CN205592020U - 一种无曲轴活塞式发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无曲轴活塞式发动机，其包括内燃机缸体、活塞、竖向连接杆、横向驱动轴以及驱动套筒；内燃机缸体包括上段部、中段部和下段部；所述上段部通过中段部与下段部连接；内燃机缸体的上段部内设置有气缸；内燃机缸体的中段部上竖直设置有直线导向槽，所述竖向连接杆上设置有与所述直线导向槽相配合的导向块。活塞通过所述竖向连接杆带动横向驱动轴上下移动，横向驱动轴的两个端部沿所述环形凹槽与驱动套筒发生相对滑动，进而驱使所述驱动套筒转动。本实用新型所公开的一种无曲轴活塞式发动机，结构更加紧凑，整体上体积更小，重量轻，同时机器转动时噪音小，而且工作效率更高。

Description

一种无曲轴活塞式发动机

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种无曲轴活塞式发动机。

背景技术

汽车内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力，这也是将内能转化为机械能的一种热机，内燃机具有便于移动、热效率高、起动性能好的特点。

传统的曲轴连杆型往复活塞式内燃机自发明以来一直是热能动力机械的主导结构形式，目前得以广泛应用的是四冲程曲轴连杆型往复活塞式内燃机，它是通过曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动转换成曲轴的旋转运动而输出动力。这种结构形式的内燃机存在的主要缺点是：体积大；活塞与气缸壁间有较大的周期性交变侧压力，并由此引起较大的摩擦功耗，加剧了气缸壁、活塞(活塞环)的磨损，使内燃机的寿命缩短；机械工作效率低；曲轴上的不平衡离心力较大、冲击大、振动大；为使内燃机工作平稳，通常采用多缸内燃机，而内燃机的气缸数愈多，曲轴就愈长，摩擦损失也愈大；配气机构复杂，零件数目多。

中国专利申请号为200710048219.9，公开日为2007年8月1日，发明创造的名称为《一种无曲轴内燃机》的内燃机，是将性能优越的活齿传动技术与技术成熟的活塞式内燃机技术相结合而提出的。该内燃机与传统曲轴连杆型内燃机相比，省去了曲轴连杆型内燃机中的曲轴和连杆、结构较为紧凑且较简单、体积较小、冲击小、振动小、运转平稳。

但是，该内燃机有如下一些不足：由于需要用同步带传动机构作为配气正时传动机构，使内燃机的结构相对复杂且不够紧凑、零件数目较多、轴向尺寸较大、体积较大；活塞与气缸壁间的较大的周期性交变侧压力并没有消除，由此引起的摩擦功耗较大，内燃机寿命缩短，机械工作效率较低。

由于配气凸轮轴和输出凸轮的悬臂布置，对输出凸轮、滚子、活塞、气缸及配气凸轮轴等零件的强度、刚度、制造和安装精度等都提出了更高的要求，因而加工装配较困难，制造成本较高；气缸由一大一小两个气缸串连组成、活塞由一大一小两个活塞及活塞杆组成，该气缸和活塞的结构都较复杂、加工较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无曲轴活塞式发动机，以解决现有技术中存在的结构复杂，制造成本高等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种无曲轴活塞式发动机，包括内燃机缸体、活塞、竖向连接杆、横向驱动轴以及驱动套筒；

内燃机缸体包括上段部、中段部和下段部；所述上段部通过中段部与下段部连接；

所述内燃机缸体的上段部内设置有气缸；

所述气缸内可上下滑动地设置有活塞；

驱动套筒可转动地插装在内燃机缸体下段部内；

驱动套筒内侧壁上设置有环形凹槽；

所述横向驱动轴设置在所述驱动套筒内，横向驱动轴的两端插入所述环形凹槽内；

所述环形凹槽的展开曲线为正弦曲线或余弦曲线；

活塞下端通过竖向连接杆与横向驱动轴刚性连接；

活塞通过所述竖向连接杆带动横向驱动轴上下移动，横向驱动轴的两个端部沿所述环形凹槽与驱动套筒发生相对滑动，进而驱使所述驱动套筒转动。

进一步，所述驱动套筒的下端通过法兰盘与动力输出轴固定连接。

进一步，所述下段部下端开口处设置有盖板。

进一步，所述动力输出轴伸出所述盖板与缸体外的减速机构连接，减速机构通过传动机构与汽车车轮连接。

进一步，所述驱动套筒、所述气缸以及所述活塞三者同轴设置。

进一步，所述竖向连接杆与所述横向驱动轴垂直设置。

进一步，所述竖向连接杆与所述活塞同轴设置。

进一步，所述驱动套筒与所述内燃机缸体之间设置有滚动轴承。

进一步，所述内燃机缸体上设置有限制活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动的限制机构。

进一步，所述内燃机缸体的气缸为正多边型气缸，活塞为与所述正多边形气缸相配合的正多边型活塞；所述气缸和活塞的横向截面为正多边形，用于阻止活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动。

