本发明专利技术公开了一种无曲轴式往复与旋转动力转换机构及其发动机和压缩机，由与往复动力部件固连的、由对称平行齿条及半圆齿轮构成的齿环框１和动力轴上的动力轮２以及行星轮３组成的动力转换机构，取代了传统的曲轴连杆机构：在直线行程中，齿环框１和动力轮２通过被定位的行星轮３直接相互传递动力；在直线行程末端，行星轮３在动力轮２带动下，以两端半圆齿轮为定位中心轮，公转至齿环框的另一边，进入下一直线行程；则齿环框１与动力轮２之间可以持续地将往复动力与旋转动力相互转换；该动力转换机构、以及应用了该机构的发动机和压缩机等，具有结构简单、传动效率高、能量转换效率高、排放性能好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将往复直线运动与旋转动力相互转换的动力转换机构；还涉及应用该动力转换机构的活塞式发动机、压缩机等。
技术介绍
在机械领域，我们常常需要将往复运动与旋转动力进行相互转换，尤其是活塞式发动机(包括汽油、柴油、燃气等内燃机，或蒸汽机等)，以及活塞式空气或制冷剂压缩机等，它们的主要功能需要依靠这类动力转换机构实现。目前应用最广泛的动力转换机构的当属曲轴连杆机构，自从活塞式发动机专利技术百余年来，几乎都是采用该传统机构；其缺陷在于机械动力转换效率受到限制——做功压力最大时旋转力矩可能最小，而旋转力矩逐渐增加到最大时，做功动力已经衰减过半了；此外，受不断变化方向的力矩作用，活塞对汽缸壁产生的侧压力，增加了阻力，并加剧了关键部件间的磨损。本专利技术意在提供一种无曲轴的动力转换机构。通过专利文献检索，我们发现了相对较为接近的资料，如中国专利公开号CN2291534Y，授权公告日1998年9月16日，专利技术创造的名称为《三齿双条式往复旋转互换机构》等。其不足之处是因其采用了“不完全齿轮与齿条间歇啮合”的设计，首先啮合的轮齿必定会受到相当大的冲击，影响其使用寿命；此外，当发动机转速在较大范围变动时，齿轮与齿条间的同步运行不容易控制，可能会发生错位的情况，进而产生较严重的后果。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术克服了现有技术中的某些不足，在于提供一种效率较高、适用范围较广、冲击损害相对较小的无曲轴式往复与旋转动力转换机构及其发动机和压缩机。技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的所述的动力转换机构包含一个与往复动力部件固连的齿环框1、一个与动力轴20固连的动力轮2、一个与齿环框1和动力轮2直接或间接传动的行星轮3 所述的齿环框1是一个齿边环形结构其两边为两根对称平行的齿条11和12；其两端为两个对称的半圆形齿轮(简称端齿轮)13和14，其齿轮轴心线在往复行程两端的停顿过渡期(简称过渡期)，分别与动力轴20的轴心线重合；所述的行星轮3以轴连杆23为系杆，既是动力轮2的行星轮，在过渡期又分别是端齿轮13或14的行星轮在往复直线行程中，受齿条11或12与轴连杆23(或其限位装置24)的共同作用，行星轮3被定位，在齿环框1与动力轮2之间相互传递动力；在过渡期，动力轮2继续保持直线行程中的转向旋转，行星轮3在其带动下，可以以端齿轮13或14为定位中心轮，从直线行程末端的齿条终点处公转至齿环框另一边齿条的起点处，准备进入下一直线行程；如此往复。本专利技术也可以通过以下方式实现所述的齿环框1为内齿环框，即端齿轮13和14为内齿轮，齿条11和12的条齿也对称向内；动力轮2为外齿轮；轴连杆23的外端受限位装置24的限制只能沿齿环框1的边沿移动，使行星轮3始终与齿环框1相啮合。本专利技术也可以通过以下方式实现所述的齿环框1为外齿环框；动力轮2为外齿轮，与齿环框1不在同一平面；行星轮3为前后两齿轮同轴固连的齿轮串；在直接啮合时，动力轮2的半径小于端齿轮13和14的半径。本专利技术也可以通过以下方式实现所述的动力轮2是一个内齿轮，齿环框1为外齿环框，二者不在同一平面。本专利技术也可以通过以下方式实现所述的动力轮2是一个内齿轮，齿环框1为内齿环框，二者不在同一平面；在直接啮合时，动力轮2的半径大于端齿轮13和14的半径。本专利技术还提供了一种压缩机，所述的压缩机包含至少一组上述的动力转换机构，每组机构带动至少一套气缸活塞。本专利技术还提供了一种无曲轴发动机的启动机构，上述的动力转换机构的齿环框与活塞固连，启动电机可以驱动其动力轴20旋转。本专利技术还提供了一种发动机，所述的发动机包含至少一组上述的动力转换机构，每组机构由至少一套汽缸活塞带动。本专利技术提供的发动机也可以通过以下方式实现点火相位间隔180度的4个四冲程汽缸或2个二冲程汽缸带动至少一组机构。本专利技术提供的发动机还可以通过以下方式实现点火相位间隔120度的6个四冲程汽缸或3个二冲程汽缸分别带动6组或3组机构。