一种四转子活塞发动机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种四转子活塞发动机，包括动力轴、反转动力轴以及两个动力缸组件，所述每个动力缸组件均包括外端盖、气缸体、内端盖以及转子Ⅱ和转子Ⅰ，所述气缸体、外端盖和内端盖组合构成缸体，所述转子Ⅱ和转子Ⅰ呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动；还包括反向同步组件和两个差速驱动组件，所述一个差速驱动组件和一个动力缸组件连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件设于两套双转子活塞动力单元之间。本实用新型专利技术动力轴每转一圈的作功次数多、消除了由于转子作非匀速转动而带来的固有扭转惯性力，因此具有结构简单、传动平稳、机械效率高等优点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到发动机领域，特指一种可应用于活塞式内燃机、外燃机等领域的四转子活塞发动机。
技术介绍
活塞式发动机主要有往复活塞式发动机和旋转活塞式发动机两类。大多数往复活塞式发动机上都利用曲柄连杆机构进行功率传输。100多年来科研人员围绕曲柄连杆机构展开了广泛的研究，同时致力于通过添置一些辅助机构来减小惯性负荷和侧压力、克服运动死点、提高发动机传动效率。这些研究虽然在一定程度上使得往复活塞式发动机的动力性能得到改善，但由于功率传输部分的固有缺陷，未能从根本上改变发动机功率密度低的现状。旋转活塞式发动机研制并应用成功的是1957年由德国人汪克尔(Wankel)技术的三角转子旋转活塞发动机，此发动机功率密度相对较大，应用前景可观，但由于转子形状复杂导致制造成本高昂，并且存在密封困难、低速时动力性能差、燃油经济性差等难以解决的问题，使得旋转活塞式发动机理论上的优越性到目前为止未能得到充分发挥。较低的功率密度不仅制约着活塞式发动机性能的进一步提高，而且限制了活塞式发动机在许多场合的应用。上述两类活塞式发动机受功率传输部分固有缺陷的限制，功率密度很难达到1 (Kw/Kg)。动力源功率密度低已经成为一些装备技术发展的瓶颈。为了改善传统活塞式发动机的特性，人们提出了多种解决方案，其中双转子活塞发动机是一个非常热门的研究方向，多年来，国内外进行了大量的研究，这些研究都力图在双转子活塞发动机上取得突破，但现有的双转子活塞发动机研究存在如下三个问题难以解决。首先，约束转子运动的差速驱动组件较复杂。在已查到的文献里，一部分人利用椭圆齿轮、变速齿轮、非圆齿轮、卵圆齿轮等难加工零部件实现差速驱动转子，这些方案不仅成本高，而且可靠性较差，尤其是为了实现发动机的高功率密度而要求动力轴每转作功次数较多时，这些特型部件的形状会变得十分复杂，加工难度太大；另一部分人采用单向器、 棘轮、弹簧等非常规部件实现差速驱动转子，众所周知，这些部件作发动机功率传输用的部件时不具备实用价值，在转子作非勻速转动时会有很大冲击，而且运行噪声很大；也有一部分人采用的是齿轮、连杆等常规部件实现差速驱动转子，但机构方案要么过于复杂、不紧凑、难以实施，要么可调参数少，难以产生符合发动机热动力学要求的差速规律。其次，难以实现发动机的动力轴每转一圈的作功次数在10次以上，保证不了发动机的高功率密度。再次，国内外的所有研究没有考虑消除转子非勻速转动时带来的扭转惯性力问题。这个惯性力在转子速度较高时会给发动机整体尤其是动力轴轴承带来较大冲击，因此迫切需要一个解决方案
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构简单、传动平稳、运行可靠、能够容易保证发动机的动力轴每转一圈的作功次数在10次以上，并能消除由于转子作非勻速转动而带来的固有扭转惯性力的四转子活塞发动机。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案一种四转子活塞发动机，包括动力轴、反转动力轴以及两个动力缸组件，所述每个动力缸组件均包括外端盖、气缸体、内端盖以及转子II和转子I，所述气缸体、外端盖和内端盖组合构 成缸体，所述转子II和转子I呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动，其特征在于还包括反向同步组件和两个差速驱动组件，所述一个差速驱动组件和一个动力缸组件连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件设于两套双转子活塞动力单元之间。作为本技术的进一步改进所述差速驱动组件包括齿圈壳体、第一曲轴行星轮、第二曲轴行星轮、第一差速摇杆I以及第一差速摇杆II，所述第一差速摇杆II与转子II固定连接，所述第一差速摇杆I 与转子I固定连接，所述第一曲轴行星轮和第二曲轴行星轮通过第一支架与齿圈壳体啮合并可围绕齿圈壳体作行星周转运动；所述第一曲轴行星轮和第一差速摇杆I之间设有第一连杆，所述第二曲轴行星轮和第一差速摇杆II之间设有第二连杆。所述第一支架与动力轴固定连接，所述第二支架与反转动力轴固定连接。所述第一差速摇杆II与转子II之间为键连接，所述第一差速摇杆I与转子I之间通过花键轴和键连接。所述气缸体、齿圈壳体和内端盖依次固定连接，所述气缸体与内端盖之间、所述齿圈壳体与内端盖之间均设有密封件。所述反向同步组件包括锥齿轮架、锥齿轮、第一锥齿轮盘、第二锥齿轮盘以及锥齿轮轴，所述锥齿轮轴装设于锥齿轮架上，所述锥齿轮套设于锥齿轮轴上，所述第一锥齿轮盘与第一差速摇杆II固定连接，所述第二锥齿轮盘与第二差速摇杆II固定连接，所述第一锥齿轮盘、第二锥齿轮盘与锥齿轮之间通过啮合连接。