CN107587940B - 一种无曲轴液压传动发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无曲轴液压传动发动机，涉及内燃机工程领域，包括缸体，还包括至少两个输入部、传动部和设置在缸体内的传动部，所述输入部包括活塞、气缸套、活塞销、弹性挡圈和压力柱塞，活塞销与活塞滑动连接，且活塞销的两端设有安装在活塞的安装孔内的嵌槽内的弹性挡圈；所述输出部包括动力柱塞、滑履和斜盘飞轮；所述传动部包括设置在气缸体内的压力缸、设置在动力缸体内的动力缸和设置在缸体内的补油系统。本发明的有益效果是，将热能转化为机械能，结构紧凑，能及时反馈，传递更加平稳，具有较好的产业化前景和广阔的应用需求；降低活塞销在活塞中窜动而刮伤气缸套。

Description

一种无曲轴液压传动发动机

技术领域

本发明涉及内燃机工程领域，特别是一种无曲轴液压传动发动机。

背景技术

发动机是一种将其他能量转化为机械能的动力装置，在汽车领域中广泛采用的是内燃式活塞发动机作为动力输出装置，即将燃烧热能转换为旋转机械能输出。传统发动机主要通过燃料燃烧释放出热能，推动活塞往复直线运动，将热能转换为直线运动的机械动力，再通过连杆将活塞的往复直线运动转化为曲轴的连续转动，使往复直线运动机械动力转换为连续转动机械动力，曲轴的一端与飞轮相连，再通过其他机械动力传递装置将旋转机械动力输出。这种传统的内燃式活塞发动机中间需要经过连杆和曲轴进行中间动力的传递，才能将动力传递给飞轮并对外输出旋转机械动力，需要经过中间的动力传递机构，传递路线长、效率低、能量损失较为严重，且连杆和曲轴占用空间大，使得发动机整体结构松散不紧凑，同时连杆和曲轴的加工精度要求极高，工艺性较差。另外，发动机的输入端往往由于活塞销在活塞中窜动而刮伤气缸套，极大的影响了发动机的使用寿命且不利于更好损坏零部件；其次，导杆传递动力的反馈调节性较差。

发明内容

本发明的目的是克服传统内燃式活塞发动机动力传递路线长、传递效率低、能量损失严重、结构松散等问题，寻求设计一种结构简单紧凑、能量损失小、具有高效动力传递方式、且加工工艺性良好的内燃式液压传动发动机，实现热能向机械能的转化及输出，设计了一种一种无曲轴液压传动发动机。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种无曲轴液压传动发动机，包括缸体，所述缸体包括气缸体和动力缸体，还包括设置在气缸体内的至少两个输入部、设置在动力缸体上的传动部和设置在缸体内的传动部，所述输出部和输入部通过传动部连接；所述输入部包括活塞、气缸套、活塞销、弹性挡圈和压力柱塞，所述气缸套为圆筒状结构且固定嵌入于气缸体中，活塞活动连接于气缸套中，活塞的连接端设有连接腔，连接腔的侧面设有安装孔，压力柱塞的一端设有滑动槽，滑动槽内滑动连接活塞销，活塞销与活塞滑动连接，且活塞销的两端设有安装在活塞的安装孔内的嵌槽内的弹性挡圈；所述输出部包括动力柱塞、滑履和斜盘飞轮，所述斜盘飞轮通过其中部的通孔与动力缸体固连的固定轴旋转连接，斜盘飞轮的安装侧设有与输入部等数量的滑履，动力柱塞的一端与滑履的球铰连接，斜盘飞轮的周侧设有输出齿圈，斜盘飞轮的外侧设有摩擦平面；所述传动部包括设置在气缸体内的压力缸、设置在动力缸体内的动力缸和设置在缸体内的补油系统，所述压力缸和动力缸通过传动管路一一对应连接，传动管路之间设置补油系统；所述压力缸内活动连接压力柱塞的另一端，动力缸内活动连接动力柱塞的另一端，所述传动部和压力柱塞、动力柱塞组成的密闭空腔内设有液压油。

优选的，所述输出部还包括螺母和挡圈，所述斜盘飞轮的通孔内设有轴肩，轴肩的两侧分别设置一安装在固定轴上的轴承，固定轴的外端依次设置挡圈和螺母。

优选的，所述轴承为圆锥滚子轴承。

优选的，所述连接腔侧面安装孔的数量是两个。

优选的，所述输入部的数量是偶数个，且在固定轴的圆周方向对称分布。

优选的，所述气缸体和动力缸体通过螺栓连接。

优选的，所述补油系统设置在气缸体和动力缸体组成的空腔内。

利用本发明的技术方案制作的一种无曲轴液压传动发动机，其有益效果是：可将燃料燃烧产生的热能通过斜盘滑履机构转化为机械能；省去了传统发动机的曲柄连杆机构，结构紧凑，能量转化传递路线短，利用液压传动，且在传动管路之间设置了补油系统，能及时反馈，使传递更加平稳，具有较好的产业化前景和广阔的应用需求；设计了新的活塞与传动杆的连接结构，能大大降低活塞销在活塞中窜动而刮伤气缸套；在斜盘飞轮的周侧设置便于连接的输出齿轮，外侧设有摩擦平面，可与离合器相连接以输出旋转机械能或者用于摩擦其他物品。

