专利名称：角动量机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机领域。
背景技术：
为将摆动式动力源或往复式动力源转换成旋转式动力源，通常采用曲柄连 杆机构。曲柄连杆机构虽然是几百年来得到广泛应用、成熟可靠的机械机构， 但是由于它存在着上下两个止点及相当大的侧向力，而且在止点处的力矩为 零，所以它的应用受到了限制。例如曲柄连杆机构无法在自由活塞发动机上得 到应用。为了将具有摆动式或往复式输出动力源的发动机(如自由活塞式及摆 动活塞式发动机)的动力转换成旋转动力输出，本实用新型人提出了一种惯量
旋转动力发动机(申请号为200810187999. X和200820184153. 6)，但是为进一 步简化结构，改善性能，扩大使用范围，本实用新型公开了一种更为先进的角 动量机构。这种角动量机构不仅在发动机领域而且在其他机械领域只要是需要 将摆动或往复式运动转变为旋转运动的场合均能应用。
发明内容
由于传统曲柄连杆机构固有的上述缺点，所以特别需要发明一种能克服这 些不足的高效转换机构。本实用新型的目的就是提供这样一种将摆动式动力源 或往复式动力源转换成旋转式动力源的机构。为此本实用新型公开了一种角动
量机构，包括公转结构体，行星齿轮，中心齿轮和行星旋转惯量体，具体实 现形式如下
所述公转结构体设为公转转臂或设为公转弧形导轨，所述行星齿轮与所述 中心齿轮相互啮合，所述行星齿轮与所述行星旋转惯量体惯量传递连接，在所 述行星齿轮上设行星轴，所述行星轴与所述行星齿轮固定连接或旋转连接，在 所述行星轴与所述行星齿轮固定连接的结构中，所述行星轴与所述公转转臂旋 转连接或所述行星轴与所述公转弧形导轨滑动连接，在所述行星轴与所述行星 齿轮旋转连接的结构中，所述行星轴与所述公转转臂固定连接或所述行星轴与所述公转弧形导轨滑动连接，在将所述行星旋转惯量体设在所述行星轴上或将 所述行星旋转惯量体设为随所述行星轴公转而按随所述行星轴的公转中心转 动吋，在所述角动量机构中设或不设中心旋转惯量体，在所述角动量机构中设 置所述中心旋转惯量体时，或在将所述行星旋转惯量体不设在所述行星轴上 时，所述中心旋转惯量体与所述中心齿轮或与所述公转转臂惯量传递连接或与 所述行星轴直接或旋转连接。
所述行星齿轮与所述行星旋转惯量体设为直接固定连接，所述中心齿轮与 所述中心旋转惯量体设为直接固定连接。
所述行星齿轮与所述行星旋转惯量体设为经所述行星轴间接固连式，所述 中心旋转惯量体与所述中心齿轮设为经旋转动力输出轴间接固连式。
所述公转转臂与摆动动力输入轴或所述旋转动力输出轴固连。
所述中心旋转惯量体设为经所述旋转动力输出轴与所述公转结构体间接 固定连接式，所述中心齿轮设为与所述摆动动力输入轴直接固连式。
所述行星旋转惯量体设为外齿轮式惯量体，所述行星齿轮设为与所述外齿 轮式惯量体直接啮合连接式。
所述行星旋转惯量体设为由两个相互啮合的旋转惯量体构成的组合式行 星旋转惯量体，所述组合行星旋转惯量体中的一个旋转惯量体与所述行星齿轮 固连。
所述中心旋转惯量体设为由两个相互啮合的旋转惯量体构成的组合式中 心旋转惯量体，所述组合式中心旋转惯量体中的一个旋转惯量体经所述旋转动 力输出轴与所述中心齿轮固连。
在所述行星旋转惯量体与所述中心旋转惯量体上单独或同时设有惯性蓄 能结构，所述惯性蓄能结构由弹性体和质量滑块构成。
所述行星轴设为差速器内的行星轮轴，所述行星齿轮设为所述差速器内的
行星轮，所述行星旋转惯量体与所述差速器内的半轴齿轮A设为一体式或组合 式，所述中心齿轮设为所述差速器内的半轴齿轮B，所述行星轮轴设为与所述 摆动动力输入轴固连式，所述半轴齿轮B设为经所述中心旋转惯量体与所述旋 转动力输出轴固连式。所述惯量传递连接设为直接固定连接、间接固定连接、直接啮合连接或间 接啮合连接。所述啮合连接可以是齿轮之间的啮合连接，也可以是链轮之间的 连接或皮带轮之间的连接。
本实用新型中的所谓旋转惯量体是指具有相当惯量的作旋转运动的物体， 可以是飞轮，也可以是相对平衡的围绕同一轴心旋转的一个或多个物体。所谓 相当惯量是指在摆动或往复式动力源的每次脉冲动力作用下，使旋转惯量体的 旋转方向不发生改变而需要的足够大的转动惯量。
