專利名稱：彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明的優(yōu)點和用途本發(fā)明屬于作往復運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動過程中，提高有效能量利用率一種類型的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿機構(gòu)，特別是它代替曲軸連桿機構(gòu)進行工作，比照曲軸連桿機構(gòu)提高了20％-35％的能量利用率。
目前，公知作往復運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動的主要機構(gòu)是曲軸連桿機構(gòu)，內(nèi)燃機氣缸的總作用力P，通過曲軸連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動時，活塞行程一次約有20-35％的能量損失在曲軸下止點上，所損失的能量通過曲軸上的平衡重的運動和軸承的震動轉(zhuǎn)換為聲能而釋放于空間。為了解決這一難題，將本發(fā)明安裝在內(nèi)燃機、柴油機上進行工作，它能回收所損失的20％-35％的能量，同時消除暴震，運行平穩(wěn)。很顯然，本發(fā)明被人類所使用，它將提高了人類對地球貯存石油的使用壽命。
本發(fā)明的目的是為了提供一種彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)，它將內(nèi)燃機氣缸產(chǎn)生的能量有效利用率提高到98％，同時消除暴震，運行平穩(wěn)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的公知曲軸連桿機構(gòu)的曲柄是不能伸縮的，本發(fā)明與上不同，本發(fā)明將按氣缸的中心線的總作用力P傳遞到曲柄銷上，曲柄銷被裝入在連桿大頭內(nèi)，曲柄是U型桿制成的，這個U型桿裝進在曲柄套內(nèi)進行滑動，U型桿(曲柄)兩端設有螺紋，從兩端串進彈簧，以螺母擰入U型桿兩端，使彈簧作為預緊彈簧，曲柄套和主軸固結(jié)一起，稱為曲柄套軸，兩端的曲柄套軸稱為曲柄套端軸，中心的曲柄套軸稱為曲柄套心軸，曲柄套端軸、曲柄套心軸的軸線均在一條直線上，曲柄套端軸、曲柄套心軸分別裝入在軸瓦內(nèi)，被軸承座支承著將曲軸懸在空間，曲柄銷的位置在U型桿中心處，連桿大頭以連桿軸承蓋將U型桿中心處裝入在內(nèi)，能夠進行轉(zhuǎn)動。連桿軸承蓋下面設有二條腿，二條腿上裝有定軸，定軸中心串入轉(zhuǎn)動的滾輪，滾輪在定軸上轉(zhuǎn)動，與連桿垂直于油箱底部位置上設有彈簧貯能器裝置，當連桿由上止點轉(zhuǎn)過90°繼續(xù)向下止點運動時，連桿軸承蓋上設有的滾輪壓在彈簧貯能器的滑板上，滑板壓在貯能器彈簧上，貯能彈簧收縮，當曲柄銷轉(zhuǎn)到下止點時，貯能彈簧收縮到最大極限，當曲柄銷轉(zhuǎn)過180°時，貯能彈簧推動滑板向上推進，推動曲柄向上運動和作旋轉(zhuǎn)運動。推動著連桿向上運動著壓縮氣缸中的氣體，貯能彈簧中心設有限位柱，限制著彈簧滑板水平方向的運動，貯能彈簧可以設二、四、六……等。
當前的發(fā)動機曲軸連桿機構(gòu)裝有平衡重，用來抵消曲柄銷和連桿大頭的質(zhì)量在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力，以減輕主軸承的載荷，本發(fā)明認為，這是一種誤導方案。然而本發(fā)明認為，由于氣缸中的燃氣加速膨脹，在加速過程中對活塞、連桿和曲軸銷的質(zhì)量作加速運動，總作用力P等于燃氣膨脹的加速度與活塞、連桿和曲柄銷的質(zhì)量之乘積，當曲柄銷由止點轉(zhuǎn)到下止點時，它所行程的距離h，它所作用在曲軸下止點的能量是總作用力P與h的乘積，使曲軸產(chǎn)生震動的能量是P·h所引起。因為曲軸驅(qū)動發(fā)動機的配件機構(gòu)以及其它的各種輔助裝置，所以無載荷的發(fā)動機曲軸下止點所承受的能量大小等于P·h減去驅(qū)動發(fā)動機配件機構(gòu)以及其它輔助裝置的能量，使曲軸產(chǎn)生震動的能量被誤認為離心力，以平衡重被抵消或減少，或傳遞到主軸承的震動，以聲波的形式將能量傳遞到空間，這是發(fā)動機能量的損失。
