CN103711583A

CN103711583A - 圆弧曲面齿轮轴式发动机

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Publication number: CN103711583A
Application number: CN201410000787.1A
Authority: CN
Inventors: 刘本斋; 刘兴亚; 刘正斌; 潘莉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103711583B

Abstract

本发明公开了圆弧曲面齿轮轴式发动机，它包括：发动机本体、气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、动力输出轴及配气机构，动力通过连杆上的滚动齿轮与圆弧曲面齿轮啮合，推动动力输出轴转动，每相邻两缸的滚动齿轮轴用吸气杠杆连接，一个缸上行时，通过吸气杠杆的反作用力，拉动另一缸吸气。滚动齿轮与圆弧曲面齿轮啮合，在圆弧曲面齿轮轨道的波峰波谷上下运行，做功点与输出轴之间的力矩恒定，不丢力，受力均匀，侧向力相抵消，振动小，结构简单，配气机构采用设有排气弧形凸起和进气弧形凸起的凸轮盘，安装在动力输出轴上，可控制所有缸进排气，结构简单，占据空间小，热能利用率高，节能，减排，环保。

Description

圆弧曲面齿轮轴式发动机

技术领域

本发明涉及内燃发动机领域，具体地说是圆弧曲面齿轮轴式发动机。

背景技术

内燃机是目前普遍使用的一种动力机械，它通过燃料在机器内部燃烧将其放出热能直接转换为动力的热力发动机。

柴油和汽油发动机，两个机构：曲柄连杆机构、配气机构，五个系统：燃料系统、冷却系统、润滑系统、点火系统、起动系统。

常见的发动机是由气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等主要机件组成的。活塞安装在圆柱形的气缸内，可在气缸内上下移动。连杆一端用活塞销与活塞连接，另一端安装在曲轴的连杆轴颈上，曲轴由气缸体上的轴承支承，可在轴承内转动。曲轴转动时，连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动，并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。反之，当活塞受高压气体作用，由上向下移动时，通过连杆推动曲轴旋转。曲轴每转一周，活塞上、下各运行一次。也称：曲柄连杆机构。现有的内燃机以曲轴式，往复活塞式最为普遍。曲轴活塞式内燃机将燃料和空气混合在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞，再通过曲柄连杆机构将机械功输出，驱动从动机械工作。配气机构保证气缸适时换气。采用凸轮轴控制气门的开启和闭合动作。

曲轴连杆机构是内燃机实现工作循环完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式，在能量转换的过程中也随着大量的内能消耗。

发明内容

本发明的目的是克服现有曲轴活塞式内燃机，大量内能消耗，而提供一种圆弧曲面齿轮轴往复活塞式做功的内燃机，圆弧曲面齿轮轴式发动机。

圆弧曲面齿轮轴式发动机，它包括：发动机本体1、气缸体16、气缸盖、活塞2、活塞销4、连杆3、动力输出轴15及配气机构，还包括圆弧曲面齿轮17，圆弧曲面齿轮17为圆盘形，上表面为曲面圆弧形圆周轨道，它是曲面圆弧形圆周轨道上设有齿；圆弧曲面齿轮17在本体1内，与本体1底座平行设置，动力输出轴15穿过圆弧曲面齿轮17中心，与之固定，动力输出轴15通过轴承固定在本体1上；气缸体16设在曲面圆弧形圆周轨道上方，一个气缸体16在曲面圆弧形圆周轨道的波峰上，则相邻的气缸体16设在曲面圆弧形圆周轨道的波谷上，连杆3一端用活塞销4与活塞2连接，另一端设有滚动齿轮5，滚动齿轮轴6固定在连杆3上，滚动齿轮5的齿与曲面圆弧形圆周轨道上的齿相匹配、啮合；它还包括：吸气杠杆7，吸气杠杆7为弧形，吸气杠杆7支点轴8固定在本体1上，在吸气杠杆7中间，与圆弧曲面齿轮17同心，两端与每相邻两缸的滚动齿轮轴6活动连接；