进一步，所述内燃机缸体的中段部上竖直设置有直线导向槽，所述竖向连接杆上设置有与所述直线导向槽相配合的导向块；所述导向块可上下滑动地设置在所述直线导向槽内用于阻止所述活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动。

进一步，所述直线导向槽侧壁上设置有润滑油孔，润滑油孔通过油路与润滑油供给系统连接。

进一步，所述气缸内设置有缸套，所述活塞可滑动地设置在缸套内。

进一步，所述中段部的外圆侧面上设置有散热板。

进一步，所述下段部的外圆侧面上设置有散热板。

进一步，所述散热板为沿所述内燃机缸体轴向设置的条形板。

进一步，所述条形板在所述内燃机缸体的周向上均匀间隔设置。

进一步，所述横向驱动轴的两端套装有滚动轴承，所述横向驱动轴的两个端部通过滚动轴承可滑动地设置在所述环形凹槽内。

进一步，所述驱动套筒的下端通过法兰盘与动力输出轴连接。

进一步，所述动力输出轴与减速机构连接。

进一步，所述减速机构设置在所述下段部内。

进一步，所述减速机构的壳体与所述内燃机缸体的下段部一体制成。

进一步，所述减速机构为行星轮减速机构，所述行星轮减速机构包括起步齿轮、内齿套、行星轮和行星轮架；所述行星轮通过销轴和轴承可转动地设置在所述行星轮架侧面上；起步齿轮设置在所述动力输出轴上。

进一步，所述行星轮减速机构设置在所述下段部内。

进一步，所述内齿套为设置在所述下段部内圆侧壁上的内齿轮结构。

进一步，所述销轴垂直设置在所述行星轮架侧面上，所述轴承套装在所述销轴上，所述行星轮套装在轴承外圆上。

进一步，所述行星轮减速机构包括若干级所述行星轮和行星轮架。

进一步，所述行星轮减速机构包括一级行星轮、一级行星轮架、二级行星轮和二级行星轮架。

进一步，所述一级行星轮通过轴承和销轴可转动地设置在一级行星轮架一侧面，一级行星轮架的另一侧面设置有一级太阳轮；一级行星轮与所述起步齿轮相啮合传动；二级行星轮通过所述销轴和轴承设置在二级行星轮架一侧面上，二级行星轮架的另一侧面设置有输出轴；所述二级行星轮与所述一级太阳轮相啮合。

使用时，汽油或柴油等燃油在气缸内燃烧，推动活塞往复上下运动，活塞通过竖向连接杆带动横向驱动轴上下运动，横向驱动轴的两端在环形凹槽内上下滑动，进而推动驱动套筒在缸体的下段部内快速转动，驱动套筒还设置有行星轮减速机构，行星轮减速机构直接设置在缸体内，结构紧凑，体积小，重量轻，噪音也更小。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型所公开的一种无曲轴活塞式发动机，结构更加紧凑，整体上体积更小，重量轻，同时机器转动时噪音小，而且工作效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的一种无曲轴活塞式发动机的结构示意图；

图2为图1中的AA视图；

图3为本实用新型实施例2提供的一种无曲轴活塞式发动机的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的一种无曲轴活塞式发动机中行星轮减速机构的分解视图；

图5为行星轮和行星轮架配合结构示意图；

附图标记：

3-起步齿轮； 4-一级行星轮架； 6-一级行星轮；

7-一级太阳轮； 8-二级行星轮架； 9-二级行星轮；

12-内齿套； 14-输出轴； 15-轴承；

16-销轴； 19-传动机构；

20-车轮； 100-内燃机缸体； 101-上段部；

102-中段部； 103-下段部； 104-散热板；

105-气缸； 106-盖板； 107-缸套；

108-直线导向槽； 110-活塞； 120-竖向连接杆；

121-导向块； 130横向驱动轴；

140-驱动套筒； 141-环形凹槽； 142-法兰盘；

143-动力输出轴； 150-减速机构； 150a-减速机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

