專利名稱：具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械工程領(lǐng)域中的內(nèi)燃機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)，具體是一種具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括(1)螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)它由滾動(dòng)花鍵付及滾動(dòng)螺旋付串行排列組成；其中，滾動(dòng)花鍵付由外套、中套、內(nèi)套、鋼球組成；滾動(dòng)螺旋付由螺旋套、中套、內(nèi)套、鋼球組成；滾動(dòng)花鍵付內(nèi)套和螺旋付的的中徑相等，內(nèi)套為一整體；花鍵付與螺旋付各鋼球的直徑相等；所述內(nèi)套的一端或兩端與一個(gè)或多個(gè)汽缸體內(nèi)的活塞桿串接；這樣，當(dāng)內(nèi)套被活塞帶動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋套就在純滾動(dòng)的環(huán)境中轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)活塞帶動(dòng)內(nèi)套由左向右移動(dòng)一個(gè)沖程時(shí)，螺旋套將沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度；當(dāng)內(nèi)套由右向左移動(dòng)一個(gè)沖程復(fù)位時(shí)，螺旋套再沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)回一個(gè)角度；本機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了活塞、內(nèi)套的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)到螺旋套往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。
(2)連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括兩套旋向相反滾動(dòng)螺旋付和輸出齒輪，由兩個(gè)螺旋套分別通過離合器與輸出齒輪連接；兩套螺旋付的內(nèi)套為一整體，兩個(gè)螺旋套裝在兩個(gè)止推軸承中間，只能轉(zhuǎn)動(dòng)；這樣，當(dāng)內(nèi)套由左向右移動(dòng)一個(gè)沖程時(shí)，左螺旋套逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，經(jīng)左離合器帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)過同樣的角度；而當(dāng)內(nèi)套由右向左移動(dòng)回一個(gè)沖程時(shí)，右螺旋套通過其上的右離合器又帶動(dòng)齒輪再轉(zhuǎn)一個(gè)角度，形成齒輪的連續(xù)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)；本機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)螺旋套擺動(dòng)到齒輪連續(xù)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。所述左、右離合器為超越離合器或電磁離合器。
本實(shí)用新型由于所述結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的，即由于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為純滾動(dòng)傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率可達(dá)0.95，因此，本發(fā)動(dòng)機(jī)較現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)，可節(jié)能10個(gè)百分點(diǎn)以上；當(dāng)輸出功率相同時(shí)，本機(jī)構(gòu)所占體積比曲柄連桿機(jī)構(gòu)小20倍，重量小15倍。由于轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的輸出旋轉(zhuǎn)與活塞直線運(yùn)動(dòng)成正比，并且，在同樣的輸出轉(zhuǎn)速時(shí)，活塞往復(fù)遠(yuǎn)動(dòng)速度慢3倍，因此，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)小，動(dòng)力性能好，噪聲小，能改善環(huán)境。由于發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)功率很小，因此，起動(dòng)機(jī)功率很小；由于輸出的功率平穩(wěn)，因此，可以將飛輪作得很小?？偲饋碇v，本發(fā)動(dòng)機(jī)的體積可下降40％，重量可下降50％。
附


