專利名稱：雙凸輪內(nèi)燃機(jī)油路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別涉及用來(lái)給剪草機(jī)、井底水窩水泵、便攜式發(fā)電機(jī)和其他裝置提供動(dòng)力的單氣缸內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明更涉及一種用于該內(nèi)燃機(jī)中的雙凸輪設(shè)計(jì)和相關(guān)油路。
背景技術(shù)：
單氣缸內(nèi)燃機(jī)通常采用分別使燃料和空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，及將廢氣排出氣缸的進(jìn)氣閥門(mén)和排氣閥門(mén)。這些閥門(mén)一般由氣閥機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，氣閥機(jī)構(gòu)響應(yīng)凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將直線運(yùn)動(dòng)傳遞給閥門(mén)。在許多這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)中，進(jìn)氣閥門(mén)和排氣閥門(mén)在一個(gè)方向上由各自的彈簧驅(qū)動(dòng)(關(guān)閉)，在相反方向上由各自的搖臂驅(qū)動(dòng)(打開(kāi))。搖臂接著由跨在凸輪上的各個(gè)推桿驅(qū)動(dòng)，該凸輪由凸輪軸支撐并繞其旋轉(zhuǎn)，凸輪軸接著由發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)。同樣由曲軸驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇將空氣吹在氣缸上以冷卻氣缸。
在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，重要的是至少向曲軸和凸輪軸的主軸承上提供油或者其他潤(rùn)滑劑，且該油應(yīng)該經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理。因此，多數(shù)單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)還帶有精心設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑系統(tǒng)以提供必要的潤(rùn)滑，此潤(rùn)滑系統(tǒng)通常包括儲(chǔ)油池、油泵和由一系列通道組成的油路，潤(rùn)滑油通過(guò)此通道由油泵導(dǎo)入濾油器和需要潤(rùn)滑的部件中。通常通過(guò)鉆孔或者鑄造管路的方法在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱和端蓋/油盤(pán)中來(lái)制造油路。
這樣設(shè)計(jì)的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)存在幾個(gè)限制，首先位于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸和搖臂之間的推桿，相互緊靠設(shè)置在氣缸單獨(dú)一側(cè)；同樣的，氣缸蓋中的一對(duì)搖臂也相互緊靠設(shè)置在氣缸蓋的單獨(dú)一側(cè)，一對(duì)氣閥也是如此。因此，氣缸蓋中氣閥之間的氣閥橋區(qū)域，也就是氣缸蓋中最熱的區(qū)域，比較狹窄且部分阻擋了由風(fēng)扇吹動(dòng)的空氣穿過(guò)氣缸蓋。結(jié)果氣閥橋區(qū)域就不能得到預(yù)期的冷卻效果，這樣最終可能會(huì)引起氣缸蓋的弱化和破裂，或者引起靠近氣閥橋區(qū)域的氣閥座變形/移動(dòng)。
另外，此單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的油路設(shè)計(jì)起來(lái)復(fù)雜，制造起來(lái)昂貴，尤其是為了在曲軸箱壁和端蓋/油盤(pán)中獲得必需的油路而需要鉆孔或者鑄造，制造起來(lái)更是昂貴和困難；如果必需使用鑄造型心，那么鑄造管狀通道將更加昂貴。
而且，由于它們的復(fù)雜性和大量的運(yùn)動(dòng)部件，此發(fā)動(dòng)機(jī)的氣閥機(jī)構(gòu)(包括凸輪軸和曲軸)設(shè)計(jì)和制造起來(lái)也相當(dāng)困難并且成本較高。例如，這種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸上的雙凸輪一般必須處于不同方向，使得它們各自的主凸輪凸耳要分開(kāi)100度或者更大的度數(shù)。因此要制造這種帶有不同方向的兩個(gè)凸輪的凸輪軸是非常困難且昂貴的，特別是想要將凸輪軸和凸輪作為一個(gè)整體部件來(lái)設(shè)計(jì)和制造時(shí)更是如此。如果想要使用更耐用或者可以較安靜操作的材料來(lái)制造這種部件，則這種氣閥機(jī)構(gòu)部件的制造成本還可能劇增，因?yàn)槭褂眠@些材料鑄造或者加工復(fù)雜的部件是相當(dāng)困難的。
