专利名称：新型曲柄连杆机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机领域。
背景技术：
传统机械中采用曲柄连杆机构将往复运动与旋转运动相互转换，但往复动 动的部件均有侧向力，而且运动的行程固定，因此磨损及摩擦损失大且行程不 可调整。特别是传统发动机，由于活塞的工况特别苛刻且承受很大的侧向力， 所以气缸、活塞以及活塞环的磨损相当严重，进而造成发动机的缸压下降，燃 料、机油消耗增加，输出动力下降以及有害物排放增加；另外在发动机的不同 工况下，对于发动机的行程有着不同的要求，但由于在传统的曲柄连杆机构下， 活塞的调整是十分困难的。到目前为止虽有发明者提出过不同的方案，但均无 法用于实际，故急需发明一种使活塞不受或少受侧向力，且可调整活塞行程的 新技术，以提高发动机的机械效率，大幅延长气缸、活塞及活塞环的使用寿命， 并满足不同工况对活塞行程的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型曲柄连杆机构，由于大幅降低气缸与活 塞的摩擦力，大幅延长气缸与活塞的使用寿命，进而提高发动机的机械效率、 增大发动机的有效输出功率，在使用过程中大幅减少燃料、机油的消耗、减少 有害物的排放，减少发动机大修的次数而使使用成本更低；另外本实用新型可 实现活塞的动态行程调整，而且结构简单。故可使发动机更简单可靠、效率更 高、排放更加环保。
本实用新型的目的是这样实现的 一种新型曲柄连杆机构，包括气缸、活 塞、活塞销、机体，两个内齿轮与所述机体直接固联或经控制机构与所述机体 固联，所述两个内齿轮相同，且同轴线、左右对称布置，所述两个内齿轮内设 有与其相啮合的双联外齿轮，所述双联外齿轮的左外齿轮与所述内齿轮相啮合， 所述双联外齿轮的右外齿轮与所述内齿轮相啮合，所述双联外齿轮的中间连接 轴设为偏心轴，所述偏心轴的轴线垂直于所述双联外齿轮节圆平面且与节圆相 交，所述偏心轴包容所述双联外齿轮的轴孔，所述双联外齿轮的节圆直径是所 述内齿轮节圆直径的二分之一，所述双联外齿轮的轴孔与曲轴的整体圆周运动 部分同轴线旋转连接，所述曲轴的动力输出端与内齿轮设为同轴线，在所述偏
4心轴与所述活塞销之间设有连杆，所述连杆的两端分别与所述活塞销和所述偏 心轴转动联接。所述两个内齿轮与所述机体固联。所述两个内齿轮设为可按其轴线转动，且其外围全部或局部具有啮合齿的 两个内外齿轮，所述两个内外齿轮与所述控制机构相联，所述控制机构由外齿 轮、齿轮轴和可控动力源组成，所述内外齿轮的啮合齿与所述外齿轮啮合，所 述内外齿轮的啮合齿与所述外齿轮啮合，所述外齿轮和齿轮轴固定联接，所述 齿轮轴与可控动力源连接，以使所述内外齿轮按设定的要求偏转或转动。所述曲轴设为左半曲轴和右半曲轴两部分，所述偏心轴不包容所述双联外 齿轮的轴孔。所述两个内齿轮只设一个内齿轮，所述双联外齿轮只设一个左外齿轮，所 述曲轴只设一个左半曲轴，在所述左外齿轮节圆上设有轴线与所述左外齿轮节 圆平面垂直的偏心轴，所述偏心轴与所述连杆的一端转动联接。所述连杆设为上连杆和下连杆两部分，上连杆下端的圆柱体与下连杆上端 的圆柱孔滑动连接，上连杆与下连杆由销子定位连接，'在上连杆与下连杆之间 设有预压縮弹性体，所述销子可在下连杆的长孔内上下滑动。本实用新型的工作原理如图l、 2、 3和4所示当外齿轮绕着内齿轮啮合旋转时，偏心轴的轴心 始终在由偏心轴的轴心与内齿轮的轴心所确定的直线上往复运动，往复运动的两个端点，即上止点T和下止点B，在偏心轴轴心上，也在内齿轮的节圆上，所述偏心轴沿直线往复运动的两个端点与内齿轮的圆心共线且两端点间的距离等于内齿轮的节圆直径，上端点的位置即上止点T，下端点的位置即下止点B。 当活塞销、偏心轴和内齿轮三轴线共面时，偏心轴、连杆、活塞只作平动，活 塞不受侧向力，此时偏心轴作垂直往复运动，活塞的行程最大；当活塞销、偏 心轴和内齿轮三轴线平行但不共面时，活塞的行程将减小，当活塞销与内齿轮 两轴线确定的面与偏心轴与内齿轮两轴线所确定的面相垂直时，活塞的行程最 短，此时，偏心轴作水平往复运动；当内齿轮自由转动时，偏心轴与内齿轮轴 线重合，活塞完全停止运动。本实用新型有以下积极有益的效果1、由于活塞不受侧向力的作用，气缸与活塞之间的摩擦力大幅减小， 可大幅延长气缸、活塞、活塞环等零部件的使用寿命，使用成本更低；2、 由于气缸与活塞之间摩擦力的大幅减小，机械效率提高，可明显提 高发动机的有用输出功率、节省燃料，使用成本更低，节能、环保；3、 由于本实用新型可动态调整活塞的行程，因而可使发动机工况更科 学合理，且由于在发动机转动时可以使活塞停止运动，故可有效进行不同缸数 的工作切换；4、 本实用新型可广泛应用于发动机、压縮机、冲床等机械领域。