图1为本实用新型实施例提供的一种无曲轴活塞式发动机的结构示意图；图2为图1中的AA视图。

如图1-2所示，本实施例提供的一种无曲轴活塞式发动机，包括内燃机缸体100、活塞110、竖向连接杆120、横向驱动轴130以及驱动套筒140；

内燃机缸体100包括上段部101、中段部102和下段部103；上段部101通过中段部102与下段部103连接；

上段部101、中段部102和下段部103为一体制成的筒状体；

内燃机缸体100的上段部101内设置有气缸105；

气缸105内可上下滑动地设置有活塞110；当气缸105内设置有缸套107时，活塞110可滑动地设置在缸套107内。

驱动套筒140可转动地插装在内燃机缸体100的下段部103内；

驱动套筒140内侧壁上设置有环形凹槽141；

横向驱动轴130的两端插入环形凹槽141内；

环形凹槽141的展开曲线为正弦曲线或余弦曲线；

活塞110下端通过竖向连接杆120与横向驱动轴130刚性连接；

内燃机缸体100的气缸105、缸套107均为正六边型气缸，活塞110为与气缸相配合的正六边型活塞；气缸105和活塞110的横向截面为正六边形，用于阻止活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动。

当然，在实际应用中也可以采用其他形式的限制机构或结构来阻止活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动。

横向驱动轴带动驱动套筒转动时，会产生大量热量，为了散热，降低各零部件的工作温度，内燃机缸体的下段部103的外圆侧面上设置有散热板104。在实际应用中，下段部103处的散热板尤为重要，因为驱动套筒就安装在该部位上。

气缸内的汽油或柴油等燃油燃烧，推动活塞上下滑动，活塞110通过竖向连接杆120带动横向驱动轴130上下移动，横向驱动轴130的两个端部沿环形凹槽141与驱动套筒140发生相对滑动，由于环形凹槽141的展开曲线为正弦曲线或余弦曲线，进而横向驱动轴上下滑动时可以驱使驱动套筒140转动。

驱动套筒140的下端通过法兰盘142与动力输出轴143固定连接。其中，106为用于密封下段部103下端开口的盖板。

动力输出轴143伸出盖板106与缸体外的减速机构150连接，减速机构150通过传动机构19与汽车车轮20连接，并驱动汽车行驶。

本驱动机构结构紧凑，占用空间小，重量轻，同时机器转动时噪音小，而且工作效率更高。

实施例2

本实施例所提供的一种无曲轴活塞式发动机是在实施例1的基础上做的进一步改进。

其中，图3为本实施例中一种无曲轴活塞式发动机的结构示意图；图4为本实施例中一种无曲轴活塞式发动机中行星轮减速机构的分解视图；图5为行星轮和行星轮架配合结构示意图；

如图3-5所示，本实施例中一种无曲轴活塞式发动机，包括内燃机缸体100、活塞110、竖向连接杆120、横向驱动轴130以及驱动套筒140；

内燃机缸体100包括上段部101、中段部102和下段部103；上段部101通过中段部102与下段部103连接；

上段部101、中段部102和下段部103为一体制成的筒状体；

内燃机缸体100的上段部101内设置有气缸105；

气缸105内可上下滑动地设置有活塞110；当气缸105内设置有缸套107时，活塞110可滑动地设置在缸套107内。

驱动套筒140可转动地插装在内燃机缸体100的下段部103内；

驱动套筒140内侧壁上设置有环形凹槽141；

横向驱动轴130的两端插入环形凹槽141内；

环形凹槽141的展开曲线为正弦曲线或余弦曲线；

活塞110下端通过竖向连接杆120与横向驱动轴130刚性连接；

本实施例中的限制机构不同于实施例1，内燃机缸体100的中段部102上竖直设置有直线导向槽108，竖向连接杆120设置有与直线导向槽108相配合的导向块121；导向块121只能沿直线导向槽108上下滑动，其用于阻止活塞110、竖向连接杆120以及横向驱动轴130沿气缸的周向转动。

