專利名稱：曲柄軸及活塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸及活塞裝置，尤其涉及用于平衡特別是用在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)或平行雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)的這樣一種裝置的方法。
GB2057061中介紹了與一曲柄軸在一同與活塞相連接的連接桿的大端完全相對(duì)點(diǎn)樞軸連接的平衡桿的應(yīng)用。平衡桿在它與曲柄軸相對(duì)的一端被樞軸連接到一導(dǎo)向桿上，該導(dǎo)向桿則樞軸連接在發(fā)動(dòng)機(jī)上的一固定點(diǎn)上。GB2057061中講述了連接桿的長(zhǎng)度之間的特定關(guān)系，它的大端和曲柄軸的旋轉(zhuǎn)中心的間距，平衡桿的曲柄軸樞接點(diǎn)和曲柄軸的中心的間距，平衡桿上的樞接點(diǎn)的間距必須得以滿足。尤其是，專利說(shuō)明書指出了平衡桿與導(dǎo)向桿的相互樞接點(diǎn)應(yīng)該定位于平衡桿的振動(dòng)中心，因此，如以前專利所描述的，樞接點(diǎn)相對(duì)于平衡桿的重心具有一個(gè)固定的位置。然而，由于需附設(shè)回轉(zhuǎn)桿和導(dǎo)桿，在GB2057061中所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)的制造價(jià)格相當(dāng)昂貴。另外，在平均旋轉(zhuǎn)速度下它不能夠大大地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)曲柄軸的高速旋轉(zhuǎn)和/或相對(duì)平滑運(yùn)行。
因此，本發(fā)明的目的是避免或至少是減小已有技術(shù)中的難題。本發(fā)明的目的在于提供一種平衡良好的發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的第一個(gè)方面在于提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置，它包括有通過(guò)一個(gè)連接桿與曲柄軸樞軸連接的一個(gè)活塞，及包括一個(gè)連接桿和一根樞軸連接于其上的平衡臂的平衡機(jī)構(gòu)，該平衡臂在其遠(yuǎn)離連接桿的一端連接于發(fā)動(dòng)機(jī)上且其中平衡臂裝有平衡塊。最好，該平衡塊大致安裝在平衡機(jī)構(gòu)連接桿的區(qū)域，因此產(chǎn)生一個(gè)大小基本上與由活塞的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力相等的力。平衡機(jī)構(gòu)最好基本上以一最佳形式與活塞和連接桿直徑上相對(duì)，或與活塞裝在曲柄軸的同一側(cè)。
最好是，用于平衡機(jī)構(gòu)的連接桿可基本上和用于活塞的連接桿相同。
最好是，平衡臂可提供一個(gè)與由活塞的加速和減速產(chǎn)生的力大小相同但方向相反的力。
最好是，平衡臂包括有一個(gè)相對(duì)大端，該端與平衡機(jī)構(gòu)連接桿樞軸連接。平衡臂的大端可以分成兩個(gè)區(qū)域(或分叉)以使平衡機(jī)構(gòu)連接桿的端部居于平衡臂的大端分叉區(qū)域之間。另外，平衡臂和平衡機(jī)構(gòu)連接桿之間的樞軸的旋轉(zhuǎn)中心可集中位于連接臂的大端上。
在一最佳形式中，本發(fā)明裝置包括兩個(gè)平行的活塞，每一個(gè)都通過(guò)一個(gè)連接桿和軸承連接到曲柄軸上，最好是，為每個(gè)活塞設(shè)置一個(gè)平衡臂。更好的是，平衡臂從它們的各自的連接桿在基本相反的方向延伸至另一個(gè)方向。
在一種形式中，用于雙活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)的連接桿在曲柄軸上共用一個(gè)同軸旋轉(zhuǎn)軸。另外，連接桿可以彼此之間相對(duì)呈一定角度放置。當(dāng)活塞處于徑向最外端時(shí)，所呈角度的度數(shù)最好低于或等于10°，約為3°則更好。
在另一種形式中，一單活塞裝置具有兩個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，每一個(gè)都具有一個(gè)平衡臂，平衡臂以基本相反的方向遠(yuǎn)離曲柄軸延伸。在這樣一種裝置中，最好采用一系列的四曲柄軸連接板將一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，一個(gè)活塞連接桿和一個(gè)第二平衡機(jī)構(gòu)連接到曲柄軸上。
在另一個(gè)最佳形式中，當(dāng)活塞處于徑向最外端時(shí)，活塞的中心軸和平衡臂的長(zhǎng)軸之間的角度最好約低于90°。角度大于45°更好，可約為50-75°。當(dāng)活塞位于活塞的整個(gè)行程的中間位置時(shí)，平衡臂最好是水平的，或平衡臂的長(zhǎng)軸與樞軸連接連接桿的平衡臂和曲柄軸線的旋轉(zhuǎn)中心之間的軸線基本上垂直。
