CN111765001B - 轴协同三维摆盘活塞发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同轴组件；缸体包括平行绕中心轴线圆周阵列布置的至少两个缸，传动组件包括摆盘，协同轴组件包括至少两个绕所述中心轴线布置的协同轴，协同轴两端分别对应与摆盘和缸体通过圆柱副配合，实现相对转动和往复运动，以此协同缸体与摆盘之间的在圆周方向的同步，使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体在圆周方向同步的载荷，去除现有技术常用的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本，本发明采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力，适合于航空发动机。

Description

轴协同三维摆盘活塞发动机

技术领域

本发明涉及传动驱动领域，具体涉及一种轴协同三维摆盘活塞发动机。

背景技术

轴向活塞装置是利用绕一中心轴线布置的缸、与缸配合的活塞以及转动摆盘形成驱动或被驱动；基本结构是活塞通过连杆连接摆盘，活塞的往复运动通过连杆传递至摆盘，由摆盘利用凸轮传动原理转变为转动输出；或者，由摆盘被驱动的周期性轴向摆动从而周期性改变轴向位置并通过连杆带动活塞形成往复运动并做功。

由上述结构可知，相对缸体来讲，期望摆盘与缸体之间不发生圆周方向上的相对转动，此时，连杆起到至关重要的作用，无论是将摆盘驱动力传递至活塞还是将活塞动力传递至摆盘，摆盘均受到圆周方向的分力，因此，连杆还要约束摆盘与缸体(活塞)之间的协同动作，于是承载较为复杂，具有各个方向的偏转力矩；因而，通常的结构中会采用滑靴结构适应各个方向的方位改变并承担较为复杂的偏转力矩，结构较为复杂；滑靴结构需要具有充分的润滑，不但使得结构极为复杂，还易于出现磨损导致机器故障；由于上述问题，现有技术鲜有用于发动机的案例，较高的转速以及负载会使轴向活塞结构迅速失效。

因此，需要对现有的轴向活塞装置进行改进，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种轴协同三维摆盘活塞发动机，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。

本发明的轴协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同轴组件；

所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；

所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；

所述主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；

所述协同轴组件包括至少两个绕所述中心轴线布置的协同轴，所述协同轴两端分别对应与摆盘和缸体通过圆柱副配合，使得摆盘与缸体之间形成圆周方向的同步。

进一步，所述摆盘具有绕自身轴线转动的自由度，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转；

所述基体与缸的上端对应设有配气位，所述配气位设有用于在缸体转动时依次实现进气、点火和排气的进气口、点火件和排气口。

进一步，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相反；

所述配气位的数量为(n+1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

或者，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相同；

所述配气位的数量为(n-1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

所述缸体的转动由主轴驱动，主轴与缸体之间的传动比为n:1。

进一步，所述协同轴包括固定连接的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段与摆盘轴线平行，第二轴段与缸体转动轴线平行，所述摆盘设有与第一轴段配合的摆盘协同轴孔，缸体设有与第二轴段配合的缸体协同轴孔。

进一步，所述缸体的各个缸之间一体成形或固定连接，所述基体设有与中心轴线同轴的支撑轴，所述缸体转动配合支撑于支撑轴；所述主轴通过一齿轮组与缸体之间传动配合使缸体可绕中心轴线自转。

进一步，还包括可绕所述中心轴线转动的上支撑座，上支撑座下端与摆盘配合形成驱动斜面，用于定位摆盘并可与摆盘相互驱动。

进一步，所述主轴为直轴，所述主轴转动轴线与所述中心轴线重合且主轴穿过摆盘与缸体转动配合，所述摆盘与主轴之间具有供摆盘摆动的足够空间。

或者，所述主轴设有倾斜轴段，所述倾斜轴段与摆盘同轴转动配合。

进一步，所述缸体设有用于支撑于所述支撑轴的支撑轴座，所述支撑轴座具有与支撑轴配合的座孔；所述齿轮组设置于支撑轴顶端与座孔顶端的空间内，所述主轴沿中心轴线转动配合穿过缸体并通过所述齿轮组驱动缸体完成自转；

