CN114508417A - 一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置 - Google Patents

一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，包括第一活塞连接轴、第二活塞连接轴、第一齿轮组件和第二齿轮组件；第一活塞连接轴上开设有第一轴孔；第二活塞连接轴的一端同轴嵌套在第一轴内部，另一端同轴贯穿在第一齿轮组件内；第二齿轮组件位于第二活塞连接轴的两侧，并与第一齿轮组件啮合；本发明通过活塞带动第一活塞连接轴和第二活塞连接轴以不同的瞬时转速旋转，确保第一活塞连接轴和第二活塞连接轴的瞬时旋转速度不同但平均旋转速度相同，本发明结构简单，通过将动力整合到第二活塞连接轴，实现旋转対置活塞发动机动力的输出；且能够实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比。

Description

一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，更具体的说是涉及一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置。
背景技术
旋转对置活塞发动机在相同转速下的做功频率为传统四冲程内燃机的2倍，而换气过程较二冲程发动机更为完善，因此相同转速条件下，旋转对置活塞发动机的理论功率密度约为传统四冲程内燃机的2倍，可以有效实现内燃机的小型化、轻量化；此外，旋转对置活塞发动机无曲柄连杆机构、结构简单、运转平稳、噪音小，区别于传统四冲程内燃机，旋转对置活塞发动机进、排气门为分开式布置，可以极大提高进排气门面积，改善换气质量；与传统发动机相比，在相同排量条件下，能够有效突破功率输出大幅度提升的瓶颈；受益于旋转对置活塞发动机较短的做功周期，通过冷却液损失的热量约为传统往复式活塞发动机的65％，能够极大降低车辆冷却风扇的能耗，提高发动机的能量传递效率。
旋转对置活塞发动机每两个对置的活塞与一根活塞连接轴连接，两根活塞连接轴对置并由发动机缸体支撑。两组活塞需要分别带动两根活塞连接轴以不同模式做同向旋转运动，实现排气、进气、压缩、膨胀做功四个冲程。为了满足相邻活塞特定的转动模式，需要设计一套双轴连接系统，进而将发动机的动力输出至耗功装置；但是，就目前旋转对置活塞发动机来看，动力输出装置比较复杂，严重削弱了旋转对置活塞发动机结构简单的优势。
因此，如何提供一种结构简单，能够实现旋转对置活塞发动机动力的输出，进而实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比的旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，包括：
第一活塞连接轴；所述第一活塞连接轴上开设有第一轴孔；
第二活塞连接轴；所述第二活塞连接轴的一端同轴嵌套在所述第一轴孔内部，另一端延伸至所述第一轴孔外侧；
第一齿轮组件；所述第一齿轮组件同轴套设在所述第一活塞连接轴和所述第二活塞连接轴外侧；
第二齿轮组件；所述第二齿轮组件位于所述第二活塞连接轴的两侧，并与所述第一齿轮组件啮合，用于将动力传输到所述第二活塞连接轴，实现旋转对置活塞发动机动力的输出。
