[发明专利]活塞往复直线运动的传动方法

说明书

内燃机的活塞作往复直线运动时，其活塞的直线运动及所转换成的转动，一般是由连杆和曲轴来完成的。而本发明则是不同于这种由连杆、曲轴进行传动的往复直线运动的传动方法。

在由连杆和曲轴组成的往复直线运动的传动系统中，见图1所示，其连杆和曲轴在旋转的某两个瞬间，两者才互相垂直成90度角。而在其它时间旋转时，两者所夹成的角则不等于90度角，在这不等于90度角的情况下，我们以图1中可以看出，连杆上的力f和曲轴r的乘积，也就是力矩m是不等于曲轴的长度的，它是m＝frcosθ，是图中的d，而这个d要比曲轴r短。这就是说在这种不成90度角的传动情况下，力矩变小了，为了解决这种在旋转运动中，力矩变小，力被损失的问题，本发明采用以下传动方法，来解决如上的问题。

直线圆的作用：

见图2所示，一直线在圆的一边帖着圆作上下运动时，则由于直线和圆始终处于正切的情况下，所以直线上的力f在圆无论滚动到什么时候，它都和圆到圆心的半径r处于90度的垂直状态。在这种90度的垂直情况下，力矩m也就等于力f和圆的半径r的乘积，就是m＝fr，力矩的长度就是圆半径本身。我们利用这个特点，用一个圆在特定的长方形环形轨迹里滚动运动，再利用其它辅助设备配合运动、便可解决上面连杆，曲轴传动系统中的力矩在旋转传动中变小的问题。

在图3的传动系统中，我们用齿轮(5)来代替曲轴和连杆传动系统中的曲轴，用固定在活塞(1)上的连杆框(4)和其内的长方形活动齿圈(6)来代替连杆。这样，当活塞(1)作直线往复运动时，就会带动连杆框(4)和长方形齿圈(6)一起直线运动，而齿圈的直线运动又通过齿的啮合带动齿轮(5)旋转。反过来当齿轮(5)转动时，它就会带动齿圈(6)、连杆框(4)、活塞(1)一起运动。

在长方形齿圈(6)直线运动时，为使其不致于在运动时向左右摆动，从而破坏齿圈(6)和齿轮(5)的啮合状态(两者的啮合状态为：当齿圈(6)的右边齿和齿轮(5)啮合时，左边的齿便和齿轮分开一段距离；左边的齿和齿轮(5)啮合时，右边的齿便和齿轮(5)分开一段距离)，在图3中还有两个固定不动的长条形管制轨迹(3)、(7)和在管制轨迹四周滑动的固定在齿圈(6)上的两个滑动滑轮柱(2)、(8)，用这两对管制系统来管制长方形齿圈(6)在直线运动时的啮合状态。

下面我们结合图4的a、b、c、d四个运动状态来说明一下往复运动时的传动情况：

在图4的a中，齿轮(5)按顺时针方向转动时，它将带动齿圈(6)向上运动，在这种情况下，由于两滑动滑轮柱(2)、(8)处在管制轨迹(3)、(7)的右边向上运动，所以齿圈(6)便用左半边齿和齿轮(5)啮合并向上运动，当齿圈(6)运动到其底部齿和齿轮啮合时，(见图4、b所示)，由于齿轮

(5)是按顺时针方向转动，所以齿圈(6)便向左运动，同时两滑动柱(2)、(8)也随着齿圈(6)一起向左绕过管制轨迹(3)、(7)的顶部，当滑轮柱绕过轨迹顶部后，这时齿圈(6)便换成了其右边齿和齿轮(5)啮合并向下运动(见图4、c所示)，滑轮柱(2)、(8)也由在轨迹的右边向上滑行换成在轨迹的左边向下滑行。当齿圈(6)向下运行到其上部齿和齿轮(5)啮合时，这时由于齿轮(5)还是按顺时针方向旋转，所以齿圈(6)便在齿轮(5)的推动下向右移动(见图4、d所示)，齿圈两边的滑轮柱(2)、(8)也随着齿圈(6)滑到了轨迹(3)、(7)的底部，并要绕过轨迹的底部滑到轨迹(3)、(7)的右侧。至此系统运行一周结束，并继续重复上述循环。

在上面图3的传动系统中，当齿圈(6)和齿轮(5)啮合时，为了使两者的齿在啮合的时候可以保持一定的距离间隙，本传动系统还在长方形齿圈(6)和齿轮(5)两者的齿迹的一边各加有一周啮合深度控制面，见图5中的(10)所示，它是一高度仅有齿圈(6)和齿轮(5)的齿迹一半高的环形阶面。在齿圈上和齿迹并行排列一周；在齿轮上和齿轮的齿迹也并行排列一周。这样在齿轮(5)和齿圈(6)在啮合的时候，两啮合深度控制面互相抵开，使两者的齿保持一定的深度距离，从而可以避免齿圈在其上部齿和下部齿和齿轮啮合时对齿轮和齿圈的齿的冲击力。

往复直线运动传动方法的复合运用：

见图6所示，由两套传动系统复合组成，其中每套系统的连杆框(4)的两头可以固定排列若干个活塞(图6中每个连杆框(4)的两头固定排列了四个活塞，图中：(1)为活塞、(4)为连杆框、(6)为齿圈、(5)为齿轮、(9)为联接轴)，两套传动系统用一联接轴(9)将两套系统的齿轮(5)固定联接在一起，固定联接时，应使一套系统的运动状态为图4中的a状态，另一运动状态为图4中的b状态，使两套运动状态相差90度的运动状态。从而达到两系统因联轴同时运行时，一个处在a状态，另一个处在b状态使它们得到复合运用。