專利名稱：內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，屬機(jī)械傳動領(lǐng)域，特別涉及運(yùn)載工具動力機(jī)構(gòu)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)部動力機(jī)構(gòu)為曲軸、連桿、活塞。機(jī)械學(xué)上稱曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其連桿是一種固定式單根連桿，機(jī)械學(xué)上稱曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。長時間以來，內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域沿用著這種機(jī)構(gòu)，而該機(jī)構(gòu)不可避免地存在著固有弊端。例如1.內(nèi)燃機(jī)死點(diǎn)。這是內(nèi)燃機(jī)長期存的問題，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置后，連桿、曲軸力臂成一條直線，不能產(chǎn)生動力、還要產(chǎn)生破壞力。
2.內(nèi)燃機(jī)熱力利用率低。當(dāng)連桿曲軸成90°推力角時，熱動力已降到50％以下。
3.曲軸力矩短。根據(jù)曲軸連桿比的公式λ＝γ/ι，一般的內(nèi)燃機(jī)為1/3至1/4.1。在連桿長度不變的情況下，曲軸力矩只能限定在這個范圍內(nèi)，不能延長。所以產(chǎn)生的扭力不大。
4.固定壓縮比。內(nèi)燃機(jī)的壓縮比是由各廠家根據(jù)機(jī)型確定的，一經(jīng)確定即不可改變。它不適應(yīng)不同燃料，如天然氣、液化氣等，對不同壓縮比的需求，也不適應(yīng)車輛運(yùn)行條件，如平原、高原對不同壓縮比的需求.
5.固定活塞行程。根據(jù)公式曲軸半徑×2＝活塞行程。固定活塞行程，嚴(yán)重制約了設(shè)計人員的創(chuàng)造性。在相等的活塞行程中，不能延長曲軸力臂；在相等的氣缸容積中，無法加大活塞直徑，提高熱功率。
6.單一的直推力?，F(xiàn)有技術(shù)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，在傳遞熱動力時，只有單一的直推力，沒有橫推力.
7.熱功利用率低?，F(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)，熱功利用率只有20-40％。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連機(jī)構(gòu)，解決當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)有技術(shù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)所存在的諸多問題。使用具有直推力和橫推力的雙向復(fù)合動力的運(yùn)動副的機(jī)構(gòu)設(shè)計，在傳動動力時，達(dá)到成倍增加功效的目的。
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案是本內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，包括曲軸和活動連桿，其活動連桿由外連桿1、內(nèi)連桿2、橫杠桿3、增力片4和連桿支承座5組成，曲軸由曲軸6和曲軸頂護(hù)圈7組成，曲軸頂護(hù)圈7通過橫杠桿3與活動連桿構(gòu)成運(yùn)動副。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)的外連桿1為圓形空心管，其上部與連桿小頭A連為一體。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)的內(nèi)連桿2裝有連桿活塞8，該連桿活塞8，通過半圓帽9與內(nèi)連桿2連接。該內(nèi)連桿2外，裝有彈簧圈10，下部適當(dāng)位置裝有彈簧片11。
上述內(nèi)連桿2裝配在外連桿1中，呈滑動配合。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)的橫杠桿3，安裝在連桿支承座5中。該橫杠桿3由兩個平行設(shè)置、兩端為圓弧形的橫杠桿片19組成，平行兩件之間圓弧中心，一端以承力螺栓12連接，另一端用等長螺栓13，外加套筒管14，再將該螺栓緊固。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)的增力片4，一端裝在連桿支承座2上，另一端置于橫杠桿的套筒管14上。
本發(fā)明機(jī)構(gòu)連桿支承座5中間有長方形框槽孔15，為內(nèi)連桿2裝入孔。本連桿支承座5與外連桿1，通過細(xì)螺紋緊密連接。
本發(fā)明的曲軸頂護(hù)圈7，設(shè)有上凸輪16。所說的曲軸頂護(hù)圈7上凸輪設(shè)置的曲軸提前角為12°-20°。
本發(fā)明的曲軸頂護(hù)圈7，設(shè)有下凸輪17。
上述的設(shè)有凸輪的曲軸頂護(hù)圈7外，裝有擋護(hù)圈18。
