对称摆杆式大扭矩输出发动机
专利汇可以提供对称摆杆式大扭矩输出发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种对称摆杆式大 扭矩 输出 发动机 ，其特征在于：它包括由 气缸 、 活塞 、燃油供给和 点火系统 、进气系统、排气系统组成的第一、第二 气缸组 ，第一、第二 推杆 ，第一、第二摆杆， 超越 离合器 ，动 力 输出轴 ，反向超越离合器， 传动轴 ，主动 齿轮 ，从动齿轮，副摆杆，平行 连杆 ，连杆， 曲柄 ，储能 飞轮 和曲柄轴；第一气缸组和第二气缸组对称配置于动力输出轴的两侧，将活塞推力经第一、第二推杆分别传递到第一、第二摆杆，利用第一、第二摆杆的摆动通过超越离合器将扭矩由动力输出轴输出，从而将活塞的往复运动转 化成 动力输出轴的旋转运动。本发明解决了曲柄连杆运动机构存在死点的技术难题，实现了活塞式发动机高效大扭矩输出，提高了活塞式发动机的效率，减少了发动机的燃油消耗。，下面是对称摆杆式大扭矩输出发动机专利的具体信息内容。
1.一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：它包括由气缸、活塞、燃油供给和点火系统、进气系统、排气系统组成的第一气缸组和第二气缸组，第一、第二推杆，第一、第二摆杆，超越离合器，动力输出轴，反向超越离合器，传动轴，主动齿轮，从动齿轮，副摆杆，平行连杆，连杆，曲柄，储能飞轮和曲柄轴；
所述第一汽缸组设置于所述动力输出轴的一侧，所述第一推杆的一端铰接于所述第一气缸组的活塞上，所述第一推杆的另一端与所述第一摆杆的一端铰接，所述第一摆杆的另一端固定在所述超越离合器上，所述超越离合器套装在所述动力输出轴上，且所述超越离合器和动力输出轴具有共同的回转轴心，所述活塞、第一推杆、第一摆杆、超越离合器和动力输出轴组成所述第一气缸组的扭矩输出机构；
所述第二气缸组相对于所述第一气缸组对称设置于所述动力输出轴的另一侧，所述第二推杆的一端铰接于所述第二气缸组的活塞上，所述第二推杆的另一端与所述第二摆杆的一端铰接，所述第二摆杆的另一端固定在所述超越离合器上，且与所述第一摆杆对称于所述动力输出轴，所述活塞、第二推杆、第二摆杆、超越离合器和动力输出轴组成所述第二气缸组的扭矩输出机构；
所述主动齿轮固定于所述动力输出轴上，其与固定于所述传动轴上的从动齿轮啮合；所述反向超越离合器套装在所述传动轴上且与所述超越离合器反向配置，所述反向超越离合器和传动轴具有共同的回转轴心；所述副摆杆的一端固定在所述反向超越离合器的外缘上，所述副摆杆的另一端与所述平行连杆的一端铰接，所述平行连杆的另一端与所述第一摆杆铰接；
所述储能飞轮固定连接在所述曲柄轴上，所述连杆的一端与所述曲柄铰接组成曲柄连杆机构，所述连杆的另一端铰接于所述第一摆杆或第二摆杆上的任意一点。
2.如权利要求1所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述第一、第二推杆与所述活塞的铰接点配置在所述活塞的轴线上，所述第一、第二推杆与所述第一、第二摆杆的铰接点配置在所述活塞的轴线附近，所述第一、第二摆杆摆动的中间位置与所述活塞的轴线垂直配置，所述第一、第二摆杆的长度大于所述曲柄的半径。
3.如权利要求1所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述连杆的长度大于2倍的所述曲柄的半径，所述连杆的长度、所述曲柄的长度、所述连杆与所述第二摆杆的铰接点到所述第二摆杆摆动轴心的距离之和大于所述曲柄轴心到所述第二摆杆摆动轴心的距离。
