專利名稱：新型曲柄連桿機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機領域。
背景技術：
傳統(tǒng)機械中采用曲柄連桿機構將往復運動與旋轉運動相互轉換，但往復動 動的部件均有側向力，而且運動的行程固定，因此磨損及摩擦損失大且行程不 可調整。特別是傳統(tǒng)發(fā)動機，由于活塞的工況特別苛刻且承受很大的側向力， 所以氣缸、活塞以及活塞環(huán)的磨損相當嚴重，進而造成發(fā)動機的缸壓下降，燃 料、機油消耗增加，輸出動力下降以及有害物排放增加；另外在發(fā)動機的不同 工況下，對于發(fā)動機的行程有著不同的要求，但由于在傳統(tǒng)的曲柄連桿機構下， 活塞的調整是十分困難的。到目前為止雖有發(fā)明者提出過不同的方案，但均無 法用于實際，故急需發(fā)明一種使活塞不受或少受側向力，且可調整活塞行程的 新技術，以提高發(fā)動機的機械效率，大幅延長氣缸、活塞及活塞環(huán)的使用壽命， 并滿足不同工況對活塞行程的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新型曲柄連桿機構，由于大幅降低氣缸與活塞的 摩擦力，大幅延長氣缸與活塞的使用壽命，進而提高發(fā)動機的機械效率、增大 發(fā)動機的有效輸出功率，在使用過程中大幅減少燃料、機油的消耗、減少有害 物的排放，減少發(fā)動機大修的次數而使使用成本更低；另外本發(fā)明可實現活塞 的動態(tài)行程調整，而且結構簡單。故可使發(fā)動機更簡單可靠、效率更高、排放 更加環(huán)保。
本發(fā)明的目的是這樣實現的 一種新型曲柄連桿機構，包括氣缸、活塞、 活塞銷、機體，兩個內齒輪與所述機體直接固聯(lián)或經控制機構與所述機體固聯(lián)， 所述兩個內齒輪相同，且同軸線、左右對稱布置，所述兩個內齒輪內設有與其 相嚙合的雙聯(lián)外齒輪，所述雙聯(lián)外齒輪的左外齒輪與所述內齒輪相嚙合，所述 雙聯(lián)外齒輪的右外齒輪與所述內齒輪相嚙合，所述雙聯(lián)外齒輪的中間連接軸設 為偏心軸，所述偏心軸的軸線垂直于所述雙聯(lián)外齒輪節(jié)圓平面且與節(jié)圓相交， 所述偏心軸包容所述雙聯(lián)外齒輪的軸孔，所述雙聯(lián)外齒輪的節(jié)圓直徑是所述內 齒輪節(jié)圓直徑的二分之一，所述雙聯(lián)外齒輪的軸孔與曲軸的整體圓周運動部分 同軸線旋轉連接，所述曲軸的動力輸出端與內齒輪設為同軸線，在所述偏心軸
與所述活塞銷之間設有連桿，所述連桿的兩端分別與所述活塞銷和所述偏心軸 轉動聯(lián)接。
所述兩個內齒輪與所述機體固聯(lián)。
所述兩個內齒輪設為可按其軸線轉動，且其外圍全部或局部具有嚙合齒的 兩個內外齒輪，所述兩個內外齒輪與所述控制機構相聯(lián)，所述控制機構由外齒 輪、齒輪軸和可控動力源組成，所述內外齒輪的嚙合齒與所述外齒輪嚙合，所 述內外齒輪的嚙合齒與所述外齒輪嚙合，所述外齒輪和齒輪軸固定聯(lián)接，所述 齒輪軸與可控動力源連接，以使所述內外齒輪按設定的要求偏轉或轉動。
所述曲軸設為左半曲軸和右半曲軸兩部分，所述偏心軸不包容所述雙聯(lián)外 齒輪的軸孔。
所述兩個內齒輪只設一個內齒輪，所述雙聯(lián)外齒輪只設一個左外齒輪，所 述曲軸只設一個左半曲軸，在所述左外齒輪節(jié)圓上設有軸線與所述左外齒輪節(jié) 圓平面垂直的偏心軸，所述偏心軸與所述連桿的一端轉動聯(lián)接。
