专利名称：摆动活塞式转子发动机的制作方法
技术领域：
本发明属于内燃机技术领域，涉及一种活塞在气缸内的运动呈圆周摆动式的转子发动机。
背景技术：
现有的转子发动机式样很多，结构上均由外壳和转子两部分组成，转子在外壳内转动， 动力由转子的中心输出到外壳外，转子分为叶片形和轮轴形的两类，工作方式分为喷气燃烧 和吸气压缩燃烧两种方式，与本发明接近的现有技术是一种转子呈轮轴形、工作方式采用吸 气压縮方式的转子发动机，该发动机在圆筒形的外壳内安装有一个凸轮转子，凸轮的长半轴 所对应的转子的最高凸起点刚好与外壳的内沿接触，短半轴所对应的最低凸起点远离外壳内 沿，外壳内侧上安装有一个可在径向伸縮的挡块，挡块的一端帖在凸轮转子的表面，凸轮转 动时，推动挡块做径向运动，凸轮转子的动力输出轴设计在转子的中心，这样，在凸轮转轴 的外沿、发动机外壳的内壁与挡块之间存在一个伸展空间，当伸展空间内的压力增加时，因 为发动机外壳和挡块的空间位置是固定的，在压力作用下转子发生转动，使伸展空间的体积 变大；其工作方式是经过油气混合的可燃气体，依靠转子自身惯性力的作用，在燃烧室内 受到压縮后点火燃烧，燃烧气体膨胀对整个气缸的内壁产生压力，此时，由于挡块是固定在 外壳上的，外壳和挡块均不会发生运动，转子在压力的作用下被迫转动，使气缸的体积增大， 这样，油气燃烧的能量就转化成了转子转动的动力，由转子的动力输出轴输出，实现对外做 功。现有技术中的凸轮转子发动机，虽然可以实现热能与动能的转化，但因机械自身的设计 和结构上存在问题，在实际应用中，整个机械润滑问题和燃烧室气体的密封问题无法解决， 机件之间摩擦力较大，燃烧室的气体密封状况不佳，漏气较多，严重影响了该机械的使用寿 命和能量转化效率。发明内容本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种摆动活塞式转子发动机，有效解决现有技 术中存在的机械效率不高的问题。该发动机由外壳和转子两部分组成，发动机的整体外形呈圆筒形，在其外壳上，设计有 燃烧室，燃烧室上设计有进、排气口以及点火装置，在外壳内腔的一个固定侧平面中部，向 内固定安装有一根凸轮轴，外壳的另一个侧平面用侧盖封闭；转子一侧套装在外壳的内腔的 凸轮轴上，另一侧装在外壳的侧盖上，转子的主体外沿呈圆环形，主体两侧面上有侧盖，发动机的气缸就设计在转子主体上，活塞安装在气缸内，活塞上安装有密封气体的活塞环；活 塞的下端有活塞座，活塞座的一侧有挂臂，另一侧有弹簧安装柱，在活塞座的底部有轴承安 装轴，轴承安装轴上装有轴承，轴承紧帖外壳中部的固定凸轮轴，绕凸轮轴转动；在转子主 体内沿上设计有另一个弹簧安装柱，弹簧安装在弹簧安装柱上；在转子主体的内沿上还开有 活塞的挂臂安装孔，活塞的挂臂安装在安装孔内，用销钉固定，挂臂绕销钉转动；在转子主 体的外端圆环面上，沿圆环的圆周向，安装有两条平行的密封环，气缸的上开孔夹在密封环 内，这两条密封环的上沿紧帖外壳的内壁，这样，在外壳内壁、转子主体上端面以及密封环 之间形成一道气流间隙，由于间隙中所夹的气缸内的活塞上安装有密封环，因而这个气流间 隙与外部是密封隔离的；转子的两侧安装有侧盖，其中一个侧盖上固定安装有一个有动力输 出轴，动力输出轴延伸到外壳外部；外壳、凸轮轴以及转子主体、动力输出轴为同轴设计。 