專利名稱：活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機 技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種活塞式發(fā)動機，活塞的行程是曲軸回轉(zhuǎn) 直徑的兩倍、活塞桿只做直線往復(fù)運動的倍行程活塞桿無擺動發(fā)動機。
技術(shù)背景發(fā)動機亦稱內(nèi)燃機或稱內(nèi)燃機關(guān)，它是汽車、輪船、火 車、飛機等機器的動力源和心臟。發(fā)動機從結(jié)構(gòu)上區(qū)別有兩種 一種是 活塞式(往復(fù)式)， 一種是轉(zhuǎn)子式(無活塞)。通常所說的發(fā)動機即是活 塞式發(fā)動機。隨著科技的進步，特別是電腦技術(shù)在發(fā)動機上的應(yīng)用和采 用電子點火、電子噴射、可變配氣、蝸輪增壓、排氣凈化等措施，使發(fā) 動機的性能得到了極大的提高，主要表現(xiàn)在提高效率、降低震動和噪聲、 減少污染等。因此無論是從事發(fā)動機技術(shù)工作的研究人員，還是普通的 人們都會感到欣慰?，F(xiàn)代的高級轎車，乘坐它你會感到十分舒適和快捷 而不再是一路勞頓一路風(fēng)塵，這其實得益于車內(nèi)裝有一臺高性能的發(fā)動 機，即好的心臟。
然而發(fā)動機的進步也有其兩面性， 一方面是機構(gòu)的完善、性能的提 高；另一方面是結(jié)構(gòu)的復(fù)雜、體積的龐大?？梢钥隙òl(fā)動機的進步同樣 遵循事物發(fā)展的客觀規(guī)律，而且非常重要。
但是，人們都知道，發(fā)動機的關(guān)鍵部件還是機關(guān)部分，即缸體、活塞、 連桿、曲軸、進排氣系統(tǒng)等。在這方面除進排氣系統(tǒng)外其它均未有大的 改變，特別是曲柄連桿機構(gòu)，活塞的往復(fù)運動始終是通過連桿、曲軸而 轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，使燃氣膨脹功轉(zhuǎn)化為扭矩輸出。為什么呢？因為人們 還沒有找到一種比曲柄遙桿機構(gòu)更好的機構(gòu)來取代曲柄搖桿機構(gòu)用于發(fā)
動機。其實把往復(fù)運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動的辦法很多，比較適合用于發(fā)動機 的辦法就是超越離合器法，很多研究人員都在這方面投入了精力和財力。 因此、提到活塞式發(fā)動機，人們自然先想到它，但這個辦法還存在很多 缺陷，到目前為止還沒有真正獲得成功。
一臺無論多先進的發(fā)動機，它的機關(guān)總少不了曲軸連桿。連桿需要 長度，曲軸須配重，所以機關(guān)尺寸、重量很大。在運行過程中連桿小端 往復(fù)運動，大端繞曲軸中心旋轉(zhuǎn)，所以連桿的運動很復(fù)雜。它既往復(fù)運 動又擺動，產(chǎn)生二級慣性力很難平衡，必然引起震動和噪音。另外研究 表明，活塞在做功區(qū)運行速度快，使燃燒壓力低、燃燒時間短而導(dǎo)致燃 燒不完全、熱效率低、排氣污染大等問題很難解決，或者說無法從根本 上得到解決，所以要想從根本上解決這些問題必須改變這一機構(gòu)。對發(fā) 動機的結(jié)構(gòu)如缸體排列、燃燒室、進排氣、增壓、供油、中冷、點火、 排氣處理、智能系統(tǒng)、冷卻、潤滑系統(tǒng)等進行綜合考慮，設(shè)計新機。從 事發(fā)動機研究必須接受這一觀念。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決已有的發(fā)動機活塞的行程越大，連桿的擺動越大對 活塞及缸體的側(cè)壓力越大，發(fā)動機的機座及曲軸箱龐大技術(shù)問題，同時 解決如果采用現(xiàn)有的行星齒輪倍增行程的曲柄連桿機構(gòu)，造成曲軸的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、加工精度及形位公差不易保證的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種整 體加工曲軸的活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機。
