专利名称：用于四冲程发动机的机械通气系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及四冲程发动机，并且更具体地，本公开涉及四冲程发动机曲柄箱的通风。
背景技术：
四冲程内燃机可用于户外动力工具(例如，线式修剪机、轧边机、链锯、鼓风机等) 中。典型的四冲程内燃机包括曲柄箱、与曲柄箱连通的气缸、以及构造成用于在气缸内往复运动的活塞。燃烧过程中，气体泄漏通过活塞环且在曲柄箱中形成高压
发明内容
本发明提出了使曲柄箱通风的系统和方法，以减缓和防止曲柄箱中的压力积聚。 一个实施例采用具有机械通气系统的四冲程发动机的形式。该四冲程发动机的曲柄轴由至少一个轴承支撑于发动机。机械通气系统包括耦接至曲柄轴的旋转构件、位于至少一个旋转构件附近的通气轴承、位于通气轴承附近且与旋转构件相对的空气容纳腔室、以及穿过空气容纳腔室的壁的通道。旋转构件具有至少一个进气道，在旋转构件的外周界与旋转构件的内部区域之间延伸。通气轴承可具有内环和外环。通气轴承被构造为允许空气在内环和外环之间通过。此外，形成在空气容纳腔室的壁中的通道允许与空气容纳腔室内部及空气容纳腔室外部的流体连通。机械通气系统也可包括能提供空气容纳腔室的通气外壳。可提供旋转构件支撑构件，以相对于通气外壳和通气轴承定位旋转构件。在四冲程发动机经历燃烧过程时，曲柄轴在曲柄箱内旋转，连同活塞的往复运动。 随着曲柄轴旋转，与曲柄轴耦接的机械通气系统使得曲柄轴内部的油和空气分离。旋转构件的旋转着的进气道产生的离心力驱使油离开旋转构件的中心，但允许空气通过机械通气系统的通气轴承。空气穿过通气轴承进入到位于通气轴承相对侧上的空气容纳腔室。然后空气从空气容纳腔室内部穿过到达曲柄箱的外部。如以上说明的，空气的通过使曲柄箱通风，从而减缓曲柄箱压力。来自于曲柄箱的空气可穿过一个或多个过滤器，例如空气过滤器。
参考以下结合附图的详细说明，能更容易地理解本公开的前述特征，其中图I是根据示例性实施例的具有示例性机械通气组件的四冲程发动机的横截面图；图2是根据替换示例性实施例的具有示例性机械通气组件的四冲程发动机的横截面图；图3是根据示例性实施例的示例性机械通气组件的分解立体图；图4是示例性通气轴承的立体图；图5是根据示例性实施例的图 4中示出的通气轴承的前侧正视图；图6是除去了曲柄轴的根据示例性实施例的具有示例性机械通气组件的四冲程发动机的分解立体图；图7是以分解图示出的示例性机械通气系统，带有全曲柄发动机曲柄轴；图8是图7中示出的机械通气系统的侧面正视图；图9是具有全曲柄发动机中的示例性机械通气系统的四冲程发动机的横截面图；图10是四冲程发动机的立体图，具有处于装配结构中的示例性机械通气系统；图11是图10中示出的四冲程发动机的局部视图；图12是根据示例性实施例的示例性摇杆箱组件的侧视图；图13是四冲程发动机的前视图，具有图12中示出的示例性摇杆箱组件；图14是四冲程发动机的后视图，具有图13中示出的示例性摇杆箱组件；图15是四冲程发动机的横截面图，具有另一个示例性机械通气组件；图16是图15中示出的示例性机械通气组件的装配图；图17是图16中示出的示例性机械通气组件的已装配的图示；图18是图15中示出的旋转构件、旋转构件轴和轴承的立体图；以及图19是图15中示出的旋转构件、旋转构件轴和轴承的平面图。
具体实施例方式以下将参考附图对根据本公开构造的用于四冲程发动机的机械通气系统进行更全面地描述，附图中示出机械通气组件的实施例。然而本发明通气系统可以许多不同的形式实现，因此不应理解为局限于本公开中说明的实施例。而应理解的是，提供这些实施例可使本公开更全面更完整，并且为本领域的技术人员完全传达本公开的范围。在附图和说明中，相同的参考数字通篇指相同的元件。在发动机的燃烧过程中，四冲程发动机可能由于活塞的往复运动致使曲柄箱压力积聚。过度的曲柄箱压力积聚可能影响燃料的燃烧。如本公开中描述的，公开了一种机械通气系统，其提供了用于排放曲柄箱压力的系统。虽然本公开中描述的实施例集中在用于户外动力工具的机械通气系统的实施上，但是具有四冲程发动机的其他工具和机器也考虑在本公开范围内。例如，此类工具和机器可包括压力清洗机、动力小型摩托车、以及动力自行车。四冲程发动机通过一个或多个气缸中的燃烧产生能量。四冲程一般指进气冲程、 压缩冲程、燃烧冲程、和排气冲程。