CN1075172C - 从曲轴输出动力的系统 - Google Patents

Abstract

在飞轮内周上形成的凸缘部分插装到曲轴的一端上。花键件则插装到飞轮的内周面上。该飞轮和花键件的凸缘部分用螺栓一起固牢到曲轴的端部。驱动轴的上端以花键配合的方式在一点装进容纳于曲轴内孔中的花键件的驱动轴接合部分。这种将飞轮和驱动轴同轴地连接至曲轴端的方法可使接合区的结构紧凑并且因其精确的对中而减小振动。

Description

从曲轴输出动力的系统

本发明涉及一种从曲轴输出动力用的系统，包括飞轮及以同轴方式与曲轴一端相联接的一个花键元件，以使动力通过该花键元件被输出。

从公开号为138107/88的日本专利申请可得知一种动力输出系统，其中一种船用通用引擎一般可用于包括水平设置的曲轴的船内式发动机系统和包括垂直设置的曲轴的船外式发动机系统。

从公开号为21509/91的日本实用新型申请中也可得知一种动力输出系统，包括一个飞轮及联接到垂直设置的曲轴下端上的一个转动轴。

正如在公开号为138107/88的日本专利申请的一个实施例或公开号为21509/91的日本实用新型申请中那样，如果动力是从装有飞轮的曲轴端输出，动力输出轴(对应于现有技术中的曲轴端，和本发明中的花键元件)的扭转振动问题则可由飞轮得以缓解，这通常作为一种抗振动的方法。

另外，从公开号120831/83的日本实用新型申请中公知的动力输出系统包括了装在曲轴下端的一个花键件，它与飞轮相对，由此使动力输出。

在公开号为138107/88的日本专利申请中公开的动力输出系统中，当曲轴水平设置时或垂直设置时，由曲轴输出动力的方向是不同的，因此必须调整从引擎接受动力的受驱动侧的旋转方向。在公开号为21509/91的日本实用新型申请中所述的动力输出系统中，一个传动装置以整体方式直接联到飞轮的下面，因此，在其完整的不作改变状态下，动力输出系统用于另一种工业机器装置时的可安装性以及通用性能方面都不够理想，而且对于代替该传动装置而采用另外设备的连接技术未作任何的披露。在公开号为120831/81的日本实用新型申请所述的系统中，飞轮装在了花键元件的另一端，这通常是为了防止振动。

因此，本发明的目的是提供一种利用有大的惯性质量的飞轮克服扭转振动的装置，它采用花键元件从曲轴的一端输出动力，同时有精确的对中及花键零件的紧凑性能。

为实现上述目的，按本发明的第一实施例提供了一种从曲轴输出动力用的系统，包括一个飞轮和以同轴方式连到曲轴一端上的花键件，以使动力通过该花键件输出。该飞轮的一侧插装到该曲轴一端的外周边上。花键件具有叠设在飞轮另一侧上的一个凸缘部分。该花键件插装进飞轮的一个内周面并有一个从凸缘部分向曲轴延伸的花键连接部分，该连接部分被包容于在曲轴端部上敞开的一个内孔中。该系统还包括将飞轮和花键件的凸缘部分一起固定到曲轴端部上去的螺栓。

按照上述结构，三个部件：曲轴，飞轮和花键件可以以数量比较少的构件而在轴向和径向上作精确的定位，因此不仅能防止因偏心而造成的振动，还可将接到花键件的花键接合部上的凸缘部分的径向突出压缩到最小，从而使径向尺寸减小。另外，因为花键元件的花键接合部分容纳在曲轴的内孔中，所以还可减小轴向尺寸。

为实现上述目的，按照本发明的第二实施例中提供的由曲轴输出动力的系统包括一飞轮，和同轴接于曲轴端的花键件，逐使动力由花键件输出。该飞轮的一侧被插装进曲轴一端的外圆周上。该花键件具有叠设于飞轮另一侧上的一个凸缘部分。一个花键接合部分从该凸缘部分向曲轴延伸并被容纳于在该曲轴的端部敞开的一个内孔之中。该系统还包括将飞轮的凸缘部分和花键件一起固定到曲轴端部上的螺栓。

