CN101208503A - 动能产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种动能产生装置，其包括一机壳，该机壳内缘设置有一固定齿轮，该固定齿轮上啮合有一活动齿轮，在机壳内部设置有一传动件，该传动件轴心位置则设置有一齿轮传动轴，相对在活动齿轮上设置有一轴心齿轮，使该轴心齿轮啮合在齿轮传动轴上，而该轴心齿轮外侧固定连接有一飞轮，使该飞轮与活动齿轮同步转动，该飞轮一端设置有施力轴，该施力轴上轴设有连杆，各连杆另一端轴设在汽缸的活塞上，当活塞经连杆向施力轴加压时，该飞轮与活动齿轮会以轴心齿轮为轴进行转动，该轴心齿轮则带动齿轮传动轴旋转，并由该齿轮传动轴将动力输出。

Description

动 能 产 生 装置
【技术领域】
本发明是关于一种动能产生装置， 特别是指一种减少侧向分力损耗， 增 进输出功率， 具有低转速、 高扭力， 以及减少震动的动能产生装置。
【背景技术】
传统的引擎运作模式如图 18所示， 当汽缸燃烧时， 由汽缸活塞 xl推动一 曲柄轴 x2带动传动轴 x3旋转以产生动能输出。 但以曲柄轴 x2而言， 由于曲柄 轴 x2的活动方向具有相当大的侧压角度， 故产生相当大的侧向分力， 造成整 体动能的损耗； 另外， 传统引擎在上死点时， 其施力点 x4与传动轴 x3的惯性 力量会相互抵消， 不仅造成动能的损耗， 更会引起震荡现象，导致引擎损坏， 寿命減短。
另外， 传统的引擎每一次行程必须经过进气、 压缩、 爆炸、 排气四项动 作， 此时曲柄轴已绕输出轴转动两圈， 即每一爆炸行程必须推动引擎输出两 转， 故输出扭力较低， 因此引擎必须提高转速， 或是加大汽缸容量， 方可提 供较大的扭力给引擎使用。
有许多引擎的改良方案， 如图 19所示的美国专利 US 4,044,629, 其曲柄 轴套置在一偏心轮上，该偏心轮则在外齿轮中， ^外齿轮啮合内齿轮转动时， 藉由偏心轮可修正轴心的施力方向， 以提高引擎效能； 又如图 20所示的美国 专利 US 4,073,196, 其中曲柄轴以一悬臂连接一外齿轮绕行内齿轮转动， 再
-由外齿轮轴心进行动能传输， 藉由悬臂调整轴心的施力方向， 以提高引擎效 能。
但是前述两种现有技术仍无法完全解决传统引擎的侧压损耗与震荡不 稳的缺点。 故其汽缸每一次爆炸仍须带动引擎输出两转， 使该引擎转速、 体 积无法縮减， 而输出的扭力仍然偏低。
而且， 动能产生装置除引擎外， 尚包括有空压机结构， 如图 21所示中国 专利 95101281.9的"一种汽缸活塞每上下一次可暂停一次的构造"的结构图， 图 22为动作图， 其具有一壳套， 该壳套内缘设置有一内齿轮， 该内齿轮上啮 合有一外齿轮， 该外齿轮上连接有一副曲轴， 该副曲轴一端则连接有活塞与 连杵， 而外齿轮以一下轴穿置在主曲轴传递动能输出， 藉由内齿轮与外齿轮 的转动互补作用， 得到活塞与连杆上下一次可暂停一次的构造， 增加进气储 能， 且该活塞与连杆活动时不致产生如传统曲柄轴的侧向分力缺失。
但前述空压机结构主要用来提高增压储能， 且其动作是空压机每转动两 周方能加压储能一次， 效能有限。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种爆炸行程密集， 可在较低的转速下得到 较高的输出功率， 形成低转速、 高扭力的结构的动能产生装置。
本发明的另一目的在于提供一种施力轴惯性角度变化较小， 减少震荡、 分力损耗， 提高动能输出的动能产生装置。
. 本发明的再一目的在于提供一种动作稳定， 震动较小， 提高机件寿命的 动能产生装置。
