对置活塞、对置气缸式内燃发动机的主动拉杆和从动拉杆.pdf

本发明涉及对置活塞、对置气缸式内燃发动机的主动拉杆和从动拉杆，其中，主动拉杆连接到曲轴的轴颈。从动拉杆通过连接到主动拉杆而间接地连接到曲轴。这样的配置允许两个连杆连接到曲轴的轴颈，彼此在一条直线上。

权利要求书
1.  一种对置活塞、对置气缸式内燃发动机，包括：
第一气缸，其具有布置在其中的第一内活塞和第一外活塞；
第二气缸，其具有布置在其中的第二内活塞和第二外活塞，所 述第一气缸的中心轴线基本上与所述第二气缸的中心轴线共线；
布置在所述第一气缸和第二气缸之间的曲轴，所述曲轴具有第 一曲柄销和第二曲柄销；
第一主动拉杆，其连接在所述第一外活塞与所述第一曲柄销之 间；和
第一从动拉杆，其连接在所述第二外活塞与所述第一主动拉杆 之间。

2.  如权利要求1所述的发动机，其中，所述主动拉杆在所述主 动拉杆的一端限定活塞桥开孔，在所述主动拉杆的另一端限定曲柄 销开孔和主动-从动开孔；并且，所述活塞桥开孔、所述曲柄销开孔 和所述主动-从动开孔的中心是共线的。

3.  如权利要求1所述的发动机，其中，所述第一外活塞进一步 地包括连接到所述第一活塞的活塞桥，其中，所述第一主动拉杆经 由所述活塞桥连接到所述第一外活塞。

4.  如权利要求1所述的发动机，进一步地包括：
第二主动拉杆，其连接在所述第一外活塞与第二曲柄销之间； 和
第二从动拉杆，其连接在所述第二外活塞与所述第二主动拉杆 之间。

5.  如权利要求4所述的发动机，其中：
所述第一主动拉杆和第二主动拉杆限定曲柄销开孔用于分别连 接到所述第一曲柄销和第二曲柄销；并且
所述曲柄销开孔基本上沿着曲柄销开孔的直径分割以利于组装 到单体式曲轴的曲柄销上。

6.  如权利要求4所述的发动机，其中：
所述第一主动拉杆和第二主动拉杆具有曲柄销开孔用于连接到 所述第一曲柄销和第二曲柄销；
所述第一主动拉杆和第二主动拉杆在紧邻所述曲柄销开孔的端 部具有两个指状物；
所述第一从动拉杆和第二从动拉杆在所述从动拉杆的第一端部 上具有指状物；并且
所述第一主动拉杆、所述第二主动拉杆、所述第一从动拉杆以 及所述第二从动拉杆上的所述指状物具有预定直径的主动-从动开 孔；所述发动机进一步地包括：
第一销，其插过所述第一主动拉杆的所述主动-从动开孔且插过 所述第一从动拉杆的所述主动-从动开孔；和
第二销，其插过所述第二主动拉杆的所述主动-从动开孔且插过 所述第二从动拉杆的所述主动-从动开孔。

7.  如权利要求6所述的发动机，其中，所述第一主动拉杆和第 二主动拉杆中的所述主动-从动开孔基本上是圆柱形的，带有限定在 主动-从动开孔中的凹槽，所述发动机进一步地包括：
第一保持环和第二保持环，它们插在所述第一主动拉杆中的所 述主动-从动开孔的所述凹槽中；和
第三保持环和第四保持环，它们插在所述第二主动拉杆中的所 述主动-从动开孔的所述凹槽中。

8.  如权利要求4所述的发动机，其中：
所述第一外活塞进一步地包括第一活塞桥；
所述第二外活塞进一步地包括第二活塞桥；
所述第一主动拉杆经由所述活塞桥连接到所述第一外活塞；并 且
所述第二主动拉杆经由所述第二活塞桥连接到所述第二外活 塞。