图1为本实用新型第一实施例活塞在上止点时的结构示意图； 图2为第一实施例活塞在中间任意位置时的结构示意图； 图3为第一实施例活塞在下止点时的结构示意图； 图4为图1的A—A向剖视图；图5为第二实施例活塞在上止点时的结构示意图；图6为第二实施例活塞在中间任意位置时的结构示意图；图7为第二实施例活塞在下止点时的结构示意图；图8为图5的B—B向剖视图； 图9为第三实施例的结构示意图；图IO为第四实施例的结构示意图；图11为第五实施例的结构示意图； 附图编号l.气缸 2.活塞3.活塞销 4.机体 5.控制机构50、 51.内齿轮501、 511.内外齿轮 6.双联外齿轮60.(齿轮的)轴孔53、 54.(内外齿轮外围)啮合齿 55、 56.外齿轮57.齿轮轴61、 62.(双联外齿轮的)外齿轮 7.偏心轴 8.曲轴81.(曲轴的)整体圆周运动部分 82、 83.(曲轴的)动力输出端9.连杆 91.上连杆92.下连杆 93.销子 94.预压縮弹性体95.(下连杆)长孔 IO.左半曲轴 ll.右半曲轴 71.偏心轴T.(偏心轴轴线的)上止点位置 B.(偏心轴轴线的)下止点位置具体实施方式
实施例1请参照图1、 2、 3和4所示的一种新型曲柄连杆机构，包括气缸l、活塞2、 活塞销3、机体4，两个内齿轮50、 51与所述机体4直接固联，所述两个内齿 轮50、 51相同，且同轴线、左右对称布置，所述两个内齿轮50、 51内设有与 其相啮合的双联外齿轮6,所述双联外齿轮6的左外齿轮61与所述内齿轮50相 啮合，所述双联外齿轮6的右外齿轮62与所述内齿轮51相啮合，所述双联外 齿轮6的中间连接轴设为偏心轴7，所述偏心轴7的轴线垂直于所述双联外齿轮 6节圆平面且与节圆相交，所述偏心轴7包容所述双联外齿轮6的轴孔60，所述双联外齿轮6的节圆直径是所述内齿轮50、 51节圆直径的二分之一，所述双 联外齿轮6的轴孔60与曲轴8的整体圆周运动部分81同轴线旋转连接，所述 曲轴8的动力输出端82、 83与内齿轮50、 51设为同轴线，在所述偏心轴7与 所述活塞销3之间设有连杆9，所述连杆9的两端分别与所述活塞销3和所述偏 心轴7转动联接实施时，所述双联外齿轮6及内齿轮50、 51可设为分体拼装结构，方便 装配、维修。所述活塞销3、偏心轴7与内齿轮50、 51的轴线处在同一平面内， 内齿轮50、 51固定不动，活塞2具有最大行程，行程等于内齿轮50、 51的节 圆直径。实施例2请参照图5、 6、 7和8，所述两个内齿轮50、 51设为可按其轴线转动，且 其外围全部或局部具有啮合齿53、 54的两个内外齿轮501、 511，所述两个内外 齿轮501、 511与所述控制机构5相联，所述控制机构5由外齿轮55、 56、齿轮 轴57和可控动力源组成，所述内外齿轮501的啮合齿53与所述外齿轮55啮合， 所述内外齿轮511的啮合齿54与所述外齿轮56啮合，所述外齿轮55、 56和齿 轮轴57固定联接，所述齿轮轴57与可控动力源连接，以使所述内外齿轮501、 511按设定的要求偏转或转动，其余结构同实施例1。当外齿轮55、 56同时驱动内外齿轮501、 511转过相同的一个角度时，所 述活塞销3、偏心轴7与内外齿轮501、 511的轴线相互平行，但不处于同一平 面内，活塞2的行程减小，根据内外齿轮501、 511所转的角度不同，其活塞2 的行程介于零和内外齿轮501、 511的内齿轮节圆直径之间；当内外齿轮501、 511自由转动时，偏心轴7与内外齿轮501、 511轴线重合，活塞停止运动。实施例3如图9所示的新型曲柄连杆机构，所述曲轴8设为左半曲轴10和右半曲 轴11两部分，所述偏心轴7不包容所述双联外齿轮6的轴孔60，其余结构同实 施例1 。实施例4如图IO所示的新型曲柄连杆机构，所述两个内齿轮50、 51只设一个内齿 轮50，所述双联外齿轮6只设一个左外齿轮61，所述曲轴8只设一个左半曲轴 10，在所述左外齿轮61节圆上设有轴线与所述左外齿轮61节圆平面垂直的偏 心轴71,所述偏心轴71与所述连杆9的一端转动联接，其余结构同实施例3。实施例5如图11所示的新型曲柄连杆机构，所述连杆9设为上连杆91和下连杆92 两部分，上连杆91下端的圆柱体与下连杆92上端的圆柱孔滑动连接，上连杆 91与下连杆92由销子93定位连接，在上连杆91与下连杆92之间设有预压縮 弹性体94，所述销子93可在下连杆92的长孔95内上下滑动，其余结构同实施 例1。
