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具有卷绕弹簧的调速器.pdf

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具有 卷绕 弹簧 调速器
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摘要
申请专利号:

CN200810002834.0

申请日:

2008.01.09

公开号:

CN101220773A

公开日:

2008.07.16

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F02D 11/04申请日:20080109授权公告日:20110323终止日期:20120109|||授权|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: F02D11/04; F02D33/02 主分类号: F02D11/04
申请人: 布里格斯?#22266;?#25289;顿公司
发明人: 岩田?#24615;? B·德姆尔
地址: 美国威斯康星
优?#28909;ǎ?/td> 2007.1.10 US 11/651,734
专利代理机构: 永新专利商标代理有限公司 代理人: 王 琼
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法律状态
申请(专利)号:

CN200810002834.0

授权公告号:

|||101220773B||||||

法律状态公告日:

2013.03.20|||2011.03.23|||2008.09.10|||2008.07.16

法律状态类型:

专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

用于发动机的调速器包括联接到发动机上并响应发动机转速的变化而可移动的速度探测器。调速器还包括在速度探测器和节气门构件之间联接的联杆以在第一位置和第二位置之间移动节气门构件。调速器弹簧联接到节气门构件上。摩擦弹簧联接到节气门构件上并且包括与联杆摩擦地接合的线圈部分。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于发动机的调速器,该调速器包括:
联接到发动机上并且响应发动机速度变化而可移动的速度探测器;
在第一位置和第二位置之间可移动的节气门构件;
联接到速度探测器和节气门构件以在第一位置和第二位置之间移动节气门构件的联杆;
联接到节气门构件的调速器弹簧;和
联接到节气门构件并且包括与联杆的至少一部分摩擦接合的线圈部分的摩擦弹簧。

2.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,该线圈部分包括具有第一直径的圆周弧并且该联杆包括具有基本上等于第一直径的第二直径的圆周弧。

3.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,该联杆与摩擦弹簧配合以界定其间的摩擦系数。

4.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,该调速器弹簧包括第一弹簧刚性系数并且摩擦弹簧包括第二弹簧刚性系数,并?#31227;?#20013;第二弹簧刚性系数在第一弹簧刚性系数的大约百分之20和百分之75之间。

5.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,该节气门构件包括开口以接收联杆的一部分,并?#31227;?#20013;调速器弹簧和摩擦弹簧配合以将联杆的一部分在开口中垂直地对中。

6.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,联杆的一部分设置在线圈部分内。

7.  如权利要求1所述的调速器,其特征在于,该速度探测器包括飞摆以检测发动机的速度,和与联杆接合并且响应飞摆的运动而可移动的调速器臂。

8.  如权利要求7所述的调速器,其特征在于,该调速器弹簧联接到节气门构件和发动机?#35789;?#21152;力以沿第一方向偏压节气门构件,并?#31227;?#20013;摩擦弹簧联接到调速器臂和节气门构件?#35789;?#21152;与调速器弹簧的力基本上相反的力。

9.  如权利要求1所述的发动机,其特征在于,摩擦弹簧到调速器臂的连接与联杆到调速器臂的连接间隔一个距离,并?#31227;?#20013;摩擦弹簧和联杆的连接之间的距离部分地界定了联杆和摩擦弹簧之间的摩擦系数。

10.  如权利要求1所述的发动机,其特征在于,摩擦弹簧到节气门构件的连接与联杆到节气门构件的连接间隔一个距离,并?#31227;?#20013;摩擦弹簧和联杆的连接之间的距离部分地界定了联杆和摩擦弹簧之间的摩擦系数。

11.  一种内燃机,包括:
气缸;
燃烧室;
布置在气缸内并且响应燃料在燃烧室中的燃烧而往复移动的活塞;
联接到发动机上并且响应发动机速度变化而可移动的速度探测器;
在第一位置和第二位置之间可移动的节气门构件;
联接在速度探测器和节气门构件之间的联杆,该联杆可以沿第一方向和第二方向移动以在第一位置和第二位置之间改变节气门构件;
联接到节气门构件以沿第一方向偏压节气门构件的调速器弹簧;和
联接到调速器臂和节气门构件上以抵抗联杆沿第一方向和第二方向的运动的摩擦弹簧。