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)包括曲軸和活動連桿，其活動連桿由外連桿、內(nèi)連桿、橫杠桿、增力片和連桿支承座組成，曲軸由曲軸和曲軸頂護(hù)圈組成，頂護(hù)圈外裝有擋護(hù)圈。外連桿為圓形空心管，內(nèi)連桿在外連桿內(nèi)通過連桿活塞在外連桿中滑動配合，外連桿底裝有橫杠桿，橫杠桿是本發(fā)明的關(guān)健設(shè)計之一，為了保證傳遞有力和動力平衡，由兩個平行設(shè)置、兩端為圓弧形的橫杠桿片組成，一端以承力螺栓連接，另一端為等長螺栓，其中段部份外加套筒管，并鎖緊。內(nèi)連桿上裝有連桿活塞，用半圓螺帽使之連接，半圓螺帽是能夠活動的，當(dāng)內(nèi)連桿受到橫推力時，下部必然擺動，半圓螺帽就成了內(nèi)連桿擺動的支點(diǎn)。內(nèi)連桿通過該活塞在外連桿內(nèi)滑動配合，上下運(yùn)動；內(nèi)連桿外裝有彈簧圈，內(nèi)連桿上下運(yùn)動時，一方面該彈簧圈的彈力使其復(fù)位，另一方面，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)吸氣時，活塞的下行也要靠此彈簧的推力，內(nèi)連桿下部適當(dāng)位置裝有彈簧片，保持內(nèi)外連桿在橫推力作用時的協(xié)調(diào)性，連桿支承座中間的長方形框槽孔，為內(nèi)連桿裝入孔，連桿支承座通過細(xì)密螺紋與外連桿緊密連接，連桿支承座與增力片的一端連接，增力片另一端置于橫杠桿套筒上，連桿支承座實(shí)為是活動連桿中，上承外連桿，下護(hù)內(nèi)連桿的連接副，并通過活動連桿的橫杠桿與有頂護(hù)圈的曲軸配合，構(gòu)成兩對運(yùn)動副，該曲軸成了橫、直動力的復(fù)合傳遞機(jī)構(gòu)，曲軸頂護(hù)圈既能頂護(hù)橫杠桿，又延長了曲軸轉(zhuǎn)動的力臂。曲軸頂護(hù)圈的上凸輪，使活塞、連桿、曲軸的最大壓力不處在一條直線上，解決了死點(diǎn)的位置移動問題，并可以延長氣缸高壓縮比的時間，而曲軸頂護(hù)圈下凸輪，則可以縮短內(nèi)燃機(jī)活塞行程約1/3。
本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)步性非常突出，是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展方面的一個創(chuàng)舉。
本發(fā)明的根本創(chuàng)新在于內(nèi)燃機(jī)曲軸頂護(hù)圈與活動連桿配合，構(gòu)成了兩對運(yùn)動副，能夠產(chǎn)生既有直推力，又有橫推力的雙向復(fù)合功能。由于曲軸頂護(hù)圈的設(shè)計，實(shí)際使曲軸力臂延長了1倍左右，并可縮短活塞行程約1/3左右。同現(xiàn)有曲軸相比，可以說，在曲軸的發(fā)展史上，是一個劃時代的進(jìn)步。具體而言，解決了以下問題1)解決死點(diǎn)問題，使在死點(diǎn)之前有動力。
2)在曲軸產(chǎn)生動力的轉(zhuǎn)角中，可以認(rèn)為相對延長曲軸力臂。
3)能有機(jī)地將熱動力與傳遞熱動力結(jié)合起來。
4)在傳遞動力時，能成幾十倍地增力。
5)保守的估計，可將現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)功率，提高2-3倍。理論上可提高10倍以上。
綜上所敘，內(nèi)燃機(jī)采用本發(fā)明曲軸活動機(jī)構(gòu)以后，有望突破熱機(jī)學(xué)不能達(dá)到100％的熱力利用理論值論斷。


圖1本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)連桿支承座結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)橫杠桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)曲軸頂護(hù)圈結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合

本發(fā)明是如何實(shí)施的。
首先按本發(fā)明技術(shù)方案裝備本內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，然后即可正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
當(dāng)活塞產(chǎn)生動力后，其力點(diǎn)就集中到外連桿小頭A，外連桿小頭A通過外連桿1、連桿支承座5傳到橫杠桿3的承力螺栓12上，橫杠桿3的壓力經(jīng)配合副頂護(hù)圈7，分成了兩部分，一部分經(jīng)過頂護(hù)圈7傳到O點(diǎn)，成為縱向運(yùn)動力，將此路動力稱為直推力，也就是現(xiàn)有固定連桿所產(chǎn)生的動力。
另一部份動力為頂護(hù)圈7的反作用力，推動橫杠桿3以后，由于橫杠桿3是一個能繞承力螺栓12轉(zhuǎn)動的剛體，它的左端必然往上蹺起，推動增力片4，增力片4即藉此反作用力為原動力，成為數(shù)十倍的力，推動內(nèi)連桿2，內(nèi)連桿2則以半圓螺帽9作支點(diǎn)，又用擺動的形式，推曲軸頸，成為曲軸6轉(zhuǎn)動的橫推力。
由于增力片4在推內(nèi)連桿2時，必然產(chǎn)生一個反作用力，這個力點(diǎn)作用于在連桿支承座5，因而影響到直推力，使在直推力的方向，在橫桿桿3與頂護(hù)圈7之間形成斧劈力。
當(dāng)曲軸工作行程完成之后，排氣門已打開，大活塞的下行或者吸氣時，就要靠連桿彈簧圈10的頂力，克服大活塞的下行摩擦力，才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)連桿彈簧片11在活塞下行時，也頂推連桿支承座5，使內(nèi)、外連桿的右端產(chǎn)生較大間隙，使內(nèi)、外連桿運(yùn)動協(xié)調(diào)，不致影響動力發(fā)揮。