所述差速驱动组件与齿圈壳体连接并形成有一安装腔，所述锥齿轮架设于所述安装腔内。所述动力缸组件还包括大密封圈、小密封圈和门形密封圈，所述大密封圈设于气缸体与外端盖、内端盖之间，所述小密封圈设于转子I和转子II上叶片根部的环形凹槽内， 所述门形密封圈设于转子I和转子II上叶片侧面的门形凹槽内。所述动力缸组件的外端盖上还设有端盖，所述端盖与动力轴之间设有唇形密封圈。与现有技术相比，本技术的优点在于1、本技术的四转子活塞发动机通过在两个由动力缸组件和差速驱动组件的动力单元之间设置一个反向同步组件，解决了转子非勻速转动带来的固有扭转惯性力问题；2、本技术的差速驱动组件的结构简单、可靠，采用齿轮、连杆等普通零部件进行常规的组合即可实现转子的差速运动要求，并且本技术发动机的动力轴每转一圈，总作功次数为36次。作功次数多带来的一个明显优点是，与其他活塞式发动机比较，在相同的设计重量下，功率密度、升功率等有大幅度的提升，这一优点将有着广泛的应用前景；3、本技术的差速驱动组件的机构方案简单，可调参数多，通过调节齿数比和四杆机构的尺寸参数可以轻易实现符合发动机热力学要求的差速规律，并且发动机的作功次数是齿数比的平方倍，因此可以在不显著改变发动机整体尺寸、重量以及制造成本的前提下，能够实现转子旋转一周，作功次数随齿数比成平方倍变化，从而适应各种不同的应用场合；4、本技术的转子的平均转速与发动机的动力轴相同，即动力轴每旋转一周， 转子也完成一个回转运动，同时每一瞬间都有3个工作腔处于作功冲程，作功频率也高于其他活塞式发动机，故理论上本技术工作更为平稳，从而有效地降低各机械零件的磨损，并延长发动机的使用寿命；5、本技术的动力输出形式多样，采用反向同步组件后，既可以消除单组转子作差速运动时所产生的扭转惯性力，并将功率进行汇流后由动力轴输出，也可以采用嵌套的动力轴和反转动力轴分别输出以实现对转驱动，其中对转输出形式尤其适用于大型运输机、直升机、鱼雷等需要对转螺旋桨输出的场合；6、本技术采取模块化设计，将动力缸组件和差速驱动组件分离布置，既可保护让差速驱动组件远离高温、高压等复杂环境，又便于拆装和维修，还可沿轴向上方便地组合成多缸工作形式，适应特殊应用场合；7、本技术结构对称布置，且零件数目少、工作腔便于密封、无复杂配气机构。附图说明图1是本技术的二维结构组成示意图；图2是本技术的三维结构组成示意图；图3是发动机具体实施例中的装配结构示意图；图4是图3中A-A处的剖视结构示意图；图5是具体实施例中动力缸组件的二维构成结构示意图；图6是具体实施例中动力缸组件的三维分解结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种四转子活塞发动机，包括动力轴（１）、反转动力轴（２３）以及两个动力缸组件（１００），所述每个动力缸组件（１００）均包括外端盖（２）、气缸体（３）、内端盖（４）以及转子Ⅱ（１８）和转子Ⅰ（１９），所述气缸体（３）、外端盖（２）和内端盖（４）组合构成缸体，所述转子Ⅱ（１８）和转子Ⅰ（１９）呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动，其特征在于：还包括反向同步组件（３００）和两个差速驱动组件（２００），所述一个差速驱动组件（２００）和一个动力缸组件（１００）连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件（３００）设于两套双转子活塞动力单元之间。

【技术特征摘要】
1.一种四转子活塞发动机，包括动力轴(1)、反转动力轴(23)以及两个动力缸组件 (100)，所述每个动力缸组件(100)均包括外端盖(2)、气缸体(3)、内端盖(4)以及转子II (18)和转子I (19)，所述气缸体(3)、外端盖(2)和内端盖(4)组合构成缸体，所述转子II (18)和转子I (19)呈交错状安装于缸体内并在缸体内转动，其特征在于还包括反向同步组件(300)和两个差速驱动组件(200)，所述一个差速驱动组件(200)和一个动力缸组件 (100)连接并形成一套双转子活塞动力单元，所述反向同步组件(300)设于两套双转子活塞动力单元之间。2.根据权利要求1所述的四转子活塞发动机，其特征在于所述差速驱动组件(200) 包括齿圈壳体(7)、第一曲轴行星轮(131)、第二曲轴行星轮(132)、第一差速摇杆I (161) 以及第一差速摇杆II (171)，所述第一差速摇杆II (171)与转子II (18)固定连接，所述第一差速摇杆I (161)与转子I (19)固定连接，所述第一曲轴行星轮(131)和第二曲轴行星轮 (132)通过第一支架(151)与齿圈壳体(7)啮合并可围绕齿圈壳体(7)作行星周转运动；所述第一曲轴行星轮(131)和第一差速摇杆I (161)之间设有第一连杆(141)，所述第二曲轴行星轮(132)和第一差速摇杆II (171)之间设有第二连杆(142)。3.根据权利要求2所述的四转子活塞发动机，其特征在于所述第一支架(151)与动力轴(1)固定连接，所述第二支架(152)与反转动力轴(23)固定连接。4.根据权利要求2所述的四转子活塞发动机，其特征在于所述第一差速摇杆II (171)与转子11(18)之间为键连接，所述第一差速摇杆I (161)与转子I ...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘存云，赵云文，邓豪，徐海军，赵晓东，徐小军，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，常熟市天银新能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43