TWM566264U - 蚶線型汽缸 - Google Patents

Abstract

一種蚶線型汽缸，其包含設置有：一缸體、一轉子、一滑板。其中，該缸體的內壁為蚶線型。該轉子為圓筒狀。該轉子設置在缸體的內部，且與該缸體的內壁呈內切狀。該轉子設有一通過圓筒中心線位置的徑向滑槽。該滑板的兩端為板狀。該滑板貫穿該轉子的徑向槽孔，並可在該徑向滑槽內作往復運動。該滑板的兩端恆與該缸體的內壁接觸，而將該缸體的內部分隔成各自獨立的空間。其間，與該缸體的蚶線型內壁作為內切狀的圓柱的轉子，以中心點的轉軸為軸心的「旋轉」，可令通過該轉子中心的滑板的兩端始終接觸蚶線型圓筒的內壁。該蚶線型汽缸可藉由滑板壓縮空氣，而成為壓縮部汽缸。該蚶線型汽缸可藉由燃燒後的高壓氣體推動滑板，而成為動力部汽缸。

Description

蚶線型汽缸

本創作有關於一種蚶線型汽缸，其缸體的內壁為蚶線狀。藉由設置在缸體內部的轉子與滑板的圓形運動，完成壓縮空氣或動力輸出的作用。

傳統四行程往復式內燃機，其以單一汽缸與活塞形成的空間內，藉由活塞做直線進、退，配合汽缸頂部的進氣閥、排氣閥之開、閉，經過進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程完成一個工作循環。查，一輛汽車引擎需要使用四個以上的傳統式內燃機(汽缸)來驅動。

上述進氣、壓縮、爆發、排氣四個行程中，每一行程可使曲柄轉動180°，即半圈。四個行程能夠令該曲柄轉動720°，即兩圈。其中，僅有做爆發行程的180°產生驅動力。在爆發行程中，該活塞是直線運動，端賴曲柄轉換成圓周運動。故僅有曲柄在90°角時，為切線方向的最有效輸出。是以，傳統內燃機之工作效率受限於其構造上的特性，無法將燃燒爆發後的動力充分運用。又，傳統式四行程往復式內燃機，需依賴多個汽缸來達到動力的持續輸出，並且要能平衡各汽缸之間的振動，造成其體積龐大、笨重。

中華民國發明第98754號「迴轉式引擎」專利，為一種設置 有偏心擺葉轉子的迴轉式引擎。該專利案設置有壓縮部汽缸、燃燒室、動力部汽缸。該壓縮部汽缸與動力部汽缸內分別設置有壓縮轉子、動力轉子。該壓縮轉子與動力轉子固設在同一轉軸上。該壓縮轉子、動力轉子各自設有三個擺葉。該轉軸轉動時，該壓縮轉子可壓縮空氣，並將空氣推送入燃燒室，進行點火爆炸程序。爆炸後的高溫、高壓的膨脹氣體，會送入該動力部汽缸推動擺葉，令動力轉子轉動，進而帶動該轉軸轉動。

本創作所提供的蚶線型汽缸屬於迴轉式汽缸，其可作為迴轉式引擎的壓縮部汽缸及動力部汽缸。本創作的結構較前述第98754號「迴轉式引擎」發明專利所揭露的汽缸為精簡。

本創作所提供之該蚶線型汽缸，其包含設置有：一缸體、一轉子、一滑板。其中，該缸體的內壁為蚶線型。該轉子為圓筒狀。該轉子設置在缸體的內部，且與該缸體的內壁呈內切狀。該滑板穿設在該轉子的徑向滑槽內，而可在該徑向滑槽內作往復運動。該徑向滑槽通過該轉子的中心線。該滑板的兩端為板狀，且其兩端恆與該缸體的內壁接觸，而將該缸體的內部分隔成各自獨立的空間。

所述缸體的頂面設置有一與外界相通的第一氣孔，其底面設置有一與外界相通的第二氣孔。所述轉子以180°間隔設置二個導氣槽。該導氣槽的上端開口設置在該轉子的週壁，下端開口設置在該轉子的底面。該轉子每轉動360°，該二導氣槽的下端開口會分別與缸體的第二氣孔重合一次。

所述缸體的頂部設有一第一圓形凹面。該缸體的底部相對設 置有一第二圓形凹面。該轉子的上部吻合地嵌入該第一圓形凹面內，其下部吻合地嵌入該第二圓形凹面內。

所述轉子的徑向滑槽為圓形槽孔，該滑板的中央部位為圓柱體，而能吻合地在該轉子的徑向滑槽內移動。

所述轉子的徑向滑槽孔緣的上、下端各設置有一弧形深度的導溝。該滑板的中央圓柱體的頂端與底端各嵌設有二個鋼珠。憑藉該各鋼珠分別被侷限在該二導溝內移動，而導正該滑板的移動。

