CN101943059A - 连杆导向往复活塞式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连杆导向往复活塞式内燃机，属于内燃机技术领域。它解决了现有的内燃机机械效率低、结构复杂、活塞寿命短等问题。本连杆导向往复活塞式内燃机括箱体、气缸体、缸盖、活塞、连杆和曲轴，气缸体固定在在箱体与缸盖之间，活塞设置在内燃机气缸体内，连杆及曲轴设置在箱体内，活塞通过活塞销与连杆固连，连杆与箱体之间设置有第一导向机构，连杆邻侧安装有动平衡调整方滑块且动平衡调整方滑块和连杆通过偏心圆旋转体连接在一起，动平衡调整方滑块和连杆均轴向定位在曲轴上且动平衡调整方滑块与箱体之间设有第二导向机构。本连杆导向往复活塞式内燃机具有机械效率高、活塞寿命长、平衡性好的优点。

Description

连杆导向往复活塞式内燃机

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，涉及一种内燃机，特别是一种连杆导向往复活塞式内燃机。

背景技术

传统内燃机的曲轴连杆机构，连杆随着曲轴转动做平面左右摇摆的复杂运动，由于受力方向的关系，传统连杆传递的力，必须是活塞上下来的气缸压力和汽缸壁面的侧向压力合成通过连杆杆身的力来进行传递，巨大侧向力的产生(由气缸爆发压力、连杆与壁面角度定值)，是活塞气缸组寿命的主要杀手之一，同时还造成大量机械功的损失；同时活塞组产生的往复惯性力，无法由单平衡(曲拐平衡重)完全平衡)，而采用平衡轴双平衡方式，往往又带来齿轮连接噪音等问题和布置的局限往往额外由产生部分扭矩，结构也较复杂。