在进气冲程期间，随着空气和燃料的混合物被迫进入气缸，活塞从上死点位置向下运动。在压缩冲程中，空气和燃料的混合物在气缸中被压缩。如果四冲程发动机是汽油动力发动机或其他相似燃料混合物的发动机，可用火花塞点火。其他情况下，伴随一些热量的压缩可导致点火。燃料燃烧时，产生驱使活塞再次向下运动的气体。然后，排气冲程期间，燃烧过的气体通过排气阀排出。在压缩冲程期间，密封活塞的环可允许气体进入曲柄箱。此外，由于曲柄箱流体耦接至气缸底部，所以活塞在气缸内的运动将导致曲柄箱的内部压力增加。为了更充分地解释本公开，附图中省去了发动机和曲柄箱的一些元件，以更充分地公开其相关部分。例如，未示出活塞和气缸。图I示出了包括曲柄箱105的四冲程发动机100的横截面图。此外，示出了曲柄轴110。当活塞(未示出)在气缸内做往复运动时，曲柄轴Iio在曲柄箱105内旋转。活塞可通过连杆耦接至曲柄轴，连杆又耦接至曲柄轴110。 在单臂曲柄发动机中，曲柄轴110由至少一个轴承120支撑在一个位置处。此外，旋转构件 140由曲柄轴110直接驱动，因为延伸的曲柄销用作连接构件125并驱动旋转构件140。所述至少一个轴承可以是密封的或未密封的轴承。轴承使得曲柄轴110容易地旋转。图I和图2中示出的发动机也包括机械通气系统135，其包括耦接至曲柄轴110 的旋转构件140、位于旋转构件140附近的通气轴承145、位于通气轴承145上且与旋转构件140相对的空气容纳腔室150、以及与空气容纳腔室150的内部及空气容纳腔室150的外部流体连通的通道165。如图I中示出，曲柄轴110被容纳于曲柄箱105中且由至少一个轴承120支撑。曲柄轴110还包括位于曲柄轴115的第一端115上的配重130。连接构件125将曲柄轴110耦接至旋转构件140。连接构件125将机械通气系统 135耦接至曲柄轴110。例如，旋转构件140可由曲柄轴110直接或间接驱动。当旋转构件 140被直接驱动时，旋转构件140可附于曲柄轴110或由连接构件125 (例如曲柄销)驱动。 当旋转构件140被间接驱动时，另一机构将旋转构件140耦接至曲柄轴110，从而旋转构件 HO可实现与曲柄轴110相比不同的运动速度或运动方向。如示出的，连接构件125在第一端处耦接至曲柄轴110的配重130。在图I中，旋转构件140被构造成接收连接构件125的第二端，从而当曲柄轴110旋转时，连接构件125使旋转构件 140旋转。虽然连接构件125 直接将曲柄轴连接至旋转构件140，但也可应用其他连接构件，以使得旋转构件140的角加速度和/或速度与曲柄轴110的速度不同。旋转构件140可包括至少一个进气道310 (以下参照图3详细说明)。此处使用的进气道310指的是用于旋转构件140的外周界305与旋转构件140的内部区域之间的流体连通的通道。该进气道310可由所示的一个或多个叶片311形成，以下将说明其他实施例。旋转构件140的至少一个进气道310使得油向外旋出，而空气穿过位于附近的通气轴承145。通气轴承145位于旋转构件140附近。如示出的，曲柄轴110和配重130位于通气轴承145的相同侧上。曲柄轴110和旋转构件140被构造成使得当曲柄轴110旋转时， 旋转构件140也旋转。在一个实施例中，通气轴承145安装于曲柄箱105的内部。在图I 和图2中示出的另一个实施例中，通气轴承145也可耦接至通气外壳155，所述通气外壳又耦接至曲柄箱105。在所示的实施例中，通气轴承145与曲柄箱105或通气外壳155的耦接可以是压配合、焊接或其他合适的安装方式，在发动机100使用期间保持位置。通气轴承 145被构造成使得空气从通气轴承145的一侧穿过至通气轴承145的另一侧。例如，关于图 1-2中示出的示例性四冲程发动机100，空气将从通气轴承145的左侧穿过至通气轴承145 的右侧。以下将详细地提供根据本公开构造的通气轴承145的实例。在图I和图2示出的实施例中，旋转构件支撑构件160使旋转构件140相对于通气外壳155和通气轴承145定位。空气容纳腔室150布置于通气轴承145上，位于通气轴承145的一侧上，与旋转构件140相对。穿过空气容纳腔室150的壁设置有通道165，使得通道165与空气容纳腔室150的内部及空气容纳腔室150的外部流体连通。如图I中示出的，通气外壳155和通气轴承145的耦接限定了空气容纳腔室150。