所述滑板的兩端各設有一凹槽，該凹槽內各插設一凸出該凹槽的舌片。該舌片與該凹槽之間壓設有抗壓彈簧。該滑板憑藉兩端的舌片與該缸體內壁接觸。

1‧‧‧壓縮部汽缸

2‧‧‧動力部氣缸

3‧‧‧燃燒室

10‧‧‧轉子

11‧‧‧徑向滑槽

111‧‧‧導溝

12、13‧‧‧轉軸

14‧‧‧導氣槽

20‧‧‧缸體

21‧‧‧的一氣孔

22‧‧‧第二氣孔

23‧‧‧第一圓形凹面

24‧‧‧第二圓形凹面

30‧‧‧滑板

31‧‧‧圓柱體

32‧‧‧鋼珠

33‧‧‧嵌槽

34‧‧‧凹槽

35‧‧‧舌片

36‧‧‧抗壓彈簧

40‧‧‧缸體

41‧‧‧的一氣孔

42‧‧‧第二氣孔

50‧‧‧轉子

51‧‧‧徑向滑槽

52‧‧‧導氣槽

53、54‧‧‧轉軸

60‧‧‧滑板

圖一為本創作用於迴轉式引擎的結構示意圖。

圖二為蚶線型氣缸的定義圖。

圖三為壓縮部氣缸的外觀圖

圖四為圖三中缸體的上蓋呈開啟狀態的立體圖。

圖五為壓縮部汽缸的分解圖。

圖六為壓縮部汽缸的剖面圖。

圖七為壓縮部汽缸的動作圖一。

圖八為壓縮部汽缸的動作圖二。

圖九為轉子的外觀圖。

圖十為滑板的外觀圖。

圖十一為滑板在轉子內的局部剖面放大圖。

圖十二為滑板兩端的剖面放大圖。

圖十三為動力部氣缸的分解圖。

圖十四為動力部氣缸的剖面圖。

請參閱圖一。本創作所揭露的蚶線型汽缸1、2，是一種具有旋轉式轉子10、50的汽缸1、2，其可作為引擎的壓縮部汽缸1，亦可作為引擎的動力部汽缸2。壓縮部汽缸1可將壓縮氣體送入一燃燒室3內。在該燃燒室3內進行點火爆炸。燃燒後的高溫、高壓氣體及送入該動力部汽缸2內，而推動該動力部汽缸2內的轉子50轉動，而輸出動力。

請參閱圖二。蚶線的其定義為：給定一個基圓O及其圓周上一個基點A，另給定一個常數k。設過A點的任意直線與該基圓O交於另一點M，直線AM上恰有兩個點P與P'。滿足MP=MP'=k條件的所有此種P與P'點所成的圖形，稱為以圓O為基圓，以A點為基點，k為常數的蚶線(limacon)。該蚶線有一極特別的性質，所有通過基點A的直線長度皆為定值2k。該蚶線軌跡方程式為：r=2a×cosθ+k。其中，a為基圓之半徑，θ為以基點A之角度(0~360°)

茲以作為壓縮部汽缸1的蚶線型汽缸1為例，說明本創作的技術特徵。請參閱圖三~圖五。該蚶線型汽缸1包含設置有：一缸體10、一轉子20、一滑板30。其中，該缸體10的內壁為蚶線型。該蚶線型缸體20的內壁，是以一基圓O所制定的蚶線型。該基圓O上設定有一基點A，通過該基點A的任一直線與該缸體20內壁相交的二點所構成的長度恆為定值。本創作的缸體20內壁，選擇r=18×cosθ+55.5軌跡的蚶線。

該轉子10為圓筒狀。該轉子10設置在缸體20的內部，且與該缸體20的內壁呈內切狀。該轉子10的軸心即為設定該缸體20蚶線型內壁的基圓O上的基點A。該轉子10設有一通過圓筒中心線位置的徑向滑槽11。該滑板30的兩端為板狀。該滑板30貫穿該轉子10的徑向槽孔11，並可在該徑向滑槽11內作往復運動。該滑板30的兩端恆與該缸體20的內壁之間呈接觸狀，而將該缸體20的內部分隔成各自獨立的空間。作為內切圓柱的轉子10，以中心點的轉軸12、13為軸心的「旋轉」，令該轉子10的轉動過程中，通過該轉子10中心的滑板30的兩端始終接觸該缸體20的蚶線型內壁。

