发动机平衡系统技术方案

公开了应用于发动机曲轴箱（１１０）内的平衡系统（２００）及使用这种系统的发动机和一种由这种系统执行的平衡力的方法。在至少一个实施例中，平衡系统（２００）包括曲轴（２２０）和均衡组件，曲轴（２２０）具有至少一个偏心器部分（２８０），均衡组件具有：至少一个连接臂（２３０）和具有第一和第二端部的均衡重（２１０），其中至少一个连接臂（２３０）的每一个均包括相应的圆形开孔（３００），其被定位为围绕至少一个偏心器部分中的相应的一个并被其支撑。平衡系统（２００）进一步包括分别可旋转地联接在均衡重（２１０）的第一和第二端部附近的第一和第二铰接臂（３４０），其中所述臂（３４０）至少间接地将均衡重（２１０）的端部连结到发动机曲轴箱（１１０）的一部分并引导均衡重（２１０）的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及单缸内燃发动机，例如用于为剪草机、油池泵、便携式发电机和其他设 备提供动力的单缸内燃发动机。具体而言，本专利技术涉及一种在发动机内的平衡系统，使得该 平衡系统消除或减少由于该发动机内活塞的往复运动造成的发动机的振动。
技术介绍
引起单缸发动机振动的主要原因是活塞的往复运动。在曲轴的每次旋转期间，活 塞启动和停止两次，使活塞加速和减速的力的反作用力被施加在发动机主体上，造成沿与 活塞轴线大致平行的方向的振动。当在诸如剪草机之类的设备中发动机被操作时，发动机 产生振动，这些振动能够通过该设备传递给操作者。这种振动令人不舒服并可使操作者产 生疲劳。即使在不存在操作者疲劳问题的设备(例如，油池泵或便携式发电机)中被操作 时，发动机的振动也是不期望的，这是因为其引起维护问题并往往降低机器的使用寿命。在某种程度上，这种振动可以通过提供带有配重的发动机而减小，该配重被固定 在发动机曲轴上并位于曲轴轴线的与曲柄销正对的一侧，活塞通过曲柄销(经由连接杆) 连接到曲轴。这种其中配重随曲轴旋转的曲轴配重设置可被设计为消除一些或甚至全部沿 活塞轴线方向作用在活塞组件上的主要加速和减速力。然而，这种旋转的曲轴配重的离心 力还具有横切于活塞轴线的分量，该分量产生横向振动，横向振动的量与曲轴配重成功消 除的作用在活塞组件上的加速和减速力的程度成正比地增加。为此原因，许多单缸发动机 包含质量提供约“50%失衡”条件的曲轴配重，从而配重造成的离心力沿活塞轴线的分量等 于作用在活塞组件上的加速和减速力的约50%。然而使用这种具有50%失衡条件的配重 并不能完全消除单缸发动机中出现的不期望的振动。为此原因，另外的技术被使用以进一步减少这种振动。与上面讨论的曲轴配重相 比，许多这种技术使用一个或多个附加的配重，这些附加的配重不随曲轴旋转，而是相对于 曲轴往复运动(也就是，以严格的线性方式来回运动)或者在轻微旋转(在“摆动”运动中) 的同时相对于曲轴来回运动。这种配重通常借助于连接臂联接到曲轴，连接臂具有联接到 配重的近端以及联接到曲轴的远端。为了使这些配重抵抗活塞的运动而相对于曲轴来回运 动，位于连接臂远端的圆形开孔由位于曲轴上的偏心轴颈支撑。当曲轴旋转时，所述偏心轴 颈旋转，从而偏心轴颈的中心围绕曲轴的中心轴线旋转，因此连接臂的远端也围绕曲轴的 中心轴线运动。这导致连接臂的近端以及附接到该近端的配重相对于曲轴来回运动。某些使用第二种类型的配重的现有设计被构造为产生配重的运动，包括配重相对 于曲轴的来回运动以及相对于曲轴的另外的旋转运动。在一种传统的设计中，一对配重不仅通过一对连接臂被连接到曲轴的偏心器，而且还通过可旋转地联接到曲轴箱壁和配重二 者上的铰接臂被连接到曲轴箱壁之一的供配重在其内运动的内表面。铰接臂一般用于引导 配重关于曲轴的来回运动。然而，由于铰接臂与配重附接所处的点相对于铰接臂旋转所围 绕的曲轴箱上的点必须遵循由铰接臂形成的半径所确定的非线性路径，因此配重相对于曲 轴的运动不是严格线性的。尽管以上描述的用于平衡系统的传统设计在很大程度上成功平衡了活塞往复运 动带来的力(也因此消除了相伴随的不期望的振动)，但该传统设计具有某些缺点。