[发明专利]齿协同三维摆盘活塞发动机

说明书

本发明公开了一种齿协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；缸体包括平行绕中心轴线圆周阵列布置的至少两个缸，传动组件包括摆盘，协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的协同，以此协同缸体与摆盘之间的在圆周方向的同步，使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体在圆周方向同步的载荷，去除现有技术常用的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本，本发明采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力，适合于航空发动机。

技术领域

本发明涉及传动驱动领域，具体涉及一种齿协同三维摆盘活塞发动机。

背景技术

轴向活塞装置是利用绕一中心轴线布置的缸、与缸配合的活塞以及转动摆盘形成驱动或被驱动；基本结构是活塞通过连杆连接摆盘，活塞的往复运动通过连杆传递至摆盘，由摆盘利用凸轮传动原理转变为转动输出；或者，由摆盘被驱动的周期性轴向摆动从而周期性改变轴向位置并通过连杆带动活塞形成往复运动并做功。

由上述结构可知，相对缸体来讲，期望摆盘与缸体之间不发生圆周方向上的相对转动，此时，连杆起到至关重要的作用，无论是将摆盘驱动力传递至活塞还是将活塞动力传递至摆盘，摆盘均受到圆周方向的分力，因此，连杆还要约束摆盘与缸体(活塞)之间的协同动作，于是承载较为复杂，具有各个方向的偏转力矩；因而，通常的结构中会采用滑靴结构适应各个方向的方位改变并承担较为复杂的偏转力矩，结构较为复杂；滑靴结构需要具有充分的润滑，不但使得结构极为复杂，还易于出现磨损导致机器故障；由于上述问题，现有技术鲜有用于发动机的案例，较高的转速以及负载会使轴向活塞结构迅速失效。

因此，需要对现有的轴向活塞装置进行改进，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种齿协同三维摆盘活塞发动机，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。

本发明的齿协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；

所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；

所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；

所述主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；

所述协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的同步。

进一步，所述摆盘具有绕自身轴线转动的自由度，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转；