专利名称：液压杠杆发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机技术领域，提供一种低能耗、环保型的液压杠杆发 动机。
技术背景目前，在发动机领域中发动机的种类很多，例如内燃发动机、汽油发动机 等等。这些发动机都是通过点燃液体燃料产生动力的。因此，其工作过程中需 要消耗大量燃油能源，同时造成环境污染。在我国能源日趋紧张、环保要求越 来越高的今天，现有的发动机应该被能耗低、环保型的新型发动机所替代，但 在现有技术中还没有这类发动机。电能是一种清洁的能源，利用电能作为动力 的机械和车辆很多，但是，现有技术中使用电能驱动的车辆，都是将直流电动 机直接安装在车辆的驱动轴上。这样的动力装置功率比较小，对于现有车辆上 所使用的蓄电池只能提供如电动自行车也就是几百斤的载荷。如果要提供一般 汽车上吨的运输能力，就需要连接体积和重量大得非常可观的蓄电池。 实用新型内容本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供一种使用蓄电池驱动直 流电机，可以提供较大运输能力，低能耗、污染小，但功率相对能耗和污染的 指标而言相对较大的液压杠杆发动机。本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供的液压杠杆发动机包括一机架，其上设有一发动机主轴， 在该机架上还设有一换能系统，该换能系统包括 一液压杠杆高压供油系统、 一双向液压换能装置和一动力输出系统，所述液压杠杆高压供油系统包括一直流电机、 一杠杆和一柱塞泵，所述杠 杆的支点铰接在固定与该机架上的铰接架上，所述电机与杠杆一端通过转动变 往复摆动的一传动机构连接在一起，所述杠杆的另一端与所述柱塞泵上柱塞杆 通过往复摆动变直线往复移动的一传动机构连接在一起；所述柱塞泵缸体的一 侧腔室的缸壁上设有单向的一个进液口和一个出液口，所述进液口通过管路连 接一油箱，所述出液口上连接一供油管；所述油箱上设有回油管；所述双向液压换能装置包括一液压传动装置和一双向控制阀，液压传动装 置包括液压缸和设于液压缸中的活塞，活塞隔开液压缸的两侧腔室的缸壁上各 设一液体通道A、 B，所述液压缸上的两个液体通道A、 B与所述供油管和回油 管之间设置所述双向控制阀，所述双向控制阀为二位五通或三位五通控制阀， 其中设有阀芯，在双向控制阀中至少在两个位置上转换，与上述通道形成两个通路其一为供油管与液体通道A连通，液体通道B与回油管连通，其二为 供油管与液体通道B连通，液体通道A与回油管连通，所述双向控制阀中阀芯 的位置转换与所述液压缸中活塞的两个极限位置相关联，使得当活塞运动到其 行程的端点时，作用所述双向液压开关的所述换向部件而使该双向液压开关换 向，两个所述液体通道的进出液方向变换。所述动力输出系统包括设置在机架上的一个直线运动变转动的传动装置， 所述活塞上设有一推动件，其与所述传动装置中的直线运动部件连接，使其推 动该直线运动部件往复直线运动，所述传动装置中的转动部件通过棘轮机构固 定在所述发动机主轴上，由此，使得活塞的往复直线运动转换为发动机主轴的 转动输出。在所述柱塞泵的出液口上连接的油管上连接一集能罐，该集能罐上设有一 高压油输出口，其上设有所述的供油管。由此，可以使得供给所述双向液压换 能装置的高压油的油压稳定。本液压杠杆发动机通过所述液压杠杆高压供油系统将电机的电能转换为 高压液压油的液压能，高压液压油通过双向控制阀驱动所述双向液压换能装置 中活塞的往复移动，该往复移动再通过所述动力输出系统中的直线运动变转动 的传动装置即可使得发动机主轴转动。