專利名稱：一種動力傳動裝置及新式內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由曲柄滑塊組成的動力機械傳動裝置及內(nèi)燃機。傳統(tǒng)的正置式曲柄滑塊機構(gòu)是將連桿的往復(fù)鉸點布置在傳動中心線上，其傳動性能差，人們?yōu)榱烁纳破鋫鲃有阅?，設(shè)計了偏置式曲柄滑塊機構(gòu)見

圖1，其中連桿往復(fù)鉸點偏置在傳動中心線MM的右側(cè)A1處，使右半周處于同側(cè)偏置，傳動性能得到改善，但左半周成了異側(cè)偏置，傳動性能被惡化了，本發(fā)明的目的是提出在整個傳動周期內(nèi)，包括兩個半周，均為同側(cè)偏置即全同側(cè)偏置曲柄往復(fù)動力傳動裝置及新式內(nèi)燃機。
本發(fā)明構(gòu)思是這樣的仍見圖1，在動力傳動的右半周，使連桿的往復(fù)鉸點位于傳動中心線MM右側(cè)A1處，使該半周實現(xiàn)同側(cè)偏置動力傳動，在傳動的另一半周，使連桿的往復(fù)鉸點位于傳動中心線MM的左側(cè)A2一邊，使另一半周也實現(xiàn)了同側(cè)偏置，在兩個半周內(nèi)即整個傳動周期為全同側(cè)偏置，改善了傳動性能，本發(fā)明提出四種結(jié)構(gòu)一.可伸縮雙連桿法見圖2，往復(fù)件1設(shè)有右偏置鉸點A1與左偏置鉸點A2，它們分別與可伸縮連桿A1B、A2B鉸接，A1B、A2B再與曲柄CB的回轉(zhuǎn)鉸點B復(fù)合鉸接(也可將A1B與A2B鉸接后再與曲柄鉸接)，有一個鎖塊機構(gòu)在往復(fù)件1位于上極限區(qū)域時將A1B鎖在短狀態(tài)，使之成為右半周的有效連桿同時將A2B開鎖使之能伸縮成為無效連桿，在往復(fù)件1運動到下極限區(qū)域時，鎖塊機構(gòu)將A2B鎖在短狀態(tài)并將A1B開鎖，使A2B成為左半周的有效連桿。鎖塊機構(gòu)可裝在往復(fù)件上，借助碰撞塊產(chǎn)生鎖動作?？缮炜s連桿可參見圖3，其中件1為鎖塊，當(dāng)它進入工作位置可將滑桿與套筒鎖在短狀態(tài)。
二.接力式雙連桿法見圖4，往復(fù)件1有右偏置鉸點A1與左偏置鉸點A2，A1與右接力單側(cè)嚙合連桿A1B1鉸接，A2與左接力單側(cè)嚙合連桿A2B2鉸接，A1B1在曲柄軸右側(cè)工作，A2B2在左側(cè)工作，它們都不會越過曲柄軸中心線，兩連桿末端均有一個嚙合驅(qū)動端B1和B2，B1和B2均有受約束的運動軌跡見圖4中虛線所示，B1在其園弧軌跡起始段即圖示B1點附近與進入軌跡的曲柄伸出端碰接后嚙合傳動至園弧軌跡末段并與曲柄伸出端脫開，脫開后的曲柄伸出端經(jīng)一小段慣性運行后進入B2的弧形軌跡起始區(qū)，(這時B2已沿直線軌跡抵達這里等待)并與B2碰接嚙合傳動至B2弧形軌跡末段并與B2脫開，這時B1已沿直線升到高位等待曲柄伸出端的到來。由于連桿不越過曲柄軸中心線，故可以使用圖15所示的通軸式曲柄軸。圖7與圖4是相同原理，它是將雙滑塊機構(gòu)中部開一缺口，缺口使滑塊1可在通軸式曲柄軸上運動，曲柄伸出端靠慣性從副導(dǎo)軌2進入副導(dǎo)軌3，副導(dǎo)軌代替了圖4中的接力連桿，與曲柄伸出端的嚙合部不斷的嚙合與脫開，實現(xiàn)了全同側(cè)偏置的傳動。
