专利名称：交叉转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交叉转子发动机，尤其涉及转子间相互交叉，无曲柄及连杆机构， 由多个齿轮构成传动系统的大功率发动机。
二
背景技术：
目前现有发动机中，技术较成熟的主要为车用的往复活塞式发动机及汪克尔型三 角转子发动机。在现有的技术中，车用往复式发动机经过了一百多年的设计与改进，发动机 性能已经达到了极限，如再提高性能，只有靠更强的材料来制造。一百多年的改进，该种发 动机有几种问题是不可能改变的。一、发动机的活塞采用往复式，由惯性产生的震动是不可 避免的。二、发动机的换气系统设置有换气阀门，凸轮轴等构件使整机增加运转负荷，同时 增加了整机重量，增大的整机体积。三、发动机采用曲轴与连杆进行动力输出，此种输出方 式在活塞接近上止点与下止点时有效力臂很小，使汽缸内的膨胀力不能得到充分的发挥， 能量转化率很低。四、在点燃压缩气体时，点火正时很难把握，点火正时过早或过晚都会造 成整机功率降低。五，活塞在汽缸内运动时，活塞裙与汽缸壁间的摩擦力很大，使部分燃油 动力以摩擦阻力形式损耗掉了，造成发动机的能量转化率降低。以上发动机中另一类是近几年发展起来的马自达三角转子发动机，它比传统的往 复活塞式发动机优秀很多，其采用三角转子的单向旋转，使整机极限转速比传统发动机高 很多，功率大很多。但其也存在很多不可避免的缺陷。一、汽缸内部的三角转子运动过程是 偏心转动，所以震动是不可避免的。二、三角转子发动机的汽缸是由转子外壁与汽缸内壁构 成的，其形状是一个月牙形狭长的空间，所以火焰传播路径较长，使得燃油和机油的消耗增 加。三、转子发动机只能用点燃式，不能用压燃式，也就是不能采用柴油。四、该机其特有的 汽缸形状使密封及加工难度都大大增加，制造技术高，成本比较贵，推广困难。五、由于三角 转子传递动力的形式，汽缸的膨胀力一部分带动输出轴转动，另一部分指向输出轴轴心使 气体膨胀做功的力臂很小，但因为其转子转速很高其功率又很大，所以一般重型设备或越 野车无法安装该类型发动机，只有高速赛车或飞机使用，使民用化受限。
三
发明内容
为了制造出一种成本低廉，且推广容易的高效能发动机，本发明采用了全新的解 决方案。发动机采用转子与定子组合式构造，工作过程时转子在定子内绕中心轴无偏心转 动将动力进行传输。整机是由四个壳体部件、两套转子总成、输出轴、内外套管、多联齿轮共 同组成。四个壳体部件并列安装，将整机内部分割出三个空间，即上下两个转子腔，中间一 个传动腔。每个转子腔内部放置一套转子总成，转子总成是由两个交叉对置的双叶片或四 叶片转子组合构成的。中间的传动腔内放置齿轮系统。本发动机齿轮系统有A、B两种类 型，两种类型使用的齿轮不同，达到的功能也略有不同。在传动腔内部设置有三种类型的齿 轮分别为输出轴齿轮，内外套管齿轮，多联齿轮。由以上三种齿轮构成的传动系统即实现转 子叶片间的交替换位转动又实现将汽缸的膨胀力传递给输出轴。在发动机的壳体一侧，分别设置了上下两套气口，每套气口中含有一个进气口，一个排气口。在每个转子腔内，与气 口对置180度的位置设置有火花塞。转子腔内，由两个相互交叉的双叶片或四叶片转子将 腔体分割成了 4或8个汽缸，使整机内部上下共设置有8或16个汽缸。发动机转动时，交 叉转子的交替换位运转使的汽缸间同时进行进气、压缩、膨胀、排气过程，从而实现发动机 连续运转。本发明显著的有益效果是。