CN110118250B - 一种链条-曲轴联动的转换机构 - Google Patents

Abstract

一种链条‑曲轴联动的转换机构包括：曲轴箱11中传动轴4上的传动链轮3与传动链条2啮合，传动链条2一端部与曲拐轴颈103连接，另一端部安装在传动链轮3轮缘上，直线导轨501借助限位杆6及其两端的转动扁杆601和转动环602与传动链轮3两侧的传动轴4转动连接，传动链条2的各链条销轴201和曲拐轴颈103置于链条导轨5的直轨底面511上，传动链条2的各内连板202和外连板203上的各导向短柱206和导向长柱208置于直线导轨501两侧的导向翼缘502的顶面504上，与附加缸体110中传动轴4上的各驱动齿轮7啮合的驱动齿条8与气缸10中的活塞9铰接构成多气缸10的发动机组。

Description

一种链条-曲轴联动的转换机构

技术领域

本发明涉及一种发动机的活塞往复直线运动转换为曲轴圆周运动的机械装置，特别涉及一种链条-曲轴联动的转换机构，以替代传统的曲轴(柄)-连杆转换机构。

背景技术

目前，活塞式内燃机普遍采用曲轴(曲拐)连杆机构进行直线往复运动与圆周运动相互转换的机械，曲轴连杆机构设计和制造已经十分完善，但是，由于曲轴(柄)连杆几何机构及其受力状态十分复杂，各个部件都处在复杂的三向应力状态，在实际应用中还存在明显的缺陷，有待进一步改进和优化：

1、现有的曲轴连杆机构中，作用在曲轴(柄)上的沿连杆轴线方向的作用力再次分解为垂直曲轴半径方向的切向力和沿半径方向的法向力，在燃气爆发瞬间，由于传动角很小，输出的扭矩的切向作用力远小于活塞上的燃气压力，有计算表明传动角为10度时，活塞总作用力只有百分之二十左右转换为产生曲轴扭矩的切向作用力；

2、在曲轴(柄)连杆机构中，作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，不仅降低了活塞的做功效率，而且还会造成“卡缸”使活塞无法工作；

3、曲轴连杆机构中连杆传动产生的不平衡回转质量和回转运动引起惯性力，使活塞与汽缸壁及转动接触面产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。

