CN207333022U - 一种直轴活塞发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直轴活塞发动机，其由整体直轴(1)替代原有断续的曲轴，由偏心轮(6)及与之组合的带有导轨(4)、挡墙(5)结构的连杆(3)来替代原有的曲柄连杆机构，实现将活塞(2)的往复运动转变为直轴(1)的连续转动，从而输出动力。相比原有的活塞发动机本实用新型优化了结构，减少零部件，从而降低生产难度及成本，也会减少整体的故障率、维护保养成本，增强可靠性及稳定性。

Description

一种直轴活塞发动机

技术领域

本实用新型涉及一种直轴活塞发动机。

背景技术

长期以来，活塞发动机的结构是由活塞驱动曲轴并且两者进行联动，进行四个冲程或二个冲程的循环运动从而输出动力，在这种基本结构下活塞式发动机保持了上百年的发展。不管是柴油机还是汽油机很多都是延用这一基本的结构。但此种结构有其基本的缺点，如，连杆在曲轴的带动下，由离心力的作用下使连杆摆动从而使活塞对气缸壁施加侧向压力，形成对气缸壁的不平衡侧向摩擦，虽然有润滑油的保护但还是容易出现问题，如出现俗称拉缸、偏缸，缺缸等故障。另外，曲轴由多个部件(前端轴、输出端轴、曲柄臂、连杆颈轴等)多段相连组合构成，这样在制造时工序更加复杂，部件更多，造成制造成本高，技术难度大等缺点，在后续使用中更易出现故障，也将存在维护保养成本高等多种问题。

实用新型内容

本实用新型在于提供一种减小活塞对气缸壁的摩擦；同时将曲轴改进为整体的直轴，从而减少部件数量，减少制造的复杂度及成本的结构更简单性能更稳定、可靠的发动机。同样也将延长发动机的使用寿命，增强稳定性及减少维护保养的费用。

为了达到上述的目的，本实用新型的主轴为一个整体的直轴，而不是多段构成的曲轴。直轴上有固定联结的偏心轮。相对应的连杆为固定联结在活塞上或为一整体，连杆上有与直轴配合的导轨，可以使活塞相对于直轴往复运动而不偏离，另外连杆上有与导轨或活塞中轴线成垂直关系的上下两个相互平行的挡墙，其与偏心轮相配合，实际起到导轨的作用。以四冲程活塞发动机形态为例：当活塞处于作功冲程时活塞沿导轨方向向下运动，同时下压偏心轮，使偏心轮旋转，同时直轴也随着旋转；当到了排气冲程时，由惯性力量偏心轮向挡墙施加向上的力带动连杆及活塞向上运动；进气冲程时是由惯性力量使偏心轮向挡墙施加向下的力带动连杆及活塞向下运动；当到了压缩冲程时由偏心轮及飞轮的惯性运转向挡墙施加力量带动活塞向上运动，这就形成了一个完整的四冲程程序。在此运作过程中因为活塞与连杆是固定联结或为一整体，其有导轨使活塞有更大的平衡面，从而减小传统活塞曲轴式发动机活塞在曲轴联动而带动在缸内摆动的力量，这种力量将对缸壁及活塞本身造成不均衡的摩擦，从而更易产生如拉缸、偏缸、缺缸等故障，也将缩减发动机的使用寿命。

另外由于传统曲轴是由多个部件多段联结而成，再由轴座固定，这样不但部件多增加制造成本及复杂度而且更容易出现故障，如曲轴的断裂。本实用新型中所用的中心轴为整体的直轴，这本身就比断续连接的曲轴强度更强，从而避免或减少断轴的事故。直轴上固定有圆形偏心轮，偏心轮可成对的平衡设置在直轴上。如使用本实用新型将减少制造、使用成本，达到延长发动机寿命、增强稳定性、可靠性的目的。

本实用新型除了上述的整体直轴及偏心轮、导轨、挡墙、连杆与活塞为固定联结或为一整体等结构外，其它与传统活塞发动机无异，也就是用上述结构替代了传统活塞发动机的曲柄连杆机构。当每个连杆仅一端有活塞时就可以制成单缸发动、直列多缸活塞发动机，当其分为两个角度布置时就成为V型活塞发动机，当其连杆两端都有活塞时就成为对置活塞发动机。现有的活塞发动机的活塞布置形式本实用新型都可适用。本实用新型所示结构汽油机，柴油机都可通用。

