CN1283757A - 一种往复运动转换为圆周运动的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种往复运动转换为圆周运动的机械装置,尤其适用有内燃机活塞的往复运动转换为曲轴的圆周运动上。本发明包括气缸和在气缸中往复运动的活塞以及支承在气缸活塞中心面上的曲轴,活塞上固连有滑道体,滑道体上有倾斜于活塞运动方向的滑道。曲轴的曲柄销上套有一圆柱形滑动,支承在滑道中,并可在滑道中滑动,滑道中部为两段一凸一凹的外切圆弧道,切点为滑道中点,两段圆弧半径均等于曲轴的曲柄长。本发明不仅使内燃机无死点现象,效率高,而且部件少,结构紧凑。
Description
本发明涉及一种往复运动转换为圆周运动的机械装置，尤其适用在内燃机活塞的往复运动转换为曲轴的圆周运动上。
现有的往复内燃机在活塞处于上此点和下止点时会出现死点现象且曲轴的曲柄长度限制着活塞的行程。
本发明提供一种往复运动转换为圆周运动的装置，使活塞在上止点和下止点没有死点现象，活塞的行程不受曲轴的曲柄长度限制。
本发明是这样实现的，气缸和在气缸中往复运动的活塞，以及支承在气缸和活塞中心面机座上的曲轴，活塞上固连有滑道体，滑道体有一倾斜于活塞运动方向的滑道，曲轴的曲柄销支承在滑道中，并可在滑道中滑动。
当气缸中的活塞作功冲程，活塞作用在滑道体上，并使滑道体和活塞一起运动，因滑道体上的滑道倾斜于活塞的运动方向，所以曲轴的曲柄销受滑道上竖方向和横方向两力的作用，两力的合力，以及曲柄销在滑道中的滑动，带动曲轴的曲柄销绕曲轴线转动，且在整个运动过程中曲轴曲柄销都有力矩的作用，所以无死点现象。当气缸中活塞在其它冲程状态时，曲轴曲柄销通过飞轮的惯性作用在滑道体上，使滑道体和活塞做往复运动。活塞行程和滑道的长度以及滑道和活塞运动的方向倾斜度有关。
本发明也可在曲轴的曲柄销上套上圆柱形滑块，滑块支承在滑道中并可在滑道中滑动，圆柱形滑块可以是没有外圈，留有内圈、滚动体和保持架的圆柱滚子轴承。这样减少曲轴的曲柄销在滑道中滑动的摩授力，又并于更换修理。
本发明的滑道体上的滑道也可以是中部为两段一凸一凹外切的圆弧道，切点在滑道的中点，其两段的圆弧半径均等于曲轴的曲柄长度。下面说明采用这种方案优点。
现有往复内燃机的活塞、连杆和曲轴铰连在一起，在飞轮惯性作用下，活塞在上止点时间很短，而工质在上止点混合燃烧至膨胀开始这一过程需要一段时间，即这一过程是活塞在上止点前后一段范围内完成，而且这一范围随着转速的增快而增大，有非瞬时燃烧损失。同样道理，活塞在下止点时间很短，所以活塞在工质膨胀作功作用下，到达下止点前，排气门就要提前打开，而且随着转速的增快，提前打开排气门的时间相应增加，导致工质在气缸中膨胀不充分，有提前排气损失。
公知，一般曲轴支承在气缸活塞中心面的机座上，则知由轴也支承在滑道的中心线上，所以活塞处于上止点或下止点时，曲轴的曲柄销处于滑道的中部。
本发明采用滑道中部为两段一凸一凹外切的圆弧道，滑道的中点为切点，两段圆弧的半径均等于曲轴的曲柄长度的方案，则活塞在上止点或下止点曲轴曲柄销转动的弧度轨迹和滑道中部两段中一段或另一段轨迹吻合，则曲轴曲柄销因惯性滑过这两段中一段或另一段时，会出现活塞在上止点或下止点的停顿，则就可以在停顿时间中完成工质混合燃烧到膨胀开始的过程，即无非瞬时燃烧损失。又可以在停顿时间内排气门打开，完成自由排气过程，即无提前排气损失。