在本实用新型中，摆动动力源(例如自由活塞式发动机等输出摆动或往复 式动力的机构)直接与所述摆动动力输入轴连接，通过本实用新型所公开的角 动量机构的转换，需要旋转动力源的设备直接与所述旋转动力输出轴连接。在 有些情况下，摆动动力源可以直接作用于公转转臂或行星轴上。例如，可以将 摆动活塞式发动机或自由活塞式发动机的动力输出件与本实用新型的行星轴
转动连接，或者将弧形缸转子发动机(申请号为200810172692.2和 200820178435. 5)中的活塞连接件与行星轴直接连接。
本实用新型中的所谓公转结构体是指可以保证行星齿轮既可以自转也可 以公转的结构体，可以是转臂或多个转臂构成的结构体，也可以是弧形导轨式 结构体，所述弧形导轨式结构体与所述中心齿轮的轴线重合。其他关联结构中 的构件也可以设为公转结构体，例如上述弧形缸转子发动机的活塞连接件。
本实用新型可以通过调整行星齿轮与中心齿轮的啮合传动比，和/或调整 行星旋转惯量体和/或中心旋转惯量体的质量和/或转速的大小，实现由摆动动 力源转化为旋转动力源输出时的转速和扭矩的调整。
本实用新型也可以通过调整中心齿轮与中心旋转惯量体之间的传动比和/ 或调整行星齿轮与行星旋转惯量体之间的传动比使其中一个或两个旋转惯量 体的转速提高，达到质量小，转动动能大的目的，从而达到机构的轻量化。
为了减小角动量机构的摆动部件的摆动惯量，可减少作摆动运动的旋转惯 量体的质量而增加其转速，或将行星旋转惯量体的旋转轴线设为与行星齿轮公 转的轴线共线。
在摆动或往复动力源向本实用新型中的角动量机构输入摆动或往复动力
6之前，必须用外力对本机构进行启动(如同发动机的启动)，即利用外部动力 使本实用新型中的旋转动力输出轴及相关旋转惯量体以一定的速度作旋转运 动。当旋转动力输出轴及相关惯量体以一定的转速转动时，便可以向本系统输 入摆动或往复动力。摆动或往复动力源使行星旋转惯量体和行星齿轮作旋转运 动，从而带动中心齿轮旋转。由于行星齿轮在逆时针摆动或顺时针摆动时，虽 然行星齿轮转速的变化量有可能相同，也有可能不同，但行星齿轮所带动的行 星旋转惯量体所储存的能量是不同的，行星齿轮在逆时针摆动或顺时针摆动时 的阻力也是不同的，因此，只要机构具有一定的转动惯量后再开始输入摆动或 往复动力源，就可以将摆动或往复动力源转换为旋转动力源。本实用新型中所 公开的角动量机构，在没有旋转惯量体存在并且在没有外力启动的情况下，是 具有两个自由度的机构，这与曲柄连杆机构类似。所谓具有两个自由度的机构 是指逆时针旋转和顺时针旋转等价的机构。但是在曲柄连杆机构上设置飞轮 (与本实用新型的旋转惯量体等价)，并经外力(如启动马达)启动后，发动 机就按一个方向旋转，周而复始的工作。
本机构在实际使用过程中，要具备如下两个条件1.外力对机构的启动， 使旋转动力输出轴及其旋转惯量体具有相当的旋转惯量，以具备保持旋转方向
不变的能力；2.本实用新型中公开的所有旋转惯量体，都需要具备相当的角动 量，以使所有旋转惯量体在摆动或往复动力源的每个脉冲动力输入中不发生反转。
本实用新型有以下积极有益的效果所述角动量机构结构简单，效率高， 能够较高效、可靠地实现将往复式或摆动式动力转化为旋转动力输出。
图1是本实用新型设有公转转臂的一个实施例结构示意图
图2是图1的A-A向剖视图
图3是本实用新型设有公转弧形导轨的实施例A-A向剖视结构示意图 图4是本实用新型公转结构体与行星轴固定连接的结构示意图
7图5是本实用新型公转结构体与行星轴旋转连接的结构示意图
图6是本实用新型行星旋转惯量体不设在行星轴上的实施例结构示意图
图7是本实用新型行星齿轮与中心齿轮外啮合的结构示意图
图8是本实用新型设有和中心齿轮同轴的行星旋转惯量体实施例结构示意
图
图9是本实用新型设有组合式行星旋转惯量体的实施例结构示意图
图10是本实用新型设有组合式行星旋转惯量体的另一实施例结构示意图
图11是本实用新型设有组合式中心旋转惯量体的实施例结构示意图
图12是本实用新型设有惯性蓄能结构的实施例结构示意图
图13是图12的B向视图
图14是本实用新型的另一个实施例结构示意图
具体实施方式附图编号
1.公转结构体 2.行星齿轮 3.中心齿轮 4.行星旋转惯量体
5.中心旋转惯量体101.公转转臂102.公转弧形导轨 6.行星轴 601.旋转动力输入轴 602.摆动动力输出轴 501.外齿轮式惯量体 502.组合式中心旋转惯量体 401.组合行星旋转惯量体
15.惯性蓄能结构 16.弹性体 17.质量滑块 18.差速器 20.行星轮轴 21.行星轮 22.半轴齿轮A 24.半轴齿轮B
