CN104100372A - 一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了对置活塞导轨滚动式发动机/压气机及其工作方法，该发动机/压气机包括至少一个这样的汽缸：该汽缸内设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连,该连杆上设有凸轮；或者包括至少一对这样的气缸：该对汽缸内分别设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连；该对汽缸内的连杆通过一横杆固定连接，该横杆上设有凸轮；然后还包括一转动体，该转动体设有与所述凸轮相适配的凹槽，该凹槽环绕于转动体形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，所述凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动。本发明更直接地将活塞做功的能量转化成对外做功能量，摩擦阻力更小，机械传动效率更高。

Description

一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种发动机/压气机，尤其涉及一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机。

背景技术

如今市场上常见的四冲程活塞往复发动机/压气机采用活塞、曲轴、连杆、气门等构件组成。在活塞式的发动机/压气机中，同一气缸中进行着进气、压缩、燃烧、排气四个冲程，气缸中产生的压力驱动活塞作往复运动，活塞连杆带动曲轴将往复运动转化为转动。这样的运动方式过于单一，连杆在运动中对活塞产生侧压力，而且连杆曲轴传动比低，导致机械损失15％左右，传动效率低。这样的发动机/压气机存在运动消耗大、结构体系复杂、零部件繁多、体积大、运行过程中振动大等缺点。

针对上述缺点，公告号为CN 202832781 U，公告日为公告日为2013.03.27，建立一种新型组合运动方式，一组活塞相互运动，改变传统曲轴连杆结构，转换为新型齿轮传动，提供一种性能更优、零件少、振动小、功率高、运转平稳、构造简单、造价便宜、维修方便、燃料经济性更高的，可适用于各类机动车辆和工厂动力机构以及高效节能等的各种动力供给领域的基于水平对置的双级活塞发动机。所采用的方案为：基于水平对置的双级活塞发动机，其包括主动活塞机构和辅助活塞机构组成的双级活塞装置，所述主动活塞机构和辅助活塞机构置于主辅活塞外缸体内形成对置设置。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提出一种完全不同构思的，更简单直接地将活塞做功的能量转化成对外做功能量，摩擦阻力更小，机械传动效率更高的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机。

所采用的技术方案为：

一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，包括至少一个这样的汽缸：

1)、该汽缸内设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连；

2)、在1)的基础上，该连杆上设有凸轮；

然后还包括一转动体，该转动体设有与所述凸轮相适配的凹槽，该凹槽位于转动体的侧面，该凹槽环绕于转动体的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，所述凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动。

优选地，所述凸轮包括突起和活动轮，该突起被该活动轮紧密包绕。

优选地，所述活动轮为滑轮或滚动轴承。

优选地，所述凹槽轨道为双“S”型或双“V”型组成的环形回路结构。

优选地，所述凸轮为两个或两个以上，所述的凹槽轨道相应地与凸轮的数量相同。

优选地，所述汽缸为两个。

优选地，所述转动体为圆柱转动体。

本发明还设计了另外一技术方案，该技术方案与上述的技术方案构思相同，其工作原理相同，属于一个总的发明构思。

该另一种技术方案为：

一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，包括至少一对这样的汽缸：

1)、该对汽缸内分别设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连；

2)、在1)的基础上，该对汽缸内的连杆通过一横杆固定连接；

3)、在2)的基础上，该横杆上设有凸轮；

然后还包括一转动体，该转动体设有与该凸轮相适配的凹槽，该凹槽位于转动体的侧面，该凹槽环绕于转动体的内侧面或外侧面的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，所述凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动。

在该另一技术方案上，优选地，所述汽缸为两对、三对或四对。

在该另一技术方案上，优选地，2)中，该对汽缸内的连杆与所述横杆一体化连接。

不论是第一技术方案还是另一技术方案，这两种方案的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机的工作方法，概括为：

汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动，先带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，再带动连杆上的凸轮或与连杆连接的横杆上的凸轮在适配的凹槽内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，最后带动转动体做旋转运动；