所述双向控制阀中阀芯的位置转换与所述液压缸中活塞的两个极限位置 相关联的结构可以是所述活塞上设有拨叉，相应的，所述阀芯上设有被拨动 件，所述活塞上的拨叉和阀芯上的被拨动件的相对位置为当所述活塞到达两 个极限位置时，所述拨叉拨动被拨动件使得阀芯在所述两个位置之间转换。所述阀芯的两端或一端伸出在所述阀体之外与所述活塞运动行程的两个 端点对应，使得当活塞运动到行程的端点时所述撞击头撞击所述阀芯换向，使 所述双向控制阀在两个极限工作状态之间转换。具体的可以是所述活塞杆伸出液压缸的端头上设有撞击头；双向控制阀 的阀体上设高压油输入口、两个高压油输出口和两个回油口，所述高压油输入 口通过管路连接所述供油管，两个所述高压油输出口通过管路与液压缸上的两 个所述液体通道分别连接，所述回油口通过管路连接所述油箱；阀体内可往复 移动地设有阀芯，阀芯具有三个状态同时堵住高压油输入口和两个回油口的 静止状态；使得高压油输入口连通所述液压缸上的两个液体通道中的一个，并 使得另一液体通道与两个回油口中的一个连通的两个工作状态；所述阀芯的两 端伸出在阀体之外与所述活塞运动行程的两个端点对应，使得当活塞运动到行程的端点时所述撞击头撞击所述阀芯换向，使所述双向控制阀在两个工作状态 之间转换。还可以是所述阀芯在阀体的一侧伸出，在阀芯的伸出端铰接一调节杆，
在阀体上设有一个支座，该调节杆中部与支座铰接，调节杆的端部为与液压缸 活塞杆撞击的撞击端；相应的，活塞杆上可设有两个撞击头，其位置为，当活 塞运动到一个极限位置时，其中一个撞击头在调节杆的一侧撞击，使得阀杆位 移而换向，当活塞反向运动到另一个极限位置时，其中的另一个撞击头在调节 杆的另一侧撞击，使得活塞杆移动而再换向。实际应用中可以在所述发动机主轴上设置若干套前述换能系统，调整各套 换能系统之间所述双向液压换能装置中的活塞的运动相位，由此，即可使得发 动机主轴作基本均匀的连续转动。所述的直线运动变转动的传动装置可以是齿轮齿传动机构、链轮链条传动 机构、带传动机构或曲柄滑块机构等。本实用新型一改现有发动机燃烧汽油或柴油排出废气的固有模式，使用电 能转换为液压能再转换为机械能获得动力，在其工作中没有废气产生。由于本 发动机采用了杠杆作能量放大，可以使用较小的直流电机输出较大的动力，又 通过能量传动损耗很小的液压换能装置换能，换能过程能耗很小，因此，输出 动力较大。使用本实用新型，用24V电机可以得到1吨以上的运输能力。—
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图l为本实用新型提供的液压杠杆发动机的一种实施例的结构示意图；图2为图1中双向液压换能装置液压结构示意图(显示静止状态)；图3为图2所示双向液压换能装置的移动工作状态的示意图；图4为图2所示双向液压换能装置的另一种工作状态的示意图；图5为另一种双向液压换能装置中的双向转换开关的结构示意图；图6为本实用新型提供的液压杠杆发动机的另一实施例的局部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的液压杠杆发动机包括一机架O，其上设有一 发动机主轴21，在该机架上还设有一换能系统，该换能系统包括 一液压杠杆高压供油系统、 一双向液压换能装置和一动力输出系统，如图l、 2所示，液压杠杆高压供油系统包括一直流电机l、 一杠杆4和一柱 塞泵5，杠杆4上的一支点41与机架0上固定的支架铰接，该杠杆4的一端通过一 可将转动变为往复摆动的传动装置与直流电机l相连接，该传动装置使得电机 输出轴的转动变为杠杆该端的摆动，具体的，该传动装置包括一个固定在直流 电机输出轴上的曲柄即一个偏心轮2，该偏心轮2上铰接固设一连杆3的一端， 所述连杆3的另一端与在机架上设有的一燕尾槽型滑道中滑动固定的一滑块31 铰接，在滑块31上铰接一杆件32的一端，该杆件32的另一端与杠杆4的端头42 铰接。