9.  如权利要求1所述的发动机，其中，所述发动机是对置活塞、 对置气缸式发动机。

10.  如权利要求7所述的发动机，其中，所述保持环是簧环。

说明书对置活塞、对置气缸式内燃发动机的主动拉杆和从动拉杆
技术领域
本发明总体上涉及内燃发动机以及用于把活塞连在曲轴上的连 杆。
背景技术
众所周知，在多缸发动机中使用主动-从动推杆，其中，主动推 杆把第一活塞连接在曲轴的轴颈或曲柄销上，从动推杆连接在第二 活塞与从动推杆之间。
发明内容
公开了一种轻质活塞系统，其具有头部和在圆柱形裙部的第一 端处附接在头部上的大致圆柱形裙部以及连接到裙部的第二端的桥 结构。该桥结构包括：中央支撑结构、从该中央支撑结构沿着第一 径向向外伸出的第一突起以及从中央支撑结构沿着第二径向向外伸 出的第二突起。第一方向和第二方向大致在直径上相反。
附图说明
图1是现有技术发动机的正视图，示出主动推杆和从动推杆；
图2表示对置活塞、对置气缸式发动机，其中，对置气缸是共 线的；
图3是根据本发明实施例的主动拉杆和从动拉杆的示图；
图4是图3的主动拉杆和从动拉杆的示图，其中，主动拉杆以 局部截面示出；
图5是主动拉杆和从动拉杆、活塞和活塞桥的组装的示图；
图6是主动拉杆和从动拉杆的实施例的活塞运动的图表；
图7是根据本发明实施例的主动拉杆，其中，主动-从动开孔是 偏置的；
图8解释一种实施例，用具有两个螺距的螺栓把主动拉杆的盖 紧固到主动拉杆的杆部分上；
图9是一种实施例的示图，销可以固定在主动-从动开孔中；和
图10和11是流程图，说明组装过程。
具体实施方式
正如本领域普通技术人员将理解的，参照任一图解释和描述的 实施例的各个特征可以与其它一个或多个图中示出的特征组合以形 成未明确示出或描述的替代实施例。所示特征的组合提供了用于典 型应用的代表性实施例。然而，为了特定应用或实施可以期望按照 本发明教导的特征的不同组合和改型。本领域普通技术人员可以辨 认类似的应用或实施，而不管明确描述或示出与否。
如上所述，已知的是使用主动-从动推杆配置把多个活塞连接在 曲轴的单个曲柄销上。在这样的发动机中，推杆要么几乎仅仅受压 缩，或者，在四冲程发动机情形中，受压缩和受拉伸。然而，压缩 力充当推杆的关键的设计约束条件。然而，有这样的发动机配置， 在工作期间，连杆几乎仅仅受拉伸。一种这样的发动机是对置活塞、 对置气缸式(OPOC)发动机10，如图2中等轴示出的。
第一内活塞2052和第一外活塞2054沿着第一气缸壁(为了图 示未示出)内的x轴线往复。第二内活塞2052′和第二外活塞2054′ 沿着第二气缸壁(也未示出)内的x轴线往复。第一气缸和第二气 缸的中心轴线(与布置在其中的活塞的中心轴线重合)是共线的。 这些中心轴线基本上平行于曲轴的旋转轴线，该旋转轴线在图2中 用z表示。外活塞2054和2054′分别通过拉杆2070和2070′连接到 曲轴2060。在这个二冲程发动机中，外活塞2054和2054′被拉向曲 轴2060进行压缩冲程，并且在膨胀冲程期间活塞(被燃烧气体驱动) 从曲轴2060向外推。因此拉杆2070和2070′在这两个冲程期间都是 受拉伸。如所示，拉杆2070和2070′比连接在内活塞2052和2052′ 与曲轴2060之间的推杆薄且是它们长度的两倍。因为是受拉伸，这 些薄的长拉杆是可行的。拉杆2070和2070′分别通过桥2062和2062′ 连接到活塞2054和2054′。
受拉连杆(拉杆)的主动-从动布置在图3中示出。主动拉杆50 包括杆部分52和盖部分54。曲柄销开孔56限定在主动拉杆50中。 主动拉杆50在曲柄销开孔56处连接到曲轴(未示出)的曲柄销。 在一种实施例中，杆部分52和盖部分54是整体地形成的并且通过 液氮冷却和破裂而分离，在另一实施例中通过机械分离，或者通过 任何合适的工艺进行分离。主动拉杆50还具有活塞桥开孔58以连 接外活塞(未示出)上的桥(也未示出)。主动拉杆50还具有主动 -从动开孔，销72放入该开孔中。销72贯穿从动拉杆70中的主动- 从动开孔(不可见)。通过销72处的连接，从动拉杆70间接地连 接到曲轴的曲柄销(未示出)，曲柄销开孔56附在曲柄销上。
在图4中，示出了主动拉杆50，其中示盖54由螺栓60固定， 只看到其中一个螺栓。主动拉杆50包括杆部分52和盖部分54，杆 部分具有活塞桥开孔58。曲柄销开孔56限定在杆部分52和盖部分 54中。盖部分54具有向外伸出的两个指状物76。指状物76限定主 动-从动开孔62，销能够装入该开孔中。