12.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,该节气门构件包括开口以接收联杆的一部分,并?#31227;?#20013;调速器弹簧和摩擦弹簧配合以将联杆的一部分在开口中垂直地对中。

13.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,该调速器弹簧界定了第一弹簧刚性系数并且摩擦弹簧界定了第二弹簧刚性系数,并?#31227;?#20013;,第二弹簧刚性系数在第一弹簧刚性系数的大约百分之20和百分之75之间。

14.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,该摩擦弹簧包括线圈部分来接收联杆的至少一部分。

15.  如权利要求14所述的内燃机,其特征在于,该线圈部分包括具有第一直径的内圆周弧并?#31227;?#20013;联杆包括具有基本上等于第一直径的第二直径的圆周弧。

16.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,联杆与摩擦弹簧配合以界定其间的摩擦系数。

17.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,速度探测器包括飞摆以检测发动机的速度,和与联杆接合并且响应飞摆的运动而可移动的调速器臂。

18.  如权利要求17所述的内燃机,其特征在于,该摩擦弹簧联接到调速器臂和节气门构件以摩擦地接合联杆。

19.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,该摩擦弹簧到调速器臂的连接点与联杆到调速器臂的连接点间隔一个距离,并?#31227;?#20013;摩擦弹簧的连接点和联杆的连接点之间的距离部分地界定了联杆和摩擦弹簧之间的摩擦系数。

20.  如权利要求11所述的内燃机,其特征在于,摩擦弹簧到节气门构件的连接点与联杆到节气门构件的连接点间隔一个距离,并?#31227;?#20013;摩擦弹簧的连接点和联杆的连接点之间的距离部分地界定了联杆和摩擦弹簧之间的摩擦系数。

