[发明专利]任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气动力领域，更具体地说，是一种任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块式内燃机。

背景技术

目前广泛使用的内燃机是四冲程曲轴连杆型内燃机，这种内燃机的传动结构都采用曲柄连杆机构，通过连杆带动曲轴，从而将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。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。曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺陷：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。

另外，通常内燃机与变速装置是两个独立的机器，内燃机需另外安装减速器用于后续变速，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陷，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、效率高的低速大扭矩四冲程内燃机——任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块式内燃机。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种任意齿差内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)、外凸内多相内凸轮(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：在外凸内多相内凸轮(10)的周围环形对称均布八个气缸(4)，外凸内多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多相内凸轮(10)旋转，外凸内多相内凸轮(10)将动力经任意齿差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，外凸内多相内凸轮(10)将内燃机和任意齿差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。

在上述技术方案中，外凸内多相内凸轮滚针滚子块传动机构由凸轮机构和任意齿差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)、外凸内多相内凸轮(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)与外凸内多相内凸轮(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)始终与外凸内多相内凸轮(10)接触，每个气缸都配有活塞、带滚子的推杆及弹簧；任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构由外凸内多相内凸轮(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。外凸内多相内凸轮(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，内部是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相内凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线，故外凸内多相内凸轮(10)既是凸轮机构中的凸轮，又是任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构中的多相内凸轮，整个任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构内置于外凸内多相内凸轮(10)的内部。上述任意齿差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)分别与外凸内多相内凸轮(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。外凸内多相内凸轮(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)、外凸内多相内凸轮(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3，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)与外凸内多相内凸轮(10)、活齿架(12)、外凸轮(13)分别相啮合，各啮合处均形成滚动副。