CN101813024A

CN101813024A - 圆弧形直推式连杆结构

Info

Publication number: CN101813024A
Application number: CN200910009191A
Authority: CN
Inventors: 曾国晋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明为一种圆弧形直推式连杆结构，其包括二连杆支撑体，其设置于气缸下方；以及一连杆主体，其为三角形结构，三角形底部可固定于二连杆支撑体上滑动，连杆主体顶端具有一至数个顶点与引擎的活塞相连结，连杆主体近底端设置有弧状轨道供曲轴顶端置入，使曲轴顶端于连杆主体的弧状轨道内滑动；如此的结构，于活塞由上往下运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至一侧，而于活塞由下往上运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至另一侧，藉由此结构设计，可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞震动及晃动，以减少活塞往复阻力，增长活塞使用寿命，并能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的。

Description

圆弧形直推式连杆结构

技术领域

本发明有关于一种连杆结构，尤其是有关于一种可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞震动及晃动，以减少活塞往复阻力，增长活塞使用寿命，并能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的的圆弧形直推式连杆结构。

背景技术

随着工业时代的来临，习知的人力及兽力运输工具已被蒸汽，柴油，汽油，电力等交通运输工具取代。其中汽车，几乎已俨然成为每个家庭必备的代步工具。

引擎乃是车辆动力的来源，藉由引爆油气产生压力来推动活塞，再通过连杆及曲轴来推动轮胎转。对引擎而言是『进气』、『压缩』、『爆发』、『排气』往复的动作。

请参阅图1，图1为习知连杆与曲轴将要离开上死点的结构示意图，此时气缸A内的活塞B、与连杆20及曲轴30的位置趋近一直线(此时一般称为上死点)，此时是动力最无法传输，而且也是连杆20最受力的状态。因此习知结构为了配合连杆20的运作，须将活塞柱21(连杆与活塞连接处，即连杆顶点)设计为偏心(非为于活塞B的中心点)，在这样的状况下，会使活塞B除了上下往复运动外，还会伴着左右摇晃的情形，尤其在刚引擎刚起动时(冷车)这样的状况更明显，除了产生噪音外并会影响动力输出。为了减轻上述状况一般于活塞B底部虽设计有活塞裙C的设计，但活塞裙C的设计同时也令摩擦力增大进而减少动力的输出。为了便于以后的说明，图1并标示出了相关重要的零件位置，如31为曲轴中心，32为曲轴顶点，33为配重锤。

请参阅图2，图2所示为习知曲轴接受连杆动力的最佳角度结构示意图。习知连杆20在将气缸A内活塞B的动力传导至曲轴30最佳的角度大约在60-120度(连杆顶点21、曲轴中心点31、曲轴顶点32三者所形式的角度)，此角度虽最受力，但也同时是离心力最大之时，这也是引擎震动晃动的来源。因此习知的曲轴30以厚重的配重锤33设计作为离心力平衡用，但也同时会引擎带来了负担及阻力。

引擎透过连杆20作旋转运动将活塞B的往复运动所产生的动力传达至曲轴30。连杆20需承受旋转的离心力及接受汽缸A内的活塞B爆发的动力以便推挤曲轴30进而使其转动，亦即活塞B为上下往复式运动，而曲轴30为旋转运动，藉由连杆20将二者连结。汽缸数愈多，相对的连杆也愈多，例如现有四气缸为四连杆、六气缸为六连杆以及八气缸为八连杆等。然而不论汽缸数的多寡，连杆的重量均需相同，且为了能抗高压、抗拉扯、抗高转及抗高温，连杆20本身须具备一定的强度。

由于习知系藉由连杆的旋转运动，而现有连杆因为成本及时间的考量，一般使用铸造方式制成，数个连杆在材质上会有少许瑕疵及重量上会有少许的差异，因而造成晃动及动力传导不良，遇严重可能是连杆断进而导致爆缸等状况发生。

随着温室效应的日益严重，而车辆又是人类不可或缺的工具，如何能增进引擎动力输出效能，使其能达到节能省碳的目的，是目前非常受到人们重视的一个课题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种圆弧形直推式连杆结构，其可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞震动及晃动，以减少活塞往复阻力，增长活塞使用寿命，并能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的。