所以有必要開(kāi)發(fā)出一種能避免或減輕以上問(wèn)題的新型單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是如果帶有堅(jiān)固的、工作安靜的部件的新型單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)能夠比普通發(fā)動(dòng)機(jī)制造起來(lái)更簡(jiǎn)便且成本低廉，特別是涉及氣閥機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)部件的成本更為低廉，那將是極為有利的；進(jìn)而，如果能開(kāi)發(fā)出比普通發(fā)動(dòng)機(jī)更有效冷卻閥橋區(qū)域的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，那將是更為有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人已開(kāi)發(fā)了一種新型的、雙凸輪單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)帶有兩根由曲軸驅(qū)動(dòng)的凸輪軸。由于采用了兩根凸輪軸，其中一根驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥的氣閥機(jī)構(gòu)，另一根驅(qū)動(dòng)排氣閥的氣閥機(jī)構(gòu)，氣閥分別設(shè)置在氣缸的相對(duì)兩側(cè)，使得氣閥橋區(qū)暴露出來(lái)，從而使該區(qū)域得到更有效的冷卻。每一根雙凸輪軸包括延伸在各自凸輪軸長(zhǎng)度上的各自的內(nèi)部通道，其中一根凸輪軸由油泵支撐，該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)油泵，將油抽向曲軸的下軸承，且向上流過(guò)凸輪軸的內(nèi)部通道。
然后，油流經(jīng)曲軸箱頂部的鑄造通道被導(dǎo)入濾油器，曲軸上軸承，和另一根凸輪軸中，油還流過(guò)另一凸輪軸的內(nèi)部通道，流到該凸輪軸的下軸承內(nèi)。曲軸箱頂部的通道是通過(guò)在此頂部鑄造溝槽，并另外用板覆蓋這些溝槽來(lái)制造完成的。由于采用了雙凸輪軸，每個(gè)凸輪只有單獨(dú)的凸輪凸耳，所以便于使用堅(jiān)固耐用的、操作安靜的材料來(lái)制造凸輪軸。另外，由于在曲軸箱頂部和凸輪軸內(nèi)部使用了通道，所以制造曲軸油路比在普通發(fā)動(dòng)機(jī)中更簡(jiǎn)便且更節(jié)約成本。
本發(fā)明尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)，其包括帶有底板的曲軸箱、由曲軸箱底板支撐的油泵和第一凸輪軸。該油泵包括進(jìn)口和第一出口。第一凸輪軸帶有第一凸輪，第一和第二凸輪軸端，和延伸在第一凸輪軸內(nèi)的第一和第二凸輪軸端之間的第一內(nèi)部通道。第一凸輪軸端由油泵和底板其中之一支撐，第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使油泵通過(guò)進(jìn)口吸入潤(rùn)滑劑，并通過(guò)第一出口泵出至少第一部分潤(rùn)滑劑。第一出口靠近第一凸輪軸端的第一內(nèi)部通道設(shè)置，使得通過(guò)第一出口泵出的第一部分潤(rùn)滑劑的至少一些泵入到第一內(nèi)部通道中。
本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃機(jī)，包括將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成用于驅(qū)動(dòng)氣閥的直線運(yùn)動(dòng)的裝置；該內(nèi)燃機(jī)還包括泵送潤(rùn)滑劑的裝置和通過(guò)轉(zhuǎn)化裝置的至少一部分導(dǎo)送潤(rùn)滑劑的裝置。泵送裝置由轉(zhuǎn)化裝置驅(qū)動(dòng)，該泵送裝置將潤(rùn)滑劑泵入導(dǎo)送裝置中，從而將潤(rùn)滑劑提供給需要潤(rùn)滑的部件。
本發(fā)明還涉及一種在內(nèi)燃機(jī)中分配潤(rùn)滑劑的方法，該方法包括提供曲軸，在第一凸輪軸的第一和第二凸輪軸端延伸有內(nèi)部通道的第一凸輪軸，帶有進(jìn)口和出口的油泵，和第一凸輪軸第一端的第一軸承。其中出口靠近第一軸承和第一凸輪軸第一端的內(nèi)部通道。該方法還包括旋轉(zhuǎn)曲軸，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從曲軸傳輸給第一凸輪軸，將其它的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從第一凸輪軸傳輸給至少一部分油泵。該方法還包括從油泵的進(jìn)口泵送潤(rùn)滑劑到油泵的出口，作為其它旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，這樣潤(rùn)滑劑的第一部分供給第一軸承，潤(rùn)滑劑的第二部分泵入第一凸輪軸第一端的內(nèi)部通道中，從而該潤(rùn)滑劑流經(jīng)內(nèi)部通道到達(dá)第一凸輪軸的第二端。


圖1是從發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)器和氣缸蓋一側(cè)觀察到的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第一透視圖；圖2是從發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣凈化器和濾油器一側(cè)觀察到的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第二透視圖；圖3是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第三透視圖，其中拆掉了發(fā)動(dòng)機(jī)的部分零件以顯示其它內(nèi)部零件；圖4是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第四透視圖，其中拆掉了發(fā)動(dòng)機(jī)的部分零件以顯示其它內(nèi)部零件；圖5是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第五透視圖，其中拆掉了曲軸箱頂部以顯示曲軸箱的內(nèi)部；圖6是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