具体而 言，除经历相对于曲轴的来回运动和围绕与曲轴轴线平行的轴线的旋转运动之外，借助于 连接臂联接到曲轴的配重在发动机操作过程中还可往往经受扭矩甚至围绕与曲轴轴线垂 直的轴线的少量旋转，这可进一步导致不期望的重量转移以及由此造成的发动机振动。这 种运动会导致连接臂相对于其所在的相应的偏心轴颈的相对位置相对超前/滞后，这由于 不同的配重联接到不同的偏心器的事实而被恶化。尽管将配重联接到曲轴箱的铰接臂在一 定程度上确实倾向于在这些方向上减少配重的运动总量，但是铰接臂并不能防止这些方向 上的小运动，并因此不能防止这种运动带来的一些不期望的振动。因此，鉴于上述，有利的是，可以开发能够应用在单缸内燃发动机中的改进的平衡 系统。在至少某些这样的实施例中，有利的是，改进的平衡系统被设计为使得由不同连接臂 在其相应的偏心器上的定位带来的任何相对超前或滞后被最小化，并使得配重围绕除与曲 轴平行的轴线以外的轴线的任何运动被减小，从而，与传统实施例中的平衡系统相比，伴随 的重量转移、振动以及其他不期望的效果较不可能发生。进一步有利的是，至少某些实施例 中的改进的平衡系统比许多传统的平衡系统更易于制造和/或组装。
技术实现思路
本专利技术人认识到许多存在于传统平衡系统设计中的上述缺陷。本专利技术人还认识 到，如果在至少一些实施例中，用于相对于曲轴来回运动的平衡系统的配重不仅仅借助于 单一铰接臂联接到曲轴箱的内壁，而是借助于分别可旋转地联接到配重的相对端部的一对 铰接臂联接到曲轴箱的内壁，则可以通过平衡系统获得改进的性能。通过利用位于配重的 相对端部的两个铰接臂，将配重连结到曲轴的两个连接臂的定位保持在相对于它们所在的 相应的曲轴偏心器的基本相同的位置(而不会经历不同的超前或滞后位置)。另外，不期望 的配重的旋转运动被减少或消除，并且相伴随的重量转移和振动相对于仅使用一个臂时的 情况可因此被减少。进一步，在至少一些这样的实施例中，为了简化平衡系统的制造和组装(并且进 一步减少或消除如前所述的超前/滞后以及不期望的旋转运动)，只使用一个配重而不是 使用互相联接的多个配重。同样，在至少一个实施例中，铰接臂被联接在配重和安装在曲轴 箱壁上的轴之间，而不是直接联接到曲轴箱壁上的两个枢转位置。另外，在至少一些实施例 中，连接臂能够使用与配重不同的材料制成，并可以通过螺栓或其他紧固部件联接到配重。 如果利用合适的材料(例如铝)来形成连接臂，则形成在连接臂内的开孔的内表面可以直 接安放在曲轴偏心器上，从而不需要在连接臂的开孔内提供另外的轴承。在至少一个实施例中，本专利技术涉及一种应用在发动机曲轴箱内的平衡系统。该平 衡系统包括曲轴，包括曲柄销部分、至少一个轴部、将所述曲柄销部分联接到所述至少一5个轴部的至少一个曲柄臂部分以及沿所述至少一个轴部提供的至少一个偏心器部分，其中 所述曲轴进一步被构造为通过连接杆联接到活塞。所述平衡系统还包括均衡组件，其具有 至少一个连接臂和带有第一和第二端部的均衡重，其中所述至少一个连接臂的每一个均包 括相应的圆形开孔，所述圆形开孔被定位为围绕所述至少一个偏心器部分中的相应的一个 偏心器部分并被该相应的一个偏心器部分支撑。所述平衡系统进一步包括分别可旋转地联 接在所述均衡重的所述第一和第二端部附近的第一和第二铰接臂，其中所述第一和第二铰 接臂至少将所述均衡重的所述第一和第二端部直接连结到所述发动机曲轴箱的一部分并 引导所述均衡重的运动。另外，在至少一个实施例中，本专利技术涉及一种单缸内燃发动机。所述发动机包括位 于汽缸内以在该汽缸内往复运动的活塞，以及曲轴，该曲轴包括借助于连接杆连接到所述 活塞的曲柄销，并进一步包括提供在所述曲柄销的相对端部的第一和第二偏心器部分。所 述发动机进一步包括均衡组件，其具有第一和第二连接臂、均衡重以及用于联接所述连接 臂与所述均衡重的装置，其中所述连接臂的每一个均包括相应的圆形开孔，所述圆形开孔 被定位为围绕所述偏心器部分中的相应的一个偏心器部分并被该相应的一个偏心器部分 支撑。