活塞的运动是绕销钉进行的圆周摆动，气缸的内壁也是按活塞圆周摆动的轨迹设计的， 气缸孔径和活塞的上端面呈圆形、椭圆形或者方形，活塞的上端面呈圆弧面，圆弧面的圆弧 与转子主体的圆环形的圆环面呈同心圆面设计。气缸孔和活塞机构设计在转子主体的一侧， 其排布不超过转子主体圆周的一半。外壳和转子的两侧面上开有润滑油供油通孔，外壳和转 子之间安装有轴承。本发明的工作原理与直缸的四冲程曲柄连杆发动机的原理相同，存在吸气、压縮、做功 和排气四个冲程，但由于机械设计上的不同，两者的机件工作情况大不相同，本发明工作时 进行的四个冲程是在连续转动的过程中完成的，转子转两周完成一个工作循环过程。由于固定在外壳中心的凸轮轴一半是凸起的圆弧面，另一半是下凹的圆弧面，转子转动 时，出现两种工作状态， 一是由于气缸内的活塞底部的轴承，紧帖在凸轮轴的表面运动，当 活塞底部轴承在凸轮轴的凸面运动时，活塞绕其挂臂安装孔内的销钉转动，被向上顶起，此 时，活塞的上表面与转子的主体外沿的表面平齐；二是当活塞底部轴承在凸轮轴的凹面运动 时，此时，弹簧压迫活塞向下移动，使活塞上方形成一个工作空腔；在转子连续转动的过程 中这两种状态不断重复，这个工作过程再与进、排气门、油气混合燃烧等工作进行配合，即 可完成发动机的四个冲程的工作循环过程。四个冲程的具体工作过程是1、 吸气冲程当转子上的第一个气缸的边缘转动至外壳上燃烧室的边缘时，活塞下部 的轴承正好进入凸轮轴的凹面，此时，排气门关闭，进气门打开，在弹簧下压力的作用下， 活塞开始下移，气缸的体积增大，雾化的燃油及新鲜空气吸入燃烧室，其后转过来的气缸依 次重复这一吸气工作，当最后一个气缸的边缘转出燃烧室时，进气过程结束。2、 压縮冲程吸气过程结束后，转子上的第一个气缸转至外壳的最下端，活塞下部的 轴承从凸轮轴的凹面开始进入凸面，此时，进气门关闭，排气门关闭，活塞在惯性力的作用下继续向前转动，活塞被向上顶起，气缸的体积减小，气缸内的混合气体被压出，气体沿转 子顶部的气流密封间隙压入燃烧室，当最后一个气缸转过外壳最低点时，全部混合气均压入 燃烧室，压縮过程结束。此时，转子正好转动了一周。3、 做功冲程压縮过程结束后，当转子上的第一个气缸的边缘转动至外壳上燃烧室的 边缘时，活塞下部的轴承正好进入凸轮轴的凹面，此时排气门关闭，进气门关闭，点火装置 点火，混合气体在燃烧室及气缸内燃烧，膨胀的燃气对活塞产生下压力，活塞下摆，同时， 膨胀的燃气以燃烧室和气缸的侧壁为着力点产生推动力，推动转子转动，对外做功，当最后 一个气缸转过燃烧室时，燃烧气体对全部气缸的压迫转动过程结束，做功冲程结束。4、 排气冲程做功冲程结束后，转子上的第一个气缸转至外壳的最下端，此时，活塞 下部的轴承从凸轮轴的凹面开始进入凸面，此时，进气门关闭，排气门打开，活塞在惯性力 的作用下继续向前转动，活塞被向上顶起，气缸的体积减小，气缸内的废气被压出，气体沿 转子顶部的气流密封间隙压入燃烧室，由燃烧室的排气门排出，当最后一个气缸转过外壳最 低点时，排气过程结束。此时，转子正好转动了两周，整个四冲程的工作过程结束，完成一 个工作循环。