[发明专利]两相摆盘端齿轮凸轮式内燃机

摘要

两相摆盘端齿轮凸轮式内燃机，涉及燃气动力领域，属于多缸内燃机。本发明提供一种新型内燃机，活塞通过推杆和万向球组件作用于端齿轮凸轮上，动力由端齿轮凸轮经槽式二齿差摆盘活齿传动机构传给与槽式两相摆盘激波器键联接的输出轴。端齿轮凸轮将内燃机和槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构合二为一，使内燃机无需另配增速器，并省去了曲轴连杆型内燃机中的曲轴连杆机构，内燃机中无偏心质量、各内力自动平衡，钢球与端齿轮凸轮、活齿架和槽式两相摆盘激波器之间均为多齿啮合，所有气缸均轴向布置。故该内燃机结构简单紧凑、体积小、重合度大、承载力强，可广泛用于需要高转速、大功率的领域，诸如小型发电机、直升机发动机等。

主权项

1.两相摆盘端齿轮凸轮式内燃机，主要由气缸盖(1)、排气门(2)、进气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、万向球组件(9)、端齿轮凸轮(10)、钢球(11)、活齿架(12)、槽式两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)、密封圈(15)、输出端轴承盖(16)、第一深沟球轴承(17)、套筒(18)、推力球轴承(19)、键(20)、螺母(21)、螺栓(22)、气缸端轴承盖(23)、壳体(24)、第二深沟球轴承(25)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成，其特征在于：在端齿轮凸轮(10)的右边设置八个气缸(4)，八个气缸(4)的顶端位于垂直于输出轴(14)的轴线的同一平面内，所有气缸(4)的轴心线都平行于输出轴(14)的轴线，并与输出轴(14)的轴线等距、周向均布，八个活塞(7)分别放入八个气缸(4)中，活塞(7)的轴向左右往复直线运动经槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构转变为输出轴(14)的旋转运动，端齿轮凸轮(10)将内燃机和槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构有机的融为一体，使内燃机无需再额外配备增速器；上述槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构由万向球槽式四相凸轮机构和槽式二齿差摆盘活齿传动机构有机的组合而成；其中，万向球槽式四相凸轮机构由端齿轮凸轮(10)、万向球组件(9)、推杆(6)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端通过螺纹联接装有万向球组件(9)，万向球组件(9)使推杆(6)与端齿轮凸轮(10)右端的槽式凸轮之间的联接为滚动摩擦联接，弹簧(8)的一端与活塞(7)联接，另一端与气缸(4)的底部联接，弹簧(8)使推杆(6)上的万向球组件(9)始终与端齿轮凸轮(10)右端的槽式凸轮保持接触，端齿轮凸轮(10)通过第二深沟球轴承(25)支撑于输出轴(14)上；槽式二齿差摆盘活齿传动机构由端齿轮凸轮(10)、钢球(11)、活齿架(12)、槽式两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)组成，其中活齿架(12)与缸体(5)及壳体(24)通过螺栓(22)固联，槽式两相摆盘激波器(13)与输出轴(14)之间通过键(20)联接，输出轴(14)通过一对第一深沟球轴承(17)和一个推力球轴承(19)分别支撑于壳体(24)和缸体(5)中，推力球轴承(19)对槽式两相摆盘激波器(13)及输出轴(14)进行了轴向固定，输出轴(14)、端齿轮凸轮(10)、活齿架(12)和槽式两相摆盘激波器(13)四个零件的轴心线重合；钢球(11)的个数Z₁₁和端齿轮凸轮(10)的齿数Z₁₀相差为2；在活齿架(12)上开有Z₁₁个轴向通孔，这Z₁₁个轴向通孔的轴线与活齿架(12)的轴线平行，且关于活齿架(12)的轴线等距并周向均布，Z₁₁个钢球(11)分别装在活齿架(12)的Z₁₁个半径与钢球(11)半径相同的轴向通孔内并可自由地轴向运动；钢球(11)与端齿轮凸轮(10)、槽式两相摆盘激波器(13)和活齿架(12)同时保持啮合接触；在槽式二齿差摆盘活齿传动机构中，钢球(11)的几何中心的轨迹是一圆柱面曲线，该曲线所在的圆柱称为槽式二齿差摆盘活齿传动机构的分度圆柱，也是槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构的分度圆柱，也是端齿轮凸轮(10)的分度圆柱，该圆柱的轴线与输出轴(14)的轴线重合；八个气缸(4)的轴心线都在槽式两相摆盘端齿轮凸轮机构的分度圆柱面上平行于输出轴(14)的轴心线并沿周向均布；端齿轮凸轮(10)的右端是轴心对称周向均匀分布的圆筒形槽式四相凸轮，该四相凸轮的轮廓在上述分度圆柱面上的形状是四个相同的轴向凸出部分，每个凸出部分对应的圆心角为90度，该四相凸轮的导槽截面为半径与万向球组件(9)中的钢球(26)的半径相同的圆弧，可通过选取恰当的活塞(7)轴向运动规律来确定该四相凸轮的轴向轮廓曲线，以使内燃机得到最佳的动力性、经济性和排放指标；在槽式两相摆盘激波器(13)的右端和端齿轮凸轮(10)的左端均沿周向开有轴心对称周向均匀分布的导槽，该两周向导槽是钢球(11)随活齿架(12)转动的同时在活齿架(12)的轴向通孔中运动时所处一系列位置的包络曲面，该两周向导槽在轴截面内的形状都是圆弧，圆弧的半径与钢球(11)的半径相同，该两周向导槽的轨迹是余弦函数曲线沿圆柱面的分布，其中端齿轮凸轮(10)左端的周向导槽轨迹的余弦函数周期数等于端齿轮凸轮(10)的齿数Z₁₀，端齿轮凸轮(10)左端是槽式二齿差摆盘活齿传动机构中的端齿轮，而槽式两相摆盘激波器(13)右端的周向导槽轨迹的余弦函数周期数等于槽式两相摆盘激波器(13)的轴向波幅数，而且槽式两相摆盘激波器(13)的轴向波幅数为2，即是说槽式两相摆盘激波器(13)的右端是槽式两相凸轮，该两相凸轮的轮廓在上述分度圆柱面上的形状是两个相同的轴向凸出部分，每个凸出部分对应的圆心角为180°；端齿轮凸轮(10)既是万向球槽式四相凸轮机构中的凸轮，又是槽式二齿差摆盘活齿传动机构中的端齿轮；上述八个气缸(4)中任意两个相隔180°对称布置的活塞(7)工作状态同步，将工作状态同步的两个活塞(7)作为一组，四组活塞(7)依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组气缸(4)相差一个冲程，对应于端齿轮凸轮(10)转角的相位差为45°；活塞(7)通过推杆(6)的轴向直线往复运动使得端齿轮凸轮(10)旋转，端齿轮凸轮(10)将动力经槽式二齿差摆盘活齿传动机构传给输出轴(14)，最后动力由输出轴(14)输出。