CN201218136Y

CN201218136Y - 立式四扇形齿轮、齿条发动机

Info

Publication number: CN201218136Y
Application number: CNU2008200405686U
Authority: CN
Inventors: 崔云峰; 曾励; 张丹
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2018-07-11

Abstract

立式四扇形齿轮、齿条发动机，设有上、下箱体、齿轮、齿条、传动轴、输出轴，上、下箱体固定连接，箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每根传动轴上分别同心安装两个扇形齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上同心安装一个传动齿轮，两根传动轴上的四个扇形齿轮分别与两活塞推杆上的四根齿条相啮合，两根传动轴上的传动齿轮与输出轴上传动齿轮啮合。本实用新型结构合理简单，使用性能好，减少无用功，提高发动机的效率，节约能源。

Description

立式四扇形齿轮、齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机结构，特别是一种采用四扇形齿轮-四齿条的发动机的结构，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

本实用新型目的是提供一种能克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力的结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高的四缸对置驱动的立式四扇形齿轮、齿条发动机。

本实用新型的目的是这样实现的，立式四扇形齿轮、齿条发动机，其特征是设有上、下箱体、齿轮、齿条、传动轴、输出轴，上、下箱体固定连接，两端分别安装连接汽缸盖和汽缸盖罩，上、下箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，同一活塞推杆两侧的齿条相互平行且齿面背向活塞推杆，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每根传动轴上分别同心安装两个扇形齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上同心安装一个传动齿轮，两根传动轴上的四个扇形齿轮分别与两活塞推杆上的四根齿条相啮合，两根传动轴上的传动齿轮同时与输出轴上传动齿轮啮合。所述的上、下箱体内设有循环冷却水套。

本实用新型结构合理简单，使用性能好，减少无用功，提高发动机的效率，节约能源。主要由箱体、汽缸盖、四个汽缸及其四个活塞、两根活塞推杆、两根传动轴、一根输出轴、四扇形齿轮-四齿条机构等组成。其中，上、下箱体即是汽缸体，汽缸盖用来密封和形成配气系统，从而形成燃烧室。上、下箱体中上下位置对应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，因此，上、下箱体构成发动机的四缸四冲程装置；同时与两传动轴上的扇形齿轮相啮合，把动力传递给两根传动轴，再通过传动轴上的传动齿轮与输出轴上的传动齿轮相啮合来驱动输出轴转动。本实用新型利用扇形齿轮-齿条机构，通过相互间的啮合，将汽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，某一汽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，由于四根齿条同时与两根传动轴上的四个扇形齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过扇形齿轮-齿条机构传递给两根传动轴，再通过与输出轴上的传动齿轮相啮合来驱动输出轴转动，所以无论哪一个汽缸在工作行程，均能完成由齿条的往复式直线运动到两传动轴的连续旋转运动的转换，进而驱动输出轴连续转动。

本实用新型具体的优越性有：

1、因齿条与扇形齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，故汽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。

2、采用齿轮齿条机构就使得在做功冲程中，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-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地工作效率，能源利用率高。

3、在上、下箱体内设置循环冷却水的水套，对上、下箱体进行有效冷却，延长发动机使用寿命。上、下箱体固定连接形成闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。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。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图(正视图)；

图2是图1中C-C剖面示意图；

图3是图1中D-D剖面示意图；

图4为本实用新型的扇形齿轮-齿条机构结构示意图。

传动轴1、扇形齿轮2、扇形齿轮3、传动齿轮4、传动齿轮5、输出轴6、传动齿轮7、扇形齿轮8、扇形齿轮9、传动轴10、齿条11、齿条12、齿条13、齿条14、水套15、活塞16、汽缸17、活塞推杆18、活塞19、汽缸20、活塞21、汽缸22、活塞推杆23、下箱体24、上箱体25、活塞26、汽缸27、汽缸盖28、汽缸盖罩29、汽缸盖30、汽缸盖罩31。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，上箱体25和下箱体24相对且上下布置，并固定连接形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。汽缸17与汽缸20、汽缸27与汽缸22配对使用，呈立式对称分布，且汽缸17与汽缸27为一整体结构(同在上箱体25内)，汽缸20与汽缸22为一整体结构(同在下箱体25内)。上缸体25和下缸体24采用缸体螺栓联接，在上、下箱体25、24的两端分别安装汽缸盖28和汽缸盖30，用于密封和形成配气装置，进而构成燃烧室，在汽缸盖28和汽缸盖30的外侧安装连接汽缸盖罩29和汽缸盖罩31，密封整个发动机，用于防尘。

每个汽缸内分别安装一个活塞；上箱体25内的一个活塞16与下箱体24内的一个活塞19分别固定在两侧带有沟槽的活塞推杆18的两端，两齿条(11、12)嵌入并固定在活塞推杆18沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构；上箱体25内的另一个活塞26与下箱体24内的另一个活塞21分别固定在两侧带有沟槽的另一根活塞推杆23的两端，两齿条(13、14)嵌入并固定在活塞推杆23沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构。同一活塞推杆两侧的齿条相互平行且齿面背向活塞推杆。

在上箱体25和下箱体24之间通过轴承安装相互平行的两根传动轴1、10和一根输出轴6，在两根传动轴1、10上分别布置四个参数相同的扇形齿轮2、3、8、9及两个传动齿轮4、7，四个扇形齿轮2、3、8、9与两根传动轴1、10同心安装连接，两个传动齿轮4、7与传动轴1、10同心安装连接。四根齿条11、12、13、14分别与四个扇形齿轮2、3、8、9啮合，形成扇形齿轮-齿条机构，使得四齿条11、12、13、14的往复式直线运动转变成四个扇形齿轮2、3、8、9的旋转运动。扇形齿轮2、3、8、9的运动或动力通过两传动轴1、10传递给两传动齿轮4、7，再由传动齿轮4、7分别与传动齿轮5相啮合来驱动输出轴6转动，从而输出功率。

工作过程：当扇形齿轮2、3和活塞推杆18、23中的齿条11、13是脱离状态时，而扇形齿轮8、9和活塞推杆18、23中的齿条12、14已经是啮合状态，这样，当活塞推杆18、23从上止点向下运动时，活塞推杆18、23驱动传动轴10逆时针转动，再通过传动齿轮7、5、4的啮合，来驱动输出轴6顺时针转动以及传动轴1逆时针转动；当活塞推杆18、23运动到下止点时，扇形齿轮2、3和活塞推杆18、23中的齿条11、13由脱离状态变成啮合状态，而扇形齿轮8、9和活塞推杆18、23中的齿条12、14由啮合状态变成脱离状态，此时，活塞推杆18、23从下止点向上运动时，活塞推杆18、23驱动传动轴1逆时针转动，再通过传动齿轮4、5、7的啮合，来驱动输出轴6顺时针转动以及传动轴10逆时针转动，以完成一个工作循环。

Claims

1、一种立式四扇形齿轮、齿条发动机，其特征是设有上、下箱体、齿轮、齿条、传动轴、输出轴，上、下箱体固定连接，两端分别安装连接汽缸盖和汽缸盖罩，上、下箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，同一活塞推杆两侧的齿条相互平行且齿面背向活塞推杆，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每根传动轴上分别同心安装两个扇形齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上同心安装一个传动齿轮，两根传动轴上的四个扇形齿轮分别与两活塞推杆上的四根齿条相啮合，两根传动轴上的传动齿轮同时与输出轴上传动齿轮啮合。

2、根据权利要求1所述的立式四扇形齿轮、齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体内设有循环冷却水套。