与现有的转子发动机技术相比，本发明具有明显的优点 一是由于安装在转子顶部的两 道密封环，其圆周向与转动方向一至，位置较固定，因而密封性能比较好；二是由于气缸燃 烧空间与外空间是密封隔离的，在对整个机构进行润滑时，润滑油不会进入燃烧室，因而润 滑系统的安排设置很容易，系统很容易实现润滑，在利于减小各种机件之间的摩擦力；三是 产生转动拉力的着力点位于转子主体的外沿周上，远离动力输出轴，因而，输出动力的扭力 矩较大，气缸内的燃气压力转化成动力的力臂较长，阴力臂较短，燃气压力可以得到更充分 释放，转化成动力，因而能量的转化率较高四、转子的整个结构比较容易实现对称的转动 平衡，有效降低发动机的振动，减小能量损失。
图1是本发明侧面的剖面示意图； 图2是本发明B—B向的剖面示意图； 图3是本发明的A—A向的剖面示意图； 图4是本发明的活塞的立体结构示意图；具体实施方式
实施例摆动活塞式转子发动机，该发动机由外壳1和转子2两部分组成，发动机的整体外形呈圆筒形，在其外壳1上，设计有燃烧室7，燃烧室7上设计有进气口 9、排气口 10 以及点火装置8，在外壳l内腔一侧的固定侧平面中部，向内固定安装有一根凸轮轴16，外壳1的另一个侧平面用侧盖22密闭；转子1的一侧套装在外壳1的内腔的凸轮轴16上，另 一侧套装在外壳上，转子1的外沿主体呈圆环形，主体两侧面上有侧盖27、 27，发动机的气 缸3就设计在转子1主体上，活塞4安装在气缸3内，活塞4上安装有密封气体的活塞环6; 活塞4的下端有活塞座5，活塞座5的一侧有挂臂13，另一侧有弹簧安装柱19，在活塞座5 的底部有轴承安装轴18，轴承安装轴18上装有轴承17，轴承17紧帖外壳中部的固定凸轮轴 16，绕凸轮轴16转动；在转子主体2内沿上设计有另一个弹簧安装柱21，弹簧20安装在弹 簧安装柱19及21上；在转子主体2的内沿上还开有活塞的挂臂安装孔12，活塞的挂臂13 安装在安装孔12内，用销钉ll固定，挂臂13绕销钉11转动；在转子2主体的外端圆环面 上，沿圆环的圆周向，安装有两条平行的密封环24，气缸3的上开孔夹在密封环24内，这 两条密封环24的上沿紧帖外壳2的内壁，这样，在外壳1内壁、转子2主体上端面以及密封 环24之间形成一道气流间隙15，由于间隙15中所夹的气缸3内的活塞4上安装有密封环6， 因而这个气流间隙15与外部是密封隔离的；转子2的一侧安装有侧盖27，另一侧安装有一 个固定有动力输出轴23的侧盖26，动力输出轴23延伸到外壳1外部；外壳l、凸轮轴16以 及转子主体2、动力输出轴23为同轴设计。活塞4的运动是绕销钉11进行的圆周摆动，气缸3的内壁也是按活塞4圆周摆动的轨 迹设计的，气缸3孔径和活塞4的上端面呈圆形，活塞4的上端面呈圆弧面，圆弧面的圆弧 与转子2主体的圆环形的圆环呈同心圆面设计。气缸孔3和活塞机构设计在转子2主体的一 侧，其排布刚好占转子2主体圆周的一半，气缸孔和活塞机构设计为三组。外壳1和转子2 的两侧面上开有润滑油供油通孔14，外壳1和转子2之间安装有轴承25。
权利要求
