专利名称：圆轨道轴式发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种将燃料的热能转换为机械动能的发动机，尤其是一种圆轨道轴式发动机。它可根据不同需要安装在汽车、火车、飞机、发电机等有动力要求的设备上。
发动机从它的诞生日起，人类就没有停止过对它的改进和提高。对发动机的改进和提高的目的一般有以下几点1提高动力；2降低油耗；3减少振动；4降低制造成本；5增加寿命。围绕着以上几个目的，人类对改进发动机提出过几十万种方案和设想，这些方案和设想，有的已在实际中应用，有的只不过是一种设想而已。
发动机离不开曲轴，但偏偏有人反其道而行之，要取消发动机的曲轴，他们把农村水车的道理用在发动机上，把转动轴的一端做成叶轮状，用与它相切的活塞连杆推动叶轮转动，通过叶轮带动转动轴。这样的结构能够制造出来，但它的速度很低，因为活塞作功一次转动轴的转角太小；另外有人把转动轴一端制成等边三角形，不要活塞，不用连杆，直接用燃料热能推动转轴。这种想法制造出来的机器不会有很大功率，因为它的燃气压缩问题无法解决。
发动机的曲轴确实给发动机带来许多难以解决的问题，诸如1当活塞回位时，曲轴自身要消耗一些能量，从而抵消一部分功；2活塞、连杆对曲轴的作用点随着曲轴的转动在不断变化，而作用点上的力是随正弦曲线变化的，最有效的作用角度仅在90°左右；3曲轴的制造和装配工艺复杂，成本高；4由于曲轴与汽缸相互垂直，使一些热力的剩余部分对机器产生振动。要解决曲轴给发动机带来的难以解决的问题，最好的办法是不要曲轴。这样就提出了一个研制一种既能担当曲轴，完成把物体的直线运动变为旋转运动的任务，又能避免曲轴带来的上述问题的动力输出机构的课题。
本实用新型的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提供一种没有曲轴的圆环形轨道直轴式发动机。
本实用新型的上述目的是这样实现的该圆轨道轴式发动机包括一根设置在轴架筒上的转动轴，至少一个轴线平行于上述转动轴的缸体，所述缸体内设置有活塞，其顶部安装有内燃机的汽缸盖，其特征在于，所述转动轴与缸体下部相对应处沿圆周方向设置有一条与转动轴轴线呈一定角度的圆环形轨道，所述活塞后部带有一根伸出缸体底部的活塞连杆，该活塞连杆的端部设置有一带有滚轮的连杆，它沿转动轴径向沿伸至所述轨道附近，与轨道形成配合。
所述缸体可有多个，沿转动轴轴线对称分布于轴架筒外侧。例如有两个，对称设置在转动轴两侧；有三个，按等边三角形分布于转动轴周围；有四个则按正方形分布，依此类推。随着缸体数目的增多，发动机的运转将更趋平稳。
另外，所述多个缸体可同轴反向成对设置，这样，每对缸体中的一对活塞可由一根活塞连杆相连，从而避免了活塞连杆的臂状态。
所述圆环形轨道可有两种结构，其一是在转动轴上与轨道设置位置相对应的部位形成有一直径扩大的部分，所述轨道为一条开设在上述扩大部分外壁上的环槽，所述滚轮伸入该环槽中；其二是一道突出于转动轴径向外侧的倾斜的凸缘，所述滚轮则紧贴在其一侧面上，从而形成滚动配合。
由于所述缸体的轴线与转动轴的轴线是平行的，在所述发动机的汽缸盖上设置有气门时，在缸盖上方设置凸轮轴及其驱动机构较为困难，为此，本发明专门设计了一套盘式配气机构，包括一个位于汽缸盖上方设置在转动轴上的配气盘，以及一套将配气盘速度减半的传动齿轮系。
本发明用带有圆环形轨道的转动轴代替曲轴，从而把活塞的往复直线运动转变为轴的旋转运动，向外输出动力。在对转动轴作功时，它的作用力的大小并不是象曲轴那样按正弦曲线变化，这个作用力的大小，从活塞的上止点到下止点基本上是不变的，近似一条直线。而且活塞对轴的作用角度加大到近180°，因而这种结构可最大限度地将热能转化为动能。
由于膨胀的能量对轴作功的时间增长，从上止点到下止点之间的距离便可相应地缩短，减少燃烧室工作容积，这样在一定程度上也会降低油耗。
由于作用力与负载反作用力不是垂直的，发动机起动时对初动力的要求减小，因而本实用新型的发动机容易起动。本实用新型的机器不需要飞轮也能使其平稳运转，因而，体积小，重轻，结构简单。
下面参照际图对本实用新型的实施例进行说明。
图1是本实用新型发动机的总体正视剖视图；图2是本实用新型发动机的一种带有环槽的转动轴的正视图；图3是图2所示转动轴的侧视图；图4是本实用新型发动机的另一种带有凸缘的转动轴的正视图；图5是图4中所示转动轴的侧视图；图6是本实用新型的配气盘的正视剖视图；图7是图6所示配气盘的侧视图；图8是本实用新型一种实施例的工作过程的示意图。
参见
图1，它显示出一台四缸顶置气门圆轨道轴式汽油机。从图中可以看出，它带有一根转动轴01，在该轴中部靠后带有一直径扩大的圆柱部分，围绕该部分的侧壁开设有一道倾斜的环槽。一个中空的轴架筒07可转动地支撑住所述转动轴01。所述转动轴01的直径扩大的部分恰好位于轴架筒07的内部空腔中，轴架筒07的后端通过紧固螺钉06设置一轴承架盖04，在上述轴架筒07和轴承架盖04上与转动轴01相应的位置各设置有一单列向心推力球轴承05、13，支撑住转动轴01。