说明书

说明书具有卷绕弹簧的调速器
技术领域
本发明涉及用于内燃机的调速器,并且?#32469;?#28041;及用于小型发动机的具有卷绕弹簧的机械调速器。
背景技术
调速器通常用于调节和稳定发动机例如内燃机的速度。调速器通常接收指示发动机转速的输入并且移动发动机节气门来调节发动机转速。调速器弹簧影响节气门的运动,这样就可以通过节气门的运动和调速器弹簧的弹性力之间的相互影响来确定发动机的受控制的速度。
典型的调速器对节气门或其它控制构件提供连续的调节来维持恒定的发动机转速。调速器通常包括几个联杆或连接,它们会导致发动机控制中的不准确性。例如,如果突发载荷改变生成速度改变,这将被检测并且通过联杆传递以生成节气门的运动。然而,如果各个联杆并不是紧紧地连接,在联杆的一个端部的运动可能不会传递至节气门,因?#35828;?#33268;不准确的发动机控制。
在许多内燃机中,这些不准确会导致发动机转速周期变化。转速周期变化发生在发动机对期望的速度过调节或调节?#36824;?#32780;没有快速地设定在期望速度上的时候。转速周期变化可以?#23578;?#22810;因素造成,包括使用具有不正确弹簧刚性系数的弹簧、发动机的活动部分和调速器之间的粘着或粘合、部件之间的过大间隙等。
发明内容
在一个实施例中,本发明提供了一种用于发动机的调速器。该调速器包括联接到发动机上的速度探测器,该速度探测器响应发动机速度的变化而可移动。调速器还包括在速度探测器和节气门构件之间联接的联杆以在第一位置和第二位置之间移动节气门构件。调速器弹簧联接到节气门构件上。摩擦弹簧联接到节气门构件上并且包括与联杆的至少一部分摩擦地接合的线圈部分。
在另一个实施例中,本发明提供了一种内燃机,该内燃机包括气缸和布置在气缸内部并响应燃料的燃烧而往复移动的活塞。发动机还包括响应发动机速度的变化而可移动的速度探测器。联杆联接到速度探测器上并且可以沿第一方向和第二方向移动。联杆联接在速度探测器和节气门构件之间并且沿第一方向和第二方向移动以在第一位置和第二位置中之间改变节气门构件。调速器弹簧装到节气门构件上以沿第一方向偏压节气门构件。摩擦弹簧联接到调速器臂和节气门构件上以抵抗联杆沿第一方向和第二方向的运动。
通过考虑详?#26438;?#26126;和附图,本发明的其它方面将会变得显而?#20934;?
附图说明
图1是包括内燃机的剪草机的透视图。
图2是图1中发动机的一部分的示意图。
图3是图1中包括调速器的发动机的透视图。
图4是图2的调速器的透视图。
图5是图2的调速器的一部分的放大透视图。
图6是图2的调速器的一部分的侧视图。
图7是图5中连接到发动机的节气门杆上的调速器的联杆沿线7-7剖开的剖视图。
图8是图6中调速器的联杆和摩擦弹簧沿线8-8剖开的剖视图。
具体实施方式
在对本发明的实施例?#25105;?#23454;施例进行详?#26438;?#26126;之前,应当理解,本发明的应用并不限于在下面的说明书中所述或是下面的附图中所示的部件的构造和配置的细节。本发明可以具有其它实施例并且能够以各种方式实践或是实施。而且应当理解,此处使用的措辞和术语仅仅出于说明的目的而不应视为限制。在此中所使用的“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”及其变体旨在包含其后所列项和其等效物以及附加项。除非指定或是限制,否则术语“安装(mounted)”、“连接(connected)”、“支撑(supported)”和“联接(coupled)”及其变体均?#36824;?#20041;地使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和联接。另外,“连接”和“联接”并不限于物理或机械连接或联接。
图1显示了包括小型发动机15的割草机10。如图2所示,发动机15包括活塞16,活塞16响应燃烧室18内空气燃料混合物的燃烧而在气缸17内往复运动。活塞16的往复运动可以生成曲轴19的相应旋转,继而旋转割草机刀片20,或是旋转另一个设备(例如,电动机或交流发电机的转子、泵轴或吹雪机螺旋推运器,等等)。在一些配置中,旋转曲轴19还向一个或多个轮21提供动力以推动割草机10(参见图1)。
