CN101865021A - 主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置 - Google Patents

主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其中，于汽缸侧板上设有对称的开口；每组转子由分离的副转子组成，副转子间设有促动活塞及相对应的活塞室，转子中心设有内齿轮，转子尖端设密封片，该密封片具有一沟槽，所述转子工作面上设压力通道，该压力通道与密封片沟槽底部相通，所述转子密封面上设正时槽。分离式副转子设计能反应工作面压力或弹性物质预压而自动调节转子密封面与汽缸侧板的松紧度，达成低压缩低磨擦，高压缩高效率的目的；转子尖端密封片亦反应工作面压力自动调整与汽缸壁的接触压力，其目的与转子设计目的同；转子密封面上开设正时槽，正时槽的设置同时容许增加转子密封面与进排口的重叠面积以增加密封性。

Description

主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置
技术领域
本发明涉及一种主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置。
背景技术
当今内燃机有类似摆线帮浦/马达装置使用于车辆上，每360度曲轴角度产生一次进、排气，其转子结构为转子固定厚度，与转子侧壁的气密需求使用波浪弹簧预压住气密环而非本设计的整个转子面，转子尖端气密封片亦使用波浪弹簧预压而非本设计的气压调整，内燃机气流排出口设于汽缸壁上，运转时当转子尖端扫过排气口会短暂的造成气室互通，转子尖端气封于运转时因偏心运转之故其与汽缸壁的相对速度依角度互异，因此所受到的离心力也互异，对于汽缸上产生不均匀的磨损。
于帮浦或马达用途无类似装置。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种效率高的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其中：于汽缸侧板上设有对称的开口；每组转子由分离的副转子组成，副转子间设有促动活塞及相对应的活塞室；
所述转子尖端设密封片，该密封片具有一沟槽，所述转子工作面上设压力通道，该压力通道与密封片沟槽底部相通；
所述转子密封面上设有正时槽。
其中，包括滑套齿轮，各副转子与滑套齿轮串接且成可滑动状态。
其中，包括设于副转子间的三角油封。
本装置针对帮浦/马达而设计，每360度曲轴角度产生两次进、排气，与内燃机的结构互异，转子与转子侧壁间的密封无波浪弹簧预压之气密环而是整个密封面。进、排气口皆设于侧壁板上，依转子的双侧密封面的运转角度对此壁板上的进、排气口产生开启或封闭，于任何运转角度皆没有气室相通的情况。
为达成压缩气体的目的，转子与汽缸侧板需保持在最佳间隙，间隙过小造成过大磨擦阻力与热损失影响效率，间隙过大压缩效率降低，因此本转子设计为分离式，使之反应气室压力于压缩阶段由转子工作面导入压力至转子内反应柱塞，柱塞另一侧通相邻工作面，于压缩工作面其相邻面为相对低压，因此产生横向推挤压力使两侧副转子各自沿着滑套齿轮往两边汽缸侧壁紧靠，压缩压力低时往两侧壁推挤的压力低，磨擦阻力低也减少机械损失，压缩压力提高时往侧壁的推挤力也跟着提高，减低漏气状况，为一个可以根据压缩压力而改变气密能力的设计。
转子尖端密封片同样依此概念所生，转子的三个工作面上各开一压力通道使之与密封片沟槽底部相通，压缩压力高时此密封片作用如同活塞受压往汽缸壁紧靠，此设计乃因于压缩行程密封片的摆线轨迹正处于与转子离心力最小的位置，于吸气行程时密封片沟槽内没有压缩压力，但此密封片正处于转子最快移动速度位置(距离圆心最远)，靠离心力便达成密封的功能，如此设计可以使汽缸壁承受密封片的磨擦压力达到最均匀的目的。
转子密封面上设正时槽口，由前载之目的与措施提升效率。
附图说明
图1为本发明结构元件的结构示意图；
图2为本发明转子自动调整间隙分解图；
图3为本发明转子正时槽依曲轴角度时序位置与四对称信道位置图。
主要组件符号说明
1汽缸侧板；2汽缸；3吐出口；4进气口；6时规内齿轮；7正时槽；9密封片；10转子密封面；11滑套齿轮；12曲轴；13左副转子；14右副转子；15三角油封；16沟槽；17促动活塞；18、19促动活塞压力通道；20尖端封片压力通道；21油封环；
a进排气口相关位置：a-1、a-4为排出口，a-2、a-3为吸入口。转子正时槽与曲轴角度相对位置：
b、TDC-45°c、TDC-30°d、TDC-15°e、TDC 0°
f、TDC+15°g、TDC+30°h、TDC+45°
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
一种机械能与压力能互换的对称四开口摆线帮浦/马达，是一个能将气体或流体加压或由加压的气体与流体推动的圆周运行装置，原理为利用圆的外摆线循轨迹运转的规则性，以三角形的中心转子顶点依此轨迹运行使空间产生扩缩，进而对气体或流体产生加压或被压力所反应。
请参考图1至图3所示，本发明所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其结构为：摆线汽缸侧板，其上设有对称的两个进气口4、两个吐出口3。每组转子由分离的左副转子13和右副转子14组成，转子中心设有时规内齿轮6，转子尖端设密封片9，副转子间设三个促动活塞17及相对应的活塞室，转子密封面10上特定位置设正时槽7。
其中，所述密封片9具有一沟槽16，所述转子工作面上设压力通道，该压力通道与密封片沟槽底部相通。转子工作面上的压力通道包括促动活塞压力通道18、19与尖端封片压力通道20，配合左右各一侧壁、摆线汽缸、时规齿轮、滑套齿轮11、曲轴12。
于本发明的实施例中，还进一步包括油封环21。