為了回收發(fā)動機所損失的能量，利用彈簧貯能方案，將使平衡重運動的能量和震動主軸的聲能貯存在彈簧內(nèi)，用作在壓縮氣體時進行作功。本發(fā)明的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿機構(gòu)，是將曲軸從上止點轉(zhuǎn)到90°時，曲柄開始伸長，使曲柄另一端的預緊彈簧開始壓縮，由于曲柄不斷的伸長，相對使彈簧產(chǎn)生不斷的壓縮，曲柄的伸長加長了力臂，作用在曲柄銷上力的值沒有改變，因此比照曲軸連桿機構(gòu)的力矩同比增大，當伸縮曲柄的曲柄銷轉(zhuǎn)動到下止點時，即是曲軸轉(zhuǎn)動到180°時，曲柄伸長到最大極限，與此同時彈簧壓縮到最大極限，此時氣缸開始需要壓縮氣體，由于彈簧恢復力的作用，使壓縮彈簧延伸，曲柄進行收縮。由于曲柄伸長增加了尺寸，使現(xiàn)有的氣缸增加長度，同時增加了氣缸的容積，增大了壓縮比。很顯然，使平衡重運動的能量和主軸承震動的聲能，通過曲柄伸長將能量貯存于彈簧內(nèi)，在通過彈簧的恢復力所轉(zhuǎn)換的能量，將連桿向上推動，來進行壓縮氣缸中的氣體，這是彈簧貯能器在發(fā)動機上的應用。
然而，不用彈簧貯能器的方法，還有兩種能夠代替彈簧貯能器的方法，直接將一個氣缸作用在曲軸下止點的能量轉(zhuǎn)換為推動另一個氣缸壓縮氣體的能量，根據(jù)曲柄伸縮的原理，設計出一種U型能量轉(zhuǎn)換器，第二種是齒輪、齒條能量轉(zhuǎn)換器。第一種，U型軌道能量轉(zhuǎn)換器，即是將U型軌道內(nèi)裝有滾子，軌道是由U型管制成的，管的兩端插進滑桿，當一端壓縮滑桿時，滑桿底端部壓著滾子通過U型管道上的運動，使另一端的滑桿向上運動，兩個滑桿可以交替上下運動，當一個連桿的壓力傳遞到滑板上，由滑板傳遞到一組(兩個)滑桿的上端，則另一組(兩個)滑桿推動著另一個連桿向上運動壓縮另一氣缸的氣體，每個連桿均可以通過U型管道傳遞能量，來壓縮對方氣缸的氣體。第二種，齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器的設計，是將齒輪中心裝有齒輪軸，齒輪繞齒輪軸轉(zhuǎn)動，兩個齒條分別裝進兩個滑道內(nèi)，分別能夠在滑道內(nèi)運動，兩個齒條分別與一個齒輪兩側(cè)嚙合，當一個齒條受壓后向下運動時，壓著齒輪的齒使齒輪轉(zhuǎn)動，由于齒輪的轉(zhuǎn)動，使另一個齒條向上運動，二個齒條依靠齒輪的轉(zhuǎn)動，均可以作往復交替運動，當一個連桿的作用力通過滑板傳遞到一齒條上端時，這個齒條向下運動，而另一個齒條向上運動，同時推動另一個滑板和滑板上面的連桿向上運動，于是得到兩個連桿通過齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器的運動，來互相壓縮氣缸的氣體。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進一步說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的傳動機構(gòu)工作原理2是連桿曲柄組裝3是曲柄、曲柄套剖面4是U型軌道能量轉(zhuǎn)換器的傳動原理5是齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器的傳動原理1是根據(jù)本發(fā)明提出的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)剖面工作圖，下面結(jié)合附圖1詳細說明本發(fā)明提出的具體傳動機構(gòu)的細節(jié)及工作情況。
根據(jù)理論力學傳動機構(gòu)中的原理，設計一種新型彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)，在圖1所示實施例中，主軸承座1和下箱體連接于一起，軸承蓋4和上箱體連接于一起，曲柄套端軸3的主軸裝入在軸瓦2內(nèi)，箱體中心處支承著的中心支架與中心軸承座14固結(jié)于一起，中心軸承蓋18與中心軸承座14被壓墊17、螺母15、螺桿16緊固于一起，中心軸瓦19被裝入在中心軸承蓋18、中心軸承座14內(nèi)，曲柄套心軸13的主軸被裝入在中心軸瓦19內(nèi)，曲柄套端軸3和曲柄套心軸13的曲柄套中心孔分別被裝入曲柄10(由圖3中看出)，從曲柄套端面C處進行裝入，彈簧12的孔以U型曲柄10兩端裝入，以墊圈5、螺母11擰住在U型曲柄兩端螺紋處，彈簧12做為預緊彈簧，螺母11做為預緊螺母。
