CN116677493B - 一种圆周转子发动机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械动力技术领域，具体而言，涉及一种圆周转子发动机。该发动机包括缸体、盖体、导向柱、突出部和活塞。所述盖体可相对于所述缸体做圆周运动，当所述活塞运动至所述突出部处时，所述活塞沿着所述突出部的轮廓做上下往复运动。本申请通过发动机盖体围绕发动机缸体的中空导向柱做圆周运动，发动机动力传递组件输出来自发动机盖体中活塞传递过来的动力；相对于传统往复直缸式发动机来说，从整体结构上，避免设计因素导致动力大幅做负工的情况，实现增加机械效率的功能。

Description

一种圆周转子发动机

技术领域

本申请涉及机械动力技术领域，具体而言，涉及一种圆周转子发动机。

背景技术

目前，发动机主要有两种。

一是，往复式活塞运动发动机，因为工作时在气缸内做往复直线运动，不可直接输出动力，所以需要把活塞的直线运动转化为圆周运动，必须使用曲柄连杆机构，为间接输出圆周运动动力；

同时可以将曲柄连杆机构看做杠杆运动，输入动力不变，杠杆长度不变设定为动力臂L，实际动力作用于动力臂上的动力大小是动态变化的，即输入动力不与动力臂垂直且成规律角度变化，其导致实际作用在动力臂上的力（切线方向）呈现：从小到大，再由从大到小的变化趋势，通过数列计算动力损失50%；

根据功率P=FV=F*(C/T)，相同周长运动相同时间，线速度相等，输出动力F均值损失50%，即机械效率损失50%。也常说得发动机热效率基本没超过50%。因此，往复式活塞运动发动机必须使用曲柄连杆机构，间接输出圆周运动动力，其动力转化过程存在动力损失（做负功），因此设计不节能。

二是，转子发动机，一方面，其工作原理是偏心旋转运动然后直接通过旋转动力传递给输出轴做圆周运动，也是间接输出圆周运动动力；另一方面，气缸内活塞的气压受力面实际有2个，一个动力前置面，另一个动力后置面，动力后置面小于动力前置面，动力后置面所受的气压将会抵消一部分前进的动力，降低了发动机的机械效率。因此，设计也不节能。

上述两种发动机都存在有较大占比的设计上造成的动力损失。

发明内容

本申请的目的在于提供一种圆周转子发动机，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

本申请实施例提供了一种圆周转子发动机，包括缸体、盖体、导向柱、突出部和活塞。所述缸体为圆筒状；所述盖体为圆形，所述盖体的外径与所述缸体的内径相等，所述盖体设置在所述缸体内，所述盖体的顶部与所述缸体的顶部平齐；所述缸体与所述盖体组成的密闭空间作为气缸；所述导向柱一端与所述缸体的底板固定相连，所述导向柱另一端与所述盖体接触；所述突出部设置在所述缸体的底板上，所述突出部的最高处与所述盖体接触，所述突出部的一侧与所述导向柱相连，另一侧与所述缸体的侧壁相连；所述活塞设置在所述气缸内，所述活塞与所述盖体相连；

其中，所述盖体可相对于所述缸体做圆周运动，当所述活塞运动至所述突出部处时，所述活塞沿着所述突出部的轮廓做上下往复运动。

可选的，所述盖体上设置有供所述活塞穿过的第一通孔，所述第一通孔的轮廓与所述活塞的轮廓相同。

可选的，所述盖体上还设置有回位装置，所述回位装置和所述活塞分别设置在所述盖体的两侧，所述回位装置包括两个固定座，两个所述固定座分别设置在所述第一通孔的两端，每个所述固定座均包括横块，横块的两端分别设置有一个竖块，两个所述竖块对称设置，且所述横块与所述竖块垂直设置，两个所述竖块分别设置在所述第一通孔的两侧，每个所述固定座上均设置有可供所述活塞回位的结构。