直流电机l转动，即可带动杠杆4的该端头42绕支点41往复摆动。杠杆4的另一端43上开设一个孔，其可以是长孔，在该孔中设一个销轴44， 该销轴44铰接在一U型件45上的开口端，该U型件45的U字底部与柱塞泵50的活 塞杆51连接，由此，使得柱塞50随直流电机1的转动在柱塞泵缸体52中往复移 动；柱塞泵缸体52的一个腔室缸壁上设有进液口53和出液口54，其上设有单向 阀，进液口53通过一个进油管6a连接一油箱7，出液口54通过另一个出油管6b 连接一集能罐8的进油口80，该集能罐8上设有一高压油输出口81,其上连接一 供油管9;由此，直流电机1转动可以在集能器8中积蓄具有较高压力的液压油， 并通过供油管9源源不断输送给下面的双向液压换能装置中。在集能器8上设有 安全阀，并设有卸压出油口82，其上连接管路与油箱7连接，将多余的液压油 送回油箱7中。还可以在直流电机的两端引出两根输出轴，分别连接两套上述的杠杆结 构，连接两个柱塞泵，从油箱7向集能器8输送液压油。以此，可以充分利用电 能，提高本发动机的工作效率。如图l、 2所示，双向液压换能装置包括一液压传动装置14和一双向控制阀 11，液压传动装置14包括液压缸141和设于液压缸中的活塞15,活塞15两侧液 压缸141上各设一液体通道14a、 14b，活塞杆151伸出液压缸141的端头上设有 撞击头152。在活塞杆151上还通过穿钉153固定链条顶杆连接器19，穿钉153通 过螺钉154固定在活塞杆151上。顶杆连接器19的一端顶抵在一链传动装置的链 条17上，由活塞在液压缸中往复运动，即可通过链条顶杆连接器19推动链条往 复移动，链条17上套设啮合着两个链轮 一个主轴链轮20和一个中介链轮18。 穿设这两个链轮的链轮轴， 一个为主轴21， 一个为中介轴，主轴21通过轴承可 转动地支固在机架O上，中介轴也可以通过轴承可转动地支固在机架O上。主轴 链轮20套设在主轴21上，其通过棘轮与主轴21连接在一起。如图l、 2、 3、 4所示，双向控制阀11的阀体111上设有5个通道口高压油 输入口lla、与液压缸的两个液体通道14a、 14b连通的两个高压油进出口llb、 llc，两个连接回油管9a的回油口lld、 lle，高压油输入口lla通过管路连接供 油管9，两个高压油输进出口llb、 11c通过管路与液压缸上的两个液体通道14a、 14b分别连接，回油口lld、 11e通过回油管9a连接油箱7;阀体lll内可往复移 动地设有阀芯112，阀芯112具有三个状态状态一同时堵住高压油输入口lla 和两个回油口lld、 lle的静止状态(如图2所示)；状态二高压油输入口lla 与一个高压油进出口llb连通，同时另一个高压油进出口llc与一个回油口lle 连通(如图3所示)；状态三高压油输入口lla与高压油进出口llc连通，同 时高压油进出口llb与一个回油口lld连通(如图3所示)。阀芯112的两端伸出 在阀体lll之外，其两端设置撞击端头112a、 112b与活塞运动行程的两个极限 端点位置对应，使得当活塞运动到行程的极限端点时活塞杆151上的撞击头15a 撞击阀芯112上的撞击端头112a或112b换向，使双向控制阀在工作状态二和工 作状态三之间转换；具体的，当阀芯112受到活塞杆151上的撞击头152撞击处 于在如图3所示的位置时，集能器8中的高压液压油从阀体111上的高压油输入 口lla进入阀体lll，然后沿箭头所示方向从高压油输进出口llb排出阀体lll而 进入管路，再通过液压缸141的液体通道14b进入液压缸141的腔室a,由此，使 得活塞沿箭头向左移动，挤压腔室b中的液压油通过液压缸上的液体通道14a排 出液压缸，通过管路和阀体lll上的高压油输进出口llc进入阀体，再从回油口 lle排出阀体，通过回油管9a回到油罐5中。