在圖2所示實施例中，連桿9是由連桿螺栓7和連桿軸承蓋6將軸瓦8曲柄銷10組裝成一起，由于曲柄10是U型，曲柄銷即在曲柄10的A處，U型曲柄10的兩個肩處D，被卡住在曲柄套端軸3、曲柄套心軸13的C處進行轉(zhuǎn)動，當若設計單缸發(fā)動機時，取消曲柄套心軸13，以兩個曲柄套端軸3加上一個U型曲柄組合一起，即成為單缸發(fā)動機的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)。當若設計二、三、四、五……氣缸發(fā)動機的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)時，即將二個曲柄套端軸3的中心距離加入二、三、四、五……套曲柄套心軸13,U型曲柄10、連桿9組合于一起，即成為二、三、四、五……氣缸發(fā)動機的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)。當曲柄銷由上止點轉(zhuǎn)到90°時，U型曲柄10開始伸長，預緊彈簧12開始壓縮，由于U型曲柄10的伸長，增大了力臂的長度，于是增加了對于主軸的力矩，當曲柄銷轉(zhuǎn)到下止點時，U型曲柄10伸長到最大極限，同時彈簧12壓縮到最大極限，由于曲柄的伸長，增加氣缸的長度，增大氣缸的進氣容積，增加了氣缸的壓縮比，當曲柄銷轉(zhuǎn)過180°以后，由于彈簧恢復力的作用，使曲柄收縮將彈簧貯存的能量轉(zhuǎn)換為能夠使連桿收縮進行壓縮氣缸內(nèi)氣體的能量。
由圖1、圖2中看出，連桿軸承蓋6下面設有兩條腿，兩條腿上裝有定軸20，定軸20的中心串入轉(zhuǎn)動的滾輪21，滾輪21在定軸20上轉(zhuǎn)動，與連桿垂直于油箱底部位置上設有彈簧貯能器裝置，當連桿由上止點轉(zhuǎn)過90°，繼續(xù)向下止點轉(zhuǎn)動時，連桿軸承蓋6設有的滾輪21壓在彈簧貯能器的滑板22上，滑板22壓在彈簧貯能器的貯能彈簧24上，使彈簧24收縮，當曲柄銷轉(zhuǎn)到下止點時，貯能彈簧24收縮到最大極限，當曲柄銷轉(zhuǎn)過180°時，貯能彈簧24推動滑板22向上推進，推動曲軸向上運動和旋轉(zhuǎn)運動，同時推動著連桿向上運動壓縮氣缸中的氣體，貯能彈簧24中心有限位柱23，限位柱23頂端有螺母25將滑板22和彈簧24組裝成一起，根據(jù)彈簧貯能的大小，可以設二、四、六……等個數(shù)的貯能彈簧。
另外，還有兩種能夠代替彈簧貯能器的作用，直接將一個氣缸作用在曲軸下止點上的能量轉(zhuǎn)換為推動另一個氣缸壓縮氣體的能量。根據(jù)圖1提出的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸機構(gòu)原理，設計出一種U型軌道能量轉(zhuǎn)換器，二是一種齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器。
在圖4所示實施例中，U型軌道能量轉(zhuǎn)換器，是由U型管道29、滾子28、滑桿27、滑板26組合成的，偶數(shù)雙缸一套U型軌道能量轉(zhuǎn)換器，有二個U型管道29及所裝配的滾子28，四個滑桿27、二個滑板26，分別安裝在油箱兩側(cè)所固定，由圖1中看出兩個連桿下端的滾輪21壓在滑板26的上面進行運動，將一個氣缸產(chǎn)生的能量，通過滑桿27的往復交替運動來壓縮另一個氣缸的氣體。
在圖5所示實施例中，齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器(傳動器)，是由齒輪33、齒條32、滑道31、齒輪軸34、螺栓檔35、滑板30所組合成的，齒輪軸34裝入在齒輪33中心孔內(nèi)，齒輪33繞齒輪軸34進行轉(zhuǎn)動，齒輪33兩側(cè)分別設有一個齒條32嚙合于一起，滑板30兩端分別與齒條32上端固結(jié)。偶數(shù)雙缸發(fā)動機一套齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器有兩個齒輪33、四個齒條32、四個滑道31、二個滑板30、二個齒輪軸34、兩個螺栓檔所組成。結(jié)合圖1看到，當一個連桿下端的滾輪21壓在滑板上，從滑板30經(jīng)過時，滑板向下運動，壓著齒條亦向下運動，使齒輪轉(zhuǎn)動，由于齒輪的轉(zhuǎn)動，使另一個齒條向上運動著推動滑板和另一個連桿向上運動，于是連桿的往復交替運動使齒條亦作往復交替運動，使氣缸產(chǎn)生的能量相互交替轉(zhuǎn)換壓縮對方氣缸的氣體。
