[发明专利]一种将往复、摆动转换为单向旋转的传动装置

说明书

技术领域

本发明属于一种传动装置。从运动方向转换的角度，提出一个将往复直线 运动(往复)、往复圆周运动(摆动)转换为单向圆周运动(单向旋转)的传动 装置。该传动装置不限制往复、摆动输入动力的行程，可以将规则的和不规则 的直线往复运动、摆动转换为单向圆周运动，可广泛适用于内燃机改造、收集 自然界不规则运动能源等方面。

背景技术

在应用广泛的发动机中，不管是外燃机还是内燃机，自18世纪末瓦特将曲 柄连杆机构应用到蒸汽机上，到目前为止，曲柄连杆机构仍然是将往复直线运 动转换为单向圆周运动的核心机构。该机构将活塞的直线往复转换为单向圆周 运动，以此来带动车轮、发电机转子、螺旋浆等机构产生同方向的圆周运动， 实现汽车奔驰、机组发电和轮船航行等功能。可以说，曲柄连杆机构在发动机 中的成功和广泛应用，为第一次和第二次工业革命带来了蓬勃生机，为人类社 会的发展立下了不朽的功勋。

但是，曲柄连杆机构从诞生之日就存在着先天的原理性缺陷：第一是直线 运动必须是往复的，行程是固定的；第二是往复掉头时有死点位置；第三是活 塞的高速往复和曲轴的高速转动带来的一系列复杂的受力和振动问题。这些缺 陷导致曲柄连杆机构的应用范围受到局限，特别是在开发新能源方面无所作为。

多少年来，人们一直在努力寻找替换曲柄连杆机构的传动装置。一部分人 从改造整个发动机的思路出发，相继发明了转子式发动机、班克记忆合金式发 动机、浮标式空气透平机等各种往复发动机，并取得了一定的成功。一部分人 从运动方向转换的角度出发，相继提出了多种旋转运动和往复运动的互相转换 的传动装置，比如专利申请(专利)号：99121406.4，提出一种直线与圆周运 动互相转换的新型机构；比如申请(专利)号：93239165.6，提出一种用于内 燃机的往复直线运动与圆周运动相互转换的装置。申请(专利)号：01202356.6， 提出主动轴摆动变为被动轴单向旋转的传动机构。

但是这些装置在往复变回转的机构问题上，并没有真正解决，也没有找到 理想的通用刚体机构，以致成为世界性的一道司空见惯的难题。本发明找到了 这个刚体机构，并且简单易做，稳定可靠，填补了这一空白。

发明内容

为了克服曲柄连杆机构的缺陷，以改造发动机和开发自然界中不规则运动 的新能源为目的，摆脱传统思维的约束，把运动转换方向作为研究和改造的对 象，利用超越离合器性能和奇数齿轮组合空间动力传递变向原理，发明了将往 复直线运动(往复)、往复圆周运动(摆动)转换为单向圆周运动(单向旋转) 的传动装置。

首先，本发明利用了超越离合器单向动力传递的性能，在一根轴上获得两 个不同的转速。其次，根据齿轮啮合传递动力方向相反的特点，以奇数个齿轮 组合，按照三维空间布置两条动力传递线路。第三，保证两条传递线路中的一 条能够利用单向传递性能传递动力，另一条则是利用单向传递性能切断动力。

本发明的传动装置是一种刚体机构，由机箱、传动轴、固定齿轮、超越离 合器齿轮组成，采用齿轮传动。

本发明最佳实施方式为五个齿轮组合传动装置，参见本说明书中“具体实 施方式”。

本发明的传动装置有以下几个优点：

1)将往复直线运动、往复圆周运动转换为单向圆周运动。在动力输入侧， 如将其中一根动力输入轴上固定一个摇柄，摇柄左右转动，动力输出轴都将输 出单向的圆周运动；如果固定一个齿轮，在齿轮上再啮合一个直齿，直齿的往 复直线运动将带动齿轮转动，同样，动力输出轴能够输出单向的圆周运动。

2)对输入的运动行程没有限制，解决了曲柄连杆机构限制行程的问题。可 以看出，上述摇柄转动的行程和直齿运动的行程都不受限制，且同样实现输出 单向的圆周运动。

3)这个传动装置是一个基于齿轮传递的刚体机构，受力简单明确，结构稳 定可靠，传动效率高；本机构以齿轮和超越离合器高技术的发展为依托，具备 了两者的强大技术优势。

4)动力输入适应性强，能够将规则和不规则的运动转换为规则运动，特别 是对于开发自然界不规则运动的新能源提供了广阔的新天地。我们知道，煤和 石油的燃烧可以通过各种方式调节，使其按照设计的燃烧过程控制输入。但是， 自然界中的很多能量是不规则的运动，比如海浪、风、潮汐、温差水等，通过 该传动装置就可以将这些能源进行充分的开发和利用。