專利名稱：滾動運行發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械動力領域，涉及內燃型活塞往復式發(fā)動機，特別涉及一種滾動運行的發(fā)動機。
背景技術：
現(xiàn)有的內燃型活塞往復式發(fā)動機，在將活塞的往復式直線運動通過連桿和曲柄轉化為曲軸的旋轉運動的作功沖程中，由于連桿與活塞不在一條直線上，根據(jù)力的分解原理，氣化的可燃物質在燃燒膨脹時產(chǎn)生的巨大推力會對活塞、活塞環(huán)產(chǎn)生一個壓向氣缸壁的側壓力，而在氣缸內的高溫高壓環(huán)境下，氣缸壁與活塞、活塞環(huán)之間由于熱效應，其摩擦系數(shù)也不容忽視，這樣，活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間的滑動摩擦損耗相當顯著，使內燃機熱效率大大降低，燃油經(jīng)濟性很低，也影響了氣缸、活塞、活塞環(huán)的壽命。為減少這種摩擦損耗，有技術人員開始著手降低氣缸與活塞、活塞環(huán)的摩擦系數(shù)，2004年11月國內媒體轉發(fā)新華社北京的專電新聞顯示，“德國《商報》近日刊登文章指出，”德國工程師用激光照射氣缸工作面，使其表面汽化，并且其熔化層凝固后產(chǎn)生的工作面具有陶瓷特性，即最佳的平滑性。研究者稱，這種技術能使發(fā)動機耗油量最多下降75％，并使氣缸工作面和活塞環(huán)的磨損降低90％。而減少側壓力或改滑動為滾動以減少這種摩擦損耗的技術方案尚未見相關報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述側壓力所造成的摩擦損耗，提供一種滾動運行發(fā)動機，將活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間的側壓力轉化為氣缸外滾動運行的接觸壓力，從而減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦損耗，提高燃油經(jīng)濟性，提高氣缸、活塞、活塞環(huán)的壽命。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)滾動運行發(fā)動機，包括氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸，活塞密閉于氣缸內，活塞環(huán)位于活塞與氣缸之間，連桿、曲柄、曲軸為可活動連接，所述的發(fā)動機上與活塞軸線平行的位置還有與發(fā)動機機體固定的鋼軌滑槽，活塞上與其軸線平行的位置固定有至少兩根支架，支架之間安裝有橫軸，橫軸有兩個分支，形成四個端部，每端安裝有滾動機構，活塞通過該滾動機構與鋼軌滑槽滾動連接，橫軸與連桿為可活動連接。
所述的滾動機構為滾珠軸承，橫軸的每端有兩個滾珠軸承，滾珠軸承的內套與橫軸緊配合，鋼軌滑槽位于兩個滾珠軸承的外套之間。
或所述的橫軸每端水平安裝有兩個滾珠軸承，一個滾珠軸承在支架的一側，另一個滾珠軸承在鋼軌滑槽的另一側。
本發(fā)明的目的還可以通過下述另一個方案來實現(xiàn)滾動運行發(fā)動機，包括氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸，活塞密閉于氣缸內，活塞環(huán)位于活塞與氣缸之間，連桿、曲柄、曲軸為可活動連接，所述的發(fā)動機還包括與發(fā)動機機體固定的滾動機構，活塞上與其軸線平行或重疊的位置固定有支架，支架穿過至少兩個滾動機構，支架上有橫軸，連桿與其為可活動連接。
所述的支架至少為兩根，橫軸位于其間，每根支架上至少兩個滾珠軸承，橫軸在支架上的位置位于這兩個滾珠軸承之間，這兩個滾珠軸承之間的距離大于等于活塞的一個沖程的距離。
或所述的支架為一根，在其兩側有至少兩個連桿與橫軸可活動連接，支架上至少兩個滾珠軸承，橫軸位于這兩個滾珠軸承之間，滾珠軸承之間的距離大于等于活塞的一個沖程的距離。
上述兩個方案所述的滾動發(fā)動機的曲軸軸線偏移活塞中心線的延長線。曲軸軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞中心線延長線的距離為曲柄半徑的1/2，曲柄連桿的比值取為1/5。