4.如权利要求2所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述连杆的长度大于2倍的所述曲柄的半径，所述连杆的长度、所述曲柄的长度、所述连杆与所述第二摆杆的铰接点到所述第二摆杆摆动轴心的距离之和大于所述曲柄轴心到所述第二摆杆摆动轴心的距离。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述平行连杆与所述第二摆杆的铰接点到所述动力输出轴轴心的距离等于所述副摆杆与所述平行连杆的铰接点到所述传动轴轴心的距离，所述平行连杆的长度等于所述动力输出轴与所述传动轴的中心距。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述主动齿轮和从动齿轮的直径和齿数相等。
7.如权利要求5所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述主动齿轮和从动齿轮的直径和齿数相等。
8.如权利要求1～7所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：所述第一推杆和第二推杆的长度相等，所述第一摆杆和第二摆杆的长度相等。
9.如权利要求1～8所述的一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：在所述第一气缸组和第二气缸组的基础上增加2N个气缸组，其中N为除零外的自然数；增加的气缸组对称设置在所述动力输出轴的两侧，且增加的气缸组均具有与所述第一气缸组和第二气缸组相同结构的扭矩输出机构；所有与所述动力输出轴同侧的相邻两气缸组的摆杆均通过连接杆固定成一体。
技术领域
本发明涉及一种发动机，特别是一种将活塞的往复运动转化成动力输出轴的旋转运动的对称摆杆式大扭矩输出发动机。
背景技术
在做功行程，当活塞1′在上止点位置时，燃料被喷入被活塞1′压缩的空气中，燃料燃烧爆炸，气体膨胀推动活塞1′向下运动做功，此时活塞1′受力最大。由曲柄连杆机构的特性决定了，此时曲柄3′与连杆2′成直线，活塞1′作用力相对于曲柄轴4′中心的力矩半径很小，对曲柄轴4′产生的扭矩等于力与力矩半径的积，因此由曲柄轴4′向外输出的扭矩较小。而且，随活塞1′的向下运动，曲柄3′也同时转动，作用于曲柄轴4′中心的力矩半径随之增大，但由于气缸5′的体积同时扩大，气体对活塞1′的压力迅速减小，因此，曲柄轴4′的扭矩输出也没有达到最好状态，未能充分发挥燃料燃烧爆炸所产生的最佳效能。在活塞1′的运动过程中，作用力和力矩半径的变化也比较大，造成了曲柄轴4′扭矩输出的不稳定性，不能充分发挥活塞1′在上止点时，燃料燃烧产生的对活塞1′最大推力的作用，直接影响发动机效率水平发挥，造成能源的巨大浪费。
针对上述问题，国内外大量专家学者一直致力于解决这方面的问题，已有许多如旋转活塞式发动机等新型发动机原理方面的专利出现(如下列技术文件所述)，但由于其结构复杂，控制系统难以实现等技术问题，而未能在生产上大量应用。而且，现在应用的柴油机、汽油机等内燃机其运动机构仍然是曲柄连杆结构。
技术文献1：新型旋转活塞式发动机，专利申请号200810030021。
技术文献2：旋转活塞式发动机，专利申请号200510103234。
技术文献3：偏转式往复运动发动机，专利申请号200710163913。
技术文献4：机体旋转式内燃发动机，专利申请号200710133585。
技术文献5：滑片转子发动机，专利申请号200710148485。
技术文献6：多连杆式发动机，专利申请号200810173230。
发明内容