本发明为一种圆弧形直推式连杆结构，其包括二连杆支撑体，其设置于气缸下方；以及一连杆主体，其为三角形结构，三角形底部可固定于二连杆支撑体上滑动，连杆主体顶端具有一至数个顶点与引擎的活塞相连结，连杆主体近底端设置有弧状轨道供曲轴顶端置入，使曲轴顶端于连杆主体的弧状轨道内滑动；如此的结构，于活塞由上往下运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至一侧，而于活塞由下往上运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至另一侧。

本发明圆弧型圆弧形直推式连杆结构，不作旋转运动，可减少习知连杆运作时所甩出的离心力，而能减少震动及晃动。藉由圆弧型的运作及连杆支撑壁。可使曲轴在最受力的角度，将力道以向内及向下的方向推挤，使曲轴在最受力的角度，接受最大的动力，并产生最少的震动及晃动。

本发明圆弧形直推式连杆结构与习知连杆结构的差异在：

1.习知结构在引擎低转速起步上耗费太多动力，使燃烧不完全的汽、柴油产生一氧化碳及碳氢化合物致影响空气污染(常见公车或汽车开动时所产生的大量黑烟就是由此而来)；而本发明圆弧形直推式连杆结构采用的圆弧形直推式连杆结构将动力完整传达至曲轴，使引擎在低转速时就有高扭力及大马力，不会严重耗油及污染空气。

2.活塞设计为上小下大的不均衡圆柱结构，这是因活塞上方较热，此为避免热膨胀让活塞无法往复运动的设计。习知结构为了配合连杆的运作，须将活塞柱(连杆与活塞连接处，即连杆顶点)设计为偏心(非为活塞的中心点)，在这样的状况下，使活塞除了上下往复运动外，还会伴着左右摇晃的情形，尤其在刚引擎刚起动时(冷车)这样的状况更明显，除了产生噪音外并会影响动力输出。再加上为了减轻上述状况一般于活塞底部均有活塞裙的设计，活塞裙的设计同时也令摩擦力增大进而减少动力的输出；而本发明圆弧形直推式连杆结构所采用的圆弧形直推式连杆结构由于是动力直接传导，活塞不会左右摇晃，动力输出效率高，且由于不须有活塞裙的设计，故能有效减少活塞与气缸壁间的摩擦。

3.习知结构有上死点及下死点的动力传达死角，而在本发明圆弧形直推式连杆结构所采用的圆弧形直推式连杆结构，能在引擎运转至上、下死点时，将曲轴快速的带过，使动力能完整传输至曲轴。

为了能让审查员能更易于了解本发明圆弧形直推式连杆结构的特点，请参阅以下图式及本发明圆弧形直推式连杆结构的实施方式说明。

附图说明

图1为习知连杆与曲轴将要离开上死点的结构示意图；

图2为习知曲轴接受连杆动力的最佳角度结构示意图；

图3为本发明一种圆弧形直推式连杆结构的第一实施例结构图；

图4为本发明一种圆弧形直推式连杆结构的第二实施例结构图；

图5为本发明一种圆弧形直推式连杆结构的第三实施例结构图；

图6(A)-(F)为本发明一种圆弧形直推式连杆结构的连杆支撑壁结构图。

具体实施方式

请参阅图3，图3为本发明圆弧形直推式连杆结构的第一实施例，其结构包括：

二连杆支撑体51、52，其设置于气缸A下方；

一连杆主体40，其为三角形结构，三角形底部可固定于二连杆支撑体51、52上滑动，连杆主体40顶端具有一至数个顶点41与汽缸A内的活塞B相连结，连杆主体40近底端设置有弧状轨道42供曲轴30顶端32置入，使曲轴30顶端32于连杆主体40的弧状轨道42内滑动；

如此的结构，于活塞B由上往下运动时，曲轴30顶端32由连杆主体40底部弧状轨道42中间移至一侧，而于活塞B由下往上运动时，曲轴30顶端32由连杆主体40底部弧状轨道42中间移至另一侧，藉由此结构设计，可以有效降低活塞B往复式运动中所造成的活塞B震动及晃动，以减少活塞B往复阻力，增长活塞B使用寿命，并能于引擎于慢速启动时令曲轴30快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的。