的第六透視圖，其中曲軸箱的頂部從曲軸箱底部分解開(kāi)；圖7是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的俯視圖，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部部件；圖8是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣閥機(jī)構(gòu)部件的透視圖；圖9是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱底部和氣缸的俯視圖，特別示出了油泵；圖10是從曲軸箱相對(duì)氣缸的一側(cè)觀察到的圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱底部的正視圖；圖11和12是圖9所示油泵一個(gè)實(shí)施例的分別沿圖10的11-11線和12-12線的截面圖；圖13是圖9-10中的曲軸箱底部和圖11-12中的油泵沿圖9中的13-13線的截面圖；圖14是圖9-10所示的曲軸箱底部和圖11-12中的油泵沿圖9中的14-14線的截面圖，其中特別示出了將油泵和曲軸軸承相連的油路；圖15是將油泵和主曲軸軸承相連的油路的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的分解圖(與圖14相對(duì)照)；圖16是圖1所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)中油路的框圖；和圖17是圖6所示的單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱頂部下側(cè)的視圖，其中覆蓋頂部鑄造通道的平板與頂部的其它組件分解開(kāi)。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和圖2，由威斯康星州科勒的科勒公司設(shè)計(jì)的新型單氣缸4沖程內(nèi)燃機(jī)100包括曲軸箱110和鼓風(fēng)機(jī)殼120，在鼓風(fēng)機(jī)殼中設(shè)有風(fēng)扇130和飛輪140。發(fā)動(dòng)機(jī)100還包括起動(dòng)器150，氣缸160，氣缸蓋170和搖臂蓋180。氣缸蓋170上設(shè)有如圖1所示的排氣口190和如圖2所示的進(jìn)氣口200?，F(xiàn)有技術(shù)已知，在發(fā)動(dòng)機(jī)100運(yùn)行時(shí)，活塞210(見(jiàn)圖7)在氣缸160中朝向和遠(yuǎn)離氣缸蓋170前后運(yùn)動(dòng)，活塞210的運(yùn)動(dòng)接著引起曲軸220(見(jiàn)圖7)旋轉(zhuǎn)，和連接在曲軸220上的風(fēng)扇130與飛輪140的旋轉(zhuǎn)。風(fēng)扇130的旋轉(zhuǎn)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，而飛輪140的旋轉(zhuǎn)使得保持相對(duì)恒定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量。
特別參考圖2，發(fā)動(dòng)機(jī)100還包括與進(jìn)氣口200連接的空氣過(guò)濾器230，用于在將空氣提供給氣缸蓋170之前過(guò)濾發(fā)動(dòng)機(jī)所需的空氣，提供給進(jìn)氣口200的空氣通過(guò)氣缸蓋170傳送到氣缸160中，并通過(guò)氣缸蓋從氣缸中流出后，流出排氣口190，然后排出發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝馔ㄟ^(guò)氣缸蓋170流入和流出氣缸160，是分別由進(jìn)氣閥240和出氣閥250控制的(見(jiàn)圖8)。繼續(xù)如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)100包括濾油器260，發(fā)動(dòng)機(jī)100的油流過(guò)該過(guò)濾器并得到過(guò)濾。具體而言，濾油器260分別通過(guò)輸入油管270和輸出油管280連接在曲軸箱110上，這樣加壓的油流入濾油器中，然后從濾油器返回曲軸箱中。
參考圖3和圖4，所示的發(fā)動(dòng)機(jī)100中拆除了鼓風(fēng)機(jī)殼120，以暴露曲軸箱110的頂部290。參考圖3，其中風(fēng)扇130和飛輪140都被拆掉，因而示出了根據(jù)風(fēng)扇130和/或飛輪140的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電流的線圈300，風(fēng)扇130和飛輪140共同工作作為磁發(fā)電機(jī)使用。此外，所示的曲軸箱110的頂部290帶有一對(duì)覆蓋一對(duì)直齒輪320，325(見(jiàn)圖5和圖7-8)的凸角310。參考圖4，所示的風(fēng)扇130和飛輪140位于曲軸箱110頂部290的上方。此外，圖4所示的是不帶氣缸蓋170和搖臂蓋180的發(fā)動(dòng)機(jī)100，其更清楚地示出了一對(duì)套管330、335，一對(duì)推桿340、345穿過(guò)此套管延伸。推桿340，345分別在曲軸箱110中的一對(duì)搖臂350，355和一對(duì)凸輪360，365(見(jiàn)圖8)之間延伸，下面將對(duì)此作進(jìn)一步論述。
