CN203822385U - 直立螺杆活塞马达或发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是直立螺杆活塞马达或发动机，采用螺杆与活塞、滚球螺母与推力器联合构造出节能机械，它以缩小螺杆直径和缩短螺杆螺距实现减短活塞活动距离来减小活塞缸内活动容积进而实现双重加速双重节能的多重效果，再配合加大活塞直径和加大推力器径向尺寸来加大工作压力和扭力，最终实现在低能耗情况下产生高速、大扭力；另外，它利用活塞和原动力转轮自身的重力来复位，这样可使整个马达或发动机在结构上更为简单、生产成本更低。

Description

直立螺杆活塞马达或发动机

技术领域

本实用新型涉及一种动力装置，适用于气压活塞马达、液压活塞马达和燃料式活塞发动机。

背景技术

目前的气压马达、液压马达和曲轴类发动机都要高能耗才能产生高速大扭力，特别是气压马达、液压马达最为突出，其根本原因都与活塞缸的内活动容积有关。大活塞产生大扭力和高速，然而大活塞要大能耗，对于气压或液压马达，大活塞就直接加大了活塞缸的内容积，使得气体或液体的灌注时间加长而降低了速度。就目前的普通曲轴活塞式发动机是直线运动的活塞通过曲轴连杆运动后转换成圆周运动来完成吸气、压缩、燃烧膨胀和排气四个冲程，以此循环不断地进行工作。加大油门是加大发动机马力最直接、最迅速和最有效的途径，然而在结构上，提升发动机的马力是要在活塞缸的活动体积（排量）和曲轴的圆周运转半径上加以改良才能实现，因为曲轴的圆周运转半径是直接影响发动机的速度和扭力；而根据杠杆原理：假如加大曲轴运转半径，这虽然能加大扭力，但速度却成反比地随曲轴运转半径增大而变慢；曲轴圆周运转直径就是其活塞直线工作路径长度，所以随着曲轴圆周运转半径的增大，活塞内燃缸的活动体积也随之大幅增加，从而大幅加大了能耗；假如加大活塞缸径，这虽然是一个直接加大工作压力的最好办法，但是也同时大幅加大了能耗。由此可见，当前普通曲轴活塞发动机在增加扭力的同时却增加了能耗和降低速度，所述的降低速度是指活塞直线工作路径在曲轴半径加大而加长被降低速度；当要增加工作压力时，同样也要大幅增加能耗；而当要加快速度时，就得缩小曲轴圆周运转半径，这样又会降低了扭力，这时需要加大工作压力来弥补，这样也同样会增加能耗。综上所述，当前的活塞式气压液压马达和曲轴类活塞发动机要加大功率只能通过加大能耗来实现，这也是目前曲轴活塞发动机用排量来衡量马力标准的主要原因，因此当前的曲轴活塞发动机马力越大，能耗也越大。

发明内容

本实用新型的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种在低能耗情况下产生高速、大扭力的节能型直立螺杆活塞马达或发动机。

本实用新型采用如下技术方案：

直立螺杆活塞马达或发动机，它应用了螺杆与活塞、滚球螺母与推力器的联合使用，其包括：垂直放置的螺杆，用于接载动力源的活塞，用于套接活塞的缸体，用于固定或滑动套接螺杆的支架组件，旋动于螺杆的螺旋槽外的滚球螺母，连接滚球螺母的驱动器，由驱动器以离合式或啮合式驱动的原动力转轮组，以及承接活塞推力到滚球螺母的推力器；所述螺杆的螺旋槽都是一圈连一圈头尾相连并相切的连续性的多转数螺旋槽。

在对上述直立螺杆活塞马达或发动机的改进方案中，在所述活塞与推力器之间连接有推力轴动杆。

在对上述直立螺杆活塞马达或发动机的改进方案中，所述的驱动器采用圆锥滚子轴承软胶离合器，其包括有锥形外套、锥形内套、设在锥形内套外周壁中的圆锥滚子组、以及设在锥形外套的内圆锥壁中的耐磨耐压的锥形软胶圈，所述圆锥滚子组能作用并凹陷于锥形软胶圈的内圆锥壁表面。