《内燃机》1981年第8期报导过日本工业大学研制的无连杆内燃机，采用双滑块组合使用，气缸是十字型布置，但其布置做单缸机太过臃肿，而且其为两缸通过双圆滑块联动，容易造成一缸倾斜，润滑油容易窜入活塞顶。1985年实用新型专利申请说明书CN85200337U中提到一种单圆滑块往复活塞式内燃机，采用整体式活塞，取消了连杆，其为了克服上下止点的运动死点，在曲轴和活塞上做了一个2∶1的齿轮副，结构复杂，并在高速运动的时候，齿轮副容易产生噪音，在冲击载荷下，也容易由于偏差而造成断齿。1997年中国发明专利申请公开说明书95111403.4中有提到一种双圆滑块往复活塞式内燃机，其结构上在1981年日本工业大学的无连杆内燃机基础上，采用双缸90°结构，即使一缸单做滑道使用不装缸头，但用作单缸机使用还是结构臃肿，而且其活塞也是整体式活塞，取消了连杆，其活塞巨大而长，无法用传统工艺来制作活塞桶面，活塞与汽缸壁不易形成有效的油膜；由于气缸中心与曲柄销中心大部分时候不相交，气缸爆发压力和曲柄销反作用力会产生一翻倒力矩于活塞上，又活塞一侧上端和另一侧下端与汽缸壁的碰触来平衡，虽然相比传统发动机力很小，但单点接触的持续上下运动同样容易破坏油膜，同时活塞保持倾斜，也容易漏气和窜机油；同时由于强度和工艺的考虑，其整体式活塞的体积臃肿，难以减少质量，往往还要使用铸铁做为材料来保证强度，虽然可以通过两缸往复力合成然后增加平衡重的方法来平衡惯性力，但两缸错位，还存在一个计算时忽略的力矩，活塞越重，此力矩越大，同时也导致整体发动机的质量增加许多；其整体式活塞还使拆机检修非常麻烦，要更换活塞，就必须开箱大拆；同时设计时发动机的行程受到了缸径的限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机械效率高、活塞寿命长、平衡性好、制作方便的连杆导向往复活塞式内燃机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种连杆导向往复活塞式内燃机，包括箱体、气缸体、缸盖、活塞、连杆和曲轴，所述的气缸体固定在在箱体与缸盖之间，所述的活塞设置在内燃机气缸体内，所述的连杆及曲轴设置在箱体内，其特征在于，所述的活塞通过活塞销与连杆固连，所述的连杆与箱体之间设置有引导连杆和活塞沿气缸体中心上下运动的第一导向机构，所述的连杆邻侧安装有动平衡调整方滑块且动平衡调整方滑块和连杆通过偏心圆旋转体连接在一起，所述的动平衡调整方滑块和连杆均轴向定位在曲轴上且所述的动平衡调整方滑块与箱体之间设有引导动平衡调整方滑块沿曲轴径向方向滑动的第二导向机构。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的偏心圆旋转体由两个错位设置的圆饼组成，所述的两个圆饼一个安装在连杆上，另一个安装在动平衡调整方滑块上，所述的偏心圆旋转体中间具有曲柄销孔且上述的曲轴穿过该曲柄销孔。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的两圆饼中心分居在与曲柄销孔中心两侧且与曲柄销孔中心的距离相等，所述的两圆饼圆心与曲柄销孔圆心连线为一直线。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的连杆由具有小孔的杆柄和具有大孔的呈板状的杆体组成，所述的动平衡调整方滑块上具有中间孔，上述的两个圆饼分别安装在大孔和中间孔内，上述的活塞销穿插在小孔内。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的第一导向机构为设置在箱体上的两第一滑道，所述的两第一滑道与连杆中心线平行且两第一滑道分布在连杆左右两侧，所述的连杆杆体的左右两侧壁分别与两第一滑道一一对应并相接触。通过两第一滑道与连杆杆体左右两侧壁的配合，从而保证连杆在活塞的带动下沿连杆中心线做垂直上下往复运动。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的连杆杆体左右两侧壁上均开设平行设置的喷油小孔，所述的喷油小孔一端与第一滑道相通，另一端与大孔相通。通过喷油小孔将润滑油输送到第一滑道的导面上，从而润滑第一滑道的导面，减少摩擦。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的连杆杆体上均匀分布有四个去重孔，所述的四个去重孔中心连线形成长方形。这样能保证在受力强度的情况下减轻重量。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的第二导向机构为设置在箱体上的两第二滑道，所述的两第二滑道与连杆中心线垂直且两第二滑道分布在动平衡调整方滑块上下两侧，所述的动平衡调整方滑块上下两侧壁分别与两第二滑道一一对应并相接触。通过两第二滑道与动平衡调整方滑块上下两侧壁的配合，从而保证动平衡调整方滑块在连杆的带动下做垂直于连杆上下运动的前后运动。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的曲轴由左曲轴和右曲轴组装而成，所述的左曲轴和右曲轴之间形成有一环形凹槽，上述的动平衡调整方滑块和连杆均轴向定位在环形凹槽内。

在上述的连杆导向往复活塞式内燃机中，所述的右曲轴上开设有第一深孔、第二深孔、斜孔和通孔，所述的斜孔连通第一深孔和第二深孔且所述的斜孔出口与动平衡调整方滑块相通，所述的通孔与第二深孔相通且所述的通孔出口与连杆相通。通孔和斜孔作为润滑油出口分别为连杆和动平衡调整方滑块提供润滑油。

与现有技术相比，本连杆导向往复活塞式内燃机将活塞和连杆设计为分体式结构，通过活塞销将活塞与连杆固连在一起，这样不仅方便加工设计，而且还降低了内燃机行程对缸径的要求；同时通过连杆与导块的配合，使得活塞与连杆做直线往复运动从而无需考虑连杆做旋转运动时惯性力对整机受力的影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中连杆与第一滑道的布置结构示意图。

