CN213175834U - 一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构，涉及曲柄连杆技术领域，固定式连杆组件包括同向设置的第一连杆组和第二连杆组、输出轴，第一连杆组和第一活塞相连接，第二连杆组和第二活塞相连接，第一连杆组和第二连杆组传动连接，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和多个第二啮合齿，输出轴固定套设有第一单向齿轮和第二单向齿轮，第一单向齿轮与第一啮合齿相啮合，第二单向齿轮与第二啮合齿相啮合。如此设置，活塞与连杆之间固定连接，无机械磨损，连杆和输出轴之间只有齿的啮合，无转动方式的机械磨损，且连杆无摆动，对活塞无干扰，减小了活塞环和气缸壁之间的磨损。

Description

一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构

技术领域

本实用新型涉及曲柄连杆技术领域，更具体地说，涉及一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构。

背景技术

曲柄连杆机构是发动机的主要运动部件，由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成，其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。

现有的曲柄连杆机构结构复杂，如图1所示，连杆包括连杆大头端和连杆小头端，连杆小头端与活塞之间可转动连接，活塞上端设有活塞环，活塞底部设有呈空心圆柱体的活塞销，活塞销穿入活塞上的销孔和连杆小头端，从而将活塞和连杆活动连接，而连杆大头端与曲轴之间通过曲柄销实现可转动连接，飞轮安装在曲轴上。当往复式活塞发动机的活塞顶部接受燃料燃烧释放的热量，活塞带动连杆小头端作往复直线运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴做圆周运动，连杆的杆身作负载的摇摆运动。因此，活塞与连杆小头端之间、连杆大头端与曲轴之间存在很大的机械磨损；另外，连杆在运动过程中有一定摆动角度，连杆不断摆动对活塞的直线运动造成干扰，进而加大了活塞环与气缸壁之间的机械磨损。

因此，如何解决现有技术中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，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构以解决现有技术中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。本实用新型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。

本实用新型提供了一种固定式连杆组件，包括：

第一连杆组和第二连杆组，二者同向设置且分别与第一活塞和第二活塞相连接，所述第一连杆组和所述第二连杆组传动连接、以使所述第一连杆组和所述第二连杆组相互朝相反的方向移动，且所述第一连杆组和所述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和多个第二啮合齿；

输出轴，固定套设有第一单向齿轮和第二单向齿轮，所述第一单向齿轮与所述第一啮合齿相啮合，所述第二单向齿轮与所述第二啮合齿相啮合；

当所述第一活塞推动所述第一连杆组沿第一方向移动时，所述第一单向齿轮与所述第一啮合齿相啮合，所述输出轴和所述第一单向齿轮同步转动，且所述第二连杆组沿所述第一方向相反的方向移动；当所述第二活塞推动所述第二连杆组沿所述第一方向移动时，所述第二单向齿轮与所述第二啮合齿相啮合，所述输出轴和所述第二单向齿轮同步转动，且所述第一连杆组沿所述第一方向相反的方向移动。

优选地，所述第一连杆组包括至少一个第一连杆，所述第二连杆组包括至少一个第二连杆，所述第一连杆和所述第一活塞的数量相同，所述第二连杆和所述第二活塞的数量相同，各个所述第一连杆相连接，各个所述第二连杆相连接，且各个所述第一连杆和各个所述第二连杆中、距离最近的所述第一连杆和所述第二连杆传动连接。

优选地，所述第一连杆和所述第二连杆之间设置有双向齿轮，且所述第一连杆和所述第二连杆分别沿自身长度方向设有第三啮合齿和第四啮合齿，所述第三啮合齿和所述第四啮合齿分别与所述双向齿轮的齿相啮合。

优选地，各个所述第一连杆和各个所述第二连杆均呈矩形体结构，所述矩形体结构包括第一侧面和第二侧面，各个所述第一侧面均位于同一平面，所述第一连杆的所述第二侧面和所述第二连杆的所述第二侧面相对设置，所述第一啮合齿和所述第二啮合齿分别设置在所述第一连杆和所述第二连杆的所述第一侧面上，所述第三啮合齿和所述第四啮合齿分别设置在所述第一连杆和所述第二连杆的所述第二侧面上。

