CN201196116Y - 卧式扇形齿轮齿条发动机 - Google Patents

Abstract

卧式扇形齿轮齿条发动机，属于发动机技术领域。其特征是设有上箱体、下箱体、汽缸盖、汽缸、输出传动轴、齿条、扇形齿轮、传动齿轮，上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内分别呈卧式对称分布两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上、下箱体内的四个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，活塞推杆上分别固定连接齿条，两根齿条齿面相对平行布置，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别安装两个扇形齿轮和两个相互啮合的传动齿轮，两根齿条分别与两个扇形齿轮啮合。本实用新型结构合理简单，生产制造容易，成本低，使用性能好，使用寿命长。

Description

卧式扇形齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别是卧式扇形齿轮齿条发动机的结构，属于发动机技术领域。

背景技术

发动机是汽车动力的源泉。迄今为止，除了为数不多的电动汽车之外，汽车发动机都是热能动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态变化，将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。这种发动机通过曲柄连杆机构将活塞的往返直线运动转变成曲柄的旋转运动，进而将功率输出。在做功冲程中，发动机将燃料燃烧产生的热能转变成为推动活塞作往复式运动的机械能，再通过连杆带动曲轴作旋转运动；在其他冲程中，又由曲柄来驱动活塞作往复运动，从而实现换气和压缩的过程。

做功冲程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的长度随着曲轴转角θ的变化而变化。当活塞在上止点时，活塞、连杆和曲轴主轴颈的中心成一直线，这时曲轴的扭矩为0。气体压力对活塞所作的功全部转化为对曲轴主轴颈的“死点”压力；而在其他位置，气体压力的一部分使活塞产生侧向压力，就是对汽缸壁的压力。由此可见，传统发动机在工作过程中，燃料燃烧产生的压力，只有一小部分转化为曲轴的输出扭矩，而绝大部分转化为活塞对汽缸壁的压力和对曲轴主轴颈的压力，能源利用效率不高。

此外，传统发动机的工作循环中，各部件所承受载荷都是周期性变化的，使得各接触面间产生了不均匀的摩擦和撞击(如敲缸、拉缸现象)，从而影响发动机的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有发动机存在的上述不足，提供一种能克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁侧向压力的结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高的卧式扇形齿轮齿条发动机。

本实用新型的目的是这样实现的，卧式扇形齿轮齿条发动机，其特征是设有上箱体(上缸体)、下箱体(下缸体)、汽缸盖、输出传动轴、齿条、扇形齿轮、传动齿轮，上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内分别呈卧式对称分布两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上、下箱体内的四个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，活塞推杆上分别固定连接齿条，两根齿条齿面相对平行布置，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别安装两个扇形齿轮和两个相互啮合的传动齿轮，两根齿条分别与两个扇形齿轮啮合。

所述的上、下箱体的两端分别设有汽缸盖，汽缸盖的外侧设有汽缸盖罩。上、下箱体内设有循环冷却水的水套。上、下箱体和汽缸盖固定连接成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。

所述的在两根输出传动轴上分别安装两个扇形齿轮的安装角度相差90度。

本实用新型结构合理简单，生产制造容易，成本低。上、下箱体和汽缸盖固定连接成的闭合空间，作为发动机润滑系统的机油油箱，汽缸盖用来密封和形成配气系统，从而形成燃烧室。同一箱体中的两个活塞由相应的活塞推杆固定连接为一体，构成两缸驱动装置，上、下箱体构成发动机的四缸四冲程装置；同时与夹于两齿条间的两个扇形齿轮相啮合，构成双齿条—双齿轮机构，驱动两输出轴作间隙转动。两个扇形齿轮的动力分别由各输出传动轴输出至端部的两个传动齿轮，两传动齿轮相互啮合构成输出轴联动机构。利用扇形齿轮—齿条机构，通过相互间的啮合，将气缸活塞驱动齿条的往复式直线运动转变成齿轮的旋转运动的一种往复式内燃发动机。

本实用新型的工作原理：可燃气爆炸产生巨大的正压力，某一气缸产生的正压力通过活塞传递给活塞推杆，驱使齿条做往复式直线运动，由于两齿条同时与两根输出传动轴上的扇形齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过双齿条—双齿轮机构传递给两根输出传动轴。由于两输出传动轴通过参数相同的传动齿轮啮合构成输出轴联动机构，故无论哪一个气缸在工作行程，均能完成由齿条的往复式直线运动到两输出传动轴的连续旋转运动的转换。

本实用新型中的两齿条同时与两根输出传动轴上的扇形齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过双齿条—双齿轮机构传递给两根输出传动轴，使气缸对活塞产生的推力所做的功几乎完全传递到输出轴，克服了对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力；消除了传统发动机在工作循环中，各部件因周期变化载荷作用，使得各接触面间产生的不均匀摩擦和撞击(如敲缸、拉缸)现象，从而使发动机的效率达到最大，动静态性能较佳。又因采用扇形齿轮、齿条机构，使得在做功冲程中，混合气爆炸而作用于活塞顶部的正压力无需二次分解，而是几乎等值的通过齿条—扇形齿轮传动机构来驱动输出传动轴转动，减少无用功，进而最大限度地提高发动机的工作效率，能源利用率高。上、下箱体内设置循环冷却水的水套，能有效控制发动机过度升温，在汽缸盖的外侧分别设置汽缸盖罩，密封整个发动机，利于防尘，延长发动机使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面示意图；

