CN2177808Y - 双活塞传动装置 - Google Patents

Abstract

一种双活塞传动装置，主要包括副缸体1、副活 塞2、传动轴3、传动轮4、机座5、传动轮轴承6、传动 凸缘7、支承凸缘8、主活塞9、主缸体10等，能使往 复运动与旋转运动互相转换，有输出转矩较均匀，零 件少，造价低和能用来组合成多缸双活塞传动装置， 以实现产品的通用化和系列化等优点，适于作内燃 机、压缩机和液压泵，属机械传动技术领域，用途大， 涉及工、农、交通运输等主要领域，易于实施，发展前 景光明。

Description

本实用新型涉及一种双活塞传动装置，属机械传动技术领域。

已有的曲柄－连杆机构是一种能使往复运动与旋转运动互相转换的传动机构，但它的缺点是偏心旋转另件（如曲柄）的惯性离心力和往复运动另件（如活塞）的往复惯性力引起的机振会导致噪声大、机件磨损大、摩擦耗功大、机械效率低、传动效率低和寿命短。

中国专利CN85203619U提供一种同心轮传动机构，虽然它有已有的曲柄一连杆机构的全部功能和没有上述的绝大部分的缺点，但它也有其固有的缺点：需在同心轮的内壁上开轴向长直槽，加工较困难；在作把往复运动转换成旋转运动的单缸运行（如作内燃机）时，周期性脉冲推力从一段直轴的一端（该端上安装有活塞）输入，由于同心轮质量小，转动惯量小，贮藏的动能少，所以从另一段直轴的一端输出的转矩极不均匀，不能满足转矩均匀性要求；在作把旋转运动转换成往复运动的单缸运行（如作压缩机）时，转矩从上述后一段直轴的一端输入，往复运动从上述前一段直轴的一端输出，该端的运动规律只受到刻在同心轮柱面上的形状近似为正弦曲线的沟槽的约束，动作单一，不能满足不同机种、装置对往复动作的要求；不能把多只同心轮组合成多缸传动装置，只能单缸运行，导致：往复运动另件（如活塞）的往复惯性力抵消不掉，仍有机振和噪声，传动轴输出功率小，输出转矩不均匀，不能实现产品的通用化和系列化。

本实用新型的发明目的是推出一种能使往复运动与旋转运动互相转换的、输出转矩较均匀的、机振和噪声较小的、能用来组合成没有已有技术的缺点的多组多缸双活塞传动装置的双活塞传动装置。

附图说明。图1是双活塞传动装置的结构示意图，其中1是副缸体，2是副活塞，3是传动轴，4是传动轮，5是机座，6是传动轮轴承，7是传动凸缘，8是支承凸缘，9是主活塞，10是主缸体，A－A是AA处的截面图，14是支承座盖，15是封闭曲线沟槽。图2是一种封闭曲线沟槽的展开图。图3是四组八缸双活塞传动装置的结构示意    图，其中11是中心轮轴，12是中心轮轴轴承，13是中心轮，B－B是BB处的截面图。

现结合附图说明本实用新型的技术内容。

双活塞传动装置主要包括副缸体1，副活塞2，传动轴3，传动轮4，机座5，传动轮6，传动凸缘7，支承凸缘8，主活塞9，主缸体10，支承座盖14和封闭曲线沟槽15。双活塞指主活塞9和副活塞2。主活塞9的柱面上刻有封闭曲线沟槽15。主活塞9和副活塞2分别固定在传动轴3的两端。主活塞9和副活塞2分别安放在主缸体10和副缸体1中。主缸体10和副缸体1固定在机座5上。支承凸缘8是滚珠。安装在主缸体10上的支承座盖14与支承凸缘8构成的约束机构使支承凸缘8落在主活塞9上的封闭曲线沟槽15内。支承凸缘8的个数为一个或一个以上，支承座盖14的个数与支承凸缘8的个数相等。图1的A－A截面图示出了主缸体10上有三个支承凸缘8的情况。支承凸缘8的个数大于1时，它们均匀地分布在主缸体10的同一个横截面（如A－A截面）上。图1的A－A截面示出了三个支承凸缘8的均匀分布情况。图2示出一种封闭曲线沟槽15的展开图，它包含三段形状完全相同的曲线。曲线的段数应与支承凸缘8的个数相等。曲线的段数和形状与传动力，活塞动程、传动速比等因素有关，可根据要求参照凸轮设计原则进行设计。为简便起见，图1未示出位于主缸体10的左端和副缸体1的右端的主缸盖和副缸盖。封闭曲线沟槽15与支承凸缘8构成使主活塞9、传动轴3和副活塞2只能在主缸体10和副缸体1中作往复和旋转运动的约束机构。图1所示的传动轮4为链轮，可改用齿轮、带轮或摩擦轮。传动轮4带有两端安有传动轮轴承6的空心轴套。传动轮轴承6的外壳固定在机座5上。传动轮4的空心轴套套在传动轴3上。传动轴3的柱面上制有数量不拘的轴向直槽，数量一般为4至8道。均匀分布于外圆圆周。传动轮4的空心轴套的内壁上制有相同数量的轴向直槽，均匀分布于空心轴套内壁圆周。传动轴3的柱面上的轴向直槽与传动轮4的空心轴套的内壁上的轴向直槽对齐。轴向直槽的横截面是半圆形的。槽内充填以作为传动凸缘7的圆柱或滚珠串。传动轮4、传动凸缘7与传动轴3构成使三者作只能一起旋转不能一起往复的运动的约束机构。该机构也可是直齿－花键槽机构，传动轴3的柱面上制有数量不拘的轴向直齿，数量一般为4至8个，均匀分布于外圆圆周，传动轮4的空心轴套的内壁上制有能与上述直齿啮合的花键槽，传动凸缘7取消不用。