本發(fā)明的有益效果是，采用上述滾動機構后，通過支架將原來作用在活塞、活塞環(huán)的側壓力轉化為滾珠軸承與鋼軌滑槽之間或支架與滾珠軸承之間的作用力，即兩者的接觸壓力，這樣活塞、活塞環(huán)上的側壓力理論上可以減少到零，根據(jù)在摩擦系數(shù)一定的情況下滑動摩擦力與壓力的正比關系，可見活塞、活塞環(huán)的滑動摩擦損耗可以降低至最小，而滾珠軸承與鋼軌滑槽之間或支架與滾珠軸承之間為滾動運行方式，其滾動摩擦力大大小于原來的滑動摩擦力，從而滾動摩擦損耗也大大小于原來的滑動摩擦損耗。因此，通過上述結構，滾動運行發(fā)動機可以降低摩擦損耗80％～90％，提高燃油經(jīng)濟性，節(jié)省燃油30～60％，提高氣缸、活塞、活塞環(huán)的使用壽命5倍左右，制造成本降低30％以上。


圖1是兩根支架，兩條鋼軌滑槽，八個滾珠軸承分別在鋼軌滑槽兩側方案的結構示意圖；圖2是圖1中的A-A`面的剖面放大示意圖；圖3兩根支架，四條鋼軌滑槽，八個滾珠軸承分別位于支架和鋼軌滑槽兩側方案的結構示意圖；圖4是圖3中的A-A`面的剖面放大示意圖；圖5是兩根支架分別套著四個滾珠軸承方案的結構示意圖；
圖6是一根支架套著兩個滾珠軸承方案的結構示意圖。
圖中標號1是氣缸，2是活塞環(huán)，3是活塞，4是支架，5是橫軸，6是鋼軌滑槽，7是連桿，8是曲柄，9是滾珠軸承，10是曲軸。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發(fā)明的內容。
如圖1所示，活塞環(huán)2和活塞3密閉于氣缸1內，活塞3上與其軸線平行的位置固定了兩根支架4，支架4上固定有橫軸5，連桿7與橫軸5為可活動連接，即連桿7可在橫軸5上轉動，發(fā)動機上與活塞軸線平行的位置上還有兩條鋼軌滑槽6，鋼軌滑槽6的兩端固定在發(fā)動機上，橫軸5有四個端部，如圖2所示，每端上下各安裝有一個滾珠軸承9，橫軸5的端部與滾珠軸承9的內套為緊配合，鋼軌滑槽6夾在上下兩個滾珠軸承9之間，活塞往復運動時，支架4通過滾珠軸承9在鋼軌滑槽6上滾動運行，連桿7偏移活塞3的軸線時，側壓力作用在滾珠軸承9與鋼軌滑槽6之間的接觸面上。曲軸10的軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞3的中心線延長線的距離為曲柄8的半徑的1/2，曲柄8和連桿7的比值取為1/5。
如圖3所示，活塞環(huán)2和活塞3密閉于氣缸1內，活塞3上與其軸線平行的位置固定了兩根支架4，支架4上固定有橫軸5，橫軸5的每端左右水平安裝有兩個滾珠軸承9上下錯開，連桿7與橫軸5為可活動連接，即連桿7可在橫軸5上轉動，發(fā)動機上與活塞軸線平行的位置上還有四條鋼軌滑槽6，鋼軌滑槽6的兩端固定在發(fā)動機上，如圖4所示，橫軸5的每端的滾珠軸承9分別位于鋼軌滑槽6的兩側，即一個滾珠軸承9在內側鋼軌滑槽6的上側，另一個滾珠軸承9在外側鋼軌滑槽6的下側，活塞往復運動時，支架4通過滾珠軸承9在鋼軌滑槽6上滾動運行，連桿7偏移活塞3的軸線時，側壓力作用在滾珠軸線9與鋼軌滑槽6之間的接觸面上。曲軸10的軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞3的中心線延長線的距離為曲柄8的半徑的1/2，曲柄8和連桿7的比值取為1/5。
如圖5所示，活塞環(huán)2和活塞3密閉于氣缸1內，活塞3上與其軸線平行的位置上有兩條支架4，發(fā)動機上固定有四個滾珠軸承9，其中兩個在氣缸1的端口上，另兩個在氣缸1與曲軸10之間的機體上，支架4之間安裝有橫軸5，連桿7與橫軸5為可活動連接，即連桿7可在橫軸5上轉動，兩條支架4分別穿過四個滾珠軸承9，活塞往復運動時，支架4在滾珠軸承9內滾動運行，連桿7偏移活塞3的軸線時，側壓力作用在滾珠軸線9與支架4的接觸面上。曲軸10的軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞3的中心線延長線的距離為曲柄8的半徑的1/2，曲柄8和連桿7的比值取為1/5。
如圖6所示，活塞環(huán)2和活塞3密閉于氣缸1內，活塞3上在其軸線位置上有一根支架4，發(fā)動機上固定有兩個滾珠軸承9，其中一個在氣缸1的端口上，另一個在氣缸1與曲軸10之間的機體上，支架4上安裝有橫軸5，橫軸5上可活動連接有兩條連桿7，即連桿7可在橫軸5上轉動，支架4穿過滾珠軸承9，活塞往復運動時，支架4可在滾珠軸承9內滾動運行，連桿7偏移活塞3的軸線時，側壓力作用在滾珠軸線9與支架4的接觸面上。曲軸10的軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞3的中心線延長線的距離為曲柄8的半徑的1/2，曲柄8和連桿7的比值取為1/5。