图3是本发明中动平衡调整方滑块与第二滑道的布置结构示意图。

图4是本发明中曲轴连杆组件轴向布置结构示意图。

图5是本发明中连杆的结构示意图。

图6是本发明中偏心圆旋转体的结构示意图。

图7是本发明中偏心圆旋转体的侧视结构示意图。

图8是本发明中动平衡调整方滑块的结构示意图。

图9是本发明中曲轴上油路的结构示意图。

图中，1、箱体；11、第一滑道；12、第二滑道；2、气缸体；3、缸盖；4、活塞；5、连杆；51、杆柄；52、杆体；53、小孔；54、大孔；55、喷油小孔；56、去重孔；7、偏心圆旋转体；71、圆饼；72、曲柄销孔；8、动平衡调整方滑块；81、中间孔；9、曲轴；91、左曲轴；92、右曲轴；93、环形凹槽；94、第一深孔；95、第二深孔；96、斜孔；97、通孔；10、活塞销。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本连杆导向往复活塞式内燃机包括箱体1、气缸体2、缸盖3、活塞4、连杆5和曲轴9，其中气缸体2固定在在箱体1与缸盖3之间，活塞4设置在内燃机气缸体2内，连杆5及曲轴9设置在箱体1内。

如图1、图2和图5所示，连杆5由具有小孔53的杆柄51和具有大孔54的呈板状的杆体52组成，在小孔53内穿插有活塞销10并通过活塞销10将连杆5和活塞4固连在一起，其中杆柄51位于气缸体2内，杆体52位于箱体1内。在连杆5与箱体1之间设置有引导连杆5和活塞4沿气缸体2中心上下运动的第一导向机构，第一导向机构为包括设置在箱体1上的两第一滑道11，两第一滑道11均与箱体1连为一体。两第一滑道11均与连杆5中心线平行且两第一滑道11分布在连杆5左右两侧，连杆5杆体52的左右两侧壁分别与两第一滑道11一一对应并相接触。通过两第一滑道11与连杆5杆体52左右两侧壁的配合，从而保证连杆5在活塞4的带动下沿连杆5中心线做垂直上下往复运动。在连杆5杆体52左右两侧壁上均开设平行设置的喷油小孔55，喷油小孔55一端与第一滑道11相通，另一端与大孔54相通，通过喷油小孔55将润滑油输送到第一滑道11的导面上，从而润滑第一滑道11的导面，减少摩擦。在连杆5杆体52上还均匀分布有四个去重孔56，四个去重孔56中心连线形成长方形，这样能保证在受力强度的情况下减轻重量。

如图2至图8所示，在连杆5邻侧安装有动平衡调整方滑块8，其中在动平衡调整方滑块8中部具有中间孔81。动平衡调整方滑块8和连杆5通过偏心圆旋转体7连接在一起，偏心圆旋转体7由两个错位设置的圆饼71组成，其中一个圆饼71安装在连杆5的大孔54内，另一个圆饼71安装在动平衡调整方滑块8的中间孔81内，在偏心圆旋转体7中间具有曲柄销孔72且曲轴9穿过该曲柄销孔72。两圆饼71中心分居在与曲柄销孔72中心两侧且与曲柄销孔72中心的距离相等，两圆饼71圆心与曲柄销孔72圆心连线为一直线。

如图1和图3所示，在动平衡调整方滑块8与箱体1之间设有引导动平衡调整方滑块8沿曲轴9径向方向滑动的第二导向机构，第二导向机构为设置在箱体1上的两第二滑道12，两第二滑道12均与箱体1连为一体。两第二滑道12与连杆5中心线垂直且两第二滑道12分布在动平衡调整方滑块8上下两侧，动平衡调整方滑块8上下两侧壁分别与两第二滑道12一一对应并相接触。通过两第二滑道12与动平衡调整方滑块8上下两侧壁的配合，从而保证动平衡调整方滑块8在连杆5的带动下做垂直于连杆5上下运动的前后运动。

