CN106870156B - 一种双棘轮式发动机传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机领域，具体公开了一种双棘轮式发动机传动结构。该发动机传动结构包括活塞、连杆和输出轴，所述的连杆包括输出段和连接段；所述的连接段包括上传动片和下传动片；所述上传动片和下传动片之间形成输出通道，上传动片上设有上齿条，下传动片上设有下齿条；所述的输出轴穿过输出通道且在输出轴上套设有传动齿轮，所述传动齿轮的内圈设有棘齿，所述输出轴设有棘爪；所述的传动齿轮包括串联设置在输出轴上的第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮和第二齿轮上的棘齿的倾斜方向相同。以上所述的双棘轮式发动机传动结构消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性。

Description

一种双棘轮式发动机传动结构

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种双棘轮式发动机传动结构。

背景技术

现有技术中，普遍使用的发动机为普通的曲柄连杆式发动机，活塞的布置方式通常为单向直线式排列和V型排列两种方式。曲柄连杆式发动机包括活塞缸体、曲柄、连接杆、活塞等，活塞缸体内设置多组可供活塞上下移动的活塞孔，曲柄水平设置在活塞缸体内，曲柄的一端从活塞缸体的一侧伸出并与飞轮连接，另一端从活塞缸体的另一侧伸出作为动力输出端，曲柄上设有多个与活塞孔一一对应的连杆轴颈，连接杆的一端套接在连杆轴颈上，另一端与安装在活塞孔内的活塞铰接。工作时，混合气体在缸体内爆炸做功，从而推动曲柄旋转。

上述的技术方案主要存在一下缺陷：

1.曲柄连杆式发动机的活塞在上下止点的时候，连杆作用在曲柄上的力臂为零，故力矩为零，即汽缸通过曲柄连杆机构传递出去的能量为零，这样会造成一定的能量浪费；

2.连杆与活塞运动的轨迹呈一定的角度，活塞推动连杆运动的同时，连杆也给活塞一个反作用力，在活塞上下运动的过程中，汽缸的壁面受到交变压力的作用，严重影响活塞和缸体的使用寿命；

3. 曲柄连杆式发动机的缸体延伸方向通常位于竖直方向，整体的高度较高，导致整车的重心偏高，车辆行驶稳定性较差。

本发明的目的即是针对现有技术的不足提供一种双棘轮式发动机传动结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双棘轮式发动机传动结构，改变了发动机的传动结构，消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性和零部件的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：双棘轮式发动机传动结构，包括活塞和连杆，所述的连杆包括输出段和位于输出段两端用于与活塞连接的连接段；所述的输出段包括平行错位分布且两端彼此连接的上传动片和下传动片；所述上传动片和下传动片之间形成输出通道，所述上传动片面向输出通道的一侧设有上齿条，所述下传动片面向输出通道的一侧设有下齿条；还包括输出轴，所述的输出轴穿过输出通道且在输出轴上套设有传动齿轮，所述传动齿轮的内圈设有棘齿，所述输出轴上与棘齿相对应的位置设有棘爪；所述的传动齿轮包括串联设置在输出轴上的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和上齿条啮合，所述第二齿轮和下齿条啮合；所述第一齿轮和第二齿轮上的棘齿的倾斜方向相反。

所述的上传动片和下传动片错位分布，上齿条和第一齿轮啮合，下齿条和第二齿轮啮合，所述的第一齿轮和第二齿轮与输出轴通过棘轮结构传动，发动机工作时，活塞与连杆在两个相应的气缸交替作用下做往复运动，第一齿轮和第二齿轮的转动方向相反；第一齿轮和第二齿轮上棘齿的倾斜方向相同，由于棘轮棘爪结构的单向传动性，第一齿轮和第二齿轮交替工作提供动力，确保输出轴持续同向转动输出动力。与曲柄连杆式的发动机传动结构相比，本发明的技术方案不仅消除了死点，改善了发动机的动力，提高了发动机的工作效率，而且在活塞运动的过程中对气缸内壁没有侧压力，延长了发动机的使用寿命；该传动结构通常用于水平对置式发动机，水平对置式发动机的重心较低，而且运动平稳，大大降低了发动机工作时产生的震动和噪音。