附图说明

图1为本申请发动机剖开后的主视图；

图2为本申请压力缸体剖开后的俯视图；

图3为本申请动力缸体剖开后的左视图。

以上各图中，1、气缸盖；3、气缸套；4、活塞；5、活塞销；6、弹性挡圈；8、压力柱塞；9、气缸体；10、压力缸；11、传动管路；15、补油系统；17、动力缸体；18、动力缸；19、动力柱塞；20、滑履；21、斜盘飞轮；22A、左轴承；22B、右轴承；23、螺母；24、挡圈；26、轴套。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

一种无曲轴液压传动发动机，如图1-3所示，包括缸体，缸体包括气缸体9和动力缸体17，气缸体9和动力缸体17通过螺栓连接。缸体起主要支撑和连接作用，具体结构形状可根据用户空间和装配要求设计。气缸体9顶置气缸盖1，气缸盖1内有本发明的配气机构、燃油喷射机构、进排气系等。还包括设置在气缸体9内的至少两个输入部、设置在动力缸体17上的传动部和设置在缸体内的传动部，输出部和输入部通过传动部连接；为将发动机工作时的往复惯性力能够完全抵消，其输入部的数量最好是偶数个，即多缸输出，且在动力缸体17固连的固定轴(下文介绍)的圆周方向对称分布。下分别介绍输出部、输入部和传动部。

输入部包括活塞4、气缸套3、活塞销5、弹性挡圈6和压力柱塞8，气缸套3为圆筒状结构，嵌入到气缸体9中，不可与气缸体9相对移动，活塞4活动连接于气缸套3中，其顶部的空间称为燃烧室。活塞4的连接端设有连接腔，连接腔的侧面设有安装孔，本实施例中，连接腔侧面安装孔的数量是两个。压力柱塞8的一端设有滑动槽，滑动槽内滑动连接活塞销5，活塞销5与活塞4滑动连接，且活塞销5的两端设有安装在活塞4的安装孔内的嵌槽内的弹性挡圈6；压力柱塞8可以在活塞销5上轻微震动，防止活塞销5在活塞4中轴向窜动而刮伤气缸套3。

输出部包括动力柱塞19、滑履20和斜盘飞轮21，斜盘飞轮21通过其中部的通孔与动力缸体17固连的固定轴旋转连接，斜盘飞轮21的安装侧设有与输入部等数量的滑履20，形成斜盘滑履机构，动力柱塞19一端加工为圆球状与滑履20的球窝配合，形成球铰连接，滑履20在二级泵腔液压力和楔面的推动下，与斜盘飞轮21之间产生垂直于楔面的相互作用力，该力沿圆周方向的切向分力对斜盘飞轮21产生扭矩；该力沿动力柱塞19轴向的分力连同二级泵腔液压力，一起推动动力柱塞19往复移动。斜盘飞轮21的周侧设有输出齿圈，可与启动机的驱动齿轮啮合，斜盘飞轮21的外侧设有摩擦平面，可与离合器相连接以输出旋转机械能或用于摩擦输出。

传动部包括设置在气缸体9内的压力缸10、设置在动力缸体17内的动力缸18和设置在缸体内的补油系统15，压力缸10和动力缸18通过传动管路11一一对应连接，传动管路11可长可短、可直可弯。传动管路11之间设置补油系统15，以补足本申请工作过程中渗漏的液压油以及调节多个气缸(输入部)之间的整体协调性。压力缸10内活动连接压力柱塞8的另一端，动力缸18内活动连接动力柱塞19的另一端，压力柱塞8端面与压力缸10内表面围成的空间称为一级泵腔，二级泵腔是动力柱塞19端面与动力缸18内表面所围成的空间，传动部和压力柱塞8、动力柱塞19组成的密闭空腔内设有液压油。

另外，为提高斜盘飞轮21和固定轴的安装效果，输出部还包括螺母23和挡圈24，斜盘飞轮21中部有一通孔，通孔内加工有轴肩，该轴肩左右接触左轴承22A与右轴承22B的外圈。左轴承22A与右轴承22B为圆锥滚子轴承或其它具有轴向定位作用的轴承。斜盘飞轮21通过左轴承22A、右轴承22B支撑在动力缸体17探出的斜盘飞轮轴上。左轴承22A、22B承受斜盘飞轮21的轴向力，左轴承22A与右轴承22B的外圈通过斜盘飞轮21通孔内的轴肩定位，左轴承22A内圈左侧通过斜盘飞轮轴的轴肩定位，右侧通过安装在斜盘飞轮轴上的轴套26定位；右轴承22B内圈左侧通过安装在斜盘飞轮轴上的轴套26定位，右侧通过安装在斜盘飞轮轴的挡圈24和螺母23定位。

