專利名稱：新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機。
技術(shù)背景活塞式發(fā)動機已經(jīng)經(jīng)歷了上百年的歷史，到現(xiàn)在這種發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和功用已經(jīng)相當?shù)某墒欤哂薪Y(jié)構(gòu)緊湊、功率范圍寬廣、適應(yīng)性好、起動性好、操作簡單等顯著優(yōu)點。但由于活塞往復(fù)借以推動曲柄轉(zhuǎn)動因而造成功率損失嚴重，機體震動大，主軸受力狀況惡化，磨損嚴重，體積龐大、維修不易、且在技術(shù)發(fā)展上已接近其最高的水平，再發(fā)展的空間已經(jīng)幾乎沒有，人們急需一種更合理、更優(yōu)秀的發(fā)動機取而代之。于是，旋轉(zhuǎn)發(fā)動機有了發(fā)展的契機。
旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，顧名思義就是通過旋轉(zhuǎn)葉片直接將能量經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，減少了現(xiàn)在普遍使用發(fā)動機的活塞、曲柄、連桿，從而提高發(fā)動機的效率、減輕發(fā)動機的體積和重量。
旋轉(zhuǎn)發(fā)動機從發(fā)動機的研究早在上世紀初就已經(jīng)開始并受到人們的關(guān)注，目前的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機已經(jīng)具有了效率高，體積小，轉(zhuǎn)速高等許多優(yōu)點，但是沒有能夠真正普及，因為這種發(fā)動機對加工和材料的要求太高且適用性不高。實際上，現(xiàn)在只有及少的特殊用途的汽車在使用這種發(fā)動機，而且價格十分昂貴。到目前為止，真正獲得工業(yè)使用的只要1942年德國汪克兒發(fā)明的汪克兒發(fā)動機。但其明顯的優(yōu)勢，已經(jīng)能證明旋轉(zhuǎn)發(fā)動機有著廣闊的前景，隨著科技的發(fā)展，設(shè)計的優(yōu)化，加工工藝和材料的不斷進步，旋轉(zhuǎn)發(fā)動機一定會被越來越多的生產(chǎn)和使用，逐步普及，最終很可能代替現(xiàn)在的活塞式發(fā)動機，而在發(fā)動機領(lǐng)域里站主導(dǎo)地位。
以下是一種內(nèi)滑式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，它主要由一個圓形的缸體、轉(zhuǎn)子體內(nèi)滑道，轉(zhuǎn)子體和滑塊組成，它通過轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)動就可以連續(xù)的實現(xiàn)吸氣，爆炸，作功，排氣等一系列步驟。該設(shè)計的特點是，轉(zhuǎn)子體與輸出軸是聯(lián)體的。當啟動發(fā)動機時，因缸體內(nèi)的固定曲軸是與缸體固定不能運轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)動中其聯(lián)體滑塊內(nèi)緣只能圍繞著固定的曲軸在轉(zhuǎn)子體內(nèi)滑道上下滑動。當滑塊位于轉(zhuǎn)子體下死點時，轉(zhuǎn)子體上的滑道留有最大空間，可將燃氣從吸氣孔吸入滑道空間內(nèi)，轉(zhuǎn)子體繼續(xù)轉(zhuǎn)動。進氣口被封閉，滑塊也逐漸從下死點往上死點方向滑行推進，氣體也逐漸被壓縮，當達到火花塞部分，火花塞點燃壓縮氣體，產(chǎn)生爆炸，作功，從而推進轉(zhuǎn)子體繼續(xù)推進置排氣口位置，缸體內(nèi)廢氣排除，此時滑塊已運行至上死點位置。轉(zhuǎn)子體繼續(xù)運行，聯(lián)體滑塊向轉(zhuǎn)子體內(nèi)滑道下死點方向滑動，滑道空間又逐漸增大，行至進氣口位置，燃氣再被吸入，如此往復(fù)循環(huán)?？梢哉f，這是一種比較新穎的設(shè)想，這種設(shè)計，采用內(nèi)滑道的設(shè)計，從而避免了，許多旋轉(zhuǎn)發(fā)動機中，轉(zhuǎn)子體活塞與缸體之間的高副摩擦所帶來得磨損問題，而且其結(jié)構(gòu)簡單，部件都是圓外形或是內(nèi)圓弧，因此加工也會比較容易。體積和造價都會比較小。