該缸體20的頂面設置有一與外界相通的第一氣孔21，其底面設置有一與外界相通的第二氣孔22。該第一氣孔21能夠與引擎的進氣歧管(圖上未示出。為習知構件)連接。該第二氣孔22與該燃燒室3連通。

該轉子10的頂端的中央固設一第一轉軸12，其底端的中央固設有一第二轉軸13。該第一轉軸12與第二轉軸13為同一軸心。該第一轉軸12與第二轉軸13係凸出該缸體20外，並作為動力輸出軸。該轉子以180°間隔設置二個導氣槽14。該導氣槽14的上端開口設置在該轉子10的週壁，下端開口設置在該轉子10的底面。該轉子每轉動360°，該二導氣槽14的下端開口會分別與缸體的第二氣孔22重合一次。該二導氣槽14係相對該徑向滑槽11的兩端孔緣的位置來設定。以轉子10的旋轉方向來看，該二導氣槽14為超前該徑向滑槽11的相對孔緣的狀態。該導氣槽14超前該徑向滑槽11孔緣的相位角度小於90°角。

請參閱圖五、圖六。該缸體20的頂部相對設置有一與該缸體20內壁內切的第一圓形凹面23。該缸體20的底部設有一第二圓形凹面24， 該第二圓形凹面24與該缸體20內壁呈內切狀。該轉子10的上部吻合地嵌入該第一圓形凹面23內。該轉子10的下部吻合地嵌入該第二圓形凹面24內。憑藉該第一凹面23與第二凹面24對該轉子10的約束，使該轉子10的轉動更為穩定，且令該滑板30的上、下緣確實分別與該缸體20頂端壁面、底端壁面貼觸。

請參閱圖七、圖八。該轉子10的轉動過程中，該滑板30的一端會經過該缸體20的第一氣孔21，將由進氣歧管(圖上未示出)送入的空氣壓縮，如圖六所示。此刻，該滑板30另一端所做的前一次壓縮操作下的壓縮空氣，正要由該導氣槽14、第二氣孔22送入該燃燒室3內。該轉子10的持續轉動下，壓縮空氣的空間逐漸縮小，氣壓逐漸升高，如圖七至圖八所示。

本創作是以蚶線型為內壁的缸體20內切圓筒柱式轉子10，通過圓筒中心線位置的滑板30，令該滑板30的兩端無論轉在甚麼角度都能將該缸體20內部分隔成二個獨立空間的特性，而形成一個旋轉型式的壓縮氣泵。該轉子10每轉動一圈，能完成二次的空氣壓縮操作。

請參閱圖九、圖十。該轉子10的徑向滑槽11為圓形槽孔，且其孔緣的上、下端各設置有一弧形深度的導溝111。該滑板30的中央部位為圓柱體31，而能吻合地在該轉子10的徑向滑槽11內移動。該滑板30的中央圓柱體31的頂端與底端各嵌設有二個鋼珠32。請參閱圖十一。憑藉該各鋼珠32分別被侷限在該二導溝11內移動，而導正該滑板30的移動。該滑板30的中央圓柱體部未設置有多數個嵌槽33，以嵌設多數個防漏環(圖上未示出)。

請參閱圖十二。該滑板30的兩端各設有一凹槽34，該凹槽34內各插設一凸出該凹槽的舌片35。該舌片35與該凹槽34之間壓設有多數個上下排列的抗壓彈簧36。憑藉該各抗壓彈簧36對該舌片35的頂推作用，令該二舌片35與該缸體20內壁保持非硬碰硬的接觸狀態。

該蚶線型汽缸亦可作為動力部汽缸2。請參閱圖十三、圖十四所示作為動力部氣缸的蚶線型汽缸2，其包含設置有：一缸體40、一轉子50、一滑板60。其中，該缸體40的內壁為蚶線型。該轉子50為圓筒狀。該轉子50設置在缸體40的內部，且與該缸體40的內壁呈內切狀。該轉子50設有一通過圓筒中心線位置的徑向滑槽51。該滑板60的兩端為板狀。該滑板60貫穿該轉子50的徑向滑槽51，並可在該徑向滑槽51內作往復運動。該滑板60的兩端恆與該缸體40的內壁接觸，而將該缸體40的內部分隔成各自獨立的空間。

