CN113323737B - 正时连杆组件及水平对置式发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种正时连杆组件及水平对置式发动机，解决了活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭不能同步配合工作的问题。正时连杆组件包括轴杆、正时连杆和齿轮部，齿轮部用以与凸轮轴通过齿轮啮合传动，轴杆的第一端与固定式连杆组件固定连接；正时连杆的第一端与轴杆的第二端转动连接，第二端与齿轮部传动连接；轴杆随固定式连杆组件做往复直线运动时，能带动正时连杆的第二端做圆周运动，进而带动齿轮部转动。该固定式连杆组件与轴杆同步直线运动，活塞停止运动时便于轴杆及时停止运动，防止旋转运动中离心力产生较大的惯性导致运动不同步，进而使得活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭同步配合工作。

Description

正时连杆组件及水平对置式发动机

技术领域

本发明涉及发动机传动结构技术领域，尤其是涉及一种正时连杆组件及水平对置式发动机。

背景技术

现有的发动机传动结构中，曲柄连杆机构是主要的运动部件，由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成，活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的旋转运动，其中连杆与曲轴之间转动连接，曲轴同时带动飞轮组的转动，进而将动力传递至变速箱等。

通常曲轴的另一端通过正时链条或正时皮带连接凸轮轴，曲轴的主动旋转运动通过正时皮带或正时链条带动凸轮轴旋转，再由凸轮轴控制进气门和排气门的打开和关闭。具体的如图1中所示，图1是曲轴与凸轮轴的传动结构示意图；曲轴(图中未示出)与曲轴链轮100连接，曲轴链轮100通过正时链条300 与凸轮轴链轮200传动连接，凸轮轴链轮200与凸轮轴400连接，曲轴的旋转运动通过正时链条带动凸轮轴旋转，再由凸轮轴控制气门总成500的打开、关闭。

现有常用的曲轴连杆机构的结构是活塞通过连杆组带动曲轴旋转，曲柄连杆机构的活塞与连杆之间、连杆与曲轴之间存在机械磨损，连杆的摆动加大活塞环与气缸壁之间机械磨损的技术问题。

为了解决上述问题，本申请人在先还提供了一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构，授权专利号为CN 213175834 U，参见图2所示，能够解决曲柄连杆机构的活塞与连杆之间、连杆与曲轴之间存在机械磨损，连杆的摆动加大活塞环与气缸壁之间机械磨损的问题：该固定式连杆与活塞固定连接，应用于直列式发动机中，取代了活塞与连杆转动连接的方式，输出轴相当于曲轴连杆机构中的曲轴。

但是本申请人发现，由于该固定式连杆不与输出轴7直接相连而是通过单向齿轮啮合，单向齿轮同样是通过旋转运动带动输出轴7转动，因此当活塞停止运动时，输出轴7由于惯性仍然可以继续旋转，当输出轴7通过正时链条与凸轮轴传动连接时，仍然会导致正时链条与活塞的运动不同步。

综上所述，采用图2中的固定式连杆组件结构，当输出轴通过现有的正时链条或与凸轮轴传动连接时，如图1所示，会存在固定式连杆(图2中的固定式连杆)与输出轴的运动不同步，导致活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的打开和关闭不能同步配合工作的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正时连杆组件及水平对置式发动机，以解决现有技术中存在的当使用固定式连杆组件与正时链条(或正式皮带)配合的结构带动凸轮轴运动时，导致活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭不能同步配合工作的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的正时连杆组件，包括轴杆、正时连杆和齿轮部，所述齿轮部用以与凸轮轴通过齿轮啮合传动，其中：

所述轴杆的第一端与固定式连杆组件固定连接；

所述正时连杆的第一端与所述轴杆的第二端转动连接，第二端与所述齿轮部传动连接；所述轴杆随所述固定式连杆组件做往复直线运动时，能带动所述正时连杆的第二端做圆周运动，进而带动所述齿轮部转动。

优选的，所述正时连杆组件还包括曲柄，所述曲柄的一端与所述正时连杆的第二端通过连接轴转动连接，其另一端与所述齿轮部通过固定轴连接；

所述轴杆随所述固定式连杆组件做往复直线运动时，能通过所述正时连杆带动所述曲柄以所述固定轴为圆心以所述连接轴至所述固定轴之间的距离为半径做圆周运动，进而带动所述齿轮部转动。

优选的，所述轴杆与所述固定轴均位于第一平面内且两者相互平行，所述正时连杆、所述曲柄与所述齿轮部均位于与所述第一平面垂直的第二平面内。

优选的，所述曲柄上存在轴孔，所述轴孔为圆形孔或者具有设定延伸长度的长条形孔；

所述轴孔的长度方向与所述曲柄的轴向一致，或者，所述轴孔的长度方向与所述曲柄的轴向之间的夹角为α，其中α≠0。

本发明还提供了一种水平对置式发动机，所述发动机包括活塞、固定式连杆组件和上述所述的正时连杆组件，所述固定式连杆组件包括第一固定式连杆组件或第二固定式连杆组件，其中：

