任意齿差数滚针滚子块传动内燃机

摘要

任意齿差数滚针滚子块传动内燃机，涉及燃气动力领域。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齿轮周围，使外凸内齿轮受合力为零，气缸活塞通过推杆直接作用于外凸内齿轮上，动力由外凸内齿轮经多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动传给与多相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，其外凸内齿轮激波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的特点，输出轴转速取决于活齿传动的传动比，若活齿架固定，则多相外凸轮高速输出，可广泛用于需高转速的领域，如直升机发动机、小型发电机等，输出转速一定时，可减少有害气体的排放。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

任意齿差数滚针滚子块传动内燃机，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)、外凸内齿轮(10)、滚针滚子块活齿(11)、活齿架(12)、多相外凸轮(13)、输出轴(14)、滚针(15)及起动系统、冷却系统、供油系统、润滑系统、配气系统组成，其特征在于：八个气缸(4)环形对称均匀布置在外凸内齿轮(10)的周围，外凸内齿轮激波滚针滚子块传动机构将活塞(7)的往复直线运动转变为输出轴(14)的旋转运动——气缸活塞(7)通过推杆(6)直接作用于外凸内齿轮(10)上，推动外凸内齿轮(10)旋转，动力由外凸内齿轮(10)经多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动传给与多相外凸轮(13)键连接的输出轴(14)输出，外凸内齿轮(10)将内燃机和多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动有机地融为一体，使内燃机无需再配备变速器即可高速输出；上述外凸内齿轮激波滚针滚子块传动机构由凸轮机构和多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动机构有机的组合而成；其中，凸轮机构由缸体(5)、弹簧(8)、推杆(6)、外凸内齿轮(10)、滚子(9)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端安装滚子(9)，滚子(9)使推杆(6)与外凸内齿轮(10)之间为滚动摩擦联接，弹簧(8)的一端固定在活塞(7)的下面，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)始终与外凸内齿轮(10)接触，每个气缸都配有活塞、带滚子的推杆及弹簧；多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动机构由外凸内齿轮(10)、滚针滚子块活齿(11)、活齿架(12)、多相外凸轮(13)和与其键联接的输出轴(14)组成；上述滚针滚子块活齿(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；外凸内齿轮(10)的内部是内齿轮，滚针滚子块活齿(11)两端的滚针套筒(19)分别与外凸内齿轮(10)的内齿轮齿廓和多相外凸轮(13)的外凸轮轮廓相啮合各组成一个纯滚动高副；外凸内齿轮(10)的内齿轮齿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，其外端滚针套筒(19)所处一系列位置的包络线，故外凸内齿轮(10)不仅是凸轮机构中的凸轮，还是多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动机构中的内齿轮，整个多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动机构内置于外凸内齿轮(10)的内部；多相外凸轮(13)是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线；外凸内齿轮(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)、外凸内齿轮(10)、活齿架(12)和多相外凸轮(13)四个零件的轴心线重合并由机架轴承支承；滚针滚子块活齿数Z₁₂和外凸内齿轮(10)的波数Z₁₀相差为3，活齿架(12)与机架固联，多相外凸轮(13)与输出轴(14)键联接；上述外凸内齿轮(10)的外部为具有四个互成90度夹角且轴心对称的凸出部分的四相凸轮，八个气缸(4)环形对称均布在外凸内齿轮(10)的周围，其中任意两个相隔180°对称布置的气缸活塞(7)工作状态同步，将工作状态同步的两个气缸活塞作为一组，四组气缸活塞依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组气缸的活塞冲程进程对应于外凸内齿轮(10)转角的相位差为45°；气缸活塞(7)通过推杆(6)直接作用于外凸内齿轮(10)上，推动外凸内齿轮(10)旋转，外凸内齿轮(10)的内部齿形面推动滚针滚子块活齿(11)在活齿架(12)的径向导槽中移动，而活齿架(12)与机架固定联接，故滚针滚子块活齿(11)在活齿架的约束作用下与多相外凸轮(13)啮合并驱使多相外凸轮(13)高速转动，多相外凸轮(13)通过键联接将动力传递给输出轴(14)输出，实现高速输出；多相外凸轮激波滚针滚子块活齿传动中，外凸内齿轮(10)与滚针滚子块活齿(11)为多齿啮合，可实现较大功率的高效、平稳传动。