平衡機(jī)構(gòu)和活塞可沿柄軸以任何順序排列。然而，在本發(fā)明的又一個(gè)最佳形式中，曲柄軸在軸向上依次包括一個(gè)第一活塞，兩個(gè)平衡機(jī)構(gòu)及一個(gè)第二活塞。最好是，每一個(gè)活塞和平衡機(jī)構(gòu)都通過(guò)它們各自由一個(gè)軸承樞軸連接的曲柄連接板將其與其相鄰者分離開。最好是，一個(gè)中心主軸承沿著均包括一個(gè)活塞和一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)的兩對(duì)之間的曲柄軸的軸線呈中心放置。
在另一個(gè)最佳裝置中，平衡機(jī)構(gòu)與活塞裝在曲柄軸的同一側(cè)，這就能減少曲柄軸和活塞裝置的整體尺寸。在這個(gè)裝置中，為了允許活塞運(yùn)動(dòng)，平衡機(jī)構(gòu)連接桿的長(zhǎng)度最好要短于活塞連接桿的長(zhǎng)度。因此，為了保持對(duì)于平衡機(jī)構(gòu)和活塞連接桿的相同的L/R比值或獲得對(duì)于平衡機(jī)構(gòu)所需的L/R比值，可以調(diào)整連接桿的長(zhǎng)度和活塞的行程。其中L是連接桿的長(zhǎng)度而R(行程)是活塞或平衡機(jī)構(gòu)的行程一半。
本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄和活塞裝置，它包括兩個(gè)活塞，每個(gè)活塞都通過(guò)輔助連接桿連接到曲柄軸上，及一對(duì)包括有一個(gè)以減少在使用中由活塞產(chǎn)生的振動(dòng)的導(dǎo)引平衡塊的平衡機(jī)構(gòu)，該裝置還包括一個(gè)中心主軸承。有利地阻止了曲柄軸彎曲從而避免超出平衡。最好是平衡機(jī)構(gòu)連接在中心主軸承的相對(duì)兩側(cè)，這兩側(cè)依次連接與活塞連接桿相連接的曲柄軸連接板。
在這個(gè)裝置中，平衡機(jī)構(gòu)包括有一個(gè)與曲柄軸樞軸連接的平衡塊，其中平衡塊由樞軸連接工作中的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)一固定點(diǎn)的相對(duì)輕桿引導(dǎo)。
此外，本發(fā)明的第一方面中的裝置可被設(shè)計(jì)為均具有一個(gè)中心主軸承。
本發(fā)明的第三方面提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的，具有一個(gè)曲柄軸和活塞裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括通過(guò)連接桿樞軸連接于曲柄軸上的一個(gè)活塞及平衡機(jī)構(gòu)，平衡機(jī)構(gòu)包括一個(gè)樞軸連接到曲柄軸上的一個(gè)平衡塊及一個(gè)樞軸連接到平衡塊上且其遠(yuǎn)離平衡塊的一端可連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的某固定點(diǎn)上的導(dǎo)向桿，其中用于平衡機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向桿與活塞位于發(fā)動(dòng)機(jī)上曲柄軸的同一側(cè)。這有利于平衡機(jī)構(gòu)離開發(fā)動(dòng)機(jī)的貯油槽并可使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減少。本發(fā)明的其它方面的性能如使用兩個(gè)活塞，兩個(gè)平衡機(jī)構(gòu)用于一個(gè)活塞，或使用一個(gè)中心主軸承等，可以與本發(fā)明的此方面結(jié)合使用。
本發(fā)明又一個(gè)方面提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的一被平衡的曲柄和活塞裝置的平衡臂，它包括有由一連接臂連接到大端的一個(gè)小端，大端用于接合一個(gè)連接桿以連接到曲柄軸裝置上。最好安設(shè)將潤(rùn)滑油傳送至平衡臂和連接桿之間的軸承的裝置。另外，小端可裝有一個(gè)延伸部分用以起動(dòng)如一個(gè)泵或壓縮機(jī)。另外，大端可包括有一個(gè)致密材料區(qū)域，該區(qū)域使得大端的質(zhì)量中心相對(duì)于小端位于用于連接桿的樞軸之外。