本发明圆弧形直推式连杆结构的连杆主体的圆弧轨道42的可以是向上弯曲或向下弯曲。上弯圆弧轨道42施予曲轴30的力道方向L(即将力道以向外及向下的方向推挤，亦即为曲轴30旋转的方向)，这是习知连杆结构所未具备的，可以令曲轴30的顶点32快速离开上死点，而能于低转速时具有较大的扭力及马力。另，请参阅图4，图4为本发明圆弧形直推式连杆结构的第二实施例，其与第一实施例的差别仅在于上弯圆弧轨道42的弯曲方向变更为下弯圆弧轨道62。下弯圆弧轨道62可以施予曲轴30的力道方向M(即将力道以向内及向下的方向推挤，亦即为曲轴30旋转的方向)，这是习知连杆结构所未具备的，再加上曲轴30位于90度的位置时，活塞B仍未通过活塞行程中心点F(此时具有较大的动力)，故能在最佳的角度(气缸A内活塞B的动力传导至曲轴30最佳的角度大约在60一120度)下具有较大马力(请比较图2习知的连杆结构，当曲轴位于90度的位置时，此时活塞B已通过活塞行程中心点F，动力较小)。

本发明圆弧形直推式连杆结构的连杆主体40及60可以为锥状结构或柱状结构或其他结构，连杆主体40及60可以于适当处镂空，以减轻重量，并可以藉此强化其结构。

值得一提的是，可将前述上弯圆弧轨道42与下弯圆弧轨道62整合成为一用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，而能应用于水平对卧双缸，较习知的双连杆结构，更能完全接受对缸反冲的动力，有助于本身的压缩或排气。当然上述结构也可以适用于多缸数的对卧引擎。请参考图5，图5为本发明圆弧形直推式连杆结构的第三实施例，其包括：

二连杆支撑体51、52，其设置于二气缸A、A1中间；

一连杆主体70，其为双三角形结构，可固定于二连杆支撑体51、52上滑动，连杆主体70二顶端各具有一至数个顶点71、72与两气缸A、A1的活塞B、B1相连结，连杆主体70近中间处设置有弧状轨道73供曲轴30顶端置入，使曲轴30顶端于连杆主体70的弧状轨道73内滑动；

如此的结构，于活塞B、B1由左往右运动时，曲轴30顶端32由连杆主体70中间的弧状轨道73中间移至一侧，而于活塞B、B1由右往左运动时，曲轴30顶端由连杆主体70底部弧状轨道73中间移至另一侧，藉由此结构设计，可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞B震动及晃动，以减少活塞B往复阻力，增长活塞B使用寿命，除能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的，并能将一缸A的爆发动力更完整的传达到对缸A1，令其有效压缩或排气。

连杆主体73的圆弧轨道的可以是向左弯曲或向右弯曲，而连杆主体70可以为双锥状结构或柱状结构或其他结构。

本发明圆弧形直推式连杆结构的连杆主体40、60、70与曲轴30连结的方式可以是波司(Connecting Rod Bearing)。连杆支撑体51、52可固定连杆主体40、60、70底侧使其上下滑动，其固定的方式可以为轨道结构，如图6(A)-(E)或环扣结构，如图6(F)，或其他常用结构如滚轮结构、轴承结构(图不再另行绘制)，其中，为了便于了解，以I表示连杆主体、H表示连杆支撑壁。而举凡可以具可令连杆主体40、60、70垂直上下及左右扶正的各种结构。连杆支撑体数51、52可以为多个、并可以为壁或柱或其他的型式。

本发明圆弧形直推式连杆结构的二连杆支撑体51、52可以为整合为一体，亦可将其改为一至多个。

本发明圆弧形直推式连杆结构的连杆主体40、60、70的圆弧轨道42、62、72的曲率可以依具所需的扭力及马力大小来设计。

本发明圆弧形直推式连杆结构的连杆主体40、60、70与活塞B、B1可以一体成型，其与连杆主体40、60、70与活塞B、B1的连结方式可以栓锁达成，亦可为螺纹方式连结，亦即连杆主体40、60、70可设计为外螺纹，并将活塞与连杆主体40、60、70相连结处设置为内螺纹用以相连结，或连杆主体40、60、70可设计为内螺纹，并将活塞与连杆主体相连结处设置为外螺纹用以相连结，以便于活塞B、B1维修时，不用卸下整个引擎。

