带油路的曲轴箱盖 本申请是申请日为 2003 年 7 月 9 日、 申请号为 03816321.7、 发明名称为 “带油路 的曲轴箱盖” 的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及内燃机， 尤其涉及内燃机内部曲轴箱盖和带盖的油路。背景技术 内燃机中设有通常容纳内燃机曲轴、 凸轮、 平衡块和各种齿轮等多个内部工件的 曲轴箱， 曲轴箱还用于收集和保持内燃机中所使用的机油或其它润滑剂。累积的机油由曲 轴箱开始一般通过滤油器传递给需要润滑的各个内燃机零件， 最后返回到曲轴箱内。
目前， 多数内燃机都是利用飞溅润滑和 / 或滚动轴承将润滑油从曲轴箱传递给各 个内燃机零件的。 这些方法现在得到普遍应用， 是因为它们相对简单， 且可以避免复杂的全 压油路。然而这些方法的缺点在于它们不具有全压油路的能力， 并且比较容易磨损。所以， 人们希望能够使用全压油路以保持机油传递系统的能力和持久性。
全压油路通常是在压力作用下将机油从油泵中抽出传递给内燃机的各个零件。 为 了做到这一点， 机油流动的回路必须是闭合的， 以保持整个回路中的油都处于压力之下。
一种在内燃机中产生全压油路的方法就是在曲轴箱自身内部设置通路。在 1981 年 8 月 25 日公告的美国专利号为 4,285,309， 申请人为 R.A.G. 乔汉森 (Johansson)， 和 1990 年 5 月 22 日公告的美国专利号为 4,926,814， 申请人为 K.G. 邦德 (Bonde) 的两件美国专利 中分别公开了这种类型的设计， 在这两件专利中， 曲轴箱上都带有与之一体的通路。
在乔汉森的专利中， 曲轴箱的上表面上设有沟槽 ； 类似的， 在邦德的专利中， 在曲 轴箱的顶壁上也设有多个壁从而限定多个沟槽。在这两件专利中， 当曲轴箱上装配了上壳 体时， 沟槽就被封闭起来， 从而形成多个通路。 然而， 这两个专利中都存在一定的缺点 ； 尤其 是当曲轴箱的上壳体和上表面配合不好时， 就会出现露油现象。 在这两个设计中， 露出的油 就会从曲轴箱中露出而造成损失。
在这两个设计中存在的另一个缺点就是沟槽都必须机械加工在曲轴箱的上部或 是与曲轴箱一体铸成。如果该沟槽是经过机械加工得到的， 则至少需要增加一个附加的步 骤来加工曲轴箱， 这样就需要消耗额外的时间和费用。 如果沟槽是与曲轴箱整体铸造的， 则 曲轴箱的铸模会变得更加复杂， 花费更贵 ； 并且可能需要模具滑移装置， 这样就会增加铸模 自身的成本， 且不能使用用于多个零件的铸模。此外， 一旦沟槽的基本形状形成后， 还可能 需要其它的加工步骤来完成整体通道。
为克服上述缺陷， 一种方法就是在曲轴箱盖内部而不是在曲轴箱本身产生通道。 通过在曲轴箱盖上设置通道， 任何从通道中泄漏的油都会返回到曲轴箱内， 而不会从曲轴 箱泄漏出去损失掉。此外， 制造曲轴箱本身也不复杂， 并不需要大的上表面， 额外的加工步 骤或复杂、 低效的模制过程。
在盖装置上产生通道的一种普通方法就是使用直接铸造在盖装置上的油管， 然而
在盖装置上铸造油管是极其复杂的步骤， 价格昂贵， 并有可能存在油管周围的多孔等质量 问题。此外， 一旦在盖装置上铸造了油管， 为完成完全的油路， 该盖装置还需要其它的加工 步骤来减少油管上的毛口， 并且很多设计都需要极长的钻孔 (drilling)。 最后， 因为需要模 具滑移装置， 所以带有铸造油管的曲轴箱盖所需的铸模一般都比较贵并且比较复杂， 而且 在一个单铸模上不能铸造多个零件， 铸造程序也相当复杂。
因此如果将曲轴箱盖设计成不使用铸造油管但包含允许使用全压油路的通道， 那 将是非常有利的。 具体来说， 如果能够简单地制造曲轴箱盖， 而不需要其它加工步骤或长钻 孔， 并且可以利用不带有模具滑移装置的简单铸模来制造， 并允许在单模上铸造多个零件， 来简化并减少盖装置的制造费用， 将是非常有利的。 发明内容
本发明的发明人开发出一种曲轴箱盖的设计， 其可以在全压油路上使用， 其中多 个壁直接铸造在盖装置本身上， 形成多个沟槽。 该沟槽由固定在盖装置上的板封闭， 从而在 盖装置内部形成多个通道。因为该通道是设置在盖装置内部的， 因而从通道泄漏的机油只 能返回到曲轴箱内用于再利用， 而不会全部从曲轴箱泄漏出去。 此外， 因为沟槽是由铸造在 盖装置内的壁形成的， 所以简化了盖装置的制造过程， 并减少了生产成本。 铸模可以简单的 开、 关模具， 而不需要任何模具滑移装置， 多部件制模 (molded in parts)， 或其它复杂的铸 造步骤的 ； 多个零件可以由单一铸模制成， 以获得更好的铸造经济性， 并且不需要其它机械 加工步骤或复杂的钻孔步骤。