但是這種設(shè)計，也存在一下的缺點。首先，這樣以轉(zhuǎn)子體在聯(lián)體滑塊內(nèi)轉(zhuǎn)動以求得轉(zhuǎn)子體內(nèi)滑道的轉(zhuǎn)動和聯(lián)體滑塊在轉(zhuǎn)子體內(nèi)的相對滑動同時實現(xiàn)，且要聯(lián)體滑塊滑至死點時，內(nèi)滑道恰好轉(zhuǎn)至吸氣，點火，排氣位，這樣的運動設(shè)想未必能夠?qū)崿F(xiàn)。其次，以這樣的方式壓氣，壓氣比將受到一定的限制，也就是說壓氣比不會太大，這樣發(fā)動機的功率將會受到影響。再次，分析可知，按設(shè)計所說的運動方式，則排氣位時不會自動排氣，應(yīng)把排氣位該在右邊，與火花塞相對?？偟恼f來，這種設(shè)計的是比較實用的，但仍有需改進之處。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對上述旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機存在的缺陷，設(shè)計一種新型的旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，可以實現(xiàn)直接的兩個反向輸出，并可實現(xiàn)多缸發(fā)動機，還可以避免以往旋轉(zhuǎn)發(fā)動機設(shè)計中的活塞與缸體高副磨損導(dǎo)致的密封難的問題，同時取消了普通活塞式發(fā)動機中的連桿和進排氣閥。
本實用新型的技術(shù)方案如下一種新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，包括有機座，機殼和后蓋，并安裝火花塞，機殼內(nèi)有內(nèi)滑道，內(nèi)滑道內(nèi)縱向加工有與活塞相配的通孔，凸輪軸的凸輪部分與活塞中間的兩端圓弧面共軛，由殼體、內(nèi)滑道、活塞圍成一個封閉的空間。本發(fā)動機由空套錐齒輪、連軸錐齒輪和錐齒輪構(gòu)成一個齒輪系，錐齒輪與凸輪軸鍵連接，空套錐齒輪空套在凸輪軸上，并通過沉頭螺釘與內(nèi)滑道固接，殼體上分別開有直接進氣口和直接排氣口。
另外，為了增強密封性能，本發(fā)動機的活塞的截面為圓面，內(nèi)滑道縱向加工有可讓活塞在其中滑動的孔，活塞配有活塞環(huán)。發(fā)動機的內(nèi)滑道與機殼之間采用小過盈配合。
本發(fā)動機的原理是在輸入端接一個輸入電機，首先轉(zhuǎn)矩傳輸給凸輪軸，錐齒輪與凸輪軸鍵連接。錐齒輪，連軸錐齒輪和空套錐齒輪構(gòu)成一個齒輪系，該齒輪系可將凸輪軸的旋轉(zhuǎn)按一定的傳動比傳輸反向的傳輸給空套錐齒輪?？仗族F齒輪與內(nèi)滑道固接，從而帶動了內(nèi)滑道的旋轉(zhuǎn)。凸輪與活塞的相對旋轉(zhuǎn)帶動活塞在內(nèi)滑道內(nèi)往復(fù)運動，實現(xiàn)普通活塞式發(fā)動機的吸氣、壓縮點火、做功和排氣四個沖程的運動。
本實用新型的優(yōu)點是1、由錐齒輪、連軸錐齒輪和空套錐齒輪構(gòu)成一個齒輪系，可實現(xiàn)直接的兩個反向輸出。
2、由于采用齒輪系結(jié)構(gòu)，可通過改變錐齒輪系的傳動比，使發(fā)動機可以實現(xiàn)在一個圓周上的多個作功沖程，形成多缸發(fā)動機，并可根據(jù)需要選擇不同的轉(zhuǎn)速輸出。
3、由于采用了錐齒輪結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)進、排氣的分離，從而取消了進、排氣閥，使結(jié)構(gòu)簡化。
4、由于活塞的截面設(shè)計成圓面，使其可以安裝活塞環(huán)，增強缸體的密封性。同時將內(nèi)滑道與機殼之間采用小過盈配合，使其既可以在機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，又具有較好的密封性能。因此，本結(jié)構(gòu)可以有效避免以往旋轉(zhuǎn)發(fā)動機設(shè)計中的活塞與缸體高副磨損導(dǎo)致的密封難的問題。


圖1為該實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；圖2為該實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)；圖3的A、B、C、D為該實用新型在錐齒輪系的傳動比為-1∶1時的相位圖；圖4的A、B、C、D、E、F、G、H為該實用新型在錐齒輪系的傳動比為-2∶1時的相位圖。
