CN101666265A - 往复式内燃发动机的传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及往复式内燃发动机的传动机构，具有汽缸和滑动设置在汽缸内的活塞以及曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括曲柄、连接曲柄和活塞的曲柄连杆，以及设置在曲柄一端的转轴和设置在曲柄另一端的芯轴，转轴和芯轴通过键和螺母固定连接在曲柄上，所述芯轴上套接单向齿圈，单向齿圈具有外齿轮和内棘齿，芯轴上设有与单向齿圈的内棘齿相配的止回棘爪，活塞上设有与单向齿圈的外齿轮相啮合的齿条，活塞上设有活塞销，齿条通过键固定连接在活塞销上。本发明采用单向齿圈和齿轮齿条结构输出旋转力矩，大大提高了发动机的旋转力矩输出效率，且与现有技术的曲柄连杆机构相结合，节省燃料，便于安装，节省空间，节约生产成本，缩短生产周期，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及发动机的内部传动机构，特别涉及一种往复式内燃发动机的传动机构。
背景技术
目前，通用于汽车、火车、轮船工程机械上的发动机一般大都采用往复式发动机，其特点是，以活塞往复运动带动曲轴连杆机构运动，输出旋转力矩。然而，我们知道，往复式发动机的活塞处于上止点和下止点时，活塞、连杆与曲轴处在一条垂直的直线上，其力臂乎为零，旋转力矩很小，在燃料燃烧爆炸做功时，活塞由上止点向下止点移动，力矩的输出是从零到最大再到零，因此往复式发动机的效率相对较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输出转炬平稳、效率高且结构简单的往复式内燃发动机的传动机构。
实现本发明目的的技术方案是：一种往复式内燃发动机的传动机构，具有汽缸和滑动设置在汽缸内的活塞以及曲柄连杆机构；所述曲柄连杆机构包括曲柄、连接曲柄和活塞的曲柄连杆，以及设置在曲柄一端的转轴和设置在曲柄另一端的芯轴，转轴和芯轴通过键和螺母固定连接在曲柄上，所述芯轴上套接单向齿圈，单向齿圈具有外齿轮和内棘齿，芯轴上设有与单向齿圈的内棘齿相配的止回棘爪，活塞上设有与单向齿圈的外齿轮相啮合的齿条，活塞上设有活塞销，齿条通过键固定连接在活塞销上。
上述往复式内燃发动机的传动机构设置在芯轴上的止回棘爪有2至8个，各止回棘爪设置在芯轴的安装槽中，各止回棘爪和对应安装槽底部之间设有弹簧。
上述往复式内燃发动机的传动机构的弹簧根据f＝(356*103/π)*(d/D2)＞250赫兹来选择，其中π为圆周率，d为弹簧钢丝直径，D为弹簧中径。
上述往复式内燃发动机的传动机构的止回棘爪根部设有圆柱形插接部，芯轴上各对应安装槽根部设有与上述止回棘爪限位部相配的限位部，止回棘爪和芯轴各安装槽的对应面均设有弹簧限位孔，止回棘爪的前段为圆弧端。
上述往复式内燃发动机的传动机构的齿条具有与活塞连接的齿条柄和与单向齿圈啮合的啮合部，齿条柄和啮合部通过螺钉固定连接。
上述往复式内燃发动机的传动机构的键为单键。
上述往复式内燃发动机的传动机构的键为花键。
本发明具有以下特点：
(1)本发明采用单向齿圈和齿轮齿条结构输出旋转力矩，大大提高了发动机的旋转力矩输出效率，节省燃料；
(2)本发明的单向齿圈设计合理巧妙，相对现有的离合器或棘轮而言，可适应发动机高转速的要求；
(3)本发明的齿条由两部分构成，便于安装；
(4)本发明芯轴和曲柄的连接采用单键或多键连接，可适应单缸发动机或多缸发动机，使用范围广；
(5)本发明与现有技术的曲柄连杆机构相结合，同时单向齿圈和止回止回棘爪直接设置在曲柄连杆机构的转轴上，节省空间，使得本发明的技术方案可在现有往复式内燃发动机的基础上稍加改动即可得以实现，节约生产成本，缩短生产周期，值得推广。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明单向齿圈和齿条的连接示意图；
图3为本发明单向齿圈和转轴、止回棘爪间的连接示意图；
图4为本发明转轴上止回棘爪安装孔的局部剖视图；
图5为本发明止回棘爪的机构示意图；
图6为本发明芯轴和曲柄单键连接的结构示意图；