按照上述结构，三个部件：曲轴，飞轮及花键件可以以数量比较少的构件作轴向及径向的精确定位，并因此不仅能防止由于偏心而造成的振动，还可将与花键件上的花键接合部分相接的凸缘部分的径向突起压缩至最小，以使径向尺寸减小。另外，由于该花健件的花键接合部分是容纳于曲轴的内孔中，于是还可减小轴向尺寸。此外，因花键件直接同轴地定位于曲轴而不依赖飞轮，逐使花键件的定位精度更有增进。

为实现上述目的，按本发明的第三实例还有一种从曲轴输出动力的系统，包括有飞轮和同轴接到曲轴端部的花键件，以使动力由花键件输出。该飞轮的一侧被插装到曲轴端部的外圆周上。花键件具有叠设到飞轮另一侧上去的一个凸缘部分。该花键件被插装进飞轮的一个内圆周面上，并有从凸缘部分朝远离曲轴方向延伸的一个花键接合部。该系统还包括用于把飞轮和花键件的凸缘部分一起固定到曲轴端上去的螺栓。

按照上述构造，三个部件：曲轴，飞轮和花键件可以以数量比较少的构件作轴向及径向的精确定位，因此能防止由偏心造成的振动。还可将与花键件的花键接合部分相接的凸缘部分的径向突出压缩至最小，以使径向尺寸减小。

本发明的上述及其他目的，特点及优点从对带有附图的优选实例的随后描述中会更清楚。图中：

图1是整个船外引擎系统的侧视图，该系统中采用了根据本发明第一实施例的动力输出系统；

图2为沿图1中2-2线所作的一个放大的剖视图；

图3为沿图2中3-3线所作的剖视图；

图4为图3中所示基本部分的放大视图；

图5与图4类似，但所示为本发明的第二实施例的一个视图；

图6为装有按本发明第三实施例的动力输出系统的整体船外引擎系统的侧视图；

图7为图6中所示基本部分的放大的剖视图；

图8为图7所示基本部分的放大图；和

图9类似于图8，但示出的是本发明的第四实施例的视图。

现参照图1至4详述本发明的第一实施例。

参见图1和2，一个船外式引擎系统O包括用于将一个V型四缸四循环引擎E安装和固定到作为支架用的延伸箱1上部的一个安装箱2。引擎E支承于安装箱2的上表面。具有一个敞开的上表面的下箱3与安装箱2接合。引擎罩4以可拆方式装到下箱3的上部。引擎罩4通过一个装在引擎罩4下缘处的密封件5与下箱3的上边缘相接合。引擎罩4由一对前后扣6和7固定。在曲轴9处于垂直状态，一对分支10_R和10_L向后延伸的情况下，引擎E则安放在限定于引擎罩4内部的引擎腔8内。

驱动轴12接到带有飞轮11的引擎E的曲轴9的下端。驱动轴11在延伸箱1内向下延伸。驱动轴12的下端接到一个其后端带有推进器15的推进器轴16上，两轴以装备于齿轮箱13内的一个伞齿轮机构14为中介。变换件17的下端接于伞齿轮机构14的前部，以便变换推进器轴16的转向。

活节轴20装在设于安装箱2上的上装体18和设于延伸箱1上的下装体19之间。上装体18有一对臂或螺栓18a和18b。下装体包括一对臂或螺栓19a和19b。活节箱21以可转动的方式支承该活节轴20，并通过一个摆轴23以可垂直摆动的方式支承于装在船尾S处的一个船尾托架22上。

引擎E包括在平面图中看呈V型的一个气缸体24，与气缸体24配合的曲轴箱25限定了一个曲轴腔，连接于气缸体的一对台面上的一对气缸头26_R和26_L，以及接到气缸头26_R和26_L上的头罩27_R和27_L。活塞29_R,29_R,29_L和29_L以可滑动的方式装在两个左气缸28_L,28_L和两个右气缸28_R,28_R中，这些气缸构成于气缸体24内。这些活塞29_R,29_R,29_L和29_L由连杆30_R,30_R,30_L和30_L连接到曲轴9上。