权利要求1. 一种新型曲柄连杆机构，包括气缸(1)、活塞(2)、活塞销(3)、机体(4)，其特征在于两个内齿轮(50、51)与所述机体(4)直接固联或经控制机构(5)与所述机体(4)固联，所述两个内齿轮(50、51)相同，且同轴线、左右对称布置，所述两个内齿轮(50、51)内设有与其相啮合的双联外齿轮(6)，所述双联外齿轮(6)的左外齿轮(61)与所述内齿轮(50)相啮合，所述双联外齿轮(6)的右外齿轮(62)与所述内齿轮(51)相啮合，所述双联外齿轮(6)的中间连接轴设为偏心轴(7)，所述偏心轴(7)的轴线垂直于所述双联外齿轮(6)节圆平面且与节圆相交，所述偏心轴(7)包容所述双联外齿轮(6)的轴孔(60)，所述双联外齿轮(6)的节圆直径是所述内齿轮(50、51)节圆直径的二分之一，所述双联外齿轮(6)的轴孔(60)与曲轴(8)的整体圆周运动部分(81)同轴线旋转连接，所述曲轴(8)的动力输出端(82、83)与内齿轮(50、51)设为同轴线，在所述偏心轴(7)与所述活塞销(3)之间设有连杆(9)，所述连杆(9)的两端分别与所述活塞销(3)和所述偏心轴(7)转动联接。
2、 如权利要求1所述新型曲柄连杆机构，其特征在于所述两个内齿轮 (50、 51)与所述机体(4)固联。
3、 如权利要求1所述新型曲柄连杆机构，其特征在于所述两个内齿轮 (50、 51)设为可按其轴线转动，且其外围全部或局部具有啮合齿(53、 54)的两个内外齿轮(501、 511)，所述两个内外齿轮(501、 511)与所述控制机构 (5)相联，所述控制机构(5)由外齿轮(55、 56)、齿轮轴(57)和可控动力 源组成，所述内外齿轮(501)的啮合齿(53)与所述外齿轮(55)啮合，所述 内外齿轮(511)的啮合齿(54)与所述外齿轮(56)啮合，所述外齿轮(55、 56)和齿轮轴(57)固定联接，所述齿轮轴(57)与可控动力源连接，以使所 述内外齿轮(501、 511)按设定的要求偏转或转动。
4、 如权利要求1、 2或3所述新型曲柄连杆机构，其特征在于所述曲 轴(8)设为左半曲轴(10)和右半曲轴(11)两部分，所述偏心轴(7)不包 容所述双联外齿轮(6)的轴孔(60)。
5、 如权利要求l、 2或3所述新型曲柄连杆机构，其特征在于所述两个 内齿轮(50、 51)只设一个内齿轮(50)，所述双联外齿轮(6)只设一个左外 齿轮(61)，所述曲轴(8)只设一个左半曲轴(10)，在所述左外齿轮(61)节 圆上设有轴线与所述左外齿轮(61)节圆平面垂直的偏心轴(71),所述偏心轴(71)与所述连杆(9)的一端转动联接。
6、如权利要求l、 2或3所述新型曲柄连杆机构，其特征在于所述连杆(9)设为上连杆(91)和下连杆(92)两部分，上连杆(91)下端的圆柱体与 下连杆(92)上端的圆柱孔滑动连接，上连杆(91)与下连杆(92)由销子(93) 定位连接，在上连杆(91)与下连杆(92)之间设有预压縮弹性体(94)，所述 销子(93)可在下连杆(92)的长孔(95)内上下滑动。
专利摘要一种新型曲柄连杆机构，包括气缸、活塞、活塞销、机体，两个内齿轮与所述机体直接固联或经控制机构与机体固联，所述两个内齿轮相同且同轴线、左右对称布置，所述两个内齿轮内设有与其相啮合的双联外齿轮，所述双联外齿轮与所述内齿轮啮合，所述双联外齿轮的中间连接轴设为偏心轴，所述偏心轴的轴线垂直于双联外齿轮的节圆平面且与节圆相交，所述双联外齿轮的节圆直径是所述内齿轮的二分之一，所述双联外齿轮的轴孔与曲轴的整体圆周运动部分同轴线旋转联接，所述曲轴的动力输出端与内齿轮同轴线，所述偏心轴与活塞销和连杆的两端转动联接。本实用新型活塞可不受或少受侧向力，活塞行程可调整，可应用于发动机、压缩机、冲床等机械领域。
文档编号F16H37/12GK201110360SQ20072017022
公开日2008年9月3日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者靳宇男 申请人:靳宇男