CN201196115Y

CN201196115Y - 立式齿轮齿条发动机

Info

Publication number: CN201196115Y
Application number: CNU2008200367449U
Authority: CN
Inventors: 曾励; 崔云峰
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2018-05-20

Abstract

立式齿轮齿条发动机，属于发动机技术领域。其特征是由上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内呈立式分别布置两个汽缸，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根活塞推杆的两端，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安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每一传动轴上安装有两个齿轮、一个传动齿轮和一个单方向控制机构，传动轴上的齿轮与齿条啮合，在输出轴上安装有一个传动齿轮，输出轴上的传动齿轮分别与传动轴上的传动齿轮啮合。本实用新型结构合理简单，提高能源利用效率和发动机效率，延长发动机使用寿命。

Description

立式齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的结构，特别是立式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”压力和对汽缸壁的侧向压力，结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高的立式齿轮齿条发动机。

本实用新型的目的是这样实现的，立式齿轮齿条发动机，其特征是设有上、下箱体(汽缸体)、汽缸盖、齿轮、齿条、传动轴、传动齿轮、单方向控制机构、输出轴，上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内呈立式分别布置两个汽缸，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根活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，齿条的齿面背向活塞推杆平行布置，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，在每一传动轴上安装有两个齿轮、一个传动齿轮和一个单方向控制机构，传动齿轮通过单方向控制机构安装在传动轴上，每一传动轴上的两个齿轮分别与活塞推杆上的齿条啮合，在输出轴上安装有一个传动齿轮，输出轴上的传动齿轮分别与两根传动轴上的传动齿轮啮合。

所述的单方向控制机构为超越离合器或棘轮—棘爪机构。上、下箱体形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。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。单方向控制机构同向安装在两传动轴上。

本实用新型结构合理简单，由箱体、气缸盖、四个气缸及其四个活塞、两根活塞推杆、两根传动轴、一根输出轴、齿条齿轮机构、两个方向控制机构等组成。其中，上、下箱体即是气缸体，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、汽缸盖形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。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。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；同时活塞推杆的齿条与两传动轴上的齿轮相啮合，构成齿条—齿轮机构，四根齿条运动方向相同。单方向控制机构同向安装在两传动轴上，通过各单方向控制机构只能传递一个方向的旋转运动，两个单方向控制机构的动力分别由两传动轴输出至对应的传动齿轮，再通过与输出轴的传动齿轮的啮合来驱动输出轴转动。本实用新型利用齿轮齿条机构，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，由于四根齿条同时与两根传动轴上的四个齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过齿条—齿轮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，所以无论哪一个气缸在工作行程，均能完成由齿条的往复式直线运动到两传动轴的旋转运动的转换，进而驱动输出轴连续转动。

本实用新型具有以下优点：

1、因齿条与齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，故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。上、下箱体内设置循环冷却水的水套17，有利于箱体冷却，提高发动机效率，延长发动机使用寿命。

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。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图(正视图)；

图2是图1中的A-A剖面图；

图3是图1中的B-B剖面图。

图中：传动轴1、齿轮2、齿轮3、传动齿轮4、单方向控制机构5、传动齿轮6、输出轴7、单方向控制机构8、传动齿轮9、齿轮10、齿轮11、传动轴12、齿条13、齿条14、齿条15、齿条16、水套17、活塞18、汽缸19、活塞推杆20、活塞21、汽缸22、活塞23、汽缸24、活塞推杆25、下箱体26、上箱体27、活塞28、汽缸29、汽缸盖30、汽缸盖罩31、汽缸盖32、汽缸盖罩33。

具体实施方式

如图1、2、3所示，上箱体27和下箱体26相对上下布置，固定连接形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。上、下箱体内呈立式分别布置两个汽缸，汽缸19与22、汽缸29与24配对使用，呈立式对称分布，且汽缸19与汽缸29为一整体结构(同在上箱体27内)，汽缸22与汽缸24为一整体结构(同在下箱体26内)。上箱体27和下箱体26采用缸体螺栓联接，在上、下箱体27、26的上下两侧分别装有汽缸盖30和汽缸盖32，用于密封和形成配气装置，进而构成燃烧室，在汽缸盖30和汽缸盖32的外侧联接有汽缸盖罩31和汽缸盖罩33，密封整个发动机，用于防尘。在上、下箱体27、26内设置循环冷却水的水套17，用于发动机冷却。

每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体27内的一个活塞18与下箱体26内的一个活塞21分别固定在两侧带有沟槽的活塞推杆20的两端，两齿条(13、14)嵌入并固定在活塞推杆20沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构；上箱体27内的另一个活塞28与下箱体26内的另一个活塞23分别固定在两侧带有沟槽的另一根活塞推杆25的两端，两齿条(15、16)嵌入并固定在活塞推杆25沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构。

在上箱体27和下箱体26之间通过轴承分别支承相互平行的两根传动轴1、12和一根输出轴7，在两根传动轴1和12上分别布置四个参数相同的齿轮2、3、10、11及两个传动齿轮4、9，四个齿轮2、3、10、11与两根传动轴1、12同心连接，同时两个传动齿轮4、9通过单方向控制机构5、8与传动轴1、12同心连接。四根齿条13、14、15、16分别与四齿轮2、3、10、11啮合，形成齿条齿轮机构，使得四齿条13、14、15、16的往复式直线运动转变成四齿轮2、3、10、11的旋转运动。齿轮2、3、10、11的运动或动力通过两传动轴1、12以及两单方向控制机构5、8传递给两传动齿轮4、9，再由传动齿轮4、9分别与传动齿轮6相啮合来驱动输出轴转动。以上单方向控制机构5、8可以为超越离合器或棘轮—棘爪机构。

Claims

1.一种立式齿轮齿条发动机，其特征是设有上、下箱体、汽缸盖、齿轮、齿条、传动轴、传动齿轮、单方向控制机构、输出轴，上、下箱体和汽缸盖固定连接成闭合空间，上、下箱体内呈立式分别布置两个汽缸，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根活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，齿条的齿面背向活塞推杆平行布置，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，在每一传动轴上安装有两个齿轮、一个传动齿轮和一个单方向控制机构，传动齿轮通过单方向控制机构安装在传动轴上，每一传动轴上的两个齿轮分别与活塞推杆上的齿条啮合，在输出轴上安装有一个传动齿轮，输出轴上的传动齿轮分别与两根传动轴上的传动齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的单方向控制机构为超越离合器。

3.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的单方向控制机构为棘轮—棘爪机构。

4.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。

5.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的汽缸盖的外侧设有汽缸盖罩。

6.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体内设有循环冷却水的水套。

7.根据权利要求1所述的立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的单方向控制机构同向安装在两传动轴上。