所述連桿設為上連桿和下連桿兩部分，上連桿下端的圓柱體與下連桿上端 的圓柱孔滑動連接，上連桿與下連桿由銷子定位連接，在上連桿與下連桿之間 設有預壓縮彈性體，所述銷子可在下連桿的長孔內上下滑動。
本發(fā)明的工作原理-
如圖l、 2、 3和4所示當外齒輪繞著內齒輪嚙合旋轉時，偏心軸的軸心
始終在由偏心軸的軸心與內齒輪的軸心所確定的直線上往復運動，往復運動的
兩個端點，即上止點T和下止點B，在偏心軸軸心上，也在內齒輪的節(jié)圓上， 所述偏心軸沿直線往復運動的兩個端點與內齒輪的圓心共線且兩端點間的距離 等于內齒輪的節(jié)圓直徑，上端點的位置即上止點T，下端點的位置即下止點B。 當活塞銷、偏心軸和內齒輪三軸線共面時，偏心軸、連桿、活塞只作平動，活 塞不受側向力，此時偏心軸作垂直往復運動，活塞的行程最大；當活塞銷、偏 心軸和內齒輪三軸線平行但不共面時，活塞的行程將減小，當活塞銷與內齒輪 兩軸線確定的面與偏心軸與內齒輪兩軸線所確定的面相垂直時，活塞的行程最 短，此時，偏心軸作水平往復運動；當內齒輪自由轉動時，偏心軸與內齒輪軸 線重合，活塞完全停止運動。
本發(fā)明有以下積極有益的效果-
1、由于活塞不受側向力的作用，氣缸與活塞之間的摩擦力大幅減小， 可大幅延長氣缸、活塞、活塞環(huán)等零部件的使用壽命，使用成本更低；
2、 由于氣缸與活塞之間摩擦力的大幅減小，機械效率提高，可明顯提 高發(fā)動機的有用輸出功率、節(jié)省燃料，使用成本更低，節(jié)能、環(huán)保；
3、 由于本發(fā)明可動態(tài)調整活塞的行程，因而可使發(fā)動機工況更科學合 理，且由于在發(fā)動機轉動時可以使活塞停止運動，故可有效進行不同缸數的工 作切換；
4、 本發(fā)明可廣泛應用于發(fā)動機、壓縮機、沖床等機械領域。


圖1為本發(fā)明第一實施例活塞在上止點時的結構示意圖； 圖2為第一實施例活塞在中間任意位置時的結構示意圖； 圖3為第一實施例活塞在下止點時的結構示意圖； 圖4為圖1的A—A向剖視圖5為第二實施例活塞在上止點時的結構示意圖6為第二實施例活塞在中間任意位置時的結構示意圖7為第二實施例活塞在下止點時的結構示意圖8為圖5的B""B向剖視圖9為第三實施例的結構示意圖； 圖IO為第四實施例的結構示意圖； 圖11為第五實施例的結構示意附圖編號
l.氣缸 2.活塞3.活塞銷 4.機體 5.控制機構
50、 51.內齒輪501、 511.內外齒輪 6.雙聯(lián)外齒輪60.(齒輪的)軸孔
53、 54.(內外齒輪外圍)嚙合齒 55、 56.外齒輪57.齒輪軸
61、 62.(雙聯(lián)外齒輪的)外齒輪 7.偏心軸 8.曲軸
81.(曲軸的)整體圓周運動部分 82、 83.(曲軸的)動力輸出端
9.連桿 91.上連桿92.下連桿 93.銷子 94.預壓縮彈性體
95.(下連桿)長孔 IO.左半曲軸 ll.右半曲軸 71.偏心軸
T.(偏心軸軸線的)上止點位置 B.(偏心軸軸線的)下止點位置
具體實施例方式
實施例1
請參照圖1、 2、 3和4所示的一種新型曲柄連桿機構，包括氣缸l、活塞2、 活塞銷3、機體4，兩個內齒輪50、 51與所述機體4直接固聯(lián)，所述兩個內齒 輪50、 51相同，且同軸線、左右對稱布置，所述兩個內齒輪50、 51內設有與 其相嚙合的雙聯(lián)外齒輪6，所述雙聯(lián)外齒輪6的左外齒輪61與所述內齒輪50相 嚙合，所述雙聯(lián)外齒輪6的右外齒輪62與所述內齒輪51相嚙合，所述雙聯(lián)外 齒輪6的中間連接軸設為偏心軸7,所述偏心軸7的軸線垂直于所述雙聯(lián)外齒輪 6節(jié)圓平面且與節(jié)圓相交，所述偏心軸7包容所述雙聯(lián)外齒輪6的軸孔60，所 述雙聯(lián)外齒輪6的節(jié)圓直徑是所述內齒輪50、 51節(jié)圓直徑的二分之一，所述雙 聯(lián)外齒輪6的軸孔60與曲軸8的整體圓周運動部分81同軸線旋轉連接，所述 曲軸8的動力輸出端82、 83與內齒輪50、 51設為同軸線，在所述偏心軸7與 所述活塞銷3之間設有連桿9，所述連桿9的兩端分別與所述活塞銷3和所述偏 心軸7轉動聯(lián)接