当活塞走到左端极限位置时，其上 的撞击头152撞击阀芯左端的撞击端头112a，使得阀芯沿箭头向左移动到如图4 所示的位置，集能器8中的高压液压油从阀体lll上的高压油输入口lla进入阀 体lll，然后沿箭头所示方向从高压油输进出口llc排出阀体lll而进入管路， 再通过液压缸141的液体通道14a进入液压缸141的腔室b，由此，使得活塞沿箭 头向右移动(见图4)，挤压腔室a中的液压油通过液压缸上的液体通道14b排 出液压缸141，通过管路和阀体上的高压油输进出口llb进入阀体lll，再从回 油口lld排出阀体，通过回油管9a回到油箱7中。高压油进入液压缸导致活塞移 动，该活塞的移动，又通过活塞的移动中撞击双向控制阀换向，活塞又反向移 动。所述的双向控制阀还可以是如图5所示的结构，阀体111以及其上的5个通 道口与如图l-4所示的控制阀基本相同，区别在于阀芯结构，该例子中，阀芯 112在阀体111的一侧伸出，在阀芯112的伸出端铰接一调节杆112c，在阀体lll 上设有一个支座llla，该调节杆112c中部与支座llla铰接，调节杆112c的端部 为与液压缸活塞杆撞击的撞击端。相应的，活塞杆上可设有两个撞击头，其位 置为，当活塞运动到一个极限位置时，其中一个撞击头在调节杆112c的一侧撞 击，使得阀杆位移而换向，当活塞反向运动到另一个极限位置时，其中的另一 个撞击头在调节杆112c的另一侧撞击，使得活塞杆移动而再换向。上述图2、 5所示的双向控制阀与活塞的关联结构都是机械关联结构，还可 以是所述双向控制阀为二位五通或三位五通电磁阀，其阀芯位置的改变通过 电信号驱动。即所述活塞在运动到两个极限位置时接触电磁阀电路的触点，由 此使得阀芯运动改变液压缸中液压油在两个腔室中的进出方向。电磁阀所涉及 的电路是成熟的现有技术，此处不再赘述。至此，直流电机的转动转化成为活塞的往复直线运动。接着，再通过所述 动力输出系统传递到发动机的主轴上。即形成动力输出。所述双向控制阀和液压缸中活塞的换向匹配结构可以有很多中，此处所列 举的实例仅仅作为解释本实用新型的原理和工作过程。
所述动力输出系统包括设置在机架上的一个直线运动变转动的传动装置， 如图1所示，所述活塞杆151上设有一推动件，其与所述传动装置中的直线运动 部件连接，使其推动该直线运动部件往复直线运动，所述传动装置中的转动部 件通过棘轮机构固定在所述发动机主轴上，由此，使得活塞的往复直线运动转换为发动机主轴的间歇式转动输出。具体到如图l-5所示的实施例中，直线运 动变转动的传动装置为一所述的链传动机构。活塞杆151上固定的链条顶杆连 接器19的端头固定在传动链条17上。活塞往复移动，通过顶杆连接器19就使得 传动链条往复运动起来，这使得与传动链条啮合的主轴链轮正反交替地转动， 而主轴链轮通过棘轮结构使得主轴21作间歇性的转动。本液压杠杆发动机通过所述液压杠杆高压供油系统将电机的电能转换为 高压液压油的液压能，高压液压油通过双向控制阀驱动所述双向液压换能装置 中活塞的往复移动，该往复移动再通过所述动力输出系统中的直线运动变转动 的传动装置即可使得发动机主轴作间歇式转动。实际应用中可以在所述发动机主轴上设置若干套前述换能系统，调整各套 换能系统中活塞的运动相位，由此，即可使得发动机主轴作基本均匀的连续转 动了。在主轴21后面可以连接变速器23，其可以是与现有技术中的变速器结构 相同或基本相同，通过变速器23提供不同的转速由输出轴25输出。所述的直线运动变转动的传动装置还可以是齿轮齿条传动机构。如图6所 示，活塞杆上的顶杆连接器19a与一齿条17a顶抵连接，活塞如前述作往复直线 运动带动齿条17a,再主轴21a上通过棘轮连接一齿轮20a，该齿轮20a与齿条17a 啮合，齿条的往复直线运动即可转化呈齿轮间歇的转动，主轴也就间歇地转动 起来。可以在齿条17a与机架0之间设有一复位弹簧26。所述的直线运动变转动的传动装置还可以是曲柄滑块机构，活塞杆上连接 滑块其支撑在机架上的滑道上作往复直线滑动，滑块上铰接连杆，连杆铰接连 接设置在主轴上的偏心轮即可。
