專利名稱：用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器。
背景技術(shù)：
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，在現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具比如汽車、輪船等中，一般采用以燃油作為動(dòng)力源的活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。這種采用燃油作為動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)一方面因燃油燃燒不充分，使得排出的氣體中含有大量的有害物質(zhì)而污染環(huán)境，另一方面因使用的燃油是從石油中提煉而獲得，石油資源的日益緊缺使得燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和利用受到越來越多的限制。因此開發(fā)新的、潔凈的、無污染的替代能源，或者盡可能地減少燃油消耗、降低排放成為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展中急需解決的問題。為此，各國經(jīng)歷了復(fù)雜而艱辛的探索之路，研究和開發(fā)了多種動(dòng)力源，比如代用燃料、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、燃料電池和太陽能電池等。[0003]代用燃料汽車，如天然氣(CNG、LNG)汽車、醇類汽車、二甲醚汽車等仍然有排放污染和熱效應(yīng)，有些燃料還有毒性，有些燃料燃燒控制困難，因而在實(shí)際使用中依然存在諸多困難和挑戰(zhàn)。[0004]電動(dòng)汽車行駛中無污染排放、噪聲低、能量轉(zhuǎn)換效率高，但電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車受制于車載電池，在比功率、循環(huán)壽命、充放電性能、造價(jià)和安全性方面一時(shí)難以達(dá)到實(shí)用的程度，同時(shí)，電池本身存在嚴(yán)重的二次污染?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)車具有電池電動(dòng)車和內(nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在排放和污染問題，并且由于兩套動(dòng)力裝置的存在，其驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)變得異常復(fù)雜，從而阻礙了實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展。[0005]燃料電池被人們寄予厚望，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出的零排放，能量轉(zhuǎn)換率高，但燃料電池的制造成本高，氫氣的安全存儲、制備和灌裝都有許多問題，這就大大制約了這種動(dòng)力源的發(fā)展和使用。太陽能電池仍需減少電池體積和提高光電轉(zhuǎn)換效率，因而具體應(yīng)用到交通運(yùn)輸工具上仍需取得突破性進(jìn)展。[0006]綜上所述，上述的各種新的動(dòng)力源或它們構(gòu)成的混合動(dòng)力源均存在不足之處，因而，迫切需要一種沒有污染、用之不竭的新型能源，壓縮空氣動(dòng)力源正好滿足了這種要求。[0007]最早研究壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的為法國MDI公司的設(shè)計(jì)師Guy Negre,它提出了壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，試圖解決“零排放”與可循環(huán)能源的利用問題，從此揭開了發(fā)動(dòng)機(jī)研究的新篇章，并于2002年推出了第一款純空氣動(dòng)力的經(jīng)濟(jì)型家用橋車。壓縮空氣壓縮機(jī)使用高壓壓縮空氣作為動(dòng)力源，空氣作為介質(zhì)，在壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，將壓縮空氣存儲的壓力能轉(zhuǎn)換為其他形式的機(jī)械能。關(guān)于壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究可見FR2731472A1、 US6311486BUUS20070101712A1 等。[0008]FR2731472A1公開了一種可在燃料供應(yīng)和壓縮空氣供應(yīng)兩種模式下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特別是市區(qū)和市郊，將壓縮空氣(或其他任何非污染的壓縮氣體)注入燃燒室。這種發(fā)動(dòng)機(jī)雖然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放問題依然未能解決。[0009]為了進(jìn)一步減輕污染，US6311486B1公開了一種純空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了三個(gè)獨(dú)立的室吸氣-壓縮室、膨脹排氣室和恒定容積燃燒室，并且吸氣-壓縮室通過閥連接到恒定容積燃燒室，恒定容積燃燒室通過閥連接到膨脹排氣室。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的問題之一是壓縮氣體從吸氣-壓縮室到膨脹排氣室經(jīng)歷的時(shí)間較長，獲得驅(qū)動(dòng)活塞做功的動(dòng)力源氣體時(shí)間較長，同時(shí)，從膨脹排氣室排出的高壓氣體未能得到使用，這就限制了這類發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率及單次充氣持續(xù)工作時(shí)間。[0010]國內(nèi)一些研究人員和單位也對壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了研究，但絕大多數(shù)集中在壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性及工作原理上，比如許宏等(“壓縮空氣動(dòng)力汽車的可行性研究”，《中國機(jī)械工程》第13卷第17期第1512-1515頁，2002年9月)。國內(nèi)一些專利文獻(xiàn)比如CN185U60A、CN100560946C、CN101705841A雖也對壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了研究，但多屬于理論研究和概念設(shè)計(jì)，均未能解決壓縮空氣的排放(通常具有較高的壓力，比如30bar 左右)以及高壓壓縮空氣的控制和分配問題，離壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品化過程還有很長的路要走。