轉(zhuǎn)到圖5和圖6，所示發(fā)動(dòng)機(jī)100的曲軸箱110頂部290從底部370上拆開(kāi)，以示出曲軸箱的內(nèi)部380。此外在圖5和圖6中，所示的發(fā)動(dòng)機(jī)切除了超出了汽缸160的部分，例如氣缸蓋170。參考圖6，在分解圖中曲軸箱110的頂部290示出在底部370之上。在本實(shí)施例中，底部370不僅包括曲軸箱的底板390，還包括曲軸箱的所有四個(gè)側(cè)壁400，而頂部290只起到曲軸箱蓋的作用。頂部290和底部370是作為兩個(gè)單獨(dú)部件來(lái)加工制造的，因此為打開(kāi)曲軸箱110，只需要將頂部從底部物理地移開(kāi)。同時(shí)如圖5所示，曲軸箱110內(nèi)的一對(duì)齒輪320，325構(gòu)成各自凸輪軸410，415(見(jiàn)圖8)的一部分，其反過(guò)來(lái)由曲軸箱110的底部370來(lái)支撐。下面參考圖9-12進(jìn)行討論，具體來(lái)講，凸輪軸410由泵412支撐，泵反過(guò)來(lái)由曲軸箱110的底部370來(lái)支撐。由于泵412是沿著曲軸箱110的底部370設(shè)置的，而曲軸箱是作為儲(chǔ)油器，所以泵412接收收集在曲軸110底部370內(nèi)的油，泵412還會(huì)由于凸輪軸410的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)。支撐曲軸220的下曲軸軸承540在圖5中也被示出，沿著底板390。
參考圖7，其是發(fā)動(dòng)機(jī)100的俯視圖，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的其它內(nèi)部組件。圖7尤其顯示了氣缸160內(nèi)通過(guò)連桿420連接到曲軸220的活塞210，接著曲軸220與旋轉(zhuǎn)平衡錘430和配重440相連，用于平衡活塞施加在曲軸220上的作用力。曲軸220上的齒輪還與每個(gè)齒輪320，325接觸，因此曲軸將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳輸給凸輪軸410，415。圖7還示出了設(shè)置在氣缸蓋170上的火花塞450，其可以在發(fā)動(dòng)機(jī)工作沖程中產(chǎn)生火花，從而在氣缸160中引燃，火花塞450的電能由線圈300提供(見(jiàn)圖3)。
進(jìn)一步參考圖7和圖8，此兩圖示出了發(fā)動(dòng)機(jī)100的兩個(gè)氣閥機(jī)構(gòu)460，461的部件。氣閥機(jī)構(gòu)460，461分別包括凸輪軸410，415，凸輪軸包括各自的齒輪320，325，還包括分別位于齒輪下方的單凸角凸輪360，365。由于每個(gè)凸輪軸410，415只包括帶有單凸角的單個(gè)凸輪，凸輪軸(與具有多凸輪的凸輪軸相比較)可以容易地由單個(gè)堅(jiān)固塑料或其它材料模制或利用其它加工方法加工。使用這種堅(jiān)固塑料可以使凸輪360，365和各自推桿340，345之間的相互作用比較安靜，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)100整個(gè)操作都比較安靜。在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪360，365一體模制在各自齒輪320，325的后側(cè)，凸輪410，415是相同的，使得凸輪易于大批量生產(chǎn)。
此外，轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在曲軸箱110上的凸輪從動(dòng)臂470，475伸展放置在每個(gè)凸輪360，365上，各自的推桿340，345接著設(shè)置在各自的凸輪從動(dòng)臂470，475上。當(dāng)凸輪360，365旋轉(zhuǎn)時(shí)，推桿340，345暫時(shí)受凸輪從動(dòng)臂470，475力的作用而臨時(shí)向外遠(yuǎn)離曲軸箱110，凸輪從動(dòng)臂滑動(dòng)接觸旋轉(zhuǎn)凸輪，從而引起搖臂350，355搖動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，隨后使得各自的氣閥240和250朝向曲軸箱110打開(kāi)。然而，當(dāng)凸輪360，365繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，推桿340，345通過(guò)凸輪從動(dòng)臂470，475向內(nèi)返回到其初始位置。
設(shè)置在氣缸蓋170和搖臂350，355之間的一對(duì)彈簧480，490分別提供在趨向關(guān)閉閥240，250的方向上搖動(dòng)搖臂350，355的彈簧彈力。彈簧480，490在搖臂350，355上作用的結(jié)果使推桿340，345回復(fù)到其原來(lái)的位置。所設(shè)計(jì)的氣閥機(jī)構(gòu)460，461具有恰當(dāng)?shù)膿u擺比率(rocker ratio)和質(zhì)量以控制對(duì)于凸輪360，365的接觸應(yīng)力水平。圖7還示出了氣閥機(jī)構(gòu)460，461各自的組件設(shè)置在氣缸160和氣缸蓋170的相對(duì)側(cè)，這樣就使閥橋區(qū)610暴露出來(lái)。
在本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)100是立軸式發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出功率為15-20馬力，是諸如剪草機(jī)等各種剪草和園藝機(jī)械所消耗的功率值。在其它實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)100還可以用作橫軸式發(fā)動(dòng)機(jī)，所設(shè)計(jì)的輸出功率可以更大或者更小，和/或用于其他類型的機(jī)械中，例如吹雪機(jī)等。而且在其它一些實(shí)施例中，可以對(duì)上面圖示和描述中的發(fā)動(dòng)機(jī)100的部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行變換和更改。例如在一個(gè)可選實(shí)施例中，凸輪360，365可以設(shè)置在齒輪320，325的上方而不是齒輪的下方。