装在曲轴9的上端的曲轴皮带轮31的驱动力由环形皮带32传送到装在左分支10_L中的凸轮轴33_L上的一个凸轮皮带轮34_L，和装在右分支10_R的凸轮轴33_R上的一个凸轮皮带轮34_R上。

装在曲轴9下端的飞轮11包括设在其外周边上的一个齿轮11₁，并且小齿轮36设在一个起动电动机35的输出轴351上并与齿轮11₁相啮合。

在图2中，标号61为装在曲轴箱25中一种筒式滤油器。标号62为上述起动电动机的一个磁开关部件。标号为63的燃油喷射装置包括V型分支中装于进气歧管中的喷嘴。标号为64的排气通道设在气缸体24内。

如从图3中可见的那样，由螺栓40连接到曲轴箱25和气缸体24的下表面的安装箱2限定了安放飞轮11的一个飞轮容腔41。垂直设置的曲轴9以其轴颈部分9₁支承于装在气缸体24和曲轴箱25间的金属轴承42上。曲轴9的下端通过密封件43穿进飞轮容腔41。另一隔开件可设在安装箱2和气缸体24间，而飞轮容腔41则可限定于该隔开件及安装箱2之间。

飞轮11和花键件44一起固定在曲轴9的下端，例如可采用三个螺栓45(图3中只表示了一个)，而曲轴9和飞轮11沿定位销46的旋转方向被定位。延伸通过密封件47,47进到飞轮容腔41内的驱动轴12的上端以花键配合方式与花键件44相配合。

在该实施例中，驱动轴12，曲轴9和花键件44可分别以碳钢制作，而飞轮11则以灰铸铁制成。

动力发动器49装在飞轮容腔41内，它包括定子铁心51，用螺栓50固定到气缸体24的下表面；沿着定子铁心51的外周缠绕的线圈52，以及固定到飞轮11的内圆周上，用作一个转子的永磁体53。

曲轴9，飞轮11，花键件44与驱动轴12的联接结构将参照图4详述如下。

飞轮11上对中成型的凸缘部分11₂的上表面11₂₁被顶靠到其轴上开有内孔9₂的曲轴9的下端面9₃上。这时，飞轮11的凸缘部分11₂插装到(在A处)该曲轴9的外周面9₄上，这样曲轴9和飞轮11得以同轴地定位。

花键件44包括一个凸缘部分44₁和一个驱动轴接合部分44₂，并且凸缘部分44₁的上表面44₁₁顶靠在飞轮11的凸缘部分11₂的下表面11₂₂上。此时，花键件44(在B处)插装到飞轮11的凸缘部分11₂的内圆周表面11₂₃上，由此飞轮11与花键件44同轴地定位。

如此，这三个部件：曲轴9，飞轮11和花键件44就在A和B两点通过插装的方式同轴地定位，并且通过自下方旋入螺栓45、使之穿过花键件44的凸缘部分44₁及飞轮11的凸缘部分11₂进到曲轴9上的螺孔9₅中，以螺纹紧固的方式将该三个部件紧固为一个整体。

驱动轴12的上端(在C处)与松装在曲轴9的内孔9₂中的该花键件44的驱动轴接合部分44₂以同轴方式花键配合。

这样，引擎E的曲轴9的旋转就通过飞轮11及花键件44传送给驱动轴12，并且再由后者通过伞齿轮机构14和推进器轴16传给推进器15。

如上所述，引擎E的驱动力是从具有大的惯性质量的飞轮的一侧输出给驱动轴12的，所以曲轴9的扭转强度通常得以增加，而且这还有可能将振动的发生抑制到最小程度。另外，由于曲轴9，飞轮11和花键件44这三个部件由在A和B两处的插装配合同轴地定位，因而可以防止因三构件的偏心而造成的振动。此外，由于该三构件是用共有的螺栓45固定在一起的，于是可以减少构件的数量。

