CN101363365A - 无连杆曲轴发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无连杆曲轴发动机，包括发动机气缸及由气缸驱动的发动机传动机构，发动机传动机构包括支撑架、由气缸带动作直线往复运动的动力杆、位于动力杆左右两侧且由动力杆带动进行转动的两个动力轮、分别由两个动力轮带动的两个传动轮及由两个传动轮带动且套装在传动轴上并带动传动轴转动的从动轮；两个动力轮与两个传动轮间或两个传动轮与从动轮间安装有两个单向离合器，两个单向离合器的动作状态相反；两个动力轮分别套装在安装于支撑架上的两个安装轴上，传动轴安装在支撑架上且其与支撑架间通过轴承连接。本发明结构简单合理、运转时的振动小且摩擦损耗低传动效率高，能完全取代传统曲轴连杆机构实现其所要实现的传动形式。

Description

无连杆曲轴发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是涉及一种无连杆曲轴发动机。

背景技术

目前，公知的发动机都是通过曲轴连杆式机构将动力输入的往复运动转换为旋转运动，但实际应用中，曲轴连杆式传动机构的摩擦磨损损耗过高，因而传动效率较低，并最终使发动机的总效率的提高也受到较大影响。有研究标明，活塞连杆系统的摩擦功耗可占到整个内燃机机械损失的75％，而其之所以存在如此高的摩擦损耗与效率损失，主要原因在于：1、发动机工作时，活塞连杆机构直接与高温高压气体接触，缸套-活塞环的摩擦功耗很大；2、曲轴连杆机构的特殊传力方式也使得曲轴连杆机构各转动关节的摩擦损失加大，结果导致发动机的机械传动效率及总效率的提高都受到限制；3、由于使用曲轴连杆机构，发动机的活塞环、缸套、连杆、曲轴等零件的摩擦磨损剧烈，使得发动机传动零件的寿命也大为降低。4、由于曲轴连杆发动机工作时，活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动会产生往复惯性力，而偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线作圆周运动则会产生旋转惯性力。上述往复惯性力和旋转惯性力的联合作用，会使发动机产生剧烈的振动，同时也加大了发动机机件的变形和磨损程度。由此可见，当前在发动机上广泛使用的曲轴连杆机构，其不仅限制发动机传动效率的提高，同时也影响到传动零件的寿命，效率过低造成能源的浪费，而寿命过低则造成资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无连杆曲轴发动机，其结构简单合理、摩擦损耗低且传动效率高，能完全取代传统曲轴连杆机构实现其所要实现的传动形式。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无连杆曲轴发动机，包括发动机气缸以及与所述发动机气缸相连且由其进行驱动的发动机传动机构，其特征在于：所述发动机传动机构包括支撑架、由所述发动机气缸带动作直线往复运动的动力杆、分别位于动力杆左右两侧且由动力杆带动进行转动的两个动力轮、分别由所述两个动力轮带动进行转动的两个传动轮以及由所述两个传动轮带动且套装在传动轴上并带动传动轴转动的从动轮；所述两个动力轮与两个传动轮之间或两个传动轮与从动轮之间安装有两个单向离合器，所述两个单向离合器的动作状态相反；所述两个动力轮分别套装在安装于支撑架上的两个轴上，传动轴安装在支撑架上且其与支撑架间通过轴承进行连接。

