CN1209188A

CN1209188A - 内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体

Info

Publication number: CN1209188A
Application number: CN 96199943
Authority: CN
Inventors: 高地健; 大贝秀司
Original assignee: Longwell Japan Co Ltd
Current assignee: Longwell Japan Co Ltd
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2016-12-09
Also published as: CN1082136C

Abstract

本发明的目的在于将压缩机的活塞等各种直线往复移动体直接连接到内燃机的活塞,进行有效的动力传递。将内燃机E的缸4a与压缩机C的缸4b相互对齐地配置在一直线上。固定配置内周太阳齿轮8a,该内周太阳齿轮8a在内燃机E与压缩机C的中间位置的上述直线上具有中心O。配置行星齿轮10,该行星齿轮10与内周太阳齿轮8a啮合并可自转和公转,具有内周太阳齿轮8a节圆直径一半的节圆直径。配置曲轴构件14,该曲轴构件14具有可绕上述中心O自由回转的轴部14a。在该曲轴构件14的臂部14b的前端可自由回转地支承行星齿轮10的中心。配置将活塞2a、2b相互连接的联接杆6,将该联接杆6的中间部支承接合于行星齿轮10周缘部侧面的轴部12。

Description

内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体

技术领域

本发明涉及一种内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体，它直接与内燃机的活塞连接，驱动以压缩机的活塞为代表的各种直线往复移动体。

背景技术

曲轴装置作为在内燃机和压缩机等中于往复运动与回转运动之间进行动力转换的装置是公知的，但由于连接活塞与曲轴的联接杆除了在活塞的上死点和下死点以外总相对于缸轴线处于倾斜位置，所以在动力转换效率方面存在浪费，而且作为反作用活塞从联接杆接受的横向分力导致缸内壁摩擦，即产生所谓的活塞敲缸，从而导致振动、噪音、磨损等。

然而，在希望以内燃机为动力源来驱动具有压缩机活塞等可作直线往复运动的移动体的被驱动机构的场合，现有的曲轴装置的利用不能避免。图4示出内燃机E与压缩机C的3种连接形式，图4(a)和(b)中内燃机E的压缩机C都具有曲轴装置，(a)是用皮带轮50a、50b和皮带51传递回转运动，(b)是用联轴节52传递回转运动。另外，图4(c)中在发动机E与压缩机C的缸轴线交叉部配置共用的曲轴装置53，在内燃机E与压缩机C中曲轴销为共用。

由于以上3种连接方式都利用曲轴装置，所以在动力转换中导致了大量的浪费。

为了解决这样的现有曲轴装置的问题，本申请发明人在此之前提出了基于新思路的新型曲轴装置(特愿平6-121776号)，该新型曲轴装置通过在联接杆与曲轴之间安装行星齿轮机构而用行星齿轮机构吸收伴随曲轴回转的联接杆下端的横向振幅。由此该联接杆可不在缸轴线上倾斜摆动地上下运动，提高动力变换效率，并可消除活塞敲缸。

发明的公开

本发明的目的在于应用该新型曲轴装置，将压缩机活塞等各种直线往复移动体直接连接到内燃机的活塞，进行效率良好的动力传递。

为了解决上述问题，本发明的内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体具有：内燃机和被驱动机械、内周太阳齿轮、行星齿轮、曲轴构件、以及联接杆；该内燃机具有可作直线往复运动的活塞，该被驱动机械具有可作直线往复运动的移动体，并且该内燃机和被驱动机构相互调整，配置在一直线上；该内周太阳齿轮在上述内燃机与被驱动机械的中间位置的上述一直线上有中心O，并固定地配置；该行星齿轮与上述内周太阳齿轮啮合，可以自转和公转，而且具有上述内周太阳齿轮节圆直径一半的节圆直径；该曲轴构件具有可自转地支承上述行星齿轮中心部的臂部和为了容许上述行星齿轮公转而可绕上述中心O自由回转的轴部；该联接杆在上述内燃机的活塞与上述被驱动机械的移动体之间沿着上述一直线延伸，将上述活塞与移动体以枢轴支承连接在上述行星齿轮的外周部分，将曲轴构件的臂部可自由回转地收容在内周太阳齿轮内侧空间的除了行星齿轮以外的空间中。

在本发明的组装体中，上述行星齿轮一体地连接在弯曲轴部上，在上述弯曲轴部上形成着轴部，在该轴部上自由旋转地枢支承着形成在连接棒上的轴孔，为了取得绕上述行星齿轮中心部的静的和动的重量平衡，从弯曲轴部朝轴部相反一侧向径向外方延伸地一体地形成平衡锤；为了取得绕上述曲轴构件轴部的静的和动的重量平衡，从曲轴构件朝臂部相反一侧朝径向外方延伸地一体形成平衡锤。从而取得绕行星齿轮中心部的静的和动的重量平衡以及绕曲轴构件轴部的静的和动的重量平衡，而使其防止振动、使其动力传递效率更好。