所述活塞与所述第二固定式连杆组件固定连接，所述第二固定式连杆组件与所述轴杆固定连接。

优选的，所述第二固定式连杆组件包括连杆组A、连杆组B和双向传动齿轮，其中：

所述连杆组A的两端分别固定连接有活塞A和活塞B，所述连杆组B的两端分别固定有活塞C和活塞D；

所述连杆组A和所述连杆组B的相对侧分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿A和多个啮合齿B，所述双向传动齿轮与所述啮合齿A和所述啮合齿B 相啮合传动以使所述连杆组A和所述连杆组B运动方向相反；

所述轴杆与所述连杆组A或所述连杆组B固定连接，或者通过齿轮齿条传动连接。

优选的，所述第二固定式连杆组件还包括输出传动轴、齿轮A、齿轮B和同步器，其中：

所述齿轮A和所述齿轮B均通过轴承固定于所述输出传动轴上，所述齿轮 A与所述连杆组A啮合传动，所述齿轮B与所述连杆组B啮合传动，所述齿轮A和所述齿轮B均通过所述同步器与所述输出传动轴传动；且在既定时刻所述同步器仅与所述齿轮A或所述齿轮B啮合传动。

优选的，所述连杆组A和所述连杆组B上分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿C和多个啮合齿D；

所述齿轮A的外周存在绕其轴线布置的第一外齿牙，且所述第一外齿牙与所述啮合齿C啮合传动，所述齿轮B的外周存在绕其轴线布置的第二外齿牙，且所述第二外齿牙与所述啮合齿D啮合传动；

当所述连杆组A沿第一方向运动时，所述同步器与所述齿轮A啮合传动，并带动所述输出传动轴转动；当所述连杆组件A沿与所述第一方向相反的方向运动时，所述同步器与齿轮B啮合传动并带动所述输出传动轴转动。

优选的，所述齿轮A与所述齿轮B相对的一侧分别设置有绕自身轴线均匀布置的多个第一单向齿和多个第二单向齿，其中：

同步器的两端具有与第一单向齿啮合的单向齿A和与第二单向齿啮合的单向齿B，所述单向齿A和所述单向齿B互为镜像结构；所述第一单向齿、所述第二单向齿、所述单向齿A和所述单向齿B均具有相对设置的水平面和倾斜面；

所述第一单向齿和所述第二单向齿两者中，其中之一上的倾斜面与对应所述单向齿A或所述单向齿B上的所述倾斜面相抵靠时，能将所述同步器推动至其中另一上；且所述第一单向齿和所述第二单向齿两者中，其中之一上的所述水平面与对应所述单向齿A或所述单向齿B上的所述水平面相抵靠时，能实现与所述同步器啮合传动进而带动所述输出传动轴转动。

优选的，所述输出传动轴上固定连接有限位滑道；所述同步器上具有内腔，所述内腔沿所述同步器的轴线方向贯穿所述同步器，所述内腔套设于所述限位滑道外；

且所述内腔的径向截面形状与所述限位滑道的径向截面形状相同，所述限位滑道的径向截面为多边形，用以与所述内腔配合限制所述同步器的周向转动。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：正时连杆通过轴杆与固定式连杆组件固定连接，即固定式连杆组件通过轴杆将动力传递至正时连杆组件，正时连杆组件运动时带动齿轮部转动，从而实现齿轮部带动凸轮轴转动；本发明中取消了固定式连杆组件与输出轴转动连接进而带动凸轮轴的传动方式，而是采用固定式连杆组件与轴杆固定连接，进而带动正时连杆、齿轮部运动的方式。当活塞停止运动时，固定式连杆组件停止运动，且由于固定式连杆组件与轴杆同步直线运动，便于轴杆及时停止运动，防止旋转运动中离心力产生较大的惯性导致运动不同步，进而使得活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭同步配合工作。

本发明的水平对置式发动机具有上述正时连杆组件，故同样能够使得固定式连杆组件与轴杆运动同步，进而使得活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭同步配合工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是曲轴与凸轮轴的传动结构示意图；

图2是直列式发动机中固定式连杆组件一实施例的结构示意图；

图3是本发明正时连杆组件的结构示意图；

图4是曲柄第一种实施例的结构示意图；

图5是曲柄第二种实施例的结构示意图；

图6是曲柄第三种实施例的结构示意图；

图7是水平对置式发动机中固定式连杆组件与轴杆配合的一种实施例的具体结构示意图；

图8是输出传动轴、齿轮A、齿轮B以及同步器的配合结构示意图；

图9是同步器与齿轮B的配合结构示意图；

图10是同步器与齿轮A的配合结构示意图；

图11是输出传动轴与同步器的配合结构示意图；

图12是图9中A-A处的剖面结构示意图；

图13是水平对置式发动机中轴杆、输出传动轴与固定式连杆组件的整体配合结构示意图；

图14是十二冲程六个气缸的水平对置发动机结构示意图。

图中1’、第一连杆；2’、第二连杆；3’、第一活塞；4’、第二活塞；5’、第一啮合齿；6’、第二啮合齿；7’、输出轴；8’、第一单向齿轮；9’、第二单向齿轮；10’、双向齿轮；