可达成前述目的的动能产生装置， 包括一机壳， 该机壳内缘设置有一固 定齿轮， 该固定齿轮上啮合有一活动齿轮， 且该固定齿轮与活动齿轮的齿轮 比为 3:2; 在机壳内部设置有一传动件， 该传动件与机壳接触面设置有滚珠 轴承， 该传动件轴心位置则设置有一齿轮传动轴， 相对在活动齿轮上设置有 一轴心齿轮， 使该轴心齿轮啮合在齿轮传动轴上， 该齿轮传动轴与轴心齿轮 的齿轮比亦为 3:2; 而该轴心齿轮外側固定连接有一飞轮， 使该飞轮与活动 齿轮同步转动， 该飞轮一端设置有施力轴， 各施力轴上轴设有数支连杆， 各 连杆除一端轴设在飞轮施力轴上，其另一端则轴设在汽缸的活塞上，该汽缸、 活塞、 连杆是以三的倍数配置， 且各连杆之间偏移 120。 角。
当活塞经连杆向施力轴加压时，该飞轮与活动齿轮会以轴心齿轮为轴进 行转动，该轴心齿轮则带动齿轮传动轴旋转，并由该齿轮传动轴将动力输出。 本发明爆炸行程密集，可在较低的转速下得到较高的输出功率，形成低转速、 高扭力的结构。 同时本发明的施力轴惯性角度变化较小， 能減少震荡、 分力 损耗， 提高动能输出。
【附图说明】
图 1为本发明的结构侧视图；
图 2为本发明的结构正视图； 图 3为本发明的动作示意图（一)；
图 4为本发明的动作示意图（二)；
图 5为本发明的动作示意图（三）；
图 6为本发明的动作示意图（四)；
图 7为本发明的动作示意图（五)；
图 8为本发明的动作示意图（六)；
图 9为本发明的动作示意图（七）；
图 10为本发明的运动轨迹图；
图 11为本发明的另一结构正视图；
图 12为本发明的另一结构运动轨迹图；
图 13为本发明的再一结构正视图；
图 14为本发明的再一结构运动轨迹图；
图 15为本发明的六汽缸配置结构侧视图；
图 16为本发明的六汽缸配置结构正视图；
图 17为本发明的九汽缸配置结构侧视图；
图 18为习佑曹柄轴汽缸的动作示意图；
图 19为 US 4,044,629的结构示意图；
图 20为 US 4,073, 196的结构示意图；
图 21为中国台湾专利第 62305号的结构示意图； 图 22为中国台湾专利第 62305号的动作示意图。
附图标记说明 .
01 施力线 02 施力线
1 机壳 2 固定齿轮
3 活动齿轮 31 轴心齿轮
4 传动件 41 滚珠轴^;
42 齿轮传动轴 5 飞轮
51 施力轴 6 连杆
7 活塞 8 从动齿轮
9 啮合点 a 轨迹线 b 轨迹线 c 轨迹线 S 轨迹区段 t 轨迹区段
XI 活塞 X2 曲柄轴
X3 传动轴 X4 施力点
【具体实施方式】
请参阅图 1、 图 2所示， 本发明是提供一种动能产生装置， 主要包括一机 壳 1、 一固定齿轮 2、 一活动齿轮 3、 一传动件 4、 一飞轮 5与若干支连杆 6。
该固定齿轮 2设置在机壳 1内缘，使该活动齿轮 3可啮合并在固定齿轮 2上 转动， 该固定齿轮 2与活动齿轮 3的齿轮比为 3:2; 而该传动件 4设置在机壳 1 内部， 以作为动能输出， 该传动件 4与机壳 1接触面设置有滚珠轴承 41以利转 动， 该传动件 4轴心位置则设置有一齿轮传动轴 42， 相对在活动齿轮 3上设置 有一轴心齿轮 31 , 使该轴心齿轮 31啮合在齿轮传动轴 42上， 该齿轮传动轴 42 与轴心齿轮 31的齿轮比也为 3 :2; 而该飞轮 5是固定连接在轴心齿轮 31外侧， 使该飞轮 5与活动齿轮 3同步转动； 该飞轮 5—端设置有施力轴 51 , 该连杆 6则 轴设在施力轴 51上， 各连杆 6除一端轴设在飞轮施力轴 51上， 其另一端则轴 设在汽缸 (未图示)的活塞 7上，使活塞 7在汽缸壁上往复运动， 让活塞 7经由连 杆 6带动飞轮 5与活动齿轮 3旋转， 以进行动能传输。
