CN2558770Y - 新型旋转内滑道式旋转发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种旋转内滑道旋转发动机，该发动机由活塞在旋转的内滑道内的往复运动实现普通活塞式发动机的吸气，压缩点火，作功，排气四个冲程的运动。该发动机采用锥齿轮机构实现两个反向的旋转运动，且利用两个反向的旋转运动分别控制内滑道的旋转和活塞的往复运动，并由一个凸轮推动活塞在内滑道内往复运动。该实用新型避免了以往旋转发动机设计中的活塞与缸体高副磨损导致的密封难的问题和同时取消了普通活塞式发动机中的连杆和进排气阀。设计还表明这种发动机可以实现直接的两个反向输出和在一个圆周上的多个作功冲程。本实用新型可作为各种车辆，船舶，工程机械的动力。

Description

新型旋转内滑道式旋转发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种新型旋转内滑道式旋转发动机。

技术背景

活塞式发动机已经经历了上百年的历史，到现在这种发动机的结构和功用已经相当的成熟，它具有结构紧凑、功率范围宽广、适应性好、起动性好、操作简单等显著优点。但由于活塞往复借以推动曲柄转动因而造成功率损失严重，机体震动大，主轴受力状况恶化，磨损严重，体积庞大、维修不易、且在技术发展上已接近其最高的水平，再发展的空间已经几乎没有，人们急需一种更合理、更优秀的发动机取而代之。于是，旋转发动机有了发展的契机。

旋转发动机，顾名思义就是通过旋转叶片直接将能量经过旋转，减少了现在普遍使用发动机的活塞、曲柄、连杆，从而提高发动机的效率、减轻发动机的体积和重量。

旋转发动机从发动机的研究早在上世纪初就已经开始并受到人们的关注，目前的旋转发动机已经具有了效率高，体积小，转速高等许多优点，但是没有能够真正普及，因为这种发动机对加工和材料的要求太高且适用性不高。实际上，现在只有及少的特殊用途的汽车在使用这种发动机，而且价格十分昂贵。到目前为止，真正获得工业使用的只要1942年德国汪克儿发明的汪克儿发动机。但其明显的优势，已经能证明旋转发动机有着广阔的前景，随着科技的发展，设计的优化，加工工艺和材料的不断进步，旋转发动机一定会被越来越多的生产和使用，逐步普及，最终很可能代替现在的活塞式发动机，而在发动机领域里站主导地位。

以下是一种内滑式旋转发动机，它主要由一个圆形的缸体、转子体内滑道，转子体和滑块组成，它通过转子体的转动就可以连续的实现吸气，爆炸，作功，排气等一系列步骤。该设计的特点是，转子体与输出轴是联体的。当启动发动机时，因缸体内的固定曲轴是与缸体固定不能运转的，转子体在转动中其联体滑块内缘只能围绕着固定的曲轴在转子体内滑道上下滑动。当滑块位于转子体下死点时，转子体上的滑道留有最大空间，可将燃气从吸气孔吸入滑道空间内，转子体继续转动。进气口被封闭，滑块也逐渐从下死点往上死点方向滑行推进，气体也逐渐被压缩，当达到火花塞部分，火花塞点燃压缩气体，产生爆炸，作功，从而推进转子体继续推进置排气口位置，缸体内废气排除，此时滑块已运行至上死点位置。转子体继续运行，联体滑块向转子体内滑道下死点方向滑动，滑道空间又逐渐增大，行至进气口位置，燃气再被吸入，如此往复循环。可以说，这是一种比较新颖的设想，这种设计，采用内滑道的设计，从而避免了，许多旋转发动机中，转子体活塞与缸体之间的高副摩擦所带来得磨损问题，而且其结构简单，部件都是圆外形或是内圆弧，因此加工也会比较容易。体积和造价都会比较小。但是这种设计，也存在一下的缺点。首先，这样以转子体在联体滑块内转动以求得转子体内滑道的转动和联体滑块在转子体内的相对滑动同时实现，且要联体滑块滑至死点时，内滑道恰好转至吸气，点火，排气位，这样的运动设想未必能够实现。其次，以这样的方式压气，压气比将受到一定的限制，也就是说压气比不会太大，这样发动机的功率将会受到影响。再次，分析可知，按设计所说的运动方式，则排气位时不会自动排气，应把排气位该在右边，与火花塞相对。总的说来，这种设计的是比较实用的，但仍有需改进之处。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述旋转式发动机存在的缺陷，设计一种新型的旋转内滑道式旋转发动机，可以实现直接的两个反向输出，并可实现多缸发动机，还可以避免以往旋转发动机设计中的活塞与缸体高副磨损导致的密封难的问题，同时取消了普通活塞式发动机中的连杆和进排气阀。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型旋转内滑道式旋转发动机，包括有机座，机壳和后盖，并安装火花塞，机壳内有内滑道，内滑道内纵向加工有与活塞相配的通孔，凸轮轴的凸轮部分与活塞中间的两端圆弧面共轭，由壳体、内滑道、活塞围成一个封闭的空间。本发动机由空套锥齿轮、连轴锥齿轮和锥齿轮构成一个齿轮系，锥齿轮与凸轮轴键连接，空套锥齿轮空套在凸轮轴上，并通过沉头螺钉与内滑道固接，壳体上分别开有直接进气口和直接排气口。

