CN101781997A - 一种无曲轴活塞式无级变速发动机及设计方法 - Google Patents

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本发明提供一种无曲轴活塞式无级变速发动机及设计方法，将气缸总成相对设置在同一轴线上，气缸总成中间设置有一端固定，另一端设置有弧形台阶齿条的摆臂，摆臂中间垂直设置有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块，相对设置的气缸总成通过连杆连接在一起，摆臂滑块设置在连杆的中间驱动摆臂左右摆动，进而驱动弧形台阶齿条左右摆动来驱动一组单向齿轮转动，单向齿轮的转动驱动传动轴的连续转动向外输出动能，通过设置在汽缸壳体外部的同步升降机构调节气缸壳体沿滑道上下移动，由于气缸总成设置在汽缸壳体之中，气缸壳体的上下移动带动摆臂滑块在摆臂滑槽中上下移动，通过改变摆臂滑块在滑槽中的位置，改变了摆臂滑块驱动摆臂的力矩，从而改变了弧形台阶齿条的摆动幅度，使得传动轴转速随摆臂滑块在摆臂上的位置的改变而变化，实现无级变速。

Description

一种无曲轴活塞式无级变速发动机及设计方法
技术领域
本发明涉及一种发动机，具体地说是一种无曲轴活塞式无级变速发动机。
背景技术
现有技术的活塞式发动机多是通过曲轴连杆将活塞的往复机械能转换成转动能通过输出轴向外输出，在实际使用中存在的不足是，曲轴加工工艺复杂、体积大重量大，增加了自身重量和燃料的消耗。
发明内容
本发明提供一种无曲轴活塞式无级变速发动机及设计方法。
本发明的无曲轴活塞式无级变速发动机设计方法是按以下方式实现的，将气缸总成相对设置在同一轴线上，气缸总成中间设置有一端固定，另一端设置有弧形台阶齿条的摆臂，摆臂中间垂直设置有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块，相对设置的气缸总成通过连杆连接在一起，摆臂滑块设置在连杆的中间驱动摆臂左右摆动，进而驱动弧形台阶齿条左右摆动来驱动一组单向齿轮转动，单向齿轮的转动驱动传动轴的连续转动向外输出动能，通过设置在汽缸壳体外部的同步升降机构调节气缸壳体沿滑道上下移动，由于气缸总成设置在汽缸壳体之中，气缸壳体的上下移动带动摆臂滑块在摆臂滑槽中上下移动，通过改变摆臂滑块在滑槽中的位置，改变了摆臂滑块驱动摆臂的力矩，从而改变了弧形台阶齿条的摆动幅度，使得传动轴转速随摆臂滑块在摆臂上的位置的改变而变化，实现无级变速。
具体结构是由外壳体、气缸壳体，气缸总成、摆臂滑块、摆臂、滑道、同步升降机构、动力输出机构组成，其中，气缸总成通过滑道和同步升降机构固定在气缸壳体之中，气缸总成还对称位于摆臂的两侧，摆臂位于气缸壳体中间，摆臂的下端通过铰链与外壳体底部固定，摆臂的上端设置有弧形台阶齿条与动力输出机构连接，摆臂的中间开有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块；
气缸总成是由气缸、活塞、连杆和连杆滑套组成，活塞位于气缸之中，连杆滑套设置在气缸的开口部，连杆的两端穿过连杆滑套与活塞连接，摆臂滑块设置在连杆的中部。
同步升降机构是由齿条、齿轮和减速电机组成，减速电机与汽缸体连接，减速电机通过齿轮与设置在滑道上的齿条相啮合。
动力输出机构是由传动轴和半轴、大单向齿轮、小单向齿轮、过桥齿轮组成，大单向齿轮和小单向齿轮设置在传动轴上，换向齿轮通过半轴与外壳体内壁固定，大单向齿轮与弧形台阶齿条的高台阶齿条相啮合，弧形台阶齿条的低台阶齿条通过换向齿轮与小单向齿轮相啮合。
本发明的优异效果是，省去曲轴，降低加工成本，降低发动机自重，提高发动机的工作效率，由于活塞是在一条直线上平行工作，因而能够有效减少发动机的震动，减少气缸活塞的偏心磨损，增加发动机的使用寿命。
附图说明
图1是无曲轴活塞式无级变速发动机的结构示意图；
图2是图1的A-A向断面结构示意图。
附图标记说明：外壳体1、齿条2、滑道3、升降机构4、活塞5、气缸6、气缸壳体7、连杆8、连杆滑套9、大单向齿轮10、传动轴11、换向齿轮12、半轴13、摆臂14、弧形台阶齿条15、摆臂滑块16、滑槽17、铰链18、小单向齿轮19、高台阶齿条20、低台阶齿条21.
具体实施方式
参照附图对本发明的无曲轴活塞式无级变速发动机作以下详细的说明。
如图所示，本发明的无曲轴活塞式无级变速发动机，其结构是由外壳体1、气缸壳体7，气缸总成、摆臂滑块16、摆臂14、滑道3、同步升降机构、动力输出机构组成，其中，气缸壳体7通过滑道3和同步升降机构4固定在外壳体1之中，气缸总成设置在气缸壳体7之中，对称位于摆臂14的两侧，摆臂14位于气缸壳体7中间，摆臂14的下端通过铰链18与外壳体1底部固定，摆臂14的上端设置有弧形台阶齿条15与动力输出机构连接，摆臂14的中间开有滑槽17，滑槽17中设置有摆臂滑块16；
气缸总成是由气缸6、活塞5、连杆8和连杆滑套9组成，活塞5位于气缸6之中，连杆滑套9设置在气缸6的开口部，连杆8的两端穿过连杆滑套9与活塞5连接，摆臂滑块16设置在连杆8的中部。
同步升降机构是由齿条2、齿轮和减速电机组成，减速电机与汽缸壳体7连接，减速电机通过齿轮与设置在滑道3上的齿条2相啮合。同步升降机构可以采用液压升降机构或丝杠升降机构。
动力输出机构是由传动轴11、半轴13、大单向齿轮10、小单向齿轮19、过桥齿轮12组成，大单向齿轮10和小单向齿轮19设置在传动轴11上，换向齿轮12通过半轴13与外壳体1内壁固定，大单向齿轮10与弧形台阶齿条15的高台阶齿条啮合20相啮合，弧形台阶齿条15的低台阶齿条21通过换向齿轮12与小单向齿轮19相啮合。
本发明的发动机可用于汽油机或柴油机或蒸汽机或气动机使用，也可用于压缩机使用，作为燃油发动机使用时，气缸总成的进排气机构和点火机构为通用技术，在此不作复述。
实施例
附图只是两对对称气缸总成的工作原理图，在一个气缸壳体中可以并排设置若干对，若干个户型齿条驱动若干个大单向齿轮和小单向齿轮在同一传动轴和半轴上工作，最后集中到传动轴上向外做功。
无级变速的工作原理是，将气缸总成相对设置在同一轴线上，气缸总成中间设置有一端固定，另一端设置有弧形台阶齿条的摆臂，摆臂中间垂直设置有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块，相对设置的气缸总成通过连杆连接在一起，摆臂滑块设置在连杆的中间驱动摆臂左右摆动，进而驱动弧形台阶齿条左右摆动来驱动一组单向齿轮转动，单向齿轮的转动驱动传动轴的连续转动向外输出动能，通过设置在汽缸壳体外部的同步升降机构调节气缸壳体沿滑道上下移动，由于气缸总成设置在汽缸壳体之中，气缸壳体的上下移动带动摆臂滑块在摆臂滑槽中上下移动，通过改变摆臂滑块在滑槽中的位置，改变了摆臂滑块驱动摆臂的力矩，从而改变了弧形台阶齿条的摆动幅度，使得传动轴转速随摆臂滑块在摆臂上的位置的改变而变化，实现无级变速。
为了克服大单向齿轮和小单向齿轮在传动轴上的转速不同步问题，采用弧形台阶齿条来解决，通过加大高台阶齿条半径来提高大单向齿轮的转速。

