本发明专利技术描述了用于单缸发动机的平衡系统。单缸发动机产生作用力，若不平衡会引起单缸发动机和由单缸发动机驱动的装置的显著振动或移动。平衡轴包括用于第一类型作用力的主平衡轴和用于第二类型作用力的至少一个次平衡轴。次平衡轴直接由主平衡轴驱动。在一个实施例中，可以只使用一个次平衡轴，这可能留下一些不平衡作用力但具有更多的空间和成本效益。在另一个实施例中，两个或多个次平衡轴可以被包括在驱动链中，使得一个次平衡轴驱动下一个次平衡轴。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及一种用于发动机的平衡系统，或更具体地，涉及一种用于单缸发动机的平衡系统，该单缸发动机包括由主平衡轴驱动的次平衡轴。
技术介绍
旋转物体产生惯性力，如果不平衡则会产生振动。示例可见于洗衣机的不平衡负荷或车辆的未对准的车轮。内燃机也包括产生惯性力的活动部件。惯性力引起振动和噪音。内燃机包括一个或多个活塞，所述活塞经过相应的汽缸在循环路径中移动。活塞的速度是可变的且在经过循环路径时不断变化。小型内燃机可用于诸如链锯、割草机、木材削片机、树粧打磨机、混凝土镘刀、挖掘机、混凝土锯、移动锯木机、杂草修剪机、全地形车、木材分割机、压力式清洗机、园林耕作机、扫雪机、焊接设备、发电机、摩托车、踏板车和其他装置中。发动机的运动产生不平衡力，所述不平衡力导致振动，该振动尤其会影响诸如装置的脚踏板、方向盘、手柄和座椅等与用户接触的位置。振动对用户来说是不舒服的，甚至可能导致疲劳、误操作或意外事故。【附图说明】示例性的实施方式将参见下面的附图进行描述。图1示出了示例性的单缸发动机。图2示出了针对单缸发动机的示例性的图。图3示出了用于图1的单缸发动机的示例性的平衡系统。图4示出了包括一个次平衡轴的示例性系统。图5示出了来自图4的系统的作用力的示例性图。图6示出了包括两个次平衡轴的示例性系统。图7示出了来自图6的系统的作用力的示例性图。图8示出了包括两个次平衡轴的另一示例性系统。图9示出了用于发动机平衡系统的示例性流程图。图10示出了用于控制或测量发动机平衡系统的运行的示例性计算装置。【具体实施方式】下面的示例包括用于平衡单缸发动机的旋转曲轴和往复式活塞的作用力的系统和方法。由于没有多个活塞彼此部分地平衡，单缸发动机特别容易受到不平衡作用力的影响。各种配重布置可以用来减少不平衡作用力。图1示出了示例性的单缸发动机10。单缸发动机10包括至少一个活塞11、连杆13和绕中心轴线17旋转的曲轴15。附加的、不同的或更少的部件可以被包括。单缸发动机10产生作用力，其可被归类为往复作用力和旋转作用力。活塞11由缸体约束从而在线性路径中产生线性运动和往复作用力。连杆13可被模拟(model)为在一端为往复作用力而在另一端为旋转作用力。活塞11经过循环改变速度，在靠近汽缸中心处达到最高速度但朝向和远离汽缸孔顶部和底部减速和加速。来自加速度变化的惯性力由活塞11施加于连杆13和曲轴15。任何不平衡作用力然后施加到曲轴15的轴承和单缸发动机10的曲轴箱以及包括该发动机的机器或装置的框架上。通过与用户接触的手柄、方向盘或者座椅，这些不平衡作用力作为振动被感受到。活塞11、连杆13和曲轴15的运动还产生高阶作用力或谐波。该作用力可以包括无限数量的谐波。最显著的谐波包括与曲轴15的速度相关的主作用力和与曲轴15的速度的两倍相关的次作用力。活塞11处于上死点时，主作用力与次作用力对齐且作用力是累加的。取决于连杆13的长度或单缸发动机10的其它尺寸，次作用力可以使主作用力增加大约预定的百分比。当活塞11处于下死点时，主作用力和次作用力是减消的。取决于连杆13的长度或单缸发动机10的其它尺寸，次作用力可以使主作用力减小大约预定的百分比。当连杆13的长度是冲程周长的两倍，预定百分比可以是约25%。单缸发动机10产生的作用力也可以按照方向来归类。箭头12示出了在汽缸孔方向上的作用力(例如，垂直作用力)。箭头14示出了在垂直于汽缸孔方向上的作用力(例如，水平作用力)。图2示出了用于图1中不包括平衡轴或平衡配重的单缸发动机的不平衡作用力的示例性图表18。在汽缸孔方向上的作用力在垂直轴线上示出，且垂直于汽缸孔的方向上的作用力在水平轴线上示出。