把转矩通过传动轮4施加到本实用新型的双活塞传动装置时，传动轮4旋转，通过传动凸缘7、传动轮4和传动轴3上的轴向直槽或传动轮4上的花键槽和传动轴3上的直齿，使传动轴3随之旋转，支承凸缘8和封闭曲线沟槽15组成的约束机构使作旋转运动的主活塞9兼作紧贴主缸体10的缸壁的往复运动，传动轮4和传动轴3之间的约束机构对往复运动无约束作用，导致传动轴3和副活塞2随主活塞9作旋转和往复运动。传动轮4旋转一周，主活塞9和副活塞2往复三次，往复次数与支承凸缘8的个数相等，主活塞9和副活塞2的运动规律取决于封闭曲线的形状。这种工作方式使本实用新型的双活塞传动装置适于作压缩机、液压泵。

在主活塞9和副活塞2上轮流施加推力：当主活塞9位于主缸体10的左端时，在主活塞9的左端面上施加推力；当副活塞2位于副缸体1的右端时，在副活塞2的右端面上施加推力，主活塞9和副活塞2便在推力的驱动下作往复和旋转的运动，传动轴3随之以相同方式运动，并把运动的旋转部分传输给传动轮4，令其随之旋转。主活塞9和副活塞2往复运动三次，传动轮4旋转一周。这种工作方式使本实用新型的双活塞传动装置适于作内燃机，主缸体10和副缸体1分别作内燃机的二个汽缸，传动轮4每旋转一周，受到六次推动，比之单缸运行的已有的内燃机（三次推动），推动次数增加了一倍，虽然从传动轮4输出的转矩仍不均匀，但已有明显改善。

本实用新型的双活塞传动装置通过位于传动轴3中部的传动轮4输出或输入转矩，传动轴3粗而坚实，两端得到分别安装在主缸体10和副缸体1内的主活塞9和副活塞2的支撑，加载后传动轴3几乎没有变形和几乎没有偏离设计轴线的方向，所以本实用新型的双活塞传动装置特别适于用来组合成多组多缸双活塞传动装置，以增大输出功率，改善输出转矩的均匀性，减小机振，降低噪声和实现产品的通用化、系列化。多组多缸双活塞传动装置简称多缸双活塞传动装置。组数与缸数之比为2：1，组数应为大于1的正整数。组合时，需增加中心轮轴11、中心轮轴轴承12和中心轮13，和扩大了的机座5。多个（组）双活塞传动装置均匀分布在中心轮轴11的四周，固定在扩大了的机座5上，多个（组）双活塞传动装置各自的传动轮4与中心轮13构成接触或不接触的传输旋转运动的约束机构。传动轮4和中心轮13为齿轮时，两者构成接触的约束机构；传动轮4和中心轮13为链轮时，两者构成不接触的约束机构。现以四组八缸双活塞传动装置作为本实用新型的一个实施例，结合图3说明如下。

实施例：

四组八缸双活塞传动装置由四个（组）双活塞传动装置、中心轮轴11、中心轮轴轴承12、中心轮13和扩大了的机座5组成。四组双活塞传动机构均匀地安装在位于扩大了的机座5中心轮轴11的四周。中心轮13为齿轮，传动轮4也为齿轮，四只传动轮4与中心轮13啮合。传动轮4与中心轮13的转速比（速比）等于后者与前者的齿数比，由本实用新型拟作的用途决定。本实施例中速比选为1：2，即传动轮4旋转一周，中心轮13旋转二周。传动轮4和中心轮13可改用链轮，只是占据的空间较大。但传动轮4和中心轮13不宜采用带轮或摩擦轮，因为两者之间不允许有滑差，否则四组双活塞传动机构就无法协调工作，如用带轮或摩擦轮，滑差是不可避免的。本实施例的功能与双活塞传动装置完全相同，工作原理也相同，这里就不再重复。当本实施例作内燃机时，中心轮轴11输出的功率大，为双活塞传动装置作内燃机时的四倍；中心轮13旋转一周，受到12次推动，中心轮轴11输出的转矩极为均匀。四组活塞中，二组的往复运动方向与另二组的往复运动方向始终完全相反，虽机座5所受到的往复惯性力不能完全抵消，但已接近完全抵消，加上运行时不会产生离心惯性力，使得本实施例产生的机振和发出的噪声极小。

