[发明专利]具有内摆线式曲轴连杆机构的活塞式发动机特别是内燃机

说明书

本发明源自美国专利US-A 2 271 766之权利要求前序部分所述的装置。

该文献介绍了一种具有内摆线式曲轴连杆机构的活塞式发动机，其中，曲轴连杆机构包括一个两端连接径向对置气缸之活塞的连杆。此连杆由主、副连杆两部分构成，主连杆安装在内摆线机构的曲拐上，与一个活塞相连；较短的副连杆铰接在主连杆的轴承盖上，与另一个活塞相连。两个活塞与相应的连杆之间为铰连接，使连杆可弯曲，从而有利于降低由曲轴传动机构之运动部件的容许偏差而造成的应力。

这种已知的结构形式的缺点在于，由于连杆的长度不同，而造成活塞磨损不同。

本发明的目的在于，提供一种具有有益的运动学弯曲性能的连杆。

按照本发明可通过这种具有内摆线式曲轴连杆机构的活塞式发动机特别是内燃机来实现，其中所述曲轴连杆机构包括一个两端连接径向对置气缸之活塞的连杆，在连杆上具有与曲轴的旋转轴线平行的轴承通孔以与内摆线式曲轴连杆机构的曲拐转动连接，为了降低由曲轴连杆机构和壳体的容许偏差所造成的应力，连杆在垂直于行程的方向上可弯曲，其中连杆由绕轴承通孔的轴线做摆动的连杆杆身组成，其中，与和杆身相连接的活塞允许的倾侧运动相关的连杆杆身的摆动，通过弹性结构即弹性连杆和弹性衬套实现。

以按本发明连杆的中部弯曲和根据活塞的几何尺寸确定的弯曲量可以有益的方式显著降低活塞的磨损量，且产生均匀的磨损。另外，按本发明，当内摆线式曲轴连杆机构的行程通过中点，而且活塞分别处于上止点和下止点时，通过中部可弯曲的连杆之杆身的摆动(该摆动最好与逐渐增强的弹性有关地受到限制)，此连杆为曲轴连杆机构提供了可靠的运动学支持。

另一个优点体现在，可将本发明所述结构形式的可弯曲连杆用于瓦特式直线导向的曲轴连杆结构上。众所周知，与连杆的轴承通孔轴线同轴的瓦特铰的中心，不顺着一条理想直线导向线的纵向而沿略微绕行的导向线运动，借助于连杆的可弯曲的优点，可减少实际运动轨迹与理想导向线之间的偏差。

本发明的进一步的结构还包括一根由三部分组成的连杆，连杆带有两个分别与一个活塞相连的杆身；两个杆身的彼此相对的末端装入环形的连杆大头中，并且可以角旋转运动，连杆大头上具有的用于安装曲拐轴承通孔。采用这种杆身可固定于大头之上的有益的方式，可简便地将带有杆身的活塞从气缸顶部装入各自的气缸中。由于整体式连杆的一对活塞在两个相对的气缸之间不存在纵向移位，所以，可以在壳体上沿连杆方向加工出凸出的整体的曲轴轴承衬套，从而提高了壳体的刚度。

按本发明，考虑到活塞的直径，为达到较高的抗弯刚度，连杆杆身的支杆应尽可能分离开，其中，支杆一面与较短的活塞，另一面与带有用于弯曲变形的导向面的弧形接头连成一体。这种结构明显简化了用轻金属铸件制成的连杆杆身的加工过程。

由于最终安装在环形大头的轴承通孔中的曲拐是钢制零件，所以，为了在整个工作温度范围内获得最好的轴承间隙，连杆大头也同样应该用钢材制成。

最后，按本发明克服弹性阻力控制获得的连杆的弯曲特别可实现一个横向于连杆运动方向弹性，它允许在曲柄连杆机构甚至在曲柄连杆机构和壳体之间有一个较大的公差和扭曲。由此可有利地降低加工成本和摩擦功。

首先应这样选择随连杆弯曲程度而逐渐增加的弹性刚度，其中初始时较低的弹性抗力有利于在活塞半行程范围内利用连杆的摆动产生较小的活塞侧向力；当连杆处于活塞上/下止点时，增加的弹性抗力，有利于内摆线式曲轴连杆机构的直线导向装置产生明显的由导向侧变成被导向侧的效果。此外，可选择或调整递增的抗力，以便于当抗力达到预先选定的最大值时，挡环发挥作用。此弹性角运动止挡的一个特别简单的实现方法是利用套在螺栓上的用弹性材料制成的衬套。

以下借助于附图对本发明进行详述：

图1.按本发明设计的连杆的前、后视图

图2.图1中所示连杆的分解视图

图3.连杆的分解视图，其中连杆大头部分处于装配状态

图4.渐变的弹性刚度与弯曲量的关系曲线

连杆1适用于具有内摆线式曲轴连杆结构的活塞式发动机(图中未画出)的径向对置气缸，其两端分别装有活塞2，2′。在连杆1中，轴承通孔4的轴线与曲轴的旋转轴线平行，以与内摆线式曲轴连杆机构的曲拐(图中未画出)转动连接。为了降低特别是由曲轴连杆机构的运动部件的容许偏差所造成的应力，连杆1在横向于按箭头“A”的行程方向可弯曲变形。