权利要求1、一种液压杠杆发动机，其特征在于包括一机架，其上设有一发动机主轴，在该机架上还设有一换能系统，该换能系统包括一液压杠杆高压供油系统、一双向液压换能装置和一动力输出系统，所述液压杠杆高压供油系统包括一直流电机、一杠杆和一柱塞泵，所述杠杆的支点铰接在固定于该机架上的铰接架上，所述电机与杠杆一端通过转动变往复摆动的一传动机构连接在一起，使得电机输出轴的转动变为杠杆该端的摆动，所述杠杆的另一端与所述柱塞泵上的柱塞杆通过往复摆动变直线往复移动的一传动机构连接在一起，通过该连接结构使得柱塞在柱塞缸体中往复移动；所述柱塞泵缸体的一侧腔室的缸壁上设有单向的一个进液口和一个出液口，所述进液口通过管路连接一油箱，所述出液口上连接一供油管；所述油箱上设有回油管；所述双向液压换能装置包括一液压传动装置和一双向控制阀，液压传动装置包括液压缸和设于液压缸中的活塞，活塞隔开液压缸的两侧腔室的缸壁上各设一液体通道A、B，所述液压缸上的两个液体通道A、B与所述供油管和回油管之间设置所述双向控制阀，所述双向控制阀为二位五通或三位五通控制阀，其中设有阀芯，在双向控制阀中至少两个位置上转换，与上述通道形成两个通路其一为供油管与液体通道A连通，液体通道B与回油管连通，其二为供油管与液体通道B连通，液体通道A与回油管连通，所述双向控制阀中阀芯的位置转换与所述液压缸中活塞的两个极限位置相关联，使得当活塞运动到其行程的端点时，作用所述双向液压开关的所述换向部件而使该双向液压开关换向，两个所述液体通道的进出液方向变换；所述动力输出系统包括设置在机架上的一个直线运动变转动的传动装置，所述活塞上设有一推动件，其与所述传动装置中的直线运动部件连接，使其推动该直线运动部件往复直线运动，所述传动装置中的转动部件通过棘轮机构固定在所述发动机主轴上，由此，使得活塞的往复直线运动转换为发动机主轴的转动输出；所述动力输出系统包括设置在机架上的一个直线运动变转动的传动装置，所述活塞上设有一推动件，其与所述传动装置中的直线运动部件连接，使其推动该直线运动部件往复直线运动，所述传动装置中的转动部件通过棘轮机构固定在所述发动机主轴上，由此，使得活塞的往复直线运动转换为发动机主轴的转动输出。
2、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于在所述柱塞泵的 出液口上连接的油管上连接一集能罐，该集能罐上设有一高压油输出口，其上 设有所述的供油管。
3、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述双向控制阀 及其上的换向部件与所述活塞的两个极限位置相关联结构为-所述活塞杆伸出液压缸的端头上设有撞击头；双向控制阀的阀体上设高压 油输入口、两个高压油输出口和两个回油口，所述高压油输入口通过管路连接所述供油管，两个所述高压油输出口通过管路与液压缸上的两个所述液体通道 分别连接，所述回油口通过管路连接所述油箱；阀体内可往复移动地设有阀芯，形成阀芯的对应三个状态的三个位置同时堵住高压油输入口和两个回油口的 居中的静止状态；使得高压油输入口连通所述液压缸上的两个液体通道中的一个，并使得另一液体通道与两个回油口中的一个连通的两侧的两个极限工作状态；所述阀芯的两端或一端伸出在所述阀体之外与所述活塞运动行程的两个 端点对应，使得当活塞运动到行程的端点时所述撞击头撞击所述阀芯换向，使 所述双向控制阀在两个极限工作状态之间转换。