當(dāng)曲軸6轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)左右位置時，下凸輪17再頂橫杠桿3，使活塞不繼續(xù)下行，停在按設(shè)計要求的位置上，從而縮短活塞行程。一般可縮短行程約三分之一。
由于曲軸頂護(hù)圈的功能，具有科技上的重大進(jìn)步。它不僅能改造內(nèi)燃機(jī)的單根連桿機(jī)構(gòu)。同時，也能改造現(xiàn)有技術(shù)的活動連桿機(jī)構(gòu)。因此，將曲軸頂護(hù)圈的形式，用以改造現(xiàn)有技術(shù)的活動連桿機(jī)構(gòu)時，安置在圓盤、車輪或其它構(gòu)件中，即可稱為頂護(hù)圈軸。
本技術(shù)方案涉及的頂護(hù)圈軸，配合本發(fā)明的活動連桿，也可用作改造火車頭車輪、車箱車輪的連桿傳遞機(jī)構(gòu)，達(dá)到增力、增效的效果。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，包括曲軸和活動連桿，其特征在于活動連桿由外連桿(1)、內(nèi)連桿(2)、橫杠桿(3)、增力片(4)和連桿支承座(5)組成，曲軸由曲軸(6)及其外加頂護(hù)圈(7)組成，曲軸頂護(hù)圈(7)通過和橫杠桿(3)配合，與活動連桿構(gòu)成運(yùn)動副。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征于所說的外連桿(1)為圓形空心管，其上部與連桿小頭(A)連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的內(nèi)連桿(2)裝有連桿活塞(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的連桿活塞(8)通過半圓帽(9)與內(nèi)連桿(2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的內(nèi)連桿(2)外裝有彈簧圈(10)，下部適當(dāng)位置裝有彈簧片(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的內(nèi)連桿(2)裝配在外連桿(1)中，呈滑動配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的橫杠桿(3)安裝在連桿支承座(5)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的橫杠桿(3)由兩個平行設(shè)置、兩端為圓弧形的橫杠桿片(19)組成，平行兩件之間圓弧中心，一端以承力螺栓(12)連接，另一端用等長螺栓(13)，外加套筒管(14)，再將螺栓緊固。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的增力片(4)一端裝在連桿支承座(5)上，另一端置于橫杠桿(3)的套筒管(14)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的連桿支承座(5)中間有長方形框槽孔(15)，為內(nèi)連桿(2)裝入孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的連桿支承座(5)，與外連桿(1)通過細(xì)螺紋緊密連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的曲軸頂護(hù)圈(7)設(shè)有上凸輪(16)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的曲軸頂護(hù)圈(7)上凸輪(16)設(shè)置的曲軸提前角為12-20。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或13的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的曲軸頂護(hù)圈(7)設(shè)有下凸輪(17)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或13的內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所說的曲軸頂護(hù)圈外裝有擋護(hù)圈(18)。
全文摘要
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，屬機(jī)械傳動領(lǐng)域，特別涉及運(yùn)載工具動力機(jī)構(gòu)領(lǐng)域。本內(nèi)燃機(jī)曲軸活動連桿機(jī)構(gòu)，包括曲軸和活動連桿，其活動連桿由外連桿、內(nèi)連桿、橫杠桿、增力片和連桿支承座組成，曲軸由曲軸、曲軸頂護(hù)圈組成，曲軸頂護(hù)圈通過橫杠桿與活動連桿構(gòu)成運(yùn)動副。本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)步性非常突出，是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展方面的一個創(chuàng)舉。其根本創(chuàng)新在于內(nèi)燃機(jī)曲軸頂護(hù)圈與活動連桿配合，構(gòu)成了兩對運(yùn)動副，能夠產(chǎn)生既有直推力，又有橫推力的雙向復(fù)合功能。由于曲軸頂護(hù)圈的設(shè)計，實(shí)際使曲軸力臂延長了1倍左右，并可縮短活塞行程1/3左右?？烧f是曲軸發(fā)展史上一個劃時代的進(jìn)步。
文檔編號F02B75/32GK1710266SQ200510019040
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者凌昌國, 凌昌文 申請人:凌昌國