實施時，所述雙聯(lián)外齒輪6及內齒輪50、 51可設為分體拼裝結構，方便 裝配、維修。所述活塞銷3、偏心軸7與內齒輪50、 51的軸線處在同一平面內， 內齒輪50、 51固定不動，活塞2具有最大行程，行程等于內齒輪50、 51的節(jié) 圓直徑。
實施例2
請參照圖5、 6、 7和8，所述兩個內齒輪50、 51設為可按其軸線轉動，且 其外圍全部或局部具有嚙合齒53、 54的兩個內外齒輪501、 511，所述兩個內外 齒輪501、 511與所述控制機構5相聯(lián)，所述控制機構5由外齒輪55、 56、齒輪 軸57和可控動力源組成，所述內外齒輪501的嚙合齒53與所述外齒輪55嚙合， 所述內外齒輪511的嚙合齒54與所述外齒輪56嚙合，所述外齒輪55、 56和齒 輪軸57固定聯(lián)接，所述齒輪軸57與可控動力源連接，以使所述內外齒輪501、 511按設定的要求偏轉或轉動，其余結構同實施例l。
當外齒輪55、 56同時驅動內外齒輪501、 511轉過相同的一個角度時，所 述活塞銷3、偏心軸7與內外齒輪501、 511的軸線相互平行，但不處于同一平 面內，活塞2的行程減小，根據內外齒輪501、 511所轉的角度不同，其活塞2 的行程介于零和內外齒輪501、 511的內齒輪節(jié)圓直徑之間；當內外齒輪501、 511自由轉動時，偏心軸7與內外齒輪501、 511軸線重合，活塞停止運動。
實施例3
如圖9所示的新型曲柄連桿機構，所述曲軸8設為左半曲軸IO和右半曲 軸11兩部分，所述偏心軸7不包容所述雙聯(lián)外齒輪6的軸孔60，其余結構同實 施例1 。
實施例4
如圖IO所示的新型曲柄連桿機構，所述兩個內齒輪50、 51只設一個內齒 輪50，所述雙聯(lián)外齒輪6只設一個左外齒輪61，所述曲軸8只設一個左半曲軸 10，在所述左外齒輪61節(jié)圓上設有軸線與所述左外齒輪61節(jié)圓平面垂直的偏 心軸71，所述偏心軸71與所述連桿9的一端轉動聯(lián)接，其余結構同實施例3。
實施例5
如圖11所示的新型曲柄連桿機構，所述連桿9設為上連桿91和下連桿92 兩部分，上連桿91下端的圓柱體與下連桿92上端的圓柱孔滑動連接，上連桿 91與下連桿92由銷子93定位連接，在上連桿91與下連桿92之間設有預壓縮 彈性體94，所述銷子93可在下連桿92的長孔95內上下滑動，其余結構同實施 例1 。
權利要求
1、一種新型曲柄連桿機構，包括氣缸(1)、活塞(2)、活塞銷(3)、機體(4)，其特征在于兩個內齒輪(50、51)與所述機體(4)直接固聯(lián)或經控制機構(5)與所述機體(4)固聯(lián)，所述兩個內齒輪(50、51)相同，且同軸線、左右對稱布置，所述兩個內齒輪(50、51)內設有與其相嚙合的雙聯(lián)外齒輪(6)，所述雙聯(lián)外齒輪(6)的左外齒輪(61)與所述內齒輪(50)相嚙合，所述雙聯(lián)外齒輪(6)的右外齒輪(62)與所述內齒輪(51)相嚙合，所述雙聯(lián)外齒輪(6)的中間連接軸設為偏心軸(7)，所述偏心軸(7)的軸線垂直于所述雙聯(lián)外齒輪(6)節(jié)圓平面且與節(jié)圓相交，所述偏心軸(7)包容所述雙聯(lián)外齒輪(6)的軸孔(60)，所述雙聯(lián)外齒輪(6)的節(jié)圓直徑是所述內齒輪(50、51)節(jié)圓直徑的二分之一，所述雙聯(lián)外齒輪(6)的軸孔(60)與曲軸(8)的整體圓周運動部分(81)同軸線旋轉連接，所述曲軸(8)的動力輸出端(82、83)與內齒輪(50、51)設為同軸線，在所述偏心軸(7)與所述活塞銷(3)之間設有連桿(9)，所述連桿(9)的兩端分別與所述活塞銷(3)和所述偏心軸(7)轉動聯(lián)接。
