CN101576038B - 一种用于直线发动机起动及功率输出的机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，包括起动盘、基座、滑轨、滑轨基座、台架，起动盘置于基座上并固定于台架上，其可绕起动盘转动中心自由转动，在起动盘上开有圆形轨道槽，轨道槽的圆心与起动盘的转动中心的偏心距是直线发动机活塞行程的一半；滑轨置于滑轨基座上并固定于台架上，一滑块穿过滑轨，且滑块中心线和起动盘转动中心位于同一水平面；一滚动轴承套在固定于滑块中心线的轴上，并伸出一定距离嵌入起动盘的轨道槽内；滑块的左右两端分别与发动机连杆连接。本发明可将旋转运动转化为发动机连杆的直线往复运动，也可将发动机连杆的直线往复运动转化为旋转运动，且结构简单、制造成本低。

Description

一种用于直线发动机起动及功率输出的机构

技术领域

本发明属于特种发动机领域，更具体地说，是一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，是一种可将旋转运动转化为直线往复运动，并可将直线往复运动转化为旋转运动的特殊机构。

背景技术

混合动力汽车由于在节能和环保上具有很大优越性，成为未来汽车产业发展的主要方向之一，而直线发动机/发电机系统是一种将直线发动机和直线电机集成为一体的新型动力系统。该系统可作为发电机组应用在混合动力汽车上，为蓄电池和电动机提供电能，发动机工作时经常处于最佳工况区域稳定运行，避免了怠速和瞬态工况，从而提高了发动机效率，减少了废气排放，达到了节能、减排的目的。另外，由于直线发动机没有传统发动机的曲柄连杆机构，活塞运动时不会受到侧向力作用，摩擦损失大为减小，因此，整个系统的效率更高。由此可见，该系统应用在混合动力汽车上，将是一种高效、节能的新型动力源。由于直线发动机/发电机系统具有以上潜在优势，因此成为当今国内外研究机构的研究热点。

目前针对直线发动机/发电机系统的研究尚处于研究探索阶段，还没有成熟产品问世。其中，直线发动机是系统的动力源，是系统的最重要组成部分。要研究直线发动机/发电机系统的性能首先应研究直线发动机的性能。由于直线发动机没有传统发动机的曲轴，连杆只能沿水平方向往复运动。这就使得直线发动机的起动和功率输出机构与传统发动机显著不同。因此，要研究直线发动机性能需要解决以下两个重要难题，一是直线发动机的起动问题，二是发动机正常工作后发动机的功率输出问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，该机构可以将旋转运动转化为直线发动机连杆的直线往复运动，从而使直线发动机顺利起动；同时，也可将直线发动机连杆的直线往复运动转化为旋转运动。

本发明通过以下技术方案予以解决：

一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，包括起动盘、起动盘基座、滑轨、滑轨基座、台架，所述起动盘置于起动盘基座上并固定于台架上，其可绕起动盘转动中心自由转动，在所述起动盘上开有圆形轨道槽，轨道槽的圆心与起动盘的转动中心的偏心距是直线发动机活塞行程的一半；所述滑轨置于滑轨基座上并固定于台架上，一滑块穿过所述滑轨，且滑块中心线和起动盘转动中心位于同一水平面；一滚动轴承套在固定于滑块中心线的轴上，并伸出一定距离嵌入所述起动盘的轨道槽内；滑块的左右两端分别与发动机连杆连接。

作为一个本发明的实施例，本发明还包括有一安装有起动手柄的手轮与齿轮通过键固定在起动盘的转动轴上。

本发明所述滑块与滑轨接触的滑块外表面镀有耐磨合金层。

由于采用以上技术方案，本发明可以将旋转运动转化为直线发动机连杆的直线往复运动，从而使直线发动机顺利起动；同时，该机构还可以作为直线发动机的功率输出机构，将直线发动机连杆的直线往复运动转化为旋转运动，并通过齿轮将该旋转运动输出到测功机，从而为研究直线发动机的性能提供了条件，并为进一步研究直线发动机/发电机系统奠定基础；该机构结构简单，制造成本低，经实验验证，系统运转平稳、可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1是本发明的起动盘部件结构示意图；

图中：1轨道槽；2滚动轴承；3起动盘；4起动盘基座

图2是本发明的滑块部件结构示意图；

图中：2滚动轴承；5滑块

图3-A、3-B、3-C是本发明的起动盘工作原理图；

图4是本发明结构剖视图；

图中：2滚动轴承；3起动盘；5滑块；6，7发动机连杆；8滑轨

图5是本发明局部剖视图

图中：2滚动轴承；3起动盘；4起动盘基座；5滑块；8滑轨；11起动手柄；12齿轮；13滑轨基座

具体实施方式

下面根据附图对本发明作进一步说明：

如图1-5所示，一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，包括起动盘3、起动盘基座4、滑轨8、滑轨基座13、台架，起动盘3置于起动盘基座4上并固定于台架上，其可绕起动盘转动中心O自由转动，在起动盘3上开有圆形轨道槽1，轨道槽1的圆心O′与起动盘转动中心O有一偏心距，该偏心距是直线发动机活塞行程的一半；滑轨8置于滑轨基座13上并固定于台架上，滑块5穿过滑轨8，只能沿水平方向往复运动，且滑块中心线和起动盘转动中心位于同一水平面；滚动轴承2套在固定于滑块中心线的轴上，并伸出一定距离嵌入起动盘的轨道槽1内；滑块5的左右两端分别与发动机连杆7和发动机连杆6连接。