具體實施方式
本實用新型的結(jié)構(gòu)參見圖1和圖2，包括有1-機座，2-機殼，3-后蓋，4-旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道，5-活塞，6-凸輪軸，7-活塞環(huán)，8-空套錐齒輪，9-連軸錐齒輪，10-錐齒輪，11-鍵，12-沉頭螺釘，13-火花塞。
本結(jié)構(gòu)整體由機座1支撐，機殼2和后蓋3與機座1固接。內(nèi)滑道4與機殼2之間要采用小過盈配合，基孔制可采用H7/p6以保證密閉性。錐齒輪10與中心軸通過鍵11連接，空套錐齒輪8空套在凸輪軸6上，并通過沉頭螺釘12與旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4固接，連軸錐齒輪9分別與錐齒輪10和空套錐齒輪8嚙合，構(gòu)成一個齒輪系。凸輪和中心軸作成聯(lián)體結(jié)構(gòu)形成凸輪軸6，并且凸輪軸6的凸輪部分與活塞5中間的兩段圓弧面是共軛的，以保證發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。活塞5設(shè)計成截面為圓面的柱狀活塞并配有活塞環(huán)7，這樣便于加工和密封。旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4徑向加工有裝配凸輪軸6的通孔，縱向加工有與柱狀活塞5相配合的通孔。通過以上結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得活塞5與旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4之間形成具有一定轉(zhuǎn)速比的反向旋轉(zhuǎn)。同時，由機殼2、旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4、活塞5形成的空間，由于內(nèi)滑道4與機殼2之間采用小過盈配合，同時柱狀活塞5配有活塞環(huán)7而具有較好的氣密性。
當活塞5與旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4之間的定轉(zhuǎn)速比為-1∶1時，凸輪軸6每正向旋轉(zhuǎn)90度，則旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4就反向旋轉(zhuǎn)90度，這樣就相當于是凸輪軸6相對于旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4轉(zhuǎn)動了180度，這樣凸輪軸就推動活塞5在旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4內(nèi)滑動了最大滑動距離。也就是說，參見圖3，如果初始時刻發(fā)動機處于最大進氣位置，發(fā)動機吸入混合可燃氣體，狀態(tài)如A；在凸輪軸6旋轉(zhuǎn)90度后，發(fā)動機就處于最大壓氣狀態(tài)，而由于旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4的轉(zhuǎn)動又將其本身和活塞5帶到機殼2設(shè)有火花塞13的點火位置，如狀態(tài)B；點火后氣體燃燒爆炸，開始作功，如狀態(tài)C，爆炸產(chǎn)生的推力推動活塞往反方向運動，活塞5又推動凸輪軸6繼續(xù)沿原方向轉(zhuǎn)動，這時凸輪軸6的旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩，其中大部分通過輸出軸輸出，另一部分通過錐齒輪系傳輸給旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4，使旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4也繼續(xù)沿原先的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動。凸輪軸6和旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道5再轉(zhuǎn)動180度活塞5將燃燒后的廢氣排出，入狀態(tài)D，若再轉(zhuǎn)動90度，可燃氣體又被吸入發(fā)動機，發(fā)動機再次回到最大吸起位置。這樣就形成了吸氣A，壓縮B，作功C，排氣D，再到吸氣的工作循環(huán)。