为了克服传统曲轴-连杆机构上述的缺陷，本发明提供了一种齿条-曲轴联动的转换机构。

发明内容

按照本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构如下所述：在曲轴箱的两侧壁上安装曲轴的主轴颈和若干根传动轴，在各传动轴柱面上安装与传动轴同轴的传动链轮，每个传动链轮的轮缘与传动链条的一端部刚性连接，每根传动链条另一端部安装在曲拐臂端部的曲拐轴颈上，每个传动链轮能与传动链条啮合，在每根传动链条的各个链条销轴一端部的各个内连板及各个外连板与每根传动链条的另一端部的各个内连板及各个外连板之间设置有链条导轨，设置在该链条导轨上的限位杆的两端部分别与转动扁杆一端部刚性连接，每个限位杆的两端部分别与转动扁杆一端部刚性连接，这两个转动扁杆的另一端部的转动环分别安装在每个传动链轮两侧的传动轴柱面上；各根传动轴延伸到所述的曲轴箱一侧或两侧的附加缸体中，在附加缸体内的各根传动轴的柱面上分别安装个数相等的驱动齿轮，与每根传动轴上的各个驱动齿轮同轴的传动链轮啮合的传动链条一端部安装在同一付曲轴的曲拐轴颈上，与每根传动轴上的各个驱动齿轮啮合的各个驱动齿条一端部分别与设置在附加缸体缸壁上的各个气缸中的活塞铰接构成多个气缸的发动机组。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，一种传动链条的结构如下所述：各个内连板和各个外连板的形状相同，每个内连板的连板圆孔边缘分别与每个连板套筒的两端部刚性连接，每个链条销轴分别穿过连板套筒其两端部分别与的每个外连板的连板圆孔边缘刚性连接构成一种非标准的传动链条，每链条销轴两端部的内连板或外连板的连板圆孔上方的加宽部分为连板凸缘，而与该链条销轴相邻的两个链条销轴两端部的外连板或内连板的连板圆孔上方的加宽部分为连板凸缘，在每根传动链条两侧的每个外连板的连板凸缘内侧面上安装带有长轴套的导向长柱，在每根传动链条两侧的每个内连板的连板凸缘内侧面上安装带有短轴套的导向短柱，每个导向长柱和每个导向短柱为直径相等的圆柱，每个导向短柱和每个导向长柱的轴线分别与每个链条销轴的轴线及每个曲拐轴颈的轴线平行，每个导向长柱的长度等于每个导向短柱的长度与每个外连板的厚度之和，每个长轴套和每个短轴套各自安装在每个导向长柱和每个导向短柱的柱面上，每个销轴套安装在每个连板套筒上，每个销轴套的长度略小于每个连板套筒的长度，每个导向长柱轴心到其正下方的连板圆孔中心之间距离等于每个导向短柱轴心到其正下方的连板圆孔中心之间距离，过每个导向长柱轴心及其正下方的链条销轴轴心或连板圆孔中心的竖向直线垂直于过外连板上的两个链条销轴轴心或两个连板圆孔中心的横向直线，过每个导向短柱轴心和其正下方的链条销轴轴心或连板圆孔中心的竖向直线垂直于过内连板上的两个链条销轴轴心或两个连板圆孔中心的横向直线，每根传动链条一侧的每个导向长柱的轴线和每个导向短柱的轴线分别与每根传动链条另一侧的每个导向长柱的轴线和每个导向短柱的轴线共线，同一轴线的每对导向长柱的端头之间的距离和同一轴线的每对导向短柱的端头之间的距离相等，每根传动链条的长度稍大于曲拐轴颈绕主轴颈旋转的转动半径的2倍与每个传动链轮的分度圆的半径之和。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，每根传动链条一端部的两个内连板的一端部为链条圆环，在每个链条圆环的外缘设置圆环凸缘，圆环凸缘与连板凸缘的形状相同，每个链条圆环的内径等于曲拐轴颈的直径，每根传动链条一端部的两个链条圆环皆安装在同一曲拐臂端部的曲拐轴颈上，在每根传动链条一端部的两个链条圆环之间的曲拐轴颈柱面上安装轴颈套，每个轴颈套的内径等于或略大于曲拐轴颈的直径，每个轴颈套的外径等于两个内连板之间的销轴套的外径，在每根传动链条一端部的两个内连板的圆环凸缘上安装带有短轴套的导向短柱，过每根传动链条一端部的内连板的连板凸缘上的导向短柱的轴心及其正下方的连板圆孔的中心或链条销轴轴心的竖向直线以及过圆环凸缘上的导向短柱的轴心和链条圆环的中心或曲拐轴颈轴心的竖向直线垂直于过两个内连板上的连板圆孔的中心和链条圆环的中心的横向直线，每根传动链条一端部的圆环凸缘上的导向短柱轴心到所述链条圆环中心的距离等于每个导向短柱轴心到其正下方的链条销轴轴心的距离或每个导向长柱轴心到其正下方的链条销轴轴心的距离。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，每个链条导轨是一种由直线导轨及其两侧的导向翼轨以及直线导轨一端部的圆弧导轨构成的形状相同的组合导轨，每个直线导轨和两个导向翼轨的长度稍大于每根传动链条的长度，每个直线导轨的底面和两个导向翼轨的底面共面的平面为直轨底面，每个直轨底面宽度等于每个销轴套的长度，每个直线导轨的顶面略高于每个连板凸缘的上边缘，每个直线导轨的顶面与每个导向翼轨的顶面平行，每个直线导轨的厚度小于每根传动链条两侧的各个导向短柱端头之间的距离和各个导向长柱端头之间的距离，每个导向翼轨的高度等于每个导向短柱的轴线到其正下方的链条销轴的轴轴线的距离减去短轴套的外半径和销轴套的外半径之差，每个直线导轨置于所述每条轴线上的两个导向短柱端头之间，每个直线导轨两侧的各个导向短柱上的短轴套和各个导向长柱上的长轴套置于每个直线导轨两侧的导向翼轨的顶面上并能在导向翼轨的顶面上滚动，每个链条销轴的销轴套和曲拐轴颈上的轴颈套置于每个直轨底面上并能在每个直轨底面上滚动，每根传动链条借助每个直线导轨和两个导向翼轨能够传递作用在每个活塞与曲拐轴颈之间推力，与每个直轨底面滚动接触的曲拐臂端部的曲拐轴颈能驱动直线导轨及其两侧的导向翼轨绕每根传动轴的轴线往复摆动，每个直轨底面与过主轴颈的轴线和曲拐轴颈的轴线的曲拐臂中分平面相交或平行，即沿着每个直轨底面直线运动的传动链条与曲拐臂相交或平行，每个活塞在上止点或下止点时，沿着每个直轨底面直线运动的传动链条与曲拐臂平行，在上止点的每个活塞开始向下止点运动时，沿着每个直轨底面直线运动的传动链条与曲拐臂接近正交，此时，作用在各活塞上的最大燃气爆发力借助驱动齿条、驱动齿轮及与其同轴传动链轮和传动链条几乎等值传递到同一付曲轴的曲拐轴颈和曲拐臂上并驱动曲轴输出最大扭矩。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，每个圆弧导轨的内圆弧面是以每根传动轴的轴线为中心轴线的圆弧面，每个内圆弧面的半径等于与每个传动链轮的分度圆半径与每个链条销轴上的销轴套的外半径之和，每个圆弧导轨的厚度等于每个直线导轨的厚度，每个直线导轨的底面和圆弧导轨的内圆弧面在其衔接处相切，在衔接处的每个直线导轨的底面到传动轴的轴线之间的距离等于圆弧导轨的内圆弧面的半径，在每个圆弧导轨的内圆弧面上的各个链条销轴及其销轴套与传动链轮的各轮齿啮合，此时，圆弧导轨和限位杆及其两端部的转动扁杆以传动轴的轴线为中心往复转动。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，每个直线导轨的顶面一端部与每个限位杆的中部刚性连接，每个限位杆的长度大于每个传动链轮的厚度，每个限位杆与每个转动扁杆正交，各个转动扁杆的形状相同，各个转动扁杆一端部的转动环的形状相同，每个转动环的内径等于或略大于每根传动轴的直径。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，各传动轴为相同的圆柱体，延长的每根传动轴的端部安装在附加缸体的侧壁上，每根传动轴的轴线到主轴颈的轴线的距离相等，每根传动轴的轴线皆与主轴颈的轴线平行，每根传动轴的轴线到主轴颈的轴线的距离稍大于每个传动链轮的分度圆半径与曲拐轴颈绕主轴颈旋转的转动半径之和。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，驱动齿条的长度等于或略大于每个气缸中的活塞的行程，每根驱动齿条的无齿背面上设置带有圆柱轴套的限位圆柱，每个限位圆柱的两端部分别与每根驱动齿条两侧的限位扁杆一端部转动连接，两个限位扁杆另一端部的定位圆环分别安装在与每根驱动齿条啮合的驱动齿轮两侧的传动轴柱面上，每个限位圆柱的圆柱轴套能在所述每根驱动齿条的无齿背面上滚动，以使每根驱动齿条与驱动齿轮始终保持啮合状态。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，附加缸体紧贴在曲轴箱的一侧或两侧，附加缸体的深度稍大于每个活塞的行程，在附加缸体的缸壁上设置有相同各个气缸。