另外，为了增强密封性能，本发动机的活塞的截面为圆面，内滑道纵向加工有可让活塞在其中滑动的孔，活塞配有活塞环。发动机的内滑道与机壳之间采用小过盈配合。

本发动机的原理是：

在输入端接一个输入电机，首先转矩传输给凸轮轴，锥齿轮与凸轮轴键连接。锥齿轮，连轴锥齿轮和空套锥齿轮构成一个齿轮系，该齿轮系可将凸轮轴的旋转按一定的传动比传输反向的传输给空套锥齿轮。空套锥齿轮与内滑道固接，从而带动了内滑道的旋转。凸轮与活塞的相对旋转带动活塞在内滑道内往复运动，实现普通活塞式发动机的吸气、压缩点火、做功和排气四个冲程的运动。

本实用新型的优点是：

1、由锥齿轮、连轴锥齿轮和空套锥齿轮构成一个齿轮系，可实现直接的两个反向输出。

2、由于采用齿轮系结构，可通过改变锥齿轮系的传动比，使发动机可以实现在一个圆周上的多个作功冲程，形成多缸发动机，并可根据需要选择不同的转速输出。

3、由于采用了锥齿轮结构，可以实现进、排气的分离，从而取消了进、排气阀，使结构简化。

4、由于活塞的截面设计成圆面，使其可以安装活塞环，增强缸体的密封性。同时将内滑道与机壳之间采用小过盈配合，使其既可以在机壳内旋转，又具有较好的密封性能。因此，本结构可以有效避免以往旋转发动机设计中的活塞与缸体高副磨损导致的密封难的问题。

附图说明：

图1为该实用新型的结构示意图(主视图)；

图2为该实用新型的结构示意图(左视图)；

图3的A、B、C、D为该实用新型在锥齿轮系的传动比为-1∶1时的相位图；

图4的A、B、C、D、E、F、G、H为该实用新型在锥齿轮系的传动比为-2∶1时的相位图。

具体实施方式

本实用新型的结构参见图1和图2，包括有1-机座，2-机壳，3-后盖，4-旋转内滑道，5-活塞，6-凸轮轴，7-活塞环，8-空套锥齿轮，9-连轴锥齿轮，10-锥齿轮，11-键，12-沉头螺钉，13-火花塞。