1、机体；2、第一固定式连杆组件；3、轴杆；4、正时连杆；5、连接轴； 6、曲柄；61、轴孔；7、齿轮部；8、固定轴；

10、活塞A；20、活塞B；30、活塞C；40、活塞D；50、连杆组A；501、啮合齿A；502、啮合齿C；60、连杆组B；601、啮合齿B；602、啮合齿D； 70、双向传动齿轮；81、齿轮A；811、第一外齿牙；812、第一单向齿；82、齿轮B；821、第二外齿牙；822、第二单向齿；83、同步器；84、限位滑道； 90、输出传动轴；9、齿轮部件；91、齿条。

55、活塞E；66、活塞F。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种正时连杆组件及水平对置式发动机，能够解决固定式连杆与输出轴运动不同步，导致活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭不能同步配合的问题。

下面结合图1-图13对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1所示，图1是曲轴与凸轮轴的传动结构示意图；活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的旋转运动，曲轴链轮100与凸轮轴链轮200通过正时链条300传动。

参见图2所示，图2是直列式发动机中固定式连杆组件一实施例的结构示意图；图中示出了在直列式发动机中固定式连杆带动飞轮组传动的具体结构。该固定式连杆组件(为下述第一固定式连杆组件2)包括第一连杆组和第二连杆组(第一连杆组包括至少一个第一连杆1’，第二连杆组包括至少一个第二连杆2’)，二者同向设置且分别与第一活塞3’和第二活塞4’固定连接，第一连杆组和第二连杆组通过双向齿轮10’或定滑轮、绳索的配合结构传动连接、以使第一连杆组和第二连杆组相互朝相反的方向移动，且第一连杆组和第二连杆组分别沿自身长度方向均匀设置有多个第一啮合齿5’和多个第二啮合齿6’；输出轴7’上固定套设有第一单向齿轮8’和第二单向齿轮9’，第一单向齿轮8’与第一啮合齿5’相啮合，第二单向齿轮9’与第二啮合齿6’相啮合；当第一活塞3’推动第一连杆1’沿第一方向移动时，第一单向齿轮8’与第一啮合齿5’相啮合，输出轴7’和第一单向齿轮8’同步转动，且第二连杆组沿第一方向相反的方向移动；当第二活塞4’推动第二连杆2’沿第一方向移动时，第二单向齿轮9’与第二啮合齿6’相啮合，输出轴7’和第二单向齿轮9’同步转动，且第一连杆组沿第一方向相反的方向移动。上述第一连杆组和第二连杆组与输出轴7’固定连接，通过第一单向齿轮8’和第二单向齿轮9’实现了活塞的往复运动转化为输出轴的旋转运动，从而带动飞轮转动。

现有技术中图2中输出轴的另一端通常连接通链轮，链轮与凸轮轴之间通过正时链条传动连接，如图1所示。

但是本申请人发现，由于图2中的第一连杆组和第二连杆组不与输出轴7’直接相连而是通过单向齿轮啮合，单向齿轮同样是通过旋转运动带动输出轴7’转动，因此当活塞停止运动时，输出轴7’由于惯性仍然可以继续旋转，导致正时链条与活塞的运动不同步。

实施例一

针对上述问题，参见图3-图6所示，本实施例中提供了一种正时连杆组件，包括轴杆3、正时连杆4和齿轮部7，齿轮部7用以与凸轮轴通过齿轮啮合传动，其中：轴杆3的第一端与固定式连杆组件2固定连接或者轴杆3与固定式连杆一体成型；对于直列式发动机而言，参见图2所示，直列式发动机中的固定式连杆组件2采用上述结构；具体的轴杆3与第一连杆1’或第二连杆2’固定连接，轴杆3垂直于上述第一连杆1’或第二连杆2’设置。正时连杆4的第一端与轴杆 3的第二端转动连接(如两者通过轴承连接)，第二端与齿轮部7传动连接；轴杆3随固定式连杆组件2做往复直线运动时，能带动正时连杆4的第二端做圆周运动，进而带动齿轮部7转动。

本实施例中的正时连杆组件，固定式连杆组件与轴杆3固定连接，进而带动正时连杆4、齿轮部7运动。当活塞停止运动时，固定式连杆组件停止运动，且由于固定式连杆组件与轴杆3同步直线运动，便于轴杆3及时停止运动，防止出现由于旋转运动中离心力产生较大的惯性导致运动不同步的情况，进而使得活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭同步配合工作。

具体的，如图3-图6所示，正时连杆组件还包括曲柄6，曲柄6的一端与正时连杆4的第二端通过连接轴5转动连接，其另一端与齿轮部7通过固定轴 8连接；轴杆3随固定式连杆组件做往复直线运动时，能带动正时连杆4的第二端以固定轴8为圆心以连接轴5至固定轴8之间的距离为半径做圆周运动，进而带动齿轮部7转动。