三.往復(fù)鉸點與曲柄軸相對位置變動法往復(fù)鉸點即連桿上做往復(fù)運動的鉸點，連桿上做回轉(zhuǎn)運動的鉸點稱為回轉(zhuǎn)鉸點，本方法即周期性的改變往復(fù)鉸點與曲柄軸相對位置來實現(xiàn)全同側(cè)偏置，圖5是將連桿3的往復(fù)鉸點于往復(fù)件1中的付滑塊2上，圖6是將連桿3的往復(fù)鉸點A鉸接在往復(fù)件1上的一個擺動搖桿2上，以外力推動往復(fù)鉸點在傳動中心線兩側(cè)做往復(fù)運動。圖6中副導(dǎo)軌4即是為了控制往復(fù)鉸點A的位置而設(shè)立的。圖8則是將曲柄C1B軸設(shè)置在一個付往復(fù)件2上，件2在主往復(fù)件1中心線兩側(cè)往復(fù)運動，頻率與件1相同使曲柄軸在C1和C2之間變動位置，實現(xiàn)了全同側(cè)偏置。
四.分解合成法見圖9，其中內(nèi)燃機活塞桿往復(fù)件3通過連桿4驅(qū)動位于活塞桿3兩側(cè)的曲柄軸1和曲柄軸2同方向轉(zhuǎn)動，軸1與軸2再通過同步齒形傳動帶5(或鏈條)的傳動將兩軸轉(zhuǎn)動合成為同步的轉(zhuǎn)動并使兩軸動力合并以便向外輸出動力。軸1與軸2上有至少為一個的伸出柄，連桿4的端部與伸出柄端部均有嚙合部，圖9中每軸有2只伸出柄，活塞桿每次推動各軸轉(zhuǎn)90°左右，伸出柄及連桿的嚙合部可以是圓柱面，連桿的嚙合部也可以按圖12制成側(cè)棘爪，圖12的連桿1用兩端面的側(cè)棘爪3和4來驅(qū)動連桿兩側(cè)曲柄的伸出柄，側(cè)棘爪安裝在可回轉(zhuǎn)的圓柱芯軸2上。圖12的側(cè)棘爪可以使圖9中活塞桿停止運動的情況下曲柄軸依然可慣性轉(zhuǎn)動。圖9中連桿4的嚙合部有受約束的軌跡，即兩段園弧線BD，連桿嚙合部在軌跡中與曲柄伸出柄碰撞嚙合傳動，在弧形軌跡末端與伸出柄脫開，通過不斷的嚙合與脫開使軸1與2轉(zhuǎn)動。圖10與圖9原理相同，圖10用副導(dǎo)軌4代替連桿，副導(dǎo)軌4與曲柄軸1、2的伸出端不斷的嚙合與脫開，使軸1與2轉(zhuǎn)動，曲柄軸伸出端嚙合部為滑塊B1與B2。
上述的全同側(cè)偏置曲柄往復(fù)動力傳動機構(gòu)的重要用途是內(nèi)燃機，現(xiàn)有的內(nèi)燃機，以四缸柴油機為例，它有并列的四個氣缸，四個活塞，四根連桿驅(qū)動有四段曲柄的曲軸，它笨重、復(fù)雜易損壞，也無法使用本發(fā)明的全同側(cè)偏置曲柄往復(fù)動力傳動裝置。本發(fā)明提出新式的多缸串列內(nèi)燃機，見圖17在氣缸體1中有兩個圓柱形空腔每個空腔中有一個活塞，活塞將所在的空腔分成兩個氣缸室，兩個空腔分成四個氣缸室，活塞桿4將活塞2、3聯(lián)為一體并通過連桿6、曲柄軸7向外輸出轉(zhuǎn)動，四氣缸是沿曲柄軸徑向串列布置，每個氣缸室的側(cè)面即圓柱面上有進排氣口5，另外還有噴油嘴，點火裝置未畫出。為了實現(xiàn)活塞等有磨擦部位的潤滑，本發(fā)明在活塞桿中設(shè)有潤滑油腔，通過活塞上的孔道向活塞與缸壁之間供潤滑油，為了防止油的流失，在活塞上裝兩道活塞環(huán)，潤滑油施加在兩道活塞環(huán)之間，使多余的油被活塞環(huán)刮回不會進入氣缸中，活塞桿軌跡末段有供油孔，當(dāng)活塞桿組件中的受油口碰接供油孔時，供油口向受油口注入潤滑油。