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种对称摆杆式大扭矩输出发动机，其特征在于：它包括由气缸、活塞、燃油供给和点火系统、进气系统、排气系统组成的第一气缸组和第二气缸组，第一、第二推杆，第一、第二摆杆，超越离合器，动力输出轴，反向超越离合器，传动轴，主动齿轮，从动齿轮，副摆杆，平行连杆，连杆，曲柄，储能飞轮和曲柄轴；所述第一汽缸组设置于所述动力输出轴的一侧，所述第一推杆的一端铰接于所述第一气缸组的活塞上，所述第一推杆的另一端与所述第一摆杆的一端铰接，所述第一摆杆的另一端固定在所述超越离合器上，所述超越离合器套装在所述动力输出轴上，且所述超越离合器和动力输出轴具有共同的回转轴心，所述活塞、第一推杆、第一摆杆、超越离合器和动力输出轴组成所述第一气缸组的扭矩输出机构；所述第二气缸组相对于所述第一气缸组对称设置于所述动力输出轴的另一侧，所述第二推杆的一端铰接于所述第二气缸组的活塞上，所述第二推杆的另一端与所述第二摆杆的一端铰接，所述第二摆杆的另一端固定在所述超越离合器上，且与所述第一摆杆对称于所述动力输出轴，所述活塞、第二推杆、第二摆杆、超越离合器和动力输出轴组成所述第二气缸组的扭矩输出机构；所述主动齿轮固定于所述动力输出轴上，其与固定于所述传动轴上的从动齿轮啮合；所述反向超越离合器套装在所述传动轴上且与所述超越离合器反向配置，所述反向超越离合器和传动轴具有共同的回转轴心；所述副摆杆的一端固定在所述反向超越离合器的外缘上，所述副摆杆的另一端与所述平行连杆的一端铰接，所述平行连杆的另一端与所述第一摆杆铰接；所述储能飞轮固定连接在所述曲柄轴上，所述连杆的一端与所述曲柄铰接组成曲柄连杆机构，所述连杆的另一端铰接于所述第一摆杆或第二摆杆上的任意一点。
所述第一、第二推杆与所述活塞的铰接点配置在所述活塞的轴线上，所述第一、第二推杆与所述第一、第二摆杆的铰接点配置在所述活塞的轴线附近，所述第一、第二摆杆摆动的中间位置与所述活塞的轴线垂直配置，所述第一、第二摆杆的长度大于所述曲柄的半径。
所述连杆的长度大于2倍的所述曲柄的半径，所述连杆的长度、所述曲柄的长度、所述连杆与所述第二摆杆的铰接点到所述第二摆杆摆动轴心的距离之和大于所述曲柄轴心到所述第二摆杆摆动轴心的距离。
所述平行连杆与所述第二摆杆的铰接点到所述动力输出轴轴心的距离等于所述副摆杆与所述平行连杆的铰接点到所述传动轴轴心的距离，所述平行连杆的长度等于所述动力输出轴与所述传动轴的中心距。
所述主动齿轮和从动齿轮的直径和齿数相等。
所述第一推杆和第二推杆的长度相等，所述第一摆杆和第二摆杆的长度相等。
在所述第一气缸组和第二气缸组的基础上增加2N个气缸组，其中N为除零外的自然数；增加的气缸组对称设置在所述动力输出轴的两侧，且增加的气缸组均具有与所述第一气缸组和第二气缸组相同结构的扭矩输出机构；所有与所述动力输出轴同侧的相邻两气缸组的摆杆均通过连接杆固定成一体。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明将两气缸组对称配置于动力输出轴的两侧，将活塞推力经推杆分别传递到摆杆，利用摆杆的摆动通过超越离合器将扭矩由动力输出轴输出，从而将活塞的往复运动转化成动力输出轴的旋转运动，解决曲柄连杆运动机构存在死点的技术难题，实现活塞式发动机高效大扭矩输出，提高活塞式发动机的效率，减少发动机的燃油消耗。2、本发明的推杆与活塞的铰接点配置在活塞的轴线上，推杆与摆杆的铰接点配置在活塞的轴线附近，摆杆摆动的中间位置与活塞的轴线垂直配置，摆杆的长度大于曲柄的半径，这样可以充分发挥活塞的推力作用，增大动力输出轴的扭矩输出。
附图说明
图1是传统活塞式发动机的结构示意图
图2是本发明实施例1的结构示意图
图3是本发明实施例2的结构示意图
具体实施方式
实施例1：
