[发明专利]两相摆盘凸轮活齿架输出式内燃机

摘要

两相摆盘凸轮活齿架输出式内燃机，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、万向球组件作用于槽式两相摆盘凸轮激波器上，动力由槽式两相摆盘凸轮激波器经两相摆盘轴向推力传动机构传给与活齿架键联接的输出轴。钢球活齿与端齿轮、活齿架和槽式两相摆盘凸轮激波器均多齿啮合。槽式两相摆盘凸轮激波器将内燃机和减速器合二为一，使内燃机无需额外配备减速器。输出轴转速取决于两相摆盘轴向推力传动机构的传动比，可实现低速大扭矩输出。该内燃机无偏心质量，气缸沿轴向布置，结构简单紧凑、轴向及径向尺寸小，运转平稳、重合度大、承载力强，可广泛用于需大功率的工程机械、军事等领域，诸如挖掘机、装甲车等。

主权项

1.两相摆盘凸轮活齿架输出式内燃机，主要由气缸盖(1)、进气门(2)、排气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、万向球组件(9)、槽式两相摆盘凸轮激波器(10)、钢球活齿(11)、活齿架(12)、端齿轮(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)、键(19)、螺钉(20)、气缸端轴承盖(21)、第二深沟球轴承(22)、钢球(23)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：在槽式两相摆盘凸轮激波器(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两相摆盘凸轮机构转变为输出轴(14)的旋转运动，槽式两相摆盘凸轮激波器(10)将内燃机和两相摆盘凸轮机构有机的融为一体，使内燃机无需再额外配备减速器；上述两相摆盘凸轮机构由万向球槽式四相凸轮机构和两相摆盘轴向推力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槽式两相摆盘凸轮激波器(10)、万向球组件(9)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、缸体(5)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)与槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的右端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，另一端与缸体(5)的底部联接，弹簧(8)使推杆(6)上的万向球组件(9)始终与槽式两相摆盘凸轮激波器(10)右端槽式凸轮保持接触，槽式两相摆盘凸轮激波器(10)通过第二深沟球轴承(22)支撑于输出轴(14)上；两相摆盘轴向推力传动机构由槽式两相摆盘凸轮激波器(10)、钢球活齿(11)、活齿架(12)、端齿轮(13)、输出轴(14)组成，其中端齿轮(13)与内燃机的左边壳体做成一体，即在内燃机的左边壳体的右端直接加工出两相摆盘式活齿传动的端齿轮，并称带有此端齿轮的内燃机的左边壳体为端齿轮(13)，端齿轮(13)与缸体(5)通过螺钉(20)固定连接，活齿架(12)与输出轴(14)之间通过键(19)联接，输出轴(14)的两端通过一对第一深沟球轴承(17)分别支撑于缸体(5)和端齿轮(13)中；套筒(18)、第一深沟球轴承(17)、输出端轴承盖(16)和气缸端轴承盖(21)对端齿轮(13)及输出轴(14)进行了轴向固定，输出轴(14)、槽式两相摆盘凸轮激波器(10)、活齿架(12)和端齿轮(13)四个零件的轴心线重合；活齿架(12)上开有Z₁₁个与活齿架(12)的轴心线等距且周向均布的轴向通孔，Z₁₁个钢球活齿(11)分别装在活齿架(12)的Z₁₁个半径与钢球活齿(11)半径相同的轴向通孔内并可自由轴向运动，钢球活齿(11)的个数Z₁₁和端齿轮(13)的齿数(或叫波数)Z₁₃相差为2，钢球活齿(11)与端齿轮(13)、槽式两相摆盘凸轮激波器(10)和活齿架(12)同时保持啮合接触；在两相摆盘轴向推力传动机构中，钢球活齿(11)几何中心的轨迹是一圆柱面曲线，该曲线所在的圆柱面称为两相摆盘轴向推力传动机构的分度圆柱面，也是两相摆盘凸轮机构的分度圆柱面，也是槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的分度圆柱面和端齿轮(13)的分度圆柱面，这些圆柱面的轴心线都与输出轴(14)的轴线重合；八个气缸(4)的轴心线都在两相摆盘轴向推力传动机构的分度圆柱面上沿周向均布；槽式两相摆盘凸轮激波器(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°，该四相凸轮的导槽截面为半径与万向球组件(9)中的钢球(23)的半径相同的圆弧；在端齿轮(13)的右端面上和槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的左端面上均沿周向开有轴心对称周向均匀分布的导槽，该两轴心对称周向均匀分布的导槽是钢球活齿(11)随活齿架(12)转动并在活齿架(12)的轴向通孔中运动时所处一系列位置的包络曲面，该两轴心对称周向均匀分布的导槽在轴截面内的形状都是圆弧，圆弧的半径与钢球活齿(11)的半径相同，该两轴心对称周向均匀分布的导槽的轨迹是余弦函数曲线沿圆柱面的分布，其中端齿轮(13)的导槽轨迹的余弦函数周期数等于端齿轮(13)的齿数Z₁₃，而槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的左端导槽轨迹的余弦函数周期数等于槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的波幅数，而且槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的波幅数为2，即是说槽式两相摆盘凸轮激波器(10)的左端是槽式两相凸轮，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，每个轴向凸出部分对应的圆心角为180°，槽式两相摆盘凸轮激波器(10)既是万向球槽式四相凸轮机构中的凸轮，又是两相摆盘轴向推力传动机构中的激波器；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，对应于槽式两相摆盘凸轮激波器(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槽式两相摆盘凸轮激波器(10)旋转，槽式两相摆盘凸轮激波器(10)将动力经两相摆盘轴向推力传动机构传给与活齿架(12)键联接的输出轴(14)，最后动力由输出轴(14)输出。