CN101225776A - 整体式汽缸曲柄轴箱 - Google Patents

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Abstract

公开了一种汽缸曲柄轴箱，所述汽缸曲柄轴箱包括汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖。所述汽缸曲柄轴箱还包括曲柄轴箱以及用于支撑曲柄轴的曲柄臂。所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是单一的整体件。

Description

整体式汽缸曲柄轴箱
技术领域
本发明涉及内燃机，具体的是涉及汽缸曲柄轴箱组件。
背景技术
两冲程内燃机通常很小(与四冲程发动机相比)，因此它们通常用于轻型车辆，例如摩托车、机动脚踏两用车和或机动化的园林设备，比如修剪机、吹风机和链锯。通常，期望这些发动机重量轻。
两冲程发动机通常由曲柄轴箱、汽缸体以及汽缸盖构成，统称为“汽缸曲柄轴箱短体(short block)”。典型地，汽缸曲柄轴箱短体由单独元件制成，这些单独元件需要加工并紧固在一起，因此需要在一定公差内小心加工安装孔。而且，紧固件将给汽缸曲柄轴箱短体增加额外的重量。
汽缸曲柄轴箱短体还需要在元件之间设置密封件，以避免空气和/或燃料的泄漏。密封件的使用使汽缸曲柄轴箱受到失效的影响，例如密封件的磨损或者泄漏。
本人的美国专利No.2489150公开了一种一体铸造的汽缸曲柄轴箱和汽缸体。汽缸盖是单独的元件，必须安装在汽缸体上，因此在汽缸体被汽缸盖盖上之前轴套可以被压入汽缸体内。类似的，Chatourel的美国专利No.3983852公开了一种具有一体汽缸盖的单件的汽缸和曲柄轴箱。然而，Chatourel的汽缸和曲柄轴箱铸件需要连接到铸件上的单独的盖。这个盖“密封”铸件并且用作凸轮轴的支撑或支持面。
发明内容
这里公开的汽缸曲柄轴箱包括汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖。所述汽缸曲柄轴箱还包括曲柄轴箱以及用于支撑曲柄轴的曲柄臂。所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是单一的整体件。
本发明所公开的还包括形成汽缸曲柄轴箱的一种方法。所述方法包括将汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂形成为单一的整体件，使得无需任何紧固件和垫圈而形成汽缸曲柄轴箱。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种汽缸曲柄轴箱，包括汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖；连接于所述汽缸体的曲柄轴箱；以及用于支撑与所述曲柄轴箱相连的曲柄轴的曲柄臂，其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是单一的整体件。
所述汽缸体可以进一步包括用于气体混合物燃烧的腔室，以及将气体混合物从所述曲柄轴箱传输到所述腔室内的至少一个通道，更优选地是包括四个这种通道。
所述汽缸盖可以包括与所述汽缸体的多个散热片邻近(contiguous)的至少一个散热片。
所述汽缸曲柄轴箱可以进一步包括设置在所述汽缸体内的金属汽缸轴套，其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂模制在所述汽缸轴套上方。
所述曲柄轴箱可以进一步包括围绕所述曲柄臂的多个指部，所述指部方便了冷却空气流入所述汽缸体内。所述多个指部中的至少两个设置在所述曲柄轴箱的下部，并且其中，所述曲柄轴箱进一步包括设置在所述多个指部中的至少两个之间的孔，所述孔允许冷却空气经过所述指部之间。冷却空气流入所述汽缸体内进一步包括逆流模式。
在优选实施方式中，所述汽缸体包括至少一个用于安装点火模块的突起。
在另一方面，本发明提出一种汽缸曲柄轴箱，包括汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖；以及曲柄轴箱，所述曲柄轴箱具有用于支撑发动机的曲柄轴的曲柄臂，其中，改进包括将所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱铸造成单一的整体件。
所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱优选地由不锈钢、铸铁或铝形成。
在又一方面中，本发明提出一种形成汽缸曲柄轴箱的方法，其中，所述方法包括将汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂形成为单一的整体件，使得无需任何用于连接额外元件的紧固件和垫圈而形成汽缸曲柄轴箱。
所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂优选地是压力铸造或注射成型而成。
所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂可以模制在所述汽缸体内设置的金属轴套上方。
附图说明