图7为本发明芯轴和曲柄花键连接的结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1至图7，本发明具有汽缸1和滑动设置在汽缸1内的活塞2以及曲柄连杆机构3，曲柄连杆机构3包括曲柄31、连接曲柄31和活塞2的曲柄连杆32，以及设置在曲柄31一端的转轴33和设置在曲柄另一端的芯轴34，转轴33和芯轴34通过键9和螺母固定连接在曲柄31上，所述键9可以是单键，也可以是花键，所述芯轴34上套接单向齿圈4，单向齿圈4具有外齿轮41和内棘齿42，芯轴34上设有2个用于安装止回棘爪5的安装槽34-1，安装槽34-1根部设有圆形限位部34-1-1，安装槽34-1底部设有弹簧限位孔34-1-2；各安装槽34-1内均插接有一个止回棘爪5，止回棘爪5根部设有圆柱形插接部51，前端为圆弧端，安装时将止回棘爪5的圆柱形插接部51插入安装槽34-1的圆形限位部34-1-1中，使得止回棘爪5可以在一定角度范围内自由转动；止回棘爪5与安装槽34-1底部的弹簧限位孔34-1-2对应处设有相应的弹簧限位孔52，各止回棘爪5和对应安装槽34-1底部之间设有弹簧7，弹簧7设置在相应弹簧限位孔52、34-1-2中，单向齿圈4的内棘齿42与止回棘爪5相抵，单向齿圈4的外齿轮41与齿条6啮合，齿条6具有与活塞2连接的齿条柄61和与单向齿圈4啮合的啮合部62，活塞2上设有活塞销21，齿条6通过键8固定连接在活塞销21上，齿条柄61和啮合部62通过螺钉固定连接。
弹簧7根据f＝356*103/π*d/D2＞250赫兹来选择，其中π为圆周率，d为弹簧钢丝直径，D为弹簧中径；发动机由于其输出的转速较高，现有技术中的超越离合器或棘轮无法满足其高转速的要求，而本发明中的单向齿圈4内使用的弹簧的启动频率在250赫兹以上，完全可以满足发动机要求。
本发明在运用于单缸往复式内燃发动机时，芯轴34和曲柄31之间通过单键9连接即可，若运用于多缸往复式内燃发动机时，芯轴34和曲柄31之间可通过花键9连接，可连接4、6、8、12等多缸往复式内燃发动机的连接机构，安装方便。
当燃料燃烧爆炸做功时，活塞2由上止点向下止点移动，活塞2带动齿条6做直线移动，齿条6带动单向齿圈4正向转动，止回棘爪5在弹簧7的作用下转动至最外点，其前端的圆弧端与单向齿圈4的内棘齿42相抵，单向齿圈4的内棘齿42可通过止回棘爪5带动转轴旋转，输出旋转力矩；当活塞由下止点向上止点移动时，齿条6带动单向齿圈4反向转动，单向齿圈4的内棘齿42推抵止回棘爪5背端，只能使得止回棘爪5克服弹簧7的作用力向内转动，而无法带动芯轴34旋转，不影响转轴输出旋转力矩；同时齿条6的移动与活塞2、曲柄连杆机构3的动作同步，充分利用了现有技术中的对进气、压缩、燃烧、排气冲程的控制，使得本发明的技术方案可在现有往复式内燃发动机的基础上稍加改动即可得以实现，节约生产成本，缩短生产周期，值得推广。
Claims (7)
1、一种往复式内燃发动机的传动机构，具有汽缸(1)和滑动设置在汽缸(1)内的活塞(2)以及曲柄连杆机构(3)；其特征在于：所述曲柄连杆机构(3)包括曲柄(31)、连接曲柄(31)和活塞(2)的曲柄连杆(32)，以及设置在曲柄(31)一端的转轴(33)和设置在曲柄另一端的芯轴(34)，转轴(33)和芯轴(34)通过键(9)和螺母固定连接在曲柄(31)上，所述芯轴(34)上套接单向齿圈(4)，单向齿圈(4)具有外齿轮(41)和内棘齿(42)，芯轴(34)上设有与单向齿圈(4)的内棘齿(42)相配的止回棘爪(5)，活塞(2)上设有与单向齿圈(4)的外齿轮(41)相啮合的齿条(6)，活塞(2)上设有活塞销(21)，齿条(6)通过键(8)固定连接在活塞销(21)上。
2、根据权利要求1所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述设置在芯轴(34)上的止回棘爪(5)有2至8个，各止回棘爪(5)设置在芯轴(34)的安装槽(34-1)中，各止回棘爪(5)和对应安装槽(34-1)底部之间设有弹簧(7)。
3、根据权利要求2所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述弹簧(7)根据f＝(356*103/π)*(d/D2)＞250赫兹来选择，其中π为圆周率，d为弹簧钢丝直径，D为弹簧中径。
4、根据权利要求2所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述止回棘爪(5)根部设有圆柱形插接部(51)，芯轴(34)上各对应安装槽(34-1)根部设有与上述止回棘爪限位部(51)相配的限位部(34-1-1)，止回棘爪(5)和芯轴(34)各安装槽(34-1)的对应面均设有弹簧限位孔(52、34-1-2)，止回棘爪(5)的前段为圆弧端。
5、根据权利要求3所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述齿条(6)具有与活塞(2)连接的齿条柄(61)和与单向齿圈(4)啮合的啮合部(62)，齿条柄(61)和啮合部(62)通过螺钉固定连接。
6、根据权利要求1所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述键(9)为单键。
7、根据权利要求1所述的往复式内燃发动机的传动机构，其特征在于：所述键(9)为花键。
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