CN110242415A - 一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机 - Google Patents

Abstract

本专利公开一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，属于内燃机领域。针对二周期曲沟球轴承的双缸内燃机曲沟磨损不均匀的弊端，本发明设计了一个基于三周期无保持架曲沟球轴承机构替代曲柄连杆机构的双缸内燃机。将三周期无保持架曲沟球轴承的2个内圈固连，并以齿轮副带动配气机构和点火（喷油）机构，使2套活塞作相向往复运动，自动平衡其往复惯性，同时使曲沟球轴承的不同工作压力的曲沟能够交替互换，提高磨损的均匀性。与现有技术相比较，本专利公开的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机具有以下优点：1.运动形式简单，曲沟磨损均匀；2.往复运动的惯性自动抵消，振动小；3.零件加工要求低，容易制造。

Description

一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机

技术领域

本发明涉及一种双缸内燃机装置，属于动力机械领域。具体来说涉及一种基于三周期无保持架曲沟球轴承运动形式转换机构的双缸内燃机。

背景技术

基于曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机自被发明以来，一直是通过使液体或气体燃料在气缸内燃烧，并将其放出的热能直接转换为机械动力的动力机械。推动了工业革命和交通运输技术的发展，也给人们带来了舒适快捷的出行方便，对人们生活质量的提高具有重要影响。但是，曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高是绕不开弊端，同时连杆受力和运动状态复杂，由此带来的复杂惯性效应和噪音，是发动机行业需要不断改进历史命题。

申请号为：201910190746.6的专利公开了一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，采用无保持架曲沟球轴承的推程作用和柱塞缸的真空吸程作用实现发动机活塞的往复循环。其不足之处是柱塞缸摩损以后，泄漏会影响发动机活塞返程的可靠性。

专利申请号为：201910392199.X的专利公开了一种双无保持架曲沟球轴承的运动形式转换机构，可以实现回转运动与往复直线运动的相互转换。在此基础上，专利申请号为：201910459566.3的的专利公开了一种基于该运动形式转换机构的内燃机，内燃机的运动部件全部为轴对称型回转零件。但活塞和外圈往复运动的惯性需要消除。

申请号为：201910586827.8的专利公开一种双缸内燃机，将2套气缸和活塞左右对称布置，互相抵消往复运动的惯性力。但是，该双缸内燃机是基于二周期的无保持架曲沟球轴承运动形式转换机构的内燃机，二周期往复运动正好满足内燃机所需的四个行程，同时也将每条向上、向下的曲沟与内燃机的四个行程的关系固定对应。即4条曲沟中，1条向上的曲沟始终承担压缩行程；1条向下的曲沟始终承担做功行程；另外2条向上和向下的曲沟始终承担排气和进气行程。而且永远不会改变。由于不同行程的工作压力差异较大，这样容易引起做功行程和压缩行程对应的曲沟过早磨损。

为了使参与工作的曲沟能够均匀磨损，本专利公开一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机。

发明内容

实现上述发明目的的三周期曲沟球轴承双缸内燃机，利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动和双无保持架曲沟球轴承能够实现可靠的推程和返程往复运动的功能。本发明设计了用2个三周期无保持架曲沟球轴承运动形式转换机构替代2套曲柄连杆机构，设计出基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机。将三周期无保持架曲沟球轴承的2个内圈固连，并以齿轮副带动配气机构和点火（喷油）机构，使2套活塞作相向往复运动，互相平衡其各自往复惯性。同时，三周期的内圈上有6条向上、向下的曲沟，而内燃机一个工作循环只需4个行程，对应于4条曲沟。剩余的2条曲沟就只能参与下一个工作循环，这样就使得承担压缩和做功行程对应的曲沟实现了换位，不会固定对应于某1条曲沟，使得每个曲沟能够实现均匀磨损。