所述基体与缸的顶端对应固定设有缸头，所述支撑轴固定于缸头或与缸头一体成形，所述配气位设置于缸头。

进一步，还包括与缸体间转动配合的下支撑座，所述下支撑座与上支撑座之间形成用于支撑并驱动摆盘摆动的斜形空间，所述摆盘位于该斜形空间内并与下支撑座与上支撑座转动配合。

本发明的有益效果：本发明的轴协同三维摆盘活塞发动机，利用协同轴协调缸体与摆盘之间的相对同步运动结构，使得缸体与摆盘之间的相对位置得到约束，从而使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体同步的载荷，去除现有技术的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本；相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案；

本发明采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力；与现有的活塞发动机的运动的进、排气门不同，由于缸体整体转动，可在相位上进行对应，因而避免现有技术中的气门磨损导致的效率降低和避免现有的较大的噪声，可以在不进行机械控制的条件下控制点火提前角，保持发动机稳定运行，尤其适合航空。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明第一种结构示意图；

图2为本发明第二种结构示意图；

图3为本发明结构剖视图(第二种结构为例)；

图4为协同轴结构图；

图5为上支撑座结构图；

图6为本发明缸体结构示意图；

图7为缸体结构剖视图；

图8为齿轮组结构安装示意图；

图9为齿轮组的配合传动示意图；

图10为配气位结构示意图；

图11为进排气结构图；

图12为配气位外部图；

图13为发动机运行示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明的轴协同三维摆盘活塞发动机，包括基体1、主轴7、缸体2、传动组件和协同轴组件；

所述缸体2具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，如图所示，缸的轴线平行于中心轴线；与所述缸配合设置有活塞9，与所述活塞9配合设置有连杆8，所述缸体2固定设置，这里的固定设置指的是在使用时缸体整体固定，可固定于设定的基础，在此不再赘述；如图所示，缸体固定于以一基体，设置方式采用通常的机械结构即可实现，在此不再赘述；

所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘3，所述连杆一端连接活塞9，另一端连接摆盘3，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；

单个缸的结构即为单缸发动机，发动机运行时，所述摆盘3可被多个缸的活塞依次往复运动带动连杆驱动的绕中心轴线周期性摆动；摆盘的周期性摆动指的是摆盘的轴线与中心轴线的交点位置不变(同时该交点也是摆盘的中心平面的中心点)，径向边缘沿着圆周方向且在中心轴线方向上周期性由高到低再由低到高，使得所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，即周期性三维摆动，摆盘具体结构可采用轴向两侧滑动夹持的方式，还可采用现有的其他机械结构，在此不再赘述；所有所述连杆与摆盘的铰接中心在同一平面(期望这个平面与摆盘中心平面重合)，且所述平面的中心点和摆盘轴线与中心轴线的交点重合，该结构保证了结构整体的对称性，使机构整体运行平稳；连杆与活塞以及与摆盘的连接方式可采用铰链结构，包括球铰或万向节连接，在此不再赘述；

所述主轴7轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面4.1，所述驱动斜面4.1与摆盘3配合且在摆盘3的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴7输出动力；当摆盘3被驱动周期性三维摆动时，与其配合的驱动斜面4.1被驱动形成转动(类似于凸轮传动)，从而带动主轴7输出动力，形成本发明的发动机运行过程；本发明中，发动机的配气结构可采用现有的进排气门以及火花塞点火结构，通过主轴驱动进排气门的开启关闭，在此不再赘述；

所述协同轴组件包括至少两个绕所述中心轴线布置的协同轴6，所述协同轴6两端分别对应与摆盘3和缸体2通过圆柱副配合，使得摆盘与缸体之间形成圆周方向的同步；协同轴6与摆盘3以及与缸体2之间的配合一般采用协同轴插入设置的轴孔(滑道)的方式形成圆柱副，与轴孔之间具有滑动以及转动的自由度，以保证摆盘和缸体之间的协同运动，摆盘与缸体之间在圆周方向的同步指的是二者的转动方向和角速度一致或在圆周方向同时不发生转动，即在缸体固定时斜盘不发生转动，缸体转动时可随缸体发生设定的转动；当然，也可采用协同轴为轴套在摆盘和缸体上设置轴的结构，在此不再赘述；

