圆柱凸轮无曲轴发动机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种圆柱凸轮无曲轴发动机，主要包括机体组、活塞连杆组、旋转凸轮、配气凸轮、配气行星齿轮系、配气系统、轴承组、螺栓组等。其特征在于：发动机工作时，上活塞连杆组和下活塞连杆组在气缸箱体内往复运动，则滚轮17和滚轮28分别在上旋转凸轮槽10.1和下旋转凸轮槽10.2中滚动，使得旋转凸轮转动，带动输出轴转动，作为动力输出，输出轴经过行星齿轮将动力传递给配气凸轮，配气凸轮转动触动气门顶杆动作，则气门摇臂组动作使得气门弹簧组动作实现各缸的规律配气。本发明是一种可靠性优良的圆柱凸轮式无曲轴发动机，单缸做功输出轴旋转180°，整体结构简单，体积小，效率高。
【专利说明】
圆柱凸轮无曲轴发动机
技术领域
[0001]本发明涉及一种圆柱凸轮无曲轴发动机，适用于内燃机技术领域。
【背景技术】
[0002]汽车市场上的发动机主要有曲轴连杆式，转子发动机以及其它形式的发动机，应用最多的是曲轴连杆式内燃发动机，传统的曲轴连杆式发动机往往需要复杂的曲轴和凸轮轴等机构，对点火时刻以及配气定时的要求相当严格，并且传统发动机是把活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，从而进行动力输出。曲轴的制造工艺复杂，加工难度高，这些因素不仅影响了传统发动机的制造成本，也对发动机的体积微量化设计趋势有所影响。中国专利局2015年7月22号共开的《单凸轮组无曲轴发动机》发明专利申请(申请号:CN201510141858.4)虽然也是一种圆柱凸轮无曲轴发动机，但是该发明单缸做功只能输出轴只能旋转90°，而本发明单缸做功输出轴可旋转180°，输出效率是前者的两倍，而做功效率一直是发动机攻克的难题，所以本发明的结构更为优越合理，有更好的发展前景。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明设计了一种可靠性优良的圆柱凸轮无曲轴发动机，单缸做功输出轴旋转180°，与曲柄连杆结构输出效率相同，发动机整体结构简单，体积小。
[0004]其技术方案是，一种圆柱凸轮无曲轴发动机，由进气歧管、气缸盖、排气歧管、上活塞连杆组、下箱体链接螺栓组、下箱体、气门顶杆、行星齿轮支架、配气凸轮、旋转凸轮、输出轴、单向轴承、输出轴推力轴承、输出轴连接螺栓组、行星齿轮、输出轴旋转轴承、滚轮、配气凸轮推力轴承、行星齿轮支架固定螺钉、行星齿轮支架轴承、气缸箱体、气缸盖连接螺栓组、气门弹簧组、气门摇臂组、配气系统端盖、配气系统端盖连接螺栓组、下活塞连杆组、滚轮组成;输出轴齿轮.是前述输出轴一结构特征;上旋转凸轮槽.和下旋转凸轮槽.是前述旋转凸轮的结构特征;进气凸轮面.、配气凸轮齿轮.和排气凸轮面.是前述配气凸轮的结构特征。
[0005]所述上活塞连杆组和下活塞连杆组装在气缸箱体内，滚轮安装在上活塞连杆组一端，且装配在上旋转凸轮槽.中，滚轮安装在下活塞连杆组上，且装配在下旋转凸轮槽.中，输出轴与旋转凸轮用输出轴连接螺栓组连接，用输出轴推力轴承装在输出轴和下箱体之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，单向轴承安装在输出轴上，确保发动机单向作业，所述输出轴推力轴承和单向轴承安装在下箱体上，输出轴一端用输出轴旋转轴承安装在行星齿轮支架上，输出轴齿轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与配气凸轮齿轮啮合，行星齿轮安装在行星齿轮支架，行星齿轮支架用行星齿轮支架固定螺钉固定在气缸箱体上，用配气凸轮推力轴承装在配气凸轮和行星齿轮支架之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，配气凸轮一端用行星齿轮支架轴承安装在行星齿轮支架上，气门顶杆分布在配气凸轮上，与气门摇臂组连接，气门摇臂组与气门弹簧组连接且均安装在气缸盖上，进气歧管和排气歧管安装在汽缸盖上，气缸盖用气缸盖连接螺栓组安装在气缸箱体上，配气系统端盖用配气系统端盖连接螺栓组安装在气缸盖上，下箱体用下箱体链接螺栓组安装在气缸箱体上。
[0006]所述旋转凸轮和配气凸轮的凸轮轮廓线设计如图10所示，发动机单缸做功旋转凸轮转动180°，为了实现发动机各缸规律配气，前述配气凸轮齿轮与输出轴齿轮齿数比为二，为了更好的混合气体和排气更加舒畅，设置气门叠开角。
