任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块式内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及燃气动力领域，更具体地说，是一种任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块 式内燃机。
【背景技术】
[0002] 目前广泛使用的内燃机是四冲程曲轴连杆型内燃机，这种内燃机的传动结构都采 用曲柄连杆机构，通过连杆带动曲轴，从而将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。由于 这种内燃机是靠活塞的直线运动和连杆的平面运动来驱使曲轴作旋转运动，从而造成各运 动副之间存在着较大的摩擦，导致内燃机传动效率低。曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺 陷：体积大;连杆、曲轴上的不平衡离心力较大;冲击大，振动大;并由此引起较大的机械磨 损，使内燃机寿命缩短;结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难。
[0003] 另外，通常内燃机与变速装置是两个独立的机器，内燃机需另外安装减速器用于 后续变速，造成体积庞大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是:为克服现有曲轴连杆型内燃机存在的上述缺陷，本发明提供一 种结构简单紧凑、体积小、冲击振动小、运转平稳、功率大、寿命长、效率高的低速大扭矩四 冲程内燃机一一任意齿差内凸轮驱动滚针滚子块式内燃机。
[0005] 本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是:一种任意齿差内凸轮驱动滚针滚 子块式内燃机，主要由气缸盖(1)、排气门（2)、进气门（3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞 (7)、弹簧(8)、滚子(9)、外凸内多相内凸轮(10)、滚针滚子块活齿（11)、活齿架（12)、外凸轮 (13 )、输出轴（14 )、滚针（15)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成，其 特征在于:在外凸内多相内凸轮（10)的周围环形对称均布八个气缸(4)，外凸内多相内凸轮 滚针滚子块传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动一一气缸活塞(7)通 过推杆(6)的直线往复运动使得外凸内多相内凸轮（10)旋转，外凸内多相内凸轮（10)将动 力经任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动传给与外凸轮（13)键连接的输出轴（14)，最后动 力由输出轴（14)输出，外凸内多相内凸轮(10)将内燃机和任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿 传动机构有机地融为一体，使内燃机无需再配备减速器。
[0006] 在上述技术方案中，外凸内多相内凸轮滚针滚子块传动机构由凸轮机构和任意齿 差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构有机的组合而成;其中，凸轮机构由推杆(6)、滚子(9)、 外凸内多相内凸轮（10)、缸体(5)、弹簧(8)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一 端装有滚子(9)，推杆(6)与外凸内多相内凸轮（10)之间的接触因滚子(9)由滑动摩擦联接 变为滚动摩擦联接，弹簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在气缸下部的凸台上， 弹簧(8)使推杆上的滚子(9)始终与外凸内多相内凸轮（10)接触，每个气缸都配有活塞、带 滚子的推杆及弹簧;任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构由外凸内多相内凸轮（10)、 滚针滚子块活齿（11)、活齿架(12)、外凸轮(13)和与其键联接的输出轴（14)组成。外凸内多 相内凸轮（10)的外表面是具有互成90°夹角且轴心对称的四个凸出部分的四相凸轮，内部 是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相内凸轮，其自身质量完全平衡，其 轮廓曲线为余弦曲线，故外凸内多相内凸轮（10)既是凸轮机构中的凸轮，又是任意齿差内 凸轮滚针滚子块活齿传动机构中的多相内凸轮，整个任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动 机构内置于外凸内多相内凸轮（10)的内部。