专利名称：自由旋转式发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃机技术领域，属于飞轮、功率输出轴与曲轴输出轴联接结构的改进。
目前，内燃机的飞轮与曲轴之间均是刚性联接，由于飞轮旋转质量比曲轴连杆机构的质量大几倍，又由于输出传动机构的运动质量更大，大多又是刚性传动，所以发动机在一个工作过程中活塞的作功冲程的平均速度和压缩冲程的平均速度相差很小，造成作功冲程的传热损失大，发动机工作过程中冲击性大，以及发动机起动力矩大等不足。
本实用新型的目的是提供一种减小传热损失，从而提高热效率；减小发动机工作过程中的冲击性，使之柔和，降低发动机的起动力矩或起动功率的自由旋转式发动机。
本实用新型是这样实现的在曲轴输出轴上固定联接一曲轴盘，其上均布设有拉簧挂耳，在飞轮轮毂内设置有轴承，曲轴与飞轮之间为轴承联接，在曲轴输出端设有功率输出轴，其曲轴输出端套接于功率输出轴内，且二者之间为轴承联接，在功率输出轴上设有输出轴盘，其上均布设有拉簧挂耳，在轮幅两侧的飞轮内缘上均布设有拉簧挂耳，其上挂有拉簧，并分别与其对应的输出轴盘和曲轴盘上的拉簧挂耳连接。
曲轴与飞轮之间通过拉簧构成一组柔性连接机构用来传递扭矩，飞轮与曲轴之间通过拉簧构成第二组柔性连接机构用来传递功率输出扭矩。
飞轮与曲轴之间安装的轴承用以实现相对转动，曲轴和功率输出端也设有轴承，以实现功率输出端与飞轮，曲轴之间的相对转动。
柔性联接的扭矩特征和转角特性如下当曲轴盘不转动时，飞轮发生旋转，随着角度的增大，飞轮对曲轴盘的扭矩，不但和拉簧的拉长时的弹力成正比，而且还和曲轴盘的力矩的增大成正比；当飞轮在零度附近转动时，只需有很小的扭矩变化，就能产生较大的转角，随着角度的增大，它们之间产生的拉力和力矩都将随之增加，而扭矩却是以乘积的形式增加。
当输出端不动时，飞轮转动，它们之间产生的扭矩也是随着转角的增大将成倍地增大(在一定的转角范围内)，在零度附近转动时，只需很小的扭矩，就能产生较大的角变化。
柔性连接运转特性如下用以上两组柔性连接以后，曲轴运动的角速度将发生重大变化。
当飞轮以一定的速度旋转，并通过两组柔性连接带动曲轴和功率输出端一起旋转工作时，当曲轴转到压缩冲程时，这时活塞上面将作用有空气的压缩力，这个力将通过曲轴盘，通过拉簧传给飞轮，随着活塞压缩压力的增大，曲轴和飞轮之间的扭矩将随之增大，扭矩一变化，曲轴和飞轮之间必然要有角度变化。
角度变化的大小、方向是由扭矩的大小和方向来决定的，当活塞压缩到上止点时，飞轮转角超前于曲轴，当活塞开始作功冲程时，活塞上的气体压力和压缩冲程作用在曲轴盘和飞轮之间的扭矩将一起加速曲轴运动，直到曲轴盘和飞轮上的作用扭矩为零时，这时，曲轴的角速度大于飞轮，随着曲轴角速度的不断增大，将出现新的相对角度变化，即这时曲轴的转角将导前于飞轮，随着角度的不断增大，曲轴向飞轮传递的扭矩也将增大，这时，曲轴上的动能将不断地传给飞轮，使飞轮作加速转动，随着活塞上的气体压力的减小，这时曲轴的速度将不断地减小。
当转到第二次压缩冲程时，活塞上的气体又一次压缩，这时，曲轴上的角速度将随着压缩压力的增大而减小，直到曲轴和飞轮之间的作用力为零时，这时飞轮的角速度大于曲轴的角速度，飞轮将又一次导前于曲轴。
它们之间就是这样的转动，不断的相互导前，来完成每一个工作过程。这样使得压缩冲程时平均速度小于工作冲程时的平均速度。
飞轮与功率输出轴之间的柔性连接，主要有两个作用1.储能作用当飞轮加速或减速运动时，将能量变成弹力势能。
2.起缓冲作用缓冲掉来自发动机和负荷的冲击力，使之变成弹力势能。