作为优选，所述连杆的两端沿直径方向分别设有安装孔，所述的活塞上沿直径方向设有连接孔，所述的连杆与活塞通过安装孔和连接孔销连接；活塞与连杆的安装和拆卸都很方便，设备维护简单。

作为优选，所述传动齿轮的内圈两端分别设有轴承，所述的传动齿轮与输出轴轴承连接，所述的轴承用于承受轴承和输出轴之间的压力。

作为优选，所述上传动片远离上齿条的一侧旋转活动连接有旋转臂，所述旋转臂远离上传动片的一端固定连接有齿轮；还包括固定设置的齿圈，所述的齿轮与齿圈啮合。

发动机工作时，齿轮和旋转臂作为一个整体绕旋转臂与上传动片的连接点旋转，同时第三齿轮和齿圈啮合并相对运动；齿圈能限制第三齿轮的运动范围，进而限制活塞往复运动的范围，可以防止某一气缸突然开始做功时，活塞与连杆的整体高速撞向另一端，损坏活塞和气缸；另外第三齿轮绕连接点旋转会产生离心力，为活塞的往复运动提供足够的惯性，确保发动机能持续工作。

附图说明

图1为本实施例双棘轮式发动机传动结构的结构示意图；

图2为本实施例双棘轮式发动机传动结构中传动齿轮的结构示意图；

图3为本实施例双棘轮式发动机传动结构中齿轮齿圈结构的示意图；

图4为本实施例双棘轮式发动机传动结构中连杆与活塞的连接示意图；

图5为本实施例双棘轮式发动机传动结构的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1所示，双棘轮式发动机传动结构，包括活塞1和连杆，所述的连杆包括输出段和位于输出段两端用于与活塞1连接的连接段25；所述的输出段包括平行错位分布且两端彼此连接的上传动片21和下传动片22；如图4所示，所述连杆的两端沿直径方向分别设有安装孔251，所述的活塞1上沿直径方向设有连接孔11，所述连杆的两端分别与活塞1通过销12连接；活塞1与连杆的安装和拆卸都很方便，设备维护简单。所述上传动片21和下传动片22之间形成输出通道，所述上传动片21面向输出通道的一侧设有上齿条24，所述下传动片22面向输出通道的一侧设有下齿条23；还包括输出轴3，所述的输出轴3穿过输出通道且在输出轴3上套设有传动齿轮9，如图2所示，所述传动齿轮9的内圈设有棘齿91，所述输出轴3上与棘齿91相对应的位置设有棘爪31；所述的传动齿轮9包括串联设置在输出轴3上的第一齿轮8和第二齿轮7，所述第一齿轮8和上齿条24啮合，所述第二齿轮7和下齿条23啮合；所述第一齿轮8和第二齿轮7上的棘齿91的倾斜方向相反。发动机工作时，活塞1与连杆在两个相应的气缸交替作用下做往复运动，第一齿轮8和第二齿轮7的转动方向相反；由于棘轮棘爪31结构的单向传动性，第一齿轮8和第二齿轮7交替工作提供动力，确保输出轴3持续同向转动输出动力。与曲柄连杆式的发动机传动结构相比，本发明的技术方案不仅消除了死点，改善了发动机的动力，提高了发动机的工作效率，而且在活塞1运动的过程中几乎会气缸内壁没有侧压力，延长了发动机的使用寿命；该传动结构通常用于水平对置式发动机，水平对置式发动机的重心较低，而且运动平稳，大大降低了发动机工作时产生的震动和噪音。所述传动齿轮9的内圈两端分别设有轴承10，所述的传动齿轮9与输出轴3轴承10连接，所述的轴承10用于承受轴承10和输出轴3之间的压力。

进一步的，如图3所示，所述上传动片21远离上齿条24的一侧旋转活动连接有旋转臂4，所述旋转臂4远离上传动片21的一端固定连接有第三齿轮5；还包括固定设置的齿圈6，所述的第三齿轮5与齿圈6啮合。发动机工作时，第三齿轮5和旋转臂4作为一个整体绕旋转臂4与上传动片21的连接点旋转，同时第三齿轮5和齿圈6啮合并相对运动；齿圈6能限制第三齿轮5的运动范围，进而限制活塞1往复运动的范围，可以防止某一气缸突然开始做功时，活塞1与连杆的整体高速撞向另一端，损坏活塞1和气缸；另外第三齿轮5绕连接点旋转会产生离心力，为活塞1的往复运动提供足够的惯性，确保发动机能持续工作。