实现上述发明目的的技术方案是：一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，由配气齿轮（1），配气轴轴承（2），配气轴（3），右配气凸轮（4），右进气阀（5），右排气阀（6），右火花塞（喷油嘴）（7），右活塞（8），右气缸（9），右外圈（10），双内圈（11），内圈轴承（12），惯性齿轮（13），左气缸（14），左活塞（15），左外圈（16），左火花塞（喷油嘴）（17），左排气阀（18），左进气阀（19），左配气凸轮（20）和机架构成，其特征是：2组气缸和活塞分别形状相似、质量相同，且左右对称布置在双内圈（11）的两端；所述的左活塞（15）、右活塞（8）分别与左外圈（16）、右外圈（10）偏心固连；所述的双内圈（11）用内圈轴承（12）安装在机架上，双内圈（11）的中间安装惯性齿轮（13），将双内圈（11）的回转动力输出，并通过配气齿轮（1）驱动配气机构和点火（喷油）机构；所述的双内圈（11）左、右两端的曲沟相位对称布置，同时向外和向内，使2组外圈带动2组活塞同时向外或向内相向运动，互相抵消往复运动的惯性力；所述的双内圈（11）左右两端的曲沟和左外圈（16）、右外圈（10）的曲沟摆动周期皆为3个，即双内圈（11）回转1周，左外圈（16）、右外圈（10）各有3次完整的向外摆动和向内摆动，分别实现向外摆动排气、向内摆动吸气、向外摆动压缩、向内摆动做功、向外摆动排气和向内摆动吸气；

所述的左外圈（16）、右外圈（10）与左活塞（15）、右活塞（8）的偏心在同一侧，即同在上、在下，或在左、在右，且偏心距离相等；

所述的惯性齿轮（13）与配气齿轮（1）啮合，惯性齿轮（13）的齿数是配气齿轮（1）齿数的1.5倍，即齿数比为3：2，配气凸轮设1组凸起；

所述的左配气凸轮（20）和右配气凸轮（4）的配气相位有2种形式：其一是二者的配气相位完全相同，即同时压缩、同时做功；其二是二者的相位不同，即左边吸气时，右边做功，右边吸气时，左边做功；

所述的双内圈（11）左右两端的曲沟有2种结构：其一是同为双排曲沟，即同镶嵌2排钢珠；其二是同为单排曲沟，即同镶嵌1排钢珠；

所述的左活塞（15）、右活塞（8）和左气缸（14）、右气缸（9）的断面有2种结构：其一是同为圆形，其二是同为非圆形；活塞和气缸断面同为非圆形时，活塞与外圈的偏心距离可以为零，即三者的轴线在同一条直线上；

可以将2个以上的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机用一个中介齿轮并联成一个机组，组成一个基于三周期曲沟球轴承的多缸内燃机。

与现有技术相比较，本专利公开的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机具有以下优点：

1.运动形式简单，曲沟磨损均匀；

2.往复运动的惯性自动抵消，振动小；

3.零件加工要求低，容易制造。

附图说明

图1为基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机的结构示意图；

图2为基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机双内圈（11）的结构示意图；

图3为左外圈（16）的结构示意图；

图4为右外圈（10）的结构示意图；

图中各图例标记分别表示的意义如下：

1-配气齿轮，2-配气轴轴承，3-配气轴，4-右配气凸轮，5-右进气阀，6-右排气阀，7-右火花塞（喷油嘴），8-右活塞，9-右气缸，10-右外圈，11-双内圈，12-内圈轴承，13-惯性齿轮，14-左气缸，15-左活塞，16-左外圈，17-左火花塞（喷油嘴），18-左排气阀，19-左进气阀，20-左配气凸轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1-4所示，本发明公开的双缸内燃机，由配气齿轮（1），配气轴轴承（2），配气轴（3），右配气凸轮（4），右进气阀（5），右排气阀（6），右火花塞（喷油嘴）（7），右活塞（8），右气缸（9），右外圈（10），双内圈（11），内圈轴承（12），惯性齿轮（13），左气缸（14），左活塞（15），左外圈（16），左火花塞（喷油嘴）（17），左排气阀（18），左进气阀（19），左配气凸轮（20）和机架构成；2组气缸和活塞形状、质量相同，且左右对称布置在双内圈（11）的两端；左活塞（15）、右活塞（8）分别与左外圈（16）、右外圈（10）偏心固连；双内圈（11）用内圈轴承（12）安装在机架上，双内圈（11）的中间安装惯性齿轮（13），将双内圈（11）的回转动力输出，并通过配气齿轮（1）驱动配气机构和点火（喷油）机构；双内圈（11）左右两端的曲沟相位左右对称布置，同时向外和向内，使2组外圈带动2组活塞同时向外或向内相向运动，互相抵消往复运动的惯性力；双内圈（11）左右两端的曲沟和左外圈（16）、右外圈（10）的曲沟摆动周期皆为3个，即双内圈（11）回转1周，左外圈（16）、右外圈（10）各有3次完整的向外摆动和向内摆动，分别实现向外摆动排气、向内摆动吸气、向外摆动压缩、向内摆动做功、向外摆动排气和向内摆动吸气。