本发明还特别涉及一种内燃机的曲轴箱盖， 其包括盖子本体内表面上的沟槽， 和 覆盖沟槽以形成带有进口和出口通道的装置。
本发明还涉及一种内燃机的曲轴箱， 其具有由底板和侧壁形成的本体， 底板和侧 壁限定了内部容积。底板和每个侧壁具有面向内部容积的内表面， 每个侧壁带有与底板相 对的端面。侧壁的端面限定本体的开口， 带有面向内部容积的内表面的盖子本体覆盖该开 口。该盖装置内表面上设有沟槽， 并具有覆盖该沟槽的装置， 以形成具有进口和出口的通 道。 附图说明
图 1 是单汽缸发动机的设置有起动机和汽缸盖一侧的第一透视图 ；
图 2 是图 1 所示的单汽缸发动机的设置有空气净化器和滤油器一侧的第二透视 图；
图 3 是图 1 所示的单汽缸发动机的第三透视图， 其中拆除了发动机的部分零件以 显示其它内部零件 ；
图 4 是图 1 所示的单汽缸发动机的第四透视图， 其中拆除了发动机的部分零件以 显示其它内部零件 ；
图 5 是图 1 所示的单汽缸发动机部分的第五透视图， 其中拆除了曲轴箱顶部以显 示曲轴箱的内部 ；
图 6 是图 1 所示的单汽缸发动机部分的第六透视图， 其中所示的曲轴箱顶部从其 底部分解开 ；图 7 是图 1 所示的单汽缸发动机的俯视图， 其中使用灰度显示其内部零件 ； 图 8 是图 1 所示的单汽缸发动机曲轴箱盖的第一透视图。具体实施方式
图 1 和图 2 示出了一种新的单汽缸 4 冲程内燃发动机 100， 由在威斯康星的科勒 公司设计， 其包括曲轴箱 110 和鼓风机壳 120， 鼓风机壳 120 内部设有风扇 130 和飞轮 140。 发动机 100 还包括起动机 150， 汽缸 160， 汽缸盖 170， 和摇臂盖 180。在汽缸盖 170 上设有 如图 1 和图 2 所示的排气口 190 和如图 2 和图 3 所示的进气口 200。从现有技术中可以知 道， 在发动机 100 的运转过程中， 活塞 210( 见图 7) 在汽缸 160 内作朝向或远离汽缸盖 170 的反复运动， 活塞 210 的运动导致曲轴 220 旋转 ( 见图 7)， 并使连接在曲轴上的风扇 130 及 飞轮 140 旋转。风扇 130 的旋转冷却内燃机， 飞轮 140 的旋转维持相对稳定的旋转动量。
更特别参考图 2， 发动机 100 还包括连接到进气口 200 上的空气过滤器 230， 在将 发动机所需的气体提供到汽缸盖 170 之前先将气体进行过滤处理。供应给进气口 200 的气 体通过汽缸盖 170 传递到汽缸 160 内， 并通过汽缸盖 170 从汽缸 160 流出， 然后从排气口 190 流出。气体通过汽缸盖 170 流入或流出汽缸 160 是分别通过进气阀 240 和排气阀 250 来控 制的 ( 见图 7)。同时请参考图 2， 发动机 100 包括滤油器 260， 发动机 100 的机油从其中通 过并得到过滤。特别的， 滤油器 260 分别通过导入管路 270 和导出管路 280 连接在曲轴箱 110 上， 由此经加压的机油供应到滤油器 260 内， 并从滤油器 260 返回到曲轴箱 110 内。 参考图 3 和图 4， 为更好显示曲轴箱 110 的盖装置 290， 所示的发动机 100 拆除了 鼓风机壳 120。参考图 3， 其中拆除了风扇 130 和飞轮 140， 示出了由于风扇 130 和 / 或飞轮 140 旋转而产生电流的线圈 300， 它们共同工作可作为磁发电机使用。此外曲轴箱 110 的盖 装置 290 上还带有一对叶片 (lobe)310， 其覆盖一对齿轮 320( 见图 5 和图 7- 图 8)。参考 图 4， 曲轴箱 110 的盖装置 290 上面设置了风扇 130 和飞轮 140， 此外， 为更清楚地反映从中 分别穿过一对推杆 340 的一对套管 330， 图 4 所示的发动机 100 中拆除了汽缸盖 170 和摇臂 盖 180。推杆 340 分别在曲轴箱 110 的一对摇臂 350 和一对凸轮 ( 未示出 ) 之间延伸， 这一 点下面会详述。