图3是本实用新型的扇形齿轮—齿条结构示意图。

图中：汽缸盖罩1、汽缸盖2、上箱体(上缸体)3、汽缸4、水套5、活塞6、扇形齿轮7、输出传动轴8、齿条9、活塞推杆10、汽缸11、活塞12、汽缸盖13、汽缸盖罩14、汽缸15、活塞16、扇形齿轮17、输出传动轴18、齿条19、活塞推杆20、汽缸21、活塞22、下箱体(下缸体)23、传动齿轮24、传动齿轮25。

具体实施方式

如图1所示，上、下箱体3、23平行布置，在上、下箱体3、23的两端分别设置汽缸盖2、13，通过螺栓固定连接形成的闭合空间，闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。在上、下箱体3、23的左右两侧分别装有汽缸盖2和汽缸盖13，用于密封和形成配气装置，进而构成燃烧室。在汽缸盖2和汽缸盖13的外侧联接有汽缸盖罩1和汽缸盖罩14，密封整个发动机，用于防尘。上箱体3内呈卧式对称分布两个汽缸4、11，下箱体23内呈卧式对称分布两个汽缸15、21，汽缸4与汽缸11为一整体结构(同在上箱体3内)，汽缸15与汽缸21为一整体结构(同在下箱体23内)。每个汽缸内安装有一个活塞，上箱体3内对称布置两个活塞6、12，并分别固定在带有沟槽的活塞推杆10的两端，齿条9嵌入并固定在活塞推杆10沟槽内，构成活塞、活塞推杆、齿条一体结构。下箱体23内对称布置两个活塞16、22，并分别固定在带有沟槽的活塞推杆20的两端。齿条19嵌入并固定在活塞推杆20沟槽内，构成活塞、活塞推杆、齿条一体结构。齿条9和齿条19的齿面相对且平行布置。

在上箱体3和下箱体23之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴8和18，在两根输出传动轴8和18上分别布置两个参数相同的扇形齿轮7和17，两个扇形齿轮7、17分别与两根输出传动轴8、18同心安装连接，安装角度相差90度。两根齿条9、19分别与扇形齿轮7和17啮合，形成双齿条—双扇形齿轮机构。使得两齿条9、19的往复式直线运动转变成两扇形齿轮7和17的间隙旋转运动，扇形齿轮7的运动或动力传递给输出传动轴8，扇形齿轮17的运动或动力传递给另一输出传动轴18，传动齿轮24、25相互啮合`构成输出轴联动机构。

如图2所示，齿条9嵌入、固定在活塞推杆10沟槽内，齿条19嵌入、固定在活塞推杆20沟槽内，齿条9、19分别与扇形齿轮7和17啮合。工作过程中扇形齿轮7、17分时与两齿条啮合，使得扇形齿轮7和扇形齿轮17轮流驱动输出传动轴8和输出传动轴18转动，即当齿条9、19带动扇形齿轮7、17作逆时针转动时，此时扇形齿轮17和齿条9、19啮合，进而驱动输出传动轴18转动，而扇形齿轮7和齿条9、19脱离啮合，进而不能驱动输出传动轴8转动；当齿条9、19带动扇形齿轮7、17作顺时针转动时，此时扇形齿轮7和齿条9、19啮合，进而驱动输出传动轴8转动，而扇形齿轮17和齿条9、19脱离啮合，进而不能驱动输出传动轴18转动。

由于活塞、齿条的往复驱动作用，输出传动轴8和输出传动轴18将分时轮流转动，为了保证输出传动轴8和输出传动轴18连续转动，输出传动轴8、18通过啮合传动齿轮24和25驱动输出传动轴8、18，使输出传动轴8和输出传动轴18相对反向连续转动。于是，无论活塞驱动齿条是正向运动还是反向运动，输出传动轴始终保持朝一个方向的连续转动，进而保证发动机功率的连续输出。上、下箱体3、23内还设置循环冷却水的水套5。

Claims (4)

1.一种卧式扇形齿轮齿条发动机，其特征是设有上箱体、下箱体、汽缸盖、输出传动轴、齿条、扇形齿轮、传动齿轮，上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内分别呈卧式对称分布两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上、下箱体内的四个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，活塞推杆上分别固定连接齿条，两根齿条齿面相对平行布置，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别安装两个扇形齿轮和两个相互啮合的传动齿轮，两根齿条分别与两个扇形齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述卧式扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的汽缸盖的外侧设有汽缸盖罩。

3.根据权利要求1所述卧式扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体内设有循环冷却水的水套。

4.根据权利要求1所述卧式扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的在两根输出传动轴上分别安装两个扇形齿轮的安装角度相差90度。

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