[发明专利]往复螺旋活塞式内燃机

说明书

本发明涉及活塞式内燃机，特别是一种往复螺旋活塞式内燃机。

公知的活塞式内燃机有两种基本结构形式：一种是往复活塞式内燃机；另一种是旋转活塞式内燃机。往复活塞式内燃机容积效率高，承受能力强、使用寿命长，但是其结构复杂、体积庞大、运动不平稳、振动大、噪音高。旋转活塞式内燃机与往复活塞式内燃机比较，虽然机构简单紧凑、运动平衡，但是容积效率低、寿命短、油耗高。总之，上述两种内燃机各有长短。

本发明的目的就在于综合上述两种内燃机的特点，扬长避短，趋利避害，设计制造一种兼有两者之长的内燃机——往复螺旋活塞式内燃机。

往复螺旋活塞式内燃机是一种活塞既作旋转运动又作直线往复移动的动力装置。它主要由花键传动轴、螺旋活塞、缸体，导向轴等另部件组成。

圆柱形的活塞郡部外园上加工有封闭式螺旋槽，内园上加工有花键槽。活塞通过花键槽套装在传动轴的花键上，它可以在花键轴上相对往复移动。传动轴通过园锥轴承连同活塞一道安装在园柱形缸体内，可以相对缸体转动。导向轴一端通过滚针轴承安装在缸体上，也可以相对缸体转动，另一端直接安装在螺旋槽内，可以相对螺旋槽的侧壁面滚动。

当活塞受到轴向外力作用而作轴向移动时，导向轴对活塞施加一个同步的切向力，使活塞在移动过程中作旋转运动，同时通过花键驱动传动轴转动。相反，当活塞受到来自传动轴的外力矩的作用而旋转运动时，导向轴对活塞施加一个同步的轴向力推动活塞在旋转过程中作轴向移动，从而可以连续地、同期性地改变由活塞和缸体组成的工作容腔的容积大小，实现内燃机工作冲程循环。

往复螺旋活塞式内燃机的其他辅助系统均可采用现有技术。

与现有技术比较，往复螺旋活塞式内燃机具有以下特点：

1、往复螺旋活塞式内燃机属于空间二杆机构、结构简单紧凑、体积小。

2、活塞为园柱形而且作旋转运动，密封性能好、容积效率高。

3、基本运动构件仅有活塞一个，而且其往复惯性力可以完全平衡(双缸对称布置)运动平稳、振动小、噪音低。

4、顶部可带叶片的活塞在旋转过程中使气体形成强烈的螺旋湍流，燃烧迅速彻底、无爆震、少污染、油耗低。

5、主要运动付均可采用滚动联接，起动容易、磨损少、效率高、寿命长。

6、活塞的轴线与传动轴的轴线相重合，内燃机整体为回转体，重心低、稳定性好，特别适用于车用动力装置。

7、活塞的旋转可以实现液体螺旋密封，大大降低密封环引起的密封磨擦损失，密封液体对缸壁还有冷却、润滑、清洗等作用。

8、活塞背面与缸体和传动轴与活塞内孔构成周期变化的容腔，可以用来作为容积泵，对活塞内部进行介质冷却，阻尼缓冲活塞往复惯性力，并提供压力润滑油，大大简化了冷却与润滑装置。

9、零件数量少、加工制造容易、安装维修方便。

由此可见往复螺旋活塞式内燃机是一种理想的动力装置，不仅如此，往复螺旋式机构还可以广泛应用于压缩机、液压泵、液压马达等技术领域。

导向轴作为一种往复螺旋运动的导向装置并非唯一的方案，亦可以采用滚珠、球头滑块作导向装置，螺旋槽亦可采用螺旋凸缘和斜盘凸缘代替，只要相对应的改用双导向轴、双导向滚珠、双导向球头滑块作为导向装置就可以了。

附图说明：

图中：1—螺旋活塞；2—柱形缸体；3—螺旋槽；4—园锥轴承；

5—传动轴；6—花键联接付；7—导向轴；8—滚针轴承。

如图所示；郡部外园上加工有螺旋槽3、内园加工有花键槽6的园柱形活塞1套装在花键传动轴5上；传动轴5通过园锥轴承4连同活塞1一道安装在园柱形缸体2内；导向轴7一端通过滚针轴承8安装在缸体2上，另一端直接安装在螺旋槽3内。