可选的，所述活塞的底部设置有纵向的凹槽，所述凹槽内设置有可在所述凹槽内滚动的滚动轴，所述滚动轴凸出于所述活塞设置。

可选的，所述突出部的两侧分别设置有第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面互为镜像设置，所述第一斜面上设置有三个安装通孔，三个所述安装通孔中分别设置有进气门、火花塞和喷油嘴，且所述进气门、火花塞和喷油嘴的高度均低于所述第一斜面的表面；所述第二斜面上设置有排气缺口。

可选的，所述活塞的底部两侧分别设置有第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面互为镜像设置，所述第三斜面的倾斜角度与所述第一斜面的倾斜角度相同。

可选的，所述发动机还包括动力传递组件，所述导向柱中部设置有供所述动力传递组件穿过的第二通孔，所述动力传递组件包括动力传动轴，所述动力传动轴的端部设置有动力输出齿轮，所述动力传动轴穿过所述第二通孔与所述盖体相连，所述动力输出齿轮设置在所述缸体外侧。

可选的，所述动力传动轴上还设置有花键部，所述花键部和所述动力输出齿轮分别设置在所述动力传动轴的两端，所述盖体的中部设置有与所述花键部相配合的花键安装通孔，所述花键部设置在所述花键安装通孔中。

可选的，所述第二通孔内设置有传动轴轴承，所述传动轴轴承的内瓦与所述动力传动轴固定相连，所述传动轴轴承的外瓦与所述第二通孔的内壁固定相连。

可选的，所述突出部为扇状凸台，且所述突出部的圆心与所述缸体的中轴重合。

可选的，所述缸体内设置有两个所述突出部，两个所述突出部分别设置在所述缸体的两侧，两个所述突出部互为镜像设置，所述活塞设置有两个，两个所述活塞分别设置在两个所述突出部连线的两侧。

本申请的有益效果为：

本申请通过发动机盖体围绕发动机缸体的中空导向柱做圆周运动，发动机动力传递组件输出来自发动机盖体中活塞传递过来的动力；相对于传统往复直缸式发动机来说，从整体结构上，避免设计因素导致动力大幅做负工的情况，实现增加机械效率的功能。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例中所述的发动机的正面轴侧结构示意图；

图2是本申请实施例中所述的发动机的反面轴侧结构示意图；

图3是本申请实施例中所述的发动机的正视结构示意图；

图4是本申请实施例中所述的发动机的后视结构示意图；

图5是本申请实施例中所述的发动机的俯视结构示意图；

图6是本申请实施例中所述的发动机的***结构示意图；

图7是本申请实施例中所述的发动机的组装正视结构示意图；

图8是图7中所述的发动机的A-A剖视结构示意图；

图9是本申请另一实施例中所述的发动机的正面轴侧结构示意图；

图10是本申请另一实施例中所述的发动机的反面轴侧结构示意图。

图中标记：1、缸体；2、盖体；3、动力传递组件；4、突出部；5、排气缺口；6、进气门；7、火花塞；8、喷油嘴；9、螺纹孔；10、传动轴轴承；11、第一通孔；12、花键部；13、花键安装通孔；14、活塞；15、回位装置；16、滚动轴；17、固定座；18、伸缩杆；19、复位机构；20、导向柱；21、动力输出齿轮；22、动力传动轴。

实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

本实施例示出了一种圆周转子发动机，如图1至图8所示，该发动机包括缸体1、盖体2、导向柱20、突出部4和活塞14。所述缸体1为圆筒状；所述盖体2为圆形，所述盖体2的外径与所述缸体1的内径相等，所述盖体2设置在所述缸体1内，所述盖体2的顶部与所述缸体1的顶部平齐；所述缸体1与所述盖体2组成的密闭空间作为气缸；所述导向柱20一端与所述缸体1的底板固定相连，所述导向柱20另一端与所述盖体2接触；所述突出部4设置在所述缸体1的底板上，所述突出部4的最高处与所述盖体2接触，所述突出部4的一侧与所述导向柱20相连，另一侧与所述缸体1的侧壁相连；所述活塞14设置在所述气缸内，所述活塞14与所述盖体2相连；所述盖体2可相对于所述缸体1做圆周运动，当所述活塞14运动至所述突出部4处时，所述活塞14沿着所述突出部4的轮廓做上下往复运动。