通气外壳155的相对于旋转构件145及曲柄轴110面向外的顶壁可为与空气容纳腔室150的内部及空气容纳腔室150的外部流体连通的通道165提供壁。如图I中示出的，空气容纳腔室150的内部是位于通气轴承145与通气外壳155顶部内表面之间的区域。空气容纳腔室150的外部可以是通气外壳155顶部的与通气外壳155内表面相对的外表面上的区域。在替换实施例中， 通道可包括排气管(exhaust stem) 170，如图2中示出的。虽然如以上描述的空气容纳腔室150位于通气外壳155内部，但本公开的其他实施例设想将空气容纳腔室150包含于曲柄箱105 —部分的内部，带有或没有通气外壳155。虽然图I和图2中示出的发动机100是由一个轴承120支撑的单臂曲柄发动机， 但本领域的技术人员应当理解，发动机100可以是全曲柄发动机，如以下本公开的说明。图3是用于四冲程发动机的机械通气系统135的分解图。旋转构件140具有至少一个进气道310，在旋转构件140的外周界305与旋转构件140的内部区域之间延伸。如图 3示出的，在旋转构件140的外周界305与旋转构件140的中心之间，至少一个进气道310 弯曲。然而，本领域的技术人员应当理解，至少一个进气道310可从旋转构件的中心朝向旋转构件140的周界305直线地和径向地延伸。此外，虽然图3示出了旋转构件140具有十个进气道310，但本领域的技术人员应当理解，旋转构件140可具有两个进气道、三个进气道、 七个进气道、十三个进气道、或任何数量的进气道，只要旋转构件具有至少一个进气道310。 虽然示出的实施例示出了至少一个进气道310由叶片311形成，但本领域的技术人员应当理解，至少一个进气道 310可以是穿过旋转构件140的孔，或者可以是形成在旋转构件140 表面中的凹槽。此外，如示出的，示出了多个叶片311以及因而形成了多个进气道310。在示出的实施例中，示出了十个叶片311并且沿单半径形成为单杯状。在其他实施例中，叶片 311可具有多种曲率，以促使空气在至少一个进气道310中的流动。旋转构件140可包括插座325，所述插座构造为用于接收连接构件125的第二端。 插座325可布置于旋转构件140的与具有至少一个进气道310的侧部相对的表面上。在其他实施例中，连接构件125可通过其他安装机构(例如，螺钉、螺栓、带螺纹的啮合件等)耦接至旋转构件140。在其他实施例中，连接构件125可固定地附接旋转构件140。旋转构件 140也可包括大致从旋转构件140的中心突伸出的突起件315。可提供突起件315来用于接收通气轴承145。虽然图3中示出的旋转构件140是叶轮，但本领域的技术人员应当理解，该旋转构件140也可以是具有进气道的转子、鼓风机、涡轮机、或任何其他旋转构件，其能具有至少一个进气道310，在旋转构件140的外周界305与旋转构件140的内部区域之间流体连通。如示出的，至少一个进气道310由叶片311形成，叶片311是旋转构件140的整体部分。在其他实施例中，叶片311可单独构造并且通过焊接等方式固定于旋转构件。如图3-5中示出的，通气轴承145具有内环400和外环410。在至少一个实施例 (包括已示出的实施例)中，通气轴承145可包括至少一个滚珠轴承。在其他实施例中，允许空气从中通过的其他类型的轴承也被认为落在本公开的范围之内。例如,通气轴承145可包括位于内环400与外环410之间的滚针轴承或衬套。通气轴承145被构造为允许空气穿过内环400与外环410之间。例如，通气轴承145的内环400和外环410可形成空气能够从中通过的空间。在至少一个实施例中，通气轴承145可以是在曲柄箱105中支撑曲柄轴 110的轴承。
图4是通气轴承145的立体图并且图5是通气轴承145的前视图，示出了内环 400、外环410、以及至少一个滚珠轴承415。至少一个滚珠轴承415可在通气轴承145的内环400和外环410内部自由移动。虽然所示出的实施例中示出了六个滚珠轴承415布置在内环400与外环410之间，但本领域的技术人员应当理解，两个滚珠轴承、三个滚珠轴承、四个滚珠轴承或更多滚珠轴承可布置在内环400与外环410内部，只要通气轴承145包括至少一个滚珠轴承415即可。在图4-5示出的实施例中，滚珠轴承415可在内环400与外环 410之间的区域移动，这有利于空气在滚珠轴承415之间以及在内环400和外环410之间通过。