該缸體40的頂面所設置的第一氣孔41，能夠與引擎的排氣管(圖上未示出。為習知構件)連接，以將引擎的廢氣排出。該缸體40的頂面所設置的第二氣孔42，該第二氣孔42與該燃燒室3連通，使燃燒室3內的高溫、高壓氣體能夠送入缸體40內，以推動該滑板60轉動，進而帶動該轉子50、轉軸53、54同步轉動。其間，該壓縮部汽缸1的轉軸13與動力部氣缸2的轉軸54藉由一聯軸器4銜接聯動。

該轉子以180°間隔設置二個導氣槽52。該導氣槽52的上端開口設置在該轉子50的週壁，下端開口設置在該轉子50的底面。該轉子50每轉動360°，該二導氣槽52的下端開口會分別與缸體40的第二氣孔42重合一次。該二導氣槽52係相對該徑向滑槽51的兩端孔緣的位置來設定。以轉子 50的旋轉方向來看，該二導氣槽52為落後該徑向滑槽51的相對孔緣的狀態。該導氣槽52落後該徑向滑槽51孔緣的相位角度小於90°角。

該燃燒室3內點火爆炸所產生的高壓氣體在送入該動力部汽缸2的缸體40內後，可推動該滑板60轉動。該滑板60會帶動轉子50與轉軸53、54轉動，而輸出動力。同時，該壓縮部汽缸1的缸體20的轉子10被傳動，而進行壓縮空氣的操作，及將壓縮空氣送入燃燒室3的操作。

綜上所陳，本創作所提供的蚶線型汽缸，是將具有蚶線型內壁的缸體20、內切圓柱型轉子10、以及滑板30的組合，可作為壓縮空氣的功能，將燃料混合氣體壓縮進入燃燒室3內。燃燒室3內點火爆發後所產生的高溫、高壓氣體，可送入作為動力部汽缸2的另一蚶線型汽缸內，推動分隔板60，輸出動力。

以上所述係利用較佳實施例詳細說明本創作，而非限制本創作之範圍。大凡熟知此類技藝人士皆能明瞭，適當而作些微的改變及調整，仍將不失本創作之要義所在，亦不脫離本創作之精神和範圍。

Claims (4)

1. 一種蚶線型汽缸，其包含：一缸體，其內壁是以一基圓所制定的蚶線型；該基圓上設定有一基點，通過該基點的任一直線與該缸體內壁相交的二點所構成的長度恆為定值；該缸體的頂面設置有一與外界相通的第一氣孔，其底面設置有一與外界相通的第二氣孔；一轉子，其為圓筒狀；該轉子設置在缸體的內部，且與該缸體的內壁呈內切狀；且該轉子的軸心即為設定該缸體蚶線型內壁的基圓上的基點；該轉子的頂端的中央固設一第一轉軸，其底端的中央固設有一第二轉軸；該第一轉軸與第二轉軸為同一軸心；該第一轉軸與第二轉軸凸出該缸體外；該轉子以180°間隔設置二個導氣槽；該導氣槽的上端開口設置在該轉子的週壁，下端開口設置在該轉子的底面；該轉子每轉動360°，該二導氣槽的下端開口會分別與缸體的第二氣孔重合一次；該轉子設有一通過中心線位置的徑向滑槽；以及，一滑板，其兩端為板狀；該滑板貫穿該轉子的徑向槽孔，並可在該徑向滑槽內作往復運動；該滑板的兩端恆與該缸體的內壁接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蚶線型汽缸，其中，該缸體的頂部設有一第一圓形凹面，該第一圓形凹面與該缸體內壁呈內切狀；該缸體的底部相對設置有一與該缸體內壁內切的第二圓形凹面；該轉子的上部吻合地嵌入該第一圓形凹面內，其下部吻合地嵌入該第二圓形凹面內，且令該滑板的上、下緣確實分別與該缸體頂端壁面、底端壁面貼觸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之蚶線型汽缸，其中，該轉子的徑向滑槽為圓形槽孔，且其孔緣的上、下端各設置有一弧形深度的導溝；該滑板的中央部位為圓柱體，而能吻合地在該轉子的徑向滑槽內移動；該滑板的中央圓柱體的頂端與底端各嵌設有二個鋼珠；憑藉該各鋼珠分別被侷限在該二導溝內移動，而導正該滑板的移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之蚶線型汽缸，其中，該滑板的兩端各設有一凹槽，該凹槽內各插設一凸出該凹槽的舌片；該舌片與該凹槽之間壓設有抗壓彈簧；該滑板以兩端的舌片與該缸體內壁接觸。