繼續(xù)參考圖8，凸輪軸410，415具有各自的內(nèi)部通道500，505，可通過(guò)這些通道傳輸油或其它潤(rùn)滑劑。具體來(lái)說(shuō)，內(nèi)部通道500將油從油泵412向上傳輸給齒輪320，而內(nèi)部通道505則將油從齒輪325向下傳輸給凸輪軸415的基座，在此凸輪軸放置在曲軸箱110的底板390上。參考圖16進(jìn)一步討論，內(nèi)部通道500，505構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)100整個(gè)油路的一部分。
圖9和圖10分別是曲軸箱110底部370的俯視圖和正視圖(從對(duì)著氣缸160的側(cè)壁400觀察到的)。圖9特別示出了由曲軸箱110的底板390支撐的油泵412，進(jìn)一步參考圖11-14，更詳細(xì)示出了油泵412。尤其是圖11-12，它們分別是沿圖10中11-11線和12-12線剖開(kāi)的油泵412的截面圖，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所使用的油泵是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的常壓油泵(或者可選的是月形齒輪泵)，其上帶有設(shè)置在外齒圈515內(nèi)的內(nèi)齒輪510，該外齒圈的內(nèi)圓周設(shè)有輪齒。
如圖13-14所示，其分別是圖9中沿著13-13和14-14線的截面圖，內(nèi)齒輪510和外齒圈515都包含在放置在曲軸箱110底板390的空腔518內(nèi)的殼體520中。在所示實(shí)施例中，齒輪510，515特別放置在底板390上，殼體520從底板390圍繞齒輪向上延伸。然而，在可選實(shí)施例中，齒輪510，515完全包含在殼體中，殼體反過(guò)來(lái)放置在底板390上。該殼體由硬塑料制成，因此在齒輪510，515周圍的立體殼體可以更加精確的為油泵412提供更好的性能。
特別如圖11和13所示，內(nèi)齒輪510具有內(nèi)孔524，凸輪軸410貫穿該內(nèi)孔設(shè)置，這樣，凸輪軸410的內(nèi)部通道500一直延伸到內(nèi)齒輪510的底側(cè)528。內(nèi)齒輪510被壓合在或以其它方式連接在凸輪軸410上。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪軸410旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪510及外齒圈515就會(huì)在殼體520內(nèi)旋轉(zhuǎn)。曲軸箱110的底板390或在其它實(shí)施例中殼體520的一部分支撐內(nèi)齒輪510和凸輪軸410，因此形成該凸輪軸的下凸輪軸軸承555。
參考圖12，與其它常壓油泵(或月形齒輪泵)相同，油泵412內(nèi)齒輪510的輪齒比外齒圈515的要少一些，兩齒輪的中軸線以一定程度錯(cuò)開(kāi)。因此當(dāng)齒輪510和515旋轉(zhuǎn)時(shí)，在油泵412的進(jìn)口管525中產(chǎn)生部分真空，這樣油就經(jīng)過(guò)進(jìn)料口550沿著曲軸箱底板390從殼體520外側(cè)被抽入油泵412中。同時(shí)參考圖13，被抽入油泵412中的油接著由于油泵的操作被泵出到泄放口535和曲軸軸承出口530。
如圖11，13和14所示，泄放口535由曲軸箱110的底板390內(nèi)(或殼體520內(nèi))的槽532構(gòu)成，該槽從內(nèi)齒輪下面的內(nèi)齒輪和外齒圈510，515之間徑向延伸至內(nèi)孔524。由于設(shè)置了泄放口535、內(nèi)齒輪510、凸輪軸410和內(nèi)部通道500，由泄放口泵出的一部分潤(rùn)滑油潤(rùn)滑軸/內(nèi)齒輪的下軸承555。由泄放口535泵出的其余潤(rùn)滑油向上泵入凸輪軸410的內(nèi)部通道500中。這些潤(rùn)滑油為發(fā)動(dòng)機(jī)100的多個(gè)其它組件提供了潤(rùn)滑功能，下面會(huì)參考圖16-17進(jìn)一步描述。
如圖12和圖14所示，曲軸軸承出口530是從油泵412沿著油泵頂部幾乎延伸到下曲軸軸承540的管道，該下曲軸軸承用來(lái)支撐曲軸220。并且使用附加的連接裝置585來(lái)連接曲軸軸承出口530和下曲軸軸承540，并通過(guò)軸承上開(kāi)到軸承內(nèi)部的孔口587，完成從油泵412到軸承540的油路。在一個(gè)實(shí)施例中，連接裝置585是一種橡膠管，其具有伸入曲軸軸承出口530內(nèi)的第一端590和安裝在孔口587內(nèi)的第二端592。油從曲軸軸承出口530流經(jīng)連接裝置585后流入下曲軸軸承540中。在圖14所示的實(shí)施例中，曲軸軸承出口530還包括減壓閥594，使油可以通過(guò)出口上的孔597流出曲軸軸承出口530，這樣在油壓過(guò)大的時(shí)候潤(rùn)滑油可以流出該系統(tǒng)。如本實(shí)施例所示，減壓閥594包括球體596和彈簧599，當(dāng)然也可以使用其它類型的閥門(mén)。
參考圖15，它是圖12和圖14所示的一可選實(shí)施例油路的分解圖。圖15特別示出了連接曲軸軸承出口530和軸承540的一種可選的連接裝置685。特別地，該連接裝置685具有第一端690，其與第二端692通過(guò)從第一端和第二端之間的連接裝置向外延伸的邊緣696分隔開(kāi)。邊緣696使連接裝置685相對(duì)曲軸軸承出口530和下曲軸軸承540保持在位置上。第一端690具有足夠長(zhǎng)度以延伸經(jīng)過(guò)孔597，當(dāng)連接裝置685插入出口530中時(shí)，第一端690將球-彈簧閥694(或其它類型的閥)支撐在與孔597對(duì)準(zhǔn)的位置上。