如示出的，通气轴承145是未密封的轴承，从而有利于空气在内环400和外环410之间通过。在单臂曲柄发动中，曲柄轴110不延伸通过曲柄箱105。在至少一个实施例中，如图3示出的，通气轴承145包括穿过通气轴承145中心的孔405，其被构造为接收旋转构件 140的突起件315。孔405和突起件315被构造成耦接通气轴承145与旋转构件140，以使得当曲柄轴110使旋转构件140旋转时，通气轴承145也会旋转。孔405与突起件315的配合进一步增强了旋转构件140旋转时的稳定性。此外，突起件315也可包括旋转构件支撑孔320，其被构造为接收旋转构件支撑构件160。旋转构件支撑构件160可相对于通气外壳 155和通气轴承145布置旋转构件140。旋转构件支撑构件160也可旋转地耦接至通气外壳155。通气外壳155被构造为接收通气轴承145并将旋转构件140旋转地耦接至曲柄箱 105。通气外壳155包括空气容纳腔室孔165，其穿过通气外壳155的顶壁。空气容纳腔室孔165可被构造成接收排气管170，如图3中示出。排气管170提供在空气容纳腔室150的内部与空气容纳腔室150的外部之间流体连通的通道。虽然图3中示出的实施例包括待插入空气容纳腔室孔165的排气管170，但本领域的技术人员应当理解，空气容纳腔室孔165 可提供在空气容纳腔室150的内部与空气容纳腔室150的外部之间流体连通的通道，并且也能提供空气从空气容纳腔室150内部至曲柄箱105外部的通道。在替代实施例中 ，排气管170可以是软管，例如橡胶软管。图6是根据本公开的关于发动机曲柄箱105的已装配机械通气系统135的分解图。图6中，示出了已装配的机械通气系统135，未示出四冲程发动机100的相关曲柄轴。 在已装配的结构中，通气轴承145被接收于通气外壳155的内部，以使得通气外壳155的表面靠近旋转构件140的至少一个进气道310。螺栓600可将通气外壳155固定至曲柄箱 105，从而在四冲程发动机100的操作期间曲柄箱105与连接构件(未示出)一起将机械通气系统135固定在位。在已装配的构造中,排气管170从通气外壳155的顶部突起，以从曲柄箱105内部排出空气和超压。在替换实施例中，机械通气系统135可如图7和图8中不出的那样构造。图7不出了根据本发明的用于全曲柄发动机的曲柄轴110的机械通气系统135的立体图，图8示出了其侧视图。图7和图8中示出的实施例没有示出相关的全曲柄发动机的曲柄箱。曲柄轴700具有通过曲柄销715耦接在一起的第一部分705和第二部分710。曲柄轴700由至少两个轴承725、145支撑。连接杆720耦接至曲柄销715，从而当与连接杆720相连的活塞(未示出)在全曲柄发动机的气缸(未示出)内部做往复运动时，曲柄轴700将在曲柄箱中旋转。第一配重730可耦接至曲柄轴700的第一部分705，并且可位于曲柄销715的附近。 轴承725也可耦接至曲柄轴700的第一部分705，从而轴承725在与曲柄销715相反的侧部上靠近第一配重730。轴承725也可耦接至曲柄箱，以使得曲柄轴700被支撑得在曲柄箱中旋转。第二配重735可耦接至曲柄轴700的第二部分710并且可布置曲柄销715。图7和图8中，第一配重730和第二配重735位于曲柄销715的相对端上。机械通气系统135可安装于曲柄轴700的第二部分705，靠近于曲柄销715相反侧部上的第二配重735。机械通气系统135的旋转构件140位于第二配重735附近。如图8中示出的，旋转构件140安装于曲柄轴700上。在示出的实施例中，旋转构件140以直接对应于曲柄轴700的旋转的方式进行旋转。在其他实施例中，旋转构件140可被构造成与曲柄轴700具有不同的旋转速度。通气轴承145位于旋转构件140附近，位于具有如上所述的至少一个进气道310的侧部上。在图7和图8示出的实施例中，通气轴承145是将曲柄轴700支撑至曲柄箱的至少两个轴承725、145中的一个。所述至少两个轴承725、145可构造为允许通气轴承145的内环与外环之间的流体连通。虽然示出的实施例示出了通气轴承145和轴承725，但本领域的技术人员应当理解，除了通气轴承145之外，还可使用第三轴承将曲柄轴700支撑至曲柄箱。曲柄轴700的第二部分710可包括突起端740，其穿过机械通气轴承135的空气容纳腔室150。机械通气轴承135的其他方面可如以上所述那样构造。