另外有輸油管向供油孔內(nèi)供油，四氣缸室輪流完成吸氣，壓縮、膨脹做功，排氣沖程，活塞桿可以不停地對外做功，不易熄火。氣缸體中氣缸室的數(shù)量可按需確定，一般為2～8個氣缸室，多數(shù)為4氣缸室。多氣缸室串列在曲柄軸的直徑方向上。圖11是反動式內(nèi)燃機，為了減輕往復(fù)運動件的慣性沖擊，圖11設(shè)立了兩組運動方向相反的活塞組件2與3，其氣缸體1中有3個空腔，中間的空腔中放入兩只活塞，其余兩空腔各放入一只活塞，分成7個氣缸室，每個氣缸室側(cè)壁有進排氣口4，有兩個動力輸出端，它們可以反向輸出，也可以按需要同向輸出。圖17的內(nèi)燃機可以通過連桿6驅(qū)動單曲柄的曲軸，圖17是用懸壁結(jié)構(gòu)的單曲柄曲軸，結(jié)構(gòu)簡單，連桿孔為整體。并且可以使用圖2、圖4、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示的全同側(cè)偏置曲柄往復(fù)動力傳動裝置。也可用普通正置式曲柄滑塊機構(gòu)。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方案1.慣性動軸式內(nèi)燃機見圖13它是按圖8原理設(shè)計的內(nèi)燃機，它的單曲柄軸3裝在一個軸承運動塊6上，有兩位擋槽4對6的位置作了限定，6可以在4的兩位擋槽之間變換位置，多缸串列式內(nèi)燃機1通過連桿2驅(qū)動單曲柄軸的回轉(zhuǎn)鉸點7沿雙弧線EF運動，當(dāng)回轉(zhuǎn)鉸點7運動至F處會碰到彈性阻擋物5，使7的水平速度受到阻擋而下降，由于曲柄軸的轉(zhuǎn)動具有慣性，曲柄軸會改以鉸點7為轉(zhuǎn)動中心而繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使曲柄軸3和軸承運動塊6一起運動到兩位擋槽中的H位中，這時，內(nèi)燃機的下氣缸室點火，活塞上行使鉸點7由F向E運動，在E處會碰到另一個彈性擋塊5的阻擋(圖中未畫出)使件6從H位回到左端G位，實現(xiàn)了全同側(cè)偏置傳動，由于曲柄軸3是往復(fù)運動的，如何傳動做定軸轉(zhuǎn)動的飛輪呢？請見圖14飛輪1繞定軸D轉(zhuǎn)動，曲柄軸3及軸承運動塊6在兩位擋槽4中往復(fù)運動，曲柄軸輸出端固接有扭矩傳動桿2，另有紐矩傳動連桿5，連桿5一端與飛輪1鉸接，另一端與扭矩傳動桿2鉸接，實現(xiàn)了運動曲柄軸對飛輪的扭矩傳遞，扭矩傳動桿2實際上就是曲柄軸盤上的一部分。也可以將曲柄軸上固接的伸出桿8從飛輪上一個可轉(zhuǎn)動的滑道7中穿過，效果相同。但件8與件2不能同時存在。
2.雙驅(qū)動動軸式內(nèi)燃機見圖16其原理與圖13相同，但沒有彈性擋塊，曲柄軸承6受內(nèi)燃機5驅(qū)動在兩位擋槽中往復(fù)運動，不再依靠慣性使件6運動了。適用于要求高的場合。
