CN111120089A - 一种多缸内燃机装置 - Google Patents

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熊秀芳
胡耀华
武明放
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Abstract

本发明公开一种多缸内燃机装置，属于内燃机领域。针对传统内燃机的曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高，惯性效应和噪音难消除等弊端，本发明设计了一种用曲沟球轴承机构替代曲柄连杆机构的多缸内燃机。将普通内燃机的曲轴用多对锥齿轮轴代替。曲沟球轴承机构的内圈固连水平锥齿轮，外圈偏心固连活塞，在气缸中形成往复运动，多缸往复惯性相平衡。与现有技术相比较，本发明公开的多缸内燃机有以下优点：1.运动形式简单，产生的噪音小；2.往复运动惯性相抵消，振动小；3.零件加工要求低，兼容现有发动机结构，容易制造。

Description

一种多缸内燃机装置
技术领域
本发明涉及一种多缸内燃机装置，属于动力机械领域。具体来说涉及一种基于曲沟球轴承机构的多缸内燃机装置。
背景技术
常见的往复活塞式内燃机核心机构由气缸、活塞、曲柄和连杆等组成。基于曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机自被发明以来，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。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，同时连杆同样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。
申请号为：201910392199.X的发明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—曲沟球轴承机构，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的发明专利公开了一种基于曲沟球轴承机构的内燃机，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的发明专利公开了一种双缸内燃机，将二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，该发明对现有内燃机的结构改动较大，不利于用现有生产线快速组织批量生产。
为了克服现有技术的以上不足，本发明公开一种基于锥齿轮的多缸内燃机装置，用曲沟球轴承机构替换曲柄连杆机构，能够兼容现有内燃机的结构。
发明内容
实现上述发明目的的多缸内燃机装置，用锥齿轮和垂直布置的曲沟球轴承机构替代曲柄连杆机构。首先将普通内燃机的曲轴用装有多对锥齿轮组的水平轴代替，将各缸的连杆用曲沟球轴承机构代替。曲沟球轴承机构的内圈固连水平锥齿轮，外圈偏心固连活塞，使外圈不能转动，外圈和活塞在气缸中作往复运动；活塞和外圈的往复运动通过锥齿轮转换成水平轴的转动并输出动力；并且调整各缸曲沟的相位，使多缸往复惯性相互平衡。
实现上述发明目的的技术方案是：一种多缸内燃机装置，由多组锥齿轮组1、主轴轴承3、芯轴轴承4、芯轴5、内圈6、钢珠组7、外圈组8、活塞9、气缸10、气缸盖11、火花塞或喷油嘴12、进气阀13、排气阀14，一个主轴2，惯性轮15和机架构成，其特征是：所述的主轴2通过主轴轴承3水平安装，并固连锥齿轮组1的垂直齿轮，且垂直齿轮对称布置在主轴2上；所述的锥齿轮组1的水平齿轮与芯轴5同心固连，二者轴线重合；所述的芯轴5通过芯轴轴承4垂直安装，并与内圈6同心固连，二者轴线重合；所述的外圈组8与活塞9偏心固连，二者的轴线不重合；由于外圈组8与活塞9偏心固连，所述的活塞9在气缸10中作往复运动时，带动曲沟球轴承机构的外圈组8同时上下往复运动，不能绕芯轴轴承4转动；所述的外圈组8上下往复运动时，在曲沟球轴承机构的钢珠组7和曲沟的作用下，推动内圈6和芯轴5作水平回转运动，再通过锥齿轮组1的水平齿轮和垂直齿轮带动主轴2垂直转动，并输出动力和驱动配气、喷油或点火机构；
所述的气缸10、活塞9、外圈组8、内圈6和锥齿轮组1各组间零件的设计结构相同，制造质量相等；组数为2组、4组、6组或8组等偶数组；调整各组间曲沟球轴承机构的内圈6的相位，使其一半活塞运动方向与另一半相反，多缸间往复运动惯性相互平衡；
所述的锥齿轮组1各组的传动比相等，不同组的锥齿轮组1的垂直齿轮，分别在与其啮合的水平齿轮的左边或右边对称垂直布置，使一半锥齿轮组（1）的水平齿轮的旋转方向与另一半相反；
所述的所述的气缸10、活塞9、外圈组8、内圈6和锥齿轮组1的组数为1组时，制成摩托车用的单缸内燃机装置，此时往复运动的惯性不能平衡。
与现有技术相比较，本发明公开的多缸内燃机有以下优点：
1.运动形式简单，产生的噪音小；
2.往复运动惯性相抵消，振动小；
3.零件加工要求低，兼容现有发动机结构，容易制造。
附图说明
图1为多缸内燃机装置的结构示意图；
图中各图例标记分别表示的意义如下：
1-锥齿轮组，2-主轴，3-主轴轴承，4-芯轴轴承，5-芯轴，6-内圈，7-钢珠组，8-外圈组，9-活塞，10-气缸，11-气缸盖，12-火花塞或喷油嘴，13-进气阀，14-排气阀，15-惯性轮。
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所示，本发明公开的多缸内燃机装置，由锥齿轮组1，主轴2，主轴轴承3，芯轴轴承4，芯轴5，内圈6，钢珠组7，外圈组8，活塞9，气缸10，气缸盖11，火花塞或喷油嘴12，进气阀13，排气阀14，惯性轮15和机架构成；主轴2水平安装，并对称布置和固连锥齿轮组1的垂直齿轮；锥齿轮组1的水平齿轮与芯轴4固连；芯轴4与内圈6固连；外圈组8与活塞9偏心固连；活塞9在气缸10中作往复运动时，带动曲沟球轴承机构的外圈8同时上下往复运动；外圈8上下往复运动时，在钢珠组7和曲沟的作用下，推动内圈6和芯轴5水平转动，再通过锥齿轮组1的水平齿轮和垂直齿轮带动主轴2转动，输出动力和驱动配气、喷油或点火机构；
优选的，气缸10、活塞9、外圈组8、内圈6和锥齿轮组1各组间零件的结构相同，质量相等，组数为4组，构成一个4缸内燃机；
优选的，锥齿轮组1各组的传动比相等，都等于1；锥齿轮组1的垂直齿轮二个在水平齿轮的左边，二个在右边。
本发明的另一个实施例是：气缸10、活塞9、外圈组8、内圈6和锥齿轮组1的组数为1组，制成摩托车用的单缸内燃机装置，此时往复运动的惯性不能平衡。
本发明公开了一种多缸内燃机。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部局结构不同的结构形式，这些都构成本发明的其他实施例。