4、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述的直线运动变转动的传动装置是链轮链条传动机构。
5、 根据权利要求4所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述链轮链条传动机构包括链条和可转动地固定在所述主轴上的主轴链轮和固定在中介轴上的中介链轮，所述主轴和中介轴通过轴承固定在所述机架上；主轴通过轴承22 可转动地支固在机架0上，在所述活塞杆上固定的所述推动件为一链条顶杆连 接器，该链条顶杆连接器的一端顶抵在所述链传动装置的链条上，链条上套设 啮合着两个所述链轮主轴链轮和中介链轮，主轴链轮20与主轴21通过棘轮连接在一起。
6、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述的直线运动变转动的传动装置是齿轮齿传动机构。
7、 根据权利要求6所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述齿轮齿传动机构包括齿条和与齿条结合的齿轮，所述活塞杆上设有的所述推动件为一顶杆 连接器，其与一齿条顶抵连接，所述主轴上通过棘轮连接一齿轮，该齿轮与齿 条啮合，在齿条与机架之间设有一复位弹簧。
8、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于所述的直线运动 变转动的传动装置是曲柄滑块机构，所述活塞杆上设有的所述推动件为一滑 块，其支撑在所述机架上的滑道，该滑块上铰接连杆，连杆铰接连接设置在主 轴上的偏心轮。
9、 根据权利要求1所述的液压杠杆发动机，其特征在于在所述发动机 主轴上设置若干套所述换能系统，各套换能系统中所述活塞的运动相位不同。
10、 根据权利要求l所述的液压杠杆发动机，其特征在于该杠杆与所述 直流电机之间设有的可将转动变为往复摆动的传动装置为该传动装置包括一 个固定在所述直流电机输出轴上的曲柄，该传动装置包括一个固定在直流电机 输出轴上的曲柄即一个偏心轮，该偏心轮上固设一连杆，在机架上设有一滑道， 在该滑道中设有一滑块，连杆与滑块铰接，在滑块上铰接一杆件的一端，该杆 件的另一端与杠杆的端头铰接；所述杠杆的另一端与所述柱塞泵的活塞杆的连接结构为所述杠杆的另一 端上开设一个孔或一长孔，在该孔中设一个销轴，该销轴铰接在一U型件的开 口端上，该U型件的U字底部与柱塞泵的活塞杆连接，使得柱塞随直流电机的 转动在柱塞泵缸体中往复移动。
专利摘要本实用新型提供一种液压杠杆发动机，其包括一机架，其上设有一发动机主轴，在机架上还设有一换能系统，该换能系统包括一液压杠杆高压供油系统、一双向液压换能装置和一动力输出系统，液压杠杆高压供油系统包括一直流电机、一杠杆和一柱塞泵，该杠杆的一端与所述直流电机相连接，其另一端与柱塞泵中的柱塞杆连接，柱塞泵的进液口连接油箱，出液口连接集能罐，集能罐上连接一供油管；其通过所述双向液压换能装置中的一双向控制阀连接与其中的一液压缸连接，使得活塞在高压油作用下往复移动，活塞再通过由直线变转动的机构连接发动机主轴构成的动力输出系统。本实用新型使用电能转换为液压能再转换为机械能获得动力，在其工作中没有废气产生，换能过程能耗很小，输出动力大。
文档编号F03C1/007GK201045324SQ20072014979
公开日2008年4月9日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者明 张 申请人:明 张