由于采用了上述方案，不仅无死点现象，热效率有所提高，曲轴的受力，活塞的运动速度加速度趋向合理，同时因无连杆，部件少，结构更加紧凑。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明实施例的纵剖面结构图。
图2为图1Ⅰ-Ⅰ′的剖视图。
图3至图9为滑道体和曲轴运动位置简图。
图1至图9中，1滑道体；2活塞；3滑道；4滑块；5曲轴；6曲柄；7曲柄销；8活塞的运动方向；9气缸；10喷油嘴或火花塞；11气门，
为滑道中部两段外切一凸一凹的圆弧。
图1图2中两气缸(9)水平对置，在气缸(9)中，滑道体(1)两端固连有活塞(2)，滑道体(1)上的滑道(3)倾斜于活塞(2)的运动方向(8)，在滑道(3)的中心线机座上支承曲轴(5)，曲轴(5)的曲柄销(7)套有圆柱形滑块(4)支承在滑道(3)中，并可在滑道(3)中滑动，滑道(3)中部为两段一凸一凹外切的圆弧道
其两段
的圆弧半径均等于曲轴(5)的曲柄(6)长度，活塞在上止点下止点曲轴曲柄销(7)及滑块(4)转动的弧度部份和
圆弧吻合。
通过滑道体(1)和曲轴(5)运动位置简图图3至图9来进一步说明，图3为滑道体(1)沿(8)的方向运动推动曲轴(5)转动或曲轴(5)通过储藏在飞轮上的惯性推动滑道体(1)沿(8)的方向运动，到达图4位置，(作功冲程为活塞滑道体推动曲轴转动，其它冲程为曲轴和飞轮惯性推动滑道体及活塞运动)，图4至图5为滑道体(1)到达一端及一气缸活塞处于上止点，另一对置气缸活塞处于下止点，因滑道(3)园弧和曲轴(5)的曲柄梢滑块(4)在这段转动的弧度轨迹吻合，所以曲轴(5)的曲柄梢(7)及滑块(4)因惯性滑过
这段弧度的时间就是活塞在上止点下止点停顿时间，继续运动至图(6)，图6为滑道体(1)沿着(8)方向推动曲轴(5)转动或曲轴(5)通过飞轮惯性推动滑道体(1)运动至图7，图7至图8为滑道体(1)运动到另一端，气缸活塞处于上止点，对置气缸活塞处于下止点，因滑道(3)
圆弧和曲轴(5)的曲柄销(7)及滑块(4)在这段转动的弧度轨迹吻合，所以曲柄销(7)滑块(4)因惯性滑过这段
圆弧的时间，是活塞在另一上止点和下止点停顿时间。继续运动至图9位置，图9是滑道体(1)继续沿(8)方向推动曲轴(5)转动或曲轴(5)因飞轮惯性推动滑道体(1)运动，到达图(3)位置，这样往复循环，达到目的。
Claims (3)
1、一种往复运动转换为圆周运动的装置，包括气缸(9)和在气缸(9)中往复运动的活塞(2)，以及支承在气缸(9)和活塞(2)中心面机座上的曲轴(5)，其特征是活塞(2)上固连有滑道体(1)，滑道体(1)上有倾斜于活塞运动方向的滑道(3)，曲轴(5)的曲柄销(7)支承于滑道(3)中，并可在滑道(3)中滑动。
2、根据权利要求(1)所述的装置其特征是曲轴(5)的曲柄销(7)上套有滑块(4)，滑块(4)支承于滑道(3)中并可在滑道(3)中滑动，滑块(4)外表面为园柱面。
3、根据权利要求(1)所述的装置，其特征是滑道体(1)上滑道(3)中部为两段一凸一凹外切的圆弧道，切点在滑道(3)的中点，两段圆弧半径均等于曲轴(5)的曲柄(6)长度。
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2000
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