如图所示，协同轴组件包括平行设置的多个协同轴6，由于采用协同轴，使得摆盘转动时带动缸体转动或二者均在圆周方向上固定，即缸体2与摆盘3保持在圆周上的同步。

本发明的传动原理：缸体上的不同缸的活塞动力(发动机动力)依次输入摆盘3，由于摆盘是倾斜设置，多个活塞动力使得摆盘沿中心轴线周期性往复三维摆动运动(即边缘在圆周方向由高到低再由低到高)，与摆盘配合设有一与摆盘相同倾斜的驱动斜面4.1，摆盘的往复摆动运动同时对驱动斜面4.1形成圆周方向的分力并使驱动斜面具有转动的趋势(凸轮效应)，摆盘3同时由于协同轴6的作用使得缸体2与摆盘在圆周方向同步，由于摆盘3在轴向相对于缸体2高低周期性变化则驱动驱动斜面4.1转动完成做功；由此可见，摆盘3与缸体2间在圆周方向的同步均不需要连杆维持，而由协同轴维持缸体与摆盘的同步，由此减少运动摩擦副，简化整体结构并延长连杆连接部的使用寿命，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，进一步适应于本发明的发动机使用。

本实施例中，所述协同轴6包括固定连接的第一轴段601和第二轴段602，所述第一轴段601与摆盘3轴线平行，第二轴段602与缸体2转动轴线平行，所述摆盘3设有与第一轴段601配合的摆盘协同轴孔，缸体2设有与第二轴段602配合的缸体协同轴孔；如图所示，协同轴6的第一轴段601和第二轴段602分别插入摆盘协同轴孔和缸体协同轴孔，摆盘协同轴孔和缸体协同轴孔分别设有具有润滑性质的滑动轴承，减小摩擦力并延长寿命，如图所示，协同轴的第一轴段601和第二轴段602之间通过倾斜轴段603固定，倾斜轴段603的倾斜角度α与摆盘的倾斜角度相同，一般可采用一体成形的方式；根据摆盘的设置方式与运动轨迹设置协同轴的结构，具有较好的适应性，从而进一步减小偏转力矩。

本实施例中，所述摆盘3具有绕自身轴线转动的自由度，所述缸体2相对于基体1可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转，如图所示，各个缸沿圆周方向并列绕所述中心轴线设置；摆盘和缸体二者实现同步转动；

所述基体1与缸的上端对应设有配气位，所述配气位设有用于在缸体转动时依次实现进气、点火和排气的进气口、点火件和排气口；这里的进气包含进油和进气(助燃空气)，进气门也包含进油结构，但并不必然进气为混合气，可以是单独的进气通道以及单独的供油通道，即燃油(气)可为缸内直喷结构也可以是与助燃空气混合后进入缸内，在此不再赘述；

实际使用时，缸体2相对于基体1的转动是通过主轴7(驱动斜面)进行驱动，完成主轴7转动相位与缸体2转动相位的合理匹配，在基体1(或者固定在基体上的缸盖等)上设置相应的配气位，从而达到发动机稳定运行的目的；上述的缸的上端指的是刚运行时活塞上止点所对应的一端，在此不再赘述；配气位固定在基体上(或者固定在基体上的缸盖上等)，缸体转动过程中将各个缸对准相应的配气位，完成相应的四冲程动作。

本实施例中，所述缸体2相对于基体1可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴7转动方向相同；

所述配气位的数量为(n-1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

所述缸体2的转动由主轴7驱动，主轴7与缸体2之间的传动比为n:1。

当然，所述缸体2相对于基体1可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相反，同样能够实现配气效果；而此时，所述配气位的数量为(n+1)/2沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

