一种斜盘机构机械-液压双元动力发动机的制作方法

本实用新型涉及能量转换装置技术领域，具体涉及一种斜盘机构机械-液压双元动力发动机。

背景技术：

对于工程机械、农业机械、军用车辆等多作业功能的车辆和设备，有时会同时需要机械—流体两种动力，有时需要交替地使用机械、流体两种动力之一。对于传统发动机，首先通过活塞式内燃发动机将燃料的燃烧热能转换为活塞往复直线运动的机械能，然后由曲柄连杆机构将往复直线运动的机械能转换为曲轴旋转的机械能，通过一系列传动部件将动力传送至动力分配箱，再由动力分配箱将动力分为两部分，一部分直接为车辆或设备提供机械动力，另一部分通过曲柄连杆机构或斜盘滑靴机构将旋转机械能转换为往复直线机械能，再由柱塞将往复直线机械能转换为液压能。

上述传统发动机虽然可以实现将燃料的燃烧热能转换为机械能和液压能两种能量，但仍存在几个方面的问题。第一，系统的曲柄连杆机构在运动时连杆的摆动造成活塞侧向力较大，活塞与缸壁之间的摩擦会造成能量的损失，而且会造成柱塞与缸壁的磨损以及较大的发热；第二，曲轴的生产加工工艺较为复杂，成本较高，且曲轴在转动时不均匀度较大，造成系统运转不稳定及零件之间的磨损；第三，系统的能量转换、传递线路较长，经过中间多个传递环节，系统的传递效率较低，造成资源浪费，且内燃机与动力分配箱为两个部件，结构分散，不利于固定和安装。

经检索，与发动机相关的专利不计其数，将燃料燃烧热能同时转化为机械能和液压能的专利主要有：一种液压与机械双动力输出装置(申请号CN201310089146.3)、一种液压与机械双动力输出方法(申请号CN201310089023.X)、由热能同时转变成机械能与液压能的方法及其装置(申请号CN01115165.X)、双调节机械—油压混种动力输出的方法及其装置(申请号CN01115167.6)等，它们都是利用曲轴转动来驱动有关部件运动实现能量转化，曲轴结构复杂、成本高；机体高度和往复惯量都相对原发动机有大幅度增加，工作不平稳、体积大，很难找到应用场合。

技术实现要素：

为了克服已有内燃式动力装置能量转化传递路线长、效率低，运转不均匀度大，体积大，成本高等问题，本实用新型提供一种运转不均匀度小，结构紧凑，成本低，且可以在内部实现分流，直接将燃烧热能转换为机械能和液压能，并可以输出机械和液压双元动力的斜盘机构机械-液压双元动力发动机。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种斜盘机构机械-液压双元动力发动机，包括机体、气缸体和斜盘飞轮，所述机体的左侧设置对接有气缸体，所述机体的右侧的轴心处伸出有斜盘飞轮固定轴，所述斜盘飞轮设置在斜盘飞轮固定轴上；

所述气缸体的左端设置有气缸盖，所述气缸体内嵌有气缸套，气缸套内设置有与气缸套相适配的活塞，所述活塞可沿气缸套做往复运动；所述机体内，对应气缸套嵌有泵体，所述泵体与气缸套同轴设置，所述泵体靠近气缸套的一端开口，靠近斜盘飞轮的一端封闭；所述气缸套和泵体内设置有柱塞，所述柱塞的左端与活塞连接，所述柱塞的中部设置有柱状凸起，所述柱状凸起设置在泵体内，与泵体大小相适应，能够沿泵体做往复运动，所述柱塞的右端为球状，所述泵体封闭端面上设置有孔，所述柱塞的右端穿过泵体封闭端面上的孔与滑履一端的球窝铰接，所述滑履与斜盘飞轮的右端面连接，并可沿斜盘飞轮的右端面转动；所述泵体封闭端面上还设置有出油孔和进油孔，所述出油孔通过出油单向阀连接有出油管，所述进油孔通过进油单向阀连接有进油管。