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的曲柄軸和雙活塞裝置的側(cè)視圖；圖2和圖3是在圖1中所示的裝置的沖程中不同點(diǎn)的端視圖；圖4是圖1、2和3所示的裝置的仰視圖；圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的平衡臂的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄軸及活塞裝置的側(cè)視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的曲柄軸及雙活塞裝置的側(cè)視圖；圖9是圖8中所示的裝置的端視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的曲柄軸及雙活塞裝置的側(cè)視圖；圖11是圖10中所示的裝置的端視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的曲柄軸和雙活塞裝置的側(cè)視圖；圖13和圖14是在圖12所示的裝置的沖程中不同點(diǎn)的端視圖；且圖15、圖16和17分別是本發(fā)明的平衡臂的側(cè)面，平面和剖面視圖。
參考圖1，顯示了本發(fā)明的活塞及曲柄軸裝置10，它包括有沿曲柄軸18在軸向移動(dòng)位置上相互平行的一對(duì)活塞12。每個(gè)活塞12通過(guò)連接桿14與曲柄軸連接，連接桿14在軸承16上樞軸安裝于一對(duì)曲柄連接板20上。如圖1所示，在裝置的中心，在一對(duì)起重連接板20之間安裝一個(gè)中心主軸承22。另外，裝置10還包括有安置在主軸承22的每個(gè)側(cè)面的一對(duì)平衡機(jī)構(gòu)24。每個(gè)平衡機(jī)構(gòu)24包括有一個(gè)連接桿26，連接桿26在軸承28上樞軸連接一對(duì)曲柄臂20。每個(gè)連接桿26遠(yuǎn)離曲柄18的一端在軸承30處與平衡臂32相連接。
參考圖2、3和4，可見最好平衡臂32a和32b基本上相同且最好從它們各自的連接桿26在基本上相反的方向上延伸。每個(gè)平衡臂32在軸承34處與曲軸箱(或固定點(diǎn))相連接以使它進(jìn)行通過(guò)比較圖2和圖3可見的樞軸運(yùn)動(dòng)。這些圖顯示了透過(guò)汽缸壁W的剖面圖，其中活塞12處于行程中的最高位置，也即，在軸承16處的具有曲柄軸18的樞軸B是最高的，在一近似中間行程位置上，軸B和曲柄軸18的中心長(zhǎng)軸C平行。
在圖1至4所示的裝置中，當(dāng)活塞在如圖2所示的位置時(shí)，樞軸34的旋轉(zhuǎn)軸F的位置最好設(shè)置為豎直高于在平衡臂32和連接桿26之間的旋轉(zhuǎn)軸E。如圖2中所示，可以限定平衡臂32的長(zhǎng)軸和通過(guò)點(diǎn)A和C之間的軸，即活塞的中心軸之間的角度為G。當(dāng)活塞在它的行程中最上端時(shí)，這個(gè)角度為75°?？梢钥吹皆谌鐖D3所示的中間行程位置時(shí)角度G′增大，其中G′約為90°。實(shí)際上，在活塞12的行程底部的最低位置，角度G是為105°。理想的平衡臂32應(yīng)盡可能地長(zhǎng)，以使在活塞的行程的整個(gè)過(guò)程中將角度G盡量保持在90°。盡管如此，圖1至圖4所示的實(shí)施例可極大地減少振動(dòng)并具有良好的結(jié)構(gòu)緊密性。在最佳實(shí)施例中，將F軸固定在平衡桿26的下行程的中部，從而提供圖3中所示的裝置。
參考圖2，可見最好平衡機(jī)構(gòu)的連接桿26a和26b共同曲柄軸處的同一旋轉(zhuǎn)軸D，但連接桿則呈H角放置。該角度理想上應(yīng)接近0，且最好在圖2的結(jié)構(gòu)中為3°。在圖2中還可看出，平衡臂32最好包括有凹陷部分36。在圖5和圖6中給出了平衡臂32的最佳形式的更多細(xì)節(jié)。
參考圖5及圖6，平衡臂32包括有一個(gè)具有與軸承34相連接的小孔40的小端38。臂42在最小端38和最大端44之間延伸。臂42包括有一個(gè)凹陷區(qū)域36，以為此區(qū)域的最小重量提供結(jié)構(gòu)剛度。大端44分叉以提供兩個(gè)臂44a和44b。每個(gè)臂包括有用以與軸承30接合以連接連接桿26的孔46。
圖5中顯示了一條用以將潤(rùn)滑油傳送到在大端44的小孔46的油路。該油路包括有鉆孔35和插頭37，二者共同將潤(rùn)滑油從在小端38的小孔40通過(guò)臂42引到大端44。
圖7顯示了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中曲柄軸和活塞裝置60包括有一個(gè)單活塞62，該活塞62通過(guò)連接桿64經(jīng)軸承66與曲柄軸70相連接。沿著曲柄軸70放置四個(gè)曲柄連接板78。還設(shè)置一對(duì)平衡機(jī)構(gòu)74，以使裝置60的端視圖與圖2和圖3中所示的雙活塞裝置的端視圖相同，如圖7所示的裝置60中，連接板78安置在每個(gè)平衡機(jī)構(gòu)的連接桿76的每個(gè)側(cè)面。連接板78的軸向中心對(duì)與活塞62的連接桿64相連接。平衡機(jī)構(gòu)76包括一對(duì)基本與連接桿64相同的連接桿76。另外，平衡機(jī)構(gòu)74包括有一對(duì)平衡臂80。平衡臂80在它們的大端94與連接桿76的一端樞軸連接，且連接桿76的另一端與小端88的F軸(圖中未顯示)相連接。這里，圖2中顯示的雙汽缸裝置的G角最好為50°。如圖7中所示，連接桿76和64可以基本上相同。