曲柄6的作用是连接正时连杆4和齿轮部7，通过旋转运动将动力传递至齿轮部7。且由于曲柄6的一端部与正时连杆4的第二端连接，曲柄6的该端部也是以固定轴8为圆心以连接轴5至固定轴8之间的距离为半径做圆周运动。当正时连杆4的第二端转动至圆周路径的最上端和最下端时与第一连杆1’、第二连杆2’位于同一平面内。齿轮部7与凸轮轴上齿轮的齿数比为1：2，即齿轮部7旋转720度，凸轮轴随其上齿轮旋转360度。

作为可选的实施方式，轴杆3与固定轴8均位于第一平面内且两者相互平行，固定轴8连接于发动机机体1上，正时连杆4、曲柄6与齿轮部7均位于与第一平面垂直的第二平面内。

参见图3，本实施例中的正时连杆组件在工作时，轴杆3随固定式连杆组件做往复直线运动，带动正时连杆4的第二端进行旋转运动，其中，正时连杆 4第二端是以固定轴8为圆心，以连接轴5至固定轴8之间的距离为半径做圆周运动，从而带动齿轮部7旋转，齿轮部7与凸轮轴通过齿轮啮合传动，从而带动凸轮轴旋转，进而由凸轮轴控制进气门和排气门的打开和关闭。

作为可选的实施方式，曲柄6上存在轴孔61，轴孔61为圆形孔，如图4 所示；或者轴孔61为具有设定延伸长度的长条形孔，如图5和图6所示。

其中，当轴孔61为圆形孔时，如图4，连接轴5与固定轴8之间的距离固定，那么连接轴5到固定轴8的距离固定不变，曲柄6以固定轴8为圆心，以固定轴8到连接轴5为半径做圆周运动，此半径的两倍就等于活塞在气缸中从上止点到下止点整个行程的距离——这种情况适用于固定压缩比的发动机。

而当轴孔61为长条形孔时，如图5和图6，当正时连杆4运动时，连接轴 5在轴孔61内活动，通过限制轴孔61的宽度可使得连接轴5在轴孔61内沿轴孔61的延伸方向往复直线运动。此处轴孔61的作用是调节连接轴5到固定轴8的距离，进而调节曲柄6的圆周运动半径，从而达到调节活塞行程。

连接轴5在轴孔61中往复直线运动能够调节正时连杆4第二端及曲柄6 的旋转半径，当连接轴5处于轴孔61的最下端，此时连接轴5距离固定轴8 的距离最近，旋转半径也就最小，相应的活塞上下运动的行程最短，相应的压缩比也就最小；当连接轴5处于轴孔61的最上端，此时连接轴5距离固定轴8 的距离最远，旋转半径最大，相应的活塞上下运动的行程也就最大，长条形轴孔61的作用是为了与固定式连杆组件结构配合实现可变压缩比。且曲柄6上与连接轴5连接的端部在运动过程中处于最低点位置时，活塞处于下止点；曲柄 6上与连接轴5连接的端部在运动过程中处于最高点位置时，活塞处于上止点，可以调节火花塞的点火提前角。

关于轴孔61的延伸方向，参见图5，轴孔61的长度方向与曲柄6的轴向一致，但是，此时正时连杆4向下运动时，会出现连接轴5的端部、固定轴8 端部、轴杆3端部处于一条直线上，此时会对曲柄6的旋转运动产生较大的阻力，影响正时连杆组件的顺利运动。

考虑到上述问题，优选的，参见图6所示，轴孔61的长度方向与曲柄6 的轴向之间的夹角为α，其中α≠0。此时，轴孔61最上端、轴孔61最下端及固定轴8的端部不在同一直线上，可减小对曲柄6旋转运动的阻力。以曲柄6 逆时针旋转为例，正时连杆4的第一端做直线往复运动，当曲柄6与正时连杆 4连接的一端处于最上端位置时，轴杆3带动正时连杆4向下直线运动，连接轴5在轴孔61中也完成直线运动，连接轴5到达轴孔61的最下端位置处，此时正时连杆4继续向下运动的力通过连接轴5开始传递给曲柄6，如图6所示，连接轴5端部、固定轴8端部、轴杆3端部不在同一条直线上，由固定式连杆组件传递过来的向下的拉力转化为曲柄6的圆周运动，使得曲柄6的圆周运动更顺畅。

本实施例中固定式连杆组件与正时连杆组件配合工作情况下：汽油机(泛指由火花塞点火做功的内燃机)可以实现可变压缩比固定压缩比。一般汽油发动机都是在全负荷时最容易产生爆震，现有发动机为了避免在全负荷高转速时产生爆震，所以采用适合最大负荷下的压缩比，一般设置在10：1左右，而放弃在中低转速下可以适用的更大压缩比。这导致固定压缩比不能够使发动机在各种各样复杂的工况中完美运行。可变压缩比，也就是能够改变发动机运行时的压缩比。如上述长条形轴孔的设置，最小压缩比为8:1，最大压缩比为14:1，当汽油机处于低转速低负荷的工况，处于14:1的高压缩比，当有更大的动力需求的时候，向气缸内注入更多的空气和燃油，火花塞相应的提前点火，压缩比就会逐渐减小，直到压缩比为8:1的最大动力输出，也就是在高转速高负荷的工况下，调节为低压缩比。这样，既能保证在高负荷工况下的动力性，又能兼顾在低负荷工况下的燃油经济性。