圖1～8中1-內(nèi)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(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它由滾動(dòng)花鍵付和滾動(dòng)螺旋付串行排列組成；滾動(dòng)花鍵付又由外套2、中套4、內(nèi)套1、鋼球5組成，它的目的是限制內(nèi)套1只能軸向移動(dòng)；滾動(dòng)螺旋付又由螺旋套6、中套8、內(nèi)套1、鋼球5組成，它的功能是當(dāng)內(nèi)套1軸向移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)螺旋套6轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)套1上分布有直槽和螺旋槽。滾動(dòng)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(dòng)，只能轉(zhuǎn)動(dòng)；中套4、8規(guī)范鋼球5的運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)活塞(見圖6)帶動(dòng)內(nèi)套1移動(dòng)時(shí)，通過螺旋付帶動(dòng)螺旋套6轉(zhuǎn)動(dòng)。而螺旋套6所受的反作用力矩，通過內(nèi)套1傳給花鍵外套2、汽缸體。由圖看出，所有的受力相對(duì)運(yùn)動(dòng)面均為滾動(dòng)傳動(dòng)。本機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了將活塞、內(nèi)套1的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺旋套6的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖4為將兩個(gè)螺旋套的正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒輪10的連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，由左螺旋付1、5、6與由左螺旋套6、左滾柱9、齒輪10構(gòu)成的左超越離合器沿端面DD作鏡像，得到與之成對(duì)稱配置的右螺旋付1、2和右超越離合器12、11、10，形成本機(jī)構(gòu)；整個(gè)新機(jī)構(gòu)的內(nèi)套1作成整體。左螺旋付為右旋，右螺旋付為左旋；故當(dāng)內(nèi)套1由I號(hào)活塞(見圖6)帶動(dòng)向右移動(dòng)時(shí)，螺旋套6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)超越離合器滾柱9帶動(dòng)齒輪10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)II號(hào)活塞帶動(dòng)內(nèi)套1向左移動(dòng)時(shí)，螺旋套12逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)第2超越離合器的滾柱11帶動(dòng)齒輪10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)，左螺旋付的螺旋套6與滾柱9打滑，同時(shí)，螺旋套6復(fù)位。
在附圖4、5給出的實(shí)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(nèi)齒的輸出齒輪10、位于螺旋套6或12之間的滾柱9或11及安裝在輸出齒輪10每個(gè)單向內(nèi)齒上的滾柱限位簧片構(gòu)成。附圖的實(shí)施例中每個(gè)超越離合器中采用了18個(gè)滾柱，增加了可靠性。
圖6所示的為四沖程機(jī)構(gòu)，在內(nèi)套1的左邊串行布置有I號(hào)活塞16、III號(hào)活塞18，在內(nèi)套1的右邊串行布置有II號(hào)活塞17、IV號(hào)活塞19，它們排成一條直線，圖7為齒輪10輸出轉(zhuǎn)角θ圖；這樣，第1沖程，設(shè)I號(hào)汽缸內(nèi)的氣體爆炸，帶動(dòng)活塞16、內(nèi)套1右移，通過第1螺旋付帶動(dòng)螺旋套6、齒輪10逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，如90°；第2沖程，II號(hào)汽缸內(nèi)的氣體爆炸，活塞17、內(nèi)套1左移，經(jīng)第2螺旋付帶動(dòng)螺旋套11、齒輪10再轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，如90°～180°；第3沖程，III號(hào)汽缸內(nèi)的氣體爆炸，帶動(dòng)活塞18、內(nèi)套1右移，齒輪再轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ，如180°～270°；第4沖程，IV號(hào)汽缸內(nèi)的氣體爆炸，帶動(dòng)活塞19左移，齒輪10再轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，如270°～360°……，從而達(dá)到齒輪10的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
I號(hào)汽缸在0～90°完成爆炸后，在以后的各象限(90°)內(nèi)依次完成排氣、進(jìn)氣、壓縮共4個(gè)循環(huán)，如表1所示；其它各汽缸的4個(gè)沖程，依次移過一個(gè)象限，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作。表1 由附圖中看出，由于內(nèi)套1帶動(dòng)活塞動(dòng)作的終點(diǎn)不是嚴(yán)格的，因此，起爆相位要求不像曲柄連桿機(jī)構(gòu)時(shí)高。由于輸出力矩連續(xù)均勻，因此，對(duì)飛輪的要求亦不高。
圖8示發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布局，發(fā)動(dòng)機(jī)的直線旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)及連續(xù)步進(jìn)機(jī)構(gòu)布置在中部長方形殼體23中，軸線為臥式，左右各安排兩個(gè)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(gè)螺釘固定在中箱體23上；右邊為對(duì)稱布置；下部為凸輪軸，由它帶動(dòng)各配汽閥及分電器；整個(gè)缸體呈長方形，在兩邊的兩個(gè)大平面上很好安排發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、變速箱、冷卻箱、進(jìn)排氣管、化油器。