所述的曲面圆弧形圆周轨道上设有的齿和圆弧曲面齿轮17 的齿为人字形齿；

所述的吸气杠杆7的两端为条形孔61，与滚动齿轮轴6连接；

所述的连杆3外设有连杆套18，连杆套固定在本体1上；

所述的波峰30在高度相同，爆发和排气波谷22深度是吸气和压缩波谷21的1.5倍；

所述的配气机构，设有凸轮盘12，凸轮盘12固定在动力输出轴15上，圆弧曲面齿轮17上方，并与其平行，凸轮盘12设有一个排气弧形凸起13和一个进气弧形凸起14，进排气均为90度弧，并在同一弧线上，进气弧形凸起14在排气弧形凸起13之后排列，控制排气门9和进气门10排气、进气；所述的进气弧形凸起14分别为双凸起，进气门支架11是双脚滑块，排气弧形凸起13为单凸起，排气门支架为单脚滑块，单凸起的排气弧形凸起13可以通过双脚滑块的进气门支架11，不起作用；双凸起的进气弧形凸起14可以通过单脚滑块的进气门支架11，不作功（见图5、6），如果排气为双凸起，其它则相反。

本发明提供了圆弧曲面齿轮轴式发动机，它包括：发动机本体、气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、动力输出轴及配气机构，动力通过连杆上的滚动齿轮与圆弧曲面齿轮啮合，推动动力输出轴转动，每相邻两缸的滚动齿轮轴用吸气杠杆连接，一个缸上行时，通过吸气杠杆的反作用力，拉动另一缸吸气。滚动齿轮与圆弧曲面齿轮啮合，在圆弧曲面齿轮轨道的波峰波谷上下运行，做功点与输出轴之间的力矩恒定，不丢力，受力均匀，侧向力相抵消，振动小，结构简单，配气机构采用设有排气弧形凸起和进气弧形凸起的凸轮盘，安装在动力输出轴上，可控制所有缸进排气，结构简单，占据空间小，热能利用率高，节能，减排，环保。

附图说明

图1为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机缸Ⅰ、缸Ⅲ剖视示意图，缸Ⅰ排气结束，缸Ⅲ压缩结束时的状态；。

图2为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机缸Ⅱ、缸Ⅳ剖示意图，缸Ⅱ吸气结束，缸Ⅳ爆发结束时的状态；

图3为实用新型圆弧曲面齿轮轴式发动机的滚动齿轮、吸气杠杆连接的俯视示意图；

图4吸气杠杆展开示意图；

图5为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机的配气机构示意图，缸Ⅰ排气、缸Ⅱ吸气状态；

图6为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机的凸轮盘示意图，缸Ⅰ排气、缸Ⅱ吸气状态；

图7本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机的配气机构示意图，缸Ⅰ爆发、缸Ⅱ压缩状态；

图8本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机的凸轮盘示意图，缸Ⅰ爆发、缸Ⅱ压缩状态；

图9为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机，180度做一次功实施例的凸轮盘；

图10为本发明圆弧曲面齿轮轴式发动机又一实施例圆弧曲面齿轮的峰谷展开示意图。

具体实施方式：

实施例1

请参见图1-4，圆弧曲面齿轮轴式发动机，它包括：发动机本体1、气缸体16、气缸盖、活塞2、活塞销4、连杆3、动力输出轴15及配气机构，还包括，

圆弧曲面齿轮17，圆弧曲面齿轮17为圆盘形，上表面为曲面圆弧形圆周轨道，它是曲面圆弧形圆周轨道上设有齿；

圆弧曲面齿轮17在本体1内，与本体1底座平行设置，动力输出轴15穿过圆弧曲面齿轮17中心，与之固定，动力输出轴15通过轴承固定在本体1上；

气缸体16设在曲面圆弧形圆周轨道上方，一个气缸体16在曲面圆弧形圆周轨道的波峰上，则相邻的气缸体16设在曲面圆弧形圆周轨道的波谷上，连杆3一端用活塞销4与活塞2连接，另一端设有滚动齿轮5，滚动齿轮轴6固定在拉杆3上，滚动齿轮5的齿与曲面圆弧形圆周轨道上的齿相匹配、啮合；

它还包括：吸气杠杆7，吸气杠杆7为弧形，吸气杠杆7支点轴8固定在本体1上，在吸气杠杆7中间，与圆弧曲面齿轮17同心，两端与每相邻两气缸的滚动齿轮轴6活动连接（见图3）；