图9是图8不出的机械通气系统135装配于全曲柄发动机900时的侧横截面图。 全曲柄发动机900可包括用于密封曲柄箱905的密封件910以及曲柄轴700的第二部分 710的突起端740。如示出的，密封件910和曲柄 箱905可提供空气容纳腔室150，其位于通气轴承145上且与旋转构件140的至少一个进气道310相对。例如，密封件910和曲柄箱905可形成空气容纳腔室150的壁，通道设置于该壁上。然后通道与空气容纳腔室的内部和外部流体连通。如图9中示出的，通道可为曲柄轴700的突起端740与曲柄箱905的密封件之间的空间。图10示出了装配有根据本公开中描述的示例性实施例的机械通气系统135的示例性四冲程发动机100的立体图。图11是图10中示出的四冲程发动机100的局部视图。 具体地，图11示出了曲柄箱通气外壳155的正视图，其耦接至机械通气系统135。图11中， 排气管170从空气容纳腔室内部延伸，穿过通气外壳155的顶壁，并朝向空气容纳腔室的外部，以排除曲柄箱105的空气和超压。此外，排气管170连接至软管，所述软管进一步携带空气朝向发动机100的进气口部分。图12示出了发动机1200的示例性实施例的侧面立体图，发动机1200包括根据本公开的教导构造成的摇杆箱1205。图13示出了发动机1200的前立体图且图14示出了发动机1200的后立体图，发动机1200包括如图12中示出的摇杆箱1205。摇杆箱组件1205 可通过四冲程发动机1200的发动机组1220上方的推杆轴1210和阀杆轴1215耦接至四冲程发动机1200。摇杆箱组件1205包括底面1225，推杆轴1210和阀杆轴1215两者都耦接至该底面1225。底面1225可朝向推杆轴1210沿底面1225的纵向轴线1230倾斜。在替换实施例中，底面1225可朝向推杆轴1210沿底面1225的横向轴线1235倾斜。在另一个替换实施例中，底面1225可朝向推杆轴1210沿底面1225的横向轴线1235和纵向轴线1230 两者倾斜。在图12中示出的具体实施例中，底面1225的倾斜是从推杆轴1210至阀杆轴 1215以15度角倾斜。在替换实施例中，底面1225能够以17度角、25度角、30度角、或不低于15度的任何其他角度倾斜。如图12-14示出的，摇杆箱1205的倾斜与邻近发动机组1220形成窗口 1240。窗口 1240的形状对应于摇杆箱组件1205的底面1225的倾斜。窗口 1240允许更大体积的冷却空气穿过摇杆箱组件1205与发动机组1220之间的所有隔离阀和端口。此类冷却空气能够冷却所述阀和端口，从而增强发动机1200的效率。例如，如图12-13中示出，窗口 1240 的形状为梯形。由于该梯形形状，空气流过窗口 1240，与空气流过喷嘴相似。由于摇杆箱组件1205的底面1225的倾斜，在摇杆箱组件1205下面流动的空气可分布成冷却摇杆箱组件 1205与发动机组1220之间的阀和端口的更多表面区域。虽然图12-13示出了窗口 1240的形状为梯形，但本领域的技术人员应当理解，窗口 1240可为任何其他形状，例如窗口具有凹形顶部、窗口具有凸状顶部、胚珠状的窗口等，只要该形状对应于摇杆箱组件1220底面 1225的倾斜即可。下面将描述与图12-14示出的摇杆箱组件1205相关的四冲程发动机内部的剩余油的排放方法。虽然关于图12-14示出的特定实施例描述了以下的方法，但本领域的技术人员应当理解，本方法可运用于包含本公开中描述的任何部件的任何实施例。四冲程发动机1200运行期间，曲柄箱内部的压力变化能够向上抽吸油，穿过推杆轴1210进入摇杆箱组件1205，这将导致 在摇杆箱组件1205中不需要的油分积聚。然而，在示出的摇杆箱组件 1205中，摇杆箱的底面1225朝向推杆轴1210倾斜。当油聚集在摇杆箱组件1205中时，油可从摇杆箱组件1205的底面1225向下流出，流向推杆轴1210。然后油可从推杆轴1210向下流出，并且回流入曲柄箱。排油能够润滑连接杆且可防止剩余油汇集在摇杆箱组件1205 的顶部中。图15-19中示出了根据本公开的机械通气组件的另一个示例性实施例。虽然如图 15-19中示出的机械通气组件135都是应用在单臂曲柄发动机上的，但该机械通气组件135 也可应用在全曲柄发动机上。由于以上示出了单臂曲柄发动机和全曲柄发动机两者，图15 示出了通气组件135和其连接至曲柄轴110的横截面图。