附图说明

下面我结合附图对本实用新型作进一步的说明，其中：

图1为本实用新型连杆与偏心轮配合的侧视图；

图2为本实用新型连杆与偏心轮配合的正视图；

图3为本实用新型连杆相对与偏心轮仅一侧有导轨的正视图；

图4为本实用新型连杆两端都有活塞结构的侧视图；

图5为本实用新型偏心轮与档墙之间有滑块结构的侧视图；

图6为本实用新型档墙有一定角度倾斜的结构侧视图；

图7为本实用新型偏心轮与档墙配合面互为凹凸面的结构正视图；

图8为本实用新型滑块与偏心轮配合面互为凹凸面的结构正视图；

图9为本实用新型偏心轮与滑块及滑块与档墙配合面互为凹凸面的结构正视图；

图10为本实用新型连杆与偏心轮运动示意图；

图11为本实用新型连杆与偏心轮带有滑块的运动示意图；

图12为本实用新型连杆单端同侧四活塞单排布置状态的直列四活塞发动机结构正视图；

图13为本实用新型为连杆双端有活塞，八活塞结构的对置发动机的结构正视图；

图14为本实用新型有两个直轴并以齿轮相连，其中一个直轴作为输出轴的结构图；

图15为本实用新型有三个直轴并以齿轮相连，其中一个直轴作为输出轴的结构图；

图16为本实用新型有两个直轴，另外一个轴为输出轴并以齿轮相连且呈三角形布置的结构图。

具体实施方式

下面我结合附图对本实用新型结构作进一步说明：

如图1及图2所示为本实用新型的连杆与偏心轮配合结构图，其中图1为侧视图，图2为正视图，如图所示其主轴为整体的直轴(1)，活塞(2)与连杆(3)为固定连接或为一整体；连杆(3)上有导轨(4)及上、下挡墙(5)，挡墙(5)与导轨(4)或活塞(2)中轴线为垂直关系；导轨(4)与直轴(1)为配合活动连接，可往复滑动；直轴(1)上有固定联结的偏心轮(6)，偏心轮(6)处在上、下挡墙(5)的中间，与挡墙(5)为配合连接，可在上、下挡墙(5)内转动及滑动。图中挡墙(5)与偏心轮(6)接触面是平的，当然也可有是其的形态。

如图3所示为本实用新型连杆(3)的另一种结构正视图，其相对于偏心轮(6)仅一侧有导轨(4)。

如图4所示为连杆(3)两端都有活塞(2)由于连杆(3)起到支撑作用且两活塞(2)对置可导引其运动的方向，故可以取消导轨这一结构，只在中间留有容纳直轴(1)的空腔(12)。

如图5所示为偏心轮(6)与挡墙(5)配合面加装有滑块(8)及直轴(1)与导轨(4)接触面加装有滑块(11)，这样可增加其运动时相互摩擦的顺滑性，当然其也可仅单独在偏心轮(6)与挡墙(5)或直轴(1)与导轨(4)接触面加装滑块。

如图6所示为挡墙(5)与导轨(4)或活塞(2)中轴线有一定角度的倾斜，可以是2度、3度、5度等，作为另一种结构，这样可以一定程度的调整扭矩、功率。

如图7、8、9所示为偏心轮(6)与挡墙(5)；滑块(8)与挡墙(5)；滑块(8)与偏心轮(6)的三种配合面互为凹凸面的结构图，这样可以增强其顺滑性，当然也不局限这几种形式也可以是偏心轮(6)表面是凹的，挡墙(5)面是凸的；滑块(8)与偏心轮(6)配合时，偏心轮(6)面是凹的，滑块(8)面是凸的；滑块(8)与挡墙(5)配合时，滑块(8)面面是凹的，挡墙(5)面是凸的，他们还可以有不同的组合方式，只要能达到顺滑运动即可。

如图10、11为分别偏心轮(6)与挡墙(5)之间没有滑块及有滑块(8)的两种结构的运动示意图，其运动方式是一样的，当活塞(2)作功向下运动时将依导轨(4)导引的方向运动，同时通过挡墙(5)下压偏心轮(6)，偏心轮(6)转动，直轴(1)也随之转动输出动力，同时也提供了偏心轮(6)及飞轮的惯性力，实现直轴(1)的持续旋转以及活塞(2)的联动，使之完成其它的冲程。加装滑块(8)后滑块(8)随着偏心轮(6)的旋转而顺着挡墙(5)内表面往复运动，可使接触面更顺滑，从而提高可靠性。这样导轨(4)规范了往复运动的方向，将使活塞(2)减少对气缸额外的不平衡的摩擦力可减少故障。当连杆(3)两端都有活塞(2)及气缸，那么两端的气缸为同一直线通道，当活塞(2)运动时不需导轨(4)的方向规范，仅由对置的气缸来规范运动的方向即可，导轨(4)与直轴(1)不需配合连接，连杆(3)起支撑作用，中间留出可容纳直轴(1)的空腔(12)即可。

如上述图所示直轴发动机是由直轴(1)、活塞(2)、连杆(3)与联动机构〔偏心轮(6)、挡墙(5)〕等组成一个基本的动力单元来取代原有发动机的连杆曲柄机构，以上是几种活塞连杆组与联动机构的组合方式，当然也不仅限于上述组合，如果以上述方式组合为基本单元，可进行单个及多单元的组合构成多种不同类型的发动机。如单缸活塞发动机、直列二缸、三缸、四缸、五缸等多缸活塞发动机、水平对置活塞发动机、多缸V型活塞发动机等等，这样就可以精简多个零部件了，结构更为简单了。如果在综合考虑平衡稳定、平顺、耐久性等因素就可以组合构成更好的发动机，一些排列及组合，原有的技术方案都存在，在此不再赘述了。