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，其中，附加缸体也可为带有活塞或柱塞的泵体，在泵体内的各根传动轴的柱面上安装驱动齿轮，与驱动齿轮啮合的驱动齿条一端部与活塞或柱塞铰接，曲轴箱外面的曲轴的主轴颈通过连接机构与动力设备的转动轴相联，转动轴输出的扭矩将驱动泵体中的活塞或柱塞往复直线运动。

采用本发明提供的链条-曲轴联动的转换机构，克服了传统的曲轴-连杆机构固有的缺点，具有以下主要优点：

本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构，具有以下优点：

1.本发明的转换机构中，活塞往复运动的作用力借助每根传动轴上的各驱动齿条和各驱动齿轮、传动链轮和传动链条不需分解几乎等值传递到曲拐轴颈和曲拐臂上并驱动曲轴旋转，作用在曲拐轴颈和曲拐臂上的切向力几乎等于活塞上的作用力，活塞上的作用力驱动齿条轴颈和曲轴做圆周运动，因此曲轴能输出的扭矩最大，反之，曲轴旋转的扭矩借助曲拐轴颈和曲拐臂、传动链条和传动链轮及各驱动齿轮和各驱动齿条不需分解几乎等值传递到活塞上，在上述运行过程中，每当活塞从上止点开始向下止点运动时，曲拐臂与每根传动链条两侧的摆动槽之间的夹角近似等于90°时，气缸中作用在活塞上最大燃气爆发力几乎等值传递到旋转运动的曲拐轴颈上，因此，曲轴输出最大的扭矩，理论计算和模型机实验表明本发明的转换机构输出最大的扭矩比传统曲轴-连杆机构中输出的最大扭矩增大2到3倍，每当活塞从下止点开始向上止点运动时，曲拐臂与每根传动链条两侧的摆动槽之间的夹角大于传统曲轴-连杆机构的曲拐臂与连杆之间的夹角，即两个摆动槽之间传动链条的作用力分解到曲拐臂圆周运动的切向力大于连杆的作用力分解到曲拐臂圆周运动的切向力；

2.本发明的转换机构中，各个活塞的往复直线运动借助各驱动齿条和各驱动齿轮及传动链轮和传动链条直接转换为曲轴的旋转运动的切向力，消除了传统曲轴-连杆机构中连杆传动引起的活塞与气缸缸壁之间的侧向压力及由侧向压力引起的汽缸壁的磨损；

3.本发明转换机构中，每根传动轴上可设置多个驱动齿轮及与其啮合的驱动齿条，与各根传动轴上的各个驱动齿条铰接的各个活塞的往复直线运动皆通过同一付曲轴机构的曲拐轴颈转换为圆周运动，不仅节省了大量的曲轴，而且也极大地减小了由曲拐臂旋转运动引起的转动惯量，因此，可用多个小排气量的气缸构成大功率的发动机组；

4.本发明转换机构中，传动链轮半径和驱动齿轮半径可根据设计要求改变其大小，曲轴的转动直径即可小于或大于活塞的行程，以便更为合理的利用气缸中燃气的爆发力，以提高转换机构的机械效率。

5.本发明的转换机构的主要部件在单独的曲轴箱内，受气缸中燃气爆发产生高温的影响很小，提高了曲轴机构的使用寿命。

本发明结构亦可用于任何形式的旋转运动转换为往复直线运动的机械，例如，活塞式油、气、水泵及活塞式压缩机等。

附图说明

图1是本发明的的转换机构第一实施例正视示意图；

图2是本发明第一实施例的附图1中A-A截面剖视图；

图3是本发明第一实施例的附图2中B-B截面的剖视图；

图4是本发明第一实施例中的传动链条结构示意图；

图5是本发明第一实施例中的传动链条结构剖面示意图；

图6是本发明第一实施例中的链条导轨示意图；

图7是本发明第一实施例中的驱动齿轮和驱动齿条及限位机构示意图；

图8是本发明第一实施例中的活塞在上止点时转换机构的侧视示意图；

图9是本发明第一实施例中的活塞开始向下止点运动时转换机构的侧视示意图；

图10是本发明第一实施例中的活塞在下止点时转换机构的侧视示意图；

图11是本发明第二实施例侧视剖面的示意图；

图12是本发明第三实施例侧视剖面的示意图；

图13是本发明第四实施例示意图。

具体实施方式

下面参照说明书附图详细描述本发明提供的一种链条-曲轴联动的转换机构的具体实施方式。

如图1、2、3所示，本发明第一实施例如下述：曲轴1的主轴颈101和传动轴4安装在曲轴箱11的两侧壁上，传动轴4的柱面上安装传动链轮3，传动链轮3与传动链条2两侧的各个内连板202和各个外连板203之间的各个链条销轴201及其销轴套204啮合，传动链条2的一端部安装在与其啮合的传动链轮3的轮缘上，传动链条2另一端部的链条圆环200安装在曲拐臂102端部的曲拐轴颈103上，在传动链条2的各个链条销轴201一端部的各个内连板202及各个外连板203与另一端部的各个内连板202及各个外连板203之间设置有链条导轨5，设置在链条导轨5上的限位杆6的两端部分别与转动扁杆601一端部刚性连接，两个转动扁杆601另一端部的转动环602分别安装在传动链轮3两侧的传动轴4柱面上，在曲轴箱11一侧安装附加缸体110，在附加缸体110上设置气缸10，延伸到附加缸体110中的传动轴4的端部安装在附加缸体110的缸壁上，在附加缸体110内的传动轴4的柱面上安装同轴的驱动齿轮7，与传动轴4上的驱动齿轮7同轴的传动链轮3啮合的传动链条2另一端部安装在曲轴1的曲拐轴颈103上，与传动轴4上的驱动齿轮7啮合的驱动齿条8一端部与气缸10中的活塞9铰接构成单气缸10的发动机。