藉由前述的设计， 该活塞 7是由汽缸内爆炸所产生的动能带动， 经连杆 6 向施力轴 51加压， 该飞轮 5与活动齿轮 3会以轴心齿轮 31为轴进行转动， 使该 飞轮 5与活动齿轮 3绕着固定齿轮 2旋转， 该轴心齿轮 31则带动齿轮传动轴 42 旋转， 并由该齿轮传动轴 42将动力输出； 又， 为保持齿轮传动轴 42的稳定， 可在该齿轮传动轴 42与固定齿轮 2之间的闲置区域放入数个从动齿轮 8 , 形成 如同行星齿轮般的稳定转动。
而本发明的特征在于， 其具有轴心齿轮 31、 施力轴 51 , 以及固定齿轮 2 和活动齿轮 3的啮合点 9三处关键点； 当活塞 7爆炸动能经连杆 6加压于施力轴 51时， 其惯性同时由施力轴 51向轴心齿轮 31方向施压 (施力线 01), 以及由啮 合点 9反作用力向轴心齿轮 31方向施压 (施力线 02) ,故轴心齿轮 31输出到齿轮 传动轴 42的力量远大于现有的结构，且动力输出系由轴心齿轮 31啮合带动齿 轮传动轴 42旋转，损耗也较低；而该施力线 01与施力线 02之间宜形成一夹角， 以利藉由杠杆原理将力量叠加， 避免力量相互抵消， 故如图 2所示， 当活塞 7 位于行程始点时， 该轴心齿轮 31需预先偏转一角度， 让连杆 6施力可轻易带 动活动齿轮 3与飞轮 5旋转。
另外， 藉由本发明的配置， 该连軒 6的侧压角度变化非常小， 使大部份 惯性可作为推动活动齿轮 3与飞轮 5旋转的动力， 减少侧向分力的浪费； 如图 2至图 9所示， 当活动齿轮 3绕行固定齿轮 2转动时， 该活动齿轮 3与飞轮 5朝反 方向转动， 使该施力轴 51的轨迹线 a形成如图 10的形状。
藉由前述轨迹线 a, 本发明的汽缸配置以三个为一组， 各汽缸以齿轮传 动轴 42为轴呈 120° 配置， 即每一汽缸担负三分之一的动能输出； 当第一汽 缸开始爆炸行程时， 其活塞 7在上、 下行程间活动的轨迹线 a变化如图 2至图 4 所示， 此增压路径产生如图 10所示的增压轨迹区段 s , 此增压轨迹区段 s近似 直线， 可将连杆 6的大部份推力施予活动齿轮 3转动， 減少侧向分力的损耗； 而当活塞 7到达行程末端減緩活动时， 其轨迹线 a变化如图 5、 图 6所示， 该连 杆 6会偏向第二汽缸处推进， 对第二汽缸进行压缩； 然后第二汽缸进入爆炸 行程如图 7至图 9， 并对第三汽缸进行压缩， 此时第一汽缸可进行排气动作； 如此， 当活塞 7产生最大惯性推力时， 可将大部份推力施予活动齿轮 3进行转 动， 故可大幅提高本发明的动能输出。
再者， 传统引擎必须进行进气、 压缩、 爆炸、 排气四项动作来完成一次 行程， 即引擎每输出一转仅为 1/2次爆炸的力量， 故引擎转速要更快， 且输出 扭力较低； 而本发明系同时配置三个汽缸， 各汽缸依序进行爆炸， 即每次爆 炸仅转动 120° , 其力量相当庞大， 加上本发明损失动能较低， 故本发明可 达到低转速、 高扭力的功能。
前述施力轴 51的高度可视使用需求调整， 如本发明主要用于引擎， 该施 力轴 51靠近啮合点 9位置， 以产生如图 10的轨迹线 a, 该轨迹线 a的增压轨迹 区段 s行程较长， 可提供较饱满的推力， 且偏移轨迹区段 t较窄， 可降低侧向 分力的损耗， 又如图 1 1所示将施力轴 51高度调低， 形成如图 12的轨迹线 b , 该轨迹线 b的增压轨迹区段 S行程较短， 故直线推力也较低， 且偏移轨迹区段 t较宽，使活塞 7经连杆 6的动力有部份会形成侧向分力而损耗，造成效能降低， 为较不适用的结构。