优选地，所述第一连杆和所述第二连杆之间设有定滑轮以及绳索，所述绳索的一端连接所述第一连杆、另一端绕过所述定滑轮并连接所述第二连杆。

优选地，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮均设置为至少一个，所述第一单向齿轮和所述第一连杆的数量相同，所述第二单向齿轮和所述第二连杆的数量相同，且各个所述第一连杆分别沿自身长度方向均匀设置有多个所述第一啮合齿，各个所述第二连杆分别沿自身长度方向均匀设置有多个所述第二啮合齿，各个所述第一单向齿轮分别与各个所述第一连杆的所述第一啮合齿相啮合，各个所述第二单向齿轮分别与各个所述第二连杆的所述第二啮合齿相啮合。

优选地，所述第一连杆和所述第二连杆均设置为一个。

优选地，所述第一连杆和所述第二连杆均设置为两个，两个所述第一连杆的下端相连接，两个所述第二连杆的下端相连接。

优选地，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮均包括内圈轮和外圈轮，所述内圈轮固定连接在所述输出轴上，所述内圈轮可转动连接有棘牙，所述棘牙由弹簧支撑并向所述外圈轮方向弹起，所述外圈轮的内圈设有棘轮齿，所述棘轮齿与所述棘牙相配合，所述外圈轮的外圈设有与所述第一啮合齿和所述第二啮合齿相啮合的齿槽。

本实用新型还提供了一种曲柄连杆机构，包括上述的固定式连杆组件、第一活塞、第二活塞、飞轮，所述第一活塞和所述第二活塞分别与第一连杆组和第二连杆组相连接，所述飞轮安装在输出轴上。

本实用新型提供的技术方案中，固定式连杆组件包括同向设置的第一连杆组和第二连杆组、输出轴，第一连杆组和第一活塞相连接，第二连杆组和第二活塞相连接，第一连杆组和第二连杆组传动连接，实现第一连杆组和第二连杆组的反向移动，使二者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和多个第二啮合齿，输出轴固定套设有第一单向齿轮和第二单向齿轮，第一单向齿轮与第一啮合齿相啮合，第二单向齿轮与第二啮合齿相啮合。这样一来，当第一活塞推动第一连杆组沿第一方向移动时，第一单向齿轮与第一啮合齿相啮合，输出轴和第一单向齿轮同步转动，且第二连杆组沿第一方向相反的方向移动；同样地，当第二活塞推动第二连杆组沿第一方向移动时，第二单向齿轮与第二啮合齿相啮合，输出轴和第二单向齿轮同步转动，且第一连杆组沿第一方向相反的方向移动。

如此设置，活塞与连杆之间固定连接，没有活动部件，无机械磨损，而且连杆和输出轴之间只有齿的啮合，无转动方式的机械磨损；连杆无摆动，连杆与活塞在同一直线运动，故连杆的移动方式对活塞无干扰，减小了活塞环和气缸壁之间的磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是现有技术中连杆的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中固定式连杆组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中另一实施例中固定式连杆组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中第一单向齿轮和第二单向齿轮的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中双向齿轮的安装结构示意图。

图1-5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；801、内圈轮；802、棘牙； 803、弹簧；804、外圈轮；805、棘轮齿；806、齿槽；9、第二单向齿轮；10、双向齿轮；11、第三啮合齿；12、第四啮合齿；13、定滑轮；14、绳索；15、飞轮；16、凸起；17、支架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种固定式连杆组件及曲柄连杆机构，解决现有技术中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。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参阅图1-3，在本实施例中，固定式连杆组件包括同向设置的第一连杆组和第二连杆组、输出轴7，第一连杆组和第一活塞3相连接，第二连杆组和第二活塞4相连接，第一连杆组和第二连杆组传动连接，实现第一连杆组和第二连杆组的反向移动，即实现二者相互朝相反的方向移动；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，具体地，第一连杆组沿第一方向移动时，第一单向齿轮8才会与第一啮合齿5啮合传动，进而带动输出轴7转动，当第一连杆组沿第一方向相反的方向移动时，第一单向齿轮8与第一啮合齿5不相啮合；同样地，当第二连杆组沿第一方向移动时，第二单向齿轮9才会与第二啮合齿6啮合传动，进而带动输出轴7转动，当第二连杆组沿第一方向相反的方向移动时，第二单向齿轮9与第二啮合齿6不相啮合。需要说明的是，“第一方向”为图2和图3中从上至下的方向，“第一方向相反的方向”为图2和图3中从下至上的方向。