如图4(a)-图4(d)所示，一种传动链条2的结构如下：传动链条2的各个内连板202和各个外连板203的形状相同，每个内连板202的连板圆孔212边缘分别与每个连板套筒213的两端部刚性连接，每个链条销轴201分别穿过连板套筒213其两端部分别与的每个外连板203的连板圆孔212边缘刚性连接构成一种非标准的传动链条2，每链条销轴201两端部的内连板202或外连板203的连板圆孔212上方的加宽部分为连板凸缘205，而与该链条销轴201相邻的两个链条销轴201两端部的外连板203或内连板202的连板圆孔212上方的加宽部分为连板凸缘205。

如图5(a)、5(b)所示，在传动链条2两侧的每个内连板202上的连板凸缘205内侧面上分别安装带有短轴套207的导向短柱206，在传动链条2两侧的每个外连板203上的连板凸缘205内侧面分别安装带有长轴套209的导向长柱208，各个导向长柱208和各个导向短柱206为直径相等的圆柱体，每个导向长柱208的长度等于每个导向短柱206的长度与每个内连板202的厚度之和，过每个导向短柱206轴心和导向短柱206正下方的一个连板圆孔212中心的竖向直线210垂直于过内连板202上的两个连板圆孔212中心的横向直线211，过每个导向长柱208轴心和导向长柱208正下方的一个连板圆孔212中心的竖向直线210垂直于过外连板203上的两个连板圆孔212中心的横向直线211，传动链条2一侧的每个导向短柱206与传动链条2另一侧的每个导向短柱206同轴线，传动链条2一侧的每个导向长柱208与传动链条2另一侧的每个导向长柱208同轴线，同轴线的每对导向短柱206端头之间的距离和同轴线的每对导向长柱208端头之间的距离相等，每个导向短柱206和每个导向长柱208的轴线分别与每个链条销轴201的轴线及曲拐轴颈103的轴线105平行，每个短轴套207的内径等于或略大于每个导向短柱206的直径，每个短轴套207安装在每个导向短柱206的柱面上，每个长轴套209的内径等于或略大于每个导向长柱208的直径，每个长轴套209安装在导向长柱208的柱面上，每个销轴套204的长度等于或略小于连板套筒213的长度，每个销轴套204安装在传动链条2两侧的各内连板202之间的每个连板套筒213上，各销轴套204的内径等于各连扳套筒213的外径，各连扳套筒213的内径等于各个链条销轴201的直径，传动链条2的长度稍大于曲拐轴颈103绕主轴颈101的轴线104)旋转的转动半径的2倍与传动链轮3的分度圆301的半径之和。

如图4(a)、4(b)、4(e)、图5(c)所示，传动链条2一端部的两个内连板202的一端部为链条圆环200，两个链条圆环200的内径等于曲拐轴颈103的直径，两个链条圆环200皆安装在曲轴1的曲拐臂102端部的曲拐轴颈103上，在两个链条圆环200之间的曲拐轴颈103柱面上安装轴颈套108，轴颈套108的内径等于或略大于曲拐轴颈103的直径，轴颈套108的外径等于的销轴套204的外径，在两个链条圆环200的外缘设置与连板凸缘205形状相同的圆环凸缘215，在传动链条2一端部的两个内连板202的圆环凸缘215上安装带有短轴套207的导向短柱206，过传动链条2一端部的内连板202上的导向短柱206轴心及其正下方的连板圆孔212中心的竖向直线210以及过圆环凸缘215上的导向短柱206轴心和链条圆环200中心的竖向直线210垂直于过内连板202上的连板圆孔212中心和链条圆环200中心的横向直线211。

如图5所示，两个圆环凸缘215上的导向短柱206轴心到链条圆环200中心的距离等于每个导向短柱206轴心到其正下方的链条销轴201轴心的距离和每个导向长柱208轴心到其正下方的链条销轴201轴心的距离。

如图6、图1、图2所示，链条导轨5是由直线导轨501和直线导轨501两侧的导向翼轨502以及直线导轨501一端部的圆弧导轨503构成的组合导轨，直线导轨501和两个导向翼轨502的长度稍大于传动链条2的长度，直线导轨501的底面506和两个导向翼轨502的底面507共面的平面为直轨底面511，直轨底面511的宽度等于每个销轴套204的长度，直线导轨501的顶面509略高于每个连板凸缘205的上边缘，直线导轨501的顶面509与导向翼轨502的顶面504平行，直线导轨501的厚度小于传动链条2两侧的各个导向短柱206端头之间的距离和各个导向长柱208端头之间的距离，导向翼轨502的高度等于每个导向短柱206的轴线216到其正下方链条销轴201的轴线214之间距离减去短轴套207的外半径和销轴套204的外半径之差，直线导轨501置于每条轴线216上的两个导向短柱206端头之间，各个导向短柱206和各个导向长柱208能在直线导轨501两侧直线运动，直线导轨501两侧的各个导向短柱206的短轴套207和各个导向长柱208的长轴套209置于两个导向翼轨502的顶面504上并能在顶面504上滚动，各个销轴套204和轴颈套108置于直轨底面511上能在直轨底面511上滚动，传动链条2借助直线导轨501和两个导向翼轨502能够传递作用在活塞9与曲拐轴颈103之间驱动力，与直轨底面511滚动接触的曲拐臂102端部的曲拐轴颈103驱动直线导轨501及其两侧的导向翼轨502往复摆动，直轨底面511与过主轴颈101的轴线104和曲拐轴颈103的轴线105的曲拐臂102中分平面107相交或平行，即沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102相交或平行。