本發(fā)明的活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，有機座，固定設(shè)置在機座 的缸體(1)、軸承、內(nèi)齒輪，缸體內(nèi)配合有活塞，活塞后端固定連接有
活塞桿，內(nèi)齒輪對應(yīng)嚙合有行星輪(8)軸承動配合有曲軸，其特征在于:
曲軸頸(6)動配合套裝著行星輪(8)和與行星輪相連為一體的偏心輪 (7)，偏心輪(7)與活塞連桿后端動配合相連。偏心輪(7)軸心與曲 軸頸(6)軸心之間的距離等于曲軸頸(6)與曲軸的軸心距離，并等于 行星輪半徑，內(nèi)齒輪(9)的半徑及齒數(shù)是行星輪(8)半徑及齒數(shù)的兩 倍。活塞桿和其與偏心輪配合的軸套構(gòu)成活塞連桿總成(10)，曲軸和其 軸承及曲軸的曲軸頸構(gòu)成曲軸總成(5)。這樣本發(fā)明發(fā)動機的曲軸可以 采用整體制造，利用曲軸的整體制造技術(shù)可以確保整個發(fā)動運動部件的 行位公差和協(xié)調(diào)性。行星齒輪與偏心輪運行時曲軸頸(6)沿組合曲軸總 成(5)的軸心旋轉(zhuǎn)，則行星輪(8)亦繞組合曲軸總成(5)軸心旋轉(zhuǎn)， 偏心輪(7)的軸心沿活塞連桿總成(10)中心線作直線往復(fù)運動，而且 其行程是曲軸頸(6)行程的兩倍?；钊B桿總成(10)的連桿大頭軸套 動配合套裝于偏心輪(7)，所以活塞連桿總成(10)的連桿大頭亦隨偏 心輪(7)軸心沿活塞連桿總成(10)中心線作直線往復(fù)運動。連桿大頭 無旋轉(zhuǎn)運動，連桿不擺動。
設(shè)置在機座的缸體可以是單缸或多缸的，缸體最好為一字形排列四缸 或V字型八缸結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機就是在這種觀念下誕生的， 它沒有使用傳統(tǒng)的曲柄搖桿機構(gòu)，也沒有使用超越離合器，而是采用一 種特殊的行星機構(gòu)將活塞的直線運動直接轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的。這也是迄 今為止人類發(fā)現(xiàn)的最好的把直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動的方法。由于這種 直線運動與旋轉(zhuǎn)運動關(guān)系是在運動中產(chǎn)生的，是絕對的，因此活塞無須設(shè)導(dǎo)向裙，連桿也不擺動，所以活塞和連桿可制成一體。這樣活塞和連 桿的重量會大大減輕，往復(fù)慣性力變得很小，可大大降低運行阻力提高 熱效率，同時可提高轉(zhuǎn)速增大功率，連桿不擺動就可使震動力得到徹底 平衡。連桿與活塞制成一體或者采用連桿與活塞通過活塞銷連接。另外 這種結(jié)構(gòu)理論上對連桿長度沒有限制，所以連桿活塞總高降低、缸體高 度降低。由于同樣行程的發(fā)動機，曲軸的回轉(zhuǎn)半徑可以減少一半，缸體 下部變窄。曲軸采用整體制造，可以利用已有成熟的曲軸加工技術(shù)生產(chǎn) 出高精度的曲軸，行星輪和偏心輪采用刨分結(jié)構(gòu)。這樣缸體排列可隨意， 這將極大的方便應(yīng)用，從而有可能綜合、全面的按排發(fā)動機結(jié)構(gòu)，甚至
在設(shè)計上可以改變以機關(guān)為中心的思想。氣缸也可不再局限在一字型或v
型的排列方式。列如 一臺四缸轎車發(fā)動機，氣缸以田字型排列最合理， 這樣可以將增壓器設(shè)在田字的中心部位，同時可增設(shè)大蝸輪回收排氣能 量，四個缸中間部分設(shè)進排氣道、油泵、水泵等。 一臺擁有本發(fā)明技術(shù) 的發(fā)動機從外表看結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，而且體積很小、功率很大、效率很高。

圖1為本發(fā)明一臺一字形排列的四缸活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動 機主剖視圖，圖2為這臺一字形排列的四缸活塞式倍行程連桿無擺動發(fā) 動機左剖視圖。
以下結(jié)合附圖說明本發(fā)明的活塞式倍行程連桿無擺動發(fā) 動機。
具體實施方式