这样一来，当第一活塞3推动第一连杆组沿第一方向移动时，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，此时第二单向齿轮9不与第二啮合齿6相啮合，第二单向齿轮9空转；同样地，当第二活塞4推动第二连杆组沿第一方向移动时，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，此时第一单向齿轮8不与第一啮合齿5相啮合，第一单向齿轮8空转。

如此设置，活塞与连杆之间固定连接，没有活动部件，无机械磨损，而且连杆和输出轴7之间只有齿的啮合，无转动方式的机械摩擦损失磨损；连杆无摆动，连杆与活塞在同一直线运动，故连杆的移动方式对活塞无干扰，减小了活塞环和气缸壁之间的摩擦损失。具体地，机械摩擦损失是内燃机为克服各运动部件之间的摩擦而消耗的功，它在整机机械损失中所占份额大概在60％左右，机械磨擦损失中最大的一项是活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦损失，这部分约占整个机械摩擦损失的50％～60％，也就是大概占到了整机机械损失的 30％～36％，采用固定式连杆组件，这部分摩擦损失减小约10％；机械摩擦损失的第二大块是连杆、曲轴等零件与之相应的轴承之间的摩擦损失，约占全部摩擦损失功率的40％～50％，采用固定式连杆组件，无这部分摩擦损失，只有连杆的啮合齿与单向齿轮的齿之间的啮合摩擦损失以及连杆的啮合齿与双向齿轮的齿之间的啮合摩擦损失。

而且，传统的汽油机基本不能调节压缩比，只能通过复杂的可以变动的曲柄连杆机构才可以做到可变压缩比；而该固定式连杆组件应用于汽油机，可变压缩比变的简单，只要在设定的压缩比的位置用火花塞点火即可，在任何压缩比位置上连杆都可以正常工作。具体地，压缩比即气缸在下止点时的最大体积与气缸在上止点时最小体积之比，而可变压缩比即一种动态调整内燃机压缩比的技术，在不同的负载情况下可变压缩比可以提高燃料效率。比如在低转速工况下采用14比1的高压缩比可以做到高效率；在高转速工况下采用8比1的低压缩比可以得到高功率。

具体地，本申请的固定式连杆组件如何切换冲程，比如四冲程发动机在外力作用下启动，第一气缸、第三气缸对应第一活塞，第二气缸、第四气缸对应第二活塞，第一气缸经过进气、压缩开始燃烧做功，在做功末端第一活塞到达下止点，排气门打开压力下降，在这同时第二气缸完成了压缩冲程，第二活塞到达上止点，燃料开始燃烧，当第二气缸和第一气缸的压力正好相等的时候，此时第一活塞和第二活塞的运动速度为0，当第二气缸压力大于第一气缸压力时，第二活塞开始向下做功并推动第一气缸向上运动，加速排气，这样就完成了一次冲程的切换。第三气缸在第二气缸做功的力量作用下完成压缩冲程开始燃烧做功，并推动第二气缸排气……以此类推，所以四冲程发动机最少四个气缸便可以完成一个工作循环周期。根据这种工作原理，如果把14比1的压缩比降低到8比1的压缩比，需要在一个气缸的做功冲程末端提前打开排气门排气，使之压力下降，处于压缩冲程的下一个气缸的活塞在未到达上止点之前火花塞提前点火，燃料开始燃烧，使做功冲程提前，实现缩短冲程距离，这样就达到降低压缩比的目的，直到把压缩比降低到8比1的位置；反之，如果把压缩比从8比1提高到14比1则在一个气缸做功冲程末端排气门延迟打开，处于压缩冲程的第二个气缸火花塞延迟点火，使此气缸的做功冲程延后，实现延长冲程距离，这样就达到提高压缩比的目的，直到把压缩比从8比1提高到14比1。