以上是假設(shè)錐齒輪系的傳動比是-1∶1的時的工作過程，此時旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4每旋轉(zhuǎn)一周，凸輪軸6也旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4每旋轉(zhuǎn)一周的過程中完成一次從吸氣到排氣的工作單元。如果改變傳動比，就可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4每旋轉(zhuǎn)一周的過程中完成多次從吸氣到排氣的工作單元。
參見圖4，以傳動比為-2∶1為例，此時凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4轉(zhuǎn)動180度。這樣，如果調(diào)整并增設(shè)機殼2上的直接進氣口、直接排氣口，火花塞13的位置就出現(xiàn)圖4所示的工作相位情況，即該發(fā)動機具有兩個從吸氣到排氣的工作單元，分別是吸氣A′、壓縮B′、作功C′、排氣D′、再吸氣E′、再壓縮F′、再作功G′、再排氣H′。另外以上說明中是以凸輪軸6作為輸出端，如將旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4的另一端伸出機殼2，同樣可以旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道4的伸出部分作為輸出端。這樣可根據(jù)工作是轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的要求選擇不同的輸出端。
權(quán)利要求1.一種新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，包括有機座(1)，機殼(2)和后蓋(3)，并安裝火花塞(22)，機殼(2)內(nèi)有內(nèi)滑道(4)，內(nèi)滑道(4)內(nèi)縱向加工有與活塞(5)相配的通孔，凸輪軸(6)的凸輪部分與活塞中間的兩端圓弧面共軛，由殼體(2)、內(nèi)滑道(4)、活塞(5)圍成一個封閉的空間，其特征在于由空套錐齒輪(13)、連軸錐齒輪(14)和錐齒輪(15)構(gòu)成一個齒輪系，錐齒輪(15)與凸輪軸鍵連接，空套錐齒輪(13)空套在凸輪軸(6)上，并通過沉頭螺釘(17)與內(nèi)滑道(4)固接，殼體(2)上分別開有直接進氣口和直接排氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征在于，活塞(5)的截面為圓面，內(nèi)滑道(4)縱向加工有可讓活塞(5)在其中滑動的孔，活塞(5)配有活塞環(huán)(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征在于內(nèi)滑道(4)與機殼(2)之間采用小過盈配合。
專利摘要本實用新型是一種旋轉(zhuǎn)內(nèi)滑道旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，該發(fā)動機由活塞在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)滑道內(nèi)的往復(fù)運動實現(xiàn)普通活塞式發(fā)動機的吸氣，壓縮點火，作功，排氣四個沖程的運動。該發(fā)動機采用錐齒輪機構(gòu)實現(xiàn)兩個反向的旋轉(zhuǎn)運動，且利用兩個反向的旋轉(zhuǎn)運動分別控制內(nèi)滑道的旋轉(zhuǎn)和活塞的往復(fù)運動，并由一個凸輪推動活塞在內(nèi)滑道內(nèi)往復(fù)運動。該實用新型避免了以往旋轉(zhuǎn)發(fā)動機設(shè)計中的活塞與缸體高副磨損導(dǎo)致的密封難的問題和同時取消了普通活塞式發(fā)動機中的連桿和進排氣閥。設(shè)計還表明這種發(fā)動機可以實現(xiàn)直接的兩個反向輸出和在一個圓周上的多個作功沖程。本實用新型可作為各種車輛，船舶，工程機械的動力。
文檔編號F01C1/24GK2558770SQ0227593
公開日2003年7月2日 申請日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者楊翔宇, 楊鄂川, 廖林清 申請人:重慶工學(xué)院