所述动力轮和动力杆之间的传动方式为齿轮齿条传动方式或摩擦轮摩擦杆传动方式。

所述传动轮和从动轮之间的传动方式为齿轮传动、链轮传动或皮带轮传动。

所述两个传动轮分别对应套装在所述两个轴上，所述单向离合器安装在每个轴上所安装的动力轮和从动轮之间。

所述动力轮和所述传动轮之间的传动方式为齿轮传动、链轮传动或皮带轮传动。

所述两个传动轮分别对应套装在从动轮的上下部，所述单向离合器对应安装在两个传动轮和从动轮之间。

所述从动轮为所述单向离合器的离合器轴套。

所述动力杆与所述发动机气缸的活塞或活塞杆相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点，1、结构简单合理，摩擦损失小且传动效率高：在不采用传统曲轴连杆机构的条件下，通过动力杆与动力轮的直接传动方式，将往复直线运动的动力转换成为单方向的持续回转运动和动力；由于不采用传统曲轴连杆机构，也就避免了曲轴连杆机构工作时连杆对活塞产生的侧向压紧力，从而大大改善了活塞的工作条件，使得活塞与缸体之间的摩擦损失大为减小，也不再会发生活塞与缸体偏磨现象；同时也避免曲轴连杆机构转动关节的摩擦损失，总之，其避免了因使用曲轴连杆机构而产生的过大摩擦损失，从而使发动机机构的摩擦损失更小，机械传动效率更高，也使得发动机的总效率更高；也就是说，在输出功相同的情况下，使消耗的能源得以减少，因而实现节约能源、降低消耗且减少排放的效果。2、由于不采用曲轴、连杆机构，也就没有了偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线作圆周运动产生的旋转惯性力，因而发动机工作时的振动大为减轻；同时，由于没有了曲轴、连杆等传动零件，这些零件的磨损也就不再存在，发动机传动零件的整体寿命得到了较大提高；3、应用场合广：不仅能够有效取代内燃机、外燃机上传统使用的曲轴连杆机构，而且还可以作为海浪发动机或发电机以及颠簸振动发动机或发电机的动力转换机构，另外，其还可以外接压缩气体如压缩空气等而直接产生旋转动力，并且动力性能更好；4、可以采用非石油产品做燃料，如采用乙醇、火药、煤等作为发动机的动力燃料。综上，本发明结构简单合理、摩擦损耗低且传动效率高，能完全取代传统曲轴连杆机构实现其所要实现的传动形式，其在不采用曲轴连杆机构的情况下，将动力杆的往复运动转换成从动轮的单方向持续转动，可直接驱动负载的转动运动，实现了更高的机械传动效率，从而使发动机的总效率更高。该机构可替代传统的发动机曲轴连杆机构，广泛应用在内燃发动机、外燃发动机、火药发动机、海浪发动机、颠簸发动机等需要将往复直线运动转换成单方向持续回转运动的场合。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明第一优选实施方式的结构示意图。

图2为图1中动力杆与其所带动的左右两个动力轮的使用状态参考图。

图3为本发明第二优选实施方式的结构示意图。

图4为本发明第三优选实施方式的结构示意图。

图5为图4中动力杆、左右两个动力轮及传动轮的使用状态参考图。

图6为本发明第四优选实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1—动力轮二；       2—安装轴二；     3—单向离合器二；

4—动力杆；         5—安装轴一；     6—动力轮一；

7—单向离合器一；   8—传动轮一；     9—传动轴；

10—从动轮；        11—传动轮二；    12—支撑架；

13—轴承；

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本发明包括发动机气缸以及与所述发动机气缸相连且由其进行驱动的发动机传动机构。其中，所述发动机传动机构包括支撑架12、由所述发动机气缸带动作直线往复运动的动力杆4、分别位于动力杆4左右两侧且由动力杆4带动进行转动的两个动力轮、分别由所述两个动力轮带动进行转动的两个传动轮以及由所述两个传动轮带动且套装在传动轴9上并带动传动轴9转动的从动轮10，所述两个动力轮与两个传动轮之间或两个传动轮与从动轮之间安装有两个单向离合器，所述两个单向离合器的动作状态相反。所述传动轴9安装在支撑架12上，且其与支撑架12间通过轴承13进行连接。

两个动力轮分别为位于动力杆4左侧的动力轮一6和位于动力杆4右侧的动力轮二1，并且动力轮一6和动力轮二1分别分别套装在安装于支撑架12上的两个安装轴上，两个安装轴既可以固定安装在支撑架12上，也可以通过轴承活动安装在支撑架12上。具体是：动力轮一6套装在安装轴一5上，动力轮二1套装在安装轴二2上。同时，所述传动轮和从动轮10之间的传动方式为齿轮传动，两个传动轮也分别对应套装在所述两个安装轴上，并且在每个安装轴上所安装的动力轮和从动轮之间安装有单向离合器。具体是：左侧的传动轮一8套装在安装轴一5上且位于动力轮一6下方，其与动力轮一6之间安装有单向离合器一7；而右侧的传动轮二11套装在安装轴二2上且位于动力轮二1下方，其与动力轮二1之间安装有单向离合器二3。而单向离合器一7和单向离合器二3的工作状态相反，即单向离合器一7结合时，单向离合器二3脱开；单向离合器二3结合时，单向离合器一7脱开。本实施例中，传动轴9位于支撑架12中部，即位于两个安装轴的中间位置。所述动力轮和动力杆4之间的传动方式为齿轮齿条传动方式或摩擦轮摩擦杆传动方式，并且动力杆4与所述发动机气缸的活塞或活塞杆相接。本实施例中，所述发动机气缸为内燃机气缸且动力杆4与其活塞杆相连接。

本发明的工作过程是：动力杆4在内燃机气缸活塞杆的带动下作上下直线往复运动，具体是：当动力杆4向下运动时，动力轮一6顺时针方向转动，而动力轮二1逆时针方向转动，单向离合器一7结合而单向离合器二3脱开(此时，也可以是单向离合器二3结合而单向离合器一7脱开)，这样，动力轮一6通过单向离合器一7带动传动轮一8顺时针方向转动，并传动轮一8带动从动轮10和从动轴9逆时针方向转动；在从动轮10逆时针转动的同时，反拖传动轮二11顺时针方向转动，单向离合器二3则由于动力轮二1逆时针方向转动、传动轮二11顺时针方向转动而自动脱开。