传统的曲柄连杆机构情况下，如果活塞在未通过上止点之前便开始做功冲程的话，会出现连杆大头推动曲轴发生反转的现象，曲轴反转发动机是不能正常工作的，这也是严重损害发动机的情况。而该固定式连杆组件只有往复直线运动，没有圆周运动，根本不存在反转的情况，在任何压缩比的位置上开始做功冲程连杆都能推动输出轴朝既有方向旋转，发动机都能正常工作，所以该固定式连杆组件适应的压缩比范围更宽。

再者，该固定式连杆组件可以增加冲程的长度，提高热效率。而传统的曲柄连杆机构，如果要增加冲程的长度必须增加曲柄的长度，这样增加了冲程长度的同时也增加了连杆摆动的宽度，这样就需要增加汽缸的直径，冲程的长度始终受限制于气缸的直径；而本申请的固定式连杆组件却不会受制于气缸的直径，适当增加冲程的长度可以增加活塞做功的行程，使更多的热能转化为活塞的动能，这样也就提高了热效率。

作为可选地实施方式，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，第一连杆1和第一活塞3的数量相同，第一连杆1 与第一活塞3一一对应连接，第二连杆2和第二活塞4的数量相同，第二连杆 2和第二活塞4一一对应连接，各个第一连杆1相连接，各个第二连杆2相连接，即一个第一活塞3推动对应的第一连杆1移动，其余的第一连杆1跟随移动；一个第二活塞4推动对应的第二连杆2移动，其余的第二连杆2跟随移动。如图3所示，各个第一连杆1和各个第二连杆2中，距离最近的第一连杆1和第二连杆2传动连接。

对于距离最近的第一连杆1和第二连杆2的传动形式，优选地，在本实施例中，如图2所示，第一连杆1和第二连杆2之间设置有双向齿轮10，双向齿轮10固定于发动机机体上，且第一连杆1和第二连杆2分别沿自身长度方向设有第三啮合齿11和第四啮合齿12，第三啮合齿11和第四啮合齿12分别与双向齿轮10的齿相啮合。具体地，当第一连杆1从上向下移动时，双向齿轮10 逆时针转动，带动第二连杆2由下向上移动；反之，当第二连杆2从上向下移动时，双向齿轮10顺时针转动，带动第一连杆1从下向上移动。

在优选的实施例中，双向齿轮10通过支架17连接在发动机机体上，双向齿轮10上设置一个凸起16，凸起16与双向齿轮10为一体结构，如图5所示，双向齿轮10顺时针转动至某一位置时，凸起16与支架17的左侧边相抵，双向齿轮10被支架17阻停，此时第一活塞3处于最高点即上止点，第二活塞4处于最低点即下止点；相反地，双向齿轮10逆时针转动至某一位置时，凸起16 与支架17的右侧边相抵，双向齿轮10被支架17阻停，此时第二活塞4处于最高点即上止点，第一活塞3处于最低点即下止点。

如此设置，限制活塞的活动范围，防止发动机在启停过程中没有燃料进入的情况下，活塞的活动范围太大而与气缸顶部发生碰撞。

作为可选地实施方式，如图3所示，第一连杆1和第二连杆2之间设有定滑轮13以及绳索14，定滑轮13同样固定于发动机机体上，绳索14的一端连接第一连杆1、另一端绕过定滑轮13并连接第二连杆2，绳索14与定滑轮13 相配合。这样一来，当第一连杆1或第二连杆2从上向下移动，拉动绳索14，使位于定滑轮13某一侧的部分绳索14变长，定滑轮13另一侧的部分绳索14 变短，拉动该侧的连杆从下向上移动，进而带动整个连杆组从下向上移动。

作为可选地实施方式，各个第一连杆1和各个第二连杆2均呈矩形体结构，各个第一连杆1和各个第二连杆2均竖直设置，第一连杆1和第二连杆2沿水平面的截面均呈矩形，矩形体结构包括第一侧面和第二侧面，第一侧面与第二侧面垂直，各个第一侧面均位于同一平面，第一连杆1的第二侧面和第二连杆 2的第二侧面相对设置，第一啮合齿5和第二啮合齿6分别设置在第一连杆1 和第二连杆2的第一侧面上，第三啮合齿11和第四啮合齿12分别设置在第一连杆1和第二连杆2的第二侧面上。