1.整机仅有十几个构件组成，部分构件相同，制造成本低，生产与维修容易。2.转子在壳体内做无偏心转动，在运转时震动及摩擦力很小。3.汽缸的换气系统，采用无阀门机构的进排气口，减少整机重量及体积。4.转子转动时只有加速与减速，惯性可传递，无往复运动使极限转速较高。5.本发明有A与B两种齿轮系统，A系统可使整机由8汽缸改到32汽缸，B系统 可使上下两个转子腔交替做功，实现动力无零点，扭矩曲线均勻化。6.输出轴转动一周，转子转动1/2或1/4周，高速转动时换气效率依然很好。7.燃油的点燃方式可使用压燃式或点燃式，当使用点燃式时，只需将火花塞持续 打火或高热即可，无需顾及早燃问题，点火正时十分精确。8.转子腔的密封系，传动腔的润滑系，壳体的冷却系，各系独立，操作容易。9.扭矩曲线到达零时方向相反，曲率不变，本发明能量转化率较传统发动机高。10.当将转子腔的火花塞也改为一套气口时，本发明即改为泵或气动设备。
四
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，以下图例为由双叶片转子构成转子 总成的发动机示意图。图1发动机外观示意2B组齿轮系的发动机剖面示意3转子腔的横向剖面示意4转子腔立体示意5A、B传动系组合示意6A、B输出轴构件示意7A、B内外套管构件示意8A、B多联齿轮构件示意9A、B齿轮系统啮合比例10双叶片转子与四叶片转子示意11整机壳体示意12转子密封示意13转子交替换位转动原理14发动机四冲程原理15发动机四冲程原理表图16发动机扭矩曲线中1.输出轴2、3.多联齿轮4、7.外套管5、6.内套管8、10.上双叶片转子9、11.下双叶片转子 12.壳体上盖13.上壳体14.下壳体15.壳体下盖16.火 花塞 17.壳体螺栓 18.壳体螺栓孔 19.排气口 20.进气口 21.主轴 22.主轴 椭圆齿轮23.主轴太阳齿轮24.外套管键槽25.内套管键槽 26.外套管太阳齿轮 27.内套管太阳齿轮28.外套管椭圆齿轮29.内套管椭圆齿轮30.太阳齿轮A 31.椭 圆齿轮A 32.太阳齿轮B 33.椭圆齿轮B 34.转子小孔 35.转子大孔 36.输出轴 孔37.套管孔38.齿轮轴孔39.火花塞孔40.环形槽41.叶片凹槽42.叶片圆 孔43.密封环44.上扫气条45.下扫气条46.外扫气条47.弹簧片48.圆柱弹簧 49.密封圆柱
五
具体实施例方式1.发动机的各种部件如图1所示为发动机外观示意图，从图中可以了解到，本发明的发动机形状是一 个圆柱状，发动机的输出轴从圆柱的上下两个顶面探出，以用于连接负载设备。在圆柱的一 侧设置有上下两套气口，每套气口设置一个进气口与一个排气口。在圆柱的另一侧与气口 对应的位置，设置有多个火花塞，且其位置更靠近排气口一端以用于缩短点火正时的时间。如图2所示为发动机的纵向剖面示意图，图中标示了整机所有的重要构件，并直 观的展示出他们的位置及功能，观察示意图可以了解，本发动机的输出轴(1)位于整机的 中心轴线位置，在发动机的中心部位是整机的传动腔，该腔内放置了与输出轴并行的两个 多联齿轮(2、3)，该多联齿轮(2、3)被固定在壳体上。其不但与输出轴(1)齿轮啮合，还与 套在输出轴上的上内外套管(4、5)及下内外套管(6、7)相啮合。在发动机的上下两端是两 个转子腔，每个转子腔内分别放置了一套转子总成，转子总成是由上双叶片转子(8、10)与 下双叶片转子(9、11)对置交叉构成的。