參考圖16，使用框圖示意出發(fā)動(dòng)機(jī)100的整個(gè)油路545，油通過(guò)此回路從曲軸箱110的底板390抽送至發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)組件中。如圖所示，油從進(jìn)料口550抽入進(jìn)口管525中，這就實(shí)現(xiàn)了沿著曲軸箱110的底板390的采油程序(oil pick-up)；隨后油被供給到油泵412中，其中部分油通過(guò)泄放口535被抽送到凸輪軸410的凸輪軸軸承555，其余的油通過(guò)曲軸軸承出口530被抽送，通過(guò)連接裝置585(或其它連接裝置685)提供給下曲軸軸承540和/或通過(guò)減壓閥594(或閥694)和孔597返回到曲軸箱110的底板390(油泵412的外側(cè))。
由泄放口535泵出的大多數(shù)油不會(huì)保留在下凸輪軸軸承555處，而是通過(guò)凸輪軸410的內(nèi)部通道500繼續(xù)向上，并沿著該凸輪軸的上凸輪軸軸承565流出。隨后大多數(shù)的油繼續(xù)通過(guò)導(dǎo)入管270導(dǎo)入濾油器260中，油在此得到過(guò)濾。一旦過(guò)濾后，油繼續(xù)通過(guò)導(dǎo)出管280，一部分油留在上曲軸軸承570處，而一部分油繼續(xù)沿著附加導(dǎo)管598流到軸415的上凸輪軸軸承575處，這其中的一部分潤(rùn)滑油繼續(xù)沿著軸415的內(nèi)部通道505流到剩下的沿著曲軸箱110底部370的該軸的下凸輪軸承580。
圖17為進(jìn)一步說(shuō)明油路545的設(shè)計(jì)，示出了曲軸箱110頂部290的內(nèi)側(cè)600，特別示出了支撐各自凸輪軸410，415的上凸輪軸軸承565，575和支撐曲軸220的上曲軸軸承570，該圖還示出了模制在頂部290上的凹槽602，604和606以形成分別連接上凸輪軸軸承565和濾油器260的導(dǎo)入管270，連接濾油器和上曲軸軸承570的導(dǎo)出管280和連接濾油器和上凸輪軸軸承575的附加管598。凹槽602，604和606具有半圓形截面，將板部件601覆蓋在凹槽上，就形成了管路270，280和598。
雖然板部件601可以是平的，如實(shí)施例所示的該板部件中具有凹槽605，607和609，它們與凹槽602，604和606相互配合，以分別形成管路270，280和598。板部件601可以通過(guò)螺紋連接或其它緊固件或緊固方法固定在頂部290上。在圖8中所示的導(dǎo)入管和導(dǎo)出管270，280與圖7所示的有些不同，在圖7中所示的油路是直的，而在圖8中所示的更彎曲一些。因此根據(jù)本實(shí)施例的導(dǎo)入管，導(dǎo)出管和附加管270，280和598可以沿著各種不同的路徑流動(dòng)。利用模制凹槽和板部件601而形成管路270，280和598的方法比使用型芯等在頂部290中模制整個(gè)通道更為簡(jiǎn)單，更加節(jié)約成本。在其它實(shí)施例中，也可以使用其它方法來(lái)制造通道。
前述實(shí)施例與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是因?yàn)橛屯ㄟ^(guò)凸輪軸410和415傳導(dǎo)，所以不需要在曲軸箱壁的側(cè)面通過(guò)鑄造或其它方法來(lái)制造油通道，從而將曲軸箱底板上的油提供到沿著曲軸箱頂部的軸承。并且，由于頂部290是可拆除的，且可以簡(jiǎn)單制造以在其上形成導(dǎo)入管，導(dǎo)出管和附加管，所以制造將油提供給濾油器和沿著曲軸箱頂部的各種軸承的油路的費(fèi)用與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比更為減少。
同時(shí)，由于包括齒輪320，325和凸輪360，365的第一和第一凸輪軸410，415是相同的，每個(gè)凸輪軸只包括一個(gè)單獨(dú)凸輪，所以這些部件可以使用例如硬塑料等材料通過(guò)注塑成型的方法經(jīng)濟(jì)地制成，使用硬塑料這樣的材料可以使得在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中，當(dāng)凸輪與發(fā)動(dòng)機(jī)推桿接觸時(shí)，產(chǎn)生相對(duì)較小的噪音。此外，雙凸輪設(shè)計(jì)另外具有的好處就是推桿，搖臂和與進(jìn)氣閥和排氣閥相對(duì)應(yīng)的氣閥都設(shè)置在氣缸和氣缸蓋相對(duì)側(cè)，這樣閥橋區(qū)610可以更多地暴露在風(fēng)扇吹風(fēng)的范圍內(nèi)，從而獲得更好的冷卻效果。
雖然前面已通過(guò)結(jié)合附圖并參考優(yōu)選實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)該知道本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于前述所公開(kāi)的具體內(nèi)容，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明還可以包含其他形式和結(jié)構(gòu)。例如，可以使用其它類型的泵來(lái)代替所示的常壓油泵/月形齒輪泵。因此，本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不局限于以上的描述，其保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，包括帶有底板的曲軸箱；由曲軸箱底板支撐的泵，該泵包括進(jìn)口和第一出口；第一凸輪軸，其具有第一凸輪，第一和第二凸輪軸端，和在該第一凸輪軸中延伸在第一和第二凸輪軸端之間的第一內(nèi)部通道；其中第一凸輪軸端由泵和底板之一支撐；其中第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使泵通過(guò)進(jìn)口抽入潤(rùn)滑劑，并經(jīng)過(guò)第一出口泵出潤(rùn)滑劑的至少第一部分；和其中第一出口靠近第一凸輪軸端的第一內(nèi)部通道設(shè)置，這樣通過(guò)第一出口泵出的潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些被泵入第一內(nèi)部通道。