在优选的实施例中，第一单向齿轮8和第二单向齿轮9均设置为至少一个，第一单向齿轮8和第一连杆1的数量相同，第一单向齿轮8和第一连杆1一一对应，第二单向齿轮9和第二连杆2的数量相同，第二单向齿轮9和第二连杆 2一一对应，且各个第一连杆1分别沿自身长度方向均匀设置有多个第一啮合齿5，各个第二连杆2分别沿自身长度方向均匀设置有多个第二啮合齿6，各个第一单向齿轮8分别与各个第一连杆1的第一啮合齿5相啮合，各个第二单向齿轮9分别与各个第二连杆2的第二啮合齿6相啮合。

如此设置，当第一连杆组或第二连杆组从上至下移动时，其上的各个连杆分别与对应的单向齿轮相啮合，进而带动输出轴7转动，每个连杆均提供辅助输出轴7转动的转矩，使输出轴7转动更加平稳。

作为可选地实施方式，如图4所示，第一单向齿轮8和第二单向齿轮9均包括内圈轮801和外圈轮804，外圈轮804套在内圈轮801外周，内圈轮801 固定连接在输出轴7上，内圈轮801和输出轴7可通过键连接，且内圈轮801 的外周可转动连接有棘牙802，内圈轮801外周还设有弹簧803，棘牙802由弹簧803支撑并向外圈轮804的方向弹起，外圈轮804的内圈设有棘轮齿805，棘轮齿805与棘牙802相配合，外圈轮804的外圈设有与第一啮合齿5和第二啮合齿6相啮合的齿槽806。

具体地，当内圈轮801带动棘牙802逆时针转动或者外圈轮804顺时针转动时，棘牙802相对棘轮齿805移动，棘牙802与棘轮齿805不相配合；当外圈轮804逆时针转动或内圈轮801带动棘牙802顺时针转动时，棘牙802与棘轮齿805相配合。而第一啮合齿5和第二啮合齿6均位于图4中外圈轮804的左侧，当第一啮合齿5或第二啮合齿6从上至下移动时，啮合齿与齿槽806相啮合，外圈轮804逆时针转动，棘牙802与棘轮齿805相配合，带动内圈轮801 转动，进而带动输出轴7同步转动；反之，若第一啮合齿5或第二啮合齿6从下至上移动时，啮合齿与齿槽806也相啮合，外圈轮804顺时针转动，棘牙802 相对棘轮齿805移动，棘牙802与棘轮齿805不相配合，无法带动内圈轮801 和输出轴7转动。

如此设置，细化了单向齿轮的具体结构，实现了单向齿轮与啮合齿的相啮合传动。

在优选的实施例中，第一连杆1和第二连杆2均设置为一个，可应用于二冲程二缸发动机，该发动机包括第一气缸和第二气缸，第一气缸内为第一活塞 3，第二气缸内为第二活塞4，每个气缸顶部包括进气门和排气门，进气门打开、排气门关闭，压缩空气进入气缸推动活塞做功，完成做功冲程；排气门打开、进气门关闭，压缩空气排出，完成排气冲程。

该发动机工作时，第一步，把第一气缸的排气门关闭、进气门打开，压缩空气进入第一气缸推动第一活塞3从上止点向下到达下止点，也就是第一活塞 3完成做功冲程，带动第一连杆1向下运动，第一连杆1的第一啮合齿5推动第一单向齿轮8旋转，从而带动输出轴7转动；第一连杆1的第三啮合齿11 带动双向齿轮10发生逆时针旋转，双向齿轮10带动第二连杆2从下向上运动，推动第二活塞4从下止点到上止点，此时第二气缸是进气门关闭、排气门打开，进行排气，第二活塞4完成排气冲程；下一步，第二气缸排气门关闭、进气门打开，压缩空气进入第二气缸推动第二活塞4由上止点到下止点向下运动，第二活塞4做功，推动第二连杆2向下运动，第二连杆2的第二啮合齿6推动第二单向齿轮9旋转，从而带动输出轴7旋转，第二连杆2的第四啮合齿12推动双向齿轮10顺时针旋转，双向齿轮10通过啮合第一连杆1的第三啮合齿11，推动第一连杆1从下向上运动，带动第一活塞3从下止点到上止点，第一气缸此时把进气门关闭、排气门打开，第一气缸完成排气冲程。下一步，第一气缸进气门打开、排气门关闭，压缩空气进入第一气缸，这样周而复始完成工作循环。二冲程汽油机、二冲程柴油机的工作过程与以上的相同，也分为做功冲程和不做功的两个冲程，这里不再赘述。

