CN114658539B - 一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，包括第一活塞连接轴、第二活塞连接轴、第一齿轮组件、第二齿轮组件和齿圈；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孔内部，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；同时齿圈和第二齿轮组件的啮合；本发明结构简单，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、第二齿轮组件和齿圈始终保持啮合，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。

Description

一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置

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齿圈动力输出装置。

背景技术

受益于旋转对置活塞发动机的特殊结构，在相同转速下，旋转对置活塞发动机的做功频率为传统四冲程内燃机的两倍，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两倍，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；为了实现排气、进气、压缩、膨胀做功四个冲程，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；而现有的动力输出装置结构复杂，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齿圈动力输出装置，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齿圈动力输出装置，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齿圈动力输出装置，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，并与所述第一齿轮组件啮合；

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；

齿圈；所述齿圈与所述第二齿轮组件啮合，且所述齿圈的中心轴线与所述第二活塞连接轴的轴线重合，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齿圈动力输出装置中，包括第一活塞连接轴、第二活塞连接轴、第一齿轮组件、第二齿轮组件和齿圈；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孔内部，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；同时齿圈和第二齿轮组件的啮合；齿圈和位于第二活塞连接轴的两侧布置的第二齿轮组件啮合，确保了两侧的第二齿轮组件的瞬时速度相同，进而通过第二齿轮组件和第一齿轮组件的啮合确保了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；本发明结构简单，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、第二齿轮组件和齿圈始终保持啮合，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。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，所述第一齿轮组件包括椭圆齿轮一和椭圆齿轮二；所述齿圈位于所述椭圆齿轮一和所述椭圆齿轮二之间；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内，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。第三轴孔和第一轴孔的直径相同，结构简单稳定。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，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；所述固定轴一的两端安装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；所述齿轮传动件一上开设有第四轴孔；所述固定轴一嵌套在所述第四轴孔内部；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；所述固定轴二的两端安装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，所述齿轮传动件二上开设有第五轴孔，所述固定轴二嵌套在所述第五轴孔内，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。结构简单稳定。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，所述第二活塞连接轴、所述固定轴一和所述固定轴二穿过所述齿圈；所述齿圈靠近所述固定轴一的一侧与所述圆柱齿轮一啮合，所述齿圈靠近所述固定轴二的一侧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。齿圈分别与圆柱齿轮一、圆柱齿轮二啮合，确保了第二齿轮组件的瞬时速度相同，进而通过椭圆齿轮三与椭圆齿轮二啮合和椭圆齿轮四与椭圆齿轮一啮合，确保了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；通过采用齿圈与圆柱齿轮一和圆柱齿轮二的内啮合，能够增大啮合齿轮的半径，有利于降低齿圈的磨损和转动惯量，同时有利于提高固定轴一和固定轴二的使用寿命。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，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、短轴和焦距的长度均相同。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，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齿圈动力输出装置中，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；所述第三轴孔、所述第四轴孔和所述第五轴孔的直径相同；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。椭圆齿轮二、椭圆齿轮三和椭圆齿轮四的结构完全相同。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，所述固定轴一的两端和所述固定轴二的两端均与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。结构简单稳定。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，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刚性连接。结构简单稳定。

优选的，在上述一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置中，所述齿圈的外侧壁与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。结构简单稳定。

注：本发明中所述的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

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齿圈动力输出装置，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。

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齿圈动力输出装置的结构示意图；

图2附图为本发明提供的齿圈、椭圆齿轮一、椭圆齿轮二、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齿圈的结构示意图；

图4附图为本发明提供的椭圆齿轮一的结构示意图；

图5附图为本发明提供的椭圆齿轮二的结构示意图；

图6附图为本发明提供的固定轴一的结构示意图；

图7附图为本发明提供的齿轮传动件一的结构示意图；

图8附图为本发明提供的固定轴二的结构示意图；

图9附图为本发明提供的齿轮传动件二的结构示意图；

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-齿圈；

4-椭圆齿轮一；

41-第二轴孔；

5-椭圆齿轮二；

51-第三轴孔；

6-固定轴一；

7-齿轮传动件一；

71-第四轴孔；72-圆柱齿轮；73-椭圆齿轮三；

8-固定轴二；

9-齿轮传动件二；

91-第五轴孔；92-圆柱齿轮二；93-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齿圈动力输出装置，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，另一端延伸至所述第一轴孔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；

齿圈3；齿圈3与第二齿轮组件啮合，且齿圈3的中心轴线与第二活塞连接轴2的轴线重合，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一4和椭圆齿轮二5；齿圈3位于椭圆齿轮一4和椭圆齿轮二5之间；椭圆齿轮一4上开设有第二轴孔41，第一活塞连接轴1安装在第二轴孔41内；椭圆齿轮二5上开设有第三轴孔51，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51内，且椭圆齿轮二5的长轴与椭圆齿轮一4的长轴垂直分布。

