CN105971725A - 滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机 - Google Patents

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许印川
熊树生
郭越
王宇
杨兴浩
万波
申恩恩
王亚彬
滕志峰
李康
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Abstract

本发明涉及内燃机装置，尤其是内燃机的动力传动系统，具体是指一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机。一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，包括4个分别连接有推杆的活塞，还包括圆柱凸轮，圆柱凸轮上固定有动力轴，圆柱凸轮外侧设有凸轮滑槽；所述活塞的推杆一侧设有顶端带有滚子的侧杆，滚子在凸轮滑槽内运动，通过圆柱凸轮将活塞推杆的直线往返运动转化为圆柱凸轮的旋转运动；四个活塞对称设置在圆柱凸轮四周，四个滚子各相差四分之一个周期设置。本发明实现滚子加速度曲线的连续变化，实现活塞的往复直线运动变为旋转运动的动力转化。

Description

滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机
技术领域
本发明涉及内燃机装置，尤其是内燃机的动力传动系统，具体是指一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机。
背景技术
内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
目前，内燃机依然存在着许多不足，首先是发动机的的活塞在上下止点的时候存在速度方向突变的现象，这样的突变对机构使用寿命有影响；其次，发动机的汽缸壁对活塞以及推杆存在着交变侧压力，严重影响推杆和活塞的使用寿命；其次，发动机动力输出不平稳，动态受力不平衡；最后，现有的发动机结构繁琐体积较大，改装为混动系统难度大。
发明内容
为了克服现有内燃机活塞连杆机构在在上下止点的速度突变、运行过程中的交变侧压力、以及内燃机结构繁琐体积较大的不足,本发明采用了一种全新的内燃机动力传动系统。该系统将活塞的直线往返运动通过凸轮转化为旋转运动，利用凸轮的特性克服了速度突变的问题，利用推杆与凸轮的相对位置设计克服了交变侧压力的问题。
一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，包括4个分别连接有推杆的活塞，还包括圆柱凸轮，圆柱凸轮上固定有动力轴，圆柱凸轮外侧设有凸轮滑槽；所述活塞的推杆一侧设有顶端带有滚子的侧杆，滚子在凸轮滑槽内运动，通过圆柱凸轮将活塞推杆的直线往返运动转化为圆柱凸轮的旋转运动；四个活塞对称设置在圆柱凸轮四周，四个滚子各相差四分之一个周期设置。
优选的，推杆直线运动时始终与圆柱凸轮相对位置不变。
优选的，所述凸轮滑槽为余弦曲线。
优选的，圆柱凸轮的两端分别固定有动力轴。
优选的，圆柱凸轮的一个动力轴直接与电机连接。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机的总成包括四个活塞推杆及其侧端的滚子、圆柱凸轮(凸轮转子)、圆柱凸轮的动力轴(动力输出/入轴)。四个活塞推杆对称放在圆柱凸轮四周。与传统内燃机一样，汽缸内燃烧燃料推动活塞和推杆作上下直线运动，推杆侧端的滚子随着推杆一起上下运动。凸轮转子上有凸轮滑槽，四个滚子被嵌入凸轮转子的滑槽中。每个滚子均与相邻滚子在滑槽轮廓线上相差四分之一个周期。滑槽轮廓可设计为余弦曲线，这将实现滚子加速度曲线的连续变化，即滚子在上下止点时不会发生突变冲击。根据凸轮本身的特性，滚子的直动将被转化为凸轮的旋转运动，从而实现活塞的往复直线运动变为旋转运动的动力转化。
本发明的有益效果是，圆柱凸轮轮廓通过设置余弦曲线的滑槽实现滚子加速度曲线的连续变化，即滚子在上下止点时不会发生突变冲击。圆柱凸轮(凸轮转子)可作为传统内燃机的飞轮，所以本发明省去了飞轮的结构，减小了发动机体积。活塞推杆始终保持在凸轮的侧方且相对位置不变，所以活塞所承受的载荷不是交变侧压力，这样活塞以及推杆的寿命就将延长很多。本发动机因为活塞推杆位于转子侧方，所以可以有两个动力轴，而其中一个可作为动力输入端，所以可以和电机很好结合起来，具有很好的混动扩充性。因为四个活塞推杆对称设置，且四个滚子各相差四分之一个周期设置，所以有良好的动态受力平衡性和良好的动力输出平稳性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中1.活塞，2.推杆，3.滚子，4.圆柱凸轮，5.凸轮滑槽，6.动力轴
具体实施方式
本发明提供了一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，包括4个分别连接有推杆2的活塞1，还包括圆柱凸轮4(凸轮转子)，圆柱凸轮4上固定有动力轴6，圆柱凸轮4外侧设有凸轮滑槽5；所述活塞1的推杆2一侧设有顶端带有滚子3的侧杆，推杆2侧放在圆柱凸轮4旁，推杆2直线运动时始终与圆柱凸轮4相对位置不变。滚子3在凸轮滑槽5内运动，通过圆柱凸轮4将活塞推杆2的直线往返运动转化为旋转运动。四个活塞1对称设置在圆柱凸轮4四周，四个滚子3各相差四分之一个周期设置。
圆柱凸轮4的两端分别固定有动力轴6。
所述凸轮滑槽5为余弦曲线。
在图1中，活塞1推动推杆2作直线运动，四个活塞的做功顺序与传统内燃机四冲程过程完全相同。推杆2侧端的滚子3随着推杆2一起上下运动。圆柱凸轮4上有凸轮滑槽5，滚子3嵌入凸轮滑槽5中，其直线运动将被转化为圆柱凸轮4的旋转运动。圆柱凸轮4上的动力轴6旋转并输出动力。当转子(圆柱凸轮4)为电机驱动时，只需将电机的动力输出到动力轴6即可。

Claims (5)

1.一种滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，包括4个分别连接有推杆的活塞，其特征在于：还包括圆柱凸轮，圆柱凸轮上固定有动力轴，圆柱凸轮外侧设有凸轮滑槽；所述活塞的推杆一侧设有顶端带有滚子的侧杆，滚子在凸轮滑槽内运动，通过圆柱凸轮将活塞推杆的直线往返运动转化为圆柱凸轮的旋转运动；四个活塞对称设置在圆柱凸轮四周，四个滚子各相差四分之一个周期设置。
2.根据权利要求1所述的滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，其特征在于：推杆直线运动时始终与圆柱凸轮相对位置不变。
3.根据权利要求1所述的滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，其特征在于：所述凸轮滑槽为余弦曲线。
4.根据权利要求1所述的滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，其特征在于：圆柱凸轮的两端分别固定有动力轴。
5.根据权利要求4所述的滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机，其特征在于：圆柱凸轮的一个动力轴直接与电机连接。
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