此种固定式连杆组件的工作原理是：第一活塞3做功推动第一连杆1传动给输出轴7动力的同时，通过双向齿轮10或者定滑轮13给第二连杆2一个反向的力，使不做功的第二活塞4完成运动；另第二活塞4做功的时候再推动第一活塞3完成不做功的运动，这样交替运动。这需要至少两个气缸或两个气缸以上配合工作，所以单缸机不可用。

作为可选地实施方式，第一连杆1和第二连杆2均设置为两个，两个第一连杆1的下端相连接，两个第二连杆2的下端相连接，可应用于四冲程四缸发动机，该发动机包括四个气缸，四冲程分为进气、压缩、燃烧做功、排气四个冲程，四个气缸依次完成四个冲程，每个冲程都有一个气缸做功。当然，在其它实施例中，第一连杆1可设置为三个，第二连杆2设置为两个，第一连杆1 和第二连杆2的数量不相等。

如图3所示，为了便于描述，从左向右将各个活塞命名为01号活塞、03 号活塞、02号活塞、04号活塞。该发动机工作时，01号活塞做功：01号活塞向下运动，由于第一连杆组把01号活塞和03号活塞串联在一起，当01号活塞做功，带动03号活塞向下，并且通过第一连杆组的第一啮合齿5推动左侧的两个第一单向齿轮8以及输出轴7转动；第一连杆组通过第三啮合齿11带动双向齿轮10发生逆时针旋转，再通过第二连杆组的第四啮合齿12带动第二连杆组由下向上，由于第二连杆组把活塞02和活塞04串联在一起，从而带动02和 04号活塞由下向上运动。此时的02号活塞完成的是压缩冲程、03号活塞完成的是进气冲程、04号活塞完成的是排气冲程。

02号活塞做功：01号活塞做功过程带动02号活塞完成了压缩冲程，02号活塞开始燃烧做功，02号活塞向下运动，带动第二连杆组向下运动，由于第二连杆组将02号活塞和04号活塞串联在一起，从而带动04号活塞向下运动，第二连杆组的第二啮合齿6推动两个第二单向齿轮9以及输出轴7旋转；第二连杆组通过第四啮合齿12带动双向齿轮10做顺时针旋转，双向齿轮10的转动带动第一连杆组由下向上运动，第一连杆组推动01号活塞和03号活塞向上运动。此时03号活塞完成的是压缩冲程、04号活塞完成的是吸气冲程、01号活塞完成的是排气冲程。

03号活塞做功：02号活塞的做功过程带动03号活塞完成了压缩冲程，03 号活塞开始燃烧做功。03号活塞向下运动，由于第一连杆组把01号活塞和03 号活塞串联在一起，当03号活塞做功，带动01号活塞同步向下运动，并且通过第一连杆组的第一啮合齿5推动两个第一单向齿轮8以及输出轴7转动；第一连杆组通过第三啮合齿11带动双向齿轮10发生逆时针旋转，双向齿轮10 推动第二连杆组由下向上运动，由于第二连杆组把活塞02和活塞04串联在一起，从而带动02和04号活塞由下向上运动。此时的04号活塞完成的是压缩冲程、01号活塞完成的是进气冲程、02号活塞完成的是排气冲程。