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的两端安装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上开设有第四轴孔71；固定轴一6嵌套在第四轴孔71内部；齿轮传动件一7包括圆柱齿轮一72和椭圆齿轮三73，圆柱齿轮一72和椭圆齿轮三73同轴套设在固定轴一6的外侧；固定轴二8的两端安装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上开设有第五轴孔91，固定轴二8嵌套在第五轴孔91内，齿轮传动件二9包括圆柱齿轮二92和椭圆齿轮四93，圆柱齿轮二92和椭圆齿轮四93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，第二活塞连接轴2、固定轴一6和固定轴二8穿过齿圈3；齿圈3靠近固定轴一6的一侧与圆柱齿轮一72啮合，齿圈3靠近固定轴二8的一侧与圆柱齿轮二92啮合；椭圆齿轮三73与椭圆齿轮二5啮合；椭圆齿轮四93与椭圆齿轮一4啮合。

为了进一步优化上述技术方案，椭圆齿轮一4、椭圆齿轮二5、椭圆齿轮三73和椭圆齿轮四93的长轴、短轴和焦距的长度均相同。

为了进一步优化上述技术方案，椭圆齿轮一4、椭圆齿轮二5、椭圆齿轮三73和椭圆齿轮四93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；第三轴孔51、第四轴孔71和第五轴孔91的直径相同；固定轴一6、固定轴二8和第二活塞连接轴2的直径相同；圆柱齿轮一72和圆柱齿轮二92的直径相同。

为了进一步优化上述技术方案，固定轴一6的两端和固定轴二8的两端均与旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。

为了进一步优化上述技术方案，第一活塞连接轴1与椭圆齿轮一4刚性连接；第二活塞连接轴2与椭圆齿轮二5刚性连接。

为了进一步优化上述技术方案，齿圈3的外侧壁与所述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；椭圆齿轮一4和椭圆齿轮四93、椭圆齿轮二5和椭圆齿轮三73在旋转过程中始终保持啮合的状态；齿圈3与圆柱齿轮一72、圆柱齿轮二92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，从而通过椭圆齿轮三73与椭圆齿轮二5的啮合、椭圆齿轮四93与椭圆齿轮一4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，再通过椭圆齿轮一4、椭圆齿轮二5、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；椭圆齿轮一4、椭圆齿轮二5、椭圆齿轮三73和椭圆齿轮四93的长轴与短轴的比值越大，椭圆齿轮一4和椭圆齿轮二5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 (8)

1.一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，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；所述第一齿轮组件包括椭圆齿轮一（4）和椭圆齿轮二（5）；齿圈（3）位于所述椭圆齿轮一（4）和所述椭圆齿轮二（5）之间；所述椭圆齿轮一（4）上开设有第二轴孔（41），所述第一活塞连接轴（1）安装在所述第二轴孔（41）内；所述椭圆齿轮二（5）上开设有第三轴孔（51），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（51）内，且所述椭圆齿轮二（5）的长轴与所述椭圆齿轮一（4）的长轴垂直分布；

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；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）的两端安装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）上开设有第四轴孔（71）；所述固定轴一（6）嵌套在所述第四轴孔（71）内部；所述齿轮传动件一（7）包括圆柱齿轮一（72）和椭圆齿轮三（73），所述圆柱齿轮一（72）和所述椭圆齿轮三（73）同轴套设在所述固定轴一（6）的外侧；所述固定轴二（8）的两端安装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）上开设有第五轴孔（91），所述固定轴二（8）嵌套在所述第五轴孔（91）内，所述齿轮传动件二（9）包括圆柱齿轮二（92）和椭圆齿轮四（93），所述圆柱齿轮二（92）和所述椭圆齿轮四（93）同轴套设在所述固定轴二（8）的外侧；

齿圈（3）；所述齿圈（3）与所述第二齿轮组件啮合，且所述齿圈（3）的中心轴线与所述第二活塞连接轴（2）的轴线重合，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齿圈动力输出装置，其特征在于，所述第二活塞连接轴（2）、所述固定轴一（6）和所述固定轴二（8）穿过所述齿圈（3）；所述齿圈（3）靠近所述固定轴一（6）的一侧与所述圆柱齿轮一（72）啮合，所述齿圈（3）靠近所述固定轴二（8）的一侧与所述圆柱齿轮二（92）啮合；所述椭圆齿轮三（73）与所述椭圆齿轮二（5）啮合；所述椭圆齿轮四（93）与所述椭圆齿轮一（4）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，其特征在于，所述椭圆齿轮一（4）、所述椭圆齿轮二（5）、所述椭圆齿轮三（73）和所述椭圆齿轮四（93）的长轴、短轴和焦距的长度均相同。

4.根据权利要求3所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，其特征在于，所述椭圆齿轮一（4）、所述椭圆齿轮二（5）、所述椭圆齿轮三（73）和所述椭圆齿轮四（93）的长轴与短轴的长度比值范围为1-1.5。

5.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，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；所述第三轴孔（51）、所述第四轴孔（71）和所述第五轴孔（91）的直径相同；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（72）和所述圆柱齿轮二（92）的直径相同。

6.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，其特征在于，所述固定轴一（6）的两端和所述固定轴二（8）的两端均与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。

7.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，其特征在于，所述第一活塞连接轴（1）与所述椭圆齿轮一（4）刚性连接；所述第二活塞连接轴（2）与所述椭圆齿轮二（5）刚性连接。

8.根据权利要求1所述的一种旋转对置活塞发动机齿圈动力输出装置，其特征在于，所述齿圈（3）的外侧壁与所述旋转对置活塞发动机的缸体刚性连接。