图1是连接有额外发动机元件的汽缸曲柄轴箱的前透视图。
图2是图1的汽缸曲柄轴箱的后透视图。
图3是没有额外发动机元件的图1的汽缸曲柄轴箱的底视图。
图4是汽缸曲柄轴箱的作为选择的实施方式的前透视图。
图5是图3的汽缸曲柄轴箱的顶视图。
图6是汽缸曲柄轴箱的后平视图，其中汽缸体和曲柄轴箱的一部分被移除。
图7是汽缸曲柄轴箱的侧视图，其中汽缸体和曲柄轴箱的一部分被移除。
具体实施方式
参考图1和图2，图中示出了用于两冲程汽缸发动机的整体式汽缸曲柄轴箱2。该汽缸曲柄轴箱一体地铸造成单一的或者整体的部件，典型地是通过压力铸造或注射成型工艺实现。汽缸曲柄轴箱2可以由钢、铝、镁或者适于承受发动机产生的高温的任何其他金属或合金。
汽缸曲柄轴箱2包括曲柄轴箱4、汽缸体6以及汽缸盖8。曲柄轴箱4包括框架10。框架10的中心具有用于支撑曲柄轴14的曲柄臂12。曲柄臂12还支撑用于平衡发动机的配重15(图2)。所述配重包括连接杆联结点16，用于连接杆18和相关轴承20的连接。参考图6和7，曲柄臂12的每一端优选地包括轴承孔28，每个轴承孔支撑与曲柄轴14相关的支撑轴承(未示出)。根据发动机本体的构造，曲柄臂12和轴承孔28可以对称或者偏心地设置在框架10内。优选地，轴承孔28一体地铸造成整体式汽缸曲柄轴箱2的一部分。然而，在作为选择的实施方式中，轴承孔可以加工在汽缸曲柄轴箱中。
所述曲柄轴箱包括围绕曲柄臂12的多个指部22。下指部24用作散热片以方便冷空气进入汽缸体内来冷却汽缸曲柄轴箱2。参考图1和图7，空气优选地通过由箭头33所示的逆流模式吸入汽缸体内部。为了冷却汽缸曲柄轴箱，冷却空气从曲柄轴箱的后面(也就是与容纳曲柄臂12的侧面相对的侧面)进入位于下指部24之间的孔26内。在通过孔26的情况下，空气进入曲柄轴箱并进入汽缸体(图2和图3)。空气通过位于汽缸体外表面36上的多个散热片34排出。
汽缸体6还包括用于连接不同发动机元件的几个部分。例如，汽缸体包括至少一个突起38，突起38具有安装螺纹，用以安装像点火模块那样的火花塞点火器。如图1和图4所示，突起38可以具有适于火花塞点火器安装的多种结构。
汽缸体6还包括排气安装件40和化油器安装件42，分别用于连接排气件和化油器。尽管排气和化油器安装件40、42可以以彼此不同的方式构造(也就是并排等方式)，但本领域技术人员能想到优选地是将排气和化油器安装件40、42设置在汽缸体6的相对侧，使得化油器承受的来自排气的热量减少。
汽缸体包括腔室32，用于容纳往复运动的活塞组件，该组件在腔室内移动且连接于上述连接杆18。如下面进一步解释的，所述腔室也容纳来自曲柄轴箱的燃料和空气的气体混合物。汽缸体的下面46包括开口48，该开口48允许活塞组件放置在腔室32内。参考图6和图7，汽缸体还包括多个通道30，所述通道方便了气体混合物从曲柄轴箱流入汽缸体的所述腔室内。优选地，汽缸体包括四个端口(port)。通道30一体地铸造成整体式汽缸曲柄轴箱2的一部分。
汽缸盖8设置在汽缸体6顶部，并且如上面解释的与汽缸体6和曲柄轴箱4整体铸造。尽管汽缸盖8可以具有多种结构，但在优选实施方式中，汽缸盖8包括至少一个散热片50，该散热片50同与汽缸体6相结合的多个散热片34类似。散热片50包括开口52，该开口52开向汽缸体的腔室32内。开口52用于容纳火花塞54，火花塞螺旋通过汽缸盖8，并且部分地进入腔室32。
发动机的操作如下：随着活塞组件在腔室内向上移动，将产生真空，将燃料和空气的混合物从化油器吸入曲柄轴箱内。同时，在活塞的向上冲程期间，任何已经在腔室内的气体混合物将被压缩且被火花塞点燃，从而产生高压冲力。之后这个冲力将沿向下的方向驱动活塞，以允许保留在腔室内的任何气体通过排气件排出，并且允许曲柄轴箱中的气体混合物借助通过通道而进入腔室内。活塞的向上和向下运动将驱动连接杆和曲柄轴。
如上面描述的，整个汽缸曲柄轴箱(也就是包括曲柄臂和汽缸孔的曲柄轴箱、汽缸体和汽缸盖)铸造成一个整体件。本发明的汽缸曲柄轴箱因此消除了对用于装配汽缸曲柄轴箱的额外紧固件以及部件的需要。这提供了几个好处：1)形成汽缸曲柄轴箱的部件不需要被加工以“匹配”或者具有用于紧固件的定位孔，2)由于缺少紧固件，所以汽缸曲柄轴箱的重量将减少，3)由于汽缸曲柄轴箱是整体的，所以在部件紧固到一起的区域最容易发生的连接弱化和破裂将极大减少。而且，与现有技术的汽缸曲柄轴箱不同，本发明的汽缸曲柄轴箱能够通过一体的轴承孔来支撑轴承，不需要额外的单独的支撑元件。
同样，所述整体式汽缸曲柄轴箱还消除了对垫圈和其他密封件的需要，这些元件典型地是用于紧固到一起的汽缸曲柄轴箱。这也提供了进一步减少汽缸曲柄轴箱重量的优点，并且消除了与密封件相关的失效，例如可导致压缩损失的磨损和泄漏。
优选地，汽缸曲柄轴箱还可以通过其他工艺制成，并且仍然保留了上面的若干优点。汽缸曲柄轴箱可以通过注射成型形成。由像铸铁那样的材料制成的金属汽缸轴套然后可以通过汽缸体中的开口48来插入汽缸体内。不仅仅可实现上面的优点，轴套的增加也将减少发动机所产生的噪音。在作为选择的实施方式中，当汽缸曲柄轴箱形成的时候，汽缸曲柄轴箱可以被模制在轴套上方。
因此前面详细的描述的作用是用于阐释而不是限制，并且可以理解后面的权利要求包括所有旨在限定本发明的范围的等价物。例如，尽管汽缸曲柄轴箱2已经结合两冲程汽缸发动机的使用来描述，但本领域技术人员将理解该整体式汽缸曲柄轴箱可以同四冲程发动机结合使用。