如图8所示，活塞9在上止点时，直轨底面511与过主轴颈101的轴线104和曲拐轴颈103的轴线105的曲拐臂102中分平面107平行，即沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102平行。

如图9所示，在上止点的活塞9开始向下止点运动时，沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102接近正交，此时，作用在活塞9上的最大燃气爆发力借助驱动齿条8、驱动齿轮7及与其同轴传动链轮3和沿直轨底面511直线运动的传动链条2几乎等值传递到曲拐轴颈103和曲拐臂102上并驱动曲轴1输出最大扭矩。

如图10所示，活塞9在下止点时，沿直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102再次平行。

如图6、图1、图2所示，圆弧导轨503的内圆弧面505是以传动轴4的轴线400为中心轴线的圆弧面，内圆弧面505的半径等于与传动链轮3的分度圆301半径与每个链条销轴201上的销轴套204的外半径之和，直线导轨501的底面506和圆弧导轨503的内圆弧面505在其衔接处510相切，在衔接处510的直轨底面511到传动轴4的轴线400之间的距离等于圆弧导轨503的内圆弧面505的半径，圆弧导轨503的厚度等于直线导轨501的厚度，在圆弧导轨503的内圆弧面505上的各个链条销轴201及其销轴套204与传动链轮3的各轮齿啮合，此时，圆弧导轨503和限位杆6及其两端部的转动扁杆601以传动轴4的轴线400为中心往复转动。

如图2所示，限位杆6的中部与直线导轨501一端部的顶面509刚性连接，限位杆6的长度大于传动链轮3的厚度，限位杆6与转动扁杆601正交，各转动扁杆601的形状相同，各转动扁杆601一端部的转动环602的形状相同，各转动环602的直径等于传动轴4的直径。

如图3(a)所示，传动轴4为圆柱体，延长的传动轴4的端部安装在附加缸体110的侧壁上，传动轴4的轴线400与主轴颈101的轴线104平行，传动轴4的轴线400到主轴颈101的轴线104的距离稍大于传动链轮3的分度圆301半径与曲拐轴颈103绕主轴颈101旋转的半径之和。

如图1所示，传动轴4的轴线400到主轴颈101的轴线104的距离稍大于传动链轮3的分度圆301半径与曲拐轴颈103绕主轴颈101旋转的半径之和。

如图2(a)、图3(a)所示，附加缸体110紧贴在曲轴箱11的一侧，附加缸体110的深度稍大于活塞9的行程，圆柱状的传动轴4延长到附加缸体110的侧壁上。

如图7所示，驱动齿条8的长度等于或略大于每个气缸10中的活塞9的行程，驱动齿条8的无齿背面801上设置带有圆柱轴套121的限位圆柱12，限位圆柱12的两端部分别与驱动齿条8两侧的限位扁杆13一端部刚性连接，两个限位扁杆13的另一端部的定位圆环131分别安装在与驱动齿条8啮合的驱动齿轮7两侧的传动轴4柱面上，活塞9和驱动齿条8往复运动时，限位圆柱12的圆柱轴套121能在驱动齿条8的无齿背面801上滚动，以使驱动齿条8始终与驱动齿轮7保持啮合状态。

本发明第一实施例的运行过程如下：

运行步骤一：如图1所示，逆时针旋转的曲拐轴颈103驱动传动链条2及其各个链条销轴201及其销轴套204和曲拐轴颈103及其轴颈套108沿着直轨底面511直线移动，而直线导轨501两侧的各个导向短柱206及其导向轴套207和导向长柱208及其长轴套209分别沿着两个导向翼轨502的顶面504直线移动，传动链条2沿着直轨底面511直线运动，各链条销轴201及其销轴套204依次经过底面506与内圆弧面505的衔接处510与传动链轮3啮合并驱动传动链轮3逆时针转动，与传动链轮3同轴的驱动齿轮7驱动驱动齿条8带动活塞9向上止点运动，与此同时，与直轨底面511滚动接触的曲拐轴颈103推动直线导轨501及其两侧的导向翼轨502往复摆动，沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102相交。

运行步骤二：如图8所示，当沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102平行时，即逆时针旋转的曲拐臂102的中分平面107与直轨底面511平行时，传动链条2和传动链轮3及驱动齿轮7和的驱动齿条8停止运动，与驱动齿条8铰接活塞9到达上止点。

运行步骤三：如图8、图9所示，当继续逆时针旋转的曲拐轴颈103借助传动链条2带动传动链轮3开始顺时针转动，在上止点的活塞9开始向下止点运动时，在传动链轮3上的各个链条销轴201及其销轴套204经过底面506与内圆弧面505的衔接处510依次移动到直轨底面511上，各个链条销轴201及其销轴套204以及各个导向短柱206及其导向轴套207和导向长柱208及其长轴套209也同时依次移动到两个导向翼轨502的顶面504上，沿着直轨底面511直线运动的传动链条2开始反方向直线运动，当沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102接近正交时，即曲拐臂102的中分平面107与直轨底面511接近正交时，作用在活塞9上的燃气爆发力借助与驱动齿轮7啮合的驱动齿条8及与传动链轮3啮合的传动链条2几乎等值传递到曲拐轴颈103上，曲拐轴颈103带动曲轴1输出最大的扭矩。

