[发明专利]两相外凸轮套筒式高转速内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气动力领域，更具体地说，是一种两相外凸轮套筒式高转速内燃机。

背景技术

目前，一般的内燃机（发动机）都由机体、曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油系统和点火系统等组成，工作过程分吸气、压缩、燃烧做功、排气四个冲程。这类内燃机的传动机构使用的都是曲柄连杆机构，通过连杆将活塞的动力传递给曲轴，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。 由于这种内燃机是靠活塞的直线运动和连杆的平面运动来压迫驱使曲轴作旋转运动，从而造成各运动副之间存在着较大的摩擦，导致内燃机传动效率低。这些现有曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺点：体积大；连杆、曲轴上的不平衡离心力较大；冲击大，振动大；并由此引起较大的机械磨损，使内燃机寿命缩短；结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难；此外，一般内燃机与变速装置是两个独立的机器，通常内燃机需另外安装变速器用于后续变速，造成体积庞大。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有曲轴连杆型内燃机存在的上述缺点，本发明提供一种结构简单紧凑、体积小、冲击振动小、运转平稳、功率大、寿命长、效率高的高速四冲程内燃机——两相外凸轮套筒式高转速内燃机。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种两相外凸轮套筒式高转速内燃机，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）、外凸内齿圈（10）、套筒活齿（11）、柱销架（12）、对称两相凸轮（13）、柱销（14）、输出轴（15）及起动系统、冷却系统、供油系统、润滑系统、配气系统等组成。其特征在于：八个气缸（4）环形对称均匀布置在外凸内齿圈（10）的周围，外凸内两相外凸轮套筒传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴（15）的旋转运动——气缸活塞（7）通过推杆（6）直接作用于外凸内齿圈（10）上，推动外凸内齿圈（10）旋转，动力由外凸内齿圈（10）经两相外凸轮式套筒活齿传动传给与对称两相凸轮（13）键联接的输出轴（15）输出。 

在上述技术方案中，外凸内两相外凸轮套筒传动机构由凸轮机构和两相外凸轮式套筒活齿传动机构有机的组合而成。其中，凸轮机构由缸体（5）、活塞（7）、弹簧（8）、推杆（6）、外凸内齿圈（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）与外凸内齿圈（10）之间为滚动摩擦联接，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）始终与外凸内齿圈（10）接触，每个气缸都配有活塞、带滚子的推杆及弹簧。 

两相外凸轮式套筒活齿传动机构由外凸内齿圈（10）、套筒活齿（11）、柱销架（12）、对称两相凸轮（13）、柱销（14）和输出轴（15）组成，外凸内齿圈（10） 的外表面是四相凸轮轮廓，内部是两相外凸轮式套筒活齿传动机构中的内齿圈齿形面，故外凸内齿圈（10）既是凸轮机构中的凸轮，又是两相外凸轮式套筒活齿传动机构中的内齿圈，整个两相外凸轮式套筒活齿传动机构内置于外凸内齿圈（10）的内部，外凸内齿圈（10）将内燃机和两相外凸轮式套筒活齿传动有机地合二为一，使内燃机无需再配备变速器即可高速输出。对称两相凸轮（13）自身形状呈180°中心对称，自身质量完全平衡，其轮廓曲线为标准椭圆曲线，或为双相余弦曲线，或为双偏心圆弧曲线。

外凸内齿圈（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（15）、外凸内齿圈（10）、柱销架（12）和对称两相凸轮（13）等零件的轴心线重合并由机架轴承支承。套筒活齿的齿数Z₁₁和外凸内齿圈（10）的波数Z₁₀相差为2，柱销架（12）与机架固联，对称两相凸轮（13）与输出轴（15）键联接，套筒活齿（11）是圆柱形空心套筒，柱销架（12）的周向均布并固定有若干个柱销（14），套筒活齿（11）套装在柱销架（12）上的周向均布的柱销（14）上，套筒活齿（11）的内圆柱面与柱销架（12）上均布柱销（14）的外圆柱面啮合，套筒活齿（11）的外圆柱面与对称两相凸轮（13）的外表面、外凸内齿圈（10）分别相啮合各形成一个高副。