在本发明的内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体中，当驱动内燃机时，内燃机的活塞直线往复动力通过联接杆直接传递到被驱动机械的移动体，移动体以与活塞完全相同的形式作直线往复运动。因此，不产生现有曲轴装置那样的活塞敲缸。此时，行星齿轮沿内周太阳齿轮一边自转一边公转，随着该公转曲轴构件进行回转。该曲轴构件仅是可自由自转且可自由公转地支承行星齿轮，不施加特别的负荷。因此，从活塞到移动体的动力传递效率变得极高。另外，由行星齿轮的公转惯性和曲轴构件的回转惯性产生飞轮效果，使内燃机的活塞及被驱动机械的移动体的从上下两死点的下降和上升得以圆滑进行。由于将曲轴构件的臂部可自由回转地收容在内周太阳齿轮内侧空间的除了行星齿轮以外的空间中，可有效地使发明的组装体构成得紧凑。附图的简单说明

图1为内燃机-压缩机组装体的示意纵断面图。

图2为内燃机-压缩机组装体的具体纵断面图。

图3是用于说明内燃机-压缩机组装体的重量平衡的构成图。

图4(a)(b)(c)是示出内燃机与压缩机的动力传递构造的3种形式的示意图。实施发明的最佳形式

下面根据图1～图3说明将本发明应用于内燃机-压缩机组合体1的实施形式。该组合体1将内燃机E的活塞2a的直线往复运动依原样传递到压缩机C(被驱动机械)的活塞2b(移动体)，使其作直线往复运动。因此，内燃机E的缸4a与压缩机C的缸4b以各轴线处于同一轴线上地对齐配置。另外，内燃机E的活塞2a与压缩机C的活塞2b由联接杆6连成一体。

在内燃机E与活塞C的中央部，固定地配置着内周太阳齿轮8a，该内周太阳齿轮8a将中心O定在缸4a、4b的调整轴线上。在该内周太阳齿轮8a啮合着节圆直径为其节圆直径一半的行星齿轮10，在对齐配置在该行星齿轮10周缘部侧面的轴部12连接着联接杆6的中间部。如该轴部12相对行星齿轮10可自由回转地配置，则轴部12与联接杆6可以是固定结合；如可自由回转地将轴部12支承在联接杆6，则轴部12可以固定配置在行星齿轮10上。为了使组合体1的结构紧凑，轴部12在联接杆6上的位置通常是联接杆6的长度的正好中间位置，但也可以稍靠联接杆6的任何一端近一点地配置。另外，联接杆6除了为一体结构外，也可以出于吸收组装误差等的目的，在轴部12的部分分离，用第1联接杆连接一方的活塞2a与轴部12，用第2联接杆连接另一方的活塞2b与轴12。

如图3所示，行星齿轮10的中心部可以自由回转地支承在曲轴构件14的臂部14b的前端部，该曲轴构件14的轴部14a定在内周太阳齿轮8a的中心O位置。该曲轴构件14在图1～图3中沿与纸面垂直的方向延伸，并且在内周太阳齿轮8a的内侧可自由自转且可自由公转地支承行星齿轮10。

内燃机-压缩机组装体1的基本构造如上所述，下面根据图2对其进行具体说明。在图2中，在联接杆6的左右成一对地配置由内周太阳齿轮8a与行星齿轮10构成的行星齿轮机构16。虽然也可仅将行星齿轮机构16配置在联接杆6的单侧，但通过这样成左右一对地配置行星齿轮机构16，可以进一步提高机械稳定性。在内燃机E的缸4a与压缩机C的缸4b之间，配置具有圆筒部18a的壳体18，在该壳体18的内周部固定配合着太阳齿轮构件8的外周部。

太阳齿轮构件8呈环状，在其内周部单侧形成内周太阳齿轮8a。在该内周太阳齿轮8a上。可自由自转且可自由公转地啮合着节圆直径为其节圆直径一半的行星齿轮10。行星齿轮10通过弯曲轴部20与反对一侧的行星齿轮连成一体，在该弯曲轴部20的中间形成轴部12，在该轴部12可自由回转地支承着形成于联接杆6中间部的轴孔22，在联接杆6的两端由活塞销24a、24b安装着活塞2a、2b。从弯曲轴部20朝轴部12相反一侧向径向外方延伸地一体形成平衡锤M1。

在太阳齿轮构件8的内周部形成邻接内周太阳齿轮8a的轴承26，以可自由回转地支承曲轴构件14。曲轴构件14位于内周太阳齿轮8a内侧空间并将行星齿轮10围住地配置着，曲轴部件的单侧外周由轴承26可旋转地支承着。曲轴构件14的相反侧外周由形成于壳体18内周的另一轴承28可自由回转地支承。