同理，当动力杆4向上运动时，动力轮一6逆时针方向转动，动力轮二1顺时针方向转动，单向离合器二3结合而单向离合器一7脱开(此时，也可以是离合器一7结合而离合器二3脱开)，动力轮二1通过单向离合器二3带动传动轮二11顺时针方向转动，并带动从动轮10和从动轴9逆时针方向转动；在从动轮10逆时针转动的同时，反拖传动轮一8顺时针方向转动，单向离合器一7则由于动力轮一6逆时针方向转动、传动轮一8顺时针方向转动而自动脱开。

这样，不论动力杆4是向上运动还是向下运动，从动轮10和从动轴9都是逆时针方向转动，因而最终实现了动力杆4往复运动时从动轮10持续单方向转动的要求，即实现了首先将动力杆4的上下直线反复运动转换为动力轮的旋转运动，继而再转化为从动轮的旋转运动，同时通过单向离合器的作用，最终转化为从动轮10和传动轴9的单向持续旋转运动，从而取代传统曲轴连杆机构所要实现的运动形式。

实际工作时，动力杆4与气缸的活塞或活塞杆相连接，而从动轮10和传动轴9的动力输出端与负载或变速器的输入端连接，通过控制改变气缸的进气与排气方向，即可推动动力杆4作往复直线运动，再经过所述发动机传动机构进行运动转化后，在从动轮10和传动轴9的动力输出端就获得了单方向的持续回转运动。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：所述动力轮和所述传动轮之间的传动方式为齿轮传动，两个传动轮分别对应套装在从动轮10的上下部，并且单向离合器对应安装在两个传动轮和从动轮10之间。具体是：与动力轮一6相啮合的传动轮一8套装在从动轮10上部，动力轮二1相啮合的传动轮二11套装在从动轮10下部，也就是说，动力轮一6与从动轮10的啮合处低于动力轮二1与从动轮10的的啮合处，并且传动轮一8和传动轮二11与从动轮10之间分别安装有单向离合器一7和单向离合器二3，并且从动轮10为所述单向离合器的离合器轴套。本实施例中，其他部分的结构、功能以及工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图4、图5所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：所述传动轮和从动轮10之间的传动方式为链轮传动或皮带轮传动，传动轴9位于支撑架12右部，即位于两个安装轴的右侧。具体是：传动轮一8对从动轮10的传动部位位于从动轮10上部，传动轮二11对从动轮10的传动部位位于从动轮10下部。本实施例中，其他部分的结构、功能以及工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图6所示，本实施例与实施例3的区别之处在于：所述动力轮和所述传动轮之间的传动方式为链轮传动或皮带轮传动，两个传动轮分别对应套装在从动轮10的上下部，并且单向离合器对应安装在两个传动轮和从动轮10之间。具体是：由动力轮一6带动的传动轮一8套装在从动轮10上部，由动力轮二1带动的传动轮二11套装在从动轮10下部，并且传动轮一8和传动轮二11与从动轮10之间分别安装有单向离合器一7和单向离合器二3，并且从动轮10为所述单向离合器的离合器轴套。本实施例中，其他部分的结构、功能以及工作原理均与实施例3相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无连杆曲轴发动机，包括发动机气缸以及与所述发动机气缸相连且由其进行驱动的发动机传动机构，其特征在于：所述发动机传动机构包括支撑架(12)、由所述发动机气缸带动作直线往复运动的动力杆(4)、分别位于动力杆(4)左右两侧且由动力杆(4)带动进行转动的两个动力轮、分别由所述两个动力轮带动进行转动的两个传动轮以及由所述两个传动轮带动且套装在传动轴(9)上并带动传动轴(9)转动的从动轮(10)；所述两个动力轮与两个传动轮之间或两个传动轮与从动轮之间安装有两个单向离合器，所述两个单向离合器的动作状态相反；所述两个动力轮分别套装在安装于支撑架(12)上的两个安装轴上，传动轴(9)安装在支撑架(12)上且其与支撑架(12)间通过轴承(13)进行连接。

2.按照权利要求1所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述动力轮和动力杆(4)之间的传动方式为齿轮齿条传动方式或摩擦轮摩擦杆传动方式。

3.按照权利要求1或2所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述传动轮和从动轮(10)之间的传动方式为齿轮传动、链轮传动或皮带轮传动。

4.按照权利要求3所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述两个传动轮分别对应套装在所述两个安装轴上，所述单向离合器安装在每个安装轴上所安装的动力轮和从动轮之间。

5.按照权利要求1或2所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述动力轮和所述传动轮之间的传动方式为齿轮传动、链轮传动或皮带轮传动。

6.按照权利要求1或2所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述两个传动轮分别对应套装在从动轮(10)的上下部，所述单向离合器对应安装在两个传动轮和从动轮(10)之间。

7.按照权利要求5所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述从动轮(10)为所述单向离合器的离合器轴套。

8.按照权利要求1或2所述的无连杆曲轴发动机，其特征在于：所述动力杆(4)与所述发动机气缸的活塞或活塞杆相接。

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