旋转构件140耦接至曲柄轴110。 连接构件125直接将曲柄轴110连接至旋转构件140。示出了连接构件125耦接至曲柄轴的配重130。此外，旋转构件140可安装于曲柄轴110上。例如，当发动机100是全曲柄发动机时，旋转构件140可具有通孔和键接收部分，以将旋转构件140耦接至曲柄轴110。虽然示出的实施例使用连接构件125，但本公开设想旋转构件140能够直接或间接耦接至曲柄轴110。例如,可使用其他连接构件,从而使旋转构件140的角加速度和/或速度可与曲柄轴110的速度不同。旋转构件140可如以上所述的那样构造置。即，旋转构件140被构造成用于使油向外甩出，同时允许空气穿过旋转构件的内部142。旋转构件140可包括至少一个进气道310 (如图3和图16相关说明)。本公开中使用的进气道310是指用于旋转构件的如示出的，进气道310可由一个或多个叶片311形成。也可应用本公开中描述的其他实施例。通气外壳155耦接至发动机100以使其靠近旋转构件140。通气外壳155具有形成于其中的空气容纳腔室150。空气容纳腔室150被构造为从旋转构件140接收空气。如以上所述的，当旋转构件140旋转时，其将油向外抛出并且允许窜气穿过旋转构件140的内部区域142。旋转构件140被构造为允许空气流体连通至空气容纳腔室150。例如，如示出的，当旋转构件140具有至少一个进气道310时，与旋转构件140的内部142相对应，至少一个进气道310的内部与空气容纳腔室150流体连通。旋转构件140的内部142被构造成允许空气穿过至少一个进气道310至空气容纳腔室150。在示出的实施例中，所述至少一个进气道310是打开的，以允许空气从至少一个进气道310流至空气容纳腔室150。在其他实施例中，旋转构件140上可安装有板或盖，以限制和控制空气流至空气容纳腔室150。例如，板可限制空气沿至少一个进气道310流入空气容纳腔室150。虽然以下提供的描述与圆柱形区域和横截面有关，但旋转构件140、空气容纳腔室 150和其他部件可具有非圆柱形形状。此外，也可应用其他比例和相对尺寸的部件。在示出的实施例中，旋转构件的直径(D)大于空气容纳腔室150的直径(D1X直径(D)与空气容纳腔室150直径(D1)的相对比例可允许通过旋转构件的至少一个通道使油和空气的部分分离。当至少一个通道310朝向空气容纳腔室150打开时，旋转构件140与空气容纳腔室150 的相对尺寸允许油和空气进行所需的分离，以使得很少油或没有油进入空气容纳腔室150。 直径(D)与空气容纳腔室的直径(D1)相比较的相对比例也可取决于轴148的直径(Ds)，以使得流入空气容纳腔室150的空气是足够的。例如，旋转构件150的直径(D)与空气容纳腔室150的直径(D1)的比例可以是二比一、三比一、三比二、或任何其他比例。该比例可取决于使用的油以及发动机100的尺寸。此外，该比例也可取决于在正常情况下该发动机的运转速度。虽然相对于部件的直径提供了以上的描述，但也可制成相似的半径比。当发动机是如示出的单臂曲柄发动机时，旋转构件140可耦接至旋转构件轴148。 旋转构件轴148在第一端147处耦接至旋转构件140。旋转构件轴148的第二端149耦接至轴承146。旋转构件轴148在第一端147和第二端149处均可被为可拆卸地耦接。当单臂曲柄发动机使旋转构件转动时，旋转构件轴148可用于保持稳定。在其他实施例中，如果旋转构件相对于曲柄轴如同全曲柄发动机那样被大致地支撑并且轴承146能为曲柄轴(未示出)提供支撑的话，则可去除旋转构件轴。 轴承146可耦接至轴承外壳155。如示出的，该轴承位于空气容纳腔室150的与旋转构件140相对的侧部上。轴承146耦接至通气轴承155外侧壁157的附近。外侧壁157 与旋转构件140大致相对且大致平行。旋转构件轴148横向于空气容纳腔室150。空气从旋转构件140进入空气容纳腔室并通过通道165排出。该通道提供排气管 170的耦接，该排气管将空气带至空气容纳腔室的外部。图16示出了机械通气系统135的分解立体图。机械通气组件包括旋转构件140、 旋转轴148、轴承146、通气外壳155、和排气管170。所示出的旋转构件140包括至少一个进气道310，在旋转构件140的外周界305与旋转构件140的内部区域之间延伸。