该发动机传动结构是基于水平对置发动机设计的，发动机工作时，首先处于如图5A所示的初始状态，接下来第三齿轮5和旋转臂4绕旋转臂4与上传动片21的连接点转动，同时带动连杆和活塞1向左运动，此时，右侧气缸进入吸气冲程，如图5B所示；在齿轮转动惯性的带动下，连杆和活塞1继续向左运动，直至如图5C所示状态，右侧气缸完成吸气冲程；由于齿圈6对第三齿轮5的限位作用，连杆和活塞1整体停止向左运动，并在第三齿轮5转动惯性的作用下，开始反向向右运动，此时左侧气缸进入吸气冲程，右侧气缸进入压缩冲程，如图5D所示；直至活塞1和连杆状态回复至图5A所示状态，右侧气缸完成压缩冲程，左侧气缸完成吸气冲程；连杆和活塞1重复上述运动，右侧气缸完成做功和排气冲程。活塞1和连杆依次在如图5A-5B-5C-5D的状态循环运动，左侧气缸与右侧气缸交替完成内燃机的四个冲程，并通过输出轴3对外输出动力，由于棘轮的单向传动性，第一齿轮8和第二齿轮7交替驱动输出轴3转动，保证输出轴3的转动方向不变并保证转动的连续性。第三齿轮5和旋转臂4在左侧气缸和右侧气缸其中之一处于做功冲程时储存能量，并在两个气缸均不做功时为连杆和活塞1的运动提供能量，保证发动机连续工作。

需要说明的是，在上述实施例中，所涉及的棘轮传动结构为现有技术，本实施例不涉及对其结构本身的改进，本实施例中，仅是将上述棘轮传动结构与其他部件组合成新的技术方案，利用其本身具有的功能实现本申请的技术目的，故在本实施例中，对棘轮传动结构不做详细赘述。

以上所述的双棘轮式发动机传动结构，改变了发动机的传动结构，消除了上下死点，并且减小了活塞对缸体内壁的压力，大大提高了发动机工作的稳定性和零部件的使用寿命。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双棘轮式发动机传动结构，包括活塞（1）和连杆，其特征在于：所述的连杆包括输出段和位于输出段两端用于与活塞（1）连接的连接段（25）；所述的输出段包括平行错位分布且两端彼此连接的上传动片（21）和下传动片（22）；所述上传动片（21）和下传动片（22）之间形成输出通道，所述上传动片（21）面向输出通道的一侧设有上齿条（24），所述下传动片（22）面向输出通道的一侧设有下齿条（23）；还包括输出轴（3），所述的输出轴（3）穿过输出通道且在输出轴（3）上套设有传动齿轮（9），所述传动齿轮（9）的内圈设有棘齿（91），所述输出轴（3）上与棘齿（91）相对应的位置设有棘爪（31）；所述的传动齿轮（9）包括串联设置在输出轴（3）上的第一齿轮（8）和第二齿轮（7），所述第一齿轮（8）和上齿条（24）啮合，所述第二齿轮（7）和下齿条（23）啮合；所述第一齿轮（8）和第二齿轮（7）上的棘齿（91）的倾斜方向相同；所述上传动片（21）远离上齿条（24）的一侧旋转活动连接有旋转臂（4），所述旋转臂（4）远离上传动片（21）的一端固定连接有第三齿轮（5）；还包括固定设置的齿圈（6），所述的第三齿轮（5）与齿圈（6）啮合。

2.根据权利要求1所述的双棘轮式发动机传动结构，其特征在于：所述连杆的两端沿直径方向分别设有安装孔（251），所述的活塞（1）上沿直径方向设有连接孔（11），所述的连杆与活塞（1）通过销（12）连接。

3.根据权利要求2所述的双棘轮式发动机传动结构，其特征在于：所述传动齿轮（9）的内圈两端分别设有轴承（10），所述的传动齿轮（9）与输出轴（3）轴承（10）连接。