CN100340750C - 可变输出转速无连杆往复活塞发动机 - Google Patents

可变输出转速无连杆往复活塞发动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可变输出转速无连杆往复活塞发动机，包括上缸套、下缸套和输出机构，上缸套和下缸套之间设有往复活塞，往复活塞上端和下端设有活塞环，上缸套顶部和下缸套底部均设有火花塞、进气门和排气门，输出机构包括旋转活塞和固定在旋转活塞上的偏心轴、固定在基座上的限位环以及设置在轴承座上的输出轴，旋转活塞设置在往复活塞中的圆洞内并可在圆洞内旋转，穿过限位环的偏心轴端部设有行星齿轮，输出轴靠近限位环中心位置上设有与行星齿轮啮合的太阳齿轮。本发明结构简单，体积小重量轻，输出转速可变，提高了发动机的效率，解决了现有无连杆旋转活塞发动机偏心轴从上止点转至90度或270度时出现反转规律紊乱现象。

Description

可变输出转速无连杆往复活塞发动机
技术领域
本发明涉及一种旋转活塞发动机，特别是涉及一种输出转速可变的无连杆往复活塞发动机。
背景技术
传统的往复活塞式发动机都是采用曲轴连杆机构，由于这种机构设计不合理，在活塞的直线往复运动中，曲轴旋转运动时产生的巨大往复惯性力，使机件受到破坏，并且机器体积庞大笨重；现有的和本发明相似无连杆旋转活塞发动机，偏心轴在旋转活塞上是可以转动的，输出机构采用摇把结构，当偏心轴从上止点转到90度或270度时，偏心轴会出现反向转动规律紊乱现象，使发动机不能正常工作，并且输出的转速是不可变的。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足，而提供一种工作效率高、输出转速可变且偏心轴在整个工作过程中不会反向转动规律紊乱现象的可变输出转速无连杆往复活塞发动机。
本发明的目的是这样实现的：一种可变输出转速无连杆往复活塞发动机，包括上缸套4、下缸套12和输出机构，上缸套4和下缸套12之间设置有往复运动活塞5，往复运动活塞5上端和下端设置有活塞环6，上缸套4顶部和下缸套12底部均设置有火花塞2、进气门1和排气门3，其特征在于：所述输出机构包括旋转活塞7-1和固定在旋转活塞上7-1的偏心轴7-2、固定在基座14上的圆形限位环8以及设置在轴承座15上的动力输出轴11，旋转活塞7-1设置在往复运动活塞5中的圆洞13内并可在圆洞13内旋转，穿过圆形限位环8的偏心轴7-2端部设有行星齿轮9，动力输出轴11靠近圆形限位环8中心位置上设有与行星齿轮9啮合的太阳齿轮10。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明结构简单，体积小重量轻，输出转速可变，提高了发动机的效率，解决了现有无连杆旋转活塞发动机偏心轴从上止点转至90度或270度时出现反转规律紊乱现象。
附图说明
图1为本发明的总装图。
图2为本发明输出机构的结构示意图。
图3为本发明偏心轴两头端部均设置有行星齿轮的结构示意图。
图4为本发明往复运动活塞向下运动的状态示意图。
图5为本发明偏心轴从上止点开始公转90度时的状态示意图。
图6为本发明往复运动活塞运动到最低点的状态示意图。
图7和图9为本发明往复运动活塞向上运动的状态示意图。
图8为本发明往复运动活塞运动到上止点的状态示意图。
图10为本发明旋转活塞向下运动时偏心轴自转并公转的示意图。
图11为本发明旋转活塞向上运动时偏心轴自转并公转的示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明可变输出转速无连杆往复活塞发动机，包括上缸套4、下缸套12和输出机构，上缸套4和下缸套12之间设置有往复运动活塞5，往复运动活塞5上端和下端设置有活塞环6，上缸套4顶部和下缸套12底部均设置有火花塞2、进气门1和排气门3，所述输出机构包括旋转活塞7-1和固定在旋转活塞上7-1的偏心轴7-2、固定在基座14上的圆形限位环8以及设置在轴承座15上的动力输出轴11，旋转活塞7-1设置在往复运动活塞5中的圆洞13内并可在圆洞13内旋转，穿过圆形限位环8的偏心轴7-2端部设有行星齿轮9，动力输出轴11靠近圆形限位环8中心位置上设有与行星齿轮9啮合的太阳齿轮10。此外，所述圆形限位环8内半径为偏心轴7-2的偏心距与偏心轴7-2的半径之和，这样，动力输出轴11的转速等于行星齿轮9公转转速与行星齿轮9自转传给太阳齿轮10的转速之和，所以本发明可变输出转速无连杆往复活塞发动机有输出转速可变的特点，按不同应用可设计不同的输出转速，圆形限位环8内表面光滑时，本发明大约是老式发动机转速的两倍，圆形限位环8改为带有内齿的环时，还有一慢速输出。本发明输出机构也适用于四缸以上的发动机，本发明只是以双缸发动机为例来说明本发明的工作原理。
如图3所示，所述偏心轴7-2两头端部均设置有齿数相同的行星齿轮9、固定在基座14上的圆形限位环8以及设置在轴承座15上的动力输出轴11，动力输出轴11旁边设置有使偏心轴7-2两端公转同步的同步机构，消除偏心轴7-2的公转同步偏移和旋转活塞7-1所受侧压力的不均衡；所述同步机构由同步轴16和固定在同步轴16两端的同步齿轮17组成，同步齿轮17与动力输出轴11上的太阳齿轮10啮合。
如图4所示，往复运动活塞5向下运动，上气缸进气，下气缸排气，旋转活塞7-1与行星齿轮9顺时针旋转，行星齿轮9顺时针自转并逆时针围绕太阳齿轮10公转，并带动太阳齿轮10逆时针旋转输出动力。
如图5所示，往复运动活塞5向下运动，上气缸进气，下气缸排气，旋转活塞7-1与行星齿轮9顺时针旋转，行星齿轮9顺时针自转并逆时针围绕太阳齿轮10公转，并带动太阳齿轮10逆时针旋转输出动力，行星齿轮9与太阳齿轮10的转向相互约束，旋转活塞7-1与行星齿轮9是一体的，所以旋转活塞7-1此时不会倒转。
如图6所示，往复运动活塞5运动到最低点，上气缸进气完成，下气缸排气完成，行星齿轮9运动到最低点。
如图7所示，往复运动活塞5向上运动，上气缸压缩混合气体，下气缸进气，行星齿轮9顺时针自转并逆时针围绕太阳齿轮10公转，并带动太阳齿轮10逆时针旋转输出动力。
如图8所示，往复运动活塞5运动到上止点，对上气缸点火，爆炸，气体推动往复运动活塞5向下运动，下气缸开始压缩混合气体。
如图9所示，往复运动活塞5向上运动，上气缸排气，下气缸的爆炸气体推动往复运动活塞5向上运动，行星齿轮9顺时针自转并逆时针围绕太阳齿轮10公转，并带动太阳齿轮10逆时针旋转输出动力。
如图10所示，往复运动活塞5向下运动时，偏心轴7-2在旋转活塞7-1中轴线左侧，而偏心轴7-2起支点作用，旋转活塞7-1受向下的力，支点中心偏左，所以旋转活塞7-1顺时针旋转-自转，同时偏心轴7-2沿圆形限位环8向下运动-公转。
如图11所示，往复运动活塞5向上运动时，偏心轴7-2在旋转活塞7-1中轴线右侧，而偏心轴7-2起支点作用，旋转活塞7-1受向上的力，支点中心偏右，所以旋转活塞7-1顺时针旋转-自转，同时偏心轴7-2沿圆形限位环8向上运动-公转。
旋转活塞在上止点位置转至90度或270度时不会出现转动规律紊乱，因为除上述原因外，行星齿轮9与太阳齿轮10的转向相互约束，旋转活塞7-1与行星齿轮9为一体，所以旋转活塞7-1在此不会出现反转现象。