通过上述技术方案，本发明提供的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，包括第一活塞连接轴、第二活塞连接轴、第一齿轮组件和第二齿轮组件；第一活塞连接轴上开设有第一轴孔；第二活塞连接轴的一端同轴嵌套在第一轴内部，另一端同轴贯穿在第一齿轮组件内；第二齿轮组件位于第二活塞连接轴的两侧，并与第一齿轮组件啮合；本发明通过活塞分别带动第一活塞连接轴和第二活塞连接轴转动，第一齿轮组件和第二齿轮组件始终保持啮合，通过将动力整合到第二活塞连接轴，实现旋转对置活塞发动机动力的输出，从而实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比，同时，第二齿轮组件位于第二活塞连接轴的两侧布置，可实现第一活塞连接轴和第二活塞连接轴的瞬时转速不同，但平均转速相同。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述第一齿轮组件包括椭圆齿轮一、椭圆齿轮二和中心连接齿轮；所述椭圆齿轮一上开设有第二轴孔，所述第一活塞连接轴安装在所述第二轴孔内；所述椭圆齿轮二上开设有第三轴孔，延伸至所述第一轴孔外侧的所述第二活塞连接轴安装在所述第三轴孔上，且所述椭圆齿轮二的长轴与所述椭圆齿轮一的长轴垂直分布；所述中心连接齿轮上开设有第四轴孔，并通过所述第四轴孔套设在所述第二活塞连接轴的外侧，所述中心连接齿轮位于所述椭圆齿轮一和所述椭圆齿轮二之间。结构简单稳定。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述第二齿轮组件包括固定轴一、齿轮传动件一、固定轴二和齿轮传动件二；所述固定轴一固定在所述旋转对置活塞发动机的缸体上；所述齿轮传动件一位于所述第二活塞连接轴的一侧；所述齿轮传动件一包括圆柱齿轮一和椭圆齿轮三，所述圆柱齿轮一和所述椭圆齿轮三同轴套设在所述固定轴一的外侧；所述固定轴二固定在所述旋转对置活塞发动机的缸体上；所述齿轮传动件二位于所述第二活塞连接轴远离所述齿轮传动件一的一侧，所述齿轮传动件二包括圆柱齿轮二和椭圆齿轮四，所述圆柱齿轮二和所述椭圆齿轮四同轴套设在所述固定轴二的外侧。齿轮传动件一和齿轮传动件二位于第二活塞连接轴的两侧，可实现第一活塞连接轴和第二活塞连接轴的瞬时转速不同，但平均转速相同。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述中心连接齿轮的一端与所述圆柱齿轮一啮合，另一端与所述圆柱齿轮二啮合；所述椭圆齿轮三与所述椭圆齿轮二啮合；所述椭圆齿轮四与所述椭圆齿轮一啮合。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述椭圆齿轮一、所述椭圆齿轮二、所述椭圆齿轮三和所述椭圆齿轮四的长轴和短轴长度均相同；所述椭圆齿轮一和所述椭圆齿轮二之间的间距与所述圆柱齿轮一和所述圆柱齿轮二之间的间距相同；所述椭圆齿轮一和所述椭圆齿轮二距所述中心连接齿轮的间距相同。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述椭圆齿轮一、所述椭圆齿轮二、所述椭圆齿轮三和所述椭圆齿轮四的长轴与短轴的长度比值范围为1-1.5。长轴与短轴的长度比值越大，椭圆齿轮一和椭圆齿轮二的瞬时角速度相差越大，相应的活塞转动角度差越大，压缩比越大，从而实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述固定轴一、所述固定轴二、所述第一活塞连接轴和所述第二活塞连接轴的轴线互相平行，且所述固定轴一、所述固定轴二和所述第二活塞连接轴的直径相同；所述圆柱齿轮一和所述圆柱齿轮二的直径相同。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述第三轴孔和所述第四轴孔的直径相同。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述第一活塞连接轴与所述椭圆齿轮一刚性连接；所述第二活塞连接轴与所述椭圆齿轮二和所述中心连接齿轮刚性连接；所述椭圆齿轮三和所述圆柱齿轮一刚性连接；所述椭圆齿轮四和所述圆柱齿轮二刚性连接。刚性连接方式为套合固定或者通过销连接或者直接为一体结构，结构简单稳定。