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用在发动机曲轴箱内的平衡系统，该平衡系统包括：曲轴，包括曲柄销部分、至少一个轴部、将所述曲柄销部分联接到所述至少一个轴部的至少一个曲柄臂部分以及沿所述至少一个轴部提供的至少一个偏心器部分，其中所述曲轴进一步被构造为通过连接杆联接到活塞；均衡组件，具有至少一个连接臂以及带有第一和第二端部的均衡重，其中所述至少一个连接臂的每一个均包括相应的圆形开孔，所述圆形开孔被定位为围绕所述至少一个偏心器部分中的相应的一个偏心器部分并被该相应的一个偏心器部分支撑；以及分别可旋转地联接在所述均衡重的所述第一和第二端部附近的第一和第二铰接臂，其中所述第一和第二铰接臂至少间接地将所述均衡重的所述第一和第二端部连结到所述发动机曲轴箱的一部分并引导所述均衡重的运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-11 61/035,677;US 2009-3-10 12/401,146一种应用在发动机曲轴箱内的平衡系统，该平衡系统包括曲轴，包括曲柄销部分、至少一个轴部、将所述曲柄销部分联接到所述至少一个轴部的至少一个曲柄臂部分以及沿所述至少一个轴部提供的至少一个偏心器部分，其中所述曲轴进一步被构造为通过连接杆联接到活塞；均衡组件，具有至少一个连接臂以及带有第一和第二端部的均衡重，其中所述至少一个连接臂的每一个均包括相应的圆形开孔，所述圆形开孔被定位为围绕所述至少一个偏心器部分中的相应的一个偏心器部分并被该相应的一个偏心器部分支撑；以及分别可旋转地联接在所述均衡重的所述第一和第二端部附近的第一和第二铰接臂，其中所述第一和第二铰接臂至少间接地将所述均衡重的所述第一和第二端部连结到所述发动机曲轴箱的一部分并引导所述均衡重的运动。2.如权利要求1所述的平衡系统，其中所述至少一个轴部包括第一和第二部分，其中 所述至少一个曲柄臂部分包括第一和第二曲柄臂部分，其中所述至少一个偏心器部分包括 沿所述曲轴提供在所述曲柄销部分的相对侧上的第一和第二偏心器部分，并且其中所述至 少一个连接臂包括分别被支撑在所述第一和第二偏心器部分上的第一和第二连接臂。3.如权利要求2所述的平衡系统，其中所述均衡重是单一的整体式重体。4.如权利要求2所述的平衡系统，其中所述第一和第二连接臂在所述均衡重的所述第 一和第二端部附近被固定到所述均衡重。5.如权利要求4所述的平衡系统，其中所述第一和第二连接臂借助于螺栓和螺钉中的 至少一种被固定到所述均衡重。6.如权利要求4所述的平衡系统，其中第一对螺钉被用于将所述第一连接臂固定到所 述均衡重，第二对螺钉被用于将所述第二连接臂固定到所述均衡重。7.如权利要求6所述的平衡系统，其中所述螺钉被安置为穿过所述均衡重中的导向 孔，且螺纹被提供在所述连接臂内，所述螺钉相对于该螺纹被插入。8.如权利要求1所述的平衡系统，其中所述至少一个连接臂的每一个均由选自铝和铝 合金组成的组中的至少一种材料制成。9.如权利要求8所述的平衡系统，其中每个相应的连接臂的所述相应的圆形开孔的内 表面与所述至少一个偏心器部分中的相应的一个偏心器部分的相应外表面直接接触，而没 有任何中间轴承。10.如权利要求8所述的平衡系统，其中所述至少一种材料包括包含铝和硅的合金，另 外其中润滑剂被提供到所述至少一个连接臂和所述至少一个偏心器部分之间的交界面。11.如权利要求8所述的平衡系统，其中所述均衡重由比所述至少一种材料的密度大 的另外的材料形成。12.如权利要求11所述的平衡系统，其中所述另外的材料是钢。13.如权利要求1所述的平衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔E斯梅斯，爱德华A优贝拉海尔，
申请(专利权)人：科勒公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]