在行星齿轮10的中心形成兼作油孔的轴孔30，在该轴孔30可自由回转地配合着从曲轴构件14凸起的支轴部14c。邻接行星齿轮10的弯曲轴部20的外周由形成于曲轴构件14的轴承14d可自由回转地支承。而且，从曲轴构件14朝臂部14b相反一侧朝径向外方延伸地一体形成平衡锤M2。

下面说明上述平衡锤M1、M2。首先，M1用于取得以行星齿轮10的轴孔30为中心的静的和动的重量平衡(即行星齿轮10的自转重量平衡)，如图3所示，如设从行星齿轮10的中心到平衡锤M1重心的距离为L1，设包含联接杆6的活塞2a、2b的重量为A，则设定M1、L1使得A×R1＝M1×L1。其中R1为行星齿轮10的半径。另外，平衡锤M2用于取得以曲轴构件14的轴部14a为中心的静的和动的重量平衡(亦即行星齿轮10的公转重量平衡)，如设从曲轴构件14的轴部14a到平衡锤M2的重心的距离为L2，设上述重量A加上行星齿轮10与曲轴构件14的臂部14b的重量后的重量为B，则设定M2、L2使得B×R2＝M2×L2。其中R2为从曲轴构件14的轴部14a的中心O到曲轴构件14的臂部14b前端的长度。

为了用上述平衡式使平衡锤M1轻量化，要尽可能使弯曲轴部20的材料偏移处在从行星齿轮10的自转中心离开的位置，或延长距离L1。同样，为了使平衡锤M2轻量化，要尽可能使曲轴构件14的材料偏移处在从行星齿轮10的公转中心离开的位置，或延长距离L2。但是，距离L1、L2的延长由于也会影响到组合体1的外形尺寸，所以为了使组合体1的结构紧凑，有必要将这些尺寸限制在适当的大小。

壳体18的两端由端壁18b闭塞并且隔有间隙地覆盖曲轴构件的两端面，在该端壁部18b形成油供给口34。该油供给口34与曲轴构件14的油孔36、38连通，经由一方的油孔36、轴孔30以及弯曲轴部20的油孔37润滑作为联接杆6支承部的轴部12外周面，经由另一方的油孔38及间隙32润滑支承曲轴构件14的轴承26及28。

以上以内燃机-压缩机组装体1为例对本发明的实施形式进行了说明，但本发明除了压缩机外，对所有具有直线往复运动的移动体的被驱动机构都适用，例如也适用于振动式地面砸实装置等。

如前所述，本发明由于通过联接杆将内燃机活塞的直线往复运动依原样传递到被驱动机械的移动体从而使移动体作直线往复运动，所以没有利用现有曲轴装置的动力传动机构那样由活塞敲缸等引起的效率损失和振动、噪音等，从而可实现极有效而且静音的动力传递。另外，由于成一直线地配置内燃机和被驱动机械，所以如将组装体纵置，则可只需很小的设置空间。

另外，通过取得围绕行星齿轮中心部的静的和动的重量平衡，以及取得绕曲轴部件轴部的静的和动的平衡，可以防止振动，使动力传递效率更好。

通过将曲轴构件的臂部可自由回转地收容在内周太阳齿轮的内侧空间中的除去行星齿轮的空间，可以将本发明组装体构成得紧凑。

Claims

1.一种内燃机与被驱动机构的直接连结型组装体，其特征在于：具有内燃机和被驱动机械、内周太阳齿轮、行星齿轮、曲轴构件、以及联接杆；该内燃机具有可作直线往复运动的活塞，该被驱动机械具有可作直线往复运动的移动体，并且该内燃机和被驱动机械相互对齐配置在一直线上；该内周太阳齿轮在上述内燃机与被驱动机械的中间位置的上述一直线上有中心O，并固定地进行配置；该行星齿轮与上述内周太阳齿轮啮合，可以自转和公转，而且具有上述内周太阳齿轮节圆直径一半的节圆直径；该曲轴构件具有可自转地支承上述行星齿轮中心部的臂部和为了允许上述行星齿轮公转而可绕上述中心O自由回转的轴部；该联接杆在上述内燃机的活塞与上述被驱动机械的移动体之间沿着上述一直线延伸，将上述活塞与移动体以枢轴支承形式连接在上述行星齿轮的外周部分。

2.如权利要求1所述的内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体，其特征在于：取得绕上述行星齿轮中心部的静的和动的重量平衡，并取得绕上述曲轴构件轴部的静的和动的重量平衡。

3.如权利要求1所述的内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体，其特征在于：上述曲轴构件的臂部可自由回转地收容在上述内周太阳齿轮内侧空间的除了上述行星齿轮以外的空间中。

4.如权利要求1所述的内燃机与被驱动机械的直接连结型组装体，其特征在于二上述被驱动机械的可作直线往复运动的移动体为压缩机的活塞。