在对上述直立螺杆活塞马达或发动机的改进方案中，所述的螺杆通过固定套接呈多边形或异形的螺杆套柱后再滑动或固定套接于支架组件上。

在对上述直立螺杆活塞马达或发动机的改进方案中，述的推力器采用推力轴承。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：1）、它采用螺杆与活塞、滚球螺母与推力器联合构造本实用新型的节能动力机械，另外，它以缩小螺杆直径和缩短螺杆螺距实现减短活塞活动距离来减小活塞缸内活动容积进而实现双重加速双重节能的多重效果，再配合加大活塞直径和加大推力器径向尺寸来加大工作压力和扭力，最终实现在低能耗情况下产生高速、大扭力；2）、它利用活塞和原动力转轮自身的重力来复位，这样可使整个马达或发动机在结构上更为简单、生产成本更低；3）、在较佳实施方案中，直立螺杆活塞马达或发动机的驱动器采用圆锥滚子轴承软胶离合器，让滚球螺母与原动力转轮组的离合形成软着陆，圆锥滚子与软胶的磨擦比较少，所以相对普通离合器的使用寿命更长，并在任何位置、任意角度离合自由，解决了啮合式单向螺母的旋转角度啮合距离过长问题。

【附图说明】

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2 是图1的局部I的放大图；

图3 是本实用新型实施例一的组装示意图；

图4 是本实用新型实施例一的驱动器的组装示意图；

图5 是本实用新型实施例一的驱动器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一的螺杆和螺杆套柱的分解示意图。

图7是本实用新型实施例二的结构示意图；

图8是图7的局部II放大图。

【具体实施方式】  

本实用新型为直立螺杆活塞马达或发动机，应用了螺杆与活塞、滚球螺母与推力器的联合使用。

在如图1至3所示的实例一中，直立螺杆活塞马达或发动机包括有：垂直放置的螺杆1，固定套接在螺杆1上的呈多边形或异形的螺杆套柱101，用于固定或滑动套接螺杆套柱101的支架组件100，旋动于螺杆1的螺旋槽1A的滚球螺母3，套接在滚球螺母3的驱动器32（在此，为圆锥滚子轴承软胶离合器），连接驱动器32的推力轴套圈16，由驱动器32以离合式或啮合式驱动的原动力转轮组4（在本实施例，是离合式驱动）,用于接载动力源的活塞2,承接活塞2的推力到原动力转轮组4并最终到达滚球螺母3的推力器5,套接在活塞2外圆表面的缸体10，啮合原动力转轮组4的动力传动齿轮11，与动力传动齿轮11啮合的动力从动轮12，连接动力传动齿轮11的动力传动轴7,以及减缓原动力转轮冲撞力的缓冲装置60。它在工作时，工作压力作用于缸体10内的活塞2上使之向上移动，动力经过推力器5传递到原动力转轮组4，到达圆锥滚子轴承软胶离合器以离合式结合滚球螺母3来推动滚球螺母3移动，滚球螺母3在螺杆1的螺旋槽1A引导下正向螺旋转动工作，并以离合式结合来驱动原动力转轮组4作正向螺旋转动来啮合动力传动齿轮11来带动动力从动轮12输出动力，这样活塞2推动滚球螺母3带动原动力转轮螺旋转动数转后原动力转轮在其势能的作用下依然转动数转并到达最顶点，在缓冲装置60的作用下原动力转轮转动力和向上的移动力渐渐下降并脱开圆锥滚子轴承软胶离合器停下来，在原动力转轮4、螺母3、驱动器32、活塞2以及相关联工件的自身重力的作用下，原动力转轮32、活塞2和相关联工件作反向转动向下复位，在原动力转轮4复位期间动力从动轮12在势能作用下依然作正向运转，原动力转轮在完全复位后，工作压力又开始作用在缸体内的活塞上来再次使之竖直往上移动来重新启动下一动作，这样就可以不停地循环工作。

