62)之间以及排气凸轮(58)和第二推杆(63)之间。
3.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述第一和第二升降器(59，60)分别与吸气凸轮和排气凸轮(57，58)滑动接触，并分别推动第一和第二推杆(62，63)。
4.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，当所述吸气凸轮和排气凸轮(57，58)旋转时，所述第一和第二推杆(62，63)沿垂直于旋转轴(54)的轴线的轴向方向运动。
5.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述子杆(72)的中部包括半圆形轴承(74)，该半圆形轴承与使子杆(72)与曲轴(27)连接的曲柄销(71)的第一半圆周滑动接触。
6.根据权利要求5所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述曲柄销(71)的第二半圆周与固定在子杆(72)上的曲柄盖(71)的半圆形轴承(74)滑动接触。
7.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述子杆(72)的相对端分别包括第一和第二分叉部分(72a，72b)，所述子杆(72)的一端可摆动地固定在连杆(70)的另一端上，且所述子杆(72)的另一端可摆动地固定在控制杆(73)的一端上。
8.根据权利要求7所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述连杆(70)的另一端通过连杆销(77)可摆动地与子杆(72)的一端连接，且所述控制杆(73)的一端通过子杆销(78)可摆动地与子杆(72)的另一端连接。
9.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述活塞(38)的膨胀冲程大于活塞(38)的压缩冲程。
10.根据权利要求1所述的可变冲程发动机，其特征在于，还包括呼吸室(80)，该呼吸室在旋转轴(54)的偏心轴(67)的上面。
11.根据权利要求10所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述呼吸室(80)包括呼吸室壳体(81)和固定在该呼吸室壳体上的盖板(82)，其中，该盖板(82)挡住呼吸室壳体(81)的开口。
12.根据权利要求11所述的可变冲程发动机，其特征在于，在所述盖板(82)上支承有挡板(84)，并该挡板(84)将滑油从流过该挡板(84)的呼吸气体中分离。
13.根据权利要求12所述的可变冲程发动机，其特征在于，所述被分离的滑油被引导到偏心轴(67)上。
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