在现有技术中，首先将飞轮用螺栓固定到曲轴上之后，花键件再以螺栓紧固到它的外圆周上定位。与之相反，在本发明的系统中，则是通过共有的螺栓45将三个构件一起固定，使花键件44的凸缘部分441的凸出部压缩到最小程度，由此实现动力输出区的尺寸减小，导致通用性能的改进。

另外，因为花键件44在B处的插入配合利用了飞轮加工中所需的内圆周表面11₂₃，因而无需限定一个专门的孔作花键件44对飞轮11的插装配合之用，所以能减少加工步骤。由于花键件44的驱动轴接合部分44₂被包容在曲轴9的内孔9₂中，这不仅可减小动力输出区的轴向尺寸，还可使接到驱动轴接合部分44₂上的凸缘部分44₁的径向凸出减至最小，进而减小了动力输出区的径向尺寸。

现结合图5描述本发明的第二实施例。

虽然在上述的第一实施例中，花键件44已经通过在B处的插装方式同轴地定位到飞轮11上，在第二实施例中，花键件44却是直接同轴地定位到曲轴9上的。更具体地说，花键件44的驱动轴接合部分44₂的外圆周与飞轮的内周边表面11₂₃并不直接接触，其间设有径向间隙α。花键件44的驱动轴接合部分44₂的外圆周于D处插装进曲轴9的内孔9₂并同轴定位于曲轴9上。

在第二实施例中，可提供相似于第一实施例的工作效果，另外，花键件44可以不用飞轮11而直接同轴定位到曲轴9上，并且曲轴9和花键件44的两个轴线彼此间可作到更精确地对中。

花键件44以其凸缘部分44₂顶靠在飞轮11的凸缘部分11₂上作轴向的定位，所以花键件44的驱动轴接合部分44₂与曲轴9在D处的插装配合则可作成这样，即在其间留有轴向间隙β。另外，花键件44的驱动轴接合部分44₂可以只是简单地在曲轴9的内孔9₂中形成配合。简言之，花键件44的驱动轴接合部分44₂只需相对于曲轴9的内孔92作径向定位，所以可以降低曲轴9上的内孔9₂的加工成本。

现结合图6至8描述本发明的第三实施例，其中与第一和二实施例中的元件或构件相对应的构件标示以相同的标号。

如图6所示，一个船外式引擎系统O包括连接到延伸箱1的上部的安装箱2。一个串联式四缸四循环引擎E支承于该安装箱2的上表面上。具有敞开的上表面的下箱3与安装箱2相接合。引擎罩4以可拆卸的方式装在下箱3的上部。引擎罩4的下边缘与下箱3的上边缘相接合。一个下罩5接合于下箱3的下边缘与延伸箱1的上边缘之间。因此，在曲轴9处于垂直状态的情况下，引擎E安放在引擎罩4内部形成的一个引擎腔内。

一根驱动轴12接到带有飞轮11的引擎E的曲轴9的下端。该驱动轴12在延伸箱1中向下延伸。驱动轴12以其下端通过装在齿轴箱13内的一个伞齿轮机构连接到在其后部带有推进器15的一根推进器轴16上。交换件17的下端接到伞齿轮机构14的前部，以便变换该推进器轴16的旋转方向。

一个活节轴20固定在设于安装箱2上的上安装体18及设在延伸箱1上的下安装体19之间。一个用于可转动地支承活节轴20的活节壳21通过摆轴23以垂直方向可摆动地安装在船尾S处的后托架22上。

引擎E包括气缸体24，与气缸体24一起构成一个曲轴腔的曲轴箱25，接合于气缸体的台面的一个气缸头26，以及连接气缸头26的一个头罩27。活塞以可滑动的方式装在在气缸体24内各自形成的4个气缸28内，而且通过连杆30与曲轴9相连接。