柴油机(泛指由压燃点火做功的内燃机)可以实现均质压燃现有的四冲程柴油机工作过程是：进气冲程空气进入气缸，压缩冲程空气被压缩并产生高温，在压缩冲程末端柴油被喷入气缸，柴油被超过自身燃点的压缩空气点燃，做功冲程柴油燃烧膨胀做功，排气冲程废气被排出气缸四个冲程。这种燃烧是不均匀燃烧，在富含燃油的区域因为氧气相对不足而出现不完全燃烧，因此产生颗粒物，这也是尾气中PM2.5的主要来源；在缺少燃油的区域则会出现氮气和氧气因为高温而生成一氧化氮和二氧化氮。在固定式连杆组件加正时连杆组件配套的结构下，可以在进气冲程同时喷油，燃油与空气混合，然后在压缩冲程空气和燃油混合物被一同压缩，比如在长条形轴孔上设置最小压缩比为16:1，最大压缩比为24:1，只要在此压缩比范围内燃油与空气混合物被压燃，便开始做功冲程，就可以膨胀做功，最后在排气冲程排出废气。因为燃油与空气均匀混合后才发生的燃烧，所以颗粒物和氮氧化物会大大减少。这里的燃料还包括其它可以被压燃的其它燃料，压缩比也可以根据燃料的压燃点不同而设置。

本实施例中还提供了一种发动机，本实施例中的发动机为直列式发动机或 V型发动机，发动机包括活塞、固定式连杆组件和上述正时连杆组件，固定式连杆组件包括第一固定式连杆组件，活塞与第一固定式连杆组件固定连接，第一固定式连杆组件与轴杆固定连接。

对于直列式发动机而言，第一固定式连杆组件2为图2和图3中所示的结构，且结构如上所述，活塞布置于输出轴的一侧，活塞与第一固定式连杆组件 2固定连接，第一固定式连杆组件2与轴杆3固定连接。如图2中提供了一种直列式发动机中固定式连杆的具体实施方式，采用该结构的固定式连杆与本实施例中的第一正时连杆组件配合，实现活塞与第一固定式连杆组件与轴杆3固定连接，将动力传递至凸轮轴，其中，由于轴杆3是与第一固定式连杆组件固定连接的，两者之间不存在旋转运动，活塞停止运动时，便于轴杆3及时停止运动，防止出现由于旋转运动中离心力产生较大的惯性导致运动不同步的情况。 V型发动机仅活塞在输出轴上的布置位置不同，可采用上述第一固定式连杆组件2，其为现有的成熟技术，在此不做赘述。

实施例三

本实施例与上述实施例二的不同之处在于，实施例二中活塞位于输出轴的同侧，本实施例中活塞分布在输出传动轴90两侧。本实施例中的一种水平对置式发动机，包括活塞、第二固定式连杆组件和上述正时连杆组件，活塞与第二固定式连杆组件固定连接，第二固定式连杆组件与轴杆3固定连接。本实施例中的水平对置式发动机，由于采用实施例一中的正时连杆组件，故同样能够使得第二固定式连杆组件、轴杆3及正时连杆组件运动同步，进而使得活塞的往复运动与凸轮轴控制进气门和排气门的开闭同步配合工作。

实施例四

由于本实施例中活塞的布置方式与实施二中不同，因此上述实施例二中的第一固定式连杆组件(如图2中所示的结构)不再适合应用于本实施例中，于是本实施例中还提供了另外一种适合应用于水平对置式发动机中的第二固定式连杆组件。

以四冲程四缸发动机为例说明(六缸、八缸等偶数气缸的发动机原理相同)，如图7-图13所示，本实施例中的第二固定式连杆组件包括连杆组A50、连杆组 B60和双向传动齿轮70，其中：连杆组A50的两端分别固定连接有活塞A10 和活塞B20，连杆组B60的两端分别固定有活塞C30和活塞D40(其中，A、 B、C、D按照做功顺序排列)；连杆组A50和连杆组B60的相对侧分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿A501和多个啮合齿B601，双向传动齿轮70与啮合齿A501和啮合齿B601相啮合传动以使连杆组A50和连杆组B60运动方向相反，双向传动齿轮70通过轴与发动机机体1连接；轴杆3与连杆组A50 或连杆组B60固定连接。

连杆组A50、连杆组B60均至少包括一个矩形直杆，每个矩形直杆的两端均固定有一个对应活塞，一个矩形直杆和两个活塞同时完成上下往复运动。

气缸A做功，活塞A10运动推动连杆组A50从上到下运动，通过双向传动齿轮70传动，带动连杆组B60从下向上运动；然后，气缸B做功,活塞B20 运动推动连杆组A50从下向上运动，通过双向传动齿轮70传动，带动连杆组 B60从上向下运动；然后，气缸C做功,活塞C30运动推动连杆组B60从下向上运动，通过双向传动齿轮70传动，带动连杆组A50从上向下运动；然后，气缸D做功,活塞D40运动推动连杆组B60从上向下运动，通过双向传动齿轮 70传动，带动连杆组A50从下向上运动；然后，气缸A做功，活塞运动……如此循环工作。

