專利名稱：一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，屬于能源動(dòng)力領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)是近年來(lái)興起的一種新型動(dòng)力裝置，其整個(gè)系統(tǒng)包含內(nèi)燃機(jī)與直線電機(jī)兩大模塊。內(nèi)燃機(jī)模塊與直線電機(jī)模塊之間一般通過(guò)連桿直接相連，前者通過(guò)熱能轉(zhuǎn)化而來(lái)的機(jī)械能能夠在直線電機(jī)中直接轉(zhuǎn)化為電能并向外輸出。得益于其較短的動(dòng)力傳送鏈，其機(jī)械損失比傳統(tǒng)機(jī)型更低。因而在總體效率上，自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)有更高的提升空間。應(yīng)對(duì)能源問(wèn)題，它也有更大的潛力。自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)模塊通常采用的一種方案是圓筒型直線電機(jī)，其內(nèi)燃機(jī)模塊基本構(gòu)型與傳統(tǒng)機(jī)型一致，均為圓形氣缸和活塞組件。同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)模塊的工作方式很多都采用二沖程工作形式。對(duì)于二沖程工作方式來(lái)說(shuō)，活塞除起到承受氣缸壓力并做功的作用外，還承擔(dān)控制氣缸各氣口開閉的作用，因此活塞上的活塞環(huán)將與缸壁氣口產(chǎn)生摩擦。一般來(lái)說(shuō)活塞環(huán)的切口應(yīng)當(dāng)避開各氣口所處相位，避免切口與氣口產(chǎn)生劇烈摩擦使得氣缸內(nèi)壁受損。在傳統(tǒng)機(jī)型上，由于連桿不會(huì)發(fā)生以氣缸軸線為中心的旋轉(zhuǎn)，因此活塞環(huán)切口在活塞側(cè)圓周面上所處相位可以通過(guò)活塞上的卡銷以及固定的活塞組件相位控制，保證其相位永久穩(wěn)定。然而在自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)模塊上，由于兩大模塊內(nèi)側(cè)均為圓形，活塞組件會(huì)圍繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)，因而活塞組件相位無(wú)法鎖定。同時(shí)又因?yàn)榛钊c直線電機(jī)動(dòng)子之間的連桿螺紋加工無(wú)法極其精確地控制，因而旋緊之后，活塞銷座的相位同樣無(wú)法確定。兩種因素均導(dǎo)致并惡化了活塞銷相位鎖定情況，繼而影響活塞環(huán)相位鎖定問(wèn)題。所以在自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)工作過(guò)程中，出現(xiàn)活塞環(huán)相位無(wú)法保持始終同一，導(dǎo)致其內(nèi)燃機(jī)模塊經(jīng)常出現(xiàn)缸內(nèi)壁被拉傷的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)的活塞組件相位鎖定問(wèn)題，提出一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，包括兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌、側(cè)導(dǎo)桿、可調(diào)相位連桿組，可調(diào)相位連桿組包括活塞銷座、螺紋套筒、底座。側(cè)導(dǎo)桿位于活塞銷座的中下部，穿過(guò)側(cè)面的通孔、與活塞銷座垂直；兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌平行對(duì)稱位于活塞銷座兩側(cè)，側(cè)導(dǎo)軌呈L型，側(cè)導(dǎo)桿的兩端分別插入兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌；活塞銷座的底部安裝底座，底座內(nèi)側(cè)和活塞銷座的底部圓周上均有放射狀波浪紋，兩者對(duì)齊咬合；所述放射狀波浪紋的相鄰兩波峰之間的角度間隔小于系統(tǒng)允許的最大活塞組件誤差相位角的一半。
螺紋套筒為中空的圓柱體，內(nèi)側(cè)有螺紋?；钊N座的底部與側(cè)導(dǎo)桿之間為一螺桿，螺桿的螺紋與螺紋套筒的螺紋相咬合，螺桿穿過(guò)螺紋套筒的中空?qǐng)A孔，與活塞銷底座旋合緊密，形成可調(diào)相位連桿組。本發(fā)明的自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，其作用方式為:先將底座下部的螺桿穿過(guò)螺紋套筒的底部圓孔。然后根據(jù)所需要的活塞組件鎖定條件，將活塞銷底座的放射狀波浪紋與底座的放射狀波浪紋按指定相位對(duì)齊咬合。螺紋套筒的內(nèi)側(cè)面螺紋與活塞銷底座側(cè)面螺紋咬合，旋合緊密，形成可調(diào)相位連桿組，再將側(cè)導(dǎo)桿插入側(cè)導(dǎo)軌。最后將L型側(cè)導(dǎo)軌的短端固定安裝于直線電機(jī)定子上，且呈水平對(duì)稱狀態(tài)。每一臺(tái)自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)的直線電機(jī)兩端分別布置一套本裝置。有益效果本發(fā)明的自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)應(yīng)用條件下兩側(cè)活塞組件相位的鎖定，進(jìn)一步保證了二沖程活塞的活塞環(huán)相位鎖定。最終實(shí)現(xiàn)避免活塞環(huán)切口與氣缸氣口邊緣發(fā)生摩擦。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有高可靠性，便于制造生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1為具體實(shí)施方式