04号活塞做功：03号活塞做功过程带动04号活塞完成了压缩冲程，04号活塞开始燃烧做功，04号活塞向下运动，带动第二连杆组向下运动，由于第二连杆组串联了02号活塞和04号活塞，从而带动02号活塞同步向下运动，第二连杆组的第二啮合齿6推动两个第二单向传动齿轮以及输出轴7旋转；第二连杆组通过第四啮合齿12带动双向齿轮10做顺时针旋转，双向齿轮10的转动带动第一连杆组由下向上运动，第一连杆组推动01号活塞和03号活塞同步向上运动。此时01号活塞完成的是压缩冲程、02号活塞完成的是吸气冲程、03号活塞完成的是排气冲程。然后01号活塞在04号活塞做功的力作用下完成压缩冲程开始燃烧做功……这样周而复始完成工作循环。

此种固定式连杆组件的工作原理是：一个活塞做功带动其它三个活塞完成不做功的三个冲程，这是四冲程发动机，只要每一个冲程有一个活塞做功就能正常工作，所以，此种连杆至少四缸机可以使用，少于四缸以下的内燃机不可用，多余四缸的四冲程发动机都可以使用，比如五缸机可以把其中三个活塞串联，另外两个活塞再串联；如果是六缸机，就把其中三个活塞串联，把另外三个活塞串联，以此类推。总而言之，只要四缸机以上都可用此种。

结合上述各个实施例对本固定式连杆组件进行具体说明，在本实施例中，固定式连杆组件包括第一连杆组和第二连杆组、输出轴7，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，各个第一连杆1 和各个第二连杆2同向设置，各个第一连杆1分别连接有第一活塞3，各个第二连杆2分别连接有第二活塞4，且各个第一连杆1的下端相连接，各个第二连杆2的下端相连接，各个第一连杆1和各个第二连杆2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固定套设有至少一个第一单向齿轮8和至少一个第二单向齿轮9，第一单向齿轮8和第一连杆1 的数量相同，第二单向齿轮9和第二连杆2的数量相同，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；各个第一连杆1 和各个第二连杆2中，距离最近的第一连杆1和第二连杆2之间设有双向齿轮 10，且该第一连杆1和该第二连杆2分别沿自身长度方向设有第三啮合齿11 和第四啮合齿12，第三啮合齿11和第四啮合齿12分别与双向齿轮10的齿相啮合。当某个第一活塞3推动对应的第一连杆1沿第一方向移动时，第一连杆组整体沿第一方向移动，第一单向齿轮8与第一啮合齿5相啮合，故输出轴7 和第一单向齿轮8同步转动，同时第一连杆组通过双向齿轮10带动第二连杆组整体沿第一方向相反的方向移动；同样地，当某个第二活塞4推动对应的第二连杆2沿第一方向移动时，第二连杆组整体沿第一方向移动，第二单向齿轮9 与第二啮合齿6相啮合，故输出轴7和第二单向齿轮9同步转动，同时第二连杆组通过双向齿轮10带动第一连杆组整体沿第一方向相反的方向移动。

如此设置，活塞与连杆之间固定连接，没有活动部件，无机械磨损，而且连杆和输出轴7之间只有齿的啮合，无转动方式的机械磨损；连杆无摆动，连杆与活塞在同一直线运动，故连杆的移动方式对活塞无干扰，减小了活塞环和气缸壁之间的磨损。

本实用新型还提供了一种曲柄连杆机构，包括上述实施例中的固定式连杆组件、第一活塞3、第二活塞4和飞轮15，其中第一活塞3与第一连杆组相连接，第二活塞4与第二连杆组相连接，飞轮15安装在输出轴7上。如此设置，该曲柄连杆机构的活塞与连杆固定连接，无转动机械磨损，连杆无摆动，对活塞无干扰，减小了活塞环和气缸壁之间的磨损。该有益效果的推导过程与固定式连杆组件的有益效果的推导过程相同，此处不再详细赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本实用新型提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种固定式连杆组件，其特征在于，包括：

第一连杆组和第二连杆组，二者同向设置且分别与第一活塞(3)和第二活塞(4)相连接，所述第一连杆组和所述第二连杆组传动连接、以使所述第一连杆组和所述第二连杆组相互朝相反的方向移动，且所述第一连杆组和所述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)，固定套设有第一单向齿轮(8)和第二单向齿轮(9)，所述第一单向齿轮(8)与所述第一啮合齿(5)相啮合，所述第二单向齿轮(9)与所述第二啮合齿(6)相啮合；