运行步骤四：如图10所示，当沿着直轨底面511直线运动的传动链条2与曲拐臂102再次平行时，即中分平面107与直轨底面511再次平行时，传动链条2的各个链条销轴201及其销轴套204从传动链轮3移动到直轨底面511上，各个导向短柱206及其导向轴套207和导向长柱208及其长轴套209也同时移动到两个导向翼轨502的顶面504上，传动链条2和传动链轮3及驱动齿轮7和的驱动齿条8停止运动，与驱动齿条8铰接活塞9到达下止点。

运行步骤五：当继续逆时针旋转的曲拐轴颈103借助传动链条2带动传动链轮3开始逆时针转动，在下止点的活塞9开始向上止点运动，传动链条2带动各个链条销轴201及其销轴套204和曲拐轴颈103及其轴颈套108沿着直轨底面511直线移动，而直线导轨501两侧的各个导向短柱206及其导向轴套207和导向长柱208及其长轴套209分别沿着两个导向翼轨502的顶面504直线移动，沿着直轨底面511直线运动的传动链条2开始向传动轴4的再次反方向直线运动，链条-曲轴联动转换机构中的各个构件将周而复始地重复运行步骤一到运行步骤五，将活塞9的往复直线运动借助曲轴1转换为圆周运动。

在上述运行过程中，滚动圆柱12始终在驱动齿条8的无齿背面801上滚动，驱动齿条8始终保持与驱动齿轮7啮合状态。

如图11所示，本发明的第二实施例与第一实施例的不同之处在于：在附加缸体110的侧壁上再设置一个气缸10，在附加缸体110中的传动轴4的柱面上再设置与第一实施例中相同的各个构件，附加缸体110上的两个气缸10内的活塞9分别借助两根驱动齿条8和两个驱动齿轮7及与两个驱动齿轮7同轴传动链轮3和传动链条2与曲轴1联动，构成两个气缸10的发动机。

本发明第二实施例的运行过程如下：第二实施例中的两个气缸10内的活塞9分别借助两根驱动齿条8和两个驱动齿轮7以及传动链轮3和传动链条2带动一付曲轴1转动，各个构件的运行过程与第一实施例中的各个构件的运行过程相同。

本发明的第三实施例与第二实施例的不同之处在于：如图12所示，参照第二实施例，在曲轴箱11的两侧壁上再设置一根传动轴4，两根平行的传动轴4在曲轴1的两侧，两根传动轴4的轴线400到主轴颈101的轴线104的距离相等，两根传动轴4的柱面上分别安装传动链轮3，与两个传动链轮3啮合的两根传动链条2的一端部分别安装在两个传动链轮3的轮缘上，两根传动链条2另一端部的链条圆环200安装在曲轴1的曲拐臂102端部的同一曲拐轴颈103上，在附加缸体110中的两根传动轴4的柱面上各设置与第二实施例中相同的各个构件，附加缸体110上的四个气缸10中的四个活塞9分别借助四根驱动齿条8和四个驱动齿轮7及两个传动链轮3和两根传动链条2与一付曲轴1联动，构成四个气缸10的发动机组。

本发明的第三实施例的运行过程如下：第三实施例中的四个气缸10内的四个活塞9分别借助四根驱动齿条8和四个驱动齿轮7以及两个传动链轮3和两根传动链条2驱动仅有的一付曲轴1转动，各个构件的运行过程与第二实施例中的各个构件的运行过程相同。

本发明的第四实施例如图13所示：曲轴箱11外面的曲轴1的主轴颈101与电动机14的转动轴15通过连接机构16相联，转动轴15输出的扭矩驱动泵体17内的传动轴4转动，传动轴4驱动水泵17中的驱动齿条8及柱塞18往复运动。

本发明第四实施例中的各个构件的运行过程与第一实施例中的各个构件的运行过程相反。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：曲轴(1)的主轴颈(101)和若干根传动轴(4)安装在曲轴箱(11)的两侧壁上，在所述每根传动轴(4)柱面上安装传动链轮(3)，与所述每个传动链轮(3)啮合的传动链条(2)一端部安装在传动链轮(3)的轮缘上，所述每根传动链条(2)另一端部安装在曲拐臂(102)端部的曲拐轴颈(103)上，在所述每根传动链条(2)的各个链条销轴(201)两端部的各个内连板(202)之间和各个外连板(203)之间设置有链条导轨(5)，在所述每个链条导轨(5)上设置有限位杆(6)，所述的限位杆(6)两端部分别与转动扁杆(601)一端部刚性连接，所述每对转动扁杆(601)另一端部的转动环(602)分别安装在所述每个传动链轮(3)两侧的传动轴(4)柱面上；所述各根传动轴(4)延伸到所述的曲轴箱(11)一侧或两侧的附加缸体(110)中，在所述附加缸体(110)内的各根传动轴(4)的柱面上分别安装个数相等的驱动齿轮(7)，与所述的每根传动轴(4)上的各个驱动齿轮(7)同轴的传动链轮(3)啮合的传动链条(2)一端部安装在同一付曲轴(1)上，与所述每根传动轴(4)上的各个驱动齿轮(7)啮合的各个驱动齿条(8)一端部分别与设置在附加缸体(110)上的各个气缸(10)中的活塞(9)铰接构成多个气缸(10)的发动机组。

