具有螺旋轉換機構的發動機的製作方法
2024-01-18 10:23:15 2
專利名稱：具有螺旋轉換機構的發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械工程領域中的內燃機型發動機，具體是一種具有螺旋轉換機構的發動機。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案包括(1)螺旋轉換機構它由滾動花鍵付及滾動螺旋付串行排列組成；其中，滾動花鍵付由外套、中套、內套、鋼球組成；滾動螺旋付由螺旋套、中套、內套、鋼球組成；滾動花鍵付內套和螺旋付的的中徑相等，內套為一整體；花鍵付與螺旋付各鋼球的直徑相等；所述內套的一端或兩端與一個或多個汽缸體內的活塞杆串接；這樣，當內套被活塞帶動作直線運動時，螺旋套就在純滾動的環境中轉動；當活塞帶動內套由左向右移動一個衝程時，螺旋套將沿逆時針方向轉過一個角度；當內套由右向左移動一個衝程復位時，螺旋套再沿順時針方向轉回一個角度；本機構實現了活塞、內套的往復直線運動到螺旋套往復旋轉運動的轉換。
(2)連續步進旋轉機構包括兩套旋向相反滾動螺旋付和輸出齒輪，由兩個螺旋套分別通過離合器與輸出齒輪連接；兩套螺旋付的內套為一整體，兩個螺旋套裝在兩個止推軸承中間，只能轉動；這樣，當內套由左向右移動一個衝程時，左螺旋套逆時針轉動一個角度，經左離合器帶動齒輪轉過同樣的角度；而當內套由右向左移動回一個衝程時，右螺旋套通過其上的右離合器又帶動齒輪再轉一個角度，形成齒輪的連續步進轉動；本機構實現了兩個螺旋套擺動到齒輪連續同向轉動的轉換。所述左、右離合器為超越離合器或電磁離合器。
本實用新型由於所述結構而產生的技術效果是明顯的，即由於旋轉轉換機構為純滾動傳動，其傳動效率可達0.95，因此，本發動機較現有發動機，可節能10個百分點以上；當輸出功率相同時，本機構所佔體積比曲柄連杆機構小20倍，重量小15倍。由於轉換機構的輸出旋轉與活塞直線運動成正比，並且，在同樣的輸出轉速時，活塞往復遠動速度慢3倍，因此，輸出轉動運動平穩，振動小，動力性能好，噪聲小，能改善環境。由於發動機空轉功率很小，因此，起動機功率很小；由於輸出的功率平穩，因此，可以將飛輪作得很小。總起來講，本發動機的體積可下降40％，重量可下降50％。
附
圖1～8中1-內套、2-外套、3-螺釘、4-中套、5-鋼球、6-左螺旋套、7-左止推軸承、8-螺旋中套、9-滾柱、10-齒輪、11-滾柱、12-右螺旋套、13-右止推軸承、14-堵頭、15-堵頭、16～19-活塞、20-凸輪軸、21-左蓋、22-左缸、23-外殼、24-右缸、25-右蓋。
圖1為將直線運動轉換為旋轉運動的機構，它由滾動花鍵付和滾動螺旋付串行排列組成；滾動花鍵付又由外套2、中套4、內套1、鋼球5組成，它的目的是限制內套1隻能軸向移動；滾動螺旋付又由螺旋套6、中套8、內套1、鋼球5組成，它的功能是當內套1軸向移動時，帶動螺旋套6轉動。內套1上分布有直槽和螺旋槽。滾動花鍵付的外套2通過外圓柱、法蘭、螺釘3緊固在汽缸體上；止推軸承7限制螺旋套6不能軸向移動，只能轉動；中套4、8規範鋼球5的運動。這樣，當活塞(見圖6)帶動內套1移動時，通過螺旋付帶動螺旋套6轉動。而螺旋套6所受的反作用力矩，通過內套1傳給花鍵外套2、汽缸體。由圖看出，所有的受力相對運動面均為滾動傳動。本機構實現了將活塞、內套1的往復直線運動轉換為螺旋套6的往復旋轉運動。
圖4為將兩個螺旋套的正反旋轉運動轉換為齒輪10的連續步進旋轉運動的機構，由左螺旋付1、5、6與由左螺旋套6、左滾柱9、齒輪10構成的左超越離合器沿端面DD作鏡像，得到與之成對稱配置的右螺旋付1、2和右超越離合器12、11、10，形成本機構；整個新機構的內套1作成整體。左螺旋付為右旋，右螺旋付為左旋；故當內套1由I號活塞(見圖6)帶動向右移動時，螺旋套6逆時針轉動經超越離合器滾柱9帶動齒輪10逆時針轉動；而當II號活塞帶動內套1向左移動時，螺旋套12逆時針轉動，經第2超越離合器的滾柱11帶動齒輪10逆時針轉動；此時，左螺旋付的螺旋套6與滾柱9打滑，同時，螺旋套6復位。
在附圖4、5給出的實施例中，左、右超越離合器為簧片限位式多滾柱超越離合器，由帶單向內齒的輸出齒輪10、位於螺旋套6或12之間的滾柱9或11及安裝在輸出齒輪10每個單向內齒上的滾柱限位簧片構成。附圖的實施例中每個超越離合器中採用了18個滾柱，增加了可靠性。