其中，导向块121优选地与竖向连接杆120一体制成。导向块121的宽度、厚度等根据其材质、与竖向连接杆的连接强度、以及驱动套筒需要向外输出的最大功率决定。

横向驱动轴带动驱动套筒转动时，会产生大量热量，为了散热，降低各零部件的工作温度，内燃机缸体的下段部103的外圆侧面上设置有散热板104。在实际应用中，下段部103处的散热板尤为重要，因为驱动套筒就安装在该部位上。

为减少驱动套筒与缸体之间的摩擦，延长零件的使用寿命，同时也为了提高输出功率，驱动套筒与内燃机缸体之间设置有滚动轴承。

驱动套筒140的下端通过法兰盘142与动力输出轴143固定连接。动力输出轴143与减速机构150a连接，

减速机构150a为设置在下段部103内部的行星轮减速机构。下段部103构成减速机构150a的壳体。

行星轮减速机构设置在内燃烧缸体的下段部103内，增加减速机构与驱动套筒之间的连接刚性，减小两者之间的传动噪音。

星轮减速机构包括起步齿轮3、内齿套12、一级行星轮6、一级太阳轮7、一级行星轮架4、二级行星轮9、二级行星轮架8以及输出轴14。

起步齿轮3固定设置在动力输出轴143上。

内齿套12设置在内燃烧缸体的下段部103内，一级行星轮6和二级行星轮9均与内齿套12的内齿相啮合。

一级行星轮6可转动地设置在一级行星轮架4一侧面，一级行星轮架4的另一侧面设置有一级太阳轮7；一级行星轮6与起步齿轮3相啮合传动。

二级行星轮9可转动设置在二级行星轮架8一侧面上，二级行星轮架8的另一侧面设置有输出轴14；二级行星轮9与一级太阳轮7相啮合。

内燃机缸体下段部103在输出轴14一端设置有盖板106，盖板106与输出轴之间设置有输出轴承(未示出)。

行星轮通过销轴和轴承可转动地设置在所述行星轮架侧面上。如图5所示，以一级行星轮安装结构为例，销轴16垂直设置在一级行星轮架4上，轴承15套装在销轴16上，一级行星轮6套装在轴承15外圆上。一级行星轮架4的另一侧面则安装有一级太阳轮7。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无曲轴活塞式发动机，其特征在于，包括内燃机缸体、活塞、竖向连接杆、横向驱动轴以及驱动套筒；

内燃机缸体包括上段部、中段部和下段部；所述上段部通过中段部与下段部连接；

所述内燃机缸体的上段部内设置有气缸；

所述气缸内可上下滑动地设置有活塞；

驱动套筒可转动地插装在内燃机缸体下段部内；

驱动套筒内侧壁上设置有环形凹槽；

所述横向驱动轴设置在所述驱动套筒内，横向驱动轴的两端插入所述环形凹槽内；

所述环形凹槽的展开曲线为正弦曲线或余弦曲线；

活塞下端通过竖向连接杆与横向驱动轴刚性连接；

所述内燃机缸体的中段部上竖直设置有直线导向槽，所述竖向连接杆上设置有与所述直线导向槽相配合的导向块；所述导向块可上下滑动地设置在直线导向槽内用于阻止所述活塞、竖向连接杆以及横向驱动轴沿气缸的周向转动；

活塞通过所述竖向连接杆带动横向驱动轴上下移动，横向驱动轴的两个端部沿所述环形凹槽与驱动套筒发生相对滑动，进而驱使所述驱动套筒转动；

所述驱动套筒的下端通过法兰盘与动力输出轴固定连接；所述动力输出轴与减速机构连接；所述减速机构设置在所述下段部内。

2.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述驱动套筒、所述气缸以及所述活塞三者同轴设置。

3.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述竖向连接杆与所述横向驱动轴垂直设置。

4.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述竖向连接杆与所述活塞同轴设置。

5.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述驱动套筒与所述内燃机缸体之间设置有滚动轴承。

6.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述直线导向槽侧壁上设置有润滑油孔，润滑油孔通过油路与润滑油供给系统连接。

7.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述气缸内设置有缸套，所述活塞可滑动地设置在缸套内。

8.根据权利要求1所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述下段部的外圆侧面上设置有散热板。

9.根据权利要求8所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述散热板为沿所述内燃机缸体轴向设置的条形板。

10.根据权利要求9所述的无曲轴活塞式发动机，其特征在于，所述条形板在所述内燃机缸体的周向上均匀间隔设置。