本发明中整机内的上下转子腔与中间的传动腔是 由4个壳体并列排置构成的，其分别为壳体上盖(12)、上壳体(13)、下壳体(14)、壳体下盖 (15)。在发动机的外部设置有多个火花塞(16)以及固定壳体的多个壳体螺栓(17)。如图3、4所示为发动机的横向剖面示意图及转子腔示意图，图中位于中心轴线位 置的是发动机的输出轴(1)，在输出轴外，转子腔内设置了一套由双叶片转子(8) (9)构成 的转子总成，在腔体的侧壁上设置有排气口(19)、进气口(20)。由两个双叶片转子将转子 腔分割成4个空间X1、X2、X3、X4，此4个空间正是发动机的汽缸。如本发动机正在工作，则 图中XI正在进行压缩冲程，X2正在进行膨胀冲程，X3正在进行进气冲程，X4正在进行排气 冲程。在发动机壳体上与气口对置180度并稍靠近排气口的位置设置有火花塞(16)，为了 缩短点火正时的时间，增大整机功率，所以将火花塞设置在靠近排气口一端的位置。发动机 的壳体是并列排置的，在每个壳体边缘处设置有多个壳体螺栓孔(18)，以用于使壳体螺栓 (17)穿过，将壳体固定。如图5所示为发动机的传动系统示意图，本发明中发动机的传动系统可以使用A 与B两种系统，两种系统使用的齿轮不同，功能也略有不同。其作用都是使上下双叶片转子 进行交替换位转动，并在转动时将气体膨胀后的动力传递给输出轴。不同的是，在使用A系 统连接时，可使用四叶片转子构成转子总成，制造大功率发动机。在使用B系统连接时，发 动机的上下转子腔内的转子可相差一定角度，以达到上下转子腔交替做功的目的，使发动 机输出动力无零点，并使扭矩曲线均勻化。图中的两组传动系统的连接方法一致。其方法为在输出轴齿轮上下两端套有两个内套管(5) (6)，两个内套管可以绕输出轴自由转动。在 内套管(5) (6)上还套有外套管(4) (7)，两个外套管可以绕内套管自由转动。在每个套管的 一端都设置有齿轮，在输出轴的左右两侧设有与其平行2个多联齿轮(2) (3)，其上的齿轮 不但与输出轴上的齿轮相啮合还与内外套管上的齿轮相啮合，从而实现系统的转动。本发 明中上下内外套管的外形是一致的，2个多联齿轮的外形是一致的，所以在生产制造时只需 用同样的方法加工出2个即可，节省制造成本。如图6、7、8所示为组成传动系统的各种构件图，转动系统的主要构件为输出轴、 内外套管、多联齿轮。它们分为A组构件与B组构件。其中A组构件的样式为，输出轴(1A)是在主轴(21)的中心部位固定了一个偏心 的主轴椭圆齿轮(22)，外套管(4A) (7A)由外套管键槽(24)与外套管太阳齿轮(26)构成， 内套管(5A) (6A)由内套管键槽(25)与内套管太阳齿轮(27)构成。在外形上，外套管(4A) (7A)要比内套管(5A) (6A)短，其内径比内套管的外径大。安装时将外套管(4A) (7A)套在 内套管(5A) (6A)上，再将内套管(5A) (6A)套在输出轴(1A)上，此时内套管键槽(25)穿过 外套管并完全露出与外套管键槽(24)并列排置。两个多联齿轮(2A)与(3A)是同一个构 件，在安装时将两个多联齿轮反向180度并与输出轴平行的安装在内壳体上即可。多联齿 轮(2A)、(3A)是由两个太阳齿轮A(30)与一个椭圆齿轮A(31)构成，椭圆齿轮A要偏心的固 定在多联齿轮轴上，其偏心距离与输出轴上的椭圆齿轮一致。