实际使用时，以缸体的转动方向与主轴的转动方向相同为较佳的方案。

如图13所示，以七缸发动机且缸体的转动方向与主轴转动方向相同的情况为例，则具有三个配气位，三个配气位均匀分布且之间的圆心角β为120°；设①缸处于第一配气位的点火位，则②缸同处于吸气完成压缩过程中，正在转向与第一配气位夹角为120°的第二配气位的点火位的过程，而③缸正在转向与第二配气位夹角为120°的第三配气位的点火位的过程；此时④、⑤、⑥、⑦正在进行与配气位相适应的四冲程过程，由此实现发动机的正常运转，比如⑦缸在此时刚完成点火做功，以此类推，在此不再赘述。

缸体的转动由主轴驱动，可根据需要采用现有的机械传动方式，比如齿轮、正时链条等等，均能实现发明目的，在此不再赘述。

本实施例中，还包括可绕所述中心轴线转动的上支撑座4，上支撑座4下端与摆盘配合形成驱动斜面4.1，用于定位摆盘并可被摆盘驱动转动，该驱动斜面与摆盘的倾斜角度相同并与摆盘贴合驱动配合，上支撑座被驱动斜面4.1带动绕所述中心轴线转动，并将动力输出至主轴做功；所述连杆连接于摆盘的外缘附近，至少具备锥面内的两个摆动自由度；由于所述连杆连接于摆盘的外缘附近，则利用活塞驱动摆盘外缘周期性上下往复运动，在此不再赘述。

本实施例中，所述缸体2的各个缸2.1之间一体成形或固定连接，所述基体1设有与缸体2共轴(与中心轴线同轴)的支承轴1.1，所述缸体2转动配合支撑于支撑轴1.1，即与所述支承轴1.1转动配合并轴向定位，即限定轴向自由度，保证整个机械结构的整体性，轴向限位方式可采用现有的机械限位方式，如图所示，利用下支撑座5对缸体形成向上的限位(与缸体2间转动配合的下支撑座5)，支承轴1.1对其形成向下的限位，当然，也可采取其他机械限位结构，在此不再赘述；如图所示，缸体为一整体(可采用整体的圆柱形结构)，缸2.1则圆周阵列设置于缸体，中间形成柱状空心，实际使用时，可通过角接触轴承也可以采用滑动轴承安装于支承轴1.1上，可限制其轴向的自由度，同时保证横向的稳定性，由于采用中间支撑结构，使得本结构整体结构支撑稳定，转动效率较高。

如图所示，缸体2周围设置有散热翅片2.4和散热栅格2.5，在缸体2转动时具有驱动冷却风的作用同时热传导散热，保证发动机整体的散热性能；

所述上支撑座4转动配合设置于基体，可采用滑动轴承的结构，保持稳定的运行，在此不再赘述；如图所示，上支撑座4为中空的圆柱形结构，上部通过滑动轴承支撑于基体的靠上的部分，下部形成倾斜的所述驱动斜面4.1并与摆盘3可滑动的贴合配合。

本实施例中，还包括主轴7，所述主轴7与上支撑体4同轴传动配合，传动配合的方式可采用现有的机械配合结构，如图所示，主轴7穿过基体1的相应位置，用于输入以及输出动力，与基体1之间可采用滑动轴承转动配合。

本实施例中，所述主轴7为直轴，所述主轴转动轴线与所述中心轴线重合且主轴穿过摆盘与缸体转动配合，所述摆盘与主轴之间具有供摆盘摆动的足够空间；如图1所示，所述主轴7转动轴线与所述中心轴线重合且主轴穿过摆盘3与主动齿轮转动配合。

本实施例中的第二种结构中，如图2所示，所述主轴71设有倾斜轴段，所述倾斜轴段与摆盘3同轴转动配合，倾斜轴段与摆盘同轴转动配合(通过滚动轴承)，起到承载并保持摆盘稳定性的作用，并可保持摆盘的活动自由，在运动时，该倾斜的倾斜轴段与摆盘的相位相同，不发生运行干涉。