最好是在上述裝置中，如圖2所示，軸A和B之間的長(zhǎng)度(L)(連接桿14的中心之間的距離)與活塞連接桿的曲柄軸(或曲柄軸曲柄)的軸B和C之間的距離(R)的比率為3.5，且最好為2.5至4.5范圍內(nèi)，且為3至4更好。同樣的L/R比率適合于所示的平衡機(jī)構(gòu)，其中L是軸E和D之間的距離，且R是軸C和D之間的距離。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的極好的平衡性能，有可能將L/R比值減到最小從而可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量。另外，通過(guò)保持活塞和平衡機(jī)構(gòu)的相同的L/R比值，但使用長(zhǎng)度短于主連接桿14的平衡機(jī)構(gòu)連接桿26，也有可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量。連接桿26可以比活塞在較小處與曲柄軸樞軸連接。換句話說(shuō)，在圖2中所示的D至C的距離是活塞的距離C至B的0.2至1倍。當(dāng)其曲柄不相同時(shí)，最好相應(yīng)調(diào)整平衡臂32的小端的質(zhì)量，例如假如平衡機(jī)構(gòu)行程是活塞的一半，則平衡臂32的旋轉(zhuǎn)慣量就應(yīng)將加倍。
在本發(fā)明的最佳形式中，平衡機(jī)構(gòu)24或74包括有一個(gè)與活塞相連接的連接桿基本上相同的連接桿。
圖1至圖4中的裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是中心主軸承22和平衡機(jī)構(gòu)24組合在一起，保持曲柄軸18的穩(wěn)定性，從而阻止了曲柄軸相對(duì)于各軸承的撓曲。任何這種撓曲將使各零件變形并產(chǎn)生振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的平行雙汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，可在尺寸，重量和成本上均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。另外，可獲得使曲柄軸18快速旋轉(zhuǎn)的高水平的平衡。本發(fā)明的雙汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)可取代某些申請(qǐng)中的四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖8和圖9顯示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的曲柄軸和活塞裝置110。在雙活塞裝置的實(shí)施例中，平衡機(jī)構(gòu)124和活塞112裝在曲柄軸118的同一側(cè)。本實(shí)施例的其它方面與圖1至圖4所示的相同，因此相同部件使用相同標(biāo)號(hào)(各數(shù)字前加前綴“1”)。
在圖9中可見，平衡機(jī)構(gòu)的L和R的數(shù)值少于連接桿114的數(shù)值。然而，在本實(shí)施例中，平衡機(jī)構(gòu)連接桿126和活塞連接桿114的L/R比值基本上相同。
平衡臂130包括有一個(gè)與平衡機(jī)構(gòu)連接桿126相連接的一個(gè)大端。它們的相反端與發(fā)動(dòng)機(jī)上的固定點(diǎn)可轉(zhuǎn)連接。最好是，平衡臂130能提供一個(gè)慣量，從而它們可產(chǎn)生一個(gè)與由活塞112產(chǎn)生的力相等且相反的力。
在本實(shí)施例中，平衡機(jī)構(gòu)可離開油槽以減少油起泡沫及產(chǎn)生相應(yīng)的阻力的可能性。如圖1至圖4所示的設(shè)計(jì)也可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量。
圖10和圖11顯示了本發(fā)明的雙活塞裝置210的另一個(gè)實(shí)施例。裝置使用的零件與前面實(shí)施例所描述的那些零件基本上相同，因此相同部件使用相同標(biāo)號(hào)(各數(shù)字前加前綴“2”)。在本實(shí)施例和圖12至圖14所示的另一個(gè)實(shí)施例中，平衡機(jī)構(gòu)224和324包括有分別直接與曲柄軸連接板220和320樞軸連接的平衡塊250和350。在兩個(gè)實(shí)施例中，各自的平衡塊250或350分別由相對(duì)的小質(zhì)量塊的導(dǎo)向桿251或351導(dǎo)向。