进一步地，所述柱塞的左端通过活塞销与活塞连接，所述活塞销的两端设置有弹性挡圈。

进一步地，所述斜盘飞轮的右端面上设置有截面为T型的环形滑履槽，所述滑履的另一端卡在滑履槽内。

进一步地，所述斜盘飞轮的右端面为摩擦面，外缘设置有一齿圈。

进一步地，所述斜盘飞轮的轴心处设置有一通孔，通孔内设置有轴肩，所述斜盘飞轮通过左轴承和右轴承支撑在斜盘飞轮固定轴上，所述左轴承的右端面与轴肩的左端面相接触，所述右轴承的左端面与轴肩的右端面相接触，所述斜盘飞轮固定轴与轴肩之间设置有轴套，所述斜盘飞轮固定轴的右端从左至右安装有挡圈和定位螺母。

进一步地，设置所述气缸套、活塞、柱塞、泵体、滑履、进油孔以及进油单向阀、出油孔以及出油单向阀为一组转换元件，所述发动机内至少设置一组转换元件。

进一步地，所述发动机内设置转换元件的组数为偶数，多组所述转换元件围绕所述机体、气缸体和斜盘飞轮轴线周向对称分布。

本实用新型的斜盘机构机械-液压双元动力发动机省去了传统发动机的曲柄连杆机构，结构紧凑，能量转化传递路线短，工作平稳；可输出机械或液压两种动力，具有较好的产业化前景和广阔的应用需求。

附图说明

图1为本实用新型斜盘飞轮机构机械-液压双元动力发动机剖开后的主视图；

图2为本实用新型斜盘飞轮机构机械-液压双元动力发动机从中部剖开后的左视图；

上述图中：1-气缸盖；2-活塞；3-气缸套；4-活塞销；5-弹性挡圈；6-柱塞；7-气缸体；8-机体；9-泵体；10-密封圈；11A-出油单向阀；11B-进油单向阀；12-进油管；13-滑履；14-斜盘飞轮；15A-左轴承；15B-右轴承；16-轴套；17-挡圈；18-定位螺母；19-出油管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的斜盘机构机械-液压双元动力发动机，包括机体8、气缸体7和斜盘飞轮14，所述机体8的左侧设置对接有气缸体7，所述机体8和气缸体7主要起支撑和连接作用，两者可通过螺栓连接，具体形状可根据环境和装配要求设计。所述机体8的右侧的轴心处伸出有斜盘飞轮固定轴，所述斜盘飞轮14设置在斜盘飞轮固定轴上。

所述气缸体7的左端设置有气缸盖1，气缸盖1内有本实用新型的配气机构、燃油喷射机构、进排气系等。所述气缸体7内嵌有气缸套3，气缸套3为圆筒状结构，不可相对于气缸体7相对移动，气缸套3内设置有与气缸套3相适配的活塞2，所述活塞2可沿气缸套3做往复运动，活塞2左端面与气缸套3围成的空间称为燃烧室；所述机体8内，对应气缸套3嵌有泵体9，所述泵体9不可与机体8相对移动，所述泵体9与气缸套3同轴设置，所述泵体9靠近气缸套3的一端开口，靠近斜盘飞轮14的一端封闭；所述气缸套3和泵体9内设置有柱塞6，所述柱塞6的左端与活塞2连接。所述柱塞6的左端通过活塞销4与活塞2连接，所述活塞销4的两端设置有弹性挡圈5，防止活塞销4在活塞2中轴向窜动而刮伤气缸套3。所述柱塞6的中部设置有柱状凸起，所述柱状凸起设置在泵体9内，与泵体9大小相适应，能够沿泵体9做往复运动，柱状凸起与泵体9围成的空间称为泵腔，所述柱塞6的右端为球状，所述泵体9封闭端面上设置有孔，所述柱塞6的右端穿过泵体9封闭端面上的孔与滑履13一端的球窝铰接，所述滑履13与斜盘飞轮14的右端面连接，并可沿斜盘飞轮14的右端面转动；具体为所述斜盘飞轮14的右端面上设置有截面为T型的环形滑履槽，所述滑履13的另一端卡在滑履槽内，所述滑履13可沿环形滑履槽圆周滑动。所述泵体9封闭端面上还设置有出油孔和进油孔，所述出油孔通过出油单向阀11A连接有出油管19，所述进油孔通过进油单向阀11B连接有进油管12，配合柱塞6往复运动完成吸油排油工作。