用于不平衡作用力的图表18可以包括四个象限:在汽缸孔方向上的正方向和垂直方向上的正方向(象限I)、在汽缸孔方向上的正方向和垂直方向上的负方向(象限II)、在汽缸孔方向上的负方向和垂直方向上的正方向(象限III)和在汽缸孔方向上的负方向和垂直方向上的负方向(象限IV)。用于不平衡作用力的图表18示出了在象限II和象限III的作用力的幅度大于在象限I和象限IV中的作用力幅度。在象限II和象限III的作用力幅度大于阈值幅度。在象限I和象限IV中的作用力的幅度小于阈值幅度。因而，图1的单缸发动机的不平衡作用力可被表征为在两个象限上延伸。主要在一个方向和相反方向上延伸的这些类型的作用力使振动的影响最大化。作用力的幅度可以是发动机型号、活塞重量、曲轴重量和运行速度的函数。图3示出了用于图1的单缸发动机的示例性的平衡系统。在一个示例性发动机20a中，平衡系统包括单个的主平衡轴21和单个的次平衡轴23。在另一个示例性发动机20b中，平衡系统包括单个主平衡轴21、第一次平衡轴24和第二次平衡轴25，其中每个平衡轴均包括平衡配重。曲轴15也可以包括平衡配重。附加的、不同的或更少的部件可以被包括。曲轴15在第一旋转方向上旋转，第一旋转方向在图3示出的实施例中是顺时针方向。主平衡轴21在第二旋转方向上旋转，第二旋转方向在图3示出的实施例中是逆时针方向。单个次平衡轴23可以在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转。在两个次平衡轴的情况下，第一次平衡轴24可以在第一旋转方向上旋转而第二次平衡轴25可以在第二旋转方向上旋转，反之亦然。主平衡轴21平衡在曲轴15的速度处出现的作用力(例如，一阶作用力或一次谐波)。主平衡轴21包括不平衡质量块来平衡这些作用力。次平衡轴平衡在曲轴15的两倍速度处产生的作用力(例如，二阶作用力或二次谐波)。次平衡轴包括不平衡质量块来平衡这些作用力。用于主平衡轴或次平衡轴的不平衡质量块可以是相同的或不同的。不平衡质量块的尺寸可以被选择为活塞和曲轴的质量的函数。在一个实施例中，用于次平衡轴的不平衡质量块的尺寸是用于主平衡轴的不平衡质量块的一半。图4示出了单缸发动机30的示例，单缸发动机30包括主平衡轴31、次平衡轴33、曲轴35、凸轮轴37和发动机壳体39。单缸发动机30确切地包括一个主平衡轴31和一个次平衡轴33。附加的、不同的或更少的部件可以被包括。主平衡轴31的位置是在次平衡轴33和曲轴35之间，这提供的优点在于该位置允许平衡轴都位于曲轴35的同一侧上。从主平衡轴31的中心到次平衡轴33的中心得到的第一线可以是大致垂直于从主平衡轴31的中心到曲轴35的中心得到的第二线。术语大致垂直可以是90度加或减2度。第一线和第二线可以在诸如80到100度或者70度到110度的另外的角度范围内相交。其它布置也是可能的。另外，主平衡轴31的位置允许次平衡轴33离曲轴35相隔较远而不需要附加的驱动机构(例如，空转齿轮、传动带或其他装置)来传输来自曲轴35的驱动力到次平衡轴33。曲轴35包括或旋转曲轴齿轮(第一齿轮)。曲轴齿轮啮合位于主平衡轴31上的主轴齿轮(第二齿轮)。没有其他的平衡轴齿轮直接啮当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，包括：用于单缸发动机的曲轴；被曲轴旋转的第一齿轮；主平衡轴，其包括至少一个选择的配重，用来平衡由所述单缸发动机运行引起的一次谐波中的作用力；用于所述主平衡轴的第二齿轮，其中，所述第二齿轮与所述第一齿轮直接啮合且没有其他平衡轴齿轮直接啮合所述第一齿轮；次平衡轴，其包括至少一个选择的配重，用来平衡由所述单缸发动机运行引起的二次谐波中的作用力；用于所述次平衡轴的第三齿轮，其中，所述第三齿轮与第二齿轮直接啮合。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·C·萨伊多维茨，C·D·索恩，J·T·贝科夫斯基，T·W·勒罗伊，R·W·艾伯特，
申请(专利权)人：科勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。