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明
请参照图1、 2、 3、 4、 5、 6和7所示的角动量机构，包括公转结构体1， 行星齿轮2，中心齿轮3和行星旋转惯量体4，其特征在于所述公转结构体1200920148995.0
设为公转转臂101或设为公转弧形导轨102，所述行星齿轮2与所述中心齿轮 3相互啮合，所述行星齿轮2与所述行星旋转惯量体4惯量传递连接，在所述 行星齿轮2上设行星轴6，所述行星轴6与所述行星齿轮2固定连接或旋转连 接，在所述行星轴6与所述行星齿轮2固定连接的结构中，所述行星轴6与所 述公转转臂101旋转连接或所述行星轴6与所述公转弧形导轨102滑动连接， 在所述行星轴6与所述行星齿轮2旋转连接的结构中，所述行星轴6与所述公 转转臂101固定连接或所述行星轴6与所述公转弧形导轨102滑动连接，在将 所述行星旋转惯量体4设在所述行星轴6上(如图1)或将所述行星旋转惯量 体4设为随所述行星轴6公转而按随所述行星轴6的公转中心转动(如图6) 时，在所述角动量机构中设或不设中心旋转惯量体5，在所述角动量机构中设 置所述中心旋转惯量体5时，或在将所述行星旋转惯量体4不设在所述行星轴 6上时，所述中心旋转惯量体5与所述中心齿轮3或与所述公转转臂101惯量 传递连接或与所述行星轴6直接或旋转连接。
请参照图4、 5和10所示的角动量机构，所述行星齿轮2与所述行星旋转 惯量体4设为直接固定连接，所述中心齿轮3与所述中心旋转惯量体5设为直 接固定连接。
请参照图1和7所示的角动量机构，所述行星齿轮2与所述行星旋转惯量 体4设为经所述行星轴6间接固连式，所述中心旋转惯量体5与所述中心齿轮 3设为经旋转动力输出轴602间接固连式。
请参照图1和8所示的角动量机构，所述公转转臂101与摆动动力输入轴 601或所述旋转动力输出轴602固连。
请参照图8所示的角动量机构，所述中心旋转惯量体5设为经所述旋转动 力输出轴602与所述公转结构体1间接固定连接式，所述中心齿轮3设为与所 述摆动动力输入轴601直接固连式。
请参照图8所示的角动量机构，所述行星旋转惯量体4设为外齿轮式惯量 体501 ，所述行星齿轮2设为与所述外齿轮式惯量体501直接啮合连接式。
请参照图9和10所示的角动量机构，所述行星旋转惯量体4设为由两个 相互啮合的旋转惯量体构成的组合式行星旋转惯量体401 ，所述组合行星旋转惯量体401中的一个旋转惯量体与所述行星齿轮2固连。
请参照图11所示的角动量机构，所述中心旋转惯量体5设为由两个相互 啮合的旋转惯量体构成的组合式中心旋转惯量体502，所述组合式中心旋转惯 量体502中的一个旋转惯量体经所述旋转动力输出轴602与所述中心齿轮3固连。
请参照图12和13所示的角动量机构，在所述行星旋转惯量体4与所述中 心旋转惯量体5上单独或同时设有惯性蓄能结构15，所述惯性蓄能结构15由 弹性体16和质量滑块17构成。
请参照图14所示的角动量机构，所述行星轴6设为差速器18内的行星轮 轴20，所述行星齿轮2设为所述差速器18内的行星轮21 ，所述行星旋转惯量 体4与所述差速器18内的半轴齿轮A 22设为一体式或组合式，所述中心齿轮 3设为所述差速器18内的半轴齿轮B 24，所述行星轮轴20设为与所述摆动动 力输入轴601固连式，所述半轴齿轮B 24设为经所述中心旋转惯量体5与所 述旋转动力输出轴602固连式。
10
权利要求1.一种角动量机构，包括公转结构体(1)，行星齿轮(2)，中心齿轮(3)和行星旋转惯量体(4)，其特征在于所述公转结构体(1)设为公转转臂(101)或设为公转弧形导轨(102)，所述行星齿轮(2)与所述中心齿轮(3)相互啮合，所述行星齿轮(2)与所述行星旋转惯量体(4)惯量传递连接，在所述行星齿轮(2)上设行星轴(6)，所述行星轴(6)与所述行星齿轮(2)固定连接或旋转连接，在所述行星轴(6)与所述行星齿轮(2)固定连接的结构中，所述行星轴(6)与所述公转转臂(101)旋转连接或所述行星轴(6)与所述公转弧形导轨(102)滑动连接，在所述行星轴(6)与所述行星齿轮(2)旋转连接的结构中，所述行星轴(6)与所述公转转臂(101)固定连接或所述行星轴(6)与所述公转弧形导轨(102)滑动连接，在将所述行星旋转惯量体(4)设在所述行星轴(6)上或将所述行星旋转惯量体(4)设为随所述行星轴(6)公转而按随所述行星轴(6)的公转中心转动时，在所述角动量机构中设或不设中心旋转惯量体(5)，在所述角动量机构中设置所述中心旋转惯量体(5)时，或在将所述行星旋转惯量体(4)不设在所述行星轴(6)上时，所述中心旋转惯量体(5)与所述中心齿轮(3)或与所述公转转臂(101)惯量传递连接或与所述行星轴(6)直接或旋转连接。
2. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述行星齿轮(2)与所 述行星旋转惯量体(4)设为直接固定连接，所述中心齿轮(3)与所述中心旋 转惯量体(5)设为直接固定连接。
3. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述行星齿轮(2)与所 述行星旋转惯量体(4)设为经所述行星轴(6)间接固连式，所述中心旋转惯 量体(5)与所述中心齿轮(3)设为经旋转动力输出轴(602)间接固连式。
4. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述公转转臂(101)与 摆动动力输入轴(601)或所述旋转动力输出轴(602)固连。
5. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述中心旋转惯量体(5) 设为经所述旋转动力输出轴(602)与所述公转结构体(1)间接固定连接式， 所述中心齿轮(3)设为与所述摆动动力输入轴(601)直接固连式。
6. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述行星旋转惯量体(4)设为外齿轮式惯量体(501)，所述行星齿轮(2)设为与所述外齿轮式惯量体 (501)直接啮合连接式。
7. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述行星旋转惯量体(4) 设为由两个相互啮合的旋转惯量体构成的组合式行星旋转惯量体(401)，所述 组合行星旋转惯量体(401)中的一个旋转惯量体与所述行星齿轮(2)固连。
8. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述中心旋转惯量体(5) 设为由两个相互啮合的旋转惯量体构成的组合式中心旋转惯量体(502)，所述 组合 式中心旋转惯量体(502)中的一个旋转惯量体经所述旋转动力输出轴(602)与所述中心齿轮(3)固连。
9. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于在所述行星旋转惯量体(4) 与所述中心旋转惯量体(5)上单独或同时设有惯性蓄能结构(15)，所述惯性 蓄能结构(15)由弹性体(16)和质量滑块(17)构成。
10. 如权利要求1所述角动量机构，其特征在于所述行星轴(6)设为差 速器(18)内的行星轮轴(20)，所述行星齿轮(2)设为所述差速器(18)内 的行星轮(21)，所述行星旋转惯量体(4)与所述差速器(18)内的半轴齿轮 A (22)设为一体式或组合式，所述中心齿轮(3)设为所述差速器(18)内的 半轴齿轮B (24)，所述行星轮轴(20)设为与所述摆动动力输入轴(601)固 连式，所述半轴齿轮B (24)设为经所述中心旋转惯量体(5)与所述旋转动力 输出轴(602)固连式。
专利摘要本实用新型公开了一种角动量机构，包括公转结构体，行星齿轮，中心齿轮，和行星旋转惯量体，所述公转结构体设为公转转臂，所述行星齿轮与所述中心齿轮相互啮合，所述行星齿轮与所述行星旋转惯量体惯量传递连接，在所述行星齿轮上设行星轴，所述行星轴与所述行星齿轮固定连接，所述行星轴与所述公转转臂旋转连接，在将所述行星旋转惯量体设在所述行星轴上时，在所述角动量机构中设或不设中心旋转惯量体，在所述角动量机构中设置所述中心旋转惯量体时，或在将所述行星旋转惯量体不设在所述行星轴上时，所述中心旋转惯量体与所述中心齿轮惯量传递连接。本实用新型将往复式或摆动式运动转换为旋转运动，效率高，结构简单。
文档编号F16H48/06GK201412483SQ20092014899
公开日2010年2月24日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