[0007]本发明整体结构简单，体积小，充分利用圆柱凸轮结构特征，设计出一优良的圆柱凸轮式无曲轴发动机，单缸做功输出轴旋转180°，与曲柄连杆结构输出效率相同。
【附图说明】
[0008]附图1是本发明整体半剖结构布局示意图；
[0009]附图2是垂直于附图1剖切面半剖结构布局示意图；
[0010]附图3是本发明整体外部结构示意图；
[0011 ]附图4是本发明内部装配示意图；
[0012]附图5是配气系统结构示意图；
[0013]附图6是行星齿轮系统装配示意图；
[0014]附图7是输出轴结构特征示意图；
[0015]附图8是旋转凸轮结构特征示意图；
[0016]附图9是配气凸轮结构特征示意图；
[0017]附图10是圆柱凸轮轮廓线设计图；
[0018]附图中标记:1、进气歧管，2、气缸盖，3、排气歧管，4、上活塞连杆组，5、下箱体链接螺栓组，6、下箱体，7、气门顶杆，8、行星齿轮支架，9、配气凸轮，10、旋转凸轮，11、输出轴，12、单向轴承，13、输出轴推力轴承，14、输出轴连接螺栓组，15、行星齿轮，16、输出轴旋转轴承，17、滚轮，18、配气凸轮推力轴承，19、行星齿轮支架固定螺钉，20、行星齿轮支架轴承，21、气缸箱体，22、气缸盖连接螺栓组，23、气门弹簧组，24、气门摇臂组，25、配气系统端盖，26、配气系统端盖连接螺栓组，27、下活塞连杆组，28、滚轮，9.1、进气凸轮面，9.2、配气凸轮齿轮，9.3、排气凸轮面，10.1、上旋转凸轮槽，10.2、下旋转凸轮槽，11.1、输出轴齿轮。
【具体实施方式】
[0019]结合附图1-10，对本发明作进一步的描述。
[0020]本发明由进气歧管1、气缸盖2、排气歧管3、上活塞连杆组4、下箱体链接螺栓组5、下箱体6、气门顶杆7、行星齿轮支架8、配气凸轮9、旋转凸轮10、输出轴11、单向轴承12、输出轴推力轴承13、输出轴连接螺栓组14、行星齿轮15、输出轴旋转轴承16、滚轮17、配气凸轮推力轴承18、行星齿轮支架固定螺钉19、行星齿轮支架轴承20、气缸箱体21、气缸盖连接螺栓组22、气门弹簧组23、气门摇臂组24、配气系统端盖25、配气系统端盖连接螺栓组26、下活塞连杆组27、滚轮28组成;输出轴齿轮11.1是前述输出轴11 一结构特征;上旋转凸轮槽1.1和下旋转凸轮槽10.2是前述旋转凸轮1的结构特征;进气凸轮面9.1、配气凸轮齿轮9.2和排气凸轮面9.3是前述配气凸轮9的结构特征。
[0021]前述上活塞连杆组4和下活塞连杆组27装在气缸箱体21内，滚轮17安装在上活塞连杆组4一端，且装配在上旋转凸轮槽10.1中，滚轮28安装在下活塞连杆组27上，且装配在下旋转凸轮槽10.2中，输出轴11与旋转凸轮1用输出轴连接螺栓组14连接，输出轴推力轴承13装在输出轴11和下箱体6之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，单向轴承12安装在输出轴11上，确保发动机单向作业，所述输出轴推力轴承13和单向轴承12安装在下箱体6上，输出轴11 一端用输出轴旋转轴承16安装在行星齿轮支架8上，输出轴齿轮11.1与行星齿轮15啮合，行星齿轮15与配气凸轮齿轮9.2啮合，行星齿轮15安装在行星齿轮支架8，行星齿轮支架8用行星齿轮支架固定螺钉19固定在气缸箱体21上，配气凸轮推力轴承18装在配气凸轮9和行星齿轮支架8之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，配气凸轮9一端用行星齿轮支架轴承20安装在行星齿轮支架8上，气门顶杆7分布在配气凸轮9上，与气门摇臂组24连接，气门摇臂组24与气门弹簧组24连接且均安装在气缸盖2上，进气歧管I和排气歧管3安装在汽缸盖2上，气缸盖2用气缸盖连接螺栓组22安装在气缸箱体21上，配气系统端盖25用配气系统端盖连接螺栓组26安装在气缸盖2上，下箱体6用下箱体链接螺栓组5安装在气缸箱体21上。
[0022]本发明提供了一种圆柱凸轮无曲轴发动机，发动机工作时，上活塞连杆组4和下活塞连杆组27在气缸箱体21内往复运动，则滚轮17和滚轮28分别在上旋转凸轮槽10.1和下旋转凸轮槽10.2中滚动，使得旋转凸轮1转动，带动输出轴11转动，作为动力输出，输出轴11经过行星齿轮15将动力传递给配气凸轮9，配气凸轮9转动触动气门顶杆7动作，则气门摇臂组24动作使得气门弹簧组23动作以实现各缸的规律配气。