平衡塊250和350由主軸承222和322分離開。使用部分普通連接桿設(shè)計(jì)與曲柄軸相連接可以形成平衡機(jī)構(gòu)，但額外還包括有一部分與連接桿相比的增加質(zhì)量塊，如圖1所示。已發(fā)現(xiàn)如沒(méi)有這種附加主軸承，則曲柄軸出現(xiàn)撓曲。這將引起振動(dòng)并導(dǎo)致最后的突然失效。這樣，中心主軸承可減少振動(dòng)并可提高零件的耐用性。另外，兩個(gè)桿250和251的設(shè)計(jì)不受GB2057061中所描述的限制。
圖12、13和圖14顯示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例它除平衡機(jī)構(gòu)324與活塞312和連接桿314一同定位在曲柄軸318的同一側(cè)之外，其余結(jié)構(gòu)和圖10和11所示的實(shí)施例中是相同的。這樣，平衡機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離油槽，從而減少了油的分解和阻滯。另外，可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量。如圖14所示平衡塊350的端部和活塞312的下部可以設(shè)制成，在兩者之間仍保留間隙的情況下，可以使用具有一定長(zhǎng)度的平衡塊350。
當(dāng)然，盡管在最佳實(shí)施例中顯示的是單缸和雙缸裝置，該設(shè)計(jì)可以在任何數(shù)目的汽缸裝置中使用，以形成如上所述的一些優(yōu)點(diǎn)。在這些實(shí)施例中所描述的平衡機(jī)構(gòu)，可以被用作以平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的單一機(jī)構(gòu)或/和已知的平衡軸聯(lián)合在一起使用。
可以使用如鎢的致密材料以增強(qiáng)平衡臂從而使大臂相對(duì)較少。這是由于致密材料可以定位在大端以向平衡機(jī)構(gòu)連接桿施加較大的平衡力。在圖15、16和17的具體裝置中，其中平衡臂32c的大端44c包括有一個(gè)比臂的其它地方致密的如鎢的材料的區(qū)域或塞子45。這種裝置會(huì)使大端的塊的中心位置在通過(guò)開口46c的樞軸之外。整個(gè)平衡臂的塊的中心也沿著臂32c的長(zhǎng)軸AC移動(dòng)且可能在大端之外。通過(guò)如圖所示使大端形狀不對(duì)稱，可以獲得這種結(jié)果。在本實(shí)施例中的臂32c中，一個(gè)致密材料如鎢或鉛的汽缸或塞子45c放入穿過(guò)大端44c的孔43c中，可通過(guò)孔的邊緣對(duì)活塞45c施加一個(gè)牢固的夾持力。另外，也可以提供協(xié)同操作的鎖定裝置如螺栓和螺紋孔以確保塞子定位。和圖5和圖6所示的平衡臂一樣的零件當(dāng)然使用相同的后綴為‘C’的兩個(gè)數(shù)字參考碼標(biāo)記。然而，在本實(shí)施例中，安設(shè)有一個(gè)凹陷或孔以使連接桿26c(未顯示)以孔46c為樞軸擺動(dòng)。在本實(shí)施例中，孔37c延伸穿過(guò)臂32c且由在臂32c一側(cè)的第一邊緣37d和在臂32c另一側(cè)的第二邊緣37e而確定。第一邊緣37d能比較小邊緣37e確定出一較大的孔。通孔37c從邊緣37e至37d向外張開。這可形成超過(guò)邊緣37d到達(dá)曲柄軸的連接桿的擺動(dòng)。
在另一種最佳形式中，設(shè)置更重的材料作為橋跨過(guò)平衡臂的分叉的大端。
在另一種改變的形式中，小的一端包括有如一個(gè)臂的一個(gè)延伸物，它從樞軸延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)。該延伸物可用作致動(dòng)器提供擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)用以驅(qū)使壓縮機(jī)或泵(如用于壓縮水，油或空氣)。
在本發(fā)明的雙汽缸裝置中的任一個(gè)中，活塞可以呈180°異相，換句話說(shuō)，形成呈180°平行的一對(duì)活塞。每個(gè)活塞的平衡機(jī)構(gòu)將必然與另一個(gè)的形成180°異相。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸及活塞裝置，其特征在于，它包括有一個(gè)通過(guò)一連接桿與曲柄軸樞軸連接的活塞和平衡機(jī)構(gòu)，且平衡機(jī)構(gòu)包括有一個(gè)連接桿及一個(gè)與其樞軸連接的平衡臂，平衡臂在遠(yuǎn)離連接桿的一端可與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接且其中平衡臂提供一個(gè)平衡塊。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡塊基本上安裝在平衡機(jī)構(gòu)連接桿區(qū)，因此產(chǎn)生一個(gè)與由活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力在數(shù)值上基本相等的力。