上述任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构 中的滚针滚子块活齿（11)由支架块（16)、销（17)、滚针（18)、滚针套筒（19)组成，销（17)的 两端与支架块(16)两侧的孔之间均为紧配合，安装在支架块(16)两端的滚针套筒（19)由销 (17)支承并通过滚针（18)与支架块（16)组成滚动联接关系;活齿架（12)为套筒结构，沿该 套筒结构的周向开有Z12个径向导槽，滚针滚子块活齿（11)可在该径向导槽中径向移动，为 使滚针滚子块活齿（11)与活齿架（12)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦，在活齿架（12) 的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针（15)的沟槽，在该沟槽内装有若干根滚针（15)， 滚针滚子块活齿（11)的支架块（16)通过滚针（15)与活齿架（12)的径向导槽组成滚动联接 关系，从而实现了滚针滚子块活齿（11)与活齿架（12)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩 擦;滚针滚子块活齿（11)两端的滚针套筒（19)分别与外凸内多相内凸轮(10)的内凸轮轮廓 和外凸轮(13)的外凸轮轮廓相啮合各组成一个纯滚动高副;外凸轮（13)的轮廓曲线是滚针 滚子块活齿（11) 一方面随活齿架（12)转动，另一方面又在活齿架（12)的径向导槽中移动的 过程中，其内端滚针套筒（19)所处一系列位置的包络线。外凸内多相内凸轮（10)的外表面 凸轮轮廓曲线可以根据实际设计需要选定，以获得最佳的动力学性能，提高内燃机的能量 转换效率。输出轴（14)、外凸内多相内凸轮(10)、活齿架（12)和外凸轮(13)四个零件的轴心 线重合并由机架轴承支承。滚针滚子块活齿的齿数Z 12和外凸轮的波数Z13相差为3,活齿架 (12)与机架固联，外凸轮（13)与输出轴（14)键联接;滚针滚子块活齿（11)与外凸内多相内 凸轮(10)、活齿架（12)、外凸轮(13)分别相啮合，各啮合处均形成滚动副。
[0007] 在上述技术方案中，输出轴转速取决于外凸内多相内凸轮的转速和任意齿差内凸 轮滚针滚子块活齿传动的传动比，而适当选择任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动的配齿 方案，可获得较大的传动比，可以实现低速大扭矩输出。
[0008] 在上述技术方案中，在外凸内多相内凸轮（10)的周围环形对称均布八个气缸(4)， 其中任意两个相隔180°对称布置的气缸活塞(7)工作状态同步，将工作状态同步的两个气 缸活塞作为一组，四组气缸活塞依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲 程，相邻两组气缸的活塞冲程进程对应于外凸内多相内凸轮(10)转角的相位差为45°。气缸 活塞(7)通过推杆(6)的直线往复运动使得外凸内多相内凸轮(10)旋转，外凸内多相内凸轮 (10)的内凸轮轮廓推动滚针滚子块活齿（11)在活齿架（12)的径向导槽中移动，而活齿架 (12)与机架固定联接，故滚针滚子块活齿（11)在活齿架的约束作用下与外凸轮(13)啮合并 驱使外凸轮（13)转动，外凸轮（13)通过键联接将动力传递给输出轴（14)输出。在任意齿差 内凸轮滚针滚子块活齿传动中，滚针滚子块活齿（11)与外凸内多相内凸轮（10)、活齿架 (12)、外凸轮(13)之间均为多齿啮合，故可实现大功率、大扭矩的传动。
[0009] 与已有技术相比本发明的主要发明点在于：
[0010] ①在外凸内多相内凸轮的周围环形对称均布八个气缸，外凸内多相内凸轮滚针滚 子块传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动--气缸活塞通过推杆的 直线往复运动使得外凸内多相内凸轮旋转，外凸内多相内凸轮将动力经任意齿差内凸轮滚 针滚子块活齿传动传给与外凸轮键连接的输出轴，最后动力由输出轴输出，外凸内多相内 凸轮将内燃机和任意齿差内凸轮滚针滚子块活齿传动机构有机地融为一体，使内燃机无需 再配备减速器。上述外凸内多相内凸轮滚针滚子块传动机构由凸轮机构和任意齿差内凸轮 滚针滚子块活齿传动机构有机的组合而成;其中，凸轮机构由推杆、滚子、外凸内多相内凸 轮、缸体、弹簧组成，推杆的一端与活塞固定联接，另一端装有滚子，推杆与外凸内多相内凸