Claims (5)

1.一种无曲轴活塞式无级变速发动机设计方法，其特征在于，将气缸总成相对设置在同一轴线上，气缸总成中间设置有一端固定，另一端设置有弧形台阶齿条的摆臂，摆臂中间垂直设置有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块，相对设置的气缸总成通过连杆连接在一起，摆臂滑块设置在连杆的中间驱动摆臂左右摆动，进而驱动弧形台阶齿条左右摆动来驱动一组单向齿轮转动，单向齿轮的转动驱动传动轴的连续转动向外输出动能，通过设置在汽缸壳体外部的同步升降机构调节气缸壳体沿滑道上下移动，由于气缸总成设置在汽缸壳体之中，气缸壳体的上下移动带动摆臂滑块在摆臂滑槽中上下移动，通过改变摆臂滑块在滑槽中的位置，改变了摆臂滑块驱动摆臂的力矩，从而改变了弧形台阶齿条的摆动幅度，使得传动轴转速随摆臂滑块在摆臂上的位置的改变而变化，实现无级变速。
2.无曲轴活塞式无级变速发动机，其特征在于，包括外壳体、气缸壳体，气缸总成、摆臂滑块、摆臂、滑道、同步升降机构、动力输出机构，其中，气缸总成通过滑道和同步升降机构固定在气缸壳体之中，气缸总成还对称位于摆臂的两侧，摆臂位于气缸壳体中间，摆臂的下端通过铰链与外壳体底部固定，摆臂的上端设置有弧形台阶齿条与动力输出机构连接，摆臂的中间开有滑槽，滑槽中设置有摆臂滑块；
气缸总成是由气缸、活塞、连杆和连杆滑套组成，活塞位于气缸之中，连杆滑套设置在气缸的开口部，连杆的两端穿过连杆滑套与活塞连接，摆臂滑块设置在连杆的中部。
3.根据权利要求2所述的无曲轴活塞式无级变速发动机，其特征在于同步升降机构是由齿条、齿轮和减速电机组成，减速电机与汽缸体连接，减速电机通过齿轮与设置在滑道上的齿条相啮合。
4.根据权利要求2所述的无曲轴活塞式无级变速发动机，其特征在于动力输出机构是由传动轴和半轴、大单向齿轮、小单向齿轮、过桥齿轮组成，大单向齿轮和小单向齿轮设置在传动轴上，换向齿轮通过半轴与外壳体内壁固定，大单向齿轮与弧形台阶齿条的高台阶齿条相啮合，弧形台阶齿条的低台阶齿条通过换向齿轮与小单向齿轮相啮合。
5.根据权利要求2所述的无曲轴活塞式无级变速发动机，其特征在于，同步升降机构是液压升降机构或丝杠升降机构。
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