请返回到图 5 和图 6， 为显示曲轴箱的内部容积 380， 所示的发动机 100 中从曲轴 箱 110 的本体 370 上拆掉了曲轴箱 110 的盖装置 290。此外， 在图 5 和图 6 中， 所示的发动 机 100 切除了超出了汽缸 160 的部分， 例如汽缸盖 170。图 6 是曲轴箱 110 的盖装置 290 位于曲轴箱 110 本体 370 上部的分解图。在这个实施例中， 本体 370 包括底板 390 和侧壁 400。曲轴箱 110 的每个侧壁 400 都具有面向内部容积 380 的内表面 460， 和与底板 390 相 对并面向该底板离开的端面 470。侧壁 400 的端面 470 在曲轴箱 110 的本体 370 上共同形 成开口 480。盖装置 290 通过盖住开口 480 而仅仅起到曲轴箱 110 顶盖的作用。为打开曲 轴箱 110， 盖装置 290 和本体 370 是作为两个单独零件来制造的， 盖装置 290 可以从本体 370 上移开。同时如图 5 所示， 曲轴箱 110 内的一对齿轮 320 由各自的齿轮轴 410 支撑并在其 上旋转， 齿轮轴 410 又由曲轴箱 110 的本体 370 来支撑。
图 7 是发动机 100 的俯视图， 其中由灰度表示发动机内部的其它零件。图 7 尤其 示出了通过连接杆 420 连接到曲轴 220 上的汽缸 160 内的活塞 210。曲轴 220 反过来连接 在旋转平衡块 430 和往复作用的重块 440 上， 以平衡活塞 210 施加在曲轴 220 上的力。 曲轴
220 还与每个齿轮 320 相接触， 因此将旋转动力传递给齿轮。在本实施例中， 支撑齿轮 320 的齿轮轴 410 能够从曲轴箱 110( 见图 5) 的底板 390 向上供给齿轮 320 机油。滤油器 260 的导入管路 270 连接一个齿轮轴 410 以接收机油， 而滤油器的导出管路 280 连接到曲轴 220 上以供给润滑油。 图 7 还示出了设置在汽缸盖 170 上的火花塞 450， 在发动机的工作冲程中 提供火花以使汽缸 160 内部燃烧。火花塞 450 的电能来自线圈 300( 见图 3)。
在本实施例中， 发动机 100 是垂直轴发动机， 能够输出用于操作割草机等各类草 坪和园艺工具所需的 15-20 马力。在另一可选实施例中， 发动机 100 还可以作为水平轴发 动机使用， 设计成输出更多或更少的动力， 和 / 或用于各类型机械设备， 例如吹雪机等。并 且在另一可选实施例中， 发动机 100 内部的零件结构也可以与前面所示的和讨论的有所不 同。例如在一个可选实施例中， 凸轮可以设置在齿轮 320 的上面而不是齿轮的下面。
参考图 8， 其示出了盖装置 290 的透视图。盖装置 290 具有内表面 500， 当盖装置 290 装配到曲轴箱 110 上时， 该内表面朝向内部容积 380。 壁 510 直接铸造在盖装置 290 上， 并从内表面 500 朝向内部容积 380 延伸， 在内表面 500 上形成沟槽 520。板 530 完全覆盖沟 槽 520 并形成通道 ( 未示出 )， 可使机油或其它流体在其内部流动。板 530 不必完全密封沟 槽 520， 因为如果油或其它流体从通道中流出后， 会回流到曲轴箱 110 内， 因此有较小的泄 漏也不是太要紧。 螺钉或螺栓等螺纹零件 580 穿过板 530 上的紧固孔 590， 并旋入直接铸造 在盖装置 290 上的内螺纹孔 600 内， 从而将板 530 固定到盖装置 290 的内表面 500 上。在 其它的可选实施例中， 还提供了一些其它的方法， 例如焊接， 粘接， 铆接等， 来将板 530 固定 在内表面 500 上。 该通道可以使机油或其它流体从轴 410 通过滤油器 260 流到曲轴箱 110 和齿轮 320 中 ； 此外通过改变通道的数量和路线， 机油或其它流体可以分配到需要润滑的任何发 动机零件。来自一个轴 410 中的油经过一个通道中的第一进口 540， 经由通道本身， 再经过 通道的出口 550， 导向滤油器 260 的导入管路 270。来自滤油器 260 的油穿过出口管路 280， 第二通道的第二进口 560， 经由通道本身， 并通过板 530 上的孔 570 分配到曲轴箱 110 和齿 轮 320。在本发明的一个可选实施例中， 还可以使用其它例如喷嘴， 管道或其它分配装置等 将机油或其它流体分配给内燃机的各个零件。
本发明所设计的曲轴箱盖 290 适于使用在单汽缸 4 冲程内燃机上。在本发明的另 一个实施例中， 通过改变通道的数目和路线， 盖装置 290 可以使用在任何类型的内燃机上， 从而将机油或其它流体分配给内燃机各个零件。
虽然本发明已通过参考优选实施例的方式进行了详细描述， 但本发明并不限于所 公开的具体结构。应该知道本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和本质的情况下， 可 作进一步的变化和改进。 因此， 本发明的保护范围应参考以下的权利要求， 而不应限于说明 书中的具体内容。