本申请通过发动机盖体2围绕发动机缸体1的中空导向柱20做圆周运动，发动机动力传递组件3输出来自发动机盖体2中活塞14传递过来的动力；相对于传统往复直缸式发动机来说，从整体结构上，避免设计因素导致动力大幅做负工的情况，实现增加机械效率的功能。

可选的，所述盖体2上设置有供所述活塞14穿过的第一通孔11，所述第一通孔11的轮廓与所述活塞14的轮廓相同。

第一通孔11可以供活塞14穿过，当活塞14运动至突出部4处时，需要沿着突出部4的轮廓做上下往复运动。由于轮廓相同，当活塞14在第一通孔11中往复运动的时候，保证了气密性。

可选的，所述盖体2上还设置有回位装置15，所述回位装置15和所述活塞14分别设置在所述盖体2的两侧，所述回位装置15包括两个固定座17，两个所述固定座17分别设置在所述第一通孔11的两端，每个所述固定座17均包括横块，横块的两端分别设置有一个竖块，两个所述竖块对称设置，且所述横块与所述竖块垂直设置，两个所述竖块分别设置在所述第一通孔11的两侧，每个所述固定座17上均设置有可供所述活塞14回位的结构。

可选的，可供活塞14回位的结构可以是在固定座17的横块上设置一个通孔，在活塞14上设置一个伸缩杆，伸缩杆上套设复位机构19，伸缩杆穿过该通孔，当活塞14运动至突出部4处时，活塞14沿着伸缩杆的轨迹向上运动，当活塞14越过突出部4的最高处后，在复位机构19的弹力作用下向下运动，实现回位的作用，复位机构19可以是弹簧、阻尼器等，也可以是电控液压***，比如，当活塞14运动至突出部4时，液压***控制活塞14沿着突出部4的轮廓线收缩，当活塞14越过突出部4的最高处时，液压***控制活塞14沿着突出部的轮廓线伸长，直至活塞14完全复位。

可选的，可供活塞14回位的结构可以是在活塞14上设置伸缩杆18，伸缩杆一端与活塞14相连，另一端与固定座17上的横块相连。

可选的，可供活塞14回位的结构还可以是在活塞14上设置伸缩杆18，伸缩杆一端与活塞14相连，另一端与固定座17上的横块相连，在伸缩杆18上套设复位机构19，这样就能够保证活塞14的顺利回弹。

可选的，所述活塞14的底部设置有纵向的凹槽，所述凹槽内设置有可在所述凹槽内滚动的滚动轴16，所述滚动轴16凸出于所述活塞14设置。

滚动轴16的设置，能够更好的让活塞14在缸体1内运动，且能够保证了气密性。

可选的，所述突出部4的两侧分别设置有第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面互为镜像设置，所述第一斜面上设置有三个安装通孔，三个所述安装通孔中分别设置有进气门6、火花塞7和喷油嘴8，且所述进气门6、火花塞7和喷油嘴8的高度均低于所述第一斜面的表面；所述第二斜面上设置有排气缺口5。

可选的，所述活塞14的底部两侧分别设置有第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面互为镜像设置，所述第三斜面的倾斜角度与所述第一斜面的倾斜角度相同。

第一斜面、第二斜面、第三斜面和第四斜面的设置，能够使活塞通过突出部4时有缓冲避障作用，防止活塞14与突出部4发送运动干涉，使活塞14能够更顺利的通过突出部。

可选的，所述突出部4为扇状凸台，且所述突出部4的圆心与所述缸体1的中轴重合。

通过这样设置，能够让突出部4的第一斜面、第二斜面的边界始终与活塞14保持一致，降低活塞14通过突出部4的阻力。

可选的，所述发动机还包括动力传递组件3，所述导向柱20中部设置有供所述动力传递组件3穿过的第二通孔，所述动力传递组件3包括动力传动轴22，所述动力传动轴22的端部设置有动力输出齿轮21，所述动力传动轴22穿过所述第二通孔与所述盖体2相连，所述动力输出齿轮21设置在所述缸体1外侧。