所述斜盘飞轮14左侧设有环形的T型槽与滑履13配合，滑履13在柱塞6的推动下，在T型槽的推动或拉动下，与斜盘飞轮14之间产生垂直于楔面的相互作用力，该力沿圆周方向的切向分力对斜盘飞轮14产生扭矩；该力沿柱塞6轴向的分力连同燃烧室内燃气混合气的压力，一起推动或带动柱塞6在泵体9和气缸套3内往复移动。斜盘飞轮14右侧为一圆形摩擦平面，可与离合器相连接以输出旋转机械能，其外缘有一齿圈，可与启动机的驱动齿轮啮合，实现本实用新型的启动。斜盘飞轮14中部有一通孔，通孔内加工有轴肩，所述斜盘飞轮14通过左轴承15A和右轴承15B支撑在斜盘飞轮固定轴上，并可绕该轴转动，所述左轴承15A与右轴承15B为圆锥滚子轴承或其它具有轴向定位作用的轴承。所述左轴承15A的右端面与轴肩的左端面相接触，所述右轴承15A的左端面与轴肩的右端面相接触，所述斜盘飞轮固定轴与轴肩之间设置有轴套16，所述斜盘飞轮固定轴的右端从左至右安装有挡圈17和定位螺母18。该轴肩左右接触左轴承15A与右轴承15B的外圈。左轴承15A、15B承受斜盘飞轮14的轴向力，左轴承15A与右轴承15B的外圈通过斜盘飞轮14通孔内的轴肩定位，左轴承15A内圈左侧通过斜盘飞轮轴的轴肩定位，右侧通过安装在斜盘飞轮轴上的轴套16定位；右轴承15B内圈左侧通过安装在斜盘飞轮轴上的轴套16定位，右侧通过安装在斜盘飞轮轴的挡圈17和定位螺母18定位。

设置所述气缸套3、活塞2、柱塞6、泵体9、滑履13、进油孔以及进油单向阀11B、出油孔以及出油单向阀11A为一组转换元件，所述发动机内至少设置一组转换元件。所述发动机内设置转换元件的组数最好为偶数，多组所述转换元件围绕所述机体8、气缸体7和斜盘飞轮14轴线周向对称分布。这样本实用新型工作时的往复惯性力能够完全抵消。

本实用新型工作时可将燃料燃烧产生的热能单独转化为液压能或机械能，或同时转化为液压能和机械能。

本实用新型工作时，一缸活塞2顶部的燃烧室经过进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个过程为一工作循环。

燃烧膨胀过程为做功行程，此时被压缩的可燃混合气在燃烧室内燃烧，放出大量的热能，缸内压力和温度迅速增加，推动活塞2从上止点到下止点运动，活塞2通过活塞销4将直线机械能传递给柱塞6。部分直线机械能通过斜盘滑履机构使斜盘飞轮14加速并储存到斜盘飞轮14中，在其它行程中释放出来为其它行程提供能量，使本缸能连续工作；当用户有液压能需求时，部分直线机械能由柱塞6压缩液压油并从出油管19输出液压能，此时相应的单向阀11处于打开状态；当用户有机械能需求时，部分直线机械能通过斜盘滑履机构驱动斜盘飞轮14，并由斜盘飞轮14通过离合器对外输出扭矩和转速。如果本实用新型具有多个气缸，此时其余气缸分别处于自己的做功、排气、进气、压缩行程，各缸之间配气相位设定要尽量使本实用新型工作平稳。

当柱塞6由下止点到上止点时，泵腔从进油管12吸入液压油，此时相应的单向阀11处于打开状态。柱塞6进行一次往复运动可完成泵腔吸入流体、压出流体两个过程，即完成泵腔的一次工作循环。

活塞2运行做功、排气、进气、压缩四个行程实现一次热能向直线机械能的转换。其原理与传统内燃发动机类似，但由于没有传统内燃发动机的曲柄连杆机构，柱塞6仅在气缸内做往复直线运动，不存在连杆摆动引起的侧向力，大大减少了活塞2与气缸套3间的摩擦，提高了机械效率。

本实用新型省去了传统发动机的曲柄连杆机构，结构紧凑，能量转化传递路线短，工作平稳；可输出机械或液压两种动力，具有较好的产业化前景和广阔的应用需求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。