或者，转动体做旋转运动，通过适配的凹槽带动连杆上的凸轮或与连杆连接的横杆上的凸轮在其内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，再带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，最后带动汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动。

上述工作方法实现了直线往复运动与旋转运动两种方式的相互转化，同时减少了摩擦阻力。而且将这两种转化应用在了对置活塞导轨滚动式发动机/压气机上。

本发明的有益效果在于：

比现有的活塞-连杆-曲轴运动方式，本发明将对置的活塞通过连杆直接相连，省略掉曲轴结构，从而使机械传动效率更高；同时通过连杆上设有凸轮或者横杆上设有凸轮，转动体设有与该凸轮相适配的凹槽，该凹槽位于转动体的侧面，该凹槽环绕于转动体的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动，从而当气缸内燃料燃烧做功时，活塞带动突起向下运动，从而使活动轮压迫凹槽轨道，从而使转动体做旋转运动；当活动轮(包括滑轮或滚动滚动轴承)压迫凹槽轨道时，该活动轮沿凹槽轨道做运动，从而减少摩擦阻力；同时更简单直接地将活塞做功的能量(直线运动)转化成对外做功能量(旋转运动)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明滑轮包绕突起的结构示意图；

图3为本发明轴承包绕突起的结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3的结构示意图；

图6为本发明实施例4的结构示意图；

图7为本发明实施例5的结构示意图；

图8为本发明实施例6的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明优选的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1所示，一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，包括一个这样的汽缸1：

1)、该汽缸1内设有对置的活塞11，该对置的活塞11与一连杆12直接相连；所述的直接相连即是无需曲轴结构或者其他除活塞和连杆之外的第三个部件结构连接，对置的活塞11与连杆12直接连接形成一“工”字型的结构；

2)、在1)的基础上，该连杆12上设有凸轮13；优选地在连杆12的中央处设有凸轮13；该凸轮13可以一体成型于连杆12上，也可以如图1所示的包括突起14和活动轮15，其中突起14与连杆12可以通过螺丝等固定装置固定连接也可以直接一体成型，活动轮15紧密包绕着该突起14。活动轮15可以为滑轮16，也可以为滚动轴承17，如图2与图3所示的。

然后本发动机/压气机还包括一转动体2，该转动体可以优选为如图1所示的圆柱转动体，该转动体2设有与所述凸轮13相适配的凹槽21，所述凸轮13可以插入凹槽21内，该凹槽21位于转动体2的侧面，该凹槽21环绕于转动体2的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道22，该凸轮13可以沿着该凹槽轨道22滑动或滚动。所述的圆形包括椭圆和正圆，所述的非水平面圆形的凹槽轨道是指，除了在水平面的圆形凹槽轨道之外，包括所有的规则的和/或非规则的有上下起伏的线型凹槽轨道，如波浪线的凹槽轨道，如倾斜的椭圆线凹槽轨道，再如图1所示的由前后两面“S”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以由前后两面“V”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以其中一面为正立的V型，另一面为倒立的“V”型组成的封闭的环形回路结构等等；

上述的各种的非水平面圆形的凹槽轨道都可以使得，当所述凸轮13插入该凹槽21内(该凹槽可以位于转动体内凹的侧面，如图1所示的；该凹槽也可以位于转动体外凸的侧面，因此凸轮13可以从外面向内插入凹槽，也可以从里面向外插入凹槽，也可以同时从外向里和从里向外插入凹槽，具体根据凹槽位于转动体内凹的侧面还是外凸的侧面的位置来确定)，并沿该凹槽轨道22内滑动时，连杆12上下直线运动时，带动转动体2做旋转运动。从而当连杆12做上下往返式运动时，可以带动转动体2做旋转圆周运动。运动时，该转动体2的轴线方向与对置的活塞11直线运动的方向平行。

进一步清楚地说明本对置活塞导轨滚动式发动机/压气机的工作方法是：

汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动，先带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，再带动连杆上的凸轮在适配的凹槽内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，最后带动转动体做旋转运动；