在开始之前,应当指出,术语“小型发动机”在此使用时通常是指包括一或两个气缸的内燃机。发动机可以按照需要布置有水平或竖直的曲轴。虽然在此?#33268;?#30340;本发明?#32469;?#36866;于用于小型发动机,但是本领域普通技术人员可以意识到,它能够应用于包括机械调速器的大型发动机(即三个或更多气缸)以及其它发动机设计(例如,旋转发动机、星形发动机、柴油机、燃气轮机等)。同样地,本发明不应限制为在此所述的小型发动机应用。
如图2中示意性地显示,发动机15还包括具有速度探测器25的机械调速器30。速度探测器25可以由用曲轴19旋转的齿轮(例如凸?#31181;?#40831;轮、正时齿轮、中间齿轮,等等)驱动。速度探测器25配置成生成与曲轴19的旋转速度且通常与曲轴速度的一半相关的信号。该信号可以是指示曲轴19的旋转速度的机械或位置信号,或是电信号(例如,?#24503;省?#33033;冲、电流、电压,等等)。
在图2所示实施例中,速度探测器25包括离心响应飞摆31,离心响应飞摆31接合柱塞32,柱塞32又接合调速器轴35来移动调速器30的调速器臂40。柱塞32响应飞摆31运动而基于曲轴19的旋转速度在第一位置和第二位置之间移动。在其它实施例中,发动机15可以包括邻近发动机15的飞?#22336;?#25159;的调速器空气叶轮。由飞?#22336;?#25159;产生的气流会移动空气叶轮以生成信号。其它调速器可以包括电速度探测器,例如在飞轮磁铁经过时生成指示发动机转速的电信号的电磁探测器或霍尔探测器。
图3显示了发动机15还包括邻近进气通道95放置的节气门杆45(图6),和将阻塞门(未显示)在打开位置和关闭位置之间偏压的阻塞门弹簧65。节气门45可以在第一位置和第二位置之间移动以改变通过通道61进入燃烧室18的空气燃料混合物的流量。第一位置和第二位置可以是节气门杆45的?#25105;?#19981;同的位置。在一个实施例中,第一位置界定了打开位置(即,全开的节气门)并且第二位置界定了基本上关闭的位置。然而,其它实施例可以将第一和第二位置界定为打开和关闭位置之间的?#25105;?#19981;同位置。
如图5所示,节气门杆45包括第一开口80、第二开口85和第三开口90。第二开口85与第一开口80远离且间隔一个距离,并且第三开口90与第一和第二开孔80、85远离且间隔一个距离。
如图2、4和6所示,调速器臂40的第一部分联接到调速器轴35上。如图4和图6所示,调速器臂40的第二部分包括用来接收联杆50的端部的第一孔70和用来接收摩擦弹簧60的端部的第二孔75。第一孔70远离第二孔75且间隔一个距离。
图3-6显示出调速器30还包括联杆50、调速器弹簧55和摩擦弹簧60。联杆50包括具有直径78的圆周弧77(图8),并且联杆50的第一端部在第一孔70内装到调速器臂40上并且包括第一弯曲100。由弹性材料制成的垫片110可以布置在第一孔70中来接收联杆50的第一端部。联杆50的第二端部在第一开口80内装到节气门杆45上并且包括第二弯曲105。第二垫片111布置在第一开口80中来接收联杆50的第二端部。
调速器弹簧55包括限定了第一弹簧刚度系数的线圈部分。调速器弹簧施加力矢量来沿第一方向偏压节气门杆45。如图5所示,调速器弹簧55连接到第二开口85上,邻近并与联杆50和节气门杆45的连接相间隔。如图4和图5所示,调速器弹簧55装?#25509;?#33410;气门杆45相对的发动机15的固定构件115上。
图5和图6显示出摩擦弹簧60,摩擦弹簧60联接到布置在调速器臂40中的第二孔75和布置在节气门构件45中的第三开口90。摩擦弹簧60包括界定了第二弹簧刚性系数的线圈部分和具有直径121的内圆周弧120(图8)。
摩擦弹簧60选取成第二弹簧刚性系数小于第一弹簧刚性系数。在一个实施例中,第二弹簧刚性系数在第一弹簧刚性系数的大约百分之20和百分之75之间。摩擦弹簧60的其它实施例可以包括低于第一弹簧刚性系数的百分之20或高于其百分之75的第二弹簧刚性系数。
联杆50至少部分地布置在摩擦弹簧60的线圈部分中。如图8所示,线圈部分紧紧地缠绕联杆50,这样圆周弧120的直径121就基本上等于圆周弧77的直径78。同样地,联杆50的的外表面基本上与摩擦弹簧60的内表面接合。在其它实施例中,圆周弧120的直径121可以略微不同于圆周弧77的直径78,这样联杆50的外表面就至少部分地被摩擦弹簧60的内表面接合。