中本裝置的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
中用于配合組裝的放射狀波浪紋示意圖，其中(a)為活塞銷座底部示意圖，(b)為底座頂部示意圖；圖3為具體實(shí)施方式
中本裝置在自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)上實(shí)施的剖面示意圖；圖4為圖3中虛線框的局部放大圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明:I一側(cè)導(dǎo)軌，2—側(cè)導(dǎo)桿，3—活塞銷座，4一螺紋套筒，5—底座，6—活塞銷座放射狀波浪紋，7—底座放射狀波浪紋，8—管狀直線電機(jī)定子，9一管狀直線電機(jī)動(dòng)子，10—?dú)飧祝?1一活塞組件。
具體實(shí)施例方式為了更好的說(shuō)明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，它主要包括側(cè)導(dǎo)軌1、側(cè)導(dǎo)桿2、可調(diào)相位連桿組，可調(diào)相位連桿組包括活塞銷座3、螺紋套筒4、底座5，如圖1所示。其中，活塞銷座的側(cè)面中下部有一根與側(cè)導(dǎo)軌相配合的側(cè)導(dǎo)桿2，側(cè)面下部的圓周有與螺紋套筒箱配合的螺紋，底部有與底座相配合的放射狀波浪紋6，如圖2所示。螺紋套筒底面中部有圓孔，內(nèi)部側(cè)面有與活塞銷座相配合的螺紋。底座頂面上有與活塞銷座相配合的放射狀波浪紋7，底部有一螺桿。此實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)允許的最大活塞組件誤差相位角為35°，取放射狀波浪紋的之間的角度間隔為15°。底座5下部的螺桿穿過(guò)螺紋套筒4的底部圓孔。活塞銷座3的放射狀波浪紋6與底座的放射狀波浪紋7按相位要求對(duì)齊咬合。螺紋套筒4的內(nèi)側(cè)面螺紋與活塞銷底座3側(cè)面螺紋咬合。如圖3和圖4所示，然后將組件通過(guò)底座5的螺桿與管狀直線電機(jī)的動(dòng)子連接?；钊N底座3側(cè)面的側(cè)導(dǎo)桿2插入側(cè)導(dǎo)軌I。將側(cè)導(dǎo)軌I安裝到管狀直線電機(jī)定子8上。最后將活塞組件11安裝到活塞銷座3的銷孔上。活塞兩側(cè)兩套裝置以同樣的方式安裝。此時(shí)活塞11在氣缸10內(nèi)的相位被鎖定。
權(quán)利要求
1.一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，其特征在于:包括兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌、側(cè)導(dǎo)桿、可調(diào)相位連桿組，可調(diào)相位連桿組包括活塞銷座、螺紋套筒、底座；側(cè)導(dǎo)桿位于活塞銷座的中下部，穿過(guò)側(cè)面的通孔、與活塞銷座垂直；兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌平行對(duì)稱位于活塞銷座兩側(cè)，側(cè)導(dǎo)桿的兩端分別插入兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌；活塞銷座的底部安裝底座，底座內(nèi)側(cè)和活塞銷座的底部圓周上均有放射狀波浪紋，兩者對(duì)齊咬合； 螺紋套筒為中空的圓柱體，內(nèi)側(cè)有螺紋；活塞銷座的底部與側(cè)導(dǎo)桿之間為一螺桿，螺桿的螺紋與螺紋套筒的螺紋相咬合，螺桿穿過(guò)螺紋套筒的中空?qǐng)A孔，與活塞銷底座旋合緊密，形成可調(diào)相位連桿組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，其特征在于:側(cè)導(dǎo)軌呈L型，短端固定安裝于直線電機(jī)定子上，且水平對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，其特征在于:所述放射狀波浪紋的相鄰兩波峰之間的角度間隔小于系統(tǒng)允許的最大活塞組件誤差相位角的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，其特征在于:自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)的直線電機(jī)兩端分別安裝一套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置，屬于能源動(dòng)力領(lǐng)域。具體包括兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌、側(cè)導(dǎo)桿、可調(diào)相位連桿組，可調(diào)相位連桿組包括活塞銷座、螺紋套筒、底座。側(cè)導(dǎo)桿位于活塞銷座的中下部，穿過(guò)側(cè)面的通孔、與活塞銷座垂直；兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌平行對(duì)稱位于活塞銷座兩側(cè)，側(cè)導(dǎo)桿的兩端分別插入兩個(gè)側(cè)導(dǎo)軌；活塞銷座的底部安裝底座，底座內(nèi)側(cè)和活塞銷座的底部圓周上均有放射狀波浪紋，兩者對(duì)齊咬合；本發(fā)明的自由活塞內(nèi)燃發(fā)電動(dòng)力系統(tǒng)活塞組件相位鎖定裝置實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)應(yīng)用條件下兩側(cè)活塞組件相位的鎖定，進(jìn)一步保證了二沖程活塞的活塞環(huán)相位鎖定。最終實(shí)現(xiàn)避免活塞環(huán)切口與氣缸氣口邊緣發(fā)生摩擦。
文檔編號(hào)F02B55/02GK103195562SQ20131012496
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者馮慧華, 袁晨恒, 李林可, 左正興, 賈博儒 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)