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中泵和底板之一構(gòu)成了支撐第一凸輪軸端的第一凸輪軸軸承，其中第一凸輪軸軸承由通過(guò)第一出口泵出的潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些來(lái)潤(rùn)滑。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括具有第一和第二曲軸端的曲軸，其中第一曲軸端由曲軸箱上的第一曲軸軸承支撐；其中第一凸輪軸包括與曲軸上的曲軸齒輪接合的第一凸輪軸齒輪，使得當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一凸輪軸也隨之旋轉(zhuǎn)。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述泵還包括具有主孔口和減壓孔口的第二出口；其中第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使泵經(jīng)由第二出口泵出潤(rùn)滑劑的第二部分，至少其中的一些被導(dǎo)向第一曲軸軸承。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括連接管，其中第一曲軸軸承包括第一孔口；其中連接管的第一端部分支撐在第二出口內(nèi)，連接管的第二端部分支撐在第一孔口內(nèi)。
6.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括濾油器；曲軸箱上支撐第二曲軸端的第二曲軸軸承；曲軸箱上支撐第二凸輪軸端的第二凸輪軸軸承；連接第二凸輪軸軸承和濾油器的第一曲軸箱通道；和連接濾油器和支撐第二曲軸端的第二曲軸軸承的第二曲軸箱通道；其中第二凸輪軸軸承由潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些來(lái)潤(rùn)滑；其中潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些流到濾油器得到過(guò)濾；和其中第二曲軸軸承由經(jīng)過(guò)濾的潤(rùn)滑劑的至少一些來(lái)潤(rùn)滑。
7.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括第二凸輪軸，其具有第二凸輪，第三和第四凸輪軸端，和在第二凸輪軸內(nèi)并延伸在第三和第四凸輪軸端之間的第二內(nèi)部通道；其中第三和第四凸輪軸端由曲軸箱上的第三和第四凸輪軸支撐。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括分別連接第一和第二搖臂的第一和第二推桿，所述第一和第二搖臂分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣閥和排氣閥；其中第一推桿與第一凸輪接觸，因此第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使第一推桿作直線運(yùn)動(dòng)，其中第二推桿與第二凸輪接觸，這樣第二凸輪軸另外的旋轉(zhuǎn)使第二推桿作另外的直線運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其中第一和第二凸輪軸具有第一和第二齒輪；和其中帶有第一和第二齒輪的第一和第二凸輪軸，第一和第二推桿，第一和第二搖臂，進(jìn)氣閥和排氣閥分別設(shè)置在氣缸的相對(duì)側(cè)，使得氣缸的閥橋區(qū)處于暴露位置，以接收連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的風(fēng)扇吹過(guò)氣缸的空氣。
10.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括連接第三凸輪軸軸承上的第一曲軸箱通道，通過(guò)此通道潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些被提供給第三凸輪軸軸承，并且另外潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些被提供給第二內(nèi)部通道，并傳輸給第四凸輪軸軸承。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括具有第一和第二曲軸端的曲軸，該兩端分別由曲軸箱上的第一和第二曲軸軸承支撐。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括連接在第一曲軸箱通道上的第二曲軸箱通道，第二曲軸箱通道傳輸潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些給第二曲軸軸承，并將潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些傳輸給第一曲軸箱通道。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)，還包括連接在第二凸輪軸軸承和濾油器之間的第三曲軸箱通道，其中第三曲軸箱通道將潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些傳輸給濾油器，其中經(jīng)過(guò)濾的潤(rùn)滑劑接著提供給第二曲軸箱通道；和其中潤(rùn)滑劑第一部分中的至少一些提供給第二凸輪軸軸承。