3.通軸式曲柄軸內(nèi)燃機，見圖15，它是按圖4原理設(shè)計的，由于圖4和圖9中連桿不需越過曲軸中心線，故可以將曲軸制成通軸式曲軸，按圖9原理設(shè)計也可以。圖15設(shè)有多組內(nèi)燃機驅(qū)動，改變參與工作的內(nèi)燃機數(shù)量可改變輸出功率的大小。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的內(nèi)燃機輕小、簡單、傳動性能好，全同側(cè)偏置的曲柄往復(fù)動力傳動裝置傳動效率高，性能好，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，有很大的實用價值，是很有前途的一種動力傳動裝置及新式內(nèi)燃機。
權(quán)利要求
一.一個以傳遞動力為主的偏置式曲柄往復(fù)動力傳動裝置，它由曲柄軸、連桿、往復(fù)運動件組成，其特征是在曲柄往復(fù)動力傳動的整個周期內(nèi)，包括正半周與負(fù)半周，往復(fù)鉸點與曲柄軸軸線的位置關(guān)系均為全同側(cè)偏置。
二.一個如權(quán)利要求一所述裝置，為了實現(xiàn)曲柄往復(fù)動力傳動裝置的全同側(cè)偏置，其特征是往復(fù)件上有兩個偏置鉸點，它們布置在傳動中心線兩側(cè)，每個偏置鉸點與一條可伸縮連桿相鉸接，當(dāng)往復(fù)件運動到極限區(qū)時，有鎖機構(gòu)將其中一條可伸縮連桿鎖在短狀態(tài)，另一條可伸縮連桿為自由伸縮狀態(tài)。
三.一個如權(quán)利要求一所述裝置，為了實現(xiàn)曲柄往復(fù)動力傳動裝置的全同側(cè)偏置，其特征是往復(fù)件上有兩個偏置鉸點，它們布置在傳動中心線兩側(cè)，每個偏置鉸點與一條接力式單側(cè)嚙合連桿相鉸接，單側(cè)嚙合連桿在曲柄軸的一側(cè)與曲柄軸伸出端的嚙合部嚙合傳動。
四.一個如權(quán)利要求一所述裝置，為了實現(xiàn)曲柄往復(fù)動力傳動裝置的全同側(cè)偏置，其特征是連桿的往復(fù)鉸點鉸接在往復(fù)件中的副往復(fù)件上，并隨副往復(fù)件在主傳動中心線兩側(cè)往復(fù)運動。
五.一個如權(quán)利要求一所述裝置，為了實現(xiàn)曲柄往復(fù)動力傳動裝置的全同側(cè)偏置，其特征是曲柄軸在兩位擋槽中往復(fù)運動。
六.一個如權(quán)利要求一所述裝置，為了實現(xiàn)曲柄往復(fù)動力傳動裝置的全同側(cè)偏置，其特征是在傳動中心線兩側(cè)各有一個伸出柄軸，軸上有至少為一個的伸出柄，往復(fù)件通過連桿的嚙合部交替驅(qū)動傳動中心線兩側(cè)的曲柄軸同向轉(zhuǎn)動，兩曲柄軸保持同步轉(zhuǎn)動關(guān)系。
七.一種輸出轉(zhuǎn)動的內(nèi)燃機，它由氣缸體、活塞、連桿、曲柄軸組成，其特征是氣缸體中有至少為一個的空腔，空腔中有活塞，活塞將空腔分成多個氣缸室，有活塞桿將各活塞聯(lián)為一體，各氣缸室沿曲柄軸徑向串列布置，活塞桿通過連桿驅(qū)動曲柄軸轉(zhuǎn)動。
八.一個如權(quán)利要求七所述裝置，為了實現(xiàn)氣缸體中有磨損部位的潤滑，其特征是活塞桿內(nèi)有提供潤滑油的空腔。
九.一個如權(quán)利要求七所述裝置，為了實現(xiàn)氣缸體中有磨損部位的潤滑，其特征是活塞桿軌跡末段有供油孔，當(dāng)活塞桿組件中的受油口碰接供油孔時，供油口向受油口注入潤滑油。
十.一個如權(quán)利要求七所述裝置，為了減輕往復(fù)運動產(chǎn)生的慣性沖擊，其特征是氣缸體內(nèi)有兩組運動方向相反的活塞組件。