如图16中示出的，所述至少一个进气道310在旋转构件140的外周界305与旋转构件140的中心之间弯曲。然而，所述至少一个进气道310可从旋转构件的中心朝向旋转构件140的周界305直线地和径向地延伸。此外，虽然图16示出了旋转构件140具有十个进气道310，但旋转构件 140可具有两个进气道、三个进气道、七个进气道、十三个进气道、或任何数量的进气道，只要旋转构件具有至少一个进气道310即可。虽然示出的实施例示出了至少一个进气道310 由叶片311形成，但至少一个进气道310可以是穿过旋转构件140的孔或可以是形成于旋转构件140表面中的凹槽。此外，如所示的，示出了多个叶片311和由此形成的多个进气道 310。在示出的实施例中，示出了十个叶片311并且它们沿单半径成单杯形状。在其他实施例中，叶片311可具有多种曲率，以促使空气在至少一个进气道310中流动。此外，旋转构件140可包括插座325，被构造为用于接收连接构件125的第二端149。插座325可布置于旋转构件140的与具有至少一个进气道310的侧部相对的面上。在其他实施例中，连接构件125可通过其他安装机构(例如螺钉、螺栓、带螺纹的啮合件等)耦接至旋转构件140。在其他实施例中，连接构件125可固定地附接至旋转构件140。图16中示出的轴承是具有内环和外环的未密封轴承。该未密封的构造允许空气通过内环和外环之间。在其他实施例中，可使用密封的轴承。当使用密封的轴承时，密封的轴承内部也可包括润滑油。通气外壳155可形成于整体的发动机盖154。当通气外壳形成为发动机盖154的部分时，可使用可拆卸紧固件(如螺栓、螺钉、和销)将发动机盖耦接至发动机。此外，也可包括密封件，其能防止空气或其他流体漏出发动机腔体。此外，图16中示出了旋转构件140的内部142。如示出的，以虚线示出了内部142。 如以上所述的，内部142是旋转构件140的能与空气容纳腔室150流体连通的部分。旋转构件的通道310在达到旋转构件140的内部142之前可以是封闭的。在其他实施例中，可包括附加的构件，其能防止空气在达到旋转构件140内部142之前从旋转构件140流至空气容纳腔室150。例如，附加的构件可以是带有孔的板。图17示出了图16的机械通气组件的已装配的立体图。如示出的，轴承146耦接在通气外壳155内部并且旋转构件轴148耦接至轴承146。排气管170耦接至通气外壳155， 以提供空气从轴承外壳内部至进气端口(未示出)的通过。
图18示出了旋转构件140和轴承146的分解图。如示出的，轴148耦接至轴承 146的内环。如以上提到的，轴承146是未密封轴承。在其他实施例中，该轴承可以是密封的轴承。图19示了轴承146、旋转构件轴148和旋转构件140的平面图。如图中示出，旋转构件轴148垂直延伸得远离旋转构件140。以上关于四冲程发动机的机械通气系统描述了示例性实施例。本公开中描述的机械通气系统135可用于任何类型的四冲程发动机，例如单臂曲柄四冲程发动机、全曲柄四冲程发动机、户外动力工具(例如鼓风机、修剪机)的四冲程发动机、动力自行车或小型摩托车的小型四冲程发动机、或需要排放曲柄箱压力的任何其他四冲程发动机。工业实用性本公开可适用于动力工具和工业工具产业。
权利要求
1.一种四冲程发动机(100)，其包括 曲柄轴(110)，由至少一个轴承(120)支撑； 旋转构件(140),由所述曲柄轴(110)直接或间接驱动,所述旋转构件(140)具有在所述旋转构件(140)的外周界(305)与所述旋转构件(140)的内部区域之间延伸的至少一个进气道(310)； 通气外壳(155)，具有形成于其中的空气容纳腔室(150)，其中所述空气容纳腔室(150)位于所述旋转构件(140)的至少一个进气道(310)的部分的附近；以及 通道(165、170)，穿过所述通气外壳(155)的壁(155)形成，其中所述通道(165、170)与所述空气容纳腔室(150)及所述通气外壳(155)的外部流体连通。
2.根据权利要求I所述的四冲程发动机(100)，其中，所述空气容纳腔室(150)的尺寸被制成为与所述旋转构件(140)的内部区域处的至少一个进气道(310)流体连通。
3.根据权利要求2所述的四冲程发动机(100)，其中，所述旋转构件(140)的内部区域比所述旋转构件(140)的半径的一半小。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的四冲程发动机(100)，其中，所述至少一个轴承中的一个轴承(146)耦接在所述通气外壳(155)内部。