3.按照權(quán)利要求1或2所說(shuō)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡機(jī)構(gòu)基本上與活塞和連接桿完全相反。
4.按照權(quán)利要求1或2所說(shuō)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡機(jī)構(gòu)和活塞一樣安裝在曲柄軸的同一側(cè)。
5.按照權(quán)利要求1至4項(xiàng)中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中用于平衡機(jī)構(gòu)的連接桿與用于活塞的連接桿基本上相同。
6.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞，其特征在于，其中平衡臂包括有一個(gè)與平衡機(jī)構(gòu)連接桿樞軸連接的相對(duì)大的一端。
7.按照權(quán)利要求6所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡臂的大端分叉，以使平衡機(jī)構(gòu)連接桿的端部連接于平衡臂的大的分叉端之間。
8.按照權(quán)利要求6或7所說(shuō)的曲柄軸及活塞裝置，其特征在于，其中平衡臂和平衡機(jī)構(gòu)連接桿之間的樞軸的旋轉(zhuǎn)中心基本上是設(shè)置在平衡臂的大端中心位置處。
9.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞，它包括有兩個(gè)平行的、每個(gè)都通過(guò)連接桿和軸承與曲柄軸連接的活塞，每個(gè)活塞有一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于，其中平衡臂從它們各自的連接桿沿基本彼此相反的方面延伸，連接桿的軸線彼此呈一定角度，其中當(dāng)活塞在半徑方向最外部時(shí)，最好角度設(shè)置為少于或等于10℃，且為3°則更好。
10.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞，其特征在于，其中當(dāng)活塞在徑向的最外部時(shí)，在活塞的中心軸和平衡臂的長(zhǎng)軸之間的輔助平衡機(jī)構(gòu)中設(shè)定的角度為90°或少于90°，最好大于45°，且為50°-75°則更好。
11.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中當(dāng)活塞在活塞整個(gè)行程的中間位置時(shí)平衡臂是水平的，或在平衡臂的長(zhǎng)軸和樞軸連接連接桿的平衡臂和曲柄軸的旋轉(zhuǎn)中心之間的軸線之間基本呈直角。
12.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡機(jī)構(gòu)連接桿的長(zhǎng)度比活塞連接桿的長(zhǎng)度要短，且最好連接桿長(zhǎng)度和活塞和平衡機(jī)構(gòu)的行程足以保持平衡機(jī)構(gòu)和活塞連接桿的基本相同的L/R比值。
13.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，它包括有兩個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，其每個(gè)具有一個(gè)平衡臂，最好在一個(gè)單活塞或雙活塞裝置中，平衡臂從曲柄軸向彼此基本相反的兩個(gè)方向延伸。
14.按照權(quán)利要求13所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中系列的四曲柄軸連接板使平衡機(jī)構(gòu)、活塞連接桿和第二平衡機(jī)構(gòu)按順序與曲柄軸連接。
15.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中曲柄軸包括有沿曲柄軸軸向設(shè)置的一個(gè)第一活塞，兩個(gè)平衡機(jī)構(gòu)和一個(gè)第二活塞。
16.按照權(quán)利要求15所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中每個(gè)活塞和平衡機(jī)構(gòu)由通過(guò)每個(gè)曲軸承樞軸連接的曲柄連接板與其相鄰的裝置分離開。
17.按照權(quán)利要求15或16所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，它包括有兩個(gè)通過(guò)一個(gè)連接桿和軸承連接到曲柄軸上的平行的活塞，其特征在于，在每個(gè)活塞的一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)中，平衡臂從它們各自的連接桿在彼此基本相反的方向上延伸，且最好雙活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)的連接桿在曲柄軸上有共同的旋轉(zhuǎn)軸。
