CN101144524B - 一种齿轮齿条机构 - Google Patents

Abstract

一种齿轮齿条机构，本发明公开一种两齿条相对两端横向连接的齿条框架[1]中装配齿轮[7]而构成的齿轮[7]旋转齿条往复运动的机构。齿条框架[1]位于下止点，齿轮[7]顺时针转动，轮齿[12]与齿槽[11]分离，齿槽[5]与轮齿[14]啮合向上运动，齿槽[11]向上与轮齿[13]相对运动啮合时，轮齿[13]压缩齿槽[11]前边活块[10]让位，到达上止点时啮合完成，活块[10]复位，轮齿[14]与齿槽[5]分离。齿轮[7]继续转动，框架[1]下行，轮齿[12]与齿槽[5]啮合时压缩活块[2]让位，到达下止点时啮合完毕，活块[2]复位，轮齿[13]与齿槽[11]分离。如此循环，齿槽[5]和齿槽[11]分别与轮齿[12][13][14]依次啮合，分离，形成齿轮旋转齿条往复的运动。此机构可替代曲柄连杆机构，特别是用在活塞往复式发动机上作动力传输。

Description

一种齿轮齿条机构

技术领域  齿轮齿条机构，它涉及到在活塞往复内燃机中替代曲柄连杆机构的应用

背景技术  现有齿轮齿条机构，齿轮回转，齿条往复运动，若齿轮旋转则齿条不能往复运动，或齿条往复运动齿轮不能作旋转运动。

发明内容：

本发明是一种齿轮旋转齿条作往复运动，或称作齿条往复齿轮旋转的机构。为了达到发明目的，将两边齿条平行相对，两端横向连接，形成一个方形齿条框架则两齿条同步运动，齿条框架中间装配齿轮，齿轮上根据机构用途要求作出牙齿或齿槽，两边齿条上分别作出与齿轮上相对应的齿槽或牙齿，由齿轮带动齿条或齿条躯动齿轮运动。当机构运行时，一边齿条与齿轮啮合同齿轮顺向运动，另一边齿条则与齿轮相对运动，互相交替进行，齿条上齿槽的前边(与齿轮相对运动的一边)或齿条上作出的牙齿做活块，活块外边装有压力弹簧和弹簧盖板，在齿轮与齿条相对运动或啮合发生障碍时，活块就后退让位，以保障运行与啮合的顺利进行。让位完毕后，由压力弹簧推动活块回复到原来位置，重新构成齿槽或牙齿，恢复齿槽或牙齿的功能。齿条框架上下的止点是齿轮与一边齿条的啮合运动始点，也同时是齿轮与另一边齿条的脱开点；即齿条框架在位于上下止点时，齿轮既与一边齿条啮合完毕，也同时与另一边齿条脱开，两者同步完成。以此确保齿轮旋转齿条上下有机的配合，形成有规律的、准确的运动。齿条框架的行程(即齿条行程)依机构的用途要求，对应一定的齿轮转角(相当于曲柄转角)，此对应转角的度数，等分齿轮圆周，在齿条框架上下的频率相同时，齿条框架行程对应的齿轮转角不同，齿轮的转数也随之改变。

此机构可替代曲柄连杆机构，特别是用在活塞往复式发动机上，没有曲柄转动的不平衡惯性力，和曲柄销线速度高、及主轴承负荷大的危害，减少了曲柄转动占有的机体内部空间，便于连接其它工作机构；尤其是在输出功率的同时，(在活塞与传统活塞上下频率相同时)能改变功率输出轴的转数。将此机构上下串连起来还可以作成远距离动力传输机构。下面结合附图作进一步详细说明。

附图说明：

图1-1本发明第一个具体实施方式剖面图；图1-2齿轮进入齿条框架装配图；图2-1：具体实施方式2剖面图；图2-2：具体实施方式2齿轮上齿槽与齿条上牙齿特征图；图3-1：具体实施方式3剖面图；图3-2：具体实施方式3齿轮上牙齿特征图。

具体实施方式1：

如图1-1所示：两齿条相对两端横向连接的齿条框架[1]中，装配齿轮[7]，两边齿条上分别作出齿槽[5、11]，将齿槽[5、11]与齿轮[7]相对运动一边作成活块[2、10]，活块外边(齿条背面的那边)分别装有压力弹簧[3、9]，及弹簧盖板[4、30]；齿轮[7]上均布轮齿[12、13、14]；齿条行程相对的齿轮转角为60°。齿条框架[1]位于下止点时，轮齿[14]与齿槽[5]啮合，轮齿[12]与齿槽[11]分离；齿轮[7]顺时针转动，框架[1]向上运动，齿槽[5]与齿轮[7]顺向运动，齿槽[11]与轮齿[13]相对运动，啮合时，轮齿[13]压缩活块[10]让位，顺利进入啮合，到达上止点时啮合完成，活块[10]在弹簧[9]的压力下回到原来位置，构成齿槽[11](运动状态[8]所示)，同时轮齿[14]与齿槽[5]分离(运动状态[6]所示)。