Claims (4)

1、一种可变输出转速无连杆往复活塞发动机，包括上缸套(4)、下缸套(12)和输出机构，上缸套(4)和下缸套(12)之间设置有往复运动活塞(5)，往复运动活塞(5)上端和下端设置有活塞环(6)，上缸套(4)顶部和下缸套(12)底部均设置有火花塞(2)、进气门(1)和排气门(3)，其特征在于：所述输出机构包括旋转活塞(7-1)和固定在旋转活塞上(7-1)的偏心轴(7-2)、固定在基座(14)上的圆形限位环(8)以及设置在轴承座(15)上的动力输出轴(11)，旋转活塞(7-1)设置在往复运动活塞(5)中的圆洞(13)内并可在圆洞(13)内旋转，穿过圆形限位环(8)的偏心轴(7-2)端部设有行星齿轮(9)，动力输出轴(11)靠近圆形限位环(8)中心位置上设有与行星齿轮(9)啮合的太阳齿轮(10)。
2、根据权利要求1所述的可变输出转速无连杆往复活塞发动机，其特征在于：所述偏心轴(7-2)两头端部均设置有齿数相同的行星齿轮(9)、固定在基座(14)上的圆形限位环(8)以及设置在轴承座(15)上的动力输出轴(11)，动力输出轴(11)旁边设置有使偏心轴(7-2)两端公转同步的同步机构，消除偏心轴(7-2)的公转同步偏移和旋转活塞(7-1)所受侧压力的不均衡。
3、根据权利要求2所述的可变输出转速无连杆往复活塞发动机，其特征在于：所述同步机构由同步轴(16)和固定在同步轴(16)两端的同步齿轮(17)组成，同步齿轮(17)与动力输出轴(11)上的太阳齿轮(10)啮合。
4、根据权利要求1、2或3所述的可变输出转速无连杆往复活塞发动机，其特征在于：所述圆形限位环(8)内半径为偏心轴(7-2)的偏心距与偏心轴(7-2)的半径之和。
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