有益效果与现有技术相比，本专利技术的优点是提高了传动效率因为齿轮(含齿条)等直接传动的效率很高(一般可达94％以上)。提高了发动机的能量转换效率，并改善了其排放性能在活塞的上、下止点各有一段停顿过渡期，有利于燃料的充分进气、充分混合、充分燃烧，以及废气的充分排放；还可以减少甚至避免进、排气门同时开启的时间，降低油耗；对气门开闭的控制及点火时机的选择都更加从容。机构内各齿轮、齿条等传动部件始终处于啮合状态，它们之间的瞬间冲击力小于其他不完全齿轮式或离合式转换机构。因采用直轴设计，各转动部件中可以使用轴承。可以设计、采用长行程的汽(气)缸活塞；活塞结构简单、轻便，加工更容易。附图说明图1、图2是内齿环框式动力转换机构的原理示意3是内齿环框机构的侧面(局部剖面)示意4是外啮合行星轮机构示意5是外啮合行星轮机构的侧面示意6是动力轮为内齿轮的内齿环框机构示意7是动力轮为内齿轮的外齿环框机构示意8是动力轮为内齿轮的外齿环框机构的侧面(局部剖面)示意图；以及齿环框的背部固连件底板上开有滑动槽的局部剖面示意9是动力轴不穿过齿环框的示意10是齿环框为实心齿环条时的示意11是行星轮等为圆锥齿轮(含圆柱齿轮)、或行星轮轴不平行于动力轴的示意图，及其轴端滑动槽的局部剖面示意12是齿环框的背部固连件底板上开有滑动槽的示意13是动力轮与行星轮之间通过中间(齿)轮间接传动的示意14是动力轮与行星轮之间通过链条或皮带等部件间接传动的示意15是齿环框与行星轮之间通过中间齿轮间接传动的示意16是齿环框与行星轮之间通过中间轮以及链条或皮带等其他传动部件间接传动的示意17是一组动力转换机构固连多套汽(气)缸活塞的示意18是多组机构同轴纵向排列的示意图，以及飞轮、启动机构示意19是动力轴非输出主轴、或多组不同轴排列机构的动力输出示意中1.齿环框 2.动力轮3.行星轮 4.活塞5.汽(气)缸 6.固连件及底板 7.齿环框滑动槽8.行星轮轴滑动端9.中间轮 10.齿环框运动方向 11、12.对称平行齿条 13、14.端齿轮15.飞轮16.启动电机 17.动力轴输出齿轮 18.主轴输入齿轮19.输出主轴20.动力轴 21.动力轴旋转方向 22.轴套23.轴连杆 24.轴连杆限位装置 25.往复限位挡块 26.限位凸块27.限位铰链杆 28.链条 29.皮带 30.行星轮轴31.与齿环框啮合或联动的后行星轮32.与动力轮啮合或联动的前行星轮33.行星轮旋(自)转方向 34.行星轮(及系杆)公转方向具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步说明为叙述方便，本专利技术将随着同一固连件做往复运动的至少一个齿环框、至少一个动力轮、至少一个行星轮构成的动力转换机构称为“一组机构”；所谓的行星轮3与齿环框1及动力轮2的“直接传动”是指它们之间直接啮合(或摩擦传动)，“间接传动”是指它们之间通过中间轮或链条、皮带等部件间接传动(参阅说明5.1)往复运动的齿环框1是一个齿边环形结构(参见图1、图4、图10等)其两边为两根对称平行的齿条11、12；其两端为两个对称的半圆形齿轮(端齿轮)13、14，其齿轮轴心线在过渡期分别与动力轴20的轴心线重合(参见图1、图2等)；行星轮3以轴连杆23为系杆，既是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无曲轴式往复与旋转动力转换机构，包括往复动力部件、旋转输出轴等，其特征在于：所述的动力转换机构包含一个与往复动力部件固连的齿环框［１］、一个与动力轴［２０］固连的动力轮［２］、一个与齿环框［１］和动力轮［２］直接或间接传动的行星轮［３］：所述的齿环框［１］是一个齿边环形结构：其两边为两根对称平行的齿条［１１］和［１２］，其两端为两个对称的半圆形齿轮［１３］和［１４］，其齿轮轴心线在往复行程两端的停顿过渡期，分别与动力轴［２０］的轴心线重合；所述的行星轮［３ ］以轴连杆［２３］为系杆，既是动力轮［２］的行星轮，在过渡期又分别是端齿轮［１３］或［１４］的行星轮：在往复直线行程中，受齿条［１１］或［１２］与轴连杆［２３］或其限位装置［２４］的共同作用，行星轮［３］被定位，在齿环框［１］与动力 轮［２］之间相互传递动力；在过渡期，动力轮［２］继续保持直线行程中的转向旋转，行星轮［３］在其带动下，可以以端齿轮［１３］或［１４］为定位中心轮，从直线行程末端的齿条终点处公转至齿环框另一边齿条的起点处，准备进入下一直线行程；如此往 复。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：程远，
申请(专利权)人：程远，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]
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