圖6所示的為四衝程機構，在內套1的左邊串行布置有I號活塞16、III號活塞18，在內套1的右邊串行布置有II號活塞17、IV號活塞19，它們排成一條直線，圖7為齒輪10輸出轉角θ圖；這樣，第1衝程，設I號汽缸內的氣體爆炸，帶動活塞16、內套1右移，通過第1螺旋付帶動螺旋套6、齒輪10逆時針轉過一個角度θ，如90°；第2衝程，II號汽缸內的氣體爆炸，活塞17、內套1左移，經第2螺旋付帶動螺旋套11、齒輪10再轉過一個角度θ，如90°～180°；第3衝程，III號汽缸內的氣體爆炸，帶動活塞18、內套1右移，齒輪再轉過一個角度θ，如180°～270°；第4衝程，IV號汽缸內的氣體爆炸，帶動活塞19左移，齒輪10再轉過一個角度，如270°～360°……，從而達到齒輪10的連續轉動。
I號汽缸在0～90°完成爆炸後，在以後的各象限(90°)內依次完成排氣、進氣、壓縮共4個循環，如表1所示；其它各汽缸的4個衝程，依次移過一個象限，從而實現發動機的連續工作。表1 由附圖中看出，由於內套1帶動活塞動作的終點不是嚴格的，因此，起爆相位要求不像曲柄連杆機構時高。由於輸出力矩連續均勻，因此，對飛輪的要求亦不高。
圖8示發動機的總體布局，發動機的直線旋轉轉換機構及連續步進機構布置在中部長方形殼體23中，軸線為臥式，左右各安排兩個汽缸，最左邊為左蓋21，接著為包含二缸一蓋的左缸22，左蓋21和左缸22由六個螺釘固定在中箱體23上；右邊為對稱布置；下部為凸輪軸，由它帶動各配汽閥及分電器；整個缸體呈長方形，在兩邊的兩個大平面上很好安排發電機、起動機、變速箱、冷卻箱、進排氣管、化油器。
本實用新型除上述四缸結構外，可根據需要製作成單缸或多缸。例如，單缸結構的發動機實施方式是在螺旋轉換機構的左端連接汽缸體，由於左螺旋付為右旋，右螺旋付為左旋；故當內套1由活塞帶動向右移動時，螺旋套6逆時針轉動經超越離合器或電磁離合器帶動齒輪10逆時針轉動；而內套在慣性或其它飛輪機構的作用下退回原來的位置，從而達到齒輪10的連續轉動。
本實用新型所包含的其它機構，如配氣機構，冷卻機構，潤滑機構等可以採用現有技術實現。
權利要求1.一種具有螺旋轉換機構的發動機，包括汽缸體、汽缸蓋，配氣機構，能量轉換機構，冷卻機構，潤滑機構；其特徵在於能量轉換機構包括螺旋轉換機構和連續步進旋轉機構螺旋轉換機構由滾動花鍵付及滾動螺旋付串行排列組成；滾動花鍵付又由外套(2)、中套(4)、內套(1)、鋼球(5)組成，滾動螺旋付由螺旋套(6、12)、中套(8)、內套(1)、鋼球(5)組成，滾動花鍵付和滾動螺旋付的內套成整體；所述內套的一端或兩端與一個或多個汽缸體內的活塞杆串接；連續步進旋轉機構包括螺旋轉換機構中的兩套旋向相反滾動螺旋付和輸出齒輪(10)，由兩個螺旋套(6、12)分別通過離合器與輸出齒輪(10)連接；兩套螺旋付的內套為一整體，兩個螺旋套裝在兩個止推軸承(7、13)中間。
2.根據權利要求1所述的具有螺旋轉換機構的發動機，其特徵在於滾動花鍵付與滾動螺旋付的中徑相等；各鋼球(5)直徑相等。
3.根據權利要求1所述的具有螺旋轉換機構的發動機，其特徵在於所述離合器為超越離合器或電磁離合器。
4.根據權利要求1、3所述的具有螺旋轉換機構的發動機，其特徵在於超越離合器為簧片限位式多滾柱超越離合器，由帶單向內齒的輸出齒輪(10)、位於螺旋套(6或12)之間的滾柱(9或11)及安裝在輸出齒輪(10)每個單向內齒上的滾柱限位簧片構成。
5.根據權利要求1所述的具有螺旋轉換機構的發動機，其特徵在於由螺旋轉換的內套(1)左邊串行布置活塞(16、18)，右邊串行布置的活塞(17、19)組成四衝程機構。
6.根據權利要求1、5所述的具有螺旋轉換機構的發動機，其特徵在於發動機的螺旋轉換機構布置在中部，軸線臥式配置，左邊為I、III號汽缸，右邊為II、IV號汽缸，下部為凸輪軸(20)，整個發動機機體分為5個方箱體，由螺釘從兩邊將其固定在中心體上，發動機由中間齒輪(10)輸出。
專利摘要一種具有螺旋轉動機構的發動機，其特徵是包括螺旋轉換機構和連續步進旋轉機構螺旋轉換機構由滾動花鍵副及滾動螺旋副串行排列組成；滾動花鍵副和滾動螺旋副的內套成整體；其一端或兩端與一個或多個活塞杆串接；連續步進旋轉機構包括兩套旋向相反滾動螺旋副和輸出齒輪，由兩個螺旋套(6、12)分別通過離合器與輸出齒輪(10)連接。本實用新型利用滾動螺旋轉換機構代替曲柄連杆機構，使活塞的往復直線運動轉換為連續旋轉運動，由於整個動力轉換過程是在全滾動環境下完成，可顯著提高發動機的效率。由於滾動螺旋機構輸出的旋轉運動速度與活塞移動速度成正比，活塞不受側向力，沒有死點，輸出平穩，是一種振動噪聲較小的環保型發動機。
文檔編號F02B75/00GK2526512SQ0222185
公開日2002年12月18日 申請日期2002年3月13日 優先權日2002年3月13日
發明者梁錫昌 申請人:梁錫昌