与直列式发动机不同，直列式发动机是所有活塞位于对应连杆组的同一侧。该水平对置式发动机中，活塞B20与活塞C30的上下止点是颠倒的，所以，活塞A10与活塞C30、活塞B20与活塞D40才是同时从上到下运动或从下到上运动的，活塞A10与活塞C30是同位缸，活塞B20与活塞D40是同位缸。该水平对置式发动机的同位缸位置可以互换，比如：活塞A10和活塞D40串联固定在连杆组A50上，活塞B20与活塞C30串联固定在连杆组B60上，也是可行的。

本实施例中的水平对置式发动机通过上述结构实现活塞、第二固定式连杆组件与正时连杆组件配合带动凸轮轴转动，其中第二固定式连杆组件与正时连杆组件固定连接，活塞停止运动时，便于正时连杆组件及时停止运动。

本实施例中还提供了一种水平对置式发动机中，第二固定式连杆组件与飞轮组的传动连接方式。作为可选的实施方式，参见图8-图13所示，本实施例的第二固定式连杆组件还包括输出传动轴90、齿轮A81、齿轮B82和同步器 83，其中：输出传动轴90用以与飞轮组连接；参见图7，连杆组A50和连杆组B60上分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿C502和多个啮合齿D602；啮合齿C502与啮合齿D602位于同一平面内。齿轮A81和齿轮B82均通过轴承固定于输出传动轴90上，因此，齿轮A81、齿轮B82与输出传动轴90并不是直接传动的。且齿轮A81的外周存在绕其轴线布置的第一外齿牙811，且第一外齿牙811与啮合齿C502啮合传动，齿轮B82的外周存在绕其轴线布置的第二外齿牙821，且第二外齿牙821与啮合齿D602啮合传动。

上述结构能够实现连杆组A50、连杆组B60与齿轮A81和齿轮B82的啮合传动。而齿轮A81与输出传动轴90之间，齿轮B82与输出传动轴90之间是通过同步器83传动的，具体的，当连杆组A50沿第一方向运动时，同步器83与齿轮A81啮合传动，并带动输出传动轴90转动；当连杆组件A沿与第一方向相反的方向运动时，同步器83与齿轮B82啮合传动并带动输出传动轴90转动。其中，第一方向指的从上向下的方向或从下向上的方向。即，由于连杆组A50与连杆组B60的运动方向相反，齿轮A81与齿轮B82的转动方向相反，因此为了保证输出传动轴90(相当于现曲轴连杆机构中的曲轴)始终沿顺时针或逆时针方向转动，本实施例中的同步器83不同时与齿轮A81和齿轮B82连接。

考虑到上述问题，本实施例中提供了一种齿轮A81、齿轮B82及同步器83 的传动连接方式。参见图8-图10所示，齿轮A81与齿轮B82相对的一侧分别设置有绕自身轴线均匀布置的多个第一单向齿812和多个第二单向齿822，其中：同步器83的两端具有与第一单向齿812啮合的单向齿A和与第二单向齿 822啮合的单向齿B，单向齿A和单向齿B互为镜像结构；第一单向齿812、第二单向齿822、单向齿A和单向齿B均具有相对设置的水平面和倾斜面，如图9和图10所示；

第一单向齿812和第二单向齿822两者中，其中之一上的倾斜面与对应单向齿A或单向齿B上的倾斜面相抵靠时，能将同步器83推动至其中另一上；且第一单向齿812和第二单向齿822两者中，其中之一上的水平面与对应单向齿A或单向齿B上的水平面相抵靠时，能实现与同步器83啮合传动进而带动输出传动轴90转动。如图9所示，此时同步器83上的单向齿A位于齿轮A81 一侧，当齿轮A81顺时针转动时，第一单向齿812的水平面与单向齿A的水平面相互抵推，此时第一单向齿812与单向齿啮合传动；在图9中，当齿轮A81 逆时针转动时，第一单向齿812的倾斜面与单向齿A的倾斜面相互抵推，因此能够将同步器83推向至齿轮B82一侧。

具体的，参见图7-图10，当连杆组A50从上向下运动，同时连杆组B60 从下向上运动，此时带动齿轮A81顺时针旋转，齿轮B82逆时针旋转，如图 10所示，齿轮B82上的第二单向齿822与同步器83的单向齿B相互抵推的面是倾斜面，会把同步器83推到左侧，同步器83的单向齿A会与齿轮A81上第一单向齿812上的水平面啮合，并且带动同步器83旋转，同步器83再带动输出传动轴90顺时针旋转。