2.根据权利要求1所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述每根传动链条(2)的各个内连板(202)和各个外连板(203)的形状相同，每个内连板(202)的连板圆孔(212)边缘分别与每个连板套筒(213)的两端部刚性连接，所述每个链条销轴(201)分别穿过所述连板套筒(213)，其两端部分别与每个外连板(203)的连板圆孔(212)边缘刚性连接构成一种非标准的传动链条(2)，所述每个链条销轴(201)两端部的内连板(202)或外连板(203)的连板圆孔(212)上方的加宽部分为连板凸缘(205)，而与所述的链条销轴(201)相邻的两个链条销轴(201)两端部的外连板(203)或内连板(202)的连板圆孔(212)上方的加宽部分为连板凸缘(205)，在所述每根传动链条(2)两侧的各个外连板(203)的连板凸缘(205)内侧面上分别安装带有长轴套(209)的导向长柱(208)，在每根传动链条(2)两侧的各个内连板(202)的连板凸缘(205)内侧面上安装带有短轴套(207)的导向短柱(206)，所述各个导向长柱(208)和所述各个导向短柱(206)为直径相等的圆柱，每个导向长柱(208)的长度等于每个导向短柱(206)的长度与每个外连板(203)的厚度之和，所述每个导向短柱(206)和每个导向长柱(208)的轴线(216)分别与所述每个链条销轴(201)的轴线(214)及所述曲拐轴颈(103)的轴线(105)平行，所述各个长轴套(209)和各个短轴套(207)分别安装在各个导向长柱(208)和各个导向短柱(206)的柱面上，所述每个连板套筒(213)置于销轴套(204)中，所述每个销轴套(204)的长度略小于所述每个连板套筒(213)的长度，每个导向长柱(208)轴心到其正下方的连板圆孔(212)中心之间距离等于每个导向短柱(206)轴心到其正下方的连板圆孔(212)中心之间距离，过每个导向长柱(208)轴心及其正下方的链条销轴(201)轴心或连板圆孔(212)中心的竖向直线(210)垂直于过所述外连板(203)上的两个链条销轴(201)轴心或两个连板圆孔(212)中心的横向直线(211)，过所述每个导向短柱(206)轴心和其正下方的链条销轴(201)轴心或连板圆孔(212)中心的竖向直线(210)垂直于过所述内连板(202)上的两个链条销轴(201)轴心或两个连板圆孔(212)中心的横向直线(211)，每根传动链条(2)一侧的每个导向长柱(208)的轴线(216)和每个导向短柱(206)的轴线(216)分别与每根传动链条(2)另一侧的每个导向长柱(208)的轴线(216)和每个导向短柱(206)的轴线(216)共线，同一轴线(216)上的每对导向长柱(208)端头之间的距离和同一轴线(216)上的每对导向短柱(206)端头之间的距离相等，所述各传动链条(2)的长度稍大于所述曲拐轴颈(103)绕主轴颈(101)的轴线(104)旋转的转动半径的2倍与所述每个传动链轮(3)的分度圆(301)的半径之和。

3.根据权利要求2所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述每根传动链条(2)一端部的两个内连板(202)的一端部为链条圆环(200)，所述两个链条圆环(200)的内径等于所述的曲拐轴颈(103)的直径，每根传动链条(2)一端部的两个链条圆环(200)安装在同一曲轴(1)上的曲拐臂(102)端部的曲拐轴颈(103)上，在每根传动链条(2)一端部的两个链条圆环(200)之间的曲拐轴颈(103)柱面上安装轴颈套(108)，所述每个轴颈套(108)的内径等于曲拐轴颈(103)的直径，每个轴颈套(108)的外径等于所述的销轴套(204)的外径，在所述每根传动链条(2)一端部的两个链条圆环(200)的外缘上设置与所述连板凸缘(205)形状相同的圆环凸缘(215)，在每根传动链条(2)一端部的两个圆环凸缘(215)内侧面上分别安装导向短柱(206)，所述两个导向短柱(206)的轴线(216)共线，两个导向短柱(206)端头之间的距离等于同一轴线(216)上的每个导向长柱(208)端头之间的距离，过所述每根传动链条(2)一端部的连板凸缘(205)上的导向短柱(206)轴心和连板圆孔(212)中心的竖向直线(210)与过所述内连板(202)上的连板圆孔(212)中心和链条圆环(200)中心的横向直线(211)垂直，过所述圆环凸缘(215)上的导向短柱(206)轴心和所述链条圆环(200)中心的竖向直线(210)与过所述内连板(202)上的连板圆孔(212)中心和链条圆环(200)中心的横向直线(211)垂直，所述每根传动链条(2)一端部的圆环凸缘(215)上的导向短柱(206)轴心到所述链条圆环(200)中心的距离等于所述每个导向短柱(206)轴心到其正下方的链条销轴(201)轴心或连板圆孔(212)中心的距离。