所述主轴7通过一齿轮组10与缸体2之间传动配合使缸体2可绕中心轴线自转；如图所示，所述主轴7通过轴承2.2转动配合穿过缸体2并通过齿轮组10与缸体2之间传动配合，设定特定的传动比，与缸2.1的配气形成对应，在此不再赘述。如图1、2、3所示，主轴7.1通过轴承(一般采用滑动轴承)穿过缸体，并位于支撑轴端面上通过齿轮组与缸体之间传动配合，为此，支撑轴端面与缸体之间预留空间；同时，主轴穿过缸体的轴端还设有转速传感器12，用于检测主轴的转速，为供油、点火控制提供控制信号，在此不再赘述。

本实施例中，还包括与缸体2间转动配合的下支撑座5，所述下支撑座5与上支撑座4之间形成用于支撑并驱动摆盘摆动的斜形空间，所述摆盘3位于该斜形空间内并与下支撑座与上支撑座转动配合；

如图1、图2、图3所示，上支撑座4下端与下支撑座5上端之间形成环状的倾斜的圆环状空隙(斜形空间)，而摆盘安装在该空隙中并与上支撑座4下端的驱动斜面4.1与下支撑座上端的斜面转动配合，从而被约束了轴向的自由度，则形成驱动的可能；下支撑座5一般通过润滑的滑动轴承可转动的设置于缸体上部，仅起到支撑作用即可，同时被驱动随动转动，当然，也可与主轴7之间形成驱动转动，在此不再赘述；摆盘与上支撑座之间以及下支撑座之间均通过减摩处理，一般通过设置轴承等方式均可实现。

本实施例中，所述协同轴6与缸体2的缸的数量相同且分布位置与缸的位置相对应，更易于具有针对性的传递动力。

本实施例中，所述连杆8的两端分别以铰接的方式对应连接于摆盘3以及活塞9；如图3所示，本实施例采用球铰的方式连接，节约使用成本，且易于实现。

所述协同轴6与摆盘3和缸体2之间分别通过轴向滑动轴承可轴向的转动滑移配合；所述缸体2与下支承座5之间通过轴承转动配合，如图3所示，缸体向上形成轴颈，下支撑座5通过轴承外套于所述轴颈；

如图1-3所示，所述摆盘3、上支承座4、下支承座5、缸体2均位于基体1内，如图所示，所述基体1内具有空腔，用于容纳上述组件；

所述主轴7通过轴承转动安装于基体1并伸出基体1；上支撑座4以及主轴7与基体1之间均采用滑动轴承转动配合，滑动轴承能够具有更为耐用的使用效果，也可具有符合要求的高转速，还具有更为紧凑的装配体积，适合本发明的需要；

如图3所示，所述摆盘3与上支承座4之间设置有角接触推力轴承，同时承载摆盘传递过来的轴向载荷和径向载荷。

本实施中，所述缸体2设有用于支撑于所述支撑轴1.1的支撑轴座，所述支撑轴座具有与支撑轴1.1配合的座孔；

如图所示，所述齿轮组10位于支撑轴顶部空间内，包括与主轴7传动配合的主动齿轮10.1、中间齿轮10.2和内齿圈2.3；

使用时，所述主动齿轮10.1、中间齿轮10.2和内齿圈2.3可形成行星轮系，即主动齿轮10.1为太阳轮，内齿圈2.3固定于支撑轴1.1，中间齿轮10.2为行星轮并通过行星架将动力输出至缸体(如图所示)，此时缸体转动方向与主轴相同；如果行星轮通过轮轴固定于支撑轴，而内齿圈固定于缸体，则内齿圈将动力输出至缸体，此时缸体转动方向与主轴相反，具体结构为内齿圈2.3固定于座孔的孔壁，实现特定的传动比传动，从而驱动缸体转动，与缸头上的配气位相配合，实现转动过程中的吸气、压缩、点火、做功、排气过程。