反之，图13所示，图13中箭头方向表示对应连杆组的运动方向，如图13 中，当连杆组A50从下向上运动，同时连杆组B60从上向下运动的时候：带动齿轮B82顺时针旋转，齿轮A81逆时针旋转，参见图9所示，此时齿轮A81 上的第一单向齿812与同步器83的单向齿A相互抵推的面为倾斜面，会把同步器83推到右侧，参见图13所示，同步器83上的单向齿B与齿轮B82的第二单向齿822相互抵推的面为水平面，能够实现两者的啮合传动，并且带动同步器83旋转，同步器83再带动输出传动轴90顺时针旋转。所以，无论是连杆组A50还是连杆组B60从上向下运动，都会带动齿轮A81或齿轮B82顺时针旋转，齿轮A81、齿轮B82通过同步器83传动，带动输出传动轴90顺时针旋转。

参见图9和图10所示，设定第一单向齿812、第二单向齿822以及单向齿 A、单向齿B的齿牙长度相等，则第一单向齿812的齿尖至第二单向齿822的齿尖距离等于同步器83两端齿尖的距离减去一个齿牙的长度，以实现同步器 83只能与齿轮A81或齿轮B82啮合传动。

四个气缸无论哪一个气缸做功，都会出现一个连杆组从上向下运动，同时另一个连杆组则从下向上运动，当活塞A10与活塞D40运动时会直接推动与其固定的连杆组带动输出轴旋转；当活塞B20与活塞C30运动时，会首先推动与其固定的连杆组从下向上运动，然后通过双向传动齿轮70传动给另一连杆组，再由另一连杆组带动输出传动轴90旋转。

为了便于同步器83在输出传动轴90上滑动，参见图11和图12所示，本实施中的输出传动轴90上固定连接有限位滑道84；同步器83上具有内腔，内腔沿同步器83的轴线方向贯穿同步器83，内腔套设于限位滑道84外；且内腔的径向截面形状与限位滑道84的径向截面形状相同，限位滑道84的径向截面为多边形，用以与内腔配合限制同步器83的周向转动。如图11和图12所示，图中限位滑道84的径向截面为矩形，同步器83内腔的径向截面为矩形，同步器83套设于限位滑道84上时，限位滑道84的外壁能够限制同步器83周向转动，进而只能沿滑道的轴向滑动。

上述限位滑道84与输出传动轴90及同步器83内腔的配合结构能够使得，同步器83在第一单向齿812或第二单向齿822的推动作用下沿滑道的轴向滑动，进而实现同步器83与齿轮A81或齿轮B82的啮合传动。

且另一方面，现有技术中的水平对置式发动机，在实际使用过程中由于重力原因会存在气缸套内壁下部偏磨的问题。本实施例中，输出传动轴90可以至于固定式连杆下部，输出传动轴对第二固定式连杆组件和活塞能够起到一定的承托作用，能够一定程度上解决上述偏磨的问题。

如果在两个气缸之间暴露的第二固定式连杆组件的长度大于活塞的行程，即发动机机体与正时连杆组件的运动不会相互干涉，可以在连杆组A或连杆组 B的中部位置直接安装轴杆3。

如果为了节省空间，当两个气缸之间暴露的距离小于活塞的行程，即发动机机体干涉正时连杆组件的运动时，参见图7所示，此时第二固定式连杆组件还包括相互啮合传动的齿轮部件9和齿条91，齿轮部件9的轴心与发动机机体固定，并与连杆组B外侧齿牙啮合传动，齿条91通过既定轨道设置在发动机机体1上，齿条91与连杆组A和连杆组B位于同一平面内，并相互平行。如此设置，能够防止发动机机体1干涉正时连杆组件运动。当连杆组B上下运动，就会通过齿轮部件9传动给齿条91，带动齿条91做反方向的上下移动，并且移动的距离相等。在齿条91两端各安装包括轴杆3在内的上下两组正时连杆组件，或者在齿条91的中部只安装一个轴杆3，在一个轴杆3上安装两组正时连杆组件，便可以带动位于发动机两端的凸轮轴转动。

关于二冲程水平对置发动机的结构：如果是四个气缸的二冲程的发动机，结构就与图7相同，如果更多数量的气缸(偶数)排列组合与四冲程的结构也是相同的，与四冲程发动机不同的是，与活塞A10、活塞C30对应连接的气缸是同时做工的气缸，与活塞B20、活塞D40对应连接的气缸是同时做功的气缸。如果是两个气缸的二冲程发动机的结构：在图7中可以省略活塞A、活塞B、连杆组A和双向传动杆齿轮，在齿条91上设置与齿轮B啮合的齿牙即可。

关于十二冲程六个气缸的水平对置发动机的结构，如图14所示，一共有6 个气缸组成，与活塞A10、活塞C30、活塞D40、活塞F66对应连接的气缸是燃料燃烧做功的四冲程气缸，与活塞B20、活塞E55对应连接的气缸是蒸汽做功的二冲程气缸，与活塞A10和活塞C30连接的气缸是同位缸，与活塞D40 和活塞F66连接的气缸是同位缸，该结构的优点是：每一个冲程会有一个四冲程气缸和一个二冲程气缸同时做功，这样协同工作保证均匀的动力输出。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明 的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种正时连杆组件，其特征在于，包括轴杆、正时连杆和齿轮部，所述齿轮部用以与凸轮轴通过齿轮啮合传动，其中：