權(quán)利要求
1.彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)的發(fā)明，其特征在于它有曲柄套端軸3、曲柄套心軸13的曲柄套內(nèi)裝入能夠伸縮的曲柄10，曲柄10兩端裝入預緊彈簧12由預緊螺母11預緊住。曲柄中心裝進在連桿大頭內(nèi)，組成了能夠伸縮的旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)裝置，連桿垂直于油箱底部位置設有貯能器，貯能器裝置是由貯能彈簧24、滑板、限位柱23所組成，傳動中的U型軌道能量轉(zhuǎn)換器和齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器是由U型管道、滾子、滑桿和齒條、齒輪、滑道所組成。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征是連桿9的大頭是由連桿軸承蓋6和軸瓦8的螺栓7組裝成一起，軸瓦8內(nèi)有曲柄10的中心處(曲柄銷)，能夠進行轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征是曲柄套端軸3、曲柄套心軸13的轉(zhuǎn)動軸的中心線是在同一條直線上，它被懸在空間，二個曲柄套端軸和一個連桿9、一個U型曲柄10、二個彈簧12、二個預緊螺母11組裝成的傳動機構(gòu)，是單缸發(fā)動機的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿傳動機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的傳動機構(gòu)，其特征是二、三、四、五……氣缸發(fā)動機的傳動機構(gòu)，即將二個曲柄套端軸3的中心距離加入二、三、四、五……套的曲柄心軸13、U型曲柄10、連桿9組合一起，即成為多缸發(fā)動機的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的傳動機構(gòu)，其特征是曲柄端軸3的主軸被裝入在軸瓦2內(nèi)，軸瓦2被裝入在主軸承座1和軸承蓋4內(nèi)，進行轉(zhuǎn)動。曲柄套心軸13的轉(zhuǎn)動軸被裝入在中心軸瓦19內(nèi)，中心軸瓦19被裝入在中心軸承座14和中心軸承蓋18內(nèi)，能夠進行轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征是貯能器裝置是由貯能彈簧24、限位柱23、滑板22組裝成，限位柱23限制著彈簧24、滑板22的水平方向的運動，貯能彈簧24可以設二、四、六……等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征是U型軌道能量轉(zhuǎn)換器，是由U型管道29、滾子28、滑桿27、滑板26所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征是齒條、齒輪能量轉(zhuǎn)換器，是由齒條32、齒輪33、滑板、滑道31、齒輪軸34、螺栓檔35所組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于作往復運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動的一種類型的彈簧貯能曲柄伸縮曲軸連桿機構(gòu)裝置,即是作往復運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動過程中提高有效能量利用率的傳動機構(gòu),特別是它代替現(xiàn)在的曲軸連桿傳動機構(gòu)進行工作,比照目前的內(nèi)燃機、柴油機所用的曲軸連桿機構(gòu)提高20%—35%的有效能量,本發(fā)明安裝在內(nèi)燃機、柴油機上,增加了氣缸的壓縮比,它將氣缸產(chǎn)生的機械能量提高到98%,同時消除暴震,運行平穩(wěn)。
文檔編號F16H21/00GK1305066SQ0013601
公開日2001年7月25日 申請日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者毛國武 申請人:毛國武