要特别说明的是，本发明圆弧形直推式连杆结构的活塞及曲轴可以使用既有的，不一定要另行设计。另，本发明所使用的活塞可以去除活塞裙的设计。上述图1至4的活塞B皆为动力爆发的状态，而曲轴30的行进方向为顺时钟方向。值得一提的是，图3(第一实施例)及图4(第二实施例)的连杆支撑体51、52并不一定须为直线型设计，亦可以改设计为依曲轴30的行进方向(图式粗箭头所示)略为弯曲，如此可以将活塞B爆发的动力藉由略为弯曲的连杆支撑体51、52顺势将动力推挤至曲轴30旋转的方向。

以上所述仅是藉由较佳实施例详细说明本发明，然而对于该实施例所作的任何修改与变化，例如连杆主体的材质，连杆支撑壁实施的结构等等的变化均不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种圆弧形直推式连杆结构，其包括：

二连杆支撑体，其设置于气缸下方；以及

一连杆主体，其为三角形结构，三角形底部固定于二连杆支撑体上滑动，连杆主体顶端具有一至数个顶点与引擎的活塞相连结，连杆主体近底端设置有弧状轨道供曲轴顶端置入，使曲轴顶端于连杆主体的弧状轨道内滑动；

如此的结构，于活塞由上往下运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至一侧，而于活塞由下往上运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至另一侧，藉由此结构设计，可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞震动及晃动，以减少活塞往复阻力，增长活塞使用寿命，并能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的。

2.如权利要求1所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，固定于二连杆支撑体上的方式可以为轨道结构、环扣结构、滚轮结构或轴承结构。

3.如权利要求1或2所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，二连杆支撑体为整合为一体。

4.如权利要求1或2所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，二连杆支撑体可以改为一至多个，且可以设计为依曲轴的行进方向略为弯曲。

5.如权利要求1所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体的圆弧轨道的曲率可以依具所需的扭力及马力大小来设计。

6.如权利要求1或项所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体的圆弧轨道可以是向上弯曲或向下弯曲。

7.如权利要求1所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞以一体成型。

8.如权利要求1或7所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞的连结方式以栓锁达成。

9.如权利要求1或7所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞为螺纹方式连结。

10.如权利要求1所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体为锥状结构或柱状结构。

11.如权利要求1或1项所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体于适当处镂空，以减轻重量，并可以藉此强化其结构。

12.一种用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其包括：

二连杆支撑体，其设置于二气缸中间；以及

一连杆主体，其为双三角形结构，可固定于二连杆支撑体上滑动，连杆主体二顶端各具有一至数个顶点与两气缸的活塞相连结，连杆主体近中间处设置有弧状轨道供曲轴顶端置入，使曲轴顶端于连杆主体的弧状轨道内滑动；

如此的结构，于活塞由左往右运动时，曲轴顶端由连杆主体中间的弧状轨道中间移至一侧，而于活塞由右往左运动时，曲轴顶端由连杆主体底部弧状轨道中间移至另一侧，藉由此结构设计，可以有效降低活塞往复式运动中所造成的活塞震动及晃动，以减少活塞往复阻力，增长活塞使用寿命，除能于引擎于慢速启动时令曲轴快速离开上死点及在最受力的角度给予最大的动力，而能节省燃料达到省能环保的目的，并能将一缸的爆发动力更完整的传达到对缸，令其有效压缩或排气。

13.如权利要求12所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，固定于二连杆支撑体上的方式为轨道结构、环扣结构、滚轮结构或轴承结构。

14.如权利要求12或13所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，二连杆支撑体可以为整合为一体。

15.如权利要求12或13所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，二连杆支撑体可以改为一至多个。

16.如权利要求12所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体的圆弧轨道的曲率可以依具所需的扭力及马力大小来设计。

17.如权利要求12或16所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体的圆弧轨道可以是向左弯曲或向右弯曲。

18.如权利要求12所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞以一体成型。

19.如权利要求12或18所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞的连结方式以栓锁达成。

20.如权利要求12或18所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体与活塞为螺纹方式连结。

21.如权利要求12所述的用于水平对卧双缸的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体为双锥状结构或柱状结构。

22.如权利要求12或21所述的圆弧形直推式连杆结构，其中，连杆主体于适当处镂空，以减轻重量，并可以藉此强化其结构。