与已有技术相比，本实用新型有以下优点：

1.另件少，主要另件不到20个，无大型另件、体积小巧、结构紧凑，造价低廉。

2.另件磨损少，摩擦耗功小，机械效率高，传动效率高，寿命

3.封闭曲线沟槽15和传动轴3上的轴向直槽或直齿分别位于主活塞9和传动轴3的柱面，传动轮4的空心轴套的内壁上的轴向直槽或花键槽的长度较短，这些槽、齿的加工较容易。

4.输出转矩较均匀。

5.用多个（组）本实用新型组合成的多缸双活塞传动装置输出功率大，输出转矩极均匀，机振小，噪声轻，和能实现产品的通用化和系列化。

上列优点使得本实用新型特别适于用来作内燃机（如汽车、轻型飞机、船舶等交通工具的发动机），压缩机（如冰箱、气泵等的压缩机）或液压泵（如油泵、水泵等），本实用新型易于实施，用途大，涉及面（如工业、农业、交通运输、建筑、国防等重要国发经济建设领域）广，潜在的经济和社会效益巨大，是一项发展前景无比光明的新产品。

Claims (12)

1、一种双活塞传动装置，主要包括传动轴3，传动轮4，机座5，传动轮轴承6，传动凸缘7，支承凸缘8，主活塞9，主缸体10，其特征在于，它还包括副缸体1和副活塞2，主活塞9副活塞2分别固定在传动轴3的两端，主活塞9和副活塞2分别安放在主缸体10和副缸体1中，主缸体10和副缸体1固定在机座5上，主活塞9的柱面上刻有封闭曲线沟槽15，安装在主缸体10上的支承座盖14与支承凸缘8构成使支承凸缘8落在封闭曲线沟槽15内的约束机构，支承凸缘8与封闭曲线沟槽15构成使主活塞9、传动轴3和副活塞2只能在主缸体10和副缸体1中作往复和旋转的运动的约束机构，位于传动轴3中部的传动轮4带有两端安有传动轮轴承6的空心轴套，传动轮轴承6的外壳固定在机座5上，传动轮4的空心轴套套在传动轴3上，传动轴3的柱面上制有数量不拘的轴向直槽，均匀分布于外圆圆周，传动轮4的空心轴套的内壁上制有相同数量的轴向直槽，均匀分布于空心轴套内壁圆周，传动轴3的柱面上的轴向直槽与传动轮4的空心轴套的内壁上的轴向直槽对齐，轴向直槽的横截面是半圆形的，槽内充填以作为传动凸缘7的圆柱，传动轮4、传动凸缘7与传动轴3构成使三者作只能一起旋转不能一起往复的运动的约束机构，是一种能使往复运动与旋转运动互相转换的、输出转矩较均匀的、机振小的、噪声低的、能用来组合成多缸双活塞传动装置的产品。

2、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于，支承凸缘8是滚珠，支承凸缘8的个数为一个或一个以上，个数大于1时，支承凸缘8均匀地分布在主缸体10的同一个横截面上，支承凸缘8的个数应与封闭曲线沟槽15的展开图上的形状完全相同的曲线段的段数和支承座盖14的个数相等。

3、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于，传动轮4是链轮或齿轮。

4、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于传动轮4是带轮或摩擦轮。

5、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于，传动轴3的柱面上的轴向直槽和传动轮4的空心轴套的内壁上的轴向直槽的数量一般为4至8道。

6、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于，传动凸缘7是充填在位于传动轴3和传动轮4之间的轴向直槽内的滚珠  串。

7、根据权利要求1所述的双活塞传动装置，其特征在于，传动轴3、传动凸缘7和传动轮4构成的约束机构是直齿一花键槽机构，传动轴3的柱面上制有数量不拘的轴向直齿，均匀分布于外圆圆周，传动轮4的空心轴套的内壁上制有能与上述直齿啮合的花键槽，传动凸缘7取消不用。

8、根据权利要求1或7所述的双活塞传动装置，其特征在于、传动轴3上的轴向直齿的数量一般为4至8个。

9、根据权利要求1～3或5～8所述的双活塞传动装置，其特征在于，多个（组）该装置与中心轮轴11，中心轮轴轴承12，中心轮13，扩大了的机座5等一起组成多缸双活塞传动装置，多个（组）双活塞传动装置均匀分布在中心轮轴11的四周，固定在扩大了的机座5上，多个（组）双活塞传动装置各自的传动轮4与中心轮13构成接触的传输旋转运动的约束机构，传动轮4和中心轮13是齿轮。

10、根据权利要求1～3或5～9所述的双活塞传动装置，其特征在于，多个（组）双活塞传动装置各自的传动轮4与中心轮13构成不接触的传输旋转运动的约束机构，传动轮4和中心轮13是链轮。

11、根据权利要求1～3或5～10所述的双活塞传动装置，其特征在于，组合成多缸双活塞传动装置的双活塞传动机构的个（组）数应为大于1的正整数，缸数与个（组）数之比为2：1。

12、根据权利要求1～3或5～11所述的双活塞传动装置，其特征在于，组合成多缸双活塞传动装置的双活塞传动装置的个（组）数是4，缸数是8。

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