在以上齿轮中，输出轴上的椭 圆齿轮(22)与多联齿轮上椭圆齿轮A(31)的齿轮比为1 1，每个套管上的太阳齿轮(26) (27)与多联齿轮上的两个太阳齿轮A(30)的齿轮比为2 1。当发动机内的转子总成由四 叶片转子构成时，每个套管上的太阳齿轮(26) (27)与多联齿轮上的两个太阳齿轮A(30)的 齿轮比为4 1。其中B组构件的样式为，输出轴(1B)是在主轴(21)的中心部位，固定了一个不偏 心的主轴太阳齿轮(23)，所以输出轴转动时无震动。外套管(4B) (7B)由外套管键槽(24) 与外套管椭圆齿轮(28)构成，内套管(5B) (6B)由内套管键槽(25)与内套管椭圆齿轮(29) 构成。在安装时将内外套管以两个椭圆齿轮(28)与(29)为参考相差90度角，将外套管套 在内套管上。两个多联齿轮(2B)与(3B)也是同一个构件，安装时同样将另一个多联齿轮 反转180度固定在内壳体上。多联齿轮是由两个椭圆齿轮B(33)与一个太阳齿轮B(32)构 成，两个椭圆齿轮B (33)要偏心的固定在多联齿轮轴上。当两个椭圆齿轮B在加工时相差 90度角，则本发明的上下两个转子腔进行交替做功。在以上齿轮中，输出轴上的太阳齿轮 (23)与多联齿轮上太阳齿轮A(32)的齿轮比可为1 1也可随意设定，以下发动机做功原 理图13、图14都是按照1 1时进行设定的，每个套管上的椭圆齿轮(28) (29)与多联齿轮 上的两个椭圆齿轮B(33)的齿轮比为2 1。A组传动系统的组合方法与B组传动系统的组合方法相同，只是其采用的齿轮不 同。如将B组传动系统中的多联齿轮(2B) (3B)上的两个椭圆齿轮B (33)角度相差90度固 定，则发动机的上下两个转子腔内的汽缸在做功时是交替进行的，从而使发动机在输出动 力时无零点，并使扭矩曲线均勻化。如图9所示为A与B两套齿轮系统的比例图，图中位于左侧的上下两个图是A组 齿轮系统示意图，位于右侧的上下两个图是B组齿轮系统示意图。在A组齿轮系统中，30与31是一个整体，其分别为一个正齿轮与一个椭圆齿轮，
7位于中间的26与27是两个正齿轮，其分别连接两个双叶片转子，22是固定在输出轴上的 椭圆齿轮。以上齿轮中31与22相啮合，其齿轮比为1 1。26、27与30相啮合，其齿轮比 为2 1，当使用4叶片转子构成转子总成时，其齿轮比为4 1。在发动机工作时，当输出 轴(1)勻速运动时，其左右的多联齿轮(2A) (3A)做变速运动，所以与其相啮合的太阳齿轮 (26) (27)做变速运动，所以上下两个双叶片转子做变速运动，实现四个冲程。在B组齿轮系统中，32与33是一个整体，其分别为正齿轮与一个椭圆齿轮，位于中 间的28与29是两个椭圆齿轮，其分别连接两个双叶片转子，23是固定在输出轴上的正齿 轮。以上齿轮中32与23相啮合，其齿轮比为1 1也可随意设定。28、29与33相啮合，其 齿轮比为2 1。在发动机工作时，输出轴(1)勻速转动时，其左右的多联齿轮(2B) (3B)也 做勻速运动，所以与其相啮合的椭圆齿轮(28) (29)做变速运动，所以上下两个双叶片转子 做变速转动。又因为双叶片转子与椭圆齿轮连接，所以通过B组齿轮系统，本发明上下转子 腔内的汽缸变化相差90度。使发动机在工作时，上下腔不是同时做功，而是交替做功。所 以本发明中，整机在动力输出时可无零点，并可以输出均勻的扭矩。如图10所示为发动机的转子总成示意图，图中位于左侧的是双叶片转子构成的 转子总成，位于右侧的是四叶片转子构成的转子总成。