本发明的自由旋转式发动机，其曲柄连杆机构和飞轮之间，在外力作用下可以产生一定角度的自由运动，功率输出端和发动机之间，增加了一个有同样性能的柔性连接机构。
这样当发动机在工作冲程的平均速度和压缩冲程的平均速度可以相差1－8倍，这就是在两台一样的发动机中，一台装上柔性传动，当发动机飞轮以同样的转数下工作时，装有柔性连接的发动机在完成整个压缩冲程所用的时间比不装的多1－8倍的时间，而在作功冲程中所用的时间却比不装的少用1－8倍的时间，达到减少工作冲程的时间，用以相对地减小传热损失，提高发动机的热效率。
本实用新型与已有技术相比具有如下优点1.由于活塞工作冲程的平均速度和压缩冲程的平均速度之比为81，故可相对地减少传热损失，提高发动机的热效率。
2.可以减少漏气损失，尤其是发动机在低速运转或活塞与气缸配合间隙过大时。
3.可以消除冲击性，延长发动机构的寿命，这是柔性传动的特点所决定的。
4.发动机的转数范围将扩大，尤其是低速性。
5.由于柔性连接可以起到缓冲、储能的作用，所以起动时将更省力、省功，也就是说发动机容易起动。
6.由于活塞作功行程的速度快，所以减小了热损失，降低了发动机的热负荷，这对于发动机的进一步强化提供了一个条件。
以下结合附图对本实用新型作以下说明
图1是本实用新型结构示意图图2是
图1左视示意图图3是
图1右视示意图图4是飞轮转角超前于曲轴示意图图5是曲轴转角超前于飞轮示意图参见附图，在曲轴5输出端上固定联接一曲轴盘6，在圆周上面有4个或多个拉簧挂耳4，在飞轮轮毂8内设置有轴承7，根据使用需要可采用滚动轴承或滑动轴承，曲轴5与飞轮1之间为轴承联接，在曲轴5输出端设有功率输出轴13，其曲轴输出端套接于功率输出轴13内，且两者之间为轴承14联接，可采用滚动轴承14或滑动轴承，在功率输出轴13上设有输出轴盘15，其上均布设有拉簧挂耳12，在轮幅9两侧的飞轮内缘上均布设有拉簧挂耳2，10，其上挂有拉簧11，3，并分别与其对应的输出轴盘15和曲轴盘6上的拉簧挂耳连接(见
图1，图2，图3)。
在压缩冲程时，飞轮1转角超前于曲轴5(见图4)；在工作冲程时，曲轴5的转角将导前于飞轮1(见图5)。
由于采用了柔性连接机构，使得柔性传动的扭矩特性必须满足(1)随着相对转角的不断增大，扭矩将成倍地增大。(2)在某一范围内只要有比较小的扭矩就可以发生较大的相对角变化，这点是本自由旋转发动机的根本所在。
柔性连接后，曲轴、飞轮、功率输出轴之间，在外力作用下，可以相互转动，在一定的角度内还可以自由转动。
权利要求1.一种自由旋转式发动机，由曲轴、飞轮等组成，其特征在于在曲轴输出轴上固定联接一曲轴盘，其上均匀设有拉簧挂耳，在飞轮轮毂内设置有轴承，曲轴与飞轮之间为轴承联接，在曲轴输出端设有功率输出轴，其曲轴输出端套接于功率输出轴内，且二者之间为轴承联接，在功率输出轴上设有输出轴盘，其上均布设有拉簧挂耳，在轮幅两侧的飞轮内缘上均布设有拉簧挂耳，其上挂有拉簧，分别与其对应的输出轴盘和曲轴盘上的拉簧挂耳连接。
专利摘要一种自由旋转式发动机，属于发动机曲轴与飞轮联接结构的改进，由飞轮与曲轴的刚性联接改变成为柔性连接方式，在曲轴输出轴上固定联接一曲轴盘，通过拉簧与飞轮构成一组柔性连接机构，飞轮与功率输出轴盘再通过一组拉簧构成第二组柔性连接机构。活塞作功冲程时的平均速度比压缩冲程时的速度快1—8倍，曲轴、飞轮、功率输出端之间，在外力作用下，可以相互转动，在一定的角度内还可以自由转动。本发动机具有传热损失小、冲击性小、起动力矩低等优点。
文档编号F02B75/32GK2157311SQ9321932
公开日1994年2月23日 申请日期1993年7月23日 优先权日1993年7月23日
发明者代玉林 申请人:代玉林