优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置中，所述固定轴一和所述固定轴二与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。刚性连接方式为套合固定或者通过销连接或者直接为一体结构，结构简单稳定。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，具有以下有益效果：
1、结构简单稳定。
2、通过活塞分别带动第一活塞连接轴和第二活塞连接轴转动，第一齿轮组件和第二齿轮组件始终保持啮合，通过将动力整合到第二活塞连接轴，实现旋转对置活塞发动机动力的输出，从而实现发动机活塞不同的转动模式。
3、齿轮传动件一和齿轮传动件二分别位于第二活塞连接轴的两侧，可实现第一活塞连接轴和第二活塞连接轴的瞬时转速不同，但平均转速相同能够保证第一活塞连接轴和第二活塞连接轴的瞬时转速不同，但平均转速相同。
4、椭圆齿轮一、椭圆齿轮二、椭圆齿轮三和椭圆齿轮四长轴与短轴的长度比值越大，椭圆齿轮一和椭圆齿轮二的瞬时角速度相差越大，相应的活塞转动角度差越大，压缩比越大，从而实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置的结构示意图；
图2附图为本发明提供的椭圆齿轮一、椭圆齿轮二、中心连接齿轮、齿轮传动件一和齿轮传动件二位置关系结构示意图；
图3附图为本发明提供的椭圆齿轮一的结构示意图；
图4附图为本发明提供的椭圆齿轮二的结构示意图；
图5附图为本发明提供的中心连接齿轮的结构示意图；
图6附图为本发明提供的齿轮传动件一的结构示意图；
图7附图为本发明提供的齿轮传动件二的结构示意图；
图8附图为本发明提供的固定轴一的结构示意图；
图9附图为本发明提供的固定轴二的结构示意图；
图10附图为本发明提供的第一活塞连接轴的结构示意图；
图11附图为本发明提供的第二活塞连接轴的结构示意图。
其中：
1-第一活塞连接轴；
11-第一轴孔；
2-第二活塞连接轴；
3-椭圆齿轮一；
31-第二轴孔；
4-椭圆齿轮二；
41-第三轴孔；
5-中心连接齿轮；
51-第四轴孔；
6-固定轴一；
7-齿轮传动件一；
71-圆柱齿轮一；72-椭圆齿轮三；
8-固定轴二；
9-齿轮传动件；
91-圆柱齿轮二；92-椭圆齿轮四。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图11，本发明实施例公开了一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，包括：
第一活塞连接轴1；第一活塞连接轴1上开设有第一轴孔11；
第二活塞连接轴2；第二活塞连接轴2的一端同轴嵌套在第一轴孔11内部，另一端延伸至第一轴孔11外侧；
第一齿轮组件；第一齿轮组件同轴套设在第一活塞连接轴1和第二活塞连接轴2外侧；
第二齿轮组件；第二齿轮组件位于第二活塞连接轴2的两侧，并与第一齿轮组件啮合，用于将动力传输到第二活塞连接轴2，实现旋转对置活塞发动机动力的输出。
为了进一步优化上述技术方案，第一齿轮组件包括椭圆齿轮一3、椭圆齿轮二4和中心连接齿轮5；椭圆齿轮一3上开设有第二轴孔31，第一活塞连接轴1安装在第二轴孔31内；椭圆齿轮二4上开设有第三轴孔41，延伸至第一轴孔11外侧的第二活塞连接轴2安装在第三轴孔41上，且椭圆齿轮二4的长轴与椭圆齿轮一3的长轴垂直分布；中心连接齿轮5上开设有第四轴孔51，并通过第四轴孔51套设在第二活塞连接轴2的外侧，所中心连接齿轮5位于椭圆齿轮一3和椭圆齿轮二4之间。
为了进一步优化上述技术方案，第二齿轮组件包括固定轴一6、齿轮传动件一7、固定轴二8和齿轮传动件二9；固定轴一6固定在旋转对置活塞发动机的缸体上；齿轮传动件一7位于第二活塞连接轴2的一侧；齿轮传动件一7包括圆柱齿轮一71和椭圆齿轮三72，圆柱齿轮一71和椭圆齿轮三72同轴套设在固定轴一6的外侧；固定轴二8固定在旋转对置活塞发动机的缸体上；齿轮传动件二9位于第二活塞连接轴2远离齿轮传动件一7的一侧，齿轮传动件二9包括圆柱齿轮二91和椭圆齿轮四92，圆柱齿轮二91和椭圆齿轮四92同轴套设在固定轴二8的外侧。
