CN1055226A - 齿动式动力转换传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿动式动力转换传动装置，该 装置取消了曲轴、离合器等部件，通过一个安装在轴 上的扇形齿轮与两个对称安装在活塞内壁的齿条的 交替啮合，来实现动力的转换(直线方式转换为旋转 方式，或旋转方式转换为直线方式)。使其结构更简 单，运转更可靠，效率高，而易损件减少，应用范围 广。

Description

本发明涉及内燃机的构造，属齿动式直线、旋转动力转换传动装置，是针对曲柄连杆机构的改进。

现有技术的动力转换传动装置，均使用曲柄连杆机构，由活塞驱动的曲柄连杆机构输出燃烧动力的转矩。其侧向分力较大，工作时由于活塞紧压着汽缸壁，使摩擦损失很大，加上活塞销与连杆小头轴承、曲轴颈与连杆大头轴承间的摩擦损失，其耗费的能量损失占总能量的1/3左右，且整机受力复杂，结构尺寸大，易损件多，加工制造困难，成本高。为此，出现的苏联发明“旋转式发动机”（专利号1038487）取消了曲柄连杆机构，但只能使直线动力转换为旋转动力，汽缸作往复直线运动，惯性质量大，且使用单向离合器，结构复杂，连续运转的可靠性低。中国专利“齿动式发动机”（专利号88209116）也是针对曲柄连杆的改进，它克服了苏联专利的不足，用安装在轴上的由两个单向离合器带动的齿轮和安装在活塞内腔的两齿条来实现动力转换，但也仅限于将直线动力转换为旋转动力。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种汽缸不动而活塞动的不带汽缸外套的齿动式动力转换传动装置。其汽缸、活塞和进排气方式与普通发动机相同，通过一个安装在轴上的扇形齿轮与两个对称安装在活塞内壁的齿条的交替啮合来实现动力的转换（直线方式转换为旋转方式，或旋转方式转换为直线方式）。根据这一工作原理，只须按不同的需要，在上述齿动式动力转换传动装置上安装不同的汽缸、活塞、活塞杆以及不同的进、排气（液）方式等，即可组合成各种不同用途的多功能动力工作机。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：1、在普通缸体的中部开有对称的两个轴承孔，轴将从此穿过，并用轴承把轴两端支承固定在汽缸体的两个轴承孔中;2、在普通活塞穿轴的平面开有对称的两个轴向滑槽、该滑槽适合轴穿过，并在与轴向滑槽相垂直的活塞壁上开有对称的两个纵向凹槽，用于安装两个齿条;3、设计一个扇形齿轮，安装在活塞内、轴的中部，由键固定。扇形齿轮与安装在活塞内壁上的两对称齿条分别啮合，当活塞在汽缸内往复直线运动时，扇形齿论与两齿条交替啮合，从而带动轴作旋转运动;当轴作旋转动力输出时，扇形齿轮与两齿条交替啮合，从而带动活塞在汽缸内作往复直线运动;4、轴在活塞内腔的部分由轴套、轴肩及键作轴向、径向定位，轴套与活塞内一侧的轴向滑槽转动滑动配合。

下面用实施例、结合附图，对本发明作详细说明。

图1是齿动式动力转换传动装置的结构总图;