如图7所示，连接气缸体24和曲轴箱25的下表面的安装箱2构成了将飞轮11容于其内的一个飞轮容腔41。垂直设置的曲轴9的轴颈9₁支承于设在气缸体24与曲轴箱25之间的金属轴承42上，而曲轴9的下端穿过密封件43进到飞轮容腔41内。固定于曲轴9下端的飞轮11包括齿轮11₁，该齿轮环绕于飞轮的外周边。设在起动电动机35的输出轴35₁上的小齿轮36则与齿轮11₁相啮合。

飞轮11和花键件44通过例如3个螺栓45(图7中仅示出两个)一起被固定到曲轴9的下端。穿过密封件47延伸进飞轮容腔41的驱动轴12的上端是以花键配合方式与花键件44相配合的。

下面将结合图8描述曲轴9，飞轮11，花键件44和驱动轴的连接结构。

在飞轮11上对中地成型的凸缘部分11₂的上表面11₂₁顶靠住曲轴9的下端面9₃。此时，飞轮11的凸缘部分11₂是以插装方式(在A处)装到曲轴9的外圆周表面9₄上的，故而曲轴9及飞轮11得以同轴地定位。

花键件44包括凸缘部分44₁和驱动轴接合部分44₂，而凸缘部分44₁的上表面44₁₁顶靠在飞轮11的凸缘部分11₂的下表面11₂₂上。此时，花键件44是以插装方式(于B处)装到飞轮11的凸缘部分11₂的内圆周表面11₂₃上的，这样飞轮11与花键件14能同轴地定位。

以此方式，曲轴9，飞轮11和花键件44这三个构件于A和B两处以插装方式得以同轴定位，而且通过从下方旋入螺栓45，使其穿过花键件44的凸缘部分44₁和飞轮11的凸缘部分11₂而进到曲轴9上的螺孔9₅内而使该三个构件共同紧固成一个整体。

朝着离开曲轴9的方向、从凸缘部分44₁延伸出去的该花键件44的驱动轴接合部分44₂呈圆筒形状。驱动轴12的外圆周在其上端与驱动轴接合部分44₂的内圆周构成同轴的花键配合。

在此实施例中，飞轮11以灰铸铁制作，而曲轴9，驱动轴12和花键件44各以碳钢制作。

这样，引擎E的曲轴9的旋转通过飞轮11和花键件44传送给驱动轴12，再由后者通过伞齿轮机构14及推进器轴16传给推进器15。

如上所述，使从具有大的惯性质量的飞轮11一侧输出的引擎E的驱动力传给驱动轴12，由此通常会使曲轴9的扭转强度增加，这样有可能将振动的发生抑制到最小程度。另外，因为曲轴9，飞轮11和花键件44这三个构件是由插装配合方式于A和B处同轴定位的，遂有可能防止因这三个构件的偏心所造成的振动。不仅如此，由于三个构件是由共同的螺栓45固定在一起的，可以减少构件数目。

在现有技术中，首先将飞轮用螺栓固定到曲轴上后，再将花键件用螺栓固定到其外周边位置上。与之相反，在本发明的系统中，该花键件44的凸缘部分44₁的凸出部由于采用共用螺栓45使三构件固定成一体而使之压缩至最小程度，由此实现动力输出区的尺寸减小并改善通用性能。

此外，由于花键件44于B处利用在飞轮加工中所需的内圆周表面11₂₃以插装方式配合，于是无需采用专门的孔使花键件44插配到飞轮11上，这就减少了加工步骤。由于驱动轴接合部分44₂的上端固定到飞轮11的内圆周表面11₂₃上，于是可确保在不增加垂直尺寸的情况下使驱动轴接合部分44₂具有足够的花键长度。

现结合图9描述本发明的第四实施例。

虽然在第三实施例中花键件44的驱动轴接合部分44₂作成筒形，且驱动轴12与该驱动轴接合部分44₂的内圆周采用花键配合，但在第四实施例中，该花键件44的驱动轴接合部分44₂则作成杆状，而且驱动轴12在C处与驱动轴接合部分44₂的外圆周形成花键配合。