18.按照前面的權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中它包括有一個(gè)中心主軸承，該軸承沿在均包括一個(gè)活塞和一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)的兩對(duì)之間基本軸對(duì)稱的曲柄軸軸線中心設(shè)置。
19.用于內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，它包括有兩個(gè)均通過(guò)輔助連接桿與曲柄軸樞軸相連的活塞，且一對(duì)平衡機(jī)構(gòu)包括有一個(gè)導(dǎo)引平衡塊以減少使用中活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，裝置還包括有一個(gè)中心主軸承。
20.按照權(quán)利要求19所說(shuō)的曲柄軸和活塞裝置，其特征在于，其中平衡機(jī)構(gòu)連接到中心主軸承相對(duì)邊上，且每個(gè)平衡機(jī)構(gòu)依次連接到樞軸連接活塞連接桿的曲柄軸連接板上。
21.用于內(nèi)燃機(jī)的具有一個(gè)曲柄軸和活塞裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括有一個(gè)通過(guò)連接桿樞軸連接曲柄軸的活塞，包括樞軸連接平衡塊的平衡機(jī)構(gòu)和一個(gè)樞軸連接到平衡塊上的導(dǎo)向桿，且導(dǎo)向桿在遠(yuǎn)離平衡塊的一端連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上的固定點(diǎn)上，其特征在于，其中用于平衡機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向桿與活塞位于曲柄軸的同一側(cè)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上。
22.一個(gè)用于平衡用于內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸和活塞裝置的平衡臂，其特征在于，它包括有通過(guò)連接臂連接到大端的一個(gè)小端，以用于將連接的連接桿連接到曲柄軸裝置上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的一個(gè)平衡臂，其特征在于，其中設(shè)置有一個(gè)用于將潤(rùn)滑液體送至在大端的軸承的裝置，最好通過(guò)在小端和連接臂處的油路輸送潤(rùn)滑液。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的一個(gè)平衡臂，其特征在于，其中小端包括有用于將平衡臂樞軸連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上的用于起動(dòng)遠(yuǎn)距離裝置如泵或壓縮機(jī)的附設(shè)裝置之外延展的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求22、23或24所述的一個(gè)平衡臂，其特征在于，其中大端包括有用于用以圍繞樞軸附設(shè)到連接桿上的裝置，及一個(gè)相對(duì)于小端位于樞軸之外的質(zhì)量中心。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的一個(gè)平衡臂，其特征在于，它包括有一個(gè)如鋼的第一材料區(qū)，且其中大端包括有比第一種材料要致密的第二種材料的一個(gè)區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的一個(gè)平衡臂，其特征在于，其中大端圍繞樞軸呈不對(duì)稱狀。
全文摘要
用于內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)曲柄軸和活塞裝置(10),它包括有一個(gè)通過(guò)連接桿(14)樞軸連接到曲柄軸(18)上的一個(gè)活塞(12),且平衡機(jī)構(gòu)(24)包括有一個(gè)連接桿(26)及樞軸連接于其上的一個(gè)平衡臂(32,a,b,c),在遠(yuǎn)離連接桿一端的平衡臂被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)上且其中平衡臂上裝有一個(gè)平衡塊,以平衡由活塞(14)的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)力。
文檔編號(hào)F16F15/24GK1220725SQ9719517
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月2日
發(fā)明者帕特里克·邁克爾·克蘭斯頓·沃克 申請(qǐng)人:帕特里克·邁克爾·克蘭斯頓·沃克