图2是齿动式动力转换传动装置的A-A剖面图。

如图1、2所示，齿动式动力转换传动装置由缸体（1），活塞（2），轴（6），轴套（8），轴肩（9），键（5），扇形齿轮（4），齿条（3、3′），活塞盖（11、11′），和轴承（10、10′）等组成。其中，缸体（1）是一个中部有两个对称轴承孔的两端开口圆筒，上下开口适合与缸盖密封固定连接，两个轴承孔适合与轴承（10、10′）紧配合连接。活塞（2）是一个两端开口的普通活塞，中部开有对称的两个轴向滑槽（7、7′），适合轴（6）穿过，并与轴套（8）滑动转动配合。在与轴向滑槽（7）相垂直的两个对称活塞纵向凹槽内，紧固装入齿条（3、3′），活塞（2）两端开口适合与活塞盖（11、11′）紧密固定连接。轴（6）的中部带有键槽和轴肩（9），扇形齿轮（4）用键（5）固定在轴（6）上，一端由轴肩（9）、另一端由轴套（8）作轴向径向定位，两端的小台阶轴适合与轴承（10、10′）紧配合连接，并通过轴承（10、10′）把轴（6）支承固定在缸体（1）的轴承孔中。轴套（8）是一圆形筒，一端紧靠扇形齿轮（4），另一端不伸出活塞轴向滑槽（7、7′）。当直线动力施于活塞盖（11′）时，活塞组件〔活塞（2），活塞盖（11、11′）和齿条（3、3′）的简称，以下同〕向右运行，齿条（3）啮合扇形齿轮（4），使轴（6）顺时针旋转，当活塞组件继续向右运行时，在惯性作用下，扇形齿轮（4）的最末一齿刚完全脱离齿条（3）时，其第一齿即开始与齿条（3′）啮合并在惯性的作用下，由扇形齿轮（4）驱动齿条（3′），使活塞组件向左运行。此时，存在两种情况，第一种情形是：每当此时，总给活塞盖（11′）一个动力，重复上述过程，就可实现轴（6）顺时针连续旋转;第二种情形是：此时，施给活塞盖（11）一个直线动力，活塞组件向左运行，扇形齿轮（4）与齿条（3′）啮合，带动轴（6）顺时针连续旋转，当活塞盖（11、11′）两端被交替施给动力，活塞组件就作往复直线运动，扇形齿轮（4）分别与齿条（3、3′）啮合，这样就将在直线方向的动力转换为连续旋转动力。要实现与之极反的旋转方向只需在安装时调定，即扇形齿轮（4）最末一齿刚脱开齿条（3），其第一齿刚与齿条（3′）啮合时，活塞组件在最左边时便可办到。

如图1所示若输入旋转动力（扭矩），轴（4）顺时针旋转，扇形齿轮（4）带动齿条（3）使活赛组件向右直线运行，通过活塞盖（11）即可输出直线动力;当扇形齿轮（4）最末一齿脱开齿条（3）第一齿即与齿条（3′）啮合，使活塞组件向左直线运行，通过活塞盖（11′）输出直线动力，这样周而复始地交替进行下去，即达到将旋转动力（扭矩）转换成直线动力的目的。

本装置只须在汽缸（1）两端，按需要增加不同要求的汽缸、汽缸盖、活塞、活塞杆和不同的进、排气方式等，即可组合成多种工作方式和不同用途的多功能动力工作机。如：在汽缸（1）两端装上汽缸盖和进、排气（液）孔，就成了一台多功能动力工作机;将活塞（2）与活塞杆，活塞组成一个自由活塞，在汽缸1）两端连接上工作缸，也可组成内燃或动力驱动的多缸多作用活塞工作机。

本发明相比现有技术，具有以下优点：

1、用一个扇形齿轮和两个齿条取代了曲轴、离合器等，使装置结构更简单，便于加工制造，且易损件少。

2、整体运转可靠合理，振动小，效率得以较大的提高。

3、应用范围广。

Claims (4)

1、一种齿动式动力转换传动装置，由缸体(1)，活塞(2)，齿条(3，3′)，扇形齿轮(4)，轴(6)，轴套(8)，轴肩(9)，键(5)，活塞轴向滑槽(7、7′)，轴承(10、10′)和活塞盖(11、11′)组成。其特征在于：扇形齿轮(4)分别与齿条(3、3′)交替啮合，在齿条(3、3′)随活塞(2)作往复直线运动时<左行或右行>，总有一个齿条(3)或(3′)与扇形齿轮(4)啮合，且扇形齿轮(4)的最后一齿刚离开一齿条时，其第一齿即与另一齿条进入啮合状态。

2、如权利要求1所述的齿动式动力转换传动装置，其特征在于：扇形齿轮（4）通过轴套（8）和轴肩（9）作轴向、径向定位，并由键（5）固定在轴（6）上。

3、如权利要求1所述的齿动式动力转换传动装置，其特征在于：齿条（3、3′）纵向对称安装固定在活塞（2）内壁凹槽内，与活塞轴向滑槽（7、7′）相互垂直。

4、如权利要求1或2所述的齿动式动力转换传动装置，其特征在于：轴（6）穿过活塞（2）的两个轴向滑槽（7、7′）和汽缸（1）上的轴承孔，其一端上的轴套（8）与活塞轴向滑槽（7）转动滑动配合，在轴（6）两端的小台阶上，通过轴承（10、10′）将其支承固定在缸体（1）上。