在第四实施例中，可取得与第三实施例中所获得的相似的工作效果。但是，该驱动轴接合部分44₂的花键长度要稍短于第三实施例中的长度。

虽然本发明已就这些实施例作出了详细的说明，但不言而喻，本发明并不受上述示例的局限，在以权利要求限定的本发明的宗旨和范围内可作出设计上的各种改变。

比如，示例中说明的是在船外引擎系统中从引擎的曲轴的动力输出，但本发明也适用于任何其他类型的引擎E中从曲轴的动力输出。

再具体一点说，本发明可用于装在小型船尾的后部包括带喷嘴的一个喷气泵的一种发动机上，其中，曲轴以花键形式连接到一个中间轴上，该中间轴可以直接连接到一个推进器轴上或通过一个缓冲器连接于一个推进器轴上。另外，本发明也可用于在转子和定子中的一个上带有线圈以构成发电机马达的动力发生装置的一种发动机上，而该转子的一根轴和该曲轴之间用花键相互连接。本发明还可以用在加工机床的发动机和其他领域内的泵装置上，其中在减小振动方面及减小花键件尺寸方面表现出广泛的通用性能。

还有，本发明适用于在单个气缸体内设置呈V型布置的多个气缸的引擎，还适于任何2循环及4循环的发动机。

Claims (6)

1．一种用于从曲轴输出动力的系统，包括：

所述曲轴具有一个端部，该端部制有一个内孔；

一个飞轮；

一个花键件，其中所述飞轮及花键件是以同轴方式连接于所述曲轴的端部，以使动力通过该花键件输出；

其特征在于，所述飞轮的第一侧部被套筒式接合到所述曲轴的所述端部的一个外圆周上，并且所述花键件有被叠放在所述飞轮的第二侧部上的一个凸缘部分，所述花键件被套筒式接合到所述飞轮的一个内圆周表面上，而且所述花键件具有从所述凸缘部分向所述曲轴延伸的一个花键接合部分，而该花键接合部分容纳于在所述曲轴端部敞开的所述内孔之中；并且至少有一个螺栓用作将所述飞轮和所述花键件的所述凸缘部分一起固装到所述曲轴的端部上。

2．一种用于从曲轴输出动力的系统，包括：

所述曲轴具有一个端部，该端部制有一个内孔；

一个飞轮；

一个花键件，其中所述飞轮和花键件以同轴方式连接到所述曲轴的所述端部上，以使动力通过该花键件被输出；

其特征在于，所述飞轮的第一侧部被套筒式接合到所述曲轴的所述端部的一个外圆周上，并且所述花键件具有：

a)叠放于所述飞轮的第二侧部上的一个凸缘部分，和b)从所述凸缘部分伸入所述曲轴的内孔中的一个花键接合部分，并且该花键接合部分的外周装配于所述曲轴的内孔；以及

至少一个螺栓用作将所述飞轮和花键件的凸缘部分共同固装到所述曲轴的所述端部上。

3．一种用于从曲轴输出动力的系统，包括：

所述曲轴具有一端部；

一个飞轮；

一个花键件，其中所述飞轮和花键件以同轴方式连接至所述曲轴的所述端部，以使动力通过该花键件输出；

其特征在于，所述飞轮的第一侧部被套筒式接合在所述曲轴的所述端部的一个外圆周上，并且所述花键件有叠放在所述飞轮的第二侧部上的一个凸缘部分，该花键件被套筒式接合在所述飞轮的一个内圆周表面上，而所述花键件具有从所述凸缘部分向离开所述曲轴方向延伸的一个花键接合部分；和

至少一个螺栓将所述飞轮及所述花键件的凸缘部分一起固装到所述曲轴的所述端部。

4．如权利要求3的用于从曲轴输出动力的系统，其特征为，所述花键接合部分在其内圆周上制有花键。

5．如权利要求3的用于从曲轴输出动力的系统，其特征为，所述的花键接合部分在其外圆周上制有花键。

6．如权利要求2的用于从曲轴输出动力的系统，其特征为，所述花键接合部分设置得与所述飞轮的内圆周表面之间有一个间隙。

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