优选的，左外圈（16）、右外圈（10）与左活塞（15）、右活塞（8）的偏心在同在上，偏心距离相等；

优选的，惯性齿轮（13）与配气齿轮（1）啮合，惯性齿轮（13）的齿数是配气齿轮（1）齿数的1.5倍，即二者的齿数比为3：2，配气凸轮设1组凸起；

优选的，左配气凸轮（20）和右配气凸轮（4）的配气相位不同，即左边吸气时，右边做功，右边吸气时，左边做功；

优选的，双内圈（11）左右两端的曲沟同为双曲沟，即镶嵌2排钢珠；

优选的，左活塞（15）、右活塞（8）和左气缸（14）、右气缸（9）的断面同为圆形，活塞与外圈的偏心距离不为零，即三者的轴线在二条直线上；

优选的，配气齿轮（1）布置在曲沟球轴承与活塞气缸的上部；

优选的，将2个双缸内燃机用一个中介齿轮并联成一个机组，组成一个4缸内燃机，同时调整配气相位，使4个气缸的做功行程互不重合，保证任意行程位置都有1个缸在做功。

本发明公开了一种将三周期无保持架曲沟球轴承对称布置的双缸内燃机。在本发明的基本构思原理相同的条件下，本发明可以设计成不同气缸大小、不同细部结构变化和局部布置改变的结构形式，这些都构成本发明的其他实施例。

Claims (7)

1.一种基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，由配气齿轮（1），配气轴轴承（2），配气轴（3），右配气凸轮（4），右进气阀（5），右排气阀（6），右火花塞（喷油嘴）（7），右活塞（8），右气缸（9），右外圈（10），双内圈（11），内圈轴承（12），惯性齿轮（13），左气缸（14），左活塞（15），左外圈（16），左火花塞（喷油嘴）（17），左排气阀（18），左进气阀（19），左配气凸轮（20）和机架构成，其特征是：2组气缸和活塞分别形状相似、质量相同，且左右对称布置在双内圈（11）的两端；所述的左活塞（15）、右活塞（8）分别与左外圈（16）、右外圈（10）偏心固连；所述的双内圈（11）用内圈轴承（12）安装在机架上，双内圈（11）的中间安装惯性齿轮（13），将双内圈（11）的回转动力输出，并通过配气齿轮（1）驱动配气机构和点火（喷油）机构；所述的双内圈（11）左、右两端的曲沟相位对称布置，同时向外和向内，使2组外圈带动2组活塞同时向外或向内相向运动，互相抵消往复运动的惯性力；所述的双内圈（11）左右两端的曲沟和左外圈（16）、右外圈（10）的曲沟摆动周期皆为3个，即双内圈（11）回转1周，左外圈（16）、右外圈（10）各有3次完整的向外摆动和向内摆动，分别实现向外摆动排气、向内摆动吸气、向外摆动压缩、向内摆动做功、向外摆动排气和向内摆动吸气。

2.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：所述的左外圈（16）、右外圈（10）与左活塞（15）、右活塞（8）的偏心在同一侧，即同在上、在下，或在左、在右，且偏心距离相等。

3.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：所述的惯性齿轮（13）与配气齿轮（1）啮合，惯性齿轮（13）的齿数是配气齿轮（1）齿数的1.5倍，即齿数比为3：2，配气凸轮设1组凸起。

4.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：所述的左配气凸轮（20）和右配气凸轮（4）的配气相位有2种形式：其一是二者的配气相位完全相同，即同时压缩、同时做功；其二是二者的相位不同，即左边吸气时，右边做功，右边吸气时，左边做功。

5.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：所述的双内圈（11）左右两端的曲沟有2种结构：其一是同为双排曲沟，即同镶嵌2排钢珠；其二是同为单排曲沟，即同镶嵌1排钢珠。

6.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：所述的左活塞（15）、右活塞（8）和左气缸（14）、右气缸（9）的断面有2种结构：其一是同为圆形，其二是同为非圆形；活塞和气缸断面同为非圆形时，活塞与外圈的偏心距离可以为零，即三者的轴线在同一条直线上。

7.根据权利要求1所述的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机，其特征是：可以将2个以上的基于三周期曲沟球轴承的双缸内燃机用一个中介齿轮并联成一个机组，组成一个基于三周期曲沟球轴承的多缸内燃机。