如图2所示，本实施例包括由气缸1、活塞2、燃油供给和点火系统3、进气系统4、排气系统5组成的气缸组I和气缸组II，推杆6、8，摆杆7、9，超越离合器10、动力输出轴11，反向超越离合器12，传动轴13，齿轮14、15，副摆杆16，平行连杆17，连杆18，曲柄19，储能飞轮20和曲柄轴21。
汽缸组I设置于动力输出轴11的一侧，推杆6的一端铰接于气缸组I的活塞2上，推杆6的另一端与摆杆7的一端铰接，摆杆7的另一端固定在超越离合器10上，超越离合器10套装在动力输出轴11上，且超越离合器10和动力输出轴11具有共同的回转轴心A，从而由活塞2、推杆6、摆杆7、超越离合器10和动力输出轴11组成了气缸组I的扭矩输出机构。
气缸组II相对于气缸组I对称设置于动力输出轴11的另一侧，推杆8的一端铰接于气缸组II的活塞2上，推杆8的另一端与摆杆9的一端铰接，摆杆9的另一端固定在超越离合器10上，且与摆杆7对称于动力输出轴11，从而由活塞2、推杆8、摆杆9、超越离合器10和动力输出轴11组成了气缸组II的扭矩输出机构。
齿轮14固定于动力输出轴11上，其与固定于传动轴13上的齿轮15啮合。反向超越离合器12套装在传动轴13上且与超越离合器10反向配置，反向超越离合器12和传动轴13具有共同的回转轴心B。副摆杆16的一端固定在反向超越离合器12的外缘上，副摆杆16的另一端与平行连杆17的一端铰接于C点，平行连杆17的另一端与摆杆7铰接于D点。储能飞轮20固定连接在曲柄轴21上，连杆18的一端与曲柄19铰接组成曲柄连杆机构，连杆18的另一端铰接于摆杆9或摆杆7上的任意一点。
上述实施例中，推杆6、8与活塞2的铰接点配置在活塞2的轴线上，推杆6、8与摆杆7、9的铰接点配置在活塞2的轴线附近，摆杆7、9摆动的中间位置与活塞2的轴线垂直配置，摆杆7、9的长度大于曲柄19的半径，这样可以充分发挥活塞2的推力作用，增大动力输出轴11的扭矩输出。
上述实施例中，连杆18的长度大于2倍的曲柄19的半径，连杆18的长度、曲柄19的长度、连杆18与摆杆9的铰接点到摆杆9摆动轴心的距离之和大于曲柄19轴心到摆杆9摆动轴心的距离，以满足各个构件的运动要求
上述实施例中，平行连杆17与摆杆9的铰接点D点到动力输出轴11轴心A点的距离等于副摆杆16与平行连杆17的铰接点C点到传动轴13轴心B点的距离，平行连杆17的长度等于动力输出轴11与传动轴13的中心距。
上述实施例中，推杆6与推杆8的长度相等，摆杆7和摆杆9的长度相等。
上述实施例中，齿轮14和齿轮15的直径和齿数相等。
实施例2：
如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，其在气缸组I和气缸组II的基础上增加了气缸组III和气缸组IV，且气缸组III设置在气缸组I的同一侧，其与由活塞2、推杆22、摆杆23、超越离合器26和动力输出轴11组成的扭矩输出机构相连接。气缸组IV相对于气缸组III对称设置在动力输出轴11的另一侧，其与由活塞2、推杆24、摆杆25、超越离合器26和动力输出轴11组成的扭矩输出机构相连接。气缸组I的摆杆7与气缸组III的摆杆23由连接杆27固定成一体，气缸组II的摆杆9与气缸组IV的摆杆25由连接杆27固定成一体。
本发明的工作原理是，各个气缸组的做功行程的顺序依次为气缸组I→气缸组II→气缸组III→气缸组IV。