或者，转动体做旋转运动，通过适配的凹槽带动连杆上的凸轮在其内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，再带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，最后带动汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动。

实施例2

参照实施例1，本实施例如图4所示，连杆12上设有凸轮13两个，相应的凹槽轨道22有两个，且凹槽轨道22之间的间距与凸轮13之间的间距相同，两个凹槽轨道的形状也相同。设计两个或两个以上的凸轮及相应的凹槽轨道可以增加两者之间的接触面积，更加稳定的工作。

实施例3

参照实施例1，本实施例的发动机/压气机有两个气缸，如图5所示，两个连杆12的凸轮13均插入中间位置的转动体2。两个汽缸1可以选择一个或者两个同时做功，来带动转动体转动做功。设置两个汽缸可以使其中一个气缸做功时，直接使另一个气缸主动进行排气或压缩冲程，减少功率消耗。这样可以明显提高发动机/压气机的输出功率。

同理，参照本实施例，发动机/压气机可以设置两个以上的汽缸，从而形成更多的实施例。

实施例4

参照实施例3，本实施例的凹槽轨道如图6所示的，该凹槽轨道22由前后两面“V”型轨道组成封闭的环形回路结构。

实施例5

参见图7所示，一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，包括一对这样的汽缸1：

1)、该对汽缸1内分别设有对置的活塞11，该对置的活塞11与一连杆12直接相连；所述的直接相连即是无需曲轴结构或者其他除活塞和连杆之外的第三个部件结构连接，对置的活塞11与连杆12直接连接形成一“工”字型的结构；

2)、在1)的基础上，该对汽缸内的连杆12通过一横杆18固定连接；如图7所示，该一对连杆12与横杆18可以通过螺丝等固定装置固定连接，也可以直接一体化连接(即一体成型)；横杆18优选垂直于连杆12连接；

3)、在2)的基础上，该横杆18上设有凸轮13(该凸轮13垂直于横杆18与连杆12形成的平面)；该凸轮13可以一体成型于横杆18上，也可以如图1所示的包括突起14和活动轮15，其中突起14与横杆18可以通过螺丝等固定装置固定连接也可以直接一体成型，活动轮15紧密包绕着该突起14。活动轮15可以为滑轮16，也可以为滚动轴承17，如图2与图3所示的。

然后本发动机/压气机还包括一转动体2，该转动体2可以优选为如图1所示的圆柱转动体，参见图1所示，该转动体2设有与所述凸轮13相适配的凹槽21，所述凸轮13可以插入凹槽21内，该凹槽21位于转动体2的侧面，该凹槽21环绕于转动体形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道22，该凸轮13可以沿着该凹槽轨道22滑动或滚动。所述的圆形包括椭圆和正圆，所述的非水平面圆形的凹槽轨道是指，除了在水平面的圆形凹槽轨道之外，包括所有的规则的和/或非规则的有上下起伏的线型凹槽轨道，如波浪线的凹槽轨道，如倾斜的椭圆线凹槽轨道，再如图1所示的由前后两面“S”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以由前后两面“V”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以其中一面为正立的V型，另一面为倒立的“V”型组成的封闭的环形回路结构等等；

上述的各种的非水平面圆形的凹槽轨道都可以使得，当所述凸轮13插入该凹槽21内，并沿该凹槽轨道22内滑动时，连杆12直线运动时，带动转动体2做旋转运动。从而当连杆12做上下往返式运动时，可以带动转动体2做旋转圆周运动。

进一步清楚地说明本对置活塞导轨滚动式发动机/压气机的工作方法是：

汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动，先带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，再带动与连杆连接的横杆上的凸轮在适配的凹槽内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，最后带动转动体做旋转运动；

或者，转动体做旋转运动，通过适配的凹槽带动与连杆连接的横杆上的凸轮在其内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，再带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，最后带动汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动。