为了进一步优化上述技术方案，中心连接齿轮5的一端与圆柱齿轮一71啮合，另一端与圆柱齿轮二91啮合；椭圆齿轮三72与椭圆齿轮二4啮合；椭圆齿轮四92与椭圆齿轮一3啮合。
为了进一步优化上述技术方案，椭圆齿轮一3、椭圆齿轮二4、椭圆齿轮三72和椭圆齿轮四92的长轴和短轴长度均相同；椭圆齿轮一3和椭圆齿轮二4之间的间距与圆柱齿轮一71和圆柱齿轮二91之间的间距相同；椭圆齿轮一3和椭圆齿轮二4距中心连接齿轮5的间距相同。
为了进一步优化上述技术方案，椭圆齿轮一3、椭圆齿轮二4、椭圆齿轮三72和椭圆齿轮四92的长轴与短轴的长度比值范围为1-1.5。
为了进一步优化上述技术方案，固定轴一6、固定轴二8、第一活塞连接轴1和第二活塞连接轴2的轴线互相平行，且固定轴一6、固定轴二8和第二活塞连接轴2的直径相同；圆柱齿轮一71和圆柱齿轮二91的直径相同。
为了进一步优化上述技术方案，第三轴孔41和第四轴孔51的直径相同。
为了进一步优化上述技术方案，第一活塞连接轴1与椭圆齿轮一3刚性连接；第二活塞连接轴2与椭圆齿轮二4和中心连接齿轮5刚性连接；椭圆齿轮三72和圆柱齿轮一71刚性连接；椭圆齿轮四92和圆柱齿轮二91刚性连接。
为了进一步优化上述技术方案，固定轴一6和固定轴二8与旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。
本发明的工作原理为：
旋转对置活塞发动机在运行过程中，活塞带动相应的第一活塞连接轴1与第二活塞连接轴2以不同的瞬时转速旋转；椭圆齿轮一3和椭圆齿轮四92、椭圆齿轮二4和椭圆齿轮三72在旋转过程中始终保持啮合的状态；中心连接齿轮5与圆柱齿轮一71、圆柱齿轮二91同时啮合，确保了齿轮传动件一7和齿轮传动件二9的瞬时转速相同，从而通过椭圆齿轮三72与椭圆齿轮二4的啮合、椭圆齿轮四92与椭圆齿轮一3的啮合，确保了第一活塞连接轴1和第二活塞连接轴2的瞬时旋转速度不同但平均旋转速度相同，从而实现旋转对置活塞发动机中两组活塞瞬时转速不同但平均转速相同；旋转对置活塞发动机的活塞分别带动相应的第一活塞连接轴1和第二活塞连接轴2转动，再通过椭圆齿轮一3、椭圆齿轮二4、齿轮传动件一7和齿轮传动件二9的组合将动力整合到第二活塞连接轴2，实现旋转对置活塞发动机动力的输出；椭圆齿轮一3、椭圆齿轮二4、椭圆齿轮三72和椭圆齿轮四92的长轴与短轴的比值越大，椭圆齿轮一3和椭圆齿轮二4的瞬时角速度相差越大，相应的活塞转动角度差越大，压缩比越大，从而实现发动机活塞不同的转动模式，并且满足发动机特定的压缩比。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，包括：
第一活塞连接轴(1)；所述第一活塞连接轴(1)上开设有第一轴孔(11)；
第二活塞连接轴(2)；所述第二活塞连接轴(2)的一端同轴嵌套在所述第一轴孔(11)内部，另一端延伸至所述第一轴孔(11)外侧；
第一齿轮组件；所述第一齿轮组件同轴套设在所述第一活塞连接轴(1)和所述第二活塞连接轴(2)外侧；
第二齿轮组件；所述第二齿轮组件位于所述第二活塞连接轴(2)的两侧，并与所述第一齿轮组件啮合，用于将动力传输到所述第二活塞连接轴(2)，实现旋转对置活塞发动机动力的输出。
2.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述第一齿轮组件包括椭圆齿轮一(3)、椭圆齿轮二(4)和中心连接齿轮(5)；所述椭圆齿轮一(3)上开设有第二轴孔(31)，所述第一活塞连接轴(1)安装在所述第二轴孔(31)内；所述椭圆齿轮二(4)上开设有第三轴孔(41)，延伸至所述第一轴孔(11)外侧的所述第二活塞连接轴(2)安装在所述第三轴孔(41)上，且所述椭圆齿轮二(4)的长轴与所述椭圆齿轮一(3)的长轴垂直分布；所述中心连接齿轮(5)上开设有第四轴孔(51)，并通过所述第四轴孔(51)套设在所述第二活塞连接轴(2)的外侧，所述中心连接齿轮(5)位于所述椭圆齿轮一(3)和所述椭圆齿轮二(4)之间。