在气缸组I的做功行程，利用燃料燃烧时的爆炸力，推动活塞2从上止点向下运动，通过推杆6将活塞2的力传递到摆杆7的一端，带动摆杆7绕动力输出轴11的轴心摆动，通过超越离合器10将扭矩传递到动力输出轴11，由动力输出轴11将动力输出，动力输出轴11获得的扭矩等于推杆6的力与其力相对于动力输出轴11轴心的力臂的积。活塞2从上止点到下止点的运动过程中，推杆6作用力的力臂变化远远小于曲柄连杆机构力臂的变化范围，因此动力输出轴11可以获得较大的而且比较均匀的扭矩输出。此时，摆杆7经平行连杆17带动副摆杆16绕传动轴13摆动，动力输出轴11由齿轮14和齿轮15带动传动轴13转动，反向超越离合器12与传动轴13分离。气缸组I完成做功行程的同时，气缸组II完成压缩行程，气缸组III完成吸气行程，气缸组IV完成排气行程。
在气缸组I的做功行程的同时，摆杆9通过推杆8推动气缸组II的活塞2向上运动，完成气缸组II的压缩行程。当活塞2到上止点时点火，利用燃料燃烧时的爆炸力，推动活塞2从上止点向下运动，通过推杆8将活塞2的力传递到摆杆9的一端，带动摆杆9和与其对称配置的摆杆7绕动力输出轴11的轴心摆动。此时，超越离合器10与动力输出轴11分离，动力通过摆杆7与平行连杆17的铰接点，经平行连杆17，带动副摆杆16绕传动轴13摆动，通过与副摆杆16固定的反向超越离合器12将扭矩传递到传动轴13，由固定于传动轴13上的齿轮15和与其啮合的齿轮14将动力传递给动力输出轴11，由动力输出轴11将动力输出。气缸组II完成做功行程的同时，气缸组III完成压缩行程，气缸组IV完成吸气行程，气缸组I完成排气行程。
在气缸组II做功行程的同时，配置于另一侧的气缸组III完成压缩行程，当气缸组III的活塞2在上止点时，燃料燃烧推动气缸组III的活塞2向下运动，通过推杆22将活塞2的力传递到摆杆23的一端，带动摆杆23绕动力输出轴11的轴心摆动，通过超越离合器26将扭矩传递到动力输出轴11，由动力输出轴11将动力输出。同时，气缸组IV完成压缩行程，气缸组I完成吸气行程，气缸组II完成排气行程。
在气缸组III做功行程的同时，气缸组IV完成压缩行程，当气缸组IV的活塞2在上止点时，燃料燃烧推动气缸组IV的活塞2向下运动，通过推杆24将活塞2的力传递到摆杆25的一端，带动摆杆25和与其对称配置的摆杆23绕动力输出轴11的轴心摆动。此时，超越离合器10和超越离合器26与动力输出轴11分离，动力通过摆杆23与平行连杆17的铰接点，经平行连杆17，带动副摆杆16绕传动轴13摆动，通过与副摆杆16固定的反向超越离合器12将扭矩传递到传动轴13，由固定于传动轴13上的齿轮15和与其啮合的齿轮14将动力传递给动力输出轴11，由动力输出轴11将动力输出。同时，气缸组I完成压缩行程，气缸组II完成吸气行程，气缸组III完成排气行程。
在气缸组I和气缸组III的做功行程，超越离合器10与动力输出轴11接合，反向超越离合器12分离，动力由动力输出轴11直接输出；在气缸组II和IV的做功行程，反向超越离合器12与传动轴13接合，经齿轮14和齿轮15将动力传递给动力输出轴11，超越离合器10分离，因此动力输出轴11的运动输出只有一个方向。
各个气缸组做功行程同时，有一小部分推力经推杆6传递给连杆18，推动连杆18运动，由连杆18带动曲柄19转动，使与曲柄轴21固定连接的储能飞轮20旋转。此时的曲柄连杆机构的主要功用是根据曲柄19的转角位置控制各个气缸组的点火时间、进气门和排气门的开启和关闭，并且发动机的启动可由曲柄连杆机构带动。
综上所述，对于4冲程发动机，采用4个气缸组配置，循环依次做功，使发动机在每个行程都有气缸组做功，这样动力输出轴11在每个行程中都可获得动力，即可实现动力输出轴11的连续不间断转动，实现动力输出。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
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