這種本發(fā)明一臺一字形排列的四缸活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動 機，有機座，固定設(shè)置在機座的缸體(1)、軸承、內(nèi)齒輪，缸體內(nèi)配合 有活塞，活塞后端固定連接有活塞桿，內(nèi)齒輪對應(yīng)嚙合有行星輪(8)。 活塞桿和其與偏心輪配合的軸套構(gòu)成活塞連桿總成(10)，曲軸和其軸承 及曲軸的曲軸頸構(gòu)成曲軸總成(5)。曲軸為一體的，大大簡化了加工和 安裝工藝，而且能保證整體的行位公差和四缸運行的流暢可靠性。缸體
(1)位于機座(曲軸箱)上部，機座(曲軸箱)下部通過軸承座安裝有 組合曲軸總成(5)，并固定設(shè)置有與曲軸同軸的內(nèi)齒輪(9)，曲軸總成
(5)的曲軸頸(6)上安裝有行星輪(8)。內(nèi)齒輪(9)齒數(shù)是行星輪(8) 齒數(shù)的兩倍，所以內(nèi)齒輪(9)的分度圓直徑是行星輪(8)分度圓直徑 的兩倍。行星輪(8)在組合曲軸頸(6)的約束下，繞組合曲軸總成(5) 的軸心作旋轉(zhuǎn)運動時，位于行星輪(8)分度圓直徑上任何一點的運動軌 跡是一條直線，這是一道數(shù)學(xué)運動理論問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上本發(fā)明設(shè)計 的偏心輪(7)和行星輪(8)為一體，而且偏心輪(7)中心線與行星輪
(8)分度圓直徑上的點重合，所以整個偏心輪(7)的運動軌跡也是一 條直線。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上本發(fā)明所選行星輪(8)分度圓直徑上與偏心輪(7) 軸線相重合的點又與氣缸中心線重合，所以活塞連桿總成(10)的運動 軌跡與汽缸中心線重合。這樣就實現(xiàn)了活塞與曲軸運動關(guān)系的轉(zhuǎn)變，而 且連桿運行無擺動，活塞行程是曲軸頸運行圓直徑的兩倍，所以這種本 發(fā)明 一字形排列的四缸發(fā)動機稱活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機。
權(quán)利要求1、一種活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，有機座，固定設(shè)置在機座的缸體(1)、軸承、內(nèi)齒輪，缸體內(nèi)配合有活塞，活塞后端固定連接有活塞桿，內(nèi)齒輪對應(yīng)嚙合有行星輪(8)軸承動配合有曲軸，其特征在于曲軸頸(6)動配合套裝著行星輪(8)和與行星輪相連為一體的偏心輪(7)，偏心輪(7)與活塞連桿后端動配合相連。偏心輪(7)軸心與曲軸頸(6)軸心之間的距離等于曲軸頸(6)與曲軸的軸心距離，并等于行星輪半徑，內(nèi)齒輪(9)的半徑及齒數(shù)是行星輪(8)半徑及齒數(shù)的兩倍。
2 、 根據(jù)權(quán)利要求1所述活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，其特征 在于連桿與活塞制成一體或者采用連桿與活塞通過活塞銷連接。
3 、 根據(jù)權(quán)利要求1所述活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，其特征 在于為一字形排列四缸或V字型八缸結(jié)構(gòu)。
4 、根據(jù)要求1或2或3所述活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，其特征在于曲軸采用整體制造，行星輪和偏心輪采用刨分結(jié)構(gòu)。
專利摘要活塞式倍行程連桿無擺動發(fā)動機，有機座，固定設(shè)置在機座的缸體、軸承、內(nèi)齒輪，缸體內(nèi)配合有活塞，活塞后端固定連接有活塞桿，內(nèi)齒輪對應(yīng)嚙合有行星輪軸承動配合有曲軸，曲軸頸動配合套裝著行星輪和與行星輪相連為一體的偏心輪，偏心輪與活塞連桿后端動配合相連。偏心輪軸心與曲軸頸軸心之間的距離等于曲軸頸與曲軸的軸心距離，并等于行星輪半徑，內(nèi)齒輪的半徑及齒數(shù)是行星輪半徑及齒數(shù)的兩倍。這樣本實用新型發(fā)動機的曲軸可以采用整體制造，利用曲軸的整體制造技術(shù)可以確保整個發(fā)動運動部件的行位公差和協(xié)調(diào)性。
文檔編號F02B75/32GK201062541SQ20072001378
公開日2008年5月21日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者孫德全, 賈仕振 申請人:孫德全;賈仕振