CN101761385B - 一种高效恒力矩输出的单缸发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效恒力矩输出的单缸发动机，包括机壳、气缸、活塞以及曲柄连杆机构、配气机构，所述活塞底端连接动力输出机构，动力输出机构包括齿条、齿轮、逆止器、动力输出轴，所述齿条的一端与活塞底端连接，齿条的另一端连接曲柄连杆机构的连杆，齿轮套装于逆止器外圈，齿条与齿轮呈啮合状态，逆止器内圈连接动力输出轴。本发明将活塞的往复运动通过连接在活塞上的齿条传递给齿轮，再由安装在齿轮内圈的逆止器经动力输出轴输出动力，克服了传统发动机曲柄连杆机构输出动力的运动“死点”，改变了传统发动机的力学性能，输出力臂保持不变，大幅度提高了发动机的传输效率，节能减排，降低了生产成本，广泛用于汽油机和柴油机。

Description

一种高效恒力矩输出的单缸发动机
技术领域
本发明涉及一种发动机，具体是一种高效恒力矩输出的单缸发动机。
背景技术
目前广泛用于柴油机或汽油机的单缸发动机，要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃气供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃气供给系、润滑系、冷却系和起动系组成。可见，无论是汽油机还是柴油机，都离不开一个主要运动部件——曲柄连杆机构，它是发动机实现工作循环，完成能量转换的关键。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮等组成。在做功行程中，活塞承受燃气压力在主缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并通过曲轴对外输出动力；在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又将曲轴的旋转运动转化为活塞的直线运动。但是，现有技术中活塞经连杆直接与曲轴连接的曲柄连杆机构存在一个致命的弱点是，当曲柄传动角为0°或180°时，机构因从动曲柄上无有效驱动力矩而处于静止状态，即为“死点”，并且曲柄输出力臂的不断变化使动力不能稳定有效输出，因而大大降低了动力输出效率，能耗消耗高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高效恒力矩输出的单缸发动机，是直接将活塞产生的动力通过齿条齿轮组形成不变的力臂，输出恒定力矩，避免无效做功，克服了传统技术中曲柄连杆机构传动角为0°或180°时无有效驱动力矩的弱点，大幅度提高动力输出效率，且结构简单、制造成本低、能耗低。
本发明的技术方案：一种高效恒力矩输出的单缸发动机，包括机壳、气缸、活塞以及曲柄连杆机构、配气机构，其技术特点是所述活塞底端连接动力输出机构，动力输出机构包括齿条、齿轮、逆止器、动力输出轴，所述齿条的一端与活塞底端固定连接，齿条的另一端活动连接曲柄连杆机构的连杆，齿轮套装于逆止器外圈，齿条与齿轮呈啮合状态，逆止器内圈连接动力输出轴，动力输出轴安装于机壳上的轴承座上，动力输出轴上安装飞轮。
进一步地，所述逆止器为超越离合器或单向轴承，逆止器外圈上的齿轮为全齿齿轮或不完全齿轮。
再进一步地，所述齿条的底端外套有滑动轴承，滑动轴承固定于机壳上的定位套内。
本发明与传统发动机区别主要表现在：传统发动机的曲柄连杆机构既要实现工作循环，又要实现动力输出，还要完成起动功能，而本发明的发动机将传统发动机的曲柄连杆机构功能一分为二，即曲柄连杆机构只需实现工作循环和起动功能，不再对外输出动力，由原来的主要运动零件转换为辅助运动零件，而动力输出由齿条、齿轮、逆止器、输出轴组成的新型动力输出机构完成。
由于传统发动机的曲柄连杆机构在动力输出时，不可避免存在传动角0°和180°两个死点，它的动力输出力臂在不断变化，因而大大减小了传动效率。而本发明采用齿条齿轮机构实现动力传输，动力输出力臂恒定，主要取决于齿轮的外径，因而大大提高了传动效率。为了实现齿轮的摆动，在齿轮内圈安装了超越离合器，即当完成动力输出时，超越离合器处于离合状态，反之，则处于退让状态，从而将活塞的往复运动经齿条转换为齿轮的摆动，实现输出轴的单向旋转对外完全有效做功。
本发明将活塞的往复运动通过连接在活塞上的齿条传递给齿轮，再由安装在齿轮内圈的超越离合器经输出轴对外输出动力，从根本上克服了传统发动机曲柄连杆机构输出动力的运动“死点”，改变了传统发动机的力学性能，输出力臂保持不变，大幅度提高了发动机的传输效率，达到节能减排的目的，降低了曲柄连杆的生产成本，替代传统产品，广泛用于汽油机和柴油机。
附件说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A向视图。
图中：机壳1，气缸2，活塞3，齿条4，齿轮5，逆止器6，动力输出轴7，定位套8，连杆9，小齿轮10，曲柄11，大齿轮12，凸轮13，顶杆14，飞轮15，轴承座16。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1、2所示，一种高效恒力矩输出的单缸发动机主要包括机壳1、气缸2、活塞3、曲柄连杆机构、动力输出机构和配气机构。动力输出机构包括齿条4、齿轮5、逆止器6、动力输出轴7，气缸2内活塞3的底端固定连接齿条4顶端，齿条的齿口啮合齿轮5，齿轮内套装逆止器6，逆止器采用超越离合器，逆止器内圈连接动力输出轴7，动力输出轴7支承于机壳内轴承座16上且动力输出轴上安装有飞轮15；齿条4下端外套有滑动轴承，滑动轴承固定于机壳上的定位套8内，齿条4底端活动连接曲柄连杆机构的连杆9顶端；配气机构包括小齿轮10、大齿轮12、凸轮13、顶杆14和气阀，小齿轮安装于曲柄连杆机构的曲柄11轴上，大齿轮和凸轮安装于过渡轴上，曲柄轴带动小齿轮，小齿轮带动大齿轮运转，顶杆一端与凸轮连接，顶杆另一端带动气阀完成配气工作。
当气缸2内的活塞3带动齿条4上下往复运动时，齿条经齿轮5带动超越离合器传动动力输出轴7，当活塞3向下运动时，超越离合器处于啮合状态，齿条4带动齿轮5由超越离合器经动力输出轴7传输动力，实现输出轴的飞轮15连续运转；当超越离合器处于非啮合状态时，超越离合器外的齿轮5处于退让状态不做功；曲柄连杆机构仍然完成发动机的循环和起动工作。

Claims (7)

1.一种高效恒力矩输出的单缸发动机，包括机壳(1)、气缸(2)、活塞(3)以及曲柄连杆机构、配气机构，其特征是：所述活塞(3)底端连接动力输出机构，动力输出机构包括齿条(4)、齿轮(5)、逆止器(6)、动力输出轴(7)，所述齿条的一端与活塞底端连接，齿条的另一端连接曲柄连杆机构的连杆(9)，齿轮套装于逆止器外圈，齿条与齿轮呈啮合状态，逆止器内圈连接动力输出轴。
2.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述齿条(4)的顶端与活塞(3)底端固定连接，齿条底端与曲柄连杆机构的连杆(9)顶端活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述逆止器外圈上的齿轮(5)为全齿齿轮或不完全齿轮。
4.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述逆止器(6)为超越离合器或单向轴承。
5.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述齿条(4)的底端外套有滑动轴承，滑动轴承固定于机壳上的定位套(8)内。
6.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述动力输出轴(7)上安装飞轮(15)。
7.根据权利要求1所述的一种高效恒力矩输出的单缸发动机，其特征是：所述动力输出轴(7)安装于机壳(1)内的轴承座(16)上。
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