联杆50的外表面与摩擦弹簧60的内表面的接合会相互配合以界定摩擦系数,从而响应调速器臂40的运动来阻抑联杆50的运动。摩擦弹簧60施加与联杆50的运动垂直的力矢量,这样法向力矢量就会在联杆50和摩擦弹簧60之间生成摩擦以对抗联杆50的运动。摩擦弹簧60的力矢量沿与调速器弹簧55的力矢量的第一方向相反的第二方向施加。摩擦弹簧60的圆周表面120与联杆50的圆周表面77的紧密接合至少部分地确定了联杆50和摩擦弹簧60之间摩擦系数的一部分。
联杆50与摩擦弹簧60相互配合以界定摩擦系数,从而响应调速器臂40的运动来阻抑联杆50的运动。摩擦弹簧60施加与联杆50的运动垂直的力矢量,这样该法向力矢量就会在联杆50和摩擦弹簧60之间生成摩擦以对抗联杆50的运动。一方面,圆周弧77与摩擦弹簧60内表面的紧密接合,另一方面,圆周弧120和联杆50的外表面的紧密接合,会至少部分地确定联杆50和摩擦弹簧60之间摩擦系数的一部分。
在一些实施例中,联杆50包括摩擦增强表面125(例如,粗糙表面、拉毛表面,等等)来增大联杆50与摩擦弹簧60之间的摩擦。摩擦增强表面125(图5)所界定的联杆50和摩擦弹簧60之间的摩擦系数大于联杆50的其它部分与摩擦弹簧60之间的摩擦系数。在其它实施例中,摩擦增强表面可以布置在摩擦弹簧60上。在其它实施例中,摩擦增强表面可以布置在联杆50和摩擦弹簧60上。摩擦增强表面125提供了对节气门杆45在第一和第二位置之间运动的附加的阻抑。当联杆50响应调速器臂40移动并且转动节气门杆45时,相应的摩擦系数会导致对联杆50的运动的阻力。
在一些实施例中,联杆50包括摩擦增强表面(例如,粗糙表面、拉毛表面,等等)来增大联杆50与摩擦弹簧60之间的摩擦。摩擦增强表面(未显示)所界定的联杆50和摩擦弹簧60之间的摩擦系数大于联杆50的其它部分与摩擦弹簧60之间的摩擦系数。在其它实施例中,摩擦增强表面可以布置在摩擦弹簧60上。在其它实施例中,摩擦增强表面可以布置在联杆50和摩擦弹簧60上。摩擦增强表面提供了对节气门杆45在第一和第二位置之间运动的附加的阻抑。当联杆50响应调速器臂40移动并且转动节气门杆45时,相应的摩擦系数会导致对联杆50的运动的阻力。
在操作过程中,发动机15基于施加的载荷以期望的速度操作。速度探测器25检测曲轴19的旋转速度并且生成指示发动机15的速度的信号。速度探测器25响应发动机转速并且接合调速器轴35。调速器臂40响应来自速度探测器25的信号而随调速器轴35转动以改变进入燃烧室18的燃料和空气的流量。联杆50响应调速器臂40的旋转移动,继而在第一和第二位置之间移动节气门杆45。
调速器弹簧55的力矢量沿第一方向朝固定构件115偏压节气门杆45。摩擦弹簧60与节气门杆45接合来抵抗联杆50的运动。更具体地,摩擦弹簧60的内表面与联杆50的一部分外表面接合来限制联杆50的运动。由摩擦弹簧60施加的力矢量沿基本上与由调速器弹簧55施加的力矢量的偏压相反的第二方向偏压节气门杆45。
图7显示了联杆50至节气门杆45在第一开口80内的连接。调速器弹簧55与节气门杆45的接合会沿第一方向偏压节气门杆45,这样第二弯曲105的内部就会垂直地在第一开口80内对中。第二弯曲105在第一开口80内的垂直对中会始终将第二弯曲105的内部抵靠在第一开口80的一侧上。第二弯曲105的垂直对中还会限制第二弯曲105在第一开口80内的运动。
如图5和图6所示,在到调速器臂40和节气门杆45的分离部的联杆50的连接和摩擦弹簧60的连接之间的距离会进一步有助于联杆50和摩擦弹簧60之间的法向力矢量或摩擦系数。摩擦弹簧60在与远离第一孔70且间隔一个距离的第二孔75内的连接确定了联杆50和摩擦弹簧60之间的法向力矢量的一部分。类似地,摩擦弹簧60在与远离接收联杆50的第一开口80且间隔一个距离的第三开口90内的连接确定了联杆50和摩擦弹簧60之间的法向力矢量的一部分。例如,增大第一孔70与第二孔75之间和第一开口80与第三开口90之间的距离,就会增大法向力矢量并因此增大联杆50和摩擦弹簧60之间的摩擦力或摩擦系数。减小第一孔70与第二孔75之间和第一开口80与第三开口90之间的距离,就会减小联杆50和摩擦弹簧60之间的摩擦力或摩擦系数。
联杆50和摩擦弹簧60的至少一个上的摩擦增强表面可以提供对于节气门杆45的运动的附加控制。当联杆50响应调速器臂40移动并且转动节气门杆45时,摩擦系数会导致对节气门构件45的运动的阻力。
在下面的权利要求中阐明了本发明的各个特征和优点。

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