在如图6、7所示的实例二中，直立螺杆活塞马达或发动机包括有：垂直放置的螺杆1，固定套接在螺杆1上的呈多边形或异形的螺杆套柱101，用于固定或滑动套接螺杆套柱101的支架组件100，旋动于螺杆1的螺旋槽1A的滚球螺母3，套接在滚球螺母3的驱动器32（在此，为圆锥滚子轴承软胶离合器），连接驱动器32的推力轴套圈16，由驱动器32以离合式或啮合式驱动的原动力转轮组4（在本实施例，是离合式驱动）,用于接载动力源的活塞2,承接活塞2的推力到原动力转轮组4并最终到达滚球螺母3的推力器5, 连接活塞2与推力器5之间的推力轴动杆6,套接在活塞2外圆表面的缸体10，啮合原动力转轮组4的动力传动齿轮11，与动力传动齿轮11啮合的动力从动轮12，连接动力传动齿轮11的动力传动轴7,以及减缓原动力转轮冲撞力的缓冲装置60。它在工作时，工作压力作用于缸体10内的活塞2上使之向上移动，动力依次经过推力轴动杆6、推力器5传递到原动力转轮组4后，再到达圆锥滚子轴承软胶离合器上并以离合式结合滚球螺母3以拉力方式拉动滚球螺母3移动(拉力作用在螺杆上优于推力作用在螺杆上，这可有效保护螺杆不受推力作用而变形)，滚球螺母3在螺杆1的螺旋槽1A引导下正向螺旋转动工作，并以离合式结合来驱动原动力转轮组4作正向螺旋转动来啮合动力传动齿轮11来带动动力从动轮12输出动力，这样活塞2推动滚球螺母3带动原动力转轮螺旋转动数转后原动力转轮在其势能的作用下依然转动数转，当到达最顶点时，在缓冲装置60的作用下原动力转轮转动力和向上的移动力渐渐下降并脱开圆锥滚子轴承软胶离合器停下来，在原动力转轮4、螺母3、驱动器32、活塞2以及相关联工件的自身重力的作用下，原动力转轮32、活塞2和相关联工件以反向转动方向转动向下复位，在原动力转轮4复位期间动力从动轮12在势能作用下依然作正向运转，原动力转轮在完全复位后，工作压力又开始作用在缸体内的活塞上来再次使之竖直往上移动来重新启动下一动作，这样就可以不停地循环工作。

从上可以看出，实施例一的活塞是直接作用在推力器上，再由推力器推动滚球螺母往上移动；而实施例二的活塞通过推力轴动杆6来将力传递到推力器上，再以拉力方式来拉动滚球螺母往上移动，由于拉力作用在螺杆上优于推力作用在螺杆上，这样实施例二作为较佳实施方式，可有效保护螺杆不受推力作用而变形，从而可提高螺杆使用寿命。

本实用新型还可以采用多缸共轴联合使用,如:环形阵列共轴多缸分布或矩形阵列共轴多缸分布，在工作时，当其中一个缸复位时，另一个缸可以提前启动工作来完全接驳动力，实现动力无缝接力，这样可提高马达或发动机工作的功率同时还可以提高单缸的使用功率。