图12、13为本实用新型的两种结构，图12为直列四缸发动机的结构形式，图13为对置八缸发动机的结构，也可将滑块(8、11)加装上去。

图12所示发动机其有四个连杆(3)及偏心轮(6)且连杆(3)都同方向单端有活塞(2)，所有连杆(3)、活塞(2)、气缸呈直列并排分布，当然以这种方式可以布置成二缸、三缸、五缸、六缸、八缸等直列多缸发动机。

另外这种连杆(3)单端有活塞(2)的结构，也可组成其活塞(2)、连杆(3)以直轴(1)为中心对置的水平对置活塞多缸发动机，及活塞环形布置的环形气缸多缸发动机。

如果所述发动机有多个连杆(3)及偏心轮(6)、活塞(2)。连杆(3)都同方向单端有活塞(2)，气缸且活塞(2)，气缸分两个角度分布就可成为V型活塞发动机。

图13所示发动机其有四个连杆(3)及偏心轮(6)且连杆(3)两端都有活塞(2)，所有活塞(2)、气缸成对同平面分布。当然以这种方式还可以布置成二缸、四缸、六缸、十二缸等共用连杆的水平对置多缸发动机。

如果其共用连杆(3)的活塞(2)为环形布置就也可以组成环形气缸多缸发动机。

另外为了增强结构的稳定性可在直轴(1)上靠近连杆(3)的部位附加固定环(9)。

另外可在机体上设置有若干个支撑、固定直轴(1)的轴座，以轴瓦、轴瓦盖等相连、固定。其均衡布置在机体相对于直轴(1)空余的位置，这与传统的主轴固定方式相同。

如图14、15、16所示，当本直轴发动机为多个直轴(1、13、14)时，其将以齿轮组合相连，选择其中的一个直轴为输出轴或另外加装输出轴(15)同样以齿轮组合相连。当然本实用新型不限于上图所示的几种直轴结合方式，按实际需求，可以有更多的组合、排列方式。相对与原有的曲轴发动机，本直轴发动机结构更简单，所以设置多个直轴将更加容易，这样更易提升功重比。

从上述多图中可以看出，所述直轴发动机至少有一个直轴(1)；直轴(1)上至少有一个固定的偏心轮(6)，及与之组合的连杆(3)，连杆(3)两至少一端有活塞(2)，连杆(3)相对于偏心轮(6)两侧面，至少一侧有导轨(4)。另外每个活塞(2)对应的气缸上有进、排气装置，供油装置、点火装置(汽油机适用，柴油机不适用)等。

Claims (9)

1.一种直轴活塞发动机，其包括机体、活塞、气缸、主轴、连杆、进气装置、排气装置、供油装置，特征在于：主轴为整体的直轴(1)；活塞(2)与连杆(3)为固定联结或为一整体；连杆(3)上有导轨(4)及相互平行的上、下挡墙(5)；所述连杆(3)上的导轨(4)与直轴(1)配合活动连接，可往复滑动；挡墙(5)与导轨(4)或活塞(2)中轴线为垂直关系；其直轴(1)上有固定联结的偏心轮(6)；偏心轮(6)处在上、下挡墙(5)之间为配合连接。

2.根据权利要求1所述直轴活塞发动机，特征在于：其至少有一个直轴(1)；所述直轴(1)上至少有一个固定的偏心轮(6)；连杆(3)两端至少一端有活塞(2)，当连杆(3)仅一端有活塞(2)时导轨(4)与直轴(1)为可活动的配合连接；连杆(3)相对偏心轮(6)两侧面至少一面有导轨(4)。

3.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：偏心轮(6)与挡墙(5)之间有滑块(8)；直轴(1)与导轨(4)之间有滑块(11)。

4.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：连杆(3)上有与直轴(1)配合的导轨(4)或有容纳直轴(1)的空腔(12)。

5.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：挡墙(5)与导轨(4)或活塞(2)中轴线为非垂直关系，有一定角度的倾斜。

6.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：挡墙(5)与偏心轮(6)接触面互为相配合的凹凸面；滑块(8)与挡墙(5)及滑块(8)与偏心轮(6)接触面单独或都为互为相配合的凹凸面。

7.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：当有多个连杆(3)及偏心轮(6)且连杆(3)都同方向单端有活塞(2)时，其为所有连杆(3)、活塞(2)、气缸呈直列并排分布的直列多缸活塞发动机；当有多个连杆(3)及偏心轮(6)时，其为所有连杆(3)、活塞(2)、气缸分两个角度分布的V型多缸活塞发动机；当有多个连杆(3)及偏心轮(6)且连杆(3)两端都有活塞(2)时，其为所有活塞(2)、气缸成对同平面分布的对置多缸活塞发动机。

8.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，其特征在于：机体上有固定直轴(1)的轴座；直轴(1)上设置有固定环(9)。

9.根据权利要求1或2所述直轴活塞发动机，特征在于：其有多个直轴(1、13、14)以齿轮组合相连，直轴(1、13、14)中任意一个轴为输出轴。