在每个双叶片转子与四叶片转子上 都设有转子小孔(34)与转子大孔(35)，每个孔内分别设置有键槽，此键槽与内外套管上的 键槽相匹配，用于将转子固定在内外套管上。其中设有转子小孔(34)的转子套在内套管 上，设有转子大孔(35)的转子套在外套管上。使用双叶片转子时，转子腔被隔成4个汽缸， 使用四叶片转子时，转子腔被隔成8个汽缸。也可将本发明减少至3个壳体构成整机，以减少1个转子腔，使本发明成为一个4 缸的小型发动机。当使用A方式连接时，可将双叶片转子改为四叶片转子，此时套管齿轮与 多联齿轮上啮合的齿轮比为4 1，上下两个转子腔内共设置有16个汽缸，每个转子腔设置 两套气口，对置的两个汽缸同时做功，此时本发明成为一个32缸的大功率发动机。如图11所示为组成发动机的4个壳体构件，分别为壳体上盖(12)、上壳体(13)、 下壳体(14)、壳体下盖(15)。其中的壳体上盖(12)与壳体下盖(15)可形状一致，上壳体 (13)与下壳体(14)的可形状一致，它们只是火花塞孔的位置不同。制造时用同样的方法将 每件加工出两个，再将火花塞孔钻在对应位置即可，从而可以降低本发明的制造成本。本发 动机的壳体上盖(12)与壳体下盖(15)的中心位置都设置一个输出轴孔(36)，以用于固定 输出轴的同时使输出轴的两端探出，连接负载设备。在上壳体(13)与下壳体(14)的中心 位置都设置有套管孔(37)，该孔大小刚好可以让外套管(4) (7)穿过。其作用为将内外套管 由传动腔内穿入，在转子腔内露出内外套管上的键槽，在传动腔内露出内外套管上的齿轮， 将转子叶片扭力传递到传动腔。在上壳体(13)与下壳体(14)之间还设置有4个齿轮轴孔 (38)，用于将两个多联齿轮固定在传动腔内并与输出轴平行。本发明定子是由4个壳体并列排置，用壳体周围的多个螺栓(17)进行固定。4个 壳体将整机分割出上、中、下三个空间。其中的上与下空间为转子腔，内部放置转子总成，中 间的空间为传动腔，内部放置齿轮系统。在组成发动机的壳体上设置有半环形缺口，缺口可 拼合成发动机的换气口。在每个转子腔内都设置有一套气口，其包含有一个进气口(20)，一 个排气口(19)。两个气口(19) (20)间的距离与双叶片转子上的叶片末端厚度相等。壳体 上与气口对置180度并偏向排气口一端设有火花塞孔(39)，整机每个转子腔内设置2个火花塞孔(39)。火花塞孔离排气口稍近一些目的是减少点火正时的时间。如图12所示为汽缸的密封系统，本发明中发动机的密封方式是在双叶片转子上 安装有密封环(43)、扫气条(44) (45) (46)及密封圆柱(49)。在每个双叶片转子上设置有 环形槽(40)，在环形槽内安装有密封环(43)，在两个转子对置的接触面上设置有一个上下 转子共用的密封环(43)，两个转子组合后共安装有上、中、下3个密封环。在转子的叶片上， 设置有叶片凹槽(41)，叶片凹槽内放置有上扫气条(44)，下扫气条(45)，外扫气条(45)，它 们由弹簧片(47)获得弹性。此外上扫气条形状为角铁状，还起着叶片内端与另一个转子外 壁密封的作用。在每个叶片的末端，位于叶片凹槽(41)上设有上下两个叶片圆孔(42)，叶 片圆孔内安装有圆柱弹簧(48)与密封圆柱(49)。密封圆柱(49)是一个小型的圆柱体，在 圆柱的圆周外壁对置180度设有两排凹槽，在安装时将扫气条插入其两侧，其作用是将扫 气条连接防止汽缸间漏气。2.发动机的工作过程当将以上部件组合后，即完成了一个交叉转子发动机的安装过程。