优选地，可以加装复位装置来加快原动力转轮32、活塞2和相关联工件的反向复位，复位装置可以是气动、液动、弹簧、弹性胶等。

螺杆1的螺旋槽1A可以是左旋或右旋螺旋槽，这样的话，滚球螺母3的跟螺旋槽相对应。

本实施例中，缓冲装置60采用弹簧，当然除了弹簧还可以是弹力胶、等其它工具。

当驱动器32采用离合器（如本实施例所示）时，它通常以离合方式来单向驱动原动力转轮组4转动工作，而当驱动器以啮合方式来单向驱动原动力转轮组4转动工作时，它们则采用单向齿轮结构（如单向转轮）。在本实施例中，如图4、5所示，驱动器32采用圆锥滚子轴承软胶离合器，其包括有锥形外套320、锥形内套321、设在锥形内套321外周壁中的圆锥滚子组322、以及设在锥形外套320的内圆锥壁中的耐磨耐压的锥形软胶圈323，所述圆锥滚子组322能作用并凹陷于锥形软胶圈323的内圆锥壁表面，这样在推力作用下圆锥滚子组322的外圆表面大面积凹陷并作用于软胶圈表面使圆锥滚子不转动来结合并驱动原动力转轮组螺旋转动．它在无推力作用时圆锥滚子的外圆表面不受软胶圈的作用，于是使滚球螺母与原动力转轮组的离合形成软着陆，在任何位置、任意角度的离合自由，从而解决了啮合式旋转角度的啮合距离过长问题，使原动力转轮组的运转与滚球螺母的运转不受干扰，使滚球螺母顺利反转复位。当然，驱动器采用离合器时，它除了圆锥滚子轴承软胶离合器外，还可以是平面离合器等其它离合器。

在本实施例中，推力器5采用推力轴承，这能有效平稳地承接直线推力转换成螺旋转动力。当然推力器除了推力轴承，还可以是推力轴，推力杆，推力球，推力滚轮等其它用于推力的工件。

优选地，如图6所示，所述的螺杆1下端通过多边形或异形柱1E滑动套接活塞2。

优选地，如图6所示，所述的螺杆1中部是通过固定套接呈多边形或异形的螺杆套柱101后再滑动或固定套接于支架100上．

本实用新型所说的异形孔、异形柱、异形表面可以是椭圆形、梅花形等非圆形的柱、孔、表面，只要能起到跟多边形同样的定位、防转动作用即可。

尽管参照上面实施例详细说明了本实用新型，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本实用新型的原理及精神范围的情况下，可对本实用新型做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本实用新型，而是由权利要求的内容限定保护的范围。

Claims (5)

1.直立螺杆活塞马达或发动机，其特征在于，它应用了螺杆与活塞、滚球螺母与推力器的联合使用，其包括：垂直放置的螺杆（1），用于接载动力源的活塞（2），用于套接活塞（2）的缸体（10），用于固定或滑动套接螺杆(1)的支架组件（100），旋动于螺杆（1）的螺旋槽（1A）外的滚球螺母（3），连接滚球螺母（3）的驱动器（32），由驱动器（32）以离合式或啮合式驱动的原动力转轮组（4），以及承接活塞（2）推力到滚球螺母（3）的推力器（5）；所述螺杆（1）的螺旋槽都是一圈连一圈头尾相连并相切的连续性的多转数螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的直立螺杆活塞马达或发动机，其特征在于，在所述活塞（2）与推力器（5）之间连接有推力轴动杆（6）。

3.根据权利要求1或2所述的直立螺杆活塞马达或发动机，其特征在于，所述的驱动器（32）采用圆锥滚子轴承软胶离合器，其包括有锥形外套（320）、锥形内套（321）、设在锥形内套（321）外周壁中的圆锥滚子组（322）、以及设在锥形外套（320）的内圆锥壁中的耐磨耐压的锥形软胶圈（323），所述圆锥滚子组（322）能作用并凹陷于锥形软胶圈（323）的内圆锥壁表面。

4.根据权利要求3所述的直立螺杆活塞马达或发动机，其特征在于，所述的螺杆（1）通过固定套接呈多边形或椭圆形的螺杆套柱（101）后再滑动或固定套接于支架组件（100）上。

5.根据权利要求4所述的直立螺杆活塞马达或发动机，其特征在于，所述的推力器（5）采用推力轴承。