转子与曲轴依旋转角度以时规齿轮相互配合，使位于双边汽缸侧板1上的对称开口能依其运行角度进行开闭动作，据此对流体、气体吸入及加压或反应流体、气体压力。
分离式副转子设计能反应工作面压力或弹性物质预压而自动调节转子密封面10与汽缸侧板1的松紧度，达成低压缩低磨擦，高压缩高效率的目的。
转子尖端密封片9亦反应工作面压力自动调整与汽缸壁的接触压力，其目的与转子设计目的同。
转子密封面上开设正时槽7，于吐出与吸入交替阶段利用被压缩物排出动能惯性于压缩上死点由此口继续排出，于吸入阶段此槽口以比转子工作面曲线相对更快的位移速度打开吸入口，正时槽的设置同时容许增加转子密封面与进排口之重叠面积以增加密封性。
另，此槽口当曲轴于压缩上、下死点位置时仍容许被压缩物藉由惯性继续排出，未完全排出的高压(假设为气体压力)则可再藉由此压力将转子助推至进口开启位置，减少转子于压缩上、下死点的无效运转曲轴角度(注1)，此槽口位于转子工作面特定位置，使进、排口交替阶段的开启与封闭相对于曲轴角度更为迅速：本装置设进、排气口于水平方向，压缩上、下死点时正时槽移动速度为侧移方向大于垂直方向(见图3说明)。
注1说明：上、下死点无效运转，以时钟秒针顶点运行轨迹为例，于55秒至5秒之位移，其水平移位的距离与速度大于垂直位移的距离与速度，若转子面上未设正时槽开口，则打开或封闭进、排道的位移速度等于只是秒针于55秒至5秒的垂直位移速度，正时槽容许让打开或封闭信道的速度变成秒针水平的位移速度。
以任何型式之力驱动本曲轴可加压气体与流体，以加压之气体或流体驱动则可使本曲轴运转。
位置180度相互对称的侧壁四个开口：以改变进、排方式做正逆转的主动或被动装置。
参阅图3的a显示汽缸侧板四个开口分别为：a-1排出口、a-2吸入口、a-3吸入口、a-4排出口。以图3的b为例，转子以顺时针方向运行，a-1&a-4出口压缩进行中，a-3进口吸入进行中，a-2进口封闭中。
分离式自紧副转子结构：两侧副转子依自体压缩压力沿着滑套齿轮往汽缸侧壁紧靠或放松。
请参阅图2所示，还包括滑套齿轮11，左副转子13与右副转子14与滑套齿轮11串接起来成为可滑动状态，副转子间以三角油封15隔离压缩工作面与曲轴箱，两个转子间设有三个促动活塞17，副转子上的活塞室于左侧副转子端设促动活塞压力通道18、19使之与工作面相通，对应活塞室于右侧副转子端亦各设通气孔与相邻工作面相通，于此每个活塞两侧随着压缩与吸气受到不同压力而促使两个副转子有相互排斥之力，此力可以随着压缩压力的变化而连续调整转子密封面10与汽缸侧板1(图1所示)的松紧度。
转子尖端密封片以转子工作面压力调整与汽缸的松紧度。
参阅图2所示，转子尖端密封片9用以隔离两个相邻工作面，本图设计曲轴为顺时针旋转，压力通气道开设于密封片左侧，工作面产生压力时，通气道使密封片做用如活塞往上顶出与汽缸2(图1所示)紧压，工作面压力低时密封片依旋转离心力与汽缸密合。
转子密封面之正时槽：于压缩上死点容许气体以惯性逸出，进气阶段快速打开吸气口。
请参考图1所示，正时槽位置如图1中的转子正时槽7。
工作时序：参阅图3时序图b～h分别为TDC-45°(b)；
TDC-30°(c)；TDC-15°(d)；TDC 0°(e)；TDC+15°(f)；TDC+30°(g)；TDC+45°(h)。
此图说明正时槽扫过进排气口之连续示意图，当TDC 0°时正时槽仍与a1出口相通，不会因转子本身工作面的曲线而产生封闭，正时槽于TDC+15°(即图3f)之后产生a1封闭，封闭期角度为TDC+15°～TDC+30°，于此封闭期气室残留高压仍可以将转子助推至TDC+30°(即图3g)过后正时槽再打开a2进口。
因各压缩面相对活动部位的间隙控制决定一个压缩机的效率，间隙大运转阻力小但效率低，间隙小运转阻力大热损失大效率也低，本装置使用分离式副转子组合随着压缩压力的改变调节其与汽缸侧板的接触压力，藉此控制最佳接触压力，转子尖端气封亦使用自体压缩压力控制其与气缸接触的压力，达成低压缩低阻力，高压缩高效率的目的。
本发明在提高工作效率的同时，还具有体积小、运转噪音低的优势。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：于汽缸侧板上设有对称的开口；每组转子由分离的副转子组成，副转子间设有促动活塞及相对应的活塞室。
2.根据权利要求1所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括滑套齿轮，各副转子与滑套齿轮串接且成可滑动状态。
3.根据权利要求1或2所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括设于副转子间的三角油封。
4.一种包含权利要求1所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：所述转子尖端设密封片，该密封片具有一沟槽，所述转子工作面上设压力通道，该压力通道与密封片沟槽底部相通。
5.根据权利要求4所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括滑套齿轮，各副转子与滑套齿轮串接且成可滑动状态。
6.根据权利要求4或5所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括设于副转子间的三角油封。
7.一种包含权利要求1或4所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：所述转子密封面上设有正时槽。
8.根据权利要求7所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括滑套齿轮，各副转子与滑套齿轮串接且成可滑动状态。
9.根据权利要求8所述的主动间隙补偿式摆线帮浦/马达装置，其特征在于：包括设于副转子间的三角油封。
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