本實(shí)用新型除上述四缸結(jié)構(gòu)外，可根據(jù)需要制作成單缸或多缸。例如，單缸結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施方式是在螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的左端連接汽缸體，由于左螺旋付為右旋，右螺旋付為左旋；故當(dāng)內(nèi)套1由活塞帶動(dòng)向右移動(dòng)時(shí)，螺旋套6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)超越離合器或電磁離合器帶動(dòng)齒輪10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而內(nèi)套在慣性或其它飛輪機(jī)構(gòu)的作用下退回原來的位置，從而達(dá)到齒輪10的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)用新型所包含的其它機(jī)構(gòu)，如配氣機(jī)構(gòu)，冷卻機(jī)構(gòu)，潤滑機(jī)構(gòu)等可以采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括汽缸體、汽缸蓋，配氣機(jī)構(gòu)，能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，冷卻機(jī)構(gòu)，潤滑機(jī)構(gòu)；其特征在于能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由滾動(dòng)花鍵付及滾動(dòng)螺旋付串行排列組成；滾動(dòng)花鍵付又由外套(2)、中套(4)、內(nèi)套(1)、鋼球(5)組成，滾動(dòng)螺旋付由螺旋套(6、12)、中套(8)、內(nèi)套(1)、鋼球(5)組成，滾動(dòng)花鍵付和滾動(dòng)螺旋付的內(nèi)套成整體；所述內(nèi)套的一端或兩端與一個(gè)或多個(gè)汽缸體內(nèi)的活塞桿串接；連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的兩套旋向相反滾動(dòng)螺旋付和輸出齒輪(10)，由兩個(gè)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(nèi)套為一整體，兩個(gè)螺旋套裝在兩個(gè)止推軸承(7、13)中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于滾動(dòng)花鍵付與滾動(dòng)螺旋付的中徑相等；各鋼球(5)直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述離合器為超越離合器或電磁離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于超越離合器為簧片限位式多滾柱超越離合器，由帶單向內(nèi)齒的輸出齒輪(10)、位于螺旋套(6或12)之間的滾柱(9或11)及安裝在輸出齒輪(10)每個(gè)單向內(nèi)齒上的滾柱限位簧片構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于由螺旋轉(zhuǎn)換的內(nèi)套(1)左邊串行布置活塞(16、18)，右邊串行布置的活塞(17、19)組成四沖程機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的具有螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)布置在中部，軸線臥式配置，左邊為I、III號(hào)汽缸，右邊為II、IV號(hào)汽缸，下部為凸輪軸(20)，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體分為5個(gè)方箱體，由螺釘從兩邊將其固定在中心體上，發(fā)動(dòng)機(jī)由中間齒輪(10)輸出。
專利摘要一種具有螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是包括螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由滾動(dòng)花鍵副及滾動(dòng)螺旋副串行排列組成；滾動(dòng)花鍵副和滾動(dòng)螺旋副的內(nèi)套成整體；其一端或兩端與一個(gè)或多個(gè)活塞桿串接；連續(xù)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括兩套旋向相反滾動(dòng)螺旋副和輸出齒輪，由兩個(gè)螺旋套(6、12)分別通過離合器與輸出齒輪(10)連接。本實(shí)用新型利用滾動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)代替曲柄連桿機(jī)構(gòu)，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于整個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)換過程是在全滾動(dòng)環(huán)境下完成，可顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。由于滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度與活塞移動(dòng)速度成正比，活塞不受側(cè)向力，沒有死點(diǎn)，輸出平穩(wěn)，是一種振動(dòng)噪聲較小的環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B75/00GK2526512SQ0222185
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者梁錫昌 申請(qǐng)人:梁錫昌