Claims (28)

1.一种汽缸曲柄轴箱，包括：
汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖；
曲柄轴箱，所述曲柄轴箱与所述汽缸体相连；以及
曲柄臂，所述曲柄臂用于支撑与所述曲柄轴箱相连的曲柄轴；
其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是单一的整体件。
2.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体进一步包括用于气体混合物的燃烧的腔室。
3.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体进一步包括用于将气体混合物从所述曲柄轴箱传输到所述腔室内的至少一个通道。
4.如权利要求3所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述至少一个通道为四个通道。
5.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸盖包括与所述汽缸体的多个散热片邻近的至少一个散热片。
6.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，进一步包括：
设置在所述汽缸体内的金属汽缸轴套；
其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂模制在所述汽缸轴套上方。
7.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述曲柄轴箱进一步包括围绕所述曲柄臂的多个指部，所述指部方便了冷却空气流入所述汽缸体内。
8.如权利要求7所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述多个指部中的至少两个设置在所述曲柄轴箱的下部，并且其中，所述曲柄轴箱进一步包括设置在所述多个指部中的至少两个指部之间的孔，所述孔允许冷却空气经过所述指部之间。
9.如权利要求7所述的汽缸曲柄轴箱，其中，冷却空气流入所述汽缸体内进一步包括逆流模式。
10.如权利要求1所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体包括至少一个用于安装点火模块的突起。
11.一种汽缸曲柄轴箱，包括汽缸体，所述汽缸体具有用于容纳火花塞的汽缸盖；以及曲柄轴箱，所述曲柄轴箱具有用于支撑发动机的曲柄轴的曲柄臂，其中，改进包括：
将所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱铸造成单一的整体件。
12.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱由不锈钢形成。
13.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱由铝形成。
14.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体、汽缸盖以及曲柄轴箱由铸铁形成。
15.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体包括火花塞点火器。
16.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体进一步包括用于容纳活塞组件的腔室。
17.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述曲柄轴箱进一步包括围绕所述曲柄臂的多个指部，所述指部方便了冷却空气流入所述汽缸体内。
18.如权利要求17所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述多个指部中的至少两个设置在所述曲柄轴箱的下部，并且其中，所述曲柄轴箱进一步包括设置在所述多个指部中的至少两个指部之间的孔，所述孔允许冷却空气经过所述指部之间。
19.如权利要求18所述的汽缸曲柄轴箱，其中，冷却空气流入所述汽缸体内进一步包括逆流模式。
20.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体进一步包括用于气体混合物的燃烧的腔室。
21.如权利要求11所述的汽缸曲柄轴箱，其中，所述汽缸体进一步包括多个端口，用于使气体混合物从所述曲柄轴箱流入所述腔室内。
22.一种形成汽缸曲柄轴箱的方法，其中，所述方法包括将汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂形成为单一的整体件，使得无需任何用于连接额外元件的紧固件和垫圈而形成所述汽缸曲柄轴箱。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是压铸而成的。
24.如权利要求22所述的方法，其中，所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂是注射成型的。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括将所述汽缸体、汽缸盖、曲柄轴箱以及曲柄臂模制在金属轴套上方，其中所述轴套设置在所述汽缸体内。
26.如权利要求24所述的方法，进一步包括将金属轴套插入所述汽缸体内。
27.如权利要求22所述的方法，进一步包括将多个指部形成为单一的整体件，所述多个指部围绕所述曲柄臂。
28.如权利要求22所述的方法，进一步包括将多个通道形成为单一的整体件，所述多个端口设置在所述汽缸体内。
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