齿轮[7]继续顺时针转动，框架[1]从上止点向下运动，齿槽[5]与轮齿[12]作相对运动，到达啮合时，轮齿[12]压缩活块[2]让位，进行啮合，框架[1]行至下止点时，啮合完成，活块[2]在弹簧[3]的压力下回到原来位置，构成齿槽[5]；另一边，轮齿[13]与齿槽[11]分离。齿轮[7]不断地旋转，框架[1]相应地上下运动，齿槽[5、11]分别顺序与轮齿[12、13、14]啮合分离，有机的配合，形成有规律的准确的，齿轮旋转齿条上下往复的运动。

具体实施方式2

附图2-1中示出：本实施方式的齿条框架和齿轮的装配与具体实施方式1相同，其不同方面表现为两边齿条上面的齿槽改作为牙齿，牙齿做成活块[23、24]，齿轮[7]上作出齿槽[15、16、17、18]在齿轮上均布。图2-2示出：活块(牙齿)[23]齿顶中间凹进一小方口，对应齿轮[7]上齿槽[16、18]中间与齿轮圆面相平并将齿槽隔为两段的部份，即活块[23]对应齿槽[16、18]，活块(牙齿)[24]齿顶平直，无凹进小方口，对应齿槽[15、17]，活块(牙齿)[23]的宽度大于活块(牙齿)[24]的宽度，即活块(牙齿)[23]的宽度大于齿槽[15、17]。齿条行程S对应齿轮转角为90°则2S相应为180°，即齿条上下2循环齿轮转动一周。

齿轮[7]顺时针转动，活块[23]与齿槽[16]啮合，同齿轮[7]顺向从下止点向上运动，同时，活块[24]与齿槽[15]分离，从下止点向上与齿轮[7]作相对运动，活块[24]在齿轮圆面上作出的平面压力下，后退，并在齿轮圆面上滑动向上运动，当与齿槽[18]相遇时，由于齿槽[18]中间有一与齿轮圆面相平的隔断处，活块[24]不会落进齿槽[18]里而顺利向上运动；齿条框架[1]到达上止点时，活块[24]

在弹簧[9]的压力下，与对应的齿槽[17]啮合，(附图2-1运动状态[8]所示)，活块[23]与齿槽[16]分离(运动状态[6]所示)，齿轮[7]继续顺时钟转动，齿条框架[1]下行，活块[24]与齿槽[17]已啮合，与齿轮[7]顺向运动。下行至下止点；活块[23]与齿轮[7]相对运动时，在齿轮[7]圆面上作出的平面的压力下后退，然后在齿轮[7]圆面上滑动下行，当与齿槽[15]相遇时，由于活块[23]的宽度大于齿槽[15]的宽度，顺利通过齿槽[15]到达下止点(即框架[1]到达下止点)时，活块[23]在弹簧[3]的压力下，与对应的齿槽[18]啮合，活块[24]与齿槽[17]分离。齿轮[7]不断旋转，活块[23、24]分别与对应的齿槽[16、18]、[15、17]准确地进行啮合、分离、和顺利的运转，形成有规律的准确的齿条上下往复，齿轮不断旋转的运动。其积极效果是，适合于功率输出轴的转数要求比具体实施方式1的功率输出轴的转数较低的机械的工作需要，如果将齿条行程改变为对应齿轮转角60°，并将齿条的活块(牙齿)和齿轮上的齿槽做成统一规格进行啮合，则可替代具体实施方式1，达到具体实施方式1同样的功能和积极的效果。

具体实施方式3：

如附图3-1：本具体实施方案的齿条框架[1]和齿轮[7]的装配与具体实施方式1或2相同，其不同的技术特征是：齿轮上作出3个轮齿，两边的两个轮齿的宽度相同，中间的一个轮齿的宽度小于两边轮齿的宽度(图3-2示出)。框架[1]两边的齿条上各作有3个齿槽，分别是[22、21、5]、[20、19、11]，各边齿条中间的齿槽[21、19]分别凹入活块[25、26]，并由活块各配合齿条一边而构成。此两齿槽宽度相等，其宽度小于其它宽度相同的4个齿槽，对应齿轮中间的轮齿[28]。其余齿槽、轮齿及活块等，宽度相等(图3-2示出)，齿条行程对应齿轮转角为180°。齿条框架[1]位于下止点时，齿轮[7]顺时针转动，齿条框架[1]从下止点向上运动，轮齿[29]与齿条框架一边齿条上的齿槽[11]分离，轮齿[27]与另一边齿条上的齿槽[5]啮合，顺向向上运动，轮齿[28、29]分别依次与齿槽[21、22]啮合，运行进行时相互啮合的轮齿和齿槽依次脱开，直到齿条框架[1]到达上止点时，轮齿[29]与齿槽[22]进入脱开状态；在齿条框架[1]从下止点向上运动的同时，齿槽[11、19、20]与齿轮[7]相对运动，当轮齿[27]与活块[26]上凹进齿槽[19]相遇时，由于轮齿[27]的宽度大于齿槽[19]的宽度，且与活块[26]宽度相同，轮齿[27]不会落入齿槽[19]而压缩活块[26]后退让位，继而顺利与齿槽[20]进入啮合，框架[1]到达上止点时，活块[26]在弹簧[9]的压力下，回到原来位置重新构成齿槽[19、20]，轮齿[27]与齿槽[20]啮合完成。齿轮[7]继续顺时针转动，齿条框架[1]从上止点向下运动，轮齿[29]与齿槽[22]脱开，轮齿[27、28、29]