气缸体9和动力缸体17结构设计和空间布置可灵活设计，本实施例中，补油系统15设置在气缸体9和动力缸体17组成的空腔内，其也可以单独设置在气缸体9或动力缸体17中任意一个的空腔内。

本发明工作时可将燃料燃烧产生的热能通过液压传动、斜盘滑履机构转化为机械能。

本发明只适合两冲程发动机，工作时，某缸的第一冲程，可燃混合气在燃烧室内燃烧，放出热能，缸内压力和温度迅速增加，推动活塞4从上止点到下止点运动，活塞4通过活塞销5将直线机械能传递给压力柱塞8，推动一级泵腔内液压油进入二级泵腔，进而推动动力柱塞19，再通过滑履20推动斜盘飞轮21加速。部分能量使斜盘飞轮21加速并储存到斜盘飞轮21中，在第二冲程释放出来为该冲程提供能量，使本缸能连续工作；当用户有机械能需求时，部分能量由斜盘飞轮21右端的摩擦面通过离合器对外输出扭矩和转速。在该缸的第二冲程，斜盘飞轮21释放能量通过滑履20、动力柱塞19推动二级泵腔内的液压油，通过传动管路11进入一级泵腔，进而推动压力柱塞8和活塞14完成第二冲程。

如果本发明具有多个气缸，此时其余气缸分别相应地处于自己的第一冲程或第二冲程，各缸之间配气相位设定要尽量使本发明工作平稳。本发明工作时液压油会有渗漏，补油系统15不断为传动管路11补足渗漏的液压油以及调节多个气缸之间的整体协调性，使本发明连续工作。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无曲轴液压传动发动机，包括缸体，所述缸体包括气缸体(9)和动力缸体(17)，其特征在于，还包括设置在气缸体(9)内的至少两个输入部、设置在动力缸体(17)上的输出部和设置在缸体内的传动部，所述输出部和输入部通过传动部连接；

所述输入部包括活塞(4)、气缸套(3)、活塞销(5)、弹性挡圈(6)和压力柱塞(8)，所述气缸套(3)为圆筒状结构且固定嵌入于气缸体(9)中，活塞(4)活动连接于气缸套(3)中，活塞(4)的连接端设有连接腔，连接腔的侧面设有安装孔，压力柱塞(8)的一端设有滑动槽，滑动槽内滑动连接活塞销(5)，活塞销(5)与活塞(4)滑动连接，且活塞销(5)的两端设有安装在活塞(4)的安装孔内的嵌槽内的弹性挡圈(6)；

所述输出部包括动力柱塞(19)、滑履(20)和斜盘飞轮(21)，所述斜盘飞轮(21)通过其中部的通孔与动力缸体(17)固连的固定轴旋转连接，斜盘飞轮(21)的安装侧设有与输入部等数量的滑履(20)，动力柱塞(19)的一端与滑履(20)的球铰连接，斜盘飞轮(21)的周侧设有输出齿圈，斜盘飞轮(21)的外侧设有摩擦平面；

所述传动部包括设置在气缸体(9)内的压力缸(10)、设置在动力缸体(17)内的动力缸(18)和设置在缸体内的补油系统(15)，所述压力缸(10)和动力缸(18)通过传动管路(11)一一对应连接，传动管路(11)之间设置补油系统(15)，所述压力缸(10)内活动连接压力柱塞(8)的另一端，动力缸(18)内活动连接动力柱塞(19)的另一端，所述传动部和压力柱塞(8)、动力柱塞(19)组成的密闭空腔内设有液压油；

所述输出部还包括螺母(23)和挡圈(24)，所述斜盘飞轮(21)的通孔内设有轴肩，轴肩的两侧分别设置一安装在固定轴上的轴承，固定轴的外端依次设置挡圈(24)和螺母(23)；

所述连接腔侧面安装孔的数量是两个。

2.根据权利要求1所述的一种无曲轴液压传动发动机，其特征在于，所述轴承为圆锥滚子轴承。

3.根据权利要求1所述的一种无曲轴液压传动发动机，其特征在于，所述输出部的数量是偶数个，且在固定轴的圆周方向对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种无曲轴液压传动发动机，其特征在于，所述气缸体(9)和动力缸体(17)通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种无曲轴液压传动发动机，其特征在于，所述补油系统(15)设置在气缸体(9)和动力缸体(17)组成的空腔内。