所述的吸气杠杆7的两端为条形孔61，与滚动齿轮轴6连接；

所述的连杆3外设有连杆套18，连杆套固定在本体1上；

所述的波峰30在高度相同，爆发和排气波谷22深度是吸气和压缩波谷21的1.5倍。

下面以四缸，曲面圆弧形圆周轨道为二对波峰、波谷对本发明进行详述。

1）缸Ⅰ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波峰上，活塞2在上止点，这时，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波谷上，活塞2在下止点，动力输出轴15转动时，带动圆弧曲面齿轮17旋转，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上坡的作用下，滚动上行（主动），缸Ⅰ的滚动齿轮5吸气杠杆7的杠杆作用下，下坡、下行（被动），缸Ⅰ的滚动齿轮5下行（力来自于缸Ⅱ的滚动齿轮5上坡的作用力通过吸气杠杆7得到的反作用力），通过拉杆3拉动活塞2，气缸体16吸气，缸Ⅱ的滚动齿轮5上行，通过连杆3拉动活塞2，气缸体16排气，

2）缸Ⅰ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波谷上，活塞2在下止点，这时，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波峰上，活塞2在上止点；缸Ⅰ的滚动齿轮5上行，缸Ⅰ气体压缩（主动），活塞2，到上止点；缸Ⅱ的滚动齿轮5下行（力来自于缸Ⅰ的滚动齿轮5上坡的作用力通过吸气杠杆7得到的反作用力），通过连杆3拉动活塞2，气缸体16吸气；

3）缸Ⅰ的滚动到齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波峰上，活塞2在上止点，这时，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波谷上，活塞2在下止点；缸Ⅰ瀑发，滚动齿轮5下行，活塞2，到下止点；缸Ⅱ的滚动齿轮5上行（力来自于上坡动力和缸Ⅰ瀑发的下行力通过吸气杠杆7得到的反作用力），缸Ⅱ气体压缩（主动）；

4）缸Ⅰ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波谷上，活塞2在下止点，这时，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波峰上，活塞2在上止点；缸Ⅱ瀑发，滚动齿轮5下行，活塞2，到下止点；缸Ⅰ的滚动齿轮5上行（力来自于上坡动力和缸Ⅱ瀑发的下行力通过吸气杠杆7得到的反作用力），缸Ⅰ气体排气；

5）重复步骤1）缸Ⅰ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波峰上，活塞2在上止点，这时，缸Ⅱ的滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道上波谷上，活塞2在下止点；缸Ⅱ滚动齿轮5上行，活塞2，到上止点，排气；缸Ⅰ的滚动齿轮5下行（力来自于缸Ⅱ的滚动齿轮5上坡的作用力通过吸气杠杆7得到的反作用力），吸气；缸Ⅲ、缸Ⅳ和缸Ⅰ、缸Ⅱ同理运动。

所述滚动齿轮5和曲面圆弧形圆周轨道

动力输出轴15转动时，带动圆弧曲面齿轮17上转动，滚动齿轮5在曲面圆弧形圆周轨道的波峰、波谷上，当滚动齿轮5从波谷向波峰上运行时，圆弧曲面齿轮托起滚动齿轮5，通过连杆3、托动活塞2上行，排气；由于滚动齿轮5通过固定在本体1上的吸气杠杆7连接另一缸的滚动齿轮5，给另一缸的滚动齿轮5向下的作用力，另一缸下行吸气。反之则相反。两个相邻的缸排气、吸气相配合。各缸活塞2上下运行，在二个峰谷周期，完成排、吸、压、瀑的整个过程。反之，当活塞受高压气体作用，连杆3由上向下移动，推动滚动齿轮5在圆弧曲面齿轮17上的曲面圆弧形圆周轨道上，从峰到谷，从谷到峰，驱动圆弧曲面齿轮17转动，带动动力输出轴旋转，输出功率。

实施例2

实施例1所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，所述的曲面圆弧形圆周轨道为二对波峰、波谷，也就是缸体做一次功，动力输出轴15旋转360度，所述的配气机构，设有凸轮盘12，凸轮盘12固定在动力输出轴15上，圆弧曲面齿轮17上方，并与其平行，凸轮盘12设有一个排气弧形凸起13和一个进气弧形凸起14，进排气均为90度弧，并在同一弧线上，进气弧形凸起14在排气弧形凸起13之后排列，控制排气门9和进气门10排气、进气；所述的进气弧形凸起14分别为双凸起，进气门支架11是双脚滑块，排气弧形凸起13为单凸起，排气门支架为单脚滑块，单凸起的排气弧形凸起13可以通过双脚滑块的进气门支架11，不起作用；双凸起的进气弧形凸起14可以通过单脚滑块的进气门支架11，不作功（见图5、6），如果排气为双凸起，其它则相反。

