内双相凸轮驱动滚针滚子块式内燃机

摘要

内双相凸轮驱动滚针滚子块式内燃机，涉及燃气动力领域，属于多缸内燃机。本发明提供一种新型内燃机，八个气缸环形对称均布在外凸内两相内凸轮周围，使外凸内两相内凸轮受合力为零，气缸活塞通过推杆作用于外凸内两相内凸轮上，动力由外凸内两相内凸轮经两相内凸轮滚针滚子块活齿传动传给与外凸轮键联接的输出轴。该内燃机省去了传统内燃机中的连杆和曲轴，其外凸内两相内凸轮滚针滚子块传动机构无偏心质量、具有惯性力及工作载荷自平衡特点。输出轴转速取决于活齿传动的传动比，若活齿架固定，则外凸轮低速大扭矩输出，可广泛用于需大功率的工程机械、军事等领域，如挖掘机，装甲车等。该内燃机结构简单紧凑、轴向尺寸小，受力自平衡，运转平稳。

主权项

内双相凸轮驱动滚针滚子块式内燃机，主要由气缸盖(1)、排气门(2)、进气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、滚子(9)、外凸内两相内凸轮(10)、滚针滚子块活齿(11)、活齿架(12)、外凸轮(13)、输出轴(14)、滚针(15)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成，其特征在于：在外凸内两相内凸轮(10)的周围环形对称均布八个气缸(4)，外凸内两相内凸轮滚针滚子块传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动——气缸活塞(7)通过推杆(6)的直线往复运动使得外凸内两相内凸轮(10)旋转，外凸内两相内凸轮(10)将动力经两相内凸轮滚针滚子块活齿传动传给与外凸轮(13)键连接的输出轴(14)，最后动力由输出轴(14)输出，外凸内两相内凸轮(10)将内燃机和两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构有机地融为一体，使内燃机无需再配备减速器；上述外凸内两相内凸轮滚针滚子块传动机构由凸轮机构和两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构有机的组合而成；其中，凸轮机构由推杆(6)、滚子(9)、外凸内两相内凸轮(10)、缸体(5)、弹簧(8)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端装有滚子(9)，推杆(6)与外凸内两相内凸轮(10)之间的接触因滚子(9)由滑动摩擦联接变为滚动摩擦联接，弹簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在气缸下部的凸台上，弹簧(8)使推杆上的滚子(9)始终与外凸内两相内凸轮(10)接触，每个气缸都配有活塞、带滚子的推杆及弹簧；两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构由外凸内两相内凸轮(10)、滚针滚子块活齿(11)、活齿架(12)、外凸轮(13)和与其键联接的输出轴(14)组成；外凸内两相内凸轮(10)的外表面是具有互成90°夹角且轴心对称的四个凸出部分的四相凸轮，内部是双偏心圆或椭圆形两相内凸轮，故外凸内两相内凸轮(10)既是凸轮机构中的凸轮，又是两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构中的两相内凸轮，整个两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构内置于外凸内两相内凸轮(10)的内部；上述两相内凸轮滚针滚子块活齿传动机构中的滚针滚子块活齿(11)由支架块(16)、销(17)、滚针(18)、滚针套筒(19)组成，销(17)的两端与支架块(16)两侧的孔之间均为紧配合，安装在支架块(16)两端的滚针套筒(19)由销(17)支承并通过滚针(18)与支架块(16)组成滚动联接关系；活齿架(12)为套筒结构，沿该套筒结构的周向开有Z₁₂个径向导槽，滚针滚子块活齿(11)可在该径向导槽中径向移动，为使滚针滚子块活齿(11)与活齿架(12)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦，在活齿架(12)的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针(15)的沟槽，在该沟槽内装有若干根滚针(15)，滚针滚子块活齿(11)的支架块(16)通过滚针(15)与活齿架(12)的径向导槽组成滚动联接关系，从而实现了滚针滚子块活齿(11)与活齿架(12)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦；滚针滚子块活齿(11)两端的滚针套筒(19)分别与外凸内两相内凸轮(10)的内凸轮轮廓和外凸轮(13)的外凸轮轮廓相啮合各组成一个纯滚动高副；外凸轮(13)的轮廓曲线是滚针滚子块活齿(11)一方面随活齿架(12)转动，另一方面又在活齿架(12)的径向导槽中移动的过程中，其内端滚针套筒(19)所处一系列位置的包络线；外凸内两相内凸轮(10)的外表面凸轮轮廓曲线可以根据实际设计需要选定，以获得最佳的动力学性能，提高内燃机的能量转换效率；输出轴(14)、外凸内两相内凸轮(10)、活齿架(12)和外凸轮(13)四个零件的轴心线重合并由机架轴承支承；滚针滚子块活齿的齿数Z₁₂和外凸轮的波数Z₁₃相差为2，活齿架(12)与机架固联，外凸轮(13)与输出轴(14)键联接；滚针滚子块活齿(11)与外凸内两相内凸轮(10)、活齿架(12)、外凸轮(13)分别相啮合，各啮合处均形成滚动副；输出轴转速取决于外凸内两相内凸轮的转速和两相内凸轮滚针滚子块活齿传动的传动比，而适当选择两相内凸轮滚针滚子块活齿传动的配齿方案，可获得较大的传动比，可以实现低速大扭矩输出。