[0011]本申請的申請人在其專利文獻(xiàn)CN101413403 A(其同族國際申請為W02010051668 Al)中公開一種可用于交通運(yùn)輸工具的空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括儲氣罐、空氣分配器、發(fā)動(dòng)機(jī)本體、聯(lián)動(dòng)器、離合器、自動(dòng)變速器、差速器以及置于排氣室內(nèi)的葉輪發(fā)電機(jī)。 這種發(fā)動(dòng)機(jī)利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實(shí)現(xiàn)了 “零排放”，并且重復(fù)利用廢氣進(jìn)行發(fā)電，節(jié)省了能源，降低了成本。但這種發(fā)動(dòng)機(jī)是基于傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸每旋轉(zhuǎn)720度，活塞做功一次。而作為動(dòng)力源的高壓空氣可以在進(jìn)入氣缸內(nèi)時(shí)即可推動(dòng)活塞做功，而后排放，即壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程實(shí)際為進(jìn)氣-膨脹沖程和排放沖程。 顯然，專利文獻(xiàn)CN101413403 A所公開的這種四沖程壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)大大浪費(fèi)了有效的做功沖程，限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。并且這種發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣未能很好地循環(huán)利用起來，需要足夠大的儲氣罐儲備高壓空氣才能工作足夠長的時(shí)間，這就降低了壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用前景。[0012]本實(shí)用新型旨在提供一種用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器系統(tǒng)，以將空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力穩(wěn)定高效地傳遞到應(yīng)用設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容[0013]相當(dāng)于本實(shí)用新型原始要求范圍內(nèi)的某些實(shí)施例作如下概括。這些實(shí)施例并非限制所請求保護(hù)的發(fā)明范圍，而是試圖提供本實(shí)用新型的多種可能形式的簡要概括。實(shí)際上， 本實(shí)用新型可包括類似于或不同于下面提出的實(shí)施例的不同形式。[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器，所述空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體，其包括氣缸、缸蓋系統(tǒng)、進(jìn)氣管路、排氣管路、活塞、連桿、曲軸、排氣凸輪軸、進(jìn)氣凸輪軸；高壓氣罐組，其通過管路與外接加氣裝置連通; 恒壓罐，其通過管路與高壓氣罐組連通；進(jìn)氣控制調(diào)速閥，其通過管路與恒壓罐)連通；所述多柱體動(dòng)力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪、內(nèi)齒圈和太陽輪。其中，所述行星齒輪位于內(nèi)齒圈和太陽輪之間，并與內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合以及與太陽輪外嚙合。[0015]本實(shí)用新型的多柱體動(dòng)力分配器可以通過多種方式與曲軸連接，在示范性實(shí)施例中，多柱體動(dòng)力分配器通過內(nèi)齒圈與曲軸上的飛輪上的齒圈接合，以接收來自曲軸的動(dòng)力。[0016]在本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例中，本實(shí)用新型的多柱體動(dòng)力分配器的多級為5 級，并具體為一級、二級、三級、四級、五級。多級的存在，使得多柱體動(dòng)力分配器可以實(shí)現(xiàn)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的穩(wěn)定傳遞。[0017]進(jìn)一步地，多柱體動(dòng)力分配器的一級和二級的行星齒輪之間通過行星齒輪銷連接，二級和三級的太陽輪之間通過太陽齒輪銷連接，三級和四級之間也通過行星齒輪銷連接，四級和五級之間也通過太陽輪連接。如此一來，一級至五級的各級之間實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)連接，并可將動(dòng)力從第一級傳遞到第五級。[0018]在本實(shí)用新型的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述行星齒輪銷通過平鍵與行星齒輪連接，以將一級的運(yùn)動(dòng)傳遞給二級，或者將三級的運(yùn)動(dòng)傳遞給四級。優(yōu)選的是，平鍵是圓柱形的?？蓚溥x的是，每一級的行星齒輪銷的個(gè)數(shù)可選擇地為3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)或更多。此外，行星齒輪銷也可通過花鍵與行星齒輪連接。[0019]在本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，本實(shí)用新型的多柱體動(dòng)力分配器的每一級的行星齒輪個(gè)數(shù)為可以為奇數(shù)個(gè)，比如3個(gè)、5個(gè)、7個(gè)。優(yōu)選的是，行星齒輪個(gè)數(shù)為5個(gè)，并且5個(gè)行星齒輪相對于太陽輪成圓形均勻地分布。[0020]在本實(shí)用新型的再一個(gè)方面，本實(shí)用新型的多柱體動(dòng)力分配器的五級的行星齒輪為多柱體動(dòng)力分配器的動(dòng)力輸出端，以便有選擇地將來自曲軸的運(yùn)動(dòng)傳遞給外部設(shè)備。[0021]相比較傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的變速箱有利的是，由于本實(shí)用新型的多柱體動(dòng)力分配器采用五級行星齒輪的傳遞進(jìn)行動(dòng)力再分配，即實(shí)現(xiàn)了省力又減少了傳遞中的扭矩振動(dòng)。