可选的，所述动力传动轴22上还设置有花键部12，所述花键部12和所述动力输出齿轮21分别设置在所述动力传动轴22的两端，所述盖体2的中部设置有与所述花键部12相配合的花键安装通孔13，所述花键部12设置在所述花键安装通孔13中。

可选的，所述第二通孔内设置有传动轴轴承10，所述传动轴轴承10的内瓦与所述动力传动轴22固定相连，所述传动轴轴承10的外瓦与所述第二通孔的内壁固定相连。

可选的，为了使传动轴轴承10与盖体2和动力传递组件3的连接更加紧密，可以在传动轴轴承10的内瓦两端分别开设螺纹孔，同时在盖体2和动力输出齿轮21的对应位置开设螺纹孔9，通过螺栓和螺纹孔9的配合，使传动轴轴承10与盖体2和动力传递组件3的连接更加稳固。

本实施例的发动机的工作过程为：发动机动力传递组件3的花键部12穿过发动机缸体1上的中空导向柱20内的传动轴轴承10后，与发动机盖体2上的花键安装通孔13配合，用螺栓将发动机盖体2上的螺纹孔9与靠最近传动轴轴承10内瓦上的螺纹孔9锁合，以及用螺栓将发动机动力输出齿轮21上的螺纹孔9与靠最近传动轴轴承10内瓦上的螺纹孔9锁合；进气门6进气、喷油嘴8喷油、及火花塞7点燃混合气体使燃烧室气体膨胀推动活塞14围绕中空导向柱20做圆周运动，并带动发动机盖体2做圆周旋转运动，发动机盖体2通过发动机动力传递组件3的花键部12配合，将动力传递给发动机动力输出齿轮21。过程中活塞14的滚动轴16减少摩擦动力损失，当活塞14运动至突出部4的第二斜面时，活塞14在对突出部4的第二斜面的缓冲作用下上升，排气缺口5面积逐渐显现增大实现排气。

本实施例中，发动机盖体2围绕发动机缸体1的导向柱20做圆周运动，发动机动力传动组件输出来自发动机盖体2中活塞14传递过来的动力；相对于传统往复直缸式发动机来说，从整体结构上，避免设计因素导致动力大幅做负工的情况，实现增加机械效率的功能。将进气门6、火花塞7和喷油嘴8镶嵌入突出部4的第一斜面的通孔内且进气门6、火花塞7和喷油嘴8高度低于第一斜面的坡面高度，优化了发动机内部空间。所述活塞14在回位装置15的作用下，当活塞14经过突出部4的第二斜面时上升，当活塞14经过突出部4的第一斜面时下降，当通过突出部4时有缓冲避障作用，保证了发动机正常的工作。

采用弹簧等机械式的回位装置15其优点为响应及时、性能稳定以及价格实惠的优点。发动机动力传动组件中采用花键部12与动力输入端的发动机盖体2结合，有较强的受力承受能力，以及能减少动力输入接触部位磨损。导向柱20内套设有传动轴轴承10减少了传动摩擦力；轴承内瓦的两端设置有螺纹孔9，且所述发动机盖体2和所述发动机动力输出齿轮21端部均设置有与传动轴轴承10内瓦的螺纹孔9对应的螺纹孔9，以用于螺栓锁合，能有效将动力传递组件3与发动机缸体1和盖体2固定。扇形凸台在活塞14沿第一斜面或第二斜面运行过程中，能更好契合活塞14规则运动，减少活塞14运动至突出部4时出现较大阻力和不规则的抖动。

作为另一实施例，如图9和图10所示，所述缸体1内设置有两个所述突出部4，两个所述突出部4分别设置在所述缸体1的两侧，两个所述突出部4互为镜像设置，所述活塞14设置有两个，两个所述活塞14分别设置在两个所述突出部4连线的两侧。

本实施例中，发动机可以称为2缸发动机，当发动机运行时发动机盖体2上左右的重量均匀，能减小运行颠簸，损伤发动机。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种圆周转子发动机，其特征在于，包括：