3.根据权利要求2所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述第二齿轮组件包括固定轴一(6)、齿轮传动件一(7)、固定轴二(8)和齿轮传动件二(9)；所述固定轴一(6)固定在所述旋转对置活塞发动机的缸体上；所述齿轮传动件一(7)位于所述第二活塞连接轴(2)的一侧；所述齿轮传动件一(7)包括圆柱齿轮一(71)和椭圆齿轮三(72)，所述圆柱齿轮一(71)和所述椭圆齿轮三(72)同轴套设在所述固定轴一(6)的外侧；所述固定轴二(8)固定在所述旋转对置活塞发动机的缸体上；所述齿轮传动件二(9)位于所述第二活塞连接轴(2)远离所述齿轮传动件一(7)的一侧，所述齿轮传动件二(9)包括圆柱齿轮二(91)和椭圆齿轮四(92)，所述圆柱齿轮二(91)和所述椭圆齿轮四(92)同轴套设在所述固定轴二(8)的外侧。
4.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述中心连接齿轮(5)的一端与所述圆柱齿轮一(71)啮合，另一端与所述圆柱齿轮二(91)啮合；所述椭圆齿轮三(72)与所述椭圆齿轮二(4)啮合；所述椭圆齿轮四(92)与所述椭圆齿轮一(3)啮合。
5.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述椭圆齿轮一(3)、所述椭圆齿轮二(4)、所述椭圆齿轮三(72)和所述椭圆齿轮四(92)的长轴和短轴长度均相同；所述椭圆齿轮一(3)和所述椭圆齿轮二(4)之间的间距与所述圆柱齿轮一(71)和所述圆柱齿轮二(91)之间的间距相同；所述椭圆齿轮一(3)和所述椭圆齿轮二(4)距所述中心连接齿轮(5)的间距相同。
6.根据权利要求5所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述椭圆齿轮一(3)、所述椭圆齿轮二(4)、所述椭圆齿轮三(72)和所述椭圆齿轮四(92)的长轴与短轴的长度比值范围为1-1.5。
7.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述固定轴一(6)、所述固定轴二(8)、所述第一活塞连接轴(1)和所述第二活塞连接轴(2)的轴线互相平行，且所述固定轴一(6)、所述固定轴二(8)和所述第二活塞连接轴(2)的直径相同；所述圆柱齿轮一(71)和所述圆柱齿轮二(91)的直径相同。
8.根据权利要求7所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述第三轴孔(41)和所述第四轴孔(51)的直径相同。
9.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述第一活塞连接轴(1)与所述椭圆齿轮一(3)刚性连接；所述第二活塞连接轴(2)与所述椭圆齿轮二(4)和所述中心连接齿轮(5)刚性连接；所述椭圆齿轮三(72)和所述圆柱齿轮一(71)刚性连接；所述椭圆齿轮四(92)和所述圆柱齿轮二(91)刚性连接。
10.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机同心双轴连接装置，其特征在于，所述固定轴一(6)和所述固定轴二(8)与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。
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