当所述第一活塞(3)推动所述第一连杆组沿第一方向移动时，所述第一单向齿轮(8)与所述第一啮合齿(5)相啮合，所述输出轴(7)和所述第一单向齿轮(8)同步转动，且所述第二连杆组沿所述第一方向相反的方向移动；当所述第二活塞(4)推动所述第二连杆组沿所述第一方向移动时，所述第二单向齿轮(9)与所述第二啮合齿(6)相啮合，所述输出轴(7)和所述第二单向齿轮(9)同步转动，且所述第一连杆组沿所述第一方向相反的方向移动。

2.如权利要求1所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一连杆组包括至少一个第一连杆(1)，所述第二连杆组包括至少一个第二连杆(2)，所述第一连杆(1)和所述第一活塞(3)的数量相同，所述第二连杆(2)和所述第二活塞(4)的数量相同，各个所述第一连杆(1)相连接，各个所述第二连杆(2)相连接，且各个所述第一连杆(1)和各个所述第二连杆(2)中、距离最近的所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)传动连接。

3.如权利要求2所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)之间设置有双向齿轮(10)，且所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)分别沿自身长度方向设有第三啮合齿(11)和第四啮合齿(12)，所述第三啮合齿(11)和所述第四啮合齿(12)分别与所述双向齿轮(10)的齿相啮合。

4.如权利要求3所述的固定式连杆组件，其特征在于，各个所述第一连杆(1)和各个所述第二连杆(2)均呈矩形体结构，所述矩形体结构包括第一侧面和第二侧面，各个所述第一侧面均位于同一平面，所述第一连杆(1)的所述第二侧面和所述第二连杆(2)的所述第二侧面相对设置，所述第一啮合齿(5)和所述第二啮合齿(6)分别设置在所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)的所述第一侧面上，所述第三啮合齿(11)和所述第四啮合齿(12)分别设置在所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)的所述第二侧面上。

5.如权利要求2所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)之间设有定滑轮(13)以及绳索(14)，所述绳索(14)的一端连接所述第一连杆(1)、另一端绕过所述定滑轮(13)并连接所述第二连杆(2)。

6.如权利要求2所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一单向齿轮(8)和所述第二单向齿轮(9)均设置为至少一个，所述第一单向齿轮(8)和所述第一连杆(1)的数量相同，所述第二单向齿轮(9)和所述第二连杆(2)的数量相同，且各个所述第一连杆(1)分别沿自身长度方向均匀设置有多个所述第一啮合齿(5)，各个所述第二连杆(2)分别沿自身长度方向均匀设置有多个所述第二啮合齿(6)，各个所述第一单向齿轮(8)分别与各个所述第一连杆(1)的所述第一啮合齿(5)相啮合，各个所述第二单向齿轮(9)分别与各个所述第二连杆(2)的所述第二啮合齿(6)相啮合。

7.如权利要求2所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)均设置为一个。

8.如权利要求2所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一连杆(1)和所述第二连杆(2)均设置为两个，两个所述第一连杆(1)的下端相连接，两个所述第二连杆(2)的下端相连接。

9.如权利要求1所述的固定式连杆组件，其特征在于，所述第一单向齿轮(8)和所述第二单向齿轮(9)均包括内圈轮(801)和外圈轮(804)，所述内圈轮(801)固定连接在所述输出轴(7)上，所述内圈轮(801)可转动连接有棘牙(802)，所述棘牙(802)由弹簧(803)支撑并向所述外圈轮(804)方向弹起，所述外圈轮(804)的内圈设有棘轮齿(805)，所述棘轮齿(805)与所述棘牙(802)相配合，所述外圈轮(804)的外圈设有与所述第一啮合齿(5)和所述第二啮合齿(6)相啮合的齿槽(806)。

10.一种曲柄连杆机构，其特征在于，包括固定式连杆组件、第一活塞(3)、第二活塞(4)、飞轮(15)，所述固定式连杆组件为如权利要求1-9任一项所述的固定式连杆组件，所述第一活塞(3)和所述第二活塞(4)分别与所述第一连杆组和所述第二连杆组相连接，所述飞轮(15)安装在所述输出轴(7)上。

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