分别与齿槽[22、19、11]啮合脱开(行至下止点时轮齿[29]与齿槽[11]进入脱开状态)；在齿条框架[1]从上止点向下运动的同时，齿槽[20、21、5]与齿轮[7]相对运动，轮齿[27]上行与活块[25]上凹进齿槽[21]相遇时，同上述，轮齿[27]的宽度大于齿槽[21]的宽度且与活块[25]宽度相同，轮齿[27]顺利通过齿槽[21]并压缩活块[25]后退与齿槽[5]进入啮合，齿条框架[1]到达下止点时，弹簧[3]压缩活块[25]恢复到原来位置，构成齿槽[21、5]，啮合完毕。齿轮[7]继续转动，齿条框架[1]上下往复，齿轮[7]上轮齿继续与齿条上齿槽依次啮合脱开，相继循环运行。此种实施方式的齿轮齿条机构，适用于齿条行程长，齿轮轴转数高的设计要求。

当然，齿条框架(即齿条)的行程所对应的齿轮转角及牙齿、齿轮、活块的设计不仅只限于上述几种实施方式。

实施方式4：

根据上述原理和用途要求，还有其它的实施方式。此种齿轮齿条机构还可以上下串连起来做成远距离的动力传输机构。

Claims (5)

1.一种两齿条平行相对两端横向连接的齿条框架[1]中装配齿轮[7]而构成的齿轮齿条机构，其特征在于：齿条框架两边齿条上分别作出与齿轮相对应的齿槽或牙齿，与齿轮[7]上对应的牙齿或齿槽啮合；齿条上齿槽与齿轮上轮齿相对运动进入啮合的一边作出活块，由齿轮运动方向的首齿压迫后退让位，齿条上替代牙齿的活块在齿轮元平面压力下后退；齿轮不断旋转齿条框架上下往复或齿轮框架上下往复齿轮不断旋转，使整个系统运行；齿条框架位于上下止点时，齿轮与一边齿条啮合完毕的同时与另一边齿条脱开，确保系统运转有规律的准确的进行；此机构可替代曲柄连杆机构用于活塞往复发动机作动力传输机构；齿条框架的行程对应一定的齿轮转角，其转角的度数依机构的用途选取，在齿条框架的往复频率相同时，齿条框架行程对应的齿轮转角不同，齿轮的转数随之改变。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条机构，其特征在于：齿轮[7]上均布3个轮齿[12、13、14]，两边齿条上各作出一个齿槽[5、11]与齿轮上轮齿对应，齿槽[5、11]与齿轮旋转时相对运动的一边，分别作成活块[2、10]，齿条上的活块外边装有压力弹簧和弹簧盖板，以便活块让位后回复原位构成齿槽；齿条行程对应齿轮[7]的转角为60°，即齿条上下3个循环齿轮[7]转动一周。

3.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条机构，其特征在于：齿轮[7]上4个齿槽[15、16、17、18]均布，两边齿条上各作出一个牙齿，将牙齿分别作成活块[23、24]；两活块前端啮合部份的形状和宽度不同，分别与齿轮[7]上两相对的齿槽[16、18][15、17]对应，且各自只能与对应的齿槽[16、18][15、17]才能啮合，而又能顺利通过不对应的齿槽；齿条框架[1]的行程对应齿轮的转角为90°，即齿条上下两个循环齿轮转动一周。

4.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条机构，其特征在于：齿轮[7]的圆面上作出3个轮齿[27、28、29]，其中中间轮齿[28]的宽度，小于其它两轮齿[27、29]的宽度；两边齿条上各作出3个齿槽[22、21、5][20、19、11]，其中各齿条中间的齿槽[21、19]，分别制作在活块[25、26]的凹进部份，因此其宽度小于活块[25、26]的宽度，此两齿槽的宽度相等，对应于齿轮[7]上中间轮齿[28]的宽度，两活块[25、26]的宽度相等，对应齿轮[7]上中间轮齿两边轮齿[27、29]的宽度；齿轮旋转，其旋转方向的首齿[27]，依次压迫与齿轮脱开且相对运动的齿条上作有中间齿槽的活块让位，并顺利通过该活块上作出的中间齿槽，然后与该通过的中间齿槽相邻的齿槽啮合；齿条框架行程相对于齿轮[7]的转角为180°，即齿条框架上下一循环齿轮[7]转动一周。

5.如权利要求1所述的一种齿轮齿条机构构成的一种远距离动力传输机构，其特征在于：将权利要求1所述的一种齿轮齿条机构上下串连起来构成。

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