權利要求
1.滾動運行發(fā)動機，包括氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸，活塞密閉于氣缸內，活塞環(huán)位于活塞與氣缸之間，連桿、曲柄、曲軸為可活動連接，其特征在于所述的發(fā)動機上與活塞軸線平行的位置還有與發(fā)動機機體固定的鋼軌滑槽，活塞上與其軸線平行的位置固定有至少兩根支架，支架之間安裝有橫軸，橫軸有兩個分支，形成四個端部，每端安裝有滾動機構，活塞通過該滾動機構與鋼軌滑槽滾動連接，橫軸與連桿為可活動連接。
2.如權利要求1所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的滾動機構是滾珠軸承。
3.如權利要求2所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的橫軸每端縱向安裝有兩個滾珠軸承，橫軸與滾珠軸承的內套緊配合，鋼軌滑槽位于兩個滾珠軸承的外套之間。
4.如權利要求2所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的橫軸每端水平安裝有兩個滾珠軸承，一個滾珠軸承在支架的一側，另一個滾珠軸承在鋼軌滑槽的另一側。
5.滾動運行發(fā)動機，包括氣缸、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸，活塞密閉于氣缸內，活塞環(huán)位于活塞與氣缸之間，連桿、曲柄、曲軸為可活動連接，其特征在于所述的發(fā)動機還包括與發(fā)動機機體固定的滾動機構，活塞上與其軸線平行或重疊的位置固定有支架，支架穿過至少兩個滾動機構，支架上有橫軸，連桿與其為可活動連接。
6.如權利要求5所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的滾動機構為滾珠軸承。
7.如權利要求6所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的支架至少為兩根，橫軸位于其間，每根支架上至少兩個滾珠軸承，橫軸在支架上的位置位于這兩個滾珠軸承之間，這兩個滾珠軸承之間的距離大于等于活塞的一個沖程的距離。
8.如權利要求6所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的支架為一根，在其兩側有至少兩個連桿與橫軸可活動連接，支架上至少兩個滾珠軸承，橫軸位于這兩個滾珠軸承之間，滾珠軸承之間的距離大于等于活塞的一個沖程的距離。
9.如權利要求1或5所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于所述的滾動發(fā)動機的曲軸軸線偏移活塞中心線的延長線。
10.如權利要求9所述的滾動運行發(fā)動機，其特征在于曲軸軸線向作功沖程承受側壓力的相反方向偏移活塞中心線延長線的距離為曲柄半徑的1/2，曲柄連桿的比值取為1/5。
全文摘要
滾動運行發(fā)動機，本發(fā)明涉及一種內燃型活塞往復式發(fā)動機。本發(fā)明針對現(xiàn)有發(fā)動機的活塞、活塞環(huán)在作功沖程中受到巨大側壓力而造成的摩擦損耗影響燃油經(jīng)濟性的問題，提供了一種氣缸外滾動運行的發(fā)動機。本發(fā)明在活塞上設置了支架，在氣缸外固定有鋼軌滑槽或滾珠軸承，通過支架將活塞、活塞環(huán)承受的側壓力轉化為支架與滾珠軸承或鋼軌滑槽與滾珠軸承之間的接觸壓力，這樣在同樣的壓力下，將原來較大的滑動摩擦損耗轉變?yōu)檩^小的滾動摩擦損耗，進而提高燃油經(jīng)濟性。采用此種結構的滾動運行發(fā)動機，可節(jié)省燃油，提高氣缸、活塞、活塞環(huán)的壽命。
文檔編號F02B75/32GK1676899SQ20051002077
公開日2005年10月5日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者廖伯成 申請人:廖伯成