如先前论述的，主动-从动布置的缺点是，连接到主动拉杆上的 活塞的行程不同于连接到从动拉杆上的活塞的行程。然而，由于拉 杆比现有推杆应用更长的性质，连接到主动拉杆上和从动拉杆上的 活塞之间动作的差异是适中的。在图3、4和5所示的实施例中，曲 柄销开孔56和其中安装销72的主动-从动开孔的中心基本上沿着主 动拉杆50的中心线。在这种情况下，两个活塞的运动之间的差异是 基本上对称的，最大差异出现在接近每个行程中点。
在图5中，示出主动拉杆50经由活塞桥82连接到活塞80。在 另一端，从动拉杆70经由活塞桥82连接到活塞80。曲轴的轴颈(或 曲柄销)(未示出)连接到主动杆50，从动杆70在曲柄销开孔56 处连接到曲轴。主动拉杆50经由放在主动-从动开孔中的销72与从 动拉杆70连接。
如上所述，两个活塞之间的行程存在差异，因为一个是用主动 拉杆连接到曲轴，另一个是用从动拉杆。这个差异，如图6中作为 曲柄转角度数的函数所绘制的，表示为a％，即，行程差异除以行程。 图6中的数据是用于具有合适的杆、曲拐等的开发型发动机并且具 有图4所示的主动-从动开孔，即直列的。最大差异正好低于2％差异， 主要差异出现在行程中点期间，即远离上止点和下止点。气口开启 持续时间尤其出现在这两个活塞之间的活塞位置差异小于1％的时 候。因此、如果两个气缸之间的气口正时是一致的以适应生产效率， 扫气及其它性能参数的差异几乎可以忽略。
如果需要，能够调整这两个活塞偏置的时刻，如图7所示，其 中，主动拉杆250具有偏离拉杆250的通过活塞桥开孔258和曲柄 销开孔256的轴线的主动-从动开孔274。主动-从动开孔274偏离主 动拉杆250的中心线278一个角度θ。
主动-从动开孔中的销能够是全浮式的或者固定到主动拉杆或 从动拉杆上。全浮式的实施例在图8中以截面图示出。销72可以通 过两个簧环保持就位。簧环74示为安装在销72的背后。簧环75示 为拆下。簧环75卡合到形成在主动杆的盖部分54中的凹槽78中。 当两个簧环74和75都安装，阻止销72沿轴向移动。销72能够在 主动-从动开孔内自由旋转。替代地，销72被固定到主动杆或从动 杆的一者上并且相对于另一个旋转。在又另一替代中，销不是光滑 的销，而替代为滚针轴承。
用于固定盖54到主动拉杆50的杆部分52上的螺栓可以是常规 类型的。图9中示出用于这个应用的轻质紧固件，螺栓260。螺栓 260具有与主动拉杆的杆节段中的螺纹啮合的粗牙螺纹262和与主 动拉杆的盖节段中的螺纹啮合的细牙螺纹266。这两个螺纹区域262 和266之间的是不带螺纹的隔离节段264。远离粗牙螺纹262的端部 是头268，其具有与用于上紧的工具(未示出)接合的特征部。
在图10中，示出组装曲柄系统的一部分的过程。在块300，传 统的两件式轴承壳置于曲轴的曲柄销上。在块302，主动拉杆的盖部 分放在轴承壳上。正是曲轴开孔(其为分割的)放在轴承壳上。在 块304，主动拉杆的杆部分放在轴承上。在块306，用螺栓或任何其 他合适的方式把主动拉杆的盖部分和杆部分固定在一起。在块308， 从动拉杆的主动-从动开孔对齐主动拉杆的主动-从动开孔。在块 310，销插过对齐的主动-从动开孔以连接主动杆和从动杆。在块312， 簧环(也称作c型夹或卡环)被挤压在一起从而使它装在主动-从动 开孔中。允许簧环张大到主动-从动开孔中的凹槽中。在块312，簧 环放入主动拉杆中，并且在块314，放入从动拉杆中。块312和314 的一个或另一个能够在图10中的任何过程之前执行。也就是说，能 够在簧环的一个已经就位的情况下，滑入销。
图11示出的实施例解释了使用图9的螺栓260组装盖部分到主 动拉杆的杆部分的过程。在块340，头268插入盖部分的螺纹孔中。 它是从盖的内表面而非外表面插入螺纹孔中。细牙螺纹268(第一组 螺纹)啮合盖部分中的螺纹。在块350，螺栓260旋转(左向旋转) 直到螺栓260从主动杆的盖向外伸出预定距离(范围是基于距盖的 内表面的距离)。在块360，螺栓260的粗牙螺纹262(第二组)对 齐主动拉杆的杆部分中的螺纹孔。在块370，螺栓262旋转(右向) 预定次数。粗牙螺纹262拉着杆部分到盖中，因为对于螺栓260的 每次旋转，杆部分的运动小于盖的运动。
虽然已经参照特定实施例详细描述了最佳模式，但是本领域技 术人员将认识到下列权利要求范围内的各种替代结构和实施例。虽 然正如本领域技术人员知道的，不同的实施例已经描述为就一个或 多个所需特征而言提供优点或者比其它实施例更有选，但是，一个 或多个特征可以进行折衷以获得希望的系统属性，这取决于特定应 用和实施。这些属性包括，但是不限于：成本、强度、耐用性、寿 命周期费用、可销售性、外观、包装、大小、可维修性、重量、可 制造性、组装难易度等等。本文描述的实施例就一个或多个特征而 言比其它实施例或现有技术实施不是那么理想，它们没有超出本发 明的范围并且可以适于特定应用。