所述基体1与缸2.1的顶端对应固定设有缸头11，所述支撑轴1.1固定于缸头或与缸头一体成形，所述配气位设置于缸头；如图所示，基体1上固定设置有缸头11，即缸头11是基体的一部分；配气位上设置有供气结构13、供油结构14、点火结构15和排气结构16；缸体2与缸头11转动配合且使得缸2.1与外界之间密封配合，密封采用齿条形迷宫配合结构，即缸体2在缸2.1的外围设有与中心轴线同轴的多排环形齿条，缸盖设有与其相互交错的多排环形齿条，形成迷宫密封且可相对转动；缸与缸之间并不需要特殊的密封构造，仅仅使缸端部与缸盖相对可滑动抵住即可，在此不再赘述；

如图所示，供气机构13包括设置于缸头上的中心供气通道和与中心供气通道相连的多个进气门13.1，进气门为槽形结构，开口与缸相对，为保持良好的密封，开口范围应小于缸径，在缸体转动带动各个缸在经过进气门时完成四冲程中的吸气动作；同时，供油机构14与缸头上开设的进油口相通，点火机构15安装有在缸头上可完成缸内点火的点火装置(火花塞)15.1，排气机构16包括排气通道和开设于缸头上的排气门16.1，对应于四冲程的各个位置设置，完成多个缸的顺序动作，在此不再赘述。

而缸头11则固定于基体为基体的一部分，缸体通过迷宫密封结构在缸头上形成转动配合；由于缸体转动过程中完成进气和排气过程，进气门和排气门可设置成敞口结构，直接开设于缸头，从而避免了现有的气门结构，简化的同时降低消耗和噪声。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同轴组件；

所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；

所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；

主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；

所述协同轴组件包括至少两个绕所述中心轴线布置的协同轴，所述协同轴两端分别对应与摆盘和缸体通过圆柱副配合，使得摆盘与缸体之间形成圆周方向的同步；

所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转；所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相反；

所述基体与缸的上端对应设有配气位，所述配气位设有用于在缸体转动时依次实现进气、点火和排气的进气口、点火件和排气口；

所述配气位的数量为(n+1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

或者，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相同；所述配气位的数量为(n-1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；

所述缸体的转动由主轴驱动，主轴与缸体之间的传动比为n:1；所述协同轴包括固定连接的第一轴段和第二轴段，所述第一轴段与摆盘轴线平行，第二轴段与缸体转动轴线平行，所述摆盘设有与第一轴段配合的摆盘协同轴孔，缸体设有与第二轴段配合的缸体协同轴孔。

2.根据权利要求1所述的轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：所述缸体的各个缸之间一体成形或固定连接，所述基体设有与中心轴线同轴的支撑轴，所述缸体转动配合支撑于支撑轴；所述主轴通过一齿轮组与缸体之间传动配合使缸体可绕中心轴线自转。

3.根据权利要求1所述的轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：还包括可绕所述中心轴线转动的上支撑座，上支撑座下端与摆盘配合形成驱动斜面，用于定位摆盘并可与摆盘相互驱动。

4.根据权利要求2所述的轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：所述主轴为直轴，所述主轴的转动轴线与所述中心轴线重合且主轴穿过摆盘与缸体转动配合，所述摆盘与主轴之间具有供摆盘摆动的足够空间；

或者，所述主轴设有倾斜轴段，所述倾斜轴段与摆盘同轴转动配合。

5.根据权利要求2所述的轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：所述缸体设有用于支撑于所述支撑轴的支撑轴座，所述支撑轴座具有与支撑轴配合的座孔；所述齿轮组设置于支撑轴顶端与座孔顶端的空间内，所述主轴沿中心轴线转动配合穿过缸体并通过所述齿轮组驱动缸体完成自转；

所述基体与缸的顶端对应固定设有缸头，所述支撑轴固定于缸头或与缸头一体成形，所述配气位设置于缸头。

6.根据权利要求2所述的轴协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：还包括与缸体间转动配合的下支撑座，所述下支撑座与上支撑座之间形成用于支撑并驱动摆盘摆动的斜形空间，所述摆盘位于该斜形空间内并与下支撑座与上支撑座转动配合。

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