缸体（1），所述缸体（1）为圆筒状；

盖体（2），所述盖体（2）为圆形，所述盖体（2）的外径与所述缸体（1）的内径相等，所述盖体（2）设置在所述缸体（1）内，所述盖体（2）的顶部与所述缸体（1）的顶部平齐；所述缸体（1）与所述盖体（2）组成的密闭空间作为气缸；

导向柱（20），所述导向柱（20）一端与所述缸体（1）的底板固定相连，所述导向柱（20）另一端与所述盖体（2）接触；

突出部（4），所述突出部（4）设置在所述缸体（1）的底板上，所述突出部（4）的最高处与所述盖体（2）接触，所述突出部（4）的一侧与所述导向柱（20）相连，另一侧与所述缸体（1）的侧壁相连；以及

活塞（14），所述活塞（14）设置在所述气缸内，所述活塞（14）与所述盖体（2）相连；

其中，所述盖体（2）相对于所述缸体（1）做圆周运动，当所述活塞（14）运动至所述突出部（4）处时，所述活塞（14）沿着所述突出部（4）的轮廓做上下往复运动。

2.根据权利要求1所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述盖体（2）上设置有供所述活塞（14）穿过的第一通孔（11），所述第一通孔（11）的轮廓与所述活塞（14）的轮廓相同。

3.根据权利要求2所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述盖体（2）上还设置有回位装置（15），所述回位装置（15）和所述活塞（14）分别设置在所述盖体（2）的两侧，所述回位装置（15）包括两个固定座（17），两个所述固定座（17）分别设置在所述第一通孔（11）的两端，每个所述固定座（17）均包括横块，横块的两端分别设置有一个竖块，两个所述竖块对称设置，且所述横块与所述竖块垂直设置，两个所述竖块分别设置在所述第一通孔（11）的两侧，每个所述固定座（17）上均设置有可供所述活塞（14）回位的结构。

4.根据权利要求1所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述活塞（14）的底部设置有纵向的凹槽，所述凹槽内设置有可在所述凹槽内滚动的滚动轴（16），所述滚动轴（16）凸出于所述活塞（14）设置。

5.根据权利要求1所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述突出部（4）的两侧分别设置有第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面互为镜像设置，所述第一斜面上设置有三个安装通孔，三个所述安装通孔中分别设置有进气门（6）、火花塞（7）和喷油嘴（8），且所述进气门（6）、火花塞（7）和喷油嘴（8）的高度均低于所述第一斜面的表面；所述第二斜面上设置有排气缺口（5）。

6.根据权利要求5所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述活塞（14）的底部两侧分别设置有第三斜面和第四斜面，所述第三斜面和所述第四斜面互为镜像设置，所述第三斜面的倾斜角度与所述第一斜面的倾斜角度相同。

7.根据权利要求1所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述圆周转子发动机还包括动力传递组件（3），所述导向柱（20）中部设置有供所述动力传递组件（3）穿过的第二通孔，所述动力传递组件（3）包括动力传动轴（22），所述动力传动轴（22）的端部设置有动力输出齿轮（21），所述动力传动轴（22）穿过所述第二通孔与所述盖体（2）相连，所述动力输出齿轮（21）设置在所述缸体（1）外侧。

8.根据权利要求7所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述动力传动轴（22）上还设置有花键部（12），所述花键部（12）和所述动力输出齿轮（21）分别设置在所述动力传动轴（22）的两端，所述盖体（2）的中部设置有与所述花键部（12）相配合的花键安装通孔（13），所述花键部（12）设置在所述花键安装通孔（13）中。

9.根据权利要求7所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述第二通孔内设置有传动轴轴承（10），所述传动轴轴承（10）的内瓦与所述动力传动轴（22）固定相连，所述传动轴轴承（10）的外瓦与所述第二通孔的内壁固定相连。

10.根据权利要求1所述的圆周转子发动机，其特征在于，所述缸体（1）内设置有两个所述突出部（4），两个所述突出部（4）分别设置在所述缸体（1）的两侧，两个所述突出部（4）互为镜像设置，所述活塞（14）设置有两个，两个所述活塞（14）分别设置在两个所述突出部（4）连线的两侧。