4.根据权利要求3所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述的各个链条导轨(5)是一种由直线导轨(501)及其两侧的导向翼轨(502)以及直线导轨(501)一端部的圆弧导轨(503)构成的形状相同的组合导轨，所述每个直线导轨(501)和两个导向翼轨(502)的长度稍大于所述每根传动链条(2)的长度，每个直线导轨(501)的底面(506)和两个导向翼轨(502)的底面(507)共面的平面为直轨底面(511)，所述每个直轨底面(511)的宽度等于所述每个销轴套(204)的长度，每个直线导轨(501)的顶面(509)略高于所述每个连板凸缘(205)的上边缘，每个直线导轨(501)的厚度略小于所述的每条轴线(216)上的两个导向短柱(206)端头之间的距离，所述每个导向翼轨(502)的高度等于所述每个导向短柱(206)的轴线(216)到其正下方的链条销轴(201)的轴线(214)之间的距离减去短轴套(207)的外半径和轴颈套(108)的外半径之差，每个直线导轨(501)置于所述每条轴线(216)上的两个导向短柱(206)端头之间，所述每个直线导轨(501)两侧的各个导向短柱(206)上的短轴套(207)和各个导向长柱(208)上的长轴套(209)置于每个直线导轨(501)两侧的导向翼轨(502)的顶面(504)上并能在导向翼轨(502)的顶面(504)上滚动，所述每个链条销轴(201)的销轴套(204)和曲拐轴颈(103)上的轴颈套(108)置于所述每个直轨底面(511)上并能在每个直轨底面(511)上滚动，所述每根传动链条(2)借助每个直线导轨(501)和两个导向翼轨(502)能传递作用在所述每个活塞(9)与曲拐轴颈(103)之间驱动力，与每个直轨底面(511)滚动接触的曲拐轴颈(103)能驱动每个直线导轨(501)及其两侧的导向翼轨(502)往复摆动，所述每个直轨底面(511)与过主轴颈(101)的轴线(104)和曲拐轴颈(103)的轴线(105)的曲拐臂(102)中分平面(107)相交或平行，即沿着每个直轨底面(511)直线运动的传动链条(2)与所述曲拐臂(102)相交或平行，所述每个活塞(9)在上止点或下止点时，沿着所述每个直轨底面(511)直线运动的传动链条(2)与所述曲拐臂(102)平行，在上止点的每个活塞(9)开始向下止点运动时，沿着每个直轨底面(511)直线运动的传动链条(2)与曲拐臂(102)接近正交。

5.根据权利要求4所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述每个圆弧导轨(503)的内圆弧面(505)是以每根传动轴(4)的轴线(400)为中心轴线的圆弧面，所述每个内圆弧面(505)的半径等于与每个传动链轮(3)的分度圆(301)半径与每个链条销轴(201)上的销轴套(204)的外半径之和，每个圆弧导轨(503)的厚度等于每个直线导轨(501)的宽度，所述每个直线导轨(501)的底面(506)和圆弧导轨(503)的内圆弧面(505)在其衔接处(510)相切，在所述衔接处(510)的每个直线导轨(501)的底面(506)到传动轴(4)的轴线(400)之间的距离等于所述圆弧导轨(503)的内圆弧面(505)的半径，在所述每个圆弧导轨(503)的内圆弧面(505)上的每个链条销轴(201)及其销轴套(204)与所述传动链轮(3)的各轮齿啮合，所述每个圆弧导轨(503)和所述每个限位杆(6)及其两端部的转动扁杆(601)以每根传动轴(4)的轴线(400)为中心往复转动。

6.根据权利要求4所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述每个限位杆(6)的两端部分别与转动扁杆(601)一端部刚性连接，所述每个限位杆(6)的中部与所述每个直线导轨(501)的顶面(509)一端部刚性连接，每个限位杆(6)的长度大于所述每个传动链轮(3)的厚度，每个限位杆(6)与所述每个转动扁杆(601)正交，所述各个转动扁杆(601)的形状相同，各个转动扁杆(601)一端部的转动环(602)的形状相同，所述每个转动环(602)的内径略大于每根传动轴(4)的直径。

7.根据权利要求1所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述各传动轴(4)为相同的圆柱体，延长的每根传动轴(4)的端部安装在附加缸体(110)的侧壁上，每根传动轴(4)的轴线(400)到所述主轴颈(101)的轴线(104)的距离相等，每根传动轴(4)的轴线(400)皆与主轴颈(101)的轴线(104)平行，每根传动轴(4)的轴线(400)到主轴颈(101)的轴线(104)的距离稍大于所述每个传动链轮(3)的分度圆(301)半径与曲拐轴颈(103)绕主轴颈(101)旋转的半径之和。

8.根据权利要求6所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述驱动齿条(8)的长度等于或略大于所述每个气缸(10)中的活塞(9)的行程，所述每根驱动齿条(8)的无齿背面(801)上设置带有圆柱轴套(121)的限位圆柱(12)，所述每个限位圆柱(12)的两端部分别与每根驱动齿条(8)两侧的限位扁杆(13)一端部转动连接，所述的两个限位扁杆(13)另一端部的定位圆环(131)分别安装在与每根驱动齿条(8)啮合的驱动齿轮(7)两侧的传动轴(4)柱面上，所述每个限位圆柱(12)的圆柱轴套(121)能在所述每根驱动齿条(8)的无齿背面(801)上滚动，以使所述每根驱动齿条(8)与驱动齿轮(7)始终保持啮合状态。

9.根据权利要求6所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述附加缸体(110)紧贴在所述曲轴箱(11)的一侧或两侧，附加缸体(110)的深度稍大于每个活塞(9)的行程，在附加缸体(110)的缸壁上设置有相同各个气缸(10)。

10.根据权利要求1所述的一种链条-曲轴联动的转换机构，其特征在于：所述附加缸体(110)替换为带有活塞(9)或柱塞(18)的泵体(17)，在所述泵体(17)内的各根传动轴(4)的柱面上安装驱动齿轮(7)，与所述的驱动齿轮(7)啮合的驱动齿条(8)一端部与内所述的活塞(9)或柱塞(18)铰接，所述曲轴箱(11)外面的曲轴(1)的主轴颈(101)通过连接机构(16)与电动机(14)的转动轴(15)相联，所述的转动轴(15)输出的扭矩将驱动所述泵体(17)中的活塞(9)或柱塞(18)往复直线运动。

Images