其内部含有的 齿轮系统构成整机的传动系、在传动系内设置润滑系、在发动机壳体上钻孔设置火花塞构 成整机点火系、由转子及壳体间隔出的汽缸形成燃烧系、由上下壳体拼合成的气口构成换 气系、壳体外壁可制造冷却系，冷却系可采用风冷或水冷、由转子自身的重量构成惯性系， 且在汽缸膨胀时，转子间的惯性力可互相传递。当启动发动机时，需先将火花塞通电，使火 花塞持续打火或使与气体接触的金属丝处于高热状态，其热量大于燃料燃点时再转动输出 轴即可启动发动机。本发明的点火优势在于，火花塞不是在气体压力最高时开始通电点火， 而是时刻都在通电打火或处于可点燃燃料的红热状态。不过，无需担心气体被过早点燃等 现象，因为转子特有的运动方式使气体在压缩时并不接触火花塞，当气体达到最高压力时 再接触火花塞，所以本发明的点火方式比较特别。在火花塞的选择上，也可使用具有热延时 效应的热火头。另外本发明的压缩比很高，最高可达70 1，所以可使用压燃式点火，在使 用燃料时没有限制，可使用乙醇，汽油，柴油，氢气，沼气等任何可燃气体作为动力，较适合 普及。在换气时，本发明只需在壳体上设置气孔即可，无需设置任何换气阀门机构，因为 本发明中双叶片转子间进行交替换位转动，所以进气与排气采用自然吸气与吐气的方式， 增加了整机功率重量比。如图13所示，为转子交替换位转动原理图，图中展示的是安装双叶片转子构成转 子总成的发动机。本发明因为A或B齿轮系统的传动作用，在气体膨胀时，叶片间的转动方 式为交替换位转动方式。构成叶片间进行此种转动的原理为气体膨胀时作用在上下转子 叶片上的力是相等的，即两个叶片上正向与负向的两个力相等，此时两个双叶片转子应该 向相反的方向做同速转动，但因为两个转子都连接传动系统，即两个转子是间接的相互啮 合，又因为在传动系统中设置有椭圆齿轮，所以在两个转子间相互作用的力臂是不同的，且 这个力臂是变化的。当输出轴处于0度时，两个转子间的力臂刚好相等，即两个转子间的作 用力相等，此时输出轴没有扭矩输出，转子间是靠惯性进行转动前进的。在发动机的运转过 程中，两个转子间力臂相等的时刻是瞬间的，如发动机采用双叶片转子，这个瞬间值在输出 轴每进行180度时有一次，之后，转子间力臂差值反向，使转子转动1周，输出轴转动2周。 如发动机采用四叶片转子时，这个瞬间相等的值在输出轴每进行90度有一次，之后转子间的力臂差值反向，使转子转动1周时，输出轴转动4周。如图13标明在输出轴由0度转动 到180度时，双叶片转子的转动过程。在输出轴转动到30度时，转子(8)力臂开始大于转子 (9)的力臂，所以其在膨胀力的作用下向前运动并带动转子(9)，当输出轴转动到60度时， 转子(8)与转子(9)间的力臂继续增加，直到输出轴转动到90度时，转子(8)与转子(9) 间的力臂差值最大，并不再增加，当输出轴转动到120度时，转子⑶与转子(9)间的力臂 差值开始减小，此时转子(8)继续带动转子(9)运动，当输出轴转动到150度时，转子(8) 与转子(9)间的力臂差值变的很小，不过此时转子(8)力臂还是大于转子(9)的力臂，即输 出轴还是有力矩输出，当输出轴转动到180度时，转子⑶的力臂与转子(9)的力臂再一次 相等，此时力臂差值等于0，输出轴无力矩输出。以上过程即完成了一次冲程的时间，转子腔 内的4个汽缸刚好完成了膨胀，排气，进气，压缩过程。因为火花塞的位置不在此处，而是在 稍微接近排气口一端，所以此时压缩气体不点燃。