所述轴杆的第一端与固定式连杆组件固定连接；

所述正时连杆的第一端与所述轴杆的第二端转动连接，第二端与所述齿轮部传动连接；所述轴杆随所述固定式连杆组件做往复直线运动时，能带动所述正时连杆的第二端做圆周运动，进而带动所述齿轮部转动。

2.根据权利要求1所述的正时连杆组件，其特征在于，所述正时连杆组件还包括曲柄，所述曲柄的一端与所述正时连杆的第二端通过连接轴转动连接，其另一端与所述齿轮部通过固定轴连接；

所述轴杆随所述固定式连杆组件做往复直线运动时，能通过所述正时连杆带动所述曲柄以所述固定轴为圆心以所述连接轴至所述固定轴之间的距离为半径做圆周运动，进而带动所述齿轮部转动。

3.根据权利要求2所述的正时连杆组件，其特征在于，所述轴杆与所述固定轴均位于第一平面内且两者相互平行，所述正时连杆、所述曲柄与所述齿轮部均位于与所述第一平面垂直的第二平面内。

4.根据权利要求2所述的正时连杆组件，其特征在于，所述曲柄上存在轴孔，所述轴孔为圆形孔或者具有设定延伸长度的长条形孔；

所述轴孔的长度方向与所述曲柄的轴向一致，或者，所述轴孔的长度方向与所述曲柄的轴向之间的夹角为α，其中α≠0。

5.一种水平对置式发动机，其特征在于，所述发动机包括活塞、固定式连杆组件和权利要求1-4任一项所述的正时连杆组件，所述固定式连杆组件包括第一固定式连杆组件或第二固定式连杆组件，其中：

所述活塞与所述第二固定式连杆组件固定连接，所述第二固定式连杆组件与所述轴杆固定连接。

6.根据权利要求5所述的水平对置式发动机，其特征在于，所述第二固定式连杆组件包括连杆组A、连杆组B和双向传动齿轮，其中：

所述连杆组A的两端分别固定连接有活塞A和活塞B，所述连杆组B的两端分别固定有活塞C和活塞D；

所述连杆组A和所述连杆组B的相对侧分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿A和多个啮合齿B，所述双向传动齿轮与所述啮合齿A和所述啮合齿B相啮合传动以使所述连杆组A和所述连杆组B运动方向相反；

所述轴杆与所述连杆组A或所述连杆组B固定连接，或者通过齿轮齿条传动连接。

7.根据权利要求6所述的水平对置式发动机，其特征在于，所述第二固定式连杆组件还包括输出传动轴、齿轮A、齿轮B和同步器，其中：

所述齿轮A和所述齿轮B均通过轴承固定于所述输出传动轴上，所述齿轮A与所述连杆组A啮合传动，所述齿轮B与所述连杆组B啮合传动，所述齿轮A和所述齿轮B均通过所述同步器与所述输出传动轴传动；且在既定时刻所述同步器仅与所述齿轮A或所述齿轮B啮合传动。

8.根据权利要求7所述的水平对置式发动机，其特征在于，所述连杆组A和所述连杆组B上分别设置有沿自身方向设置的多个啮合齿C和多个啮合齿D；

所述齿轮A的外周存在绕其轴线布置的第一外齿牙，且所述第一外齿牙与所述啮合齿C啮合传动，所述齿轮B的外周存在绕其轴线布置的第二外齿牙，且所述第二外齿牙与所述啮合齿D啮合传动；

当所述连杆组A沿第一方向运动时，所述同步器与所述齿轮A啮合传动，并带动所述输出传动轴转动；当所述连杆组件A沿与所述第一方向相反的方向运动时，所述同步器与齿轮B啮合传动并带动所述输出传动轴转动。

9.根据权利要求8所述的水平对置式发动机，其特征在于，所述齿轮A与所述齿轮B相对的一侧分别设置有绕自身轴线均匀布置的多个第一单向齿和多个第二单向齿，其中：

同步器的两端具有与第一单向齿啮合的单向齿A和与第二单向齿啮合的单向齿B，所述单向齿A和所述单向齿B互为镜像结构；所述第一单向齿、所述第二单向齿、所述单向齿A和所述单向齿B均具有相对设置的水平面和倾斜面；

所述第一单向齿和所述第二单向齿两者中，其中之一上的倾斜面与对应所述单向齿A或所述单向齿B上的所述倾斜面相抵靠时，能将所述同步器推动至其中另一上；且所述第一单向齿和所述第二单向齿两者中，其中之一上的所述水平面与对应所述单向齿A或所述单向齿B上的所述水平面相抵靠时，能实现与所述同步器啮合传动进而带动所述输出传动轴转动。

10.根据权利要求8所述的水平对置式发动机，其特征在于，所述输出传动轴上固定连接有限位滑道；所述同步器上具有内腔，所述内腔沿所述同步器的轴线方向贯穿所述同步器，所述内腔套设于所述限位滑道外；

且所述内腔的径向截面形状与所述限位滑道的径向截面形状相同，所述限位滑道的径向截面为多边形，用以与所述内腔配合限制所述同步器的周向转动。

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