[0022]現(xiàn)在將描述根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施例，本實(shí)用新型的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀如下詳細(xì)描述時(shí)將變得顯而易見，其中[0023]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的總體示意圖；[0024]圖2是圖1中的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的正視圖；[0025]圖3是圖1中的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的右側(cè)側(cè)視圖；[0026]圖4是圖1中的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的左側(cè)側(cè)視圖；[0027]圖5是圖1中的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的俯視圖；[0028]圖6是圖1中的二沖程空氣發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)總成，其中，示出了其中一個(gè)活塞-連桿單元與缸體的連接；[0029]圖7是圖6中的曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)總成的曲軸單元結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖8是圖2中的發(fā)動(dòng)機(jī)本體的凸輪軸結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖9A為圖1中的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)總成的控制器系統(tǒng)的立體透視圖；[0032]圖9B為控制器系統(tǒng)的縱向橫截面視圖；[0033]圖9C為控制器系統(tǒng)的橫向橫截面?zhèn)纫晥D；[0034]圖IOA為圖1中的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)總成的前齒輪箱系統(tǒng)的立體透視圖；[0035]圖IOB為圖IOA的左側(cè)側(cè)視圖；[0036]圖IOC為圖IOA的右側(cè)局部剖視的側(cè)視圖；[0037]圖IlA為圖1中的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)總成的多柱體動(dòng)力分配器的立體透視圖；[0038]圖IlB為圖IlA的沿縱向軸線剖視的橫截面視圖；[0039]圖IlC為圖IlA的左側(cè)側(cè)視圖；[0040]圖1ID為圖1IA的俯視圖；[0041]圖12A為壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的P-V圖，其示出了串聯(lián)分級的壓縮空氣動(dòng)力分配形式；以及[0042]圖12B為為壓縮空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的P-V圖，其示出了并聯(lián)形式的壓縮空氣動(dòng)力分配形式。[0043]部件列表[0044]
權(quán)利要求1.一種用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器O)，所述空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體(1)，其包括氣缸(40)、缸蓋系統(tǒng)(36)、進(jìn)氣管路(42)、排氣管路(27)、活塞(51)、 連桿(54)、曲軸(56)、排氣凸輪軸(800)、進(jìn)氣凸輪軸(200)；高壓氣罐組(13)，其通過管路(14)與外接加氣裝置連通；恒壓罐(16)，其通過管路(15)與高壓氣罐組(13)連通；進(jìn)氣控制調(diào)速閥(23)，其通過管路(17)與恒壓罐(16)連通；其特征在于，所述多柱體動(dòng)力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪G01)、內(nèi)齒圈(407)和太陽輪005)；所述行星齒輪G01)位于內(nèi)齒圈G07)和太陽輪(405)之間，并與內(nèi)齒圈G07)內(nèi)嚙合以及與太陽輪 (405)外嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述多級為5級，并具體為一級(601)、二級(602)、三級(603)、四級(604)、五級(605)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述多柱體動(dòng)力分配器(2)通過所述內(nèi)齒圈(407)與曲軸(56)上的飛輪(32)上的齒圈(31)接合，以接收來自曲軸(56)的動(dòng)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，一級(601)和二級 (602)的行星齒輪(401)之間通過行星齒輪銷(40 連接，二級(60 和三級(60 的太陽輪(40 之間通過太陽齒輪銷(406)連接，三級(60 和四級(604)之間通過行星齒輪銷 (403)連接，四級(604)和五級(605)之間通過太陽輪(405)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述行星齒輪銷(403) 通過平鍵G021)與行星齒輪(401)連接，以將一級(601)的運(yùn)動(dòng)傳遞給二級(601)，或者將三級(603)的運(yùn)動(dòng)傳遞給四級(604)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，每一級的行星齒輪銷 (403)的個(gè)數(shù)為5個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述平鍵0021)是圓柱形的。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、4-7中任一項(xiàng)所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述多級中的每一級的行星齒輪G01)的個(gè)數(shù)為3個(gè)、5個(gè)或7個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述多個(gè)行星齒輪 (401)相對于太陽輪(40 成圓形均勻地分布。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求2、4-7中任一項(xiàng)所述的多柱體動(dòng)力分配器O)，其特征在于，所述五級(605)的行星齒輪001)為多柱體動(dòng)力分配器的動(dòng)力輸出端，以便有選擇地將來自曲軸(56)的運(yùn)動(dòng)傳遞給外部設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)用的裝置，具體而言，涉及一種用于空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的多柱體動(dòng)力分配器。該空氣動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體、高壓氣罐組、恒壓罐、進(jìn)氣控制調(diào)速閥和控制器系統(tǒng)。該多柱體動(dòng)力分配器包括多級，每一級均包括行星齒輪、內(nèi)齒圈和太陽輪。其中，所述行星齒輪位于內(nèi)齒圈和太陽輪之間，并與內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合以及與太陽輪外嚙合。
文檔編號F16H3/62GK202326945SQ20112041672
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者周劍, 周登榮 申請人:周劍, 周登榮