本结构整体由机座1支撑，机壳2和后盖3与机座1固接。内滑道4与机壳2之间要采用小过盈配合，基孔制可采用H7/p6以保证密闭性。锥齿轮10与中心轴通过键11连接，空套锥齿轮8空套在凸轮轴6上，并通过沉头螺钉12与旋转内滑道4固接，连轴锥齿轮9分别与锥齿轮10和空套锥齿轮8啮合，构成一个齿轮系。凸轮和中心轴作成联体结构形成凸轮轴6，并且凸轮轴6的凸轮部分与活塞5中间的两段圆弧面是共轭的，以保证发动机的运转平稳。活塞5设计成截面为圆面的柱状活塞并配有活塞环7，这样便于加工和密封。旋转内滑道4径向加工有装配凸轮轴6的通孔，纵向加工有与柱状活塞5相配合的通孔。通过以上结构设计，使得活塞5与旋转内滑道4之间形成具有一定转速比的反向旋转。同时，由机壳2、旋转内滑道4、活塞5形成的空间，由于内滑道4与机壳2之间采用小过盈配合，同时柱状活塞5配有活塞环7而具有较好的气密性。

当活塞5与旋转内滑道4之间的定转速比为-1∶1时，凸轮轴6每正向旋转90度，则旋转内滑道4就反向旋转90度，这样就相当于是凸轮轴6相对于旋转内滑道4转动了180度，这样凸轮轴就推动活塞5在旋转内滑道4内滑动了最大滑动距离。也就是说，参见图3，如果初始时刻发动机处于最大进气位置，发动机吸入混合可燃气体，状态如A；在凸轮轴6旋转90度后，发动机就处于最大压气状态，而由于旋转内滑道4的转动又将其本身和活塞5带到机壳2设有火花塞13的点火位置，如状态B；点火后气体燃烧爆炸，开始作功，如状态C，爆炸产生的推力推动活塞往反方向运动，活塞5又推动凸轮轴6继续沿原方向转动，这时凸轮轴6的旋转可产生很大的转矩，其中大部分通过输出轴输出，另一部分通过锥齿轮系传输给旋转内滑道4，使旋转内滑道4也继续沿原先的转向转动。凸轮轴6和旋转内滑道5再转动180度活塞5将燃烧后的废气排出，入状态D，若再转动90度，可燃气体又被吸入发动机，发动机再次回到最大吸起位置。这样就形成了吸气A，压缩B，作功C，排气D，再到吸气的工作循环。

以上是假设锥齿轮系的传动比是-1∶1的时的工作过程，此时旋转内滑道4每旋转一周，凸轮轴6也旋转一周，旋转内滑道4每旋转一周的过程中完成一次从吸气到排气的工作单元。如果改变传动比，就可以实现旋转内滑道4每旋转一周的过程中完成多次从吸气到排气的工作单元。

参见图4，以传动比为-2∶1为例，此时凸轮轴每旋转一周，旋转内滑道4转动180度。这样，如果调整并增设机壳2上的直接进气口、直接排气口，火花塞13的位置就出现图4所示的工作相位情况，即该发动机具有两个从吸气到排气的工作单元，分别是吸气A′、压缩B′、作功C′、排气D′、再吸气E′、再压缩F′、再作功G′、再排气H′。另外以上说明中是以凸轮轴6作为输出端，如将旋转内滑道4的另一端伸出机壳2，同样可以旋转内滑道4的伸出部分作为输出端。这样可根据工作是转向和转速的要求选择不同的输出端。

Claims (3)

1、一种新型旋转内滑道式旋转发动机，包括有机座(1)，机壳(2)和后盖(3)，并安装火花塞(22)，机壳(2)内有内滑道(4)，内滑道(4)内纵向加工有与活塞(5)相配的通孔，凸轮轴(6)的凸轮部分与活塞中间的两端圆弧面共轭，由壳体(2)、内滑道(4)、活塞(5)围成一个封闭的空间，其特征在于由空套锥齿轮(13)、连轴锥齿轮(14)和锥齿轮(15)构成一个齿轮系，锥齿轮(15)与凸轮轴键连接，空套锥齿轮(13)空套在凸轮轴(6)上，并通过沉头螺钉(17)与内滑道(4)固接，壳体(2)上分别开有直接进气口和直接排气口。

2、根据权利要求1所述的一种新型旋转内滑道式旋转发动机，其特征在于，活塞(5)的截面为圆面，内滑道(4)纵向加工有可让活塞(5)在其中滑动的孔，活塞(5)配有活塞环(12)。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型旋转内滑道式旋转发动机，其特征在于内滑道(4)与机壳(2)之间采用小过盈配合。

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