[0023]所述旋转凸轮10和配气凸轮9的凸轮轮廓线设计如图10所示，发动机单缸做功旋转凸轮转动180°，为了实现发动机各缸规律配气，前述配气凸轮齿轮9.2与输出轴齿轮11.1齿数比为二，为了更好的混合气体和排气更加舒畅，设置气门叠开角。
[0024]前述旋转凸轮10与输出轴11用输出轴连接螺栓组14连接，合理设计旋转凸轮10结构特征，其可充当发动机飞轮的作用。
【主权项】
1.一种圆柱凸轮无曲轴发动机，其特征在于:由进气歧管(I)、气缸盖(2)、排气歧管(3)、上活塞连杆组(4)、下箱体链接螺栓组(5)、下箱体(6)、气门顶杆(7)、行星齿轮支架(8)、配气凸轮(9)、旋转凸轮(10)、输出轴(11)、单向轴承(12)、输出轴推力轴承(13)、输出轴连接螺栓组(14)、行星齿轮(15)、输出轴旋转轴承(16)、滚轮(17)、配气凸轮推力轴承(18)、行星齿轮支架固定螺钉(19)、行星齿轮支架轴承(20)、气缸箱体(21)、气缸盖连接螺栓组(22)、气门弹簧组(23)、气门摇臂组(24)、配气系统端盖(25)、配气系统端盖连接螺栓组(26)、下活塞连杆组(27)、滚轮(28)组成，输出轴齿轮(11.1)是前述输出轴(11)一结构特征;上旋转凸轮槽(10.1)和下旋转凸轮槽(10.2)是前述旋转凸轮(10)的结构特征，进气凸轮面(9.1)、配气凸轮齿轮(9.2)和排气凸轮面(9.3)是前述配气凸轮(9)的结构特征，前述上活塞连杆组(4)和下活塞连杆组(27)装在气缸箱体(21)内，滚轮(17)安装在上活塞连杆组(4)一端，且装配在上旋转凸轮槽(10.1)中，滚轮(28)安装在下活塞连杆组(27)上，且装配在下旋转凸轮槽(10.2)中，输出轴(11)与旋转凸轮(10)用输出轴连接螺栓组(14)连接，用输出轴推力轴承(13)装在输出轴(11)和下箱体(6)之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，单向轴承(12)安装在输出轴(11)上，确保发动机单向作业，所述输出轴推力轴承(13)和单向轴承(12)安装在下箱体(6)上，输出轴(11)一端用输出轴旋转轴承(16)安装在行星齿轮支架(8)上，输出轴齿轮(I 1.1)与行星齿轮(15)啮合，行星齿轮(15)与配气凸轮齿轮(9.2)啮合，行星齿轮(15)安装在行星齿轮支架(8)，行星齿轮支架(8)用行星齿轮支架固定螺钉(19)固定在气缸箱体(21)上，用配气凸轮推力轴承(18)装在配气凸轮(9)和行星齿轮支架(8)之间避免两者摩擦接触而无法输出动力，配气凸轮(9)一端用行星齿轮支架轴承(20)安装在行星齿轮支架(8)上，气门顶杆(7)分布在配气凸轮(9)上，与气门摇臂组(24)连接，气门摇臂组(24)与气门弹簧组(24)连接且均安装在气缸盖(2)上，进气歧管(I)和排气歧管(3)安装在汽缸盖(2)上，气缸盖(2)用气缸盖连接螺栓组(22)安装在气缸箱体(21)上，配气系统端盖(25)用配气系统端盖连接螺栓组(26)安装在气缸盖(2)上，下箱体(6)用下箱体链接螺栓组(5)安装在气缸箱体(21)上，发动机单缸做功输出轴11可以转动180°作为动力输出。2.基于权利要求1中的圆柱凸轮无曲轴发动机，其特征在于:发动机工作时，上活塞连杆组(4)和下活塞连杆组(27)在气缸箱体(21)内往复运动，则滚轮(17)和滚轮(28)分别在上旋转凸轮槽(I 0.1)和下旋转凸轮槽(10.2)中滚动，使得旋转凸轮(1)转动，带动输出轴(11)转动，作为动力输出，输出轴(11)经过行星齿轮(15)将动力传递给配气凸轮(9)，配气凸轮(9)转动触动气门顶杆(7)动作，则气门摇臂组(24)动作使得气门弹簧组(23)动作实现各缸的规律配气。3.根据权利要求1中的圆柱凸轮无曲轴发动机，其特征在于:发动机单缸做功旋转凸轮转动180°，为了实现发动机各缸规律配气，前述配气凸轮齿轮(9.2)与输出轴齿轮(11.1)齿数比为二，设置气门叠开角便于充分混合气体和排气舒畅。4.根据权利要求1-2中的圆柱凸轮无曲轴发动机，其特征在于:旋转凸轮(10)与输出轴(11)用输出轴连接螺栓组(14)连接，合理设计旋转凸轮(10)结构特征，可充当发动机飞轮的作用。
【文档编号】F01L1/26GK105863837SQ201610289473
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】石永军, 裴正富, 孙瑞, 李小飞, 孙学明
【申请人】中国石油大学(华东)