另外，经由前述完成的本发明动能产生装置，主要应用在引擎中，反之， 本发明也可由其它动力装置推动齿轮传动轴 42旋转，再将动力经由轴心齿轮 31、 活动齿轮 3、 飞轮 5、施力轴 51、 连杆 6， 最后由活塞 7压缩汽缸进行储能， 即应用在空压机结构中， 此空压机应用如图 13所示， 需调高施力轴 51高度， 形成如图 14的轨迹线 c， 让动能得输回活塞 7进行压缩输出能量。 又， 本发明 的汽缸数以三的倍数量设计， 若減少其数量， 使其平衡感下降， 则会产生震 动效果， 亦可应用在按摩椅等结构中。
请参阅图 15、 图 16所示， 本发明的汽缸以及其活塞 7、 连杆 6以三的倍数 设置， 如图式的六汽缸结构， 可分配成两组对称并转动 180。 角设置在机壳 1 两端， 并使相对称的汽缸进行相同的行程， 藉以平衡并加倍力量旋转活动齿 轮 3 ; 或如图 17所示， 对于九汽缸配置， 可在同一方向平行设置三组汽缸， 各组汽缸的活动相差一个行程， 故可增加三倍的扭力。
上列详细说明是针对本发明的一种可行实施例的具体说明，但不是实现 本发明的唯一方式。

Claims (8)

  1. 权 利 要 求 书
    1. 一种动能产生装置， 其包括一机壳、 一固定齿轮、 一活动齿轮、 一传 动件、 一飞轮与数支连杆， 其特征在于： 该固定齿轮系设置在机壳内缘， 该 活动齿轮则可啮合在固定齿轮上转动， 该固定齿轮与活动齿轮的齿轮比为 3:2，该传动件系设置在机壳内部并可转动，该传动件轴心位置则设置有一齿 轮传动轴， 相对在活动齿轮上设置有一轴心齿轮， 使该轴心齿轮啮合在齿轮 传动轴上，该齿轮传动轴与轴心齿轮的齿轮比亦为 3:2,该飞轮固定连接在轴 心齿轮外侧， 该飞轮一端设置有施力轴， 该连杆则轴设在施力轴上， 各连杆 除一端轴设在飞轮施力轴上， 其另一端则轴设在汽缸的活塞上。
  2. 2. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该汽缸数为三 的倍数， 并以每三个为一组并排设置， 且每一组的三个汽缸互呈 120。 的角 度配置。
  3. 3. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该汽缸数为六 的倍数， 并以每三个汽缸为一组， 每一组的三个汽缸互呈 120° 的角度， 而 另一组的三个汽缸则对称并转动 180° 设置在机壳另一端。
  4. 4. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该传动件与机 壳接触面设置有滚珠轴承以利转动。
  5. 5. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该施力轴的高 度可视应用在引擎或空压机的需求调整其高度。
  6. 6. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该活塞位于行 程始点时， 该轴心齿轮预先偏转一角度。
  7. 7. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该齿轮传动轴 与固定齿轮之间的闲置区域设置有从动齿轮。
  8. 8. 按权利要求 1所述的动能产生装置， 其特征在于： 其中该齿轮传动轴 由其它动力装置推动旋转， 再将动力经由轴心齿轮、 活动齿轮、 飞轮； 施力 轴、 连杆， 最后由活塞压缩汽缸进行储能， 作为空压机使用。
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