CN103343714B - 具有椭圆凸轮的往复活塞发动机 - Google Patents
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Abstract
一种活塞式发动机技术领域的具有椭圆凸轮的往复活塞发动机，包括：主轴、四个活塞、四个连杆、两个缸体和四个椭圆凸轮，其中：主轴穿过缸体且与四个椭圆凸轮的中心依次相连，相邻的两个椭圆凸轮互成45°相位角，每个椭圆凸轮分别与一个连杆相连，每个连杆分别与一个活塞相连，每个缸体分别有两个汽缸，每个汽缸分别与一个连杆相连。本发明通过椭圆凸轮和直角形的连杆的共轭曲面运动，将活塞的往复角位移运动直接转变为主轴的转动，而且采用了扇形活塞的设计，满足了大功率密度的要求，结构简单，制造容易，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种活塞式发动机的技术领域的装置，具体是一种具有椭圆凸轮的往复活塞发动机。
背景技术
活塞式发动机主要有往复活塞发动机和旋转活塞发动机两类。往复活塞发动机由德国工程师奥托首先研制成功，以曲柄滑块作为动力系统。特点是传动机构简单可靠，不足是功率密度小。旋转活塞发动机又分为两类，一类是汪克尔（Wankel）转子发动机，以转子固定比例的自转公转速度与缸体围成变化容积的汽缸，直接输出功率。特点是功率密度大，不足是密封困难。另一类以库尔兹发动机（Kauertz engine），这种发动机有两个转子，各自配有一对位置相对的活塞，两个转子连同他们的活塞，是用传动杆、连杆以及一对齿轮连锁在一起的。工作时，由于固定的太阳齿轮和转动的行星齿轮及其他联动装置，使主副转子和活塞同向一个方向转动。但主转子和活塞以等角速度转动而副转子及活塞以变角速度转动。特点是功率密度大，不足是传动机构较复杂。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN202073635，公开日2011-12-14，公开了一种四转子活塞发动机，包括动力轴、反转动力轴以及两个动力缸组件，所述每个动力缸组件均包括外端盖、气缸体、内端盖以及转子Ⅱ和转子Ⅰ，所述气缸体、外端盖和内端盖组合构成缸体，所述转子Ⅱ和转子Ⅰ呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动；还包括反向同步组件和两个差速驱动组件，所述一个差速驱动组件和一个动力缸组件连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件设于两套双转子活塞动力单元之间。但该现有技术差速机构非常复杂。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有椭圆凸轮的往复活塞发动机，将活塞的往复角位移运动直接转变为主轴的转动。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：主轴、四个活塞、四个连杆、两个缸体和四个椭圆凸轮，其中：主轴穿过缸体且与四个椭圆凸轮的中心依次相连，相邻的两个椭圆凸轮互成45°相位角，每个椭圆凸轮分别与一个连杆相连，每个连杆分别与一个活塞相连，每个缸体分别有两个汽缸，每个汽缸分别与一个连杆相连。
所述的连杆包括：形状为两个对角扇形的主体和中心轴，其中：中心轴连接于主体的侧面中心且与气缸相连，主体的两个对角扇形的两个面相互垂直且均与椭圆凸轮的外表面相切。
所述的椭圆凸轮的椭圆的长短轴比值为1.732。
所述的每个椭圆凸轮的外表面均匀设有12个轴，每个轴上设有1个滚子，起到减小椭圆凸轮与连杆之间的摩擦作用。
所述的活塞的结构为扇形，其中心轴孔与连杆的中心轴相连，一个缸体中，两对连杆和活塞其中一对前后连接即连杆设置于活塞前侧，另一对后前连接即连杆设置于活塞后侧。两个缸体中的连杆活塞布置完全相同。
所述的主轴的端部连接有飞轮，由于椭圆凸轮与连杆每个主轴周期存在4个死点，因此设计足够转动惯量的飞轮以保证足够惯性冲过死点来保证发动机的连续做功。
本发明通过椭圆凸轮和直角形的连杆的共轭曲面运动，将活塞的往复角位移运动直接转变为主轴的转动，而且采用了扇形活塞的设计，满足了大功率密度的要求，结构简单，制造容易，成本较低。
附图说明
图1为本发明的单个椭圆凸轮的连接示意图；
图2为单个椭圆凸轮的连接分解图；
图3为图1的正视图；
图4为四个椭圆凸轮的相位示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1至图4所示，本实施例包括：主轴1、四个活塞3、四个连杆7、两个缸体4和四个椭圆凸轮2，其中：主轴1穿过缸体4且与四个椭圆凸轮2的中心依次相连，相邻的两个椭圆凸轮2互成45°相位角，每个椭圆凸轮2分别与一个连杆7相连，每个连杆7分别与一个活塞3相连，每个缸体4分别有两个汽缸，每个汽缸分别与一个连杆的中心轴相连。
所述的连杆7包括：形状为两个对角扇形的主体和中心轴，其中：中心轴连接于主体的侧面中心，主体的两个对角扇形的两个面与椭圆凸轮2的外表面相切，该两个面相互垂直。
所述的椭圆凸轮2的椭圆的长短轴比值为1.732。
所述的每个椭圆凸轮2的外表面均匀设有12个轴，每个轴上设有1个滚子，起到减小椭圆凸轮2与连杆7之间的摩擦作用。
所述的活塞3的结构为扇形，其中心孔与连杆7的中心轴相连。一个缸体中，两对连杆7和活塞3其中一对前后连接，另一对后前连接。两个缸体中的连杆活塞布置完全相同。
如图4所示，所述的主轴1的端部连接有飞轮，由于椭圆凸轮2与连杆7每个主轴周期存在4个死点，因此设计足够转动惯量的飞轮以保证足够惯性冲过死点来保证发动机的连续做功。
两缸体4之间与一个中间端盖5固连，每个缸体4另一端与一个端盖6固连。
活塞3通过摆动两个周期完成四个冲程：吸气、压缩、做功、排气，做功1次，带动连杆7摆动两个周期，连杆7带动椭圆凸轮2及主轴1转动一周，输出扭矩。
四个相邻互成45度相位角的椭圆凸轮2在同一时刻处于不同的冲程阶段，如图4，以此保证四组汽缸输出功率的连续，以及主轴1均匀承受扭矩。
Claims (4)
1.一种具有椭圆凸轮的往复活塞发动机，其特征在于，包括：主轴、四个活塞、四个连杆、两个缸体和四个椭圆凸轮，其中：主轴穿过缸体且与四个椭圆凸轮的中心依次相连，相邻的两个椭圆凸轮互成45°相位角，每个椭圆凸轮分别与一个连杆相连，每个连杆分别与一个活塞相连，每个缸体分别有两个汽缸，每个汽缸分别与一个连杆相连；
所述的连杆包括：形状为两个对角扇形的主体和中心轴，其中：中心轴连接于主体的侧面中心且与气缸相连，主体的两个对角扇形的两个面相互垂直且均与椭圆凸轮的外表面相切。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征是，所述的每个椭圆凸轮的外表面均匀设有12个轴，每个轴上设有1个滚子。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征是，所述的椭圆凸轮的椭圆的长短轴比值为1.732。
4.根据权利要求2所述的发动机，其特征是，所述的活塞的结构为扇形，其中心轴与连杆的中心轴相连，一个缸体中，两对连杆和活塞其中一对前后连接即连杆设置于活塞前侧，另一对后前连接即连杆设置于活塞后侧，两个缸体中的连杆、活塞布置相同。
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