十一.一個如權(quán)利要求七所述裝置，為了提高曲柄軸連桿機構(gòu)傳動效率，其特征是采用全同側(cè)偏置的曲柄往復(fù)動力傳動裝置。
十二.一種內(nèi)燃機，它由氣缸體、活塞、連桿、曲柄軸組成，其特征是曲柄軸在氣缸中心線兩側(cè)往復(fù)運動。
十三.一個如權(quán)利要求十二所述裝置，為了將往復(fù)運動的曲柄軸的扭矩傳動給定軸轉(zhuǎn)動的輸出軸，其特征是用連桿將曲柄軸與輸出軸連接起來，連桿的一個鉸點與輸出軸鉸接，連桿另一鉸點與曲柄軸鉸接。
十四.一個如權(quán)利要求十二所述裝置，為了將往復(fù)運動的曲柄軸的扭矩傳動給定軸轉(zhuǎn)動的輸出軸，其特征是曲柄軸有一個伸出桿在輸出軸上一個可轉(zhuǎn)動的導(dǎo)軌中滑動。
十五.一個如權(quán)利要求十二所述裝置，為了使曲柄軸在氣缸中心線兩側(cè)往復(fù)運動，其特征是有一個擋塊使連桿的回轉(zhuǎn)鉸點在活塞運動到極限位置時受到阻擋，使曲柄軸靠慣性產(chǎn)生以回轉(zhuǎn)鉸點為轉(zhuǎn)動中心的轉(zhuǎn)動并從氣缸中心線一側(cè)運動到氣缸中心線另一側(cè)。
十六.一個如權(quán)利要求十二所述裝置，為了使曲柄軸在氣缸中心線兩側(cè)往復(fù)運動，其特征是有一個副內(nèi)燃機驅(qū)動曲柄軸在主氣缸中心線兩側(cè)往復(fù)運動。
十七.一種內(nèi)燃機，它由氣缸體、活塞、連桿、曲柄軸組成，其特征是有一根通軸式曲柄軸，通軸上有至少為一個的曲柄軸伸出柄，在通軸軸線兩側(cè)，每側(cè)有帶有嚙合部的連桿，連桿通過嚙合部與通軸上的曲柄伸出端不斷的嚙合傳動與脫開，驅(qū)動通軸式曲柄軸轉(zhuǎn)動。
十八.一種內(nèi)燃機，它由氣缸體、活塞、連桿、曲柄軸組成，其特征是在氣缸中心線兩側(cè)，各有一根曲柄軸，每根曲柄軸有至少為一個的曲柄伸出端，連桿驅(qū)動端有嚙合部，交替地嚙合傳動每根曲柄軸的柄伸出端，使兩根曲柄軸同向轉(zhuǎn)動，兩曲柄軸之間保持同步轉(zhuǎn)動關(guān)系。
十九.一種如權(quán)利要求十八所述裝置，為了使連桿驅(qū)動端更好地與兩側(cè)的曲柄軸伸出端嚙合傳動，其特征是連桿驅(qū)動端有一個孔，內(nèi)有能轉(zhuǎn)動的圓柱體，圓柱體端面上有側(cè)棘爪。
全文摘要
本發(fā)明涉及動力傳動裝置及內(nèi)燃機,本發(fā)明提出新的偏置方法實現(xiàn)了全同側(cè)偏置的曲柄往復(fù)動力傳動,本發(fā)明的多缸串列內(nèi)燃機,將多個氣缸串列布置在單曲柄軸的直徑方向,活塞桿將多個活塞聯(lián)為一體并通過連桿曲軸輸出動力,本發(fā)明的動軸式內(nèi)燃機具有輕巧、簡單、傳動性能好的優(yōu)點,它的單曲柄軸在兩位擋槽中往復(fù)運動,傳動效率高,具有很好的使用價值,是很有前途的一種動力傳動裝置及新式內(nèi)燃機。
文檔編號F02B75/32GK1243912SQ9811699
公開日2000年2月9日 申請日期1998年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月1日
發(fā)明者彭志平 申請人:彭志平