如图4和图9所示，曲轴9由左曲轴91和右曲轴92组装而成，在左曲轴91和右曲轴92之间形成有一环形凹槽93，动平衡调整方滑块8和连杆5均轴向定位在环形凹槽93内。在右曲轴92上开设有第一深孔94、第二深孔95、斜孔96和通孔97，斜孔96连通第一深孔94和第二深孔95且斜孔96出口与动平衡调整方滑块8相通，通孔97与第二深孔95相通且所述的通孔97出口与连杆5相通。通孔97和斜孔96作为润滑油出口分别为连杆5和动平衡调整方滑块8提供润滑油。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种连杆导向往复活塞式内燃机，包括箱体(1)、气缸体(2)、缸盖(3)、活塞(4)、连杆(5)和曲轴(9)，所述的气缸体(2)固定在在箱体(1)与缸盖(3)之间，所述的活塞(4)设置在内燃机气缸体(2)内，所述的连杆(5)及曲轴(9)设置在箱体(1)内，其特征在于，所述的活塞(4)通过活塞销(10)与连杆(5)固连，所述的连杆(5)与箱体(1)之间设置有引导连杆(5)和活塞(4)沿气缸体(2)中心上下运动的第一导向机构，所述的连杆(5)邻侧安装有动平衡调整方滑块(8)且动平衡调整方滑块(8)和连杆(5)通过偏心圆旋转体(7)连接在一起，所述的动平衡调整方滑块(8)和连杆(5)均轴向定位在曲轴(9)上且所述的动平衡调整方滑块(8)与箱体(1)之间设有引导动平衡调整方滑块(8)沿曲轴(9)径向方向滑动的第二导向机构。

2.根据权利要求1所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的偏心圆旋转体(7)由两个错位设置的圆饼(71)组成，所述的两个圆饼(71)一个安装在连杆(5)上，另一个安装在动平衡调整方滑块(8)上，所述的偏心圆旋转体(7)中间具有曲柄销孔(72)且上述的曲轴(9)穿过该曲柄销孔(72)。

3.根据权利要求2所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的两圆饼(71)中心分居在与曲柄销孔(72)中心两侧且与曲柄销孔(72)中心的距离相等，所述的两圆饼(71)圆心与曲柄销孔(72)圆心连线为一直线。

4.根据权利要求2或3所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的连杆(5)由具有小孔(53)的杆柄(51)和具有大孔(54)的呈板状的杆体(52)组成，所述的动平衡调整方滑块(8)上具有中间孔(81)，上述的两个圆饼(71)分别安装在大孔(54)和中间孔(81)内，上述的活塞销(10)穿插在小孔(53)内。

5.根据权利要求4所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的第一导向机构为设置在箱体(1)上的两第一滑道(11)，所述的两第一滑道(11)与连杆(5)中心线平行且两第一滑道(11)分布在连杆(5)左右两侧，所述的连杆(5)杆体(52)的左右两侧壁分别与两第一滑道(11)一一对应并相接触。

6.根据权利要求5所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的连杆(5)杆体(52)左右两侧壁上均开设平行设置的喷油小孔(55)，所述的喷油小孔(55)一端与第一滑道(11)相通，另一端与大孔(54)相通。

7.根据权利要求4所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的连杆(5)杆体(52)上均匀分布有四个去重孔(56)，所述的四个去重孔(56)中心连线形成长方形。

8.根据权利要求1或2或3所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的第二导向机构为设置在箱体(1)上的两第二滑道(12)，所述的两第二滑道(12)与连杆(5)中心线垂直且两第二滑道(12)分布在动平衡调整方滑块(8)上下两侧，所述的动平衡调整方滑块(8)上下两侧壁分别与两第二滑道(12)一一对应并相接触。

9.根据权利要求1或2或3所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的曲轴(9)由左曲轴(91)和右曲轴(92)组装而成，所述的左曲轴(91)和右曲轴(92)之间形成有一环形凹槽(93)，上述的动平衡调整方滑块(8)和连杆(5)均轴向定位在环形凹槽(93)内。

10.根据权利要求9所述的连杆导向往复活塞式内燃机，其特征在于，所述的右曲轴(92)上开设有第一深孔(94)、第二深孔(95)、斜孔(96)和通孔(97)，所述的斜孔(96)连通第一深孔(94)和第二深孔(95)且所述的斜孔(96)出口与动平衡调整方滑块(8)相通，所述的通孔(97)与第二深孔(95)相通且所述的通孔(97)出口与连杆(5)相通。

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