2、 如權利要求1所述新型曲柄連桿機構，其特征在于所述兩個內齒輪 (50、 51)與所述機體(4)固聯(lián)。
3、 如權利要求1所述新型曲柄連桿機構，其特征在于所述兩個內齒輪 (50、 51)設為可按其軸線轉動，且其外圍全部或局部具有嚙合齒(53、 54)的兩個內外齒輪(501、 511)，所述兩個內外齒輪(501、 511)與所述控制機構 (5)相聯(lián)，所述控制機構(5)由外齒輪(55、 56)、齒輪軸(57)和可控動力 源組成，所述內外齒輪(501)的嚙合齒(53)與所述外齒輪(55)嚙合，所述 內外齒輪(511)的嚙合齒(54)與所述外齒輪(56)嚙合，所述外齒輪(55、 56)和齒輪軸(57)固定聯(lián)接，所述齒輪軸(57)與可控動力源連接，以使所 述內外齒輪(501、 511)按設定的要求偏轉或轉動。
4、 如權利要求1、 2或3所述新型曲柄連桿機構，其特征在于所述曲 軸(8)設為左半曲軸(10)和右半曲軸(11)兩部分，所述偏心軸(7)不包 容所述雙聯(lián)外齒輪(6)的軸孔(60)。
5、 如權利要求l、 2、 3或4所述新型曲柄連桿機構，其特征在于所述 兩個內齒輪(50、 51)只設一個內齒輪(50)，所述雙聯(lián)外齒輪(6)只設一個 左外齒輪(61)，所述曲軸(8)只設一個左半曲軸(10)，在所述左外齒輪(61) 節(jié)圓上設有軸線與所述左外齒輪(61)節(jié)圓平面垂直的偏心軸(71)，所述偏心 軸(71)與所述連桿(9)的一端轉動聯(lián)接。
6、如權利要求l、 2、 3、 4或5所述新型曲柄連桿機構，其特征在于所 述連桿(9)設為上連桿(91)和下連桿(92)兩部分，上連桿(91)下端的圓 柱體與下連桿(92)上端的圓柱孔滑動連接，上連桿(91)與下連桿(92)由 銷子(93)定位連接，在上連桿(91)與下連桿(92)之間設有預壓縮彈性體 (94)，所述銷子(93)可在下連桿(92)的長孔(95)內上下滑動。
全文摘要
一種新型曲柄連桿機構，包括氣缸、活塞、活塞銷、機體，兩個內齒輪與所述機體直接固聯(lián)或經控制機構與機體固聯(lián)，所述兩個內齒輪相同且同軸線、左右對稱布置，所述兩個內齒輪內設有與其相嚙合的雙聯(lián)外齒輪，所述雙聯(lián)外齒輪與所述內齒輪嚙合，所述雙聯(lián)外齒輪的中間連接軸設為偏心軸，所述偏心軸的軸線垂直于雙聯(lián)外齒輪的節(jié)圓平面且與節(jié)圓相交，所述雙聯(lián)外齒輪的節(jié)圓直徑是所述內齒輪的二分之一，所述雙聯(lián)外齒輪的軸孔與曲軸的整體圓周運動部分同軸線旋轉聯(lián)接，所述曲軸的動力輸出端與內齒輪同軸線，所述偏心軸與活塞銷和連桿的兩端轉動聯(lián)接。本發(fā)明活塞可不受或少受側向力，活塞行程可調整，可應用于發(fā)動機、壓縮機、沖床等機械領域。
文檔編號F16H37/00GK101105223SQ200710120339
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權日2007年8月16日
發(fā)明者靳宇男 申請人:靳宇男