当圆弧曲面齿轮轴式发动机的曲面圆弧形圆周轨道为二对波峰、波谷时，凸轮盘12上设置一对弧形单、双凸起，以缸Ⅰ在波谷上排气起始位置（0度）时，动力输出轴15转动，排气弧形凸起13（单凸起），顶起排气门9，开始排气；进气门10的双脚滑块从排气弧形凸起13（单凸起）两边滑过，进气门10闭合，凸轮盘12旋转90度排气结束；进气弧形凸起14（双凸起）转到进气门支架11下，双脚滑块的进气门支架11顶起进气门10，进油气混合气体，排气门支架为单脚滑块从进气弧形凸起14（双凸起）中间滑过；凸轮盘12再旋转90度（180度）进气结束；凸轮盘12再旋转两个90度（360度），因无弧形凸起，进排气门均关闭，再实现压、爆两个过程。从而缸Ⅰ在一组单双滑块和弧形凸起共同作用下，控制所有缸的气门进排气，完成排、进、压、爆整个过程，再从零度开始。其它缸以相差90度顺序依次完成。

如果是圆弧曲面齿轮轴式发动机的曲面圆弧形圆周轨道为四对波峰、波谷时，即180度做一次功时，凸轮盘12上设置两对弧形单、双弧形凸起，各对弧形凸起在凸轮盘12上对称排列。以此类推。

Claims

1.圆弧曲面齿轮轴式发动机，它包括：发动机本体(1)、气缸体(16)、气缸盖、活塞(2)、活塞销(4)、连杆(3)、动力输出轴(15)及配气机构，还包括圆弧曲面齿轮(17)，圆弧曲面齿轮(17)为圆盘形，上表面为曲面圆弧形圆周轨道，它是曲面圆弧形圆周轨道上设有齿；圆弧曲面齿轮(17)在本体(1)内，与本体(1)底座平行设置，动力输出轴(15)穿过圆弧曲面齿轮(17)中心，与之固定，动力输出轴(15)通过轴承固定在本体(1)上；气缸体(16)设在曲面圆弧形圆周轨道上方，一个气缸体(16)在曲面圆弧形圆周轨道的波峰上，则相邻的气缸体(16)设在曲面圆弧形圆周轨道的波谷上，连杆(3)一端用活塞销(4)与活塞(2)连接，另一端设有滚动齿轮(5)，滚动齿轮轴(6)固定在拉杆(3)上，滚动齿轮(5)的齿与曲面圆弧形圆周轨道上的齿相匹配、啮合；它还包括：吸气杠杆(7)，吸气杠杆(7)为弧形，吸气杠杆(7)支点轴(8)固定在本体(1)上，在吸气杠杆(7)中间，与圆弧曲面齿轮(17)同心，两端与每相邻两缸的滚动齿轮轴(6)活动连接。

2.根据权利要求1所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，其特征在于：所述的曲面圆弧形圆周轨道上设有的齿和圆弧曲面齿轮(17) 的齿为人字形齿。

3.根据权利要求2所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，其特征在于：所述的吸气杠杆(7)的两端为条形孔(61)，与滚动齿轮轴(6)连接。

4.根据权利要求3所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，其特征在于：所述的连杆(3)外设有连杆套(18)，连杆套固定在本体(1)上。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，其特征在于：所述的波峰(30)在高度相同，爆发和排气波谷(22)深度是吸气和压缩波谷(21)的1.5倍。

6.根据权利要求5所述的圆弧曲面齿轮轴式发动机，其特征在于：所述的配气机构，设有凸轮盘(12)，凸轮盘(12)固定在动力输出轴(15)上，圆弧曲面齿轮(17)上方，并与其平行，凸轮盘(12)设有一个排气弧形凸起(13)和一个进气弧形凸起（14），进排气均为（90）度弧，并在同一弧线上，进气弧形凸起（14）在排气弧形凸起（13）之后排列，控制排气门（9）和进气门（10）排气、进气；所述的进气弧形凸起（14）分别为双凸起，进气门支架（11）是双脚滑块，排气弧形凸起（13）为单凸起，排气门支架为单脚滑块，单凸起的排气弧形凸起（13）可以通过双脚滑块的进气门支架（11），不起作用；双凸起的进气弧形凸起（14）可以通过单脚滑块的排气门支架（11），如果排气弧形凸起为双凸起，其它则相反。