系统的起动有两种方式可供选择：一种是手起动，该方式通过转动起动手柄来完成；另一种是电起动，该方式是通过起动电机带动齿轮来实现。

本实施例中，采用安装有起动手柄11的手轮与齿轮12通过键固定在起动盘3的转动轴上来实现手起动。

如图3-A、3-B、3-C所示，当起动盘3绕转动中心O旋转的过程中，轨道槽1也绕转动中心O旋转，如果将滚动轴承2嵌在轨道槽1中，并通过机械约束将滚动轴承2限制在只能沿水平方向运动，而不能沿垂直方向运动。这样，当轨道槽1随起动盘绕转动中心O旋转的过程中，起动盘3通过轨道槽1对滚动轴承2施加一作用力F′(见图3-B)，在F′作用下滚动轴承2在轨道槽1中既滚动又转动，由于滚动轴承在垂直方向被机械约束，水平方向的分力F会使滚动轴承2的运动轨迹只能沿水平方向往复运动。由于轨道槽1的圆心O′与起动盘3的转动中心O的偏心距是直线发动机活塞行程的一半，所以当起动盘3旋转一周，滚动轴承2在水平方向往复运动的最大行程恰好是直线发动机活塞的行程。

作为以上过程的反过程，对滚动轴承2施加一沿水平方向的作用力F，由于轨道槽1与起动盘3的旋转中心有一偏心距，所以水平力F沿指向轨道槽1的圆心O′的分力F′会使起动盘3绕转动中心O旋转。当起动盘3转到轨道槽1的圆心O′与起动盘3的转动中心O在一条水平线(如图3-A、3-B、3-C)上时，起动盘3会利用惯性转过这两个死点。由此看来，该机构可以将滚动轴承2水平方向的运动转化为起动盘3的旋转运动。

当发动机需要起动时，转动起动手柄11或通过起动电动机带动齿轮12，如图5所示，则如以上技术方案中所述，起动盘3通过轨道槽1对滚动轴承2施加一作用力F′，如图3-B所示，由于滑块5在滑轨8内只能沿水平方向运动，所以作用力F′沿水平方向的分力F会使滚动轴承2带动滑块5在滑轨8内沿水平方向运动，从而由滑块5带动发动机连杆6、7运动，为了减小滑块5与滑轨8之间的运动摩擦，在滑块5与滑轨8接触的滑块5外表面镀有耐磨合金层。在设计轨道槽1时，将轨道槽1的圆心O′与起动盘3的转动中心O的偏心距设计为直线发动机活塞行程的一半，这样当起动盘3旋转一周的过程中，滚动轴承2带动滑块5沿水平方向运动的最大行程恰好是直线发动机活塞的行程，满足了原发动机的行程需要。

当发动机起动成功开始正常工作后，起动盘3由起动时的主动件转为被动件。发动机缸内压力由发动机连杆6、7传递到滑块5，通过滑块5传递到滚动轴承2.如图3-B中的F所示，滚动轴承2将力F通过轨道槽1作用到起动盘3上，由于轨道槽1的圆心O′与起动盘3的转动中心O有一偏心距，所以水平力F沿指向轨道槽1的圆心O′的分力F′会使起动盘3绕转动中心O旋转。当起动盘3转到轨道槽1的圆心O′与起动盘3的转动中心O在一条水平线上时，如图3-A、C所示，起动盘3会利用惯性转过这两个死点。这样该机构可以将直线发动机连杆水平方向的运动转化为起动盘的旋转运动，并通过齿轮12，如图5所示将该旋转运动传递给测功机，从而可以研究直线发动机的性能。

本发明在直线发动机系统中起到以下两个重要作用：

1.作为直线发动机的起动机构，可以将旋转运动转化为发动机连杆的直线往复运动，并通过轨道槽圆心O′与起动盘的转动中心O的偏心距来保证起动盘旋转一周由滚动轴承带动滑块运动的最大行程恰好是原发动机活塞的行程，从而保证直线发动机顺利起动；

2.作为直线发动机的功率输出机构，可以将直线发动机连杆的直线往复运动转化为旋转运动，并通过齿轮将该旋转运动输出到测功机，从而可以研究直线发动机的性能，并为进一步研究直线发动机/发电机系统奠定基础。

经实验验证，该机构总成能够实现以上功能，且运转平稳、可靠。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，包括起动盘、起动盘基座、滑轨、滑轨基座、台架，其特征在于：所述起动盘置于起动盘基座上并固定于台架上，其可绕起动盘转动中心自由转动，在所述起动盘上开有圆形轨道槽，轨道槽的圆心与起动盘的转动中心的偏心距是直线发动机活塞行程的一半；所述滑轨置于滑轨基座上并固定于台架上，一滑块穿过所述滑轨，且滑块中心线和起动盘转动中心位于同一水平面；一滚动轴承套在固定于滑块中心线的轴上，并伸出一定距离嵌入所述起动盘的轨道槽内；滑块的左右两端分别与发动机连杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，其特征在于：还包括有一安装有起动手柄的手轮与齿轮通过键固定在起动盘的转动轴上。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于直线发动机起动及功率输出的机构，其特征在于：所述滑块与滑轨接触的滑块外表面镀有耐磨合金层。

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