5.根据权利要求4所述的四冲程发动机(100)，其中，所述一个轴承(146)耦接在所述通气外壳(155)的外侧壁(157)附近。
6.根据权利要求4所述的四冲程发动机(100)，其中，所述一个轴承(146)位于所述空气容纳腔室(150)的与所述旋转构件(140)相对的侧部上。
7.根据权利要求4所述的四冲程发动机(100)，还包括具有第一端(147)和与所述第一端相对的第二端(149)的旋转构件轴(148)，其中所述旋转构件轴(148)的所述第一端(147)耦接至所述旋转构件并且所述旋转构件(148)的所述第二端(149)耦接至所述一个轴承(146)。
8.根据权利要求7所述的四冲程发动机(100)，其中，所述旋转构件轴(148)横穿所述空气容纳腔室(150)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机(100)，其中，所述至少一个进气道(310)由叶片(311)形成，所述叶片在所述旋转构件(140)的外周界(305)与所述旋转构件(140)的内部区域之间延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机(100)，其中，所述至少一个进气道(310)包括多个进气道(310)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机(100)，还包括将所述曲柄轴(110)耦接至所述旋转构件(140)的连接构件(125)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机(100)，其中，所述连接构件(125)在所述旋转构件(140)的与所述至少一个进气道(310)相对的侧部上耦接至所述旋转构件(140)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机(100)，其中，所述四冲程发动机是全曲柄发动机(900)并且所述曲柄轴(700)由至少两个轴承(145、725)支撑。
14.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机，还包括具有突起端(740)和密封件(910 )的曲柄箱(900 )，其中所述密封件(910 )从所述曲柄轴(700 )的突起端(740 )密封所述曲柄箱(910)。
15.根据权利要求1-11中任一项所述的四冲程发动机，其中，所述四冲程发动机是单臂曲柄发动机(100)并且还包括驱动所述旋转构件(150)的延伸曲柄销(125)。
16.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机，其中，所述通气外壳(155)还包括排气管(170)，提供从所述空气容纳腔室(150)内部至进气端口的空气通道。
17.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程发动机，其中所述通气外壳(155)还包括软管，提供从所述空气容纳腔室(150)内部至进气端口的空气通道。
全文摘要
本发明提供了一种具有机械通气系统(135)的四冲程发动机(100)，包括由至少一个轴承(120)支撑的曲柄轴(110)、耦接至曲柄轴(110)的旋转构件(140)。该旋转构件(140)可具有至少一个进气道，其在旋转构件(140)的外周界与旋转构件(140)的内部区域之间流体连通。其中形成有空气容纳腔室(150)的通气外壳(155)位于旋转构件(140)的至少一个进气道(310)部分的附近。穿过壁(153)形成的通道(165)与空气容纳腔室(150)以及通气外壳(155)外部流体连通。
文档编号F01M13/04GK102713176SQ201180005682
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月7日 优先权日2010年1月8日
发明者安德鲁·柯蒂斯, 安德鲁·约翰逊, 杰弗里·奥斯特希尔, 贾斯廷·威尔基, 贾斯廷·默南 申请人:胡斯华纳林业产品北美公司