1、摆动活塞式转子发动机，由外壳(1)和转子(2)两部分组成，在其外壳(1)上，设计有燃烧室(7)，燃烧室(7)上设计有进、排气口(9)、(10)以及点火装置(8)，转子(2)安装在外壳(1)内，转子(2)的主体上设计有气缸(3)，转子主体(2)的内侧设计有活塞活动系统，活塞(4)在气缸(3)内运动，活塞(4)上安装有密封气体的活塞环(6)；其特征在于发动机的整体外形呈圆筒形，在外壳(1)的一个固定侧平面中部，向外壳内固定安装有一根凸轮轴(16)，外壳(1)的另一个侧平面用侧盖(22)封闭；转子(2)套装在外壳(1)内腔中的凸轮轴(16)上，转子的主体(2)呈圆环形，转子的主体(2)的两侧安装有侧盖(26)和(27)，发动机的气缸(3)就设计在转子(2)主体上，活塞(4)安装在气缸(3)内，活塞(4)的下端有活塞座(5)，活塞座(5)的一侧有挂臂(13)，另一侧有弹簧安装柱(19)，在活塞座(5)的底部有轴承安装轴(18)，轴承安装轴(18)上装有轴承(17)，轴承(17)紧帖外壳中部的固定凸轮轴(16)，绕凸轮轴(16)转动；在转子主体(2)内沿上，设计有另一个弹簧安装柱(21)，弹簧(20)安装在弹簧安装柱(19)及(21)上；在转子主体(2)的内沿上还开有活塞的挂臂安装孔(12)，活塞的挂臂(13)安装在安装孔(12)内，用销钉(11)固定，挂臂(13)绕销钉(11)转动；在转子(2)主体的外圆圆环面上，沿圆环的圆周向，有两条以上平行的密封环(24)，气缸(2)的上开孔夹在密封环(24)内，在外壳(1)内壁、转子主体(2)外圆面以及密封环(24)之间有气流间隙(15)，转子(2)的侧盖(26)上的固定设计有动力输出轴(23)，动力输出轴(23)延伸到外壳(1)外部；外壳(1)、凸轮轴(16)以及转子主体(2)、动力输出轴(16)为同转轴设计。
2、 根据权利要求1所述的摆动活塞式转子发动机，其特征在于活塞(4) 的运动是绕销钉(U)进行的圆周摆动，气缸(3)的内壁也是按活塞圆周摆动 的轨迹设计的，气缸(3)的孔径和活塞(4)的主体形状可以是圆形、椭圆形 或者方形，活塞(4)的上端面呈圆弧面，圆弧面的圆弧与转子主体(2)的圆 环形的圆环呈同心圆设计。
3、 根据权利要求2所述的摆动活塞式转子发动机，其特征在于转子(2) 上的气缸(3)和与之配套的活塞机构不少于两组，气缸(3)和活塞机构设计 在转子主体(2)的内侧，其排布不超过转子主体(2)圆周的一半。^T^艮据权利要求3所述的摆动活塞式转子发动机，其特征在于外壳(1) 和转子(2)的两侧面上设计有润滑油通孔(14),外壳(1)和转子(2)之间 安装有轴承(25)。
全文摘要
本发明涉及一种活塞在气缸内的运动轨迹呈圆周摆动的转子发动机。该发动机由外壳和转子两部分组成，在外壳上，设计有燃烧室，燃烧室上设计有进、排气口以及点火装置，外壳内侧中部固定安装有一根凸轮轴；转子套装在外壳的内腔中，转子的主体呈圆环形，发动机的气缸就设计在转子主体上，气缸内的活塞的挂臂绕转子主体上的销钉摆动；在转子主体上端面有一道气流间隙；转子的一个侧盖上固定安装有动力输出轴。该发动机气缸密封性能比较好，系统很容易实现润滑，动平衡性好，能量的转化率较高并且能量损失较小。
文档编号F02B53/02GK101215990SQ20071006650
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者黄天山 申请人:黄天山