14.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其中第一凸輪軸包括第一齒輪，第二凸輪軸包括第二齒輪，其中第一凸輪整體模制在第一齒輪上，第二凸輪整體模制在第二齒輪上。
15.如權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機(jī)，其中第一和第二凸輪軸是相同的，其中第一和第二凸輪軸由硬塑料制成，使得第一和第二凸輪與各自的第一和第二推桿之間的接觸產(chǎn)生較小的噪音。
16.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中曲軸箱包括帶有底板和多個(gè)側(cè)邊的主部，還包括可以從主部上拆開(kāi)的頂部，其中頂部是模制的，使得頂部的內(nèi)表面上帶有多個(gè)凹槽，當(dāng)用板部件覆蓋時(shí)，即可形成通道。
17.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述泵包括內(nèi)齒輪，外齒圈和殼體；其中內(nèi)齒輪具有與外齒圈的內(nèi)圓周上的輪齒相互嚙合的輪齒，和第一凸輪軸端連接在內(nèi)齒輪上，這樣第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)，其反過(guò)來(lái)使外齒輪旋轉(zhuǎn)。
18.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī)，其中曲軸箱的底板包括放置泵的空腔，還包括內(nèi)齒輪之下的徑向槽，該徑向槽從位于內(nèi)齒輪和外齒圈之間的第一位置延伸到靠近內(nèi)齒輪中間的第二位置，和其中第二位置處的徑向槽形成靠近第一內(nèi)部通道的第一出口。
19.一種內(nèi)燃機(jī)，包括將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為用于驅(qū)動(dòng)閥的直線運(yùn)動(dòng)的裝置；泵送潤(rùn)滑劑的裝置；和通過(guò)轉(zhuǎn)化裝置的至少一部分傳輸潤(rùn)滑劑的裝置；其中泵送潤(rùn)滑劑的裝置由轉(zhuǎn)化裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)；和其中泵送潤(rùn)滑劑的裝置將潤(rùn)滑劑泵入傳輸裝置，使得潤(rùn)滑劑可以提供給需要潤(rùn)滑的部件。
20.一種在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部分配潤(rùn)滑劑的方法，包括提供曲軸，具有延伸在第一凸輪軸第一和第二端之間的內(nèi)部通道的第一凸輪軸，具有進(jìn)口和出口的泵，和第一凸輪軸第一端的第一軸承，其中該出口靠近第一軸承和第一凸輪軸第一端處的內(nèi)部通道；旋轉(zhuǎn)曲軸；將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給第一凸輪軸；將第一凸輪軸另外的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給油泵的至少一部分；作為另外的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，將潤(rùn)滑劑從泵的進(jìn)口泵送到泵的出口，使得潤(rùn)滑劑第一部分提供到第一軸承，潤(rùn)滑劑第二部分泵入第一凸輪軸第一端處的內(nèi)部通道，這樣潤(rùn)滑劑通過(guò)內(nèi)部通道傳輸給第一凸輪軸的第二端。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括提供第二凸輪軸，在該第二凸輪軸的第三和第四端之間具有第二內(nèi)部通道；將曲軸的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給第二凸輪軸；將第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和第二凸輪軸另外的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分別轉(zhuǎn)化為第一和第二推桿的直線運(yùn)動(dòng)，其反過(guò)來(lái)分別打開(kāi)和關(guān)閉進(jìn)氣閥和排氣閥。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括沿著曲軸箱表面提供至少一個(gè)通道，將支撐第一凸輪軸的第二端的第二軸承連接到曲軸軸承和支撐第二凸輪軸第三端的第三軸承；將潤(rùn)滑劑的第三部分提供給支撐第一凸輪軸第二端的第二軸承；通過(guò)所述的至少一個(gè)通道將潤(rùn)滑劑的第四部分提供給曲軸軸承和第三軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)燃機(jī)(100)和一種在內(nèi)燃機(jī)(100)內(nèi)部分配潤(rùn)滑劑的方法。內(nèi)燃機(jī)(100)包括帶有底板(390)的曲軸箱(110)，由底板(390)支撐的泵(412)和凸輪軸(410)。泵(412)包括進(jìn)口和出口。凸輪軸(410)帶有凸輪(360)，第一和第二凸輪軸端和延伸在凸輪軸兩端之間的凸輪軸內(nèi)部通道(500)。第一端由泵或底板支撐。凸輪軸的旋轉(zhuǎn)使泵經(jīng)過(guò)進(jìn)口抽入潤(rùn)滑劑，并經(jīng)過(guò)出口泵出至少一些潤(rùn)滑劑。該出口靠近第一凸輪軸端處的內(nèi)部通道設(shè)置，這樣至少一些潤(rùn)滑劑泵入通道內(nèi)。
文檔編號(hào)F01M11/02GK1678818SQ03820014
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者T·M·羅特, K·G·邦德, R·W·理查茲, W·D·柯尼希斯 申請(qǐng)人:科勒公司