与实施例1相比，在横杆18上的凸轮13(参见图7)相比于在连杆12上的凸轮13(参见图1)其稳定性更高，从而使发动机/压气机的工作更稳定。

实施例6

参照实施例5与实施例2，本实施例如图8所示，在一对气缸上，设有两个横杆，该两个横杆各自独立地与该对气缸内的两个连杆连接；两个横杆18上各自设有凸轮13一个，总共两个，相应的凹槽轨道22有两个(可以参照实施例2的图4)，且凹槽轨道之间的间距与凸轮之间的间距相同，两个凹槽轨道的形状也相同。设计两个或两个以上的凸轮及相应的凹槽轨道可以增加两者之间的接触面积，更加稳定的工作。

实施例7

参照实施例5与实施例3，本实施例的发动机/压气机有两对汽缸，两对气缸内的两个横杆的凸轮均插入中间位置的转动体。两对汽缸可以选择一对或者两对同时做功，来带动转动体转动做功。设置两对汽缸可以使其中一对气缸做功时，直接使另一对气缸主动进行排气或压缩冲程，减少功率消耗。这样也可以明显提高发动机/压气机的输出功率，而且工作稳定。

同理，参照本实施例7，发动机/压气机可以设置两对以上的汽缸，从而形成更多的实施例。

实施例8

参照实施例5与实施例4，本实施例的凹槽轨道如图6所示的，该凹槽轨道22由前后两面“V”型轨道组成封闭的环形回路结构。

特别说明

本发明的技术构思是对置活塞的直线往复运动与转动体的旋转运动之间的转换，并以对置活塞导轨滚动式发动机/压气机作为一个具体的应用领域。但是，本发明的应用包括又不局限于该应用领域。例如可以将此应用于粉碎机，压路机，或其他增压装置，比如压水/抽水(或其他气体/液体)机等等增压装置，促使进入的气体或液体增压后快速排出。或者转动体可以连接其他类型部件对外做功，从而使本发明可以更广泛的运用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的发明构思与包括特别说明的应用领域之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，包括至少一个这样的汽缸：

1)、该汽缸内设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连；

2)、在1)的基础上，该连杆上设有凸轮；

然后还包括一转动体，该转动体设有与所述凸轮相适配的凹槽，该凹槽位于转动体的侧面，该凹槽环绕于转动体的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，所述凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动。

2.如权利要求1所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述凸轮包括突起和活动轮，该突起被该活动轮紧密包绕。

3.如权利要求2所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述活动轮为滑轮或滚动轴承。

4.如权利要求1、2或3所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述凹槽轨道为双“S”型或双“V”型组成的环形回路结构。

5.如权利要求1、2或3所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述连杆设有两个或两个以上的凸轮，所述的凹槽轨道相应地与凸轮的数量相同。

6.如权利要求1、2或3所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述汽缸为两个。

7.一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，包括至少一对这样的汽缸：

1)、该对汽缸内分别设有对置的活塞，该对置的活塞与一连杆直接相连；

2)、在1)的基础上，该对汽缸内的连杆通过一横杆固定连接；

3)、在2)的基础上，该横杆上设有凸轮；

然后还包括一转动体，该转动体设有与该凸轮相适配的凹槽，该凹槽位于转动体的侧面，该凹槽环绕于转动体的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道，所述凸轮插入该凹槽内并可沿该凹槽轨道内滑动或滚动，使得当连杆直线运动时，带动转动体做旋转运动。

8.如权利要求7所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，所述汽缸为两对、三对或四对。

9.如权利要求7或8所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，其特征在于，2)中，该对汽缸内的连杆与所述横杆一体化连接。

10.一种权利要求1或7所述的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机的工作方法，其特征在于：

汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动，先带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，再带动连杆上的凸轮或与连杆连接的横杆上的凸轮在适配的凹槽内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，最后带动转动体做旋转运动；

或者，转动体做旋转运动，通过适配的凹槽带动连杆上的凸轮或与连杆连接的横杆上的凸轮在其内沿封闭的非水平面圆形的凹槽轨道内滑动或滚动，再带动与对置的活塞直接相连的连杆做直线往复运动，最后带动汽缸内设有的对置的活塞做直线往复运动。