所述轴架筒07前部四周分别固定设置有四个与转动轴01的轴线平行且对称分部的缸体11，缸体11中分别装有活塞12，活塞12下部固定有活塞连杆08，它从缸体11的底部穿出，沿伸至与环槽相对应的位置。所述轴架筒07中部与活塞连杆08的移动范围相对应开设有一道纵向开口，所述活塞连杆08伸出的端部设置有一根头部带有滚轮10的连杆09，该连杆09横向穿过轴架筒07的所述纵向开口将滚轮10伸入所述转动轴01的环槽中。
所述转动轴01的前端可转动地设置有一配气盘18，该配气盘18通过紧固螺钉33固定有一齿轮21，所述转动轴01通过键安装有齿轮17，上述两齿轮17和21通过固定在同一根齿轮轴14上的两个齿轮16和20相互连系在一起，将转动轴01的转动以减速一倍的方式传递给配气盘18，而所述齿轮轴则设置在轴架筒07上。上述齿轮17与16，20与21的齿数比均可为23。在齿轮17与齿轮21之间的转动轴01上装有一个推力球轴承34。
所述缸体11的头部各自设有一缸盖30，其上分别设有气门41、火花塞38及由紧固螺钉39紧固的压簧套40、所述气门41通过压簧32、气门弹簧座37、调压螺母36压靠在预定位置，其顶端通过滚轴35与配气盘18带有型面的侧面相抵。接着，转动轴01再通过键18设置一带有三角带19的三角带轮29，它通过垫圈27及螺母25紧固于转动轴01上，再靠前则通过螺母26固定有一风扇24。所述配气盘18还设有垫圈及螺母22、23。所述齿轮17与轴架筒07之间设有套环15。
所述转动轴01的末端通过套环03设置有一齿形带轮02，该齿形带轮02则由垫圈42和紧固螺母33固定在转动轴01上。
参见图2和图3，它显示出带有环槽的转动轴的直径扩大的部分，该部分呈阶梯状并带有轴肩。从图2中可以看出环槽的投影大致呈圆环形，从图3中可以看出该环槽的倾斜方式及程度。
参见图4和图5，它显示出带有凸缘的转动轴部分。它可以带有直径扩大的部分并呈阶梯状。从图4中可以看出凸缘的投影大致也呈圆环状，从图5中可以看出该凸缘的形状及结构。
参见图6和图7，它显示出配气盘的结构及与气门端部的配合关系。从图6中可以看出两个气门的端部以并列的方式与配气盘侧面的边缘相抵，其外为排气门轨道，内部则是进气门轨道。从图7中可以看出进气门与排气门的轨道之间的相差为90°。
下面参照图8简单说明本实用新型的工作原理。图中所示为一台四缸四冲程发动机的工作过程，可以看出每缸的相位差为90°。工作时，燃烧气体推动活塞下行，通过活塞连杆等迫使滚轮向下运动，由于滚轮伸入到了斜槽中，从而推动斜槽壁作周向移动，这样，转动轴便开始转动。当滚轮移至环槽底部时，随着转动轴的继续转动，将迫使滚轮上移，从而使活塞上行完成排气冲程。当滚轮移至环槽最高点时，将被迫下移，从而使活塞开始进气冲程。这样周而复始，使得发动机持继运转并输出动力。
本实用新型可制成单缸机，也可制成多缸机，既可以是单向，也可以是双向，最理想的是单向四缸机器。它的冷却系统、润滑系统、供油系统、点火系统及起动系统等，均可采用目前通用的结构，而且，上述各系统中的任何先进技术亦均可应用于本实用新型中。
权利要求1.一种圆轨道轴式发动机，包括一根设置在轴架筒上的转动轴，至少一个轴线平行于上述转动轴的缸体，所述缸体内设置有活塞，其顶部安装有内燃机的汽缸盖，其特征在于所述转动轴与缸体下部相对应处沿圆周方向设置有一条与转动轴轴线呈一定角度的圆环形轨道，所述活塞后部带有一根伸出缸体底部的活塞连杆，该活塞连杆的端部设置有一带有滚轮的连杆，它沿转动轴径向沿伸至所述轨道附近，与轨道形成配合。
2.如权利要求1所述的圆轨道轴式发动机，其特征在于所述缸体有多个，沿转动轴轴线对称分布于轴架筒外侧。
3.如权利要求2所述的圆轨道轴式发动机，其特征在于所述缸体有四个。
4.如权利要求1所述的圆轨道轴式发动机，其特征在于所述转动轴上与轨道设置位置相对应的部位形成有一直径扩大的部分，所述轨道为一条开设在上述扩大部分外壁上的环槽，所述滚轮伸入该环槽中。
5.如权利要求1所述的圆轨道轴式发动机，其特征在于所述轨道是一道突出于转动轴径向外侧的倾斜凸缘，所述滚轮则紧贴在其一侧面上，从而形成滚动配合。
6.如权利要求1所述的圆轨道轴式发动机，其特征在于所述转动轴上设置有一可相对转动的配气盘，该配气盘通过一套将其转速减半的传动齿轮系与转动轴相连，所述汽缸盖上的气门端部通过滚轴与配气盘一侧的型面相抵。
专利摘要本实用新型涉及一种圆轨道轴式发动机。它包括一根带有倾斜圆环状轨道的转动轴，其气缸轴线与转动轴轴线平行设置，通过一套连杆机构作用于所述倾斜轨道，使转动轴旋转输出动力。该机容易起动、运转平稳、重量轻、结构简单。
文档编号F02B75/32GK2187681SQ9420273
公开日1995年1月18日 申请日期1994年2月7日 优先权日1994年2月7日
发明者杨宏建, 杨宏洲 申请人:杨宏建, 杨宏洲