如输出轴继续向前转动，则转子(9)的力 臂开始大于转子(8)的力臂。此时压缩后的气体与火花塞接触，气体点燃并膨胀，转子(9) 开始带动转子(8)向前运动，实现力臂差值新一轮的演变，并实现下一次冲程，使本发明实 现连续运转。如图14、15为本发明的汽缸间进行换气与做功的原理图，本图展示的是发动机安 装双叶片转子时的换气原理，当发动机安装有双叶片转子时，输出轴转动720度，转子转动 360度，即完成一次做功循环。假设输出轴在0度位置，此时转子A与转子B间的力臂差值 为0，即发动机无力矩输出，且它们刚好处于交替位置。在转子A上设有转子叶片A1与转子 叶片A2，在转子B上设置转子叶片B1与转子叶片B2。如图15所示当输出轴转动到180度 时，发动机完成一次冲程过程，即A1，B1实现进气冲程；B1，A2实现压缩冲程；A2，B2实现膨 胀冲程；B2, A1实现排气冲程。当输出轴转动到360度时，Al，B1实现压缩冲程；Bl, A2实 现膨胀冲程；A2，B2实现排气冲程；B2，A1实现进气冲程。当输出轴转动到540度时，A1，B1 实现膨胀冲程；Bl，A2实现排气冲程；A2，B2实现进气冲程；B2，A1实现压缩冲程。当输出 轴转动到720度时，Al，B1实现排气冲程；Bl，A2实现进气冲程；A2，B2实现压缩冲程；B2， A1实现膨胀冲程。以上为转子的一个做功循环，如发动机继续工作，则转子间再次进行以上 循环。如图16所示为发动机做一个循环时，本发动机与现有发动机的扭矩曲线图。图中 曲线1为本发明的扭矩曲线图，从图中可以看出，本发明的扭矩曲线是非余弦曲线，因为本 发明中使用了椭圆齿轮作为传动系统，所以两个双叶片转子间的力臂是变化的，且在输出 轴勻速转动时，两个双叶片转子间力臂差值的变化率是很小的，力臂差值在接近最高时，变 化的速率才开始减慢，所以本发动机的扭矩变化速率是一条直线。当发动机连续运转时，本 发明输出的扭矩曲线是一个连续的带有折角的斜直线，在扭矩到达零时开始转折，且曲率 不变。图中曲线2为三角转子式发动机的扭矩曲线，曲线3是活塞式发动机的扭矩曲线，它 们都是余弦曲线。本发明的扭矩曲线是带有折角的直线，所以本发明具有更高的能量转化 效率，更适合应用于节能且大功率型设备使用。以上所描述的是本发明作为发动机的原理，本发明的输出轴转动与转子的转动是 可以互相逆转的，当将本发明转子腔内的火花塞也改为一套气口时，即双叶片转子构成的 整机每个转子腔设置有两套气口，四叶片转子构成的整机每个转子腔设置有四套气口，则 本发明成为一个泵或气液动设备。
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权利要求
一种交叉转子发动机，整机由4个壳体构件并列排置，用螺栓固定而成，其内部的三个腔中，上下两个腔放置转子总成，中间腔放置由输出轴、内外套管、多联齿轮构成的传动系统，其即实现动力的传输又实现转子间的交替换位转动，从而使两个对置交叉的双叶片或四叶片转子与壳体构成的多个汽缸的容积发生周期性变化，由转子腔一侧的气口负责进气与排气，另一侧的火花塞点火，实现四个冲程构成连续运转的发动机。
2.根据权利要求1所述，其特征为本发明由4个壳体构成发动机的2个转子腔与1个 传动腔；4个壳体中，上下盖外形可一致，上下壳体外形可一致，它们只是火花塞孔的位置 不同；也可将本发明改为由3个壳体构成的1个转子腔与1个传动腔的发动机。