Claims (4)

1.一种多缸内燃机装置，由多组锥齿轮组（1）、主轴轴承（3）、芯轴轴承（4）、芯轴（5）、内圈（6）、钢珠组（7）、外圈组（8）、活塞（9）、气缸（10）、气缸盖（11）、火花塞或喷油嘴（12）、进气阀（13）、排气阀（14），一个主轴（2）、惯性轮（15）和机架构成，其特征是：所述的主轴（2）通过主轴轴承（3）水平安装，并固连锥齿轮组（1）的垂直齿轮，且垂直齿轮对称布置在主轴（2）上；所述的锥齿轮组（1）的水平齿轮与芯轴（5）同心固连，二者轴线重合；所述的芯轴（5）通过芯轴轴承（4）垂直安装，并与内圈（6）同心固连，二者轴线重合；所述的外圈组（8）与活塞（9）偏心固连，二者的轴线不重合；由于外圈组（8）与活塞（9）偏心固连，所述的活塞（9）在气缸（10）中作往复运动时，不能绕芯轴轴承（4）转动，只能带动曲沟球轴承机构的外圈组（8）同时上下往复运动；所述的外圈组（8）上下往复运动时，在曲沟球轴承机构的钢珠组（7）和曲沟的作用下，推动内圈（6）和芯轴（5）作水平回转运动，再通过锥齿轮组（1）的水平齿轮和垂直齿轮带动主轴（2）垂直转动，并输出动力和驱动配气、喷油或点火机构。
2.根据权利要求1所述的多缸内燃机装置，其特征是：所述的气缸（10）、活塞（9）、外圈组（8）、内圈（6）和锥齿轮组（1）各组间零件的设计结构相同，制造质量相等，组数为2组、4组、6组或8组等偶数组；调整各组间曲沟球轴承机构的内圈（6）的相位，使其一半活塞运动方向与另一半相反，多缸间往复运动惯性相互平衡；。
3.根据权利要求1所述的多缸内燃机装置，其特征是：所述的锥齿轮组（1）各组的传动比相等，不同组的锥齿轮组（1）的垂直齿轮，分别在与其啮合的水平齿轮的左边或右边对称垂直布置，使一半锥齿轮组（1）的水平齿轮的旋转方向与另一半相反。
4.根据权利要求1所述的多缸内燃机装置，其特征是：所述的所述的气缸（10）、活塞（9）、外圈组（8）、内圈（6）和锥齿轮组（1）的组数为1组时，可以够成摩托车用的单缸内燃机装置，此时往复运动的惯性不能平衡。
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