3.根据权利要求1所述，其特征为本发明的转子总成由两个双叶片转子或两个四叶片 转子对置交叉组合而成；每个双叶片转子或四叶片转子的中心都设有转子孔，孔内的键槽 使其可以套在内外套管上不可转动；整机设有2个转子腔时，由双叶片转子构成8缸发动 机，由四叶片转子构成32缸发动机。
4.根据权利要求1所述，其特征为本发明的传动系统，用壳体上下盖将输出轴固定在 整机的中轴线处，传动腔内的输出轴上套有上下内套管，内套管外套有上下外套管，输出轴 齿轮位于上套管与下套管中间，在输出轴两侧与其平行的固定在传动腔内两个多联齿轮； 输出轴齿轮与两个多联齿轮啮合，两个多联齿轮又与内外套管齿轮啮合。
5.根据权利要求4所述，其特征为将转子的膨胀力传递到齿轮系的重要部件为内外 套管；本发明中的内外套管是一端设置有键槽，一端设置有齿轮的管状构件，外套管的内径 大于内套管的外径，且比内套管短；在安装时将外套管套在内套管上，将内套管套在输出轴 上，并使它们穿过内壳体的套管孔使转子腔内露出内外套管上的键槽，传动腔内露出内外 套管上的齿轮。
6.根据权利要求4所述，其特征为本发明的传动系有A、B两套齿轮系统，A系统输出轴 上固定有椭圆齿轮、内外套管上固定有太阳齿轮、由两个太阳齿轮与一个椭圆齿轮构成多 联齿轮，B系统输出轴上固定有太阳齿轮、内外套管上固定有椭圆齿轮、由两个椭圆齿轮与 一个太阳齿轮构成多联齿轮；A系统可选用四叶片转子构成转子总成，B系统上下转子腔可 交替做功。
7.根据权利要求6所述，其特征为本发明的传动系中的齿轮比例为，A系统输出轴齿轮 与多联齿轮上啮合的齿轮比为1 1，内外套管齿轮与多联齿轮上啮合的齿轮比为2 1， 使用四叶片转子时，内外套管齿轮与多联齿轮上啮合的齿轮比为4 1;B系统输出轴齿轮 与多联齿轮上啮合的齿轮比随意，内外套管齿轮与多联齿轮上啮合的齿轮比为2 1。
8.根据权利要求1所述，其特征为本发明的点火系统是位于壳体上持续通电的火花 塞；该火花塞安装在每个转子腔内的火花塞孔上，且其位置并不在与气门对置180度的位 置，而是在对置180度后，靠近排气口方向一端；发动机点火系统的点火方式为持续打火或 持续高热。
9.根据权利要求1所述，其特征为本发明的密封方式是在转子上安装多个密封环与多 个扫气条；在转子总成上，设置有上、中、下三个密封环，中间是一个上下转子共用密封环； 在转子叶片上，设置有上、下、外三个扫气条，且它们之间由密封圆柱进行连接。
10.根据权利要求1所述，其特征为本发明在整机壳体上设置有上下两套气口，每套气 口设置有一个进气口，一个排气口，气口无阀门机构；使用四叶片转子构成转子总成时，整机外部设置有上下四套气口，每个转子腔设置两套气口 ；当将火花塞的位置改为一套气口 时，本发明则为泵或气液动设备。
全文摘要
一种交叉转子发动机，整机由4个壳体构件并列排置，用螺栓固定而成，其内部的三个腔中，上下两个腔放置转子总成，中间腔放置由输出轴、内外套管、多联齿轮构成的传动系统，其既实现动力的传输又实现转子间的交替换位转动，从而使两个对置交叉的双叶片或四叶片转子与壳体构成的多个汽缸的容积发生周期性变化，由转子腔一侧的